百合水稻不同種植模式的經(jīng)濟(jì)效益及對(duì)土壤質(zhì)量的影響?

周佳民 吳曉峰 王小娥 謝進(jìn) 宋榮 楊日華 李成業(yè) 孫夢(mèng)姍

摘要：為解決百合連作障礙問題，以卷丹百合為材料，2018—2020年在湖南省永州市進(jìn)行大田試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)計(jì)百合—百合（百合連作）、百合—晚稻（水旱輪作）、早稻—晚稻（雙季稻）3 種種植模式，測(cè)定百合、水稻的物候期、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量，研究不同輪作模式對(duì)百合產(chǎn)量、土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：百合生育期達(dá)140 d，在7月20日之前成熟收獲，可以進(jìn)行晚稻種植，晚稻生育期為112 d，在10月16日前成熟收獲；水旱輪作處理的大田土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)均有不同程度的增加，大田土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均有所降低；總產(chǎn)值、總收入分別達(dá)到14 877.35、6 457.65元/667m2，產(chǎn)投比達(dá)到了1.77。水旱輪作處理模式在湘南地區(qū)種植物候期連接合理，水稻和百合均能正常生長(zhǎng)收獲，能改善大田土壤的理化性狀，提高土壤肥力；能明顯抑制大田土壤細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物的繁殖生長(zhǎng)，降低百合發(fā)病率和病情指數(shù)；百合連作和水旱輪作的種植模式收益明顯大于雙季稻種植模式。

關(guān)鍵詞： 百合；輪作模式；效益；土壤；質(zhì)量

中圖分類號(hào)：S344.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-060X（2024）02-0014-04

Economic Benefits of Different Planting Patterns of Lily and Rice and Their Effects on Soil Quality

ZHOU Jia-min1，2，WU Xiao-feng3，WANG Xiao-e4，XIE Jin1，2，SONG Rong1，2，YANG Ri-hua3，

LI Cheng-ye3，SUN Meng-shan1，2

（1. Hunan Institute of Agro-Environment and Ecology， Changsha 410125， PRC; 2. Center for Research & Development of Medicinal Plants， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC; 3. Yongzhou Agricultural Research Institute，?Lingling 425300， PRC; 4. Production Management Office， Hunan Academy of Agricultural Sciences， Changsha 410125， PRC）

Abstract： In order to solve the successive cropping obstacle of the lily， tiger lily was studied. Field tests were conducted in Yongzhou City， Hunan Province from 2018 to 2020. Three planting patterns of lily-lily （successive cropping of lily）， lily-late rice （water-dry rotation）， and early rice-late rice （double cropping rice） were designed. The phenological period， agronomic traits， yield， and soil nutrient content of lily and rice were determined， and the effects of different crop rotation patterns on the lily yield and soil nutrients were studied. The results show that the growth period of lily is 140 days， and it can be harvested before July 20. Late rice can be then planted. The growth period of late rice is 112 days， and it can be harvested before October 16. The indexes of alkali-hydrolyzable nitrogen， available phosphorus， rapidly available potassium， pH value， and organic matter in the field soil treated by water-dry rotation （lily-late rice） increase to varying degrees， and the number of bacteria， fungi， and actinomycetes in the field soil decreases. The total output value and total income reach 14 877.35 and 6 457.65 yuan/667m2 respectively， with a production-investment ratio of 1.77. The water-dry rotation （lily-late rice） pattern is reasonable in the phenology connection of planting in southern Hunan. Both rice and lily can grow and be harvested normally， which can improve the physical and chemical properties of field soil and enhance soil fertility. It can significantly inhibit the reproduction and growth of bacteria， fungi， actinomycetes， and other microorganisms in the field soil and reduce the incidence rate and disease index of lily. The benefits of successive cropping of lily and water-dry rotation planting patterns are significantly greater than those of the double cropping rice planting pattern.

Key words： lily; rotation pattern; benefits; soil; quality

百合卷丹（Lilium lancifolium Thunb.）為百合科百合屬植物，性寒、味平、歸心、肺經(jīng)，有養(yǎng)陰潤肺、清心安神的功效[1]。百合也是湖南省著名的道地藥材，種植面積達(dá)0.55萬hm2，百合生產(chǎn)已經(jīng)成為湖南

省山區(qū)農(nóng)民增加收入、推動(dòng)鄉(xiāng)村振興的支柱產(chǎn)業(yè)[2]。

近年來，由于百合連作障礙日趨嚴(yán)重，道地產(chǎn)區(qū)環(huán)境出現(xiàn)變遷趨勢(shì)。有研究表明，水旱輪作可改變土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力、減少病蟲害，減輕藥用植物連作障礙。彭英明等[3]在湘西地區(qū)的卷丹百合與晚稻輪作試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，晚稻播期在6月5—15日，百合播期以不超過10月8日為宜，新增產(chǎn)4 846.5

kg/hm2，新增純收入71 495.4元/hm2[4]，百合與晚稻輪作種植模式的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估未見研究報(bào)道；李澤森等[5]研究認(rèn)為百合—晚稻輪作種植模式能降低百合疫病，減輕蠐螬及大田雜草的危害；孫鴻強(qiáng)[6]就連作對(duì)蘭州百合生理特性及土壤環(huán)境效應(yīng)的影響進(jìn)行了研究，但百合—晚稻輪作種植模式對(duì)土壤中的微生物及土壤理化性狀的影響研究報(bào)道較少。因此，課題組在水稻收獲的冬閑期進(jìn)行輪作，系統(tǒng)研究百合水旱輪作栽培模式對(duì)土壤特性及百合產(chǎn)量的影響，探尋出百合栽培的適宜輪作模式，旨在為確定湖南省百合越冬效益化栽培制度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021年在湘南水稻主產(chǎn)區(qū)內(nèi)永州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所的有代表性的大田中進(jìn)行。供試土壤質(zhì)地為黏土，pH值為6.64，有機(jī)質(zhì)含量15.15 g/kg，全氮1.12 g/kg，全磷1.29 g/kg，全鉀12.52 g/kg，速效氮72.84 mg/kg，速效磷30.35 mg/kg，速效鉀139.29 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

供試百合品種為卷丹百合，為當(dāng)?shù)匕俸现髟云贩N；早稻品種為株兩優(yōu)819，晚稻為岳優(yōu)9113，由永州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所栽培研究室提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 不同種植模式的設(shè)置 試驗(yàn)設(shè)計(jì)百合—百合（百合連作）、百合—晚稻（水旱輪作）、早稻—晚稻（雙季稻）這3個(gè)處理，具體內(nèi)容見表1，小區(qū)面積30 m2，重復(fù)3次；百合栽培管理措施按統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)程及永州市水稻生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

1.3.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法 每小區(qū)隨機(jī)選取10株百合及水稻植株掛牌標(biāo)記，在成熟期等時(shí)期觀測(cè)記載各處理百合、水稻的農(nóng)藝性狀及物候期；收獲時(shí)測(cè)產(chǎn)；收獲后，取百合及水稻（早稻）的大田土壤0.5 kg為樣品，用于土壤指標(biāo)測(cè)定。記錄水稻、百合的播種量，收獲后記載百合、稻谷產(chǎn)量及價(jià)格，通過公式（1）～（6），統(tǒng)計(jì)各栽培模式成本支出，計(jì)算其經(jīng)濟(jì)效益。

1.3.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 數(shù)據(jù)用Excel軟件和Statistix 8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，方差分析采用LSD多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同輪作模式下作物的物候期

作物都有自己的生物學(xué)特性。從表2可以看出，百合在湘南地區(qū)當(dāng)年10月播種，翌年3月8—10日就可以出苗，7月20日收獲，百合生育期達(dá)140 d；早稻在3月29日播種，7月19日可以收獲，生育期為111 d，百合及早稻均在7月20日之前成熟收獲；晚稻在6月30日播種，7月21日前移栽，在10月16日前成熟收獲，其生育期112 d。因此，在湘南地區(qū)，百合—晚稻水旱輪作模式的物候期連接合理，水稻和百合均能正常播種、收獲。

2.2 不同輪作模式下作物的農(nóng)藝性狀

植株健壯是獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)條件。從表3可看出，到成熟期時(shí)，百合—晚稻處理中百合植株的株高、葉長(zhǎng)、葉寬、葉數(shù)等農(nóng)藝性狀全部?jī)?yōu)于百合—百合處理，分別達(dá)到了111.75 cm、20.32 cm、1.65 cm

和112.24片/株；從表4可看出，百合—晚稻處理中晚稻的株高、千粒重、有效穗、每穗實(shí)粒數(shù)等農(nóng)藝性狀指標(biāo)均優(yōu)于早稻—晚稻處理，分別達(dá)到了105.19 cm、26.40 g、25.50萬穗/667m2、103.10粒。綜合表明在不同的輪作模式下，百合能正常生長(zhǎng)發(fā)育，植株生長(zhǎng)健康，水稻能正常生長(zhǎng)發(fā)育、抽穗結(jié)實(shí)。

2.3 不同輪作模式對(duì)大田土壤肥力的影響

由表5可知，與早稻—晚稻處理相比較，百合—百合處理和百合—晚稻處理的大田土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀、pH值、有機(jī)質(zhì)等指標(biāo)均有不同程度的增加，其中，百合—百合處理的土壤堿解氮（120.50 mg/kg）與早稻—晚稻處理差異顯著，百合—晚稻處理的土壤有效磷（268.43 mg/kg）、有機(jī)質(zhì)（23.08 g/kg）等指標(biāo)與早稻—晚稻處理差異顯著。試驗(yàn)結(jié)果說明百合連作（百合—百合處理）和水旱輪作（百合—晚稻處理）模式能改善大田土壤的理化性狀，提高土壤肥力，其中水旱輪作（百合—晚稻處理）模式能明顯提高大田土壤有效磷、有機(jī)質(zhì)的含量。

2.4 不同輪作模式對(duì)百合病害及土壤微生物的影響

不同輪作模式后土壤中微生物數(shù)量的變化如表6所示，與百合連作（百合—百合處理）相比，水旱輪作（百合—晚稻處理）和雙季稻（早稻—晚稻處理）種植模式的大田土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均有所降低，其中雙季稻種植模式與百合—百合處理差異顯著；與百合—百合處理相比，在旺長(zhǎng)期和成熟期，水旱輪作（百合—晚稻處理）模式中百合的發(fā)病率和病情指數(shù)均較低，且呈現(xiàn)差異顯著。表6綜合說明水旱輪作（百合—晚稻處理）能明顯抑制大田土壤細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物的繁殖生長(zhǎng)，降低百合發(fā)病率和病情指數(shù)。

2.5 不同輪作模式下的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益

由表7可以看出，水旱輪作（百合—晚稻處理）和百合連作（百合—百合處理）種植模式的總產(chǎn)值、總收入和總投入均顯著高于雙季稻（早稻—晚稻處理），其中，水旱輪作（百合—晚稻處理）的總產(chǎn)值、總收入分別達(dá)到14 877.35和6 457.65元/667m2，產(chǎn)投比為1.77。從生產(chǎn)投入來看，種植水稻的成本比較低，早稻和晚稻的種植成本分別為1 004.70和1 094.70元/667m2，種植百合的成本比較高，達(dá)到了7 325.00～7 536.00元/667m2，主要是百合種球成本和人力投入成本占比較高。

3 結(jié)論與討論

卷丹百合在湖南地區(qū)有一定的種植歷史，是一種道地性極強(qiáng)的藥食兼用植物，存在嚴(yán)重的連作障礙[7-8]，水旱輪作是消減中藥材種植連作障礙的有效手段[9]，其中，百合—晚稻輪作模式下的前季百合采收時(shí)間決定了晚稻及下季百合的種植時(shí)間。在湘南地區(qū)，建議百合在頭年10月播種，早稻在當(dāng)年3月29日播種，百合及早稻均在7月20日之前成熟收獲，晚稻在6月30日播種，7月21日前移栽，在10月16日前成熟收獲，百合—百合、百合—晚稻、早稻—晚稻等種植模式的物候期能合理連接，百合能正常生長(zhǎng)發(fā)育，水稻能正常生長(zhǎng)發(fā)育、抽穗結(jié)實(shí)，這與彭英明等[3]和課題組前期研究結(jié)果基本一致[10]。

作物輪作對(duì)提高大田土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、全氮、堿解氮及磷鉀含量均有著重要作用[11]。研究表明，百合—百合、百合—晚稻等種植模式能不同程度提高大田土壤的堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量和pH值，改善大田土壤的理化性狀，提高土壤肥力。但孫鴻強(qiáng)[6]研究認(rèn)為，百合連作提高土壤pH值、土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮和有效磷含量，速效鉀含量卻減少，這可能與當(dāng)?shù)赝寥罈l件和地貌環(huán)境有關(guān)。

中藥材合理的輪作種植模式能夠改善大田土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)，減輕作物連作障礙[12]，研究表明，與百合連作（百合—百合模式）相比較，水旱輪作（百合—晚稻模式）降低了大田土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量，說明百合大田土壤經(jīng)過水旱交替處理能抑制大田土壤細(xì)菌、真菌、放線菌等微生物的生長(zhǎng)繁殖，有利于控制百合大田的發(fā)病率和病情指數(shù)，與李晶晶等[13]研究結(jié)果相似。

不同的連作或輪作模式?jīng)Q定該地區(qū)的種植總成本與最終收獲的產(chǎn)量[14]，從而決定了該種植模式的總產(chǎn)值和總收入。在湘南地區(qū)，水旱輪作（百合—晚稻處理）和百合連作（百合—百合處理）種植模式的總產(chǎn)值、總收入和總投入均顯著高于雙季稻（早稻—晚稻處理），其中，水旱輪作（百合—晚稻處理）的總產(chǎn)值、總收入分別達(dá)到14 877.35和6 457.65元/667m2，產(chǎn)投比為1.77。從生產(chǎn)投入來看，在湘南地區(qū)種植水稻的成本比較低，早稻和晚稻的種植成本分別為1 004.70和1 094.70元/667m2，種植百合的成本比較高，達(dá)到了7 325.00～7 536.00元/667m2，主要是百合種球成本和人力投入成本占比較高。由于百合屬于藥食兼用中藥材，價(jià)格波動(dòng)較大，甚至可能導(dǎo)致農(nóng)民純收益降低，嚴(yán)重打擊農(nóng)民生產(chǎn)積極性，因此，輪作模式的可持續(xù)發(fā)展需要考慮糧食生產(chǎn)戰(zhàn)略安全、土壤環(huán)境健康、經(jīng)濟(jì)效益等因素，建議因地制宜地采用輪作模式。此處，加強(qiáng)百合種苗快繁技術(shù)的研究與推廣，推廣機(jī)械化種植技術(shù)，使配套技術(shù)輕簡(jiǎn)化，降低種苗成本，提高勞動(dòng)效率和種植效益。

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（責(zé)任編輯：肖彥資）