食用百合產(chǎn)量影響因素的整合分析

劉紅超 宋濤 張朝春

摘要：食用百合的產(chǎn)量受到種植區(qū)域、土壤pH值、肥料種類和用量、覆膜與否等因素的影響，目前已有的研究更多是針對(duì)單個(gè)因素，缺乏將這些單因素整合在一起進(jìn)行綜合分析的研究，從而無法為食用百合種植區(qū)的科學(xué)管理與合理施肥提供理論依據(jù)。通過搜集2019年12月31日以前國內(nèi)外32篇食用百合大田試驗(yàn)相關(guān)文獻(xiàn)，建立食用百合產(chǎn)量數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用整合分析方法、主成分分析方法，探究不同因素對(duì)食用百合產(chǎn)量的綜合效應(yīng)及影響。結(jié)果顯示，當(dāng)pH值<7時(shí)，食用百合的平均產(chǎn)量為12 122 kg/hm2，當(dāng)pH值≥7時(shí)，食用百合的平均產(chǎn)量為19 991 kg/hm2，隨著土壤的pH值升高，食用百合的產(chǎn)量逐漸增加。就地域分布而言，河北地區(qū)食用百合種植區(qū)的平均產(chǎn)量為26 022 kg/hm2，浙江地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量為10 327 kg/hm2，湖南地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量為15 198 kg/hm2，甘肅、寧夏地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量為18 189 kg/hm2，河北、甘肅、寧夏地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量高于浙江、湖南地區(qū)。對(duì)有機(jī)肥與無機(jī)肥配施和單施無機(jī)肥2種不同施肥類型下食用百合的產(chǎn)量進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施獲得的食用百合平均產(chǎn)量為14 458 kg/hm2，單施無機(jī)肥處理的食用百合平均產(chǎn)量為20 689 kg/hm2，有機(jī)肥與無機(jī)肥配施的食用百合平均產(chǎn)量低于單施無機(jī)肥處理。在覆膜條件下食用百合的平均產(chǎn)量為23 559 kg/hm2，不覆膜條件下食用百合的平均產(chǎn)量為16 866 kg/hm2，與不覆膜處理相比，覆膜處理顯著提高了食用百合的鱗莖產(chǎn)量，其提高幅度為39.7%。施肥量與食用百合產(chǎn)量呈極顯著的線性相關(guān)關(guān)系，隨著施肥量的增加，食用百合產(chǎn)量不斷增加，相較于氮肥與鉀肥，磷肥與食用百合產(chǎn)量之間的關(guān)系更為密切，磷肥是影響食用百合的一個(gè)主要因素。由結(jié)果可以看出，食用百合適宜生長在pH值為中性、弱堿性的石灰性土壤上，單施無機(jī)肥、適當(dāng)增施磷肥并覆膜有利于食用百合增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：食用百合;產(chǎn)量;土壤pH值;種植區(qū)域;施肥量;覆膜

中圖分類號(hào)： S644.104文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）12-0090-05

收稿日期：2020-10-02

基金項(xiàng)目：北京市農(nóng)業(yè)科技項(xiàng)目（編號(hào)：20190304）。

作者簡介：劉紅超（1997—），男，河北唐山人，碩士研究生，主要從事養(yǎng)分資源管理研究。E-mail：lhc19970114@163.com。

通信作者：張朝春，博士，副教授，主要從事作物間套作研究。E-mail：zhangcc@cau.edu.cn。

隨著食用百合種植技術(shù)的不斷完善，種植食用百合的經(jīng)濟(jì)效益越來越好，全國的食用百合種植面積及產(chǎn)量逐漸增加[1]。在食用百合種植過程中，種植區(qū)域、土壤pH值、施肥類型、覆膜與否及施肥量等因素都會(huì)影響食用百合的產(chǎn)量。近年來，由于食用百合在生產(chǎn)管理等方面的不合理，導(dǎo)致土壤肥力下降[2]，土壤板結(jié)，通氣性和保水性降低，水熱氣調(diào)節(jié)不充分，嚴(yán)重影響了食用百合的產(chǎn)量[3]。在施肥方面，農(nóng)戶為了追求更高的食用百合產(chǎn)量，偏施氮肥且不注重磷鉀肥的施用，導(dǎo)致土壤酸化，對(duì)土壤、環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響[4]。由此可見，科學(xué)合理的種植與施肥不僅能夠提高作物產(chǎn)量，而且能夠減少肥料的損失[5]，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)食用百合產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)生產(chǎn)。前人研究發(fā)現(xiàn)，作物生長需要土壤有著較強(qiáng)的供給養(yǎng)分的能力，土壤的養(yǎng)分環(huán)境和合理施肥就變得尤為重要[6]，而適量施肥可以提高作物產(chǎn)量[7]。前人研究發(fā)現(xiàn)，食用百合在生長發(fā)育過程中對(duì)氮肥、鉀肥的需求量比較高，對(duì)龍牙百合施肥量的研究結(jié)果表明，施用氮、磷、鉀肥的比例以 1.0 ∶0.8 ∶1.0 為宜[8]。高金玉在探究土壤pH值對(duì)4種百合生長及生理特性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤的酸堿性對(duì)百合生長的影響較大[9]。食用百合的生長需要適宜的土壤含水量及土壤溫度，黃鵬認(rèn)為，適宜的土壤含水量及土壤溫度可以促進(jìn)食用百合鱗莖的膨大，有利于食用百合產(chǎn)量的提高[10]。楊雨華等通過探究覆膜對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)在半干旱地區(qū)種植食用百合，生育期內(nèi)較低的土壤含水量及土壤溫度是蘭州百合優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的限制性因素，而通過覆膜能夠更好地解決食用百合生育期內(nèi)的水分脅迫和溫度脅迫問題，提高食用百合的產(chǎn)量[11]。

以往對(duì)食用百合的高產(chǎn)高效的研究主要從單一因素試驗(yàn)的角度出發(fā)，由于管理方式、生長環(huán)境條件及栽培種植技術(shù)的不同，缺乏普遍的指導(dǎo)意義，本研究擬通過搜集我國主要食用百合種植區(qū)的相關(guān)文獻(xiàn)，提取食用百合產(chǎn)量、土壤肥力、管理措施、施肥方式、施肥量等數(shù)據(jù)，結(jié)合整合分析方法對(duì)多個(gè)研究結(jié)果進(jìn)行綜合分析[12-14]，從全國尺度探究種植區(qū)域、土壤pH值、施肥類型、覆膜與否及施肥量對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響，進(jìn)而探究影響食用百合產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。本研究運(yùn)用整合分析方法，通過搜集32篇文獻(xiàn)中的大田試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析種植區(qū)域、土壤pH值、施肥類型、覆膜與否及施肥量對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響，以期為食用百合種植區(qū)的科學(xué)管理與合理施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究收集的數(shù)據(jù)來源于中國知網(wǎng)和Web of Science文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫。利用中國知網(wǎng)檢索主要關(guān)鍵詞百合、施肥和產(chǎn)量，在Web of Science文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中，檢索式為（“l(fā)ily” OR “Lilium*”）AND “Yield” AND（“Nitrogen” OR “Phosphorus” OR “Potassium”）。篩選出2019年12月31日以前國內(nèi)外關(guān)于食用百合產(chǎn)量的文獻(xiàn)，提取施肥處理、種植區(qū)域、栽培措施、土壤基本理化性質(zhì)及食用百合產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)篩選有以下標(biāo)準(zhǔn)：（1）必須是田間試驗(yàn)，不包括培養(yǎng)皿營養(yǎng)液培養(yǎng)、盆栽等室內(nèi)試驗(yàn);（2）文獻(xiàn)中包含施肥或者栽培方式對(duì)食用百合產(chǎn)量或品質(zhì)的影響;（3）必須有食用百合產(chǎn)量、施肥量2個(gè)指標(biāo)中的1個(gè)。檢索發(fā)現(xiàn)，中國知網(wǎng)中共有45篇文獻(xiàn)，Web of Science文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中共有86篇文獻(xiàn)。由上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)中國知網(wǎng)中的45篇文獻(xiàn)進(jìn)行進(jìn)一步篩選，確定31篇文獻(xiàn)，對(duì)Web of Science文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的86篇文獻(xiàn)進(jìn)行再次篩選，排除同屬百合科作物而非食用百合的文獻(xiàn)，確定1篇文獻(xiàn)。最終符合條件的文獻(xiàn)共有32篇，其中中文文獻(xiàn)31篇，英文文獻(xiàn)1篇。

1.2 數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建和數(shù)據(jù)分類

用于整合分析的每項(xiàng)研究都要求是獨(dú)立的[15]，假設(shè)每個(gè)獨(dú)立研究中的不同地點(diǎn)、施肥種類、施肥方式、栽培方式及其他處理的復(fù)合處理等觀測值都是獨(dú)立的[16-17]。本研究綜合考慮全國不同食用百合種植區(qū)域、施肥量、施肥類型、土壤 pH值（<7、≥7）及田間措施（覆膜、不覆膜）對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響;提取每篇文獻(xiàn)中食用百合的產(chǎn)量、土壤的基本理化性質(zhì)、施肥量、施肥類型（單施無機(jī)肥、有機(jī)無機(jī)配施）、栽培措施、栽植密度等數(shù)據(jù)。其中食用百合產(chǎn)量為當(dāng)季收獲的食用百合鱗莖的實(shí)際產(chǎn)量，施肥情況主要包括每一季作物的有機(jī)肥、化肥施用量、肥料品種等，土壤理化性狀主要包括土壤有機(jī)質(zhì)含量、全氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、緩效鉀含量、土壤pH值、質(zhì)地等。對(duì)于以圖的形式發(fā)表的文獻(xiàn)，通過Getdata軟件將圖中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)值后再提取。

1.3 數(shù)據(jù)分析

本研究采用產(chǎn)量均值作為效應(yīng)量來表示不同因素對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響。為了進(jìn)一步探究施肥量與食用百合產(chǎn)量之間的關(guān)系，對(duì)施肥量與食用百合產(chǎn)量進(jìn)行回歸分析。由于分類較多，且影響因素比較復(fù)雜，因此未考慮各因素間的交互作用[18]。用主成分分析方法對(duì)不同影響因素進(jìn)行分析，進(jìn)而來反映各因素起主導(dǎo)作用的綜合指標(biāo)。數(shù)據(jù)處理和圖形制作采用Excel 2003與R語言（3.6.3）軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤pH值及種植區(qū)域分布對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響

由圖1-a可以看出，不同土壤pH值對(duì)食用百合的產(chǎn)量有顯著影響。當(dāng)pH值<7時(shí)，食用百合的平均產(chǎn)量為12 122 kg/hm2;當(dāng)pH值≥7時(shí)，食用百合的平均產(chǎn)量為19 991 kg/hm2，后者比前者高64.9%。

通過將不同種植地區(qū)的食用百合產(chǎn)量進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，食用百合的產(chǎn)量間表現(xiàn)出類似的顯著性。從圖1-b可以看出，浙江地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量為10 327 kg/hm2，湖南地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量為15 198 kg/hm2，河北地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量為 26 022 kg/hm2，甘肅、寧夏地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量為18 189 kg/hm2，河北地區(qū)食用百合產(chǎn)量與浙江、湖南、甘肅、寧夏等地區(qū)食用百合產(chǎn)量間的差異顯著，甘肅、寧夏地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量略高于浙江、湖南地區(qū)，而浙江、湖南地區(qū)間食用百合的平均產(chǎn)量差異不顯著。

2.2 有機(jī)-無機(jī)肥配施及覆膜對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響

由圖2-a可以看出，施肥方式和覆膜在提高食用百合產(chǎn)量方面有顯著差異。在有機(jī)-無機(jī)配施條件下，食用百合的平均產(chǎn)量為14 485kg/hm2，單施無機(jī)肥處理的食用百合平均產(chǎn)量為20 689 kg/hm2，與有機(jī)-無機(jī)肥配施相比，單施無機(jī)肥使食用百合產(chǎn)量提高了約42.8%。上述結(jié)果表明，在西北較為貧瘠的土壤上，單施無機(jī)肥的施肥方式對(duì)食用百合增產(chǎn)的效果優(yōu)于有機(jī)-無機(jī)肥配施。就食用百合的田間管理措施來看，覆膜與否在提高食用百合產(chǎn)量方面有顯著差異（圖2-b），覆膜條件下食用百合的平均產(chǎn)量為23 559 kg/hm2，而不覆膜條件下食用百合的平均產(chǎn)量為16 866 kg/hm2，覆膜能使食用百合產(chǎn)量提高約39.7%。

2.3 施肥量對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響

從施肥量與食用百合產(chǎn)量之間相關(guān)關(guān)系的分析可以看出，食用百合產(chǎn)量隨著氮肥、磷肥、鉀肥施用量的增加而增加，食用百合產(chǎn)量與施氮量、施磷量、施鉀量之間的斜率分別為9.54、13.51、20.23，氮、磷、鉀3種元素對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為鉀>磷>氮（圖3）。

2.4 食用百合產(chǎn)量影響因素的主成分分析

對(duì)食用百合產(chǎn)量影響因素進(jìn)行主成分分析，根據(jù)累計(jì)貢獻(xiàn)率大于80%的標(biāo)準(zhǔn)，選取了前4個(gè)主成

分，其累計(jì)貢獻(xiàn)率為87.83%，可以概括9個(gè)影響因素的絕大部分信息。由特征值和貢獻(xiàn)率可以得出，主成分1的貢獻(xiàn)率最大，為37.03%，特征值為3.332，在此主成分特征向量中，速效磷的貢獻(xiàn)率最大，可稱為速效磷因子，其次為速效鉀;主成分2的貢獻(xiàn)率為26.63%，特征值為2.396，施磷量的貢獻(xiàn)率最大，稱為施磷量因子，其次為土壤pH值;主成分3的貢獻(xiàn)率為13.72%，特征值為1.234，施鉀量的貢獻(xiàn)率最大，稱為施鉀量因子，其特征向量中產(chǎn)量、施氮量的貢獻(xiàn)率也很大;主成分4的貢獻(xiàn)率為10.45%，特征值為0.941，施氮量的貢獻(xiàn)率最大，為施氮量因子，其次為施鉀量（表1）。

由圖4可以看出，食用百合產(chǎn)量與磷肥投入關(guān)系較其他因素更為密切，而與土壤有機(jī)質(zhì)含量等土壤理化性狀及食用百合栽植密度間無顯著關(guān)系，由此可見，磷肥的施用是影響食用百合產(chǎn)量的一個(gè)主要因素。

3 討論

在中性偏弱堿性石灰性土壤上，食用百合的增產(chǎn)效果顯著，但在偏酸性土壤上的增產(chǎn)效果不顯著。可能是因?yàn)樵谒嵝酝寥罈l件下，作物體內(nèi)機(jī)能很容易受到損傷[19]，而食用百合在生長初期須要消耗種球中的養(yǎng)分，此時(shí)食用百合鱗莖的養(yǎng)分消耗速度大于合成，在現(xiàn)蕾以后，食用百合鱗莖開始生長，鱗莖中營養(yǎng)物質(zhì)的合成速度大于消耗速度，而酸性條件大大降低了食用百合種球營養(yǎng)物質(zhì)合成速度，

最終影響食用百合產(chǎn)量。就地域分布而言，河北、甘肅、寧夏地區(qū)食用百合的平均產(chǎn)量高于湖南、浙江一帶食用百合平均產(chǎn)量。由于地域與土壤pH值具有一定的相關(guān)性，所以導(dǎo)致產(chǎn)量有差異一方面可能是由土壤pH值造成的。河北、甘肅、寧夏的土壤為石灰性土壤，而浙江、湖南地區(qū)的土壤偏酸性，一般為酸性土壤，土壤pH值多小于6，北方石灰性土壤較南方酸性土壤更適合食用百合的生長，所以食用百合的平均產(chǎn)量偏高。另一方面，南方土壤中普遍缺鉀，而鉀是植物必需的營養(yǎng)元素之一，又是重要的品質(zhì)元素[20-21]，鉀對(duì)于食用百合類鱗莖作物有著重要作用，而我國耕地中缺鉀土壤總面積高達(dá)0.23 億hm2，尤其是我國南方土壤缺鉀表現(xiàn)更為突出[22]，由南向北土壤中鉀含量逐漸增加，所以鉀元素的缺乏也有可能是導(dǎo)致產(chǎn)量出現(xiàn)差異的原因之一。

本研究結(jié)果表明，鉀素對(duì)食用百合產(chǎn)量的影響大于磷、氮，這與林玉紅的研究結(jié)果[23]一致。這可能是因?yàn)殁浰啬軌虼龠M(jìn)植物進(jìn)行光合作用，提高其凈光合作用速率[24]，在百合生長后期，種球所需的大量營養(yǎng)物質(zhì)都是由地上部提供，當(dāng)?shù)厣喜堪俸现仓甑墓夂献饔眉訌?qiáng)后，能夠?yàn)榉N球膨大提供更多營養(yǎng)物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)食用百合增產(chǎn)。另外，對(duì)各種影響因素進(jìn)行主成分分析發(fā)現(xiàn)，與栽植密度與土壤養(yǎng)分含量相比，磷肥與食用百合產(chǎn)量關(guān)系也較為密切。鱗莖作物一般需磷量都較其他元素高，而在石灰性土壤中，磷素很容易被固定，植物只能吸收利用根區(qū)表層的磷[25]，因此根層需要更高濃度的磷素，才能保證作物對(duì)磷素更好的吸收利用。同時(shí)，因?yàn)槭秤冒俸显诿缙谥连F(xiàn)蕾期對(duì)磷的吸收比例是呈現(xiàn)逐漸增加趨勢的[26]，但在苗期農(nóng)戶主要以施用氮肥為主，而不追施磷肥，在整個(gè)食用百合生育時(shí)期對(duì)食用百合的磷肥補(bǔ)充也相對(duì)較少，忽略了磷肥對(duì)食用百合生長的作用。因此，磷肥是影響食用百合產(chǎn)量的一個(gè)關(guān)鍵性因素。此外，已有的研究均認(rèn)為，有機(jī)肥無機(jī)肥配施可提高作物產(chǎn)量，因?yàn)橛袡C(jī)肥與無機(jī)肥配合施用，不僅可以協(xié)調(diào)作物對(duì)養(yǎng)分的需求，提高根際土壤養(yǎng)分，還能夠改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物生長，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效[27]。然而本研究發(fā)現(xiàn)，單施無機(jī)肥的食用百合產(chǎn)量高于有機(jī)肥無機(jī)肥配施的食用百合產(chǎn)量。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是因?yàn)槭秤冒俸系姆N植區(qū)域的土壤養(yǎng)分含量低，土壤貧瘠，施用化肥能在短期內(nèi)快速解決土壤養(yǎng)分不足的問題。這個(gè)問題還須要更深入的研究。

本研究還發(fā)現(xiàn)，覆膜條件下食用百合的平均產(chǎn)量高于不覆膜下食用百合平均產(chǎn)量。食用百合生長需要適宜的土壤濕度和溫度，適宜的土壤含水量及土壤溫度有利于食用百合鱗莖的膨大，增加食用百合產(chǎn)量，楊雨華等通過探究覆膜對(duì)蘭州百合產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)在半干旱地區(qū)種植食用百合，生育期內(nèi)較低的土壤含水量及土壤溫度是蘭州百合優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的限制性因素，通過覆膜能夠緩解食用百合生育期內(nèi)的水分脅迫和溫度脅迫，提高食用百合產(chǎn)量[28]。

4 結(jié)論

食用百合適宜在北方中性偏弱堿性石灰性土壤條件下生長。單施化肥較有機(jī)肥與無機(jī)肥配施的增產(chǎn)效果顯著，通過覆膜能顯著提高食用百合產(chǎn)量。施用氮肥、磷肥、鉀肥均能提高食用百合產(chǎn)量，其中施用磷肥的增產(chǎn)效果更顯著。

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