關(guān)鍵詞：黃花菜；栽培方式；產(chǎn)量；根際環(huán)境；根系發(fā)育

黃花菜（Hemerocalliscitrina），又叫萱草、忘憂草，阿福花科萱草屬的多年生草本植物。黃花菜對土壤要求較低，在微堿性或微酸性土壤中都能正常生長，因此我國多地均有種植［1］。黃花菜營養(yǎng)豐富，富含各種維生素、蛋白質(zhì)、糖和礦物質(zhì)等，深受多地消費者喜愛［2］。隨著黃花菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)成為黃花菜栽培的重要目標(biāo)。

大量實踐證明，適宜的栽培方式是改善土壤結(jié)構(gòu)、提高作物產(chǎn)量的有效途徑之一。壟作和溝栽作為傳統(tǒng)的栽培技術(shù)，可改善作物的生長環(huán)境，促進(jìn)作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量提升。目前，壟作栽培模式已成功應(yīng)用于小麥［3］、馬鈴薯［4］、玉米等作物［5］。陳克玲等［6］研究表明，溝壟集雨栽培模式可明顯提高烤煙各個時期各性狀的干物質(zhì)積累量及單株干物質(zhì)積累量。張月荷等［7］研究表明，壟溝種植促進(jìn)夏玉米的生長發(fā)育，且產(chǎn)量較平作增加2.40%～13.90%。姜春霞等［8］研究表明，隨著起壟高度的增加，馬鈴薯產(chǎn)量呈上升趨勢。儀澤會等［9］研究發(fā)現(xiàn)，起壟栽培可改善土壤微生態(tài)環(huán)境，提高胡蘿卜產(chǎn)量、商品性及土壤水分利用率。王錦蓮等［10］研究發(fā)現(xiàn)，利用壟溝模式種植玉米，可促進(jìn)玉米干物質(zhì)積累、提升玉米產(chǎn)量。

相關(guān)研究表明［11-12］，作物的產(chǎn)量與栽培方式、定植密度、水肥管理等密切相關(guān)。為提高黃花菜產(chǎn)量，從“黃花菜綠色高效生產(chǎn)技術(shù)模式”的角度出發(fā)，前人已經(jīng)從“定植密度”、“水肥耦合”兩方面去研究如何提高黃花菜的產(chǎn)量。但就黃花菜的栽培方式而言，黃花菜是以平作的栽培方式為主，壟作和溝栽黃花菜能否優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)未見報道。目前，壟作栽培技術(shù)在其它作物上已取得良好的效果，而溝栽較少在作物上應(yīng)用。與傳統(tǒng)的平作栽培方式相比，壟作和溝栽栽培技術(shù)對黃花菜產(chǎn)量和根際環(huán)境是否具有促進(jìn)和改善的作用，尚不明確。故本研究以當(dāng)?shù)刂髟渣S花菜品種‘大同黃花’為研究對象，以常規(guī)平作栽培方式為對照，研究壟作和溝栽栽培方式對黃花菜根際土壤水熱狀況與酶活性、根系特征及產(chǎn)量特征的影響，旨在分析不同栽培方式對黃花菜根際環(huán)境、根系發(fā)育及產(chǎn)量的影響，明確其技術(shù)優(yōu)勢，研究結(jié)果可為提高黃花菜產(chǎn)量提供理論依據(jù)。

1材料和方法

1.1 試驗地概況

于2022-2023年度在山西大同云州區(qū)黃花試驗基地（39°43′～40°16′N，113°20′～113°55′E）進(jìn)行試驗，全區(qū)平均海拔1050m。山西大同云州區(qū)屬于溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，年平均氣溫6.4oC，平均無霜期125d，平均日較差12oC，年均日照2825h，晝夜溫差大，適宜黃花營養(yǎng)成分的積累。年均降水量395mm，且集中在黃花生長季節(jié)［13］。2023年度黃花菜生育期內(nèi)試驗地的降雨量和氣溫情況見圖1，此時間段降雨主要集中在7月。在4-8月，降雨量為39～111mm，氣溫為11～35oC。試驗地土壤基本肥力狀況為：pH=7.55，土壤全磷含量0.16g·kg-1，全鉀含量0.35g·kg-1，全氮含量0.37g·kg-1，有效磷含量15.72mg·kg-1，速效鉀含量122.75mg·kg-1，堿解氮含量74.67mg·kg-1。

1.2 供試材料

供試黃花菜品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N‘大同黃花’，來自于山西省大同市云州區(qū)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)3個處理，分別為壟作、平作和溝栽，均采用等行距種植，栽培方式如圖2所示。

壟作栽培：壟底寬70cm，壟面寬40cm，壟間距120cm，壟高10cm，株距50cm，壟上單行種植。每處理3次重復(fù)，每個重復(fù)1個小區(qū)，小區(qū)面積為11m×1.2m，共40穴，每穴5株，共200株；

平作栽培：行距120cm，株距50cm，單行種植。每處理3次重復(fù)，每個重復(fù)1個小區(qū)，小區(qū)面積為11m×1.2m，共40穴，每穴5株，共200株；

溝栽栽培：溝底寬40cm，溝體寬70cm，溝間距120cm，株距為50cm，溝深為10cm，溝內(nèi)單行種植。處理3次重復(fù)，每個重復(fù)1個小區(qū)，小區(qū)面積11m×1.2m，共40穴，每穴5株，共200株。

黃花菜田間管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理方法。在2022年11月25日，結(jié)合深耕施牛糞有機肥（全磷0.71%，全鉀0.93%，全氮1.5%，有機質(zhì)63.6%）1500kg和復(fù)合肥料（氮、磷、鉀比例為25∶5∶5）40kg，完成黃花菜定植，定植后澆灌越冬水；在2023年4月25日，出苗前澆灌返青水，促進(jìn)黃花菜返青；在黃花菜出苗后澆1次水，促進(jìn)枝葉生長，在展葉期施氮、磷、鉀三要素的比例為29∶9∶13的復(fù)合肥30kg；在抽薹期分別澆灌水2次，且施入氮、磷、鉀三要素的比例為15∶15∶15的復(fù)合肥料20kg；在采收期追施水溶肥10kg。黃花菜展葉期和抽薹期各中耕1次，保持土壤無雜草。

1.4 測定指標(biāo)及方法

1.4.1 土壤容重、孔隙度及含水量

土壤容重的測定用環(huán)刀法［14］，土壤孔隙度（%）按公式P=（1－容重/比重）×100%計算［15］，土壤含水量的測定采用烘干法。每個處理地采用“S”形隨機選取3個采樣區(qū)取樣，除去地表凋落物，每個樣點取3個土層的深度，分別為0～10、10～20、20～30cm土層，然后將每個采樣區(qū)內(nèi)同一土層的土樣組成1個混合樣，使其完全混勻后裝于密封袋。

1.4.2 土壤溫度

用地溫計測定土壤溫度，從4月初至8月中旬即黃花菜的全生育期內(nèi)選取5個時間段，分別于4月5日、5月1日、6月17日、7月6日、8月5日每日14時測定0～5、5～10、10～15、15～20cm共4個土層的溫度。

1.4.3 土壤酶活性

分別在黃花菜展葉期、抽薹期、初花期和盛花期，取樣土自然風(fēng)干后測定土壤蔗糖酶和脲酶活性。蔗糖酶活性測定采用3，5-二硝基水楊酸比色法，脲酶活性測定采用靛酚藍(lán)比色法［16］。每個處理地取土樣方法同1.2.1。

1.4.4 土壤養(yǎng)分

分別在黃花菜展葉期、抽薹期、初花期和盛花期，每個處理隨機選擇3個采樣區(qū)采用“S”形采樣，除去地表凋落物后，用土鉆取0～30cm土層土樣，3個樣點土樣組成1個混合樣，完全混勻后裝于密封袋。帶回實驗室，自然風(fēng)干后測定土壤有效磷、速效鉀、堿解氮的含量。有效磷含量測定采用鉬藍(lán)比色法，速效鉀含量測定采用NH4OAc浸提-火焰光度法，堿解氮含量測定采用堿解擴(kuò)散法［17］。

1.4.5 根系活力

分別在黃花菜展葉期、抽薹期、初花期和盛花期，每小區(qū)取3株黃花菜的須根，用TTC還原法［18］測定黃花菜的根系活力。

1.4.6 根系干物質(zhì)含量

分別在黃花菜的展葉期、抽薹期、初花期和盛花期，每小區(qū)取3株黃花菜測定根系干物質(zhì)含量。采用烘干法，將黃花菜根系帶到實驗室稱取鮮重，在105oC下殺青，然后在65oC烘干，稱其干重。

1.4.7 產(chǎn)量

用直尺測量黃花菜植株花蕾長度，用游標(biāo)卡尺測量黃花菜的花蕾直徑，并記錄每穴的花薹數(shù)和單薹花蕾數(shù)。每穴黃花菜上采集5個長勢一致的花蕾，用天平測定其單花蕾鮮重，然后計算每公頃的產(chǎn)量。

產(chǎn)量（kg·hm-2）=（單穴花薹數(shù)×單薹花蕾數(shù)×單花蕾鮮重×穴數(shù)·hm-2）/1000

1.5 統(tǒng)計分析

采用Excel2016進(jìn)行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計；采用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，運用單因素方差分析（ANOVA）中的最小顯著性差異（Duncan’s）法進(jìn)行顯著性差異分析；用GraphPadPrism軟件繪圖。

2結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式下0～30cm土層的土壤容重、孔隙度及含水量

從表1可知，0～10、10～20cm土層壟作的容重和含水量均顯著低于平作，孔隙度則顯著高于平作，20～30cm土層壟作下容重、孔隙度和含水量較平作無顯著差異性。壟作下0～10、10～20cm土層容重較平作分別顯著降低4.88%和3.37%，孔隙度則分別顯著提高8.28%和7.33%，含水量分別顯著降低17.03%和19.04%。溝栽下0～10、10～20cm土層容重分別較平作顯著提高14.02%和9.55%；0～10、10～20、20～30cm土層溝栽下孔隙度分別較平作顯著降低22.99%、18.16%和21.23%，0～10cm土層的含水量顯著降低11.46%?？梢?，壟作和溝栽均可以有效地改善黃花菜根際土壤的物理性狀，降低容重，增加孔隙度，且溝栽還可增加含水量。

2.2 不同栽培方式下0～20cm土層的土壤溫度

土壤溫度變化如由圖3所示，壟作、平作和溝栽3種栽培方式0～20cm土層的溫度變化趨勢基本一致，總體上呈現(xiàn)出溫度隨著土層深度增加而降低的特點，即0～5cmgt;5～10cmgt;10～15cmgt;15～20cm。在黃花菜全生育期內(nèi)，不同栽培方式對土壤溫度的影響整體上表現(xiàn)為壟作gt;平作gt;溝栽。相比于平作，壟作下0～5cm土層溫度最多提高5.03oC，5～10cm土層最多提高3.63oC，10～15cm土層最多提高2.14oC，15～20cm土層最多提高1.2oC。溝栽下0～5cm土層溫度較平作最多降低4.2oC，5～10cm土層最多降低3.87oC，10～15cm土層最多提高2.43oC，15～20cm土層最多提高2.13oC?？梢?，壟作栽培會提高土壤溫度，且在0～5cm土層增溫顯著，而溝栽會不同程度地降低土壤溫度。

2.3 不同栽培方式下的土壤酶活性

2.3.1 不同栽培方式下0～30cm土層的土壤蔗糖酶活性

土壤蔗糖酶活性變化如表2所示，在0～10cm土層，壟作下展葉期、抽薹期、初花期蔗糖酶活性較平作分別顯著提高118.45%、49.21%、117.47%、21.03%；溝栽下展葉期蔗糖酶活性較平作顯著提高5.75%。在10～20cm土層，壟作下抽薹期、初花期和盛花期蔗糖酶活性較平作分別顯著提高53.94%、15.27%、29.68%；溝栽下黃花菜展葉期、抽薹期、初花期、盛花期蔗糖酶活性較平作分別顯著降低78.01%、48.98%、76.20%、56.60%。在20～30cm土層，壟作下展葉期、初花期、盛花期蔗糖酶活性較平作分別顯著提高134.31%、54.20%和24.70%；溝栽下展葉期、初花期、盛花期蔗糖酶活性較平作分別顯著降低71.53%、85.50%、93.49%?？梢?，與平作種植方式相比，壟作可有效提升0～30cm土層蔗糖酶活性，而溝栽會降低10～30cm土層蔗糖酶活性。

2.3.2 不同栽培方式下0～30cm土層的土壤脲酶活性

土壤脲酶活性變化如表3所示，在0～10cm土層，壟作下初花期的脲酶活性較平作顯著提高85.44%，其它生育時期與平作無顯著差異；溝栽下初花期的脲酶活性較平作顯著提高72.33%，其它生育時期與平作無顯著差異。在10～20cm土層，壟作和溝栽在盛花期的脲酶活性較平作分別顯著降低4.24%、40.11%，其它生育時期與平作均無顯著差異。在20～30cm土層，壟作下展葉期、初花期的脲酶活性較平作分別顯著提高73.14%、43.31%；溝栽下初花期、盛花期的脲酶活性較平作分別顯著降低37.58%、28.40%?？梢?，壟作提高0～10、20～30cm土層的土壤脲酶活性，改善土壤供應(yīng)氮素的能力，溝栽提高0～10cm土層的土壤脲酶活性，但會抑制10～30cm土層脲酶活性。

2.4 不同栽培方式下的土壤養(yǎng)分含量

土壤速效養(yǎng)分含量如表4所示，壟作和溝栽在黃花菜全生育期內(nèi)的土壤有效磷、速效鉀含量與平作均無顯著差異。壟作下展葉期、初花期、盛花期的堿解氮含量較平作分別顯著提高81.12%、111.42%%、40.64%，溝栽下展葉期、盛花期的堿解氮含量較平作分別顯著降低36.67%、31.88%?？梢?，壟作可提高土壤速效養(yǎng)分，而溝栽會降低速效養(yǎng)分。

2.5 不同栽培方式下黃花菜的根系活力及根系干物質(zhì)含量

根系活力是反映植株根系生長、吸收等生理功能的重要指標(biāo)。黃花菜根系活力變化如圖4所示，在展葉期、初花期和盛花期，壟作和溝栽栽培的根系活力與平作無顯著差異；在抽薹期，壟作的根系活力較平作顯著提高21.36%，而溝栽下的根系活力與平作無顯著差異。黃花菜根系干物質(zhì)含量如圖4所示，隨著生育期的推進(jìn)，根系干物質(zhì)含量在不斷增加。在展葉期，壟作和溝栽下的根系干物質(zhì)含量與平作均無顯著差異；在抽薹期和盛花期壟作下的干物質(zhì)含量較平作分別顯著提高18.75%和27.63%。

2.6 不同栽培方式下黃花菜的產(chǎn)量及構(gòu)成因素

不同栽培方式下黃花菜的產(chǎn)量及構(gòu)成因素如表5所示，不同栽培方式下黃花菜的單穴花薹數(shù)、單薹花蕾數(shù)、花蕾長度、花蕾直徑、單花蕾鮮重這些產(chǎn)量構(gòu)成因素均無顯著差異，壟作的產(chǎn)量較平作顯著提高28.89%，而溝栽的產(chǎn)量較平作之間無顯著差異。

2.7 土壤性質(zhì)指標(biāo)和黃花菜產(chǎn)量的相關(guān)性分析

由表6可見，土壤的孔隙度與容重呈極顯著負(fù)相關(guān)；含水量與容重呈極顯著正相關(guān)，與孔隙度呈極顯著負(fù)相關(guān)；脲酶活性與蔗糖酶活性呈極顯著正相關(guān)；速效鉀含量與含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與容重呈顯著負(fù)相關(guān)，與孔隙度呈顯著正相關(guān)；堿解氮含量與容重、含水量呈顯著負(fù)相關(guān)，與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)；根系干物質(zhì)與土壤脲酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)，與土壤速效鉀含量、根系活力呈極顯著正相關(guān)，與土壤堿解氮含量呈顯著正相關(guān)；產(chǎn)量與土壤蔗糖酶活性、土壤堿解氮含量呈顯著正相關(guān)?？梢?，黃花菜產(chǎn)量與根際土壤環(huán)境是緊密相關(guān)的。

2.8 栽培方式的綜合評價

由圖5可見，相對于平作和溝栽，壟作（壟高10cm）對產(chǎn)量的影響最為顯著。其中影響產(chǎn)量的指標(biāo)為土壤的孔隙度、蔗糖酶活性、速效鉀含量、堿解氮含量。

由表7可見，通過對3種栽培方式下12個土壤理化屬性及產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，提取特征值大于1的3個主成分，這3個主成分的累計方差貢獻(xiàn)率為92.75%。第1主成分特征值為7.10，方差貢獻(xiàn)率為59.17%，決定其大小的主要是土壤的孔隙度、溫度、蔗糖酶活性、脲酶活性、速效鉀含量、堿解氮含量；第2主成分特征值為2.88，方差貢獻(xiàn)率為23.99%，決定其大小的主要是根系活力、根系干物質(zhì)含量；第3主成分特征值為1.15，方差貢獻(xiàn)率為9.60%，決定其大小的主要是土壤的容重、含水量、有效磷含量與產(chǎn)量。

以土壤的容重（x1）、孔隙度（x2）、含水量（x3）、溫度（x4）、蔗糖酶活性（x5）、脲酶活性（x6）、有效磷含量（x7）、速效鉀含量（x8）、堿解氮含量（x9）以及根系活力（x10）、根系干物質(zhì)（x11）、產(chǎn)量（x12）12個指標(biāo)為變量，以各個主成分的矩正值除以該成分特征值的平方根為系數(shù)，建立土壤環(huán)境指標(biāo)的綜合比較模型表達(dá)式如下：

以各主成分方差貢獻(xiàn)率在累計貢獻(xiàn)率中所占的比重為權(quán)重，建立綜合評價函數(shù)：

F＝（F1×59.17%＋F2×23.99%＋F3×9.60%）/92.75%。

由表9可見，壟作處理得分最高，其次是平作和溝栽處理，可見，壟作能夠較好改善黃花菜根際環(huán)境和提升黃花菜產(chǎn)量。

3討論

3.1 栽培方式對黃花菜根際土壤環(huán)境的影響

不同栽培方式對土壤中的水、氣、熱產(chǎn)生重要影響，土壤中水、氣、熱的相互協(xié)調(diào)影響土壤酶活性高低和土壤養(yǎng)分含量的積累。有研究表明，壟作栽培會降低土壤容重，提高土壤孔隙度［19-20］，增加土壤溫度［21］，改善作物的生長環(huán)境。本研究結(jié)果顯示，相比于平作，壟作在0～30cm土層土壤容重降低、孔隙度提高，進(jìn)而促進(jìn)土壤吸收熱量，提高土壤溫度。土壤酶活性和土壤水熱狀況密切相關(guān)，是土壤肥力的重要指標(biāo)［22］。相關(guān)研究表明，壟作會提高土壤酶活性和土壤養(yǎng)分含量［23-24］。本研究結(jié)果顯示，通過土壤環(huán)境的相關(guān)性分析，土壤孔隙度、溫度與酶活性呈正相關(guān)，土壤酶活性與速效鉀、堿解氮含量呈正相關(guān)。在黃花菜生育期內(nèi)，壟作栽培下土壤孔隙度和溫度增加可提高0～30cm土層的酶活性，土壤蔗糖酶和脲酶活性的提高促進(jìn)土壤速效養(yǎng)分的積累，提高速效鉀和堿解氮的含量。

相關(guān)研究表明，溝栽種植會提高土壤水分［25］，但會降低土壤孔隙度和溫度［26］。本研究結(jié)果顯示，溝栽顯著增加0～10cm土層土壤含水量；但土壤孔隙度和溫度顯著降低，將抑制土壤酶活性。黃花菜生育期內(nèi)，溝栽明顯抑制10～30cm土層土壤蔗糖酶、脲酶活性，堿解氮含量下降。

3.2 栽培方式對黃花菜根系特征及產(chǎn)量的影響

根際土壤環(huán)境對根系生長發(fā)育產(chǎn)生促進(jìn)或抑制的作用，影響著作物根系對土壤養(yǎng)分吸收，進(jìn)而對產(chǎn)量產(chǎn)生一定的影響。有研究表明，壟作改善了田間小氣候，促進(jìn)玉米根系的發(fā)育，提高干物質(zhì)積累。王旭清等［27］發(fā)現(xiàn)在0～60cm土層壟作較平作根系活力得到極顯著提高。孫嬰嬰［28］發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)平作相比，壟作栽培措施可提高小麥發(fā)根能力，提高根系干物質(zhì)積累量。錢永德等［29］發(fā)現(xiàn)與平作相比，水稻在壟作栽培條件下根系更發(fā)達(dá)，產(chǎn)量提高。本研究結(jié)果顯示，根系干物質(zhì)含量與土壤速效鉀含量、堿解氮含量、根系活力呈顯著正相關(guān)，壟作提高黃花菜根系活力，促進(jìn)根系吸收土壤養(yǎng)分，增加黃花菜根系干物質(zhì)積累，壟作下良好的土壤環(huán)境和強壯的根系促進(jìn)黃花菜產(chǎn)量提高28.88%。

李鵬宇等［30］研究發(fā)現(xiàn)，溝播栽培夏玉米的總根干物質(zhì)量含量下降。本研究結(jié)果顯示，在黃花菜全生育期內(nèi)，溝栽下根系活力與根系干物質(zhì)含量與平作無顯著差異，產(chǎn)量與平作亦無顯著差異。溝栽雖提高表層土壤含水量，但土壤孔隙度小，影響水分的下滲，阻礙根系對水分的吸收；有研究表明，土壤酶活性的高低影響土壤養(yǎng)分的釋放，土壤養(yǎng)分豐缺程度直接影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量的高低［31］。溝栽下土壤緊實，土壤酶活性降低，抑制土壤養(yǎng)分的釋放，土壤養(yǎng)分不足，阻礙黃花菜的生長，所以即使土壤水分條件較好，但是沒有被植株更好地吸收利用，故溝栽下產(chǎn)量不高。

3.3 黃花菜栽培方式的綜合評價

用主成分分析法對黃花菜根際土壤環(huán)境、根系活力及生物量、產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，主成分提取了3個因子，涵蓋指標(biāo)較為全面，結(jié)果顯示壟作的綜合指標(biāo)表現(xiàn)最佳，要優(yōu)與平作和溝栽。由此，壟作可以作為大同黃花菜的一種新型栽培模式，更好地提高黃花菜產(chǎn)量和改善根際土壤環(huán)境。

本研究中采用的是壟高為10cm的壟作和溝深為10cm的溝栽栽培方式，其它高度和溝深的能否更好促進(jìn)黃花菜生長尚不清楚，建議繼續(xù)探究5、10、15、20cm不同高度的壟作和不同溝深的溝栽對黃花菜根際土壤環(huán)境、產(chǎn)量特征的影響，確定適宜黃花菜生長的最佳壟作高度與溝栽深度。

4結(jié)論

綜上所述，在3種栽培方式中，壟作下根際土壤環(huán)境、根系活力與作物生物量、產(chǎn)量都有所提高。采用壟作（壟高10cm）的栽培方式，可提高0～20cm土層土壤孔隙度、溫度和0～30cm土層土壤蔗糖酶和脲酶活性。在黃花菜全生育期內(nèi)，土壤堿解氮含量顯著提高40.64%～111.42%。此外，壟作下良好的土壤環(huán)境促進(jìn)根系活力和根系干物質(zhì)含量分別顯著提高21.36%和27.63%。良好的根際土壤環(huán)境和強壯的根系促進(jìn)黃花菜產(chǎn)量提高28.88%。因此，壟作（壟高10cm）可作為大同地區(qū)高效栽培模式。