郭瀟瀟,韓 蕊,劉徐冬雨,何立威,葛 飛,李秀杰,2,李國(guó)輝,王秀萍
(1.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院長(zhǎng)垣分院 河南 長(zhǎng)垣 453400; 2.河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 鄭州 450002)
茴香(Mill.)是傘形科茴香屬多年生植物,原產(chǎn)地中海地區(qū),在我國(guó)有1000 多年的栽培歷史,各省份均有栽培或野生分布。茴香栽培品種在我國(guó)的北方地區(qū),通常被稱作小茴香。茴香是藥食同源植物,其嫩莖、葉片及種子均具有特殊的香味,嫩莖及葉片常作為蔬菜食用,種子具有散寒止痛、溫腎暖肝、理氣和胃的功效而被用作藥材、調(diào)味品和香料。茴香苗菜即茴香的嫩莖及葉片,作為蔬菜食用營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富。有研究報(bào)道,茴香苗菜中碳水化合物、蛋白質(zhì)、粗纖維和脂肪含量約為22%、23%、0.8%和0.3%,胡蘿卜素、抗壞血酸含量為0.26%和0.03%左右,鈣、磷元素含量約為0.15%、0.03%,且含有茴香酸、芥子酸、阿魏酸等17 種有機(jī)酸。
種植密度是影響作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的重要因素,適宜的種植密度除取決于作物本身的生物學(xué)特性之外,還受不同生態(tài)區(qū)氣候、土壤等環(huán)境條件的影響。對(duì)于茴香苗菜等蔬菜作物而言,適宜的種植密度對(duì)于其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)同樣重要。近年來,關(guān)于茴香的研究主要集中在茴香籽粒的化學(xué)成分、生物活性及藥理作用等方面,對(duì)于茴香苗菜生長(zhǎng)及產(chǎn)量的相關(guān)研究尚鮮見報(bào)道。而對(duì)于蔬菜而言,抽薹開花是其繁衍過程中固有的生物學(xué)現(xiàn)象,抽薹后會(huì)造成其食用價(jià)值降低。因此,筆者以茴香苗菜的生長(zhǎng)及產(chǎn)量為研究目標(biāo),觀測(cè)茴香從出苗到抽薹期的生長(zhǎng)及產(chǎn)量動(dòng)態(tài),探討不同種植密度對(duì)茴香苗菜的植株形態(tài)、根系性狀、單株生物量及單位面積產(chǎn)量的影響,以期明確不同種植密度下茴香苗菜的產(chǎn)量形成規(guī)律,為茴香苗菜生產(chǎn)的適宜種植密度的選擇提供理論參考。
試驗(yàn)地點(diǎn)位于河南省長(zhǎng)垣市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園。
供試小茴香品種為河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院長(zhǎng)垣分院選育的鄭茴香1 號(hào)。
試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì),設(shè)5 個(gè)種植密度,分別為5.0×10株·667 m(D1)、1.0×10株·667 m(D2)、1.5×10株·667 m(D3)、2.0×10株·667 m(D4)和2.5×10株·667 m(D5),3 次重復(fù)隨機(jī)排列,共15 個(gè)小區(qū),小區(qū)面積12 m(長(zhǎng)6.0 m,寬2.0 m),行距20 cm。試驗(yàn)于2020 年6 月24 日播種,平作機(jī)播,播深2.0 cm。于播種后30 d(7 月24 日)、36 d(7 月30 日)、42 d(8 月5 日)、48 d(8 月11 日)、54 d(8 月17 日)、60 d(8 月23 日)進(jìn)行性狀測(cè)定和樣品采集。以腐熟有機(jī)肥為基肥,在播種前一次性施入,施肥量為2000 kg·667 m。生長(zhǎng)期間保持墑情適宜,其他管理同一般大田。
1.4.1 株高及葉片性狀 茴香出苗后,在每小區(qū)(邊行除外)選取代表性植株5 株掛牌標(biāo)記,分別在不同取樣時(shí)間測(cè)量植株主莖最高部位到地面的絕對(duì)高度;同時(shí)對(duì)葉片數(shù)量進(jìn)行調(diào)查,并用直尺對(duì)最大葉片的葉長(zhǎng)和葉寬進(jìn)行測(cè)定。
1.4.2 根系性狀及單株生物量 在各取樣時(shí)間內(nèi)每小區(qū)隨機(jī)取樣15 株,將地上部與根系分開,測(cè)定鮮質(zhì)量和主根長(zhǎng);隨后將樣品在105 ℃下殺青30 min,80 ℃恒溫烘至恒重,冷卻至室溫后測(cè)定干質(zhì)量。
1.4.3 單位面積苗菜產(chǎn)量 單位面積苗菜鮮產(chǎn)量/(kg·667 m)=單株地上鮮質(zhì)量/(g)×10×種植密度/(株·667 m);
單位面積苗菜干產(chǎn)量/(kg·667 m)=單株地上干質(zhì)量/(g)×10×種植密度/(株·667 m)。
1.4.4 相對(duì)生長(zhǎng)速率 相對(duì)生長(zhǎng)速率(RGR)是指單位時(shí)間內(nèi)單位面積植株地上部生物量的凈積累。計(jì)算公式為RGR=(lnW-lnW)/(T2-T1),式中:W和W分別代表2 次取樣時(shí)間(即T、T)的茴香苗菜地上部干物質(zhì)積累量(g·m),RGR 的單位為g·g·m·d。
采用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖,用DPS 7.05 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、回歸分析和顯著性檢驗(yàn)。
2.1.1 種植密度對(duì)茴香苗菜株高的影響 由圖1可以看出,茴香苗菜株高隨生育時(shí)期的推進(jìn)持續(xù)升高,在播種后60 d 各密度處理的株高達(dá)到測(cè)量期內(nèi)最高。隨著種植密度的增加,各取樣時(shí)間的茴香苗菜株高均呈現(xiàn)出升高的趨勢(shì),且高密度處理的株高增長(zhǎng)速度更快。在播種后30 d,各處理間株高無顯著差異;播種后36 d,D1 處理的株高顯著低于D4和D5 處理;播種后42 d,D1 和D2 處理的株高顯著低于D5 處理;自播種后48 d 起,D1、D2、D3 和D5處理間均存在顯著差異,D3 和D4 處理間差異不顯著。其中,在播種后60 d 的D5 處理,茴香苗菜株高達(dá)到測(cè)量期內(nèi)最高,為41.30 cm,較D1、D2、D3、D4 處理分別增高5.88、4.70、2.50、1.97 cm,增高幅度為5.01%~16.60%。表明增加種植密度有利于提升茴香苗菜的植株高度。
圖1 種植密度對(duì)茴香苗菜株高的影響
2.1.2 種植密度對(duì)茴香苗菜葉片性狀的影響 由圖2 可以看出,隨著生育進(jìn)程的推進(jìn),茴香苗菜的真葉數(shù)逐漸增多。在不同取樣時(shí)間,茴香苗菜真葉數(shù)的增長(zhǎng)速率均表現(xiàn)出隨密度的增加而降低的趨勢(shì)。在播種后30 d,各處理間真葉數(shù)無顯著差異;在播種后36 d,D5 處理真葉數(shù)顯著低于其他4 個(gè)密度處理;在播種后42 d,D1 和D2 處理真葉數(shù)均顯著高于D3、D4、D5;在播種后48 d,D1 處理真葉數(shù)顯著高于D3、D4、D5;在播種后54 d 和60 d,各處理間真葉數(shù)均存在顯著差異。其中,在播種后60 d,D1 處理的真葉數(shù)達(dá)到了測(cè)量期內(nèi)最多,為12.65 片,較D2~D5 處理增多0.75~3.17 片。表明種植密度增加會(huì)導(dǎo)致茴香苗菜單株葉片數(shù)量減少。
圖2 種植密度對(duì)茴香苗菜真葉數(shù)的影響
由圖3 和圖4 可以看出,茴香苗菜最大葉長(zhǎng)和最大葉寬均隨生育時(shí)期的后移而增大,同一生育時(shí)期隨密度的增加而降低。在播種后30 d,密度對(duì)茴香苗菜最大葉長(zhǎng)和最大葉寬的影響均不顯著;自播種后36 d 起,D1 處理的最大葉長(zhǎng)和最大葉寬均顯著高于D3、D4、D5 處理,且與D2 處理無顯著差異。在播種后60 d,茴香苗菜最大葉長(zhǎng)和最大葉寬均達(dá)到測(cè)量期內(nèi)最高值,其中,D1 處理最大葉長(zhǎng)達(dá)到21.63 cm,較其他處理提高3.00%~22.80%;D1 處理最大葉寬達(dá)到16.38 cm,較其他處理提高1.80%~22.51%。表明種植密度的增加對(duì)單株葉片的生長(zhǎng)發(fā)育不利。
圖3 種植密度對(duì)茴香苗菜最大葉長(zhǎng)的影響
圖4 種植密度對(duì)茴香苗菜最大葉寬的影響
由圖5 可以看出,茴香苗菜的主根長(zhǎng)隨生育時(shí)期的推進(jìn)不斷增長(zhǎng),且低密度主根長(zhǎng)增長(zhǎng)較快。在播種后30 d,D1 和D2 主根長(zhǎng)顯著高于其他3 個(gè)密度處理;在播種后36 d,D1 處理顯著高于D3、D4 和D5 處理;自播種后42 d 起,D1 顯著高于其他4 個(gè)處理;在播種后54 d,D2 顯著高于D3、D4 和D5 處理。在播種后60 d,各密度處理主根長(zhǎng)均達(dá)到測(cè)量期內(nèi)最大值,其中,D1 處理主根長(zhǎng)為12.99 cm,較D2~D5 處理顯著提高4.51%~23.01%。表明高種植密度抑制茴香苗菜的根系伸長(zhǎng)。
圖5 種植密度對(duì)茴香苗菜主根長(zhǎng)的影響
由圖6 和圖7 可以看出,單株根系鮮、干質(zhì)量均隨生育時(shí)期的推進(jìn)而增加,增長(zhǎng)速度隨種植密度的增加而降低。在播種后30 d,D5 處理根系鮮質(zhì)量顯著低于D1 處理;自播種后36 d 起,D1、D2 處理單株根系鮮質(zhì)量均顯著高于D3、D4、D5 處理,且D1 與D2 處理間差異不顯著。在播種后60 d,D1處理的單株根系鮮質(zhì)量達(dá)到測(cè)量期內(nèi)最高,為3.13 g·株,較其他處理提高2.96%~60.51%。在播種后30 d,各處理間茴香苗菜的單株根系干質(zhì)量差異不顯著;自播種后36 d 起,D1、D2、D3 處理單株根系干質(zhì)量顯著高于D4、D5 處理;自播種后42 d起,D1、D2 處理單株根系干質(zhì)量均顯著高于D3、D4、D5 處理;在播種后60 d,各處理間單株根系干質(zhì)量差異均顯著,D1 處理的根系干質(zhì)量達(dá)到測(cè)量期內(nèi)最高,為0.36 g·株,較其他處理提高2.86%~38.46%。可見,增加種植密度對(duì)茴香苗菜單株的根系生物量積累不利。
圖6 種植密度對(duì)茴香苗菜根系鮮質(zhì)量的影響
圖7 種植密度對(duì)茴香苗菜根系干質(zhì)量的影響
由圖8 和圖9 可以看出,茴香苗菜單株地上部鮮、干質(zhì)量均隨生育進(jìn)程而增加,且增長(zhǎng)速度隨種植密度的增加而降低。在播種后30 d,D1、D2 處理單株地上部鮮質(zhì)量均顯著高于D5 處理;自播種后36 d 起,D1 處理單株地上部鮮質(zhì)量顯著高于其他4個(gè)密度處理;自播種后54 d 起,各密度處理間地上部鮮質(zhì)量差異均顯著,D1 處理單株地上部鮮質(zhì)量最 高,達(dá) 到34.43 g·株,較D2~D4 處 理 提 高13.71%~103.73%。自播種后30 d 起,D1、D2 處理的單株地上部干質(zhì)量均顯著高于D3、D4、D5 處理;自播種后48 d 起,D1 處理顯著高于其他4 個(gè)密度處理;在播種后54 d 和60 d,各密度處理間差異均顯著。播種后60 d,D1 處理單株地上部干質(zhì)量最高達(dá)到3.69 g·株,較其他處理增加達(dá)到26.80%~141.18%??梢姡N植密度增加不利于茴香苗菜單株地上部的物質(zhì)積累。
圖8 種植密度對(duì)茴香苗菜地上部鮮質(zhì)量的影響
圖9 種植密度對(duì)茴香苗菜地上部干質(zhì)量的影響
由圖10 可以看出,茴香苗菜的單位面積鮮產(chǎn)量隨生育時(shí)期后移逐漸增加,測(cè)量期內(nèi)各密度處理均在播種后60 d 達(dá)到最高。在播種后30 d 和36 d,單位面積鮮產(chǎn)量隨著種植密度的增加而增加,自播種后42 d 起,茴香苗菜單位面積鮮產(chǎn)量隨種植密度的增加呈單峰曲線變化趨勢(shì),均以D4 處理產(chǎn)量最高。在播種后30 d 和36 d,D5 處理的單位面積鮮產(chǎn)量均顯著高于D1、D2、D3 處理;在播種后42 d 和48 d,D4 處理單位面積鮮產(chǎn)量顯著高于D1、D2、D3處理,且與D5 處理無顯著差異;在播種后54 d 和60 d,D4 處理單位面積鮮產(chǎn)量顯著高于其他處理。其中,在播種后60 d,D4 處理的單位面積鮮產(chǎn)量達(dá)到4 491.06 kg·667 m,較D1、D2、D3 和D5 處理分別提高2 769.58、1 463.16、383.49、265.54 kg·667 m,增產(chǎn)幅度為6.28%~160.88%。表明適當(dāng)增加種植密度有利于提高茴香苗菜的單位面積鮮產(chǎn)量。
圖10 種植密度對(duì)茴香苗菜鮮產(chǎn)量的影響
由圖11 可以看出,茴香苗菜的單位面積干產(chǎn)量隨生育時(shí)期的后移而增加,測(cè)量期內(nèi)以播種后60 d 最高。除播種后30 d 和36 d 外,單位面積干產(chǎn)量均隨種植密度的增加先升高后降低,以D4 處理產(chǎn)量最高。在播種后30 d 和36 d,D5 處理干產(chǎn)量顯著高于D1、D2、D3 處理,且與D4 處理無顯著差異;在播種后42 d 和48 d,D4 與D5 處理間差異不顯著,但均顯著高于其他處理;在播種后54 d 和60 d,各處理間差異均顯著。其中,在播種后60 d,D4 處理的干產(chǎn)量達(dá)到404.78 kg·667 m,較D1、D2、D3 和D5 處理分別提高220.25、113.57、51.34、21.36 kg·667 m,增產(chǎn)幅度為5.57%~119.36%。說明合理密植能夠促進(jìn)茴香苗菜的群體干物質(zhì)積累。
圖11 種植密度對(duì)茴香苗菜干產(chǎn)量的影響
由表1 可以看出,同一種植密度下茴香苗菜的相對(duì)生長(zhǎng)速率均隨生育進(jìn)程呈先升高后降低的趨勢(shì),以播種后36~42 d 的相對(duì)生長(zhǎng)速率最大。其中,以D2 處理相對(duì)生長(zhǎng)速率最高,達(dá)到0.208 g·g·m·d,但處理間無顯著差異,表明在測(cè)量期內(nèi),不同種植密度下的茴香苗菜均在該段時(shí)間內(nèi)生長(zhǎng)最快。隨著密度的增加,茴香苗菜的相對(duì)生長(zhǎng)速率多呈下降的趨勢(shì)。其中,播種后30~36 d,相對(duì)生長(zhǎng)速率以D1 處理最高為0.064 g·g·m·d,顯著高于其他處理;在播種后54 d 至60 d,D1 顯著高于D2、D4、D5處理,而與D3 處理間無顯著差異。其他生育階段內(nèi),不同密度處理間均無顯著差異。
表1 種植密度對(duì)不同取樣時(shí)間茴香苗菜相對(duì)生長(zhǎng)速率的影響 (g·g-1·m-2·d-1)
對(duì)播種后60 d 的茴香苗菜的單位面積鮮、干產(chǎn)量和種植密度進(jìn)行模型分析(圖12~13),擬合度最高的均是二次曲線模型。其中,鮮產(chǎn)量的擬合曲線為:=-0.048 8+ 30.571 8- 346.719 3,=0.995 9,= 242.147 3,方差分析達(dá)到了極顯著水平;干產(chǎn)量的擬合曲線為=-0.003 4+2.207 3+36.587 1,=0.993 3,=148.931 8,方差分析同樣達(dá)到了極顯著水平??梢?,通過擬合的曲線模型能夠準(zhǔn)確闡明茴香苗菜的單位面積鮮、干產(chǎn)量與種植密度的關(guān)系。根據(jù)曲線模型計(jì)算出茴香苗菜理論最高鮮產(chǎn)量為4 491.06 kg·667 m,理論最適密度為2.09×10株·667 m;理論最高干產(chǎn) 量 為404.78 kg · 667 m,理 論 最 適 密 度 為2.17×10株·667 m。結(jié)合實(shí)測(cè)產(chǎn)量與曲線分析結(jié)果可知,鄭茴香1 號(hào)的適宜種植密度范圍為2.0×10~2.5×10株·667 m。
圖12 播種后60 d 的茴香苗菜鮮產(chǎn)量隨密度變化的曲線
圖13 播種后60 d 的茴香苗菜干產(chǎn)量隨密度變化的曲線
作物的生長(zhǎng)發(fā)育受品種特性、栽培措施及溫、光、水、氣等自然條件的影響。株高能夠較為直觀地反映作物的生長(zhǎng)狀況。在本試驗(yàn)中,除播種后30 d 的各密度處理間株高無顯著差異外,其他取樣時(shí)間各密度處理之間均存在顯著差異,且株高隨種植密度增加而升高,該結(jié)果與林志玲等研究結(jié)果基本一致,這可能是由于在較高的種植密度下,茴香苗菜個(gè)體對(duì)光照的競(jìng)爭(zhēng)劇烈,為了能更多地接受光能,需要通過增加植株的高度來提高自身對(duì)光的競(jìng)爭(zhēng)能力。葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要器官,葉片數(shù)量及大小的變化會(huì)對(duì)光合同化產(chǎn)物的生成與積累帶來影響。在本試驗(yàn)中,各取樣時(shí)間的茴香苗菜單株真葉數(shù)、最大葉長(zhǎng)及最大葉寬均隨密度增加而降低,且隨著取樣時(shí)間的后移處理間差異逐漸增大,表明較低的種植密度有利于茴香苗菜個(gè)體葉片的生長(zhǎng)發(fā)育。
單株生物量積累是個(gè)體植株生長(zhǎng)發(fā)育狀況的總體體現(xiàn)。在本試驗(yàn)中,隨著種植密度的增加,各取樣時(shí)間的茴香苗菜單株地上部鮮、干質(zhì)量均呈降低的趨勢(shì),且降低趨勢(shì)在取樣后期差異較為顯著,這與王雪萊等的研究結(jié)果基本一致,表明較低種植密度下更有利于茴香苗菜植株的生長(zhǎng)及生物量積累。綜合不同種植密度下茴香苗菜株高、葉片及地上部鮮、干質(zhì)量的變化情況,高種植密度下相鄰植株間互相蔭蔽加劇導(dǎo)致植株所接受的光照質(zhì)量下降,從而激發(fā)植株的避陰反應(yīng),可能是造成植株的生長(zhǎng)發(fā)育受阻,最終導(dǎo)致植株地上部生物量積累減少的原因。
根系的生長(zhǎng)發(fā)育與作物的產(chǎn)量密切相關(guān),根系的生長(zhǎng)促進(jìn)作物對(duì)深層土壤水分和養(yǎng)分的吸收利用,縮短水分及養(yǎng)分到達(dá)根系的距離,其中根長(zhǎng)的貢獻(xiàn)最大。一般認(rèn)為,發(fā)達(dá)的根系有利于地上部的旺盛生長(zhǎng),從而獲得高產(chǎn)。種植密度對(duì)作物的根系結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)發(fā)育具有重要影響,石德楊等的研究結(jié)果表明,花生的單株根系生物量、根長(zhǎng)等隨種植密度的增加而降低。本研究結(jié)果與其大致相同,增加種植密度,茴香苗菜的單株根系生物量及主根長(zhǎng)均降低,這也可能是導(dǎo)致高種植密度下茴香苗菜地上部生物量積累減少的原因。
茴香苗菜一般以鮮食為主,單位面積鮮產(chǎn)量的高低決定了其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在本試驗(yàn)中,茴香苗菜的單位面積鮮產(chǎn)量隨種植密度的增加,由生育前期(播種后42 d 之前)的升高趨勢(shì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閱畏迩€的變化趨勢(shì),并以播種后60 d 的2.0×10株·667 m處理最高,平均達(dá)到了4 491.06 kg·667 m。表明增加種植密度所帶來的增產(chǎn)效應(yīng)會(huì)隨著個(gè)體植株的生長(zhǎng)發(fā)育而改變,過高的種植密度會(huì)對(duì)生育后期單位面積鮮產(chǎn)量的提升帶來不利影響。大量研究表明,作物群體干物質(zhì)積累存在著明顯的密度效應(yīng),即隨著種植密度的增加作物群體干物質(zhì)積累量隨之增加,而超過適宜種植密度后,個(gè)體之間資源的競(jìng)爭(zhēng)加劇,導(dǎo)致單株干物質(zhì)積累能力降低,勢(shì)必會(huì)引起群體干物質(zhì)積累量減少。在本試驗(yàn)中,隨著種植密度的增加,茴香苗菜的單位面積干產(chǎn)量與鮮產(chǎn)量的變化趨勢(shì)基本一致,在播種后60 d 的2.0×10株·667 m處理達(dá)到最高,為404.78 kg·667 m。表明增加種植密度對(duì)茴香苗菜的群體干物質(zhì)積累具有促進(jìn)作用,但種植密度過高則會(huì)帶來不利影響。以種植密度與播種后60 d 的單位面積鮮、干產(chǎn)量之間建立回歸方程,分別為=-0.048 8+30.571 8-346.719 3(=0.995 9),=-0.0034+ 2.207 3+ 36.587 1(=0.993 3),通過計(jì)算得出單位面積鮮干產(chǎn)量的理論適宜種植密度分別為2.09×10株·667 m、2.17×10株·667 m,均介于2.0×10~2.5×10株·667 m密度范圍內(nèi),與實(shí)際測(cè)量產(chǎn)量數(shù)據(jù)相吻合,適用于該試驗(yàn)區(qū)域茴香苗菜的產(chǎn)量預(yù)測(cè)。然而,由于本試驗(yàn)僅以一個(gè)茴香品種和1 年的試驗(yàn)數(shù)據(jù),未來在本試驗(yàn)區(qū)仍需再開展多年、多點(diǎn)及多品種試驗(yàn),以對(duì)本研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
綜合考慮種植密度對(duì)茴香苗菜植株形態(tài)、根系性狀、單株及單位面積產(chǎn)量的影響,在本試驗(yàn)條件下,鄭茴香1 號(hào)做茴香苗菜生產(chǎn)的適宜種植密度范圍為20.×10~2.5×10株·667 m。