蘭州百合生長發(fā)育規(guī)律及鱗莖增質(zhì)量研究

吳 然，邊光亞,2,3，薛少紅，李旭青，宋 濤，李振勤

（1.石家莊市農(nóng)林科學(xué)研究院，河北 石家莊 050021；2.石家莊市百合研究技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050021；3.石家莊市花卉研究技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050021；4.富邦農(nóng)業(yè)高科技有限公司，河北 石家莊 050021；5.河北盛祥市政園林工程有限公司，河北 石家莊 050021）

蘭州百合(Lilium davidii var.unicolor)為川百合變種，是我國傳統(tǒng)食用百合，其鱗莖富含蛋白質(zhì)、淀粉、維生素、氨基酸和微量元素等多種成分，同時還含有百合皂苷、秋水仙堿等多種藥用成分，具有良好的營養(yǎng)保健功效[1-2]。近年來，市場對蘭州百合的需求量不斷增加，其種植面積也在不斷擴(kuò)大。但是，蘭州百合對生長環(huán)境條件要求非常高，部分種植戶受利益驅(qū)使，在不適宜的地區(qū)盲目引種百合以及長期連作等不規(guī)范的種植方式，導(dǎo)致商品種球的產(chǎn)量和品質(zhì)連年下降[3-4]。因此，急需開發(fā)新的百合種植區(qū)域來滿足市場對蘭州百合，尤其是高質(zhì)量蘭州百合的需求。

河北太行山冷涼區(qū)自然分布有‘渥丹’‘卷丹’等多個百合野生種，整體自然環(huán)境適宜百合生長[5]，但是該地區(qū)食用百合產(chǎn)業(yè)發(fā)展還屬于空白期。前人對蘭州百合的研究主要集中在種植栽培、光合特性以及育種等方面[6-9]，而且蘭州百合的研究多集中于甘肅當(dāng)?shù)?，其在河北地區(qū)的生長發(fā)育規(guī)律以及對鱗莖增質(zhì)量的研究還未見報道。因此，本研究旨在探討蘭州百合在河北省太行山冷涼區(qū)的生長發(fā)育規(guī)律及栽培技術(shù)對鱗莖生長的影響，以期提高其產(chǎn)量及質(zhì)量，為蘭州百合在太行山冷涼區(qū)的大面積推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗地選擇在河北省石家莊市平山縣合河口鄉(xiāng)的百合試驗基地，海拔829 m，地理位置為北緯38°37＇44″～38°37＇59″，東經(jīng)113°46＇38″～113°46＇54″。年平均氣溫12.7℃，年平均無霜期223 d，常年平均日照時數(shù)2433 h，年平均降雨量690 mm，歷年最大凍土層62 cm，整體環(huán)境自然冷涼，符合蘭州百合生長的條件要求[10-11]。

1.2 試驗材料

蘭州百合種球購買自甘肅省蘭州市七里河區(qū)，單個種球初始鮮質(zhì)量20～30 g，采用露地直播種球的方式，種植時間為2019年3月15日。

1.3 試驗方法

田間采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，株行距確定為174087株·hm-2（株行距15 cm×30 cm）（種植密度試驗除外），每小區(qū)種植4行，每行50株，重復(fù)3次，正常栽培管理。

1.3.1 蘭州百合生長發(fā)育規(guī)律研究 每小區(qū)隨機(jī)選擇30株生長健壯植株，做好標(biāo)牌。萌芽后每隔5 d，記錄株高、莖粗和葉片數(shù)；物候觀測記錄萌芽期、展葉期、現(xiàn)蕾期、初花期、終花期、枯萎期，觀測方法參照喬雅琦[12]、徐巖[13]。

1.3.2 蘭州百合鱗莖增質(zhì)量研究 種植方向分為東西向和南北向；種植密度設(shè)置3個梯度，分別261130株·hm-2（株行距15 cm×20 cm）、203102株·hm-2（株行距15 cm×25 cm）、174087株·hm-2（株行距15 cm×30 cm）；做畦方式采取平畦和高畦2種方式；摘蕾時期設(shè)置3個梯度，蕾長1 cm、蕾長3 cm、開花當(dāng)天（50%的花蕾數(shù)量達(dá)到），以不摘除花蕾作為對照。各小區(qū)隨機(jī)選擇30株，在定植3年后（2021年）挖取種球，測定鱗莖直徑、鱗莖高度和鱗莖鮮質(zhì)量，測定方法參照喬雅琦[12]、牛芬菊等[14]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2010、Sigmaplot 14.0加以整理；使用SPSS 22.0進(jìn)行方差分析。Logistic方程參照王瑩等[15]：

式中，y為株高；x為植株萌芽后生長的天數(shù)；x0為曲線拐點(diǎn)；x0、a、b為待求參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 蘭州百合生長發(fā)育規(guī)律研究

2.1.1 物候期調(diào)查 本試驗將蘭州百合的物候期劃分為6個時期，統(tǒng)計2019—2021年3年觀測數(shù)據(jù)。由表1可知，蘭州百合在河北太行山區(qū)于4月上旬萌芽，6月中上旬開花，8月中上旬枯萎，與劉建常等[16]在蘭州百合主產(chǎn)區(qū)記錄的物候期相比，整體生育期靠前，原因可能是太行山冷涼區(qū)氣溫較蘭州百合主產(chǎn)區(qū)高，整個生長期132～133 d，從萌芽到開花需要73～75 d，花落至枯萎可采收需28～30 d。

表1 蘭州百合物候期觀測結(jié)果

2.1.2 蘭州百合株高、莖粗和葉片數(shù)生長變化規(guī)律本試驗觀測蘭州百合定植后3年的株高、莖粗和葉片數(shù)的生長量。由表2可知，株高在萌芽至展葉期間日均增長量最高，達(dá)9.0～11.3 mm·d-1；莖粗在萌芽至展葉期間和展葉至現(xiàn)蕾期日均增長量均為0.1 mm·d-1；葉片數(shù)在展葉至現(xiàn)蕾期間日均增長量最高，達(dá)1.6～1.7片·d-1；在現(xiàn)蕾至初花期間株高、莖粗和葉片數(shù)均增長緩慢，分別增長7.0～15.0 mm、0.2 mm、2.4～4.7片，并在此期間陸續(xù)停止增長。

表2 蘭州百合各生長階段株高、莖粗和葉片數(shù)生長變化規(guī)律

2.1.3 蘭州百合株高、莖粗和葉片數(shù)生長發(fā)育模型的建立 試驗利用Logistic方程對蘭州百合株高、莖粗和葉片數(shù)在河北太行山冷涼區(qū)的生長動態(tài)進(jìn)行擬合。根據(jù)觀察的動態(tài)結(jié)果，筆者發(fā)現(xiàn)蘭州百合的株高、莖粗和葉片數(shù)在3年的生長期中均呈現(xiàn)明顯的“慢-快-慢”生長節(jié)律。試驗使用Sigmaplot 14.0擬合曲線，根據(jù)圖形初步分析為“S”型曲線，采用四參數(shù)的Logisitic方程擬合，獲得蘭州百合株高、莖粗和葉片數(shù)的Logisitic方程，用得到的3個公式（表3）獲得擬合曲線（圖1—圖3）。3個公式的擬合效果較好，置信水平均P＜0.001，R2均在0.98以上。蘭州百合株高在達(dá)到拐點(diǎn)x0=17.8873～18.2473后生長速度放緩，此時株高y=232.4936～273.5700 mm，是株高最大值的一半，再經(jīng)過39～48 d的減速生長后，基本停止生長；莖粗在達(dá)到拐點(diǎn)x0=14.0113～14.4025后生長速度放緩，此時莖粗y=3.5419～4.0443 mm，隨后經(jīng)過52～57 d地緩慢生長后，基本停止生長；葉片數(shù)在達(dá)到拐點(diǎn)x0=23.9568～24.8748后生長速度放緩，此時葉片數(shù)y=43.7900～47.0420片，再經(jīng)過42～48 d地減速生長后，基本停止生長。

圖3 蘭州百合葉片數(shù)生長曲線

表3 蘭州百合生長指標(biāo)Logisitic方程

圖1 蘭州百合株高生長發(fā)育曲線

圖2 蘭州百合莖粗生長發(fā)育曲線

2.2 蘭州百合鱗莖增質(zhì)量研究

2.2.1 種植密度與方向?qū)μm州百合鱗莖生長的影響由表4可知，在種植方向試驗中，雖然南北種植的鱗莖直徑、高度、鮮質(zhì)量略高于東西方向，但差異性不顯著，因此種植方向?qū)μm州百合鱗莖的生長無影響。

表4 種植密度與方向?qū)μm州百合鱗莖生長的影響

在種植密度試驗中，蘭州百合的鱗莖直徑、高度、鮮質(zhì)量均隨著密度的增大而降低，203102株·hm-2（株行距15 cm×25 cm）和174087株·hm-2（株行距15 cm×30 cm）的鱗莖直徑和高度均顯著高于261130株·hm-2（株行距15 cm×20 cm）；174087株·hm-2（株行距15 cm×30 cm）的鱗莖鮮質(zhì)量達(dá)87.23 g，顯著高于203102株·hm-2（株行距15 cm×25 cm）和261130株·hm-2（株行距15 cm×20 cm），分別高出7.16 g和18.8 g。由數(shù)據(jù)分析可知，蘭州百合的種植密度以174087株·hm-2（株行距15 cm×30 cm）對鱗莖的增質(zhì)量效果最好。

2.2.2 做畦方式對蘭州百合鱗莖生長的影響 由表5可知，2種做畦方式的鱗莖直徑、高度差異性不顯著，但對蘭州百合的鱗莖鮮質(zhì)量有一定影響，高畦鱗莖鮮質(zhì)量顯著高于平畦，高出4.52 g。因此，種植蘭州百合適宜高畦。

表5 做畦方式對蘭州百合鱗莖生長的影響

2.2.3 摘蕾時期對蘭州百合鱗莖生長的影響 由表6可知，在蕾長1、3 cm和開花當(dāng)天摘蕾其鱗莖鮮質(zhì)量均顯著高于對照（不摘蕾）。在蕾長1 cm時摘蕾獲得的鱗莖直徑、高度和鮮質(zhì)量最高，但與蕾長3 cm和開花當(dāng)天摘蕾的差異并不顯著。因此，蘭州百合在蕾長1、3 cm和開花當(dāng)天摘蕾，均可有效提高鱗莖鮮質(zhì)量。

表6 摘蕾時期對蘭州百合鱗莖生長的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 蘭州百合生長發(fā)育規(guī)律研究

物候期指植物生長發(fā)育過程中隨季節(jié)、氣候變化而發(fā)生的規(guī)律性變化，包含了植物一年四季的變化[17]。研究物候?qū)W能讓我們充分掌握植株不同生長階段的時間點(diǎn)，從而利用它們所特有的生長發(fā)育規(guī)律，為下一步栽培管理提前做好準(zhǔn)備[18]。徐巖[13]通過研究蘭州百合在吉林長春的生長發(fā)育特性，將百合的生育期劃分為幼苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、謝花期和莖葉枯萎期5個時期。通過對蘭州百合的引種物候?qū)W觀察，將其生長時期劃分為萌芽期、展葉期、現(xiàn)蕾期、初花期、終花期和枯萎期6個時期并與蘭州百合主產(chǎn)區(qū)相比，本研究發(fā)現(xiàn)可能是太行山冷涼區(qū)氣溫較蘭州百合主產(chǎn)區(qū)高，因此整體生育期靠前，這與邊光亞等[11]的研究結(jié)果一致。

Logistic方程能夠?qū)χ仓甑纳L動態(tài)進(jìn)行有效模擬分析，從而采取有效技術(shù)措施進(jìn)行精量化管理[19]。孫明偉等[20]研究百合品種‘Conca D，or’不同器官的生長動態(tài)過程并建立生長方程，發(fā)現(xiàn)株高、莖上葉、花莖及花苞的生長滿足“慢-快-慢”的生長規(guī)律。王瑩等[15]研究發(fā)現(xiàn)，‘卷丹’的株高生長和花蕾直徑生長符合Logistic曲線規(guī)律。喬雅琦[12]和徐巖[13]研究發(fā)現(xiàn)，蘭州百合在引種地的株高、莖粗和葉片數(shù)生長變化趨勢均表現(xiàn)為萌芽后迅速增長，現(xiàn)蕾后緩慢增長，落花后生長停滯。本研究發(fā)現(xiàn)，蘭州百合的株高、莖粗和葉片數(shù)在3年的生長期中均呈現(xiàn)明顯的“慢-快-慢”的生長節(jié)律，這與前人研究結(jié)果一致。此外，本研究通過Logistic方程，確定了蘭州百合株高、莖粗和葉片數(shù)的生長拐點(diǎn)，是植株生長從快轉(zhuǎn)慢的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。生產(chǎn)中，可根據(jù)拐點(diǎn)判斷蘭州百合的生長是否符合預(yù)期，合理干預(yù)，提高地上部的生物量或防止徒長，為地下部的生殖生長做好準(zhǔn)備，也為今后蘭州百合在河北產(chǎn)區(qū)栽培實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理提供技術(shù)支撐，具有重要意義。

3.2 蘭州百合鱗莖增質(zhì)量研究

種植密度是作物栽培生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一，合適的種植密度可在有效的種植區(qū)域獲得最多產(chǎn)出[21-22]。陳衛(wèi)國等[23]研究發(fā)現(xiàn)，蘭州百合的單株鱗莖質(zhì)量隨種植密度的增加而降低。劉常秀等[24]研究發(fā)現(xiàn)，以大株距大行距種植蘭州百合較對照增產(chǎn)效果明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，蘭州百合種植方向以南北、東西向均可，種植密度以低密度174087株·hm-2（株行距15 cm×30 cm）對鱗莖增質(zhì)量效果最好，這與前人研究結(jié)果一致。

做畦可有效保持土壤水分、控制水肥和提高作物產(chǎn)量[25]。李超等[26]研究發(fā)現(xiàn)，采用小高畦種植生菜較平畦的產(chǎn)量更高且商品性更好。本研究發(fā)現(xiàn)，2種做畦方式對蘭州百合的鱗莖直徑和高度差異性不顯著，但對蘭州百合的鱗莖鮮質(zhì)量有一定影響，高畦鱗莖鮮質(zhì)量顯著高于平畦。另外，本研究通過觀察蘭州百合鱗莖外觀的直觀表現(xiàn)發(fā)現(xiàn)，高畦種植的百合顏色較平畦色白、外側(cè)鱗片不發(fā)黑、黑斑出現(xiàn)率低，原因可能是高畦較平畦排水性更好。因此，在河北太行山冷涼區(qū)種植蘭州百合適宜高畦。

花是需要消耗大量營養(yǎng)物質(zhì)的器官，食用百合不以花為經(jīng)濟(jì)器官，適時摘除花蕾，可促進(jìn)地下部分生長[27]。高彥儀等[28]研究報道，在蘭州百合現(xiàn)蕾期及時摘蕾，可顯著提高鱗莖產(chǎn)量。張秀娟等[29]研究發(fā)現(xiàn)，‘索邦’和‘黃天霸’在花蕾1 cm時摘除，收獲的鱗莖鮮質(zhì)量優(yōu)于在開花當(dāng)天和花開放后摘除花蕾。寧云芬等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在‘新鐵炮’百合現(xiàn)蕾期對其進(jìn)行摘頂處理，可有效增加鱗莖鮮質(zhì)量和周徑。本研究發(fā)現(xiàn)，在蕾長1、3 cm和開花當(dāng)天摘蕾其鱗莖鮮質(zhì)量均高于對照（不摘蕾）；在蕾長1 cm時摘蕾獲得的鱗莖直徑、高度和鮮質(zhì)量最高，但與蕾長3 cm和開花當(dāng)天摘蕾的差異并不顯著。因此，蘭州百合在蕾長1、3 cm和開花當(dāng)天摘蕾，均可有效提高鱗莖鮮質(zhì)量，并且摘除的花蕾還可以銷售，為農(nóng)戶增加收入。

蘭州百合株高、莖粗及葉片數(shù)生長規(guī)律符合Logistic曲線規(guī)律。以174087株·hm-2（株行距15 cm×30 cm）為種植密度，結(jié)合高畦并在蕾長1、3 cm或開花當(dāng)天摘蕾可達(dá)到鱗莖增質(zhì)量的目的。