不同海拔高度和秸秆覆盖量对兰州百合生长和产量的影响

尚永强 ，王显灵，吴兴波，杜清国，雒雪莲，吕斐斌

(甘肃省爽口源生态科技股份有限公司 甘肃 兰州 730030)

兰州百合(Liliumdavidiivar.unicolor)是川百合的一个变种，为多年生草本植物[1]，其个头大，纤维少，营养丰富，口感香醇，深受广大消费者的喜好[2]。由于其较高的经济价值给许多农户带来了高额的收益，使得农户在种植过程中不断连作，导致土壤板结、毒素积累、百合自毒等问题逐渐加剧，致使兰州百合品质降低，产量减少[3-7]。

海拔是影响作物产量和生物性状的环境因素之一，不同海拔高度下，光照、温度、降水、气候等环境因素差异较大，因而会影响作物的生长发育，并最终影响到产量和品质[8-9]。海拔对大麦生育期株高、千粒质量和产量的影响显著[10]；水稻生育期会随着海拔的升高而延长，并呈现一定的线性关系[11]；玉米的灌浆期千粒质量、株高和穗位高与海拔之间均表现为二元线性回归关系[12]；一定高度范围内，海拔每升高100 m，玉米的成熟期平均延迟7.6 d[13]；水稻的播抽期和全生育期与540～1 800 m海拔范围和纬度呈线性正相关[14]。秸秆覆盖不仅可以提高地表保水保墒的能力，而且能提高土壤对水资源的利用率，从而更有效地提高作物的产量[15]。秸秆平铺技术可有效控制土壤含水量及有效积温，使地表保墒保水，从而提高作物产量。如9 000 kg/hm2秸秆覆盖量能更好的蓄水保墒，促进农田土壤水分良性循环，可显著提高玉米产量和水分利用效率[16]；秸秆覆盖方式可有效提高春玉米的株高、穗位高、生物产量及经济产量等[17]；春玉米拔节期覆盖秸秆可有效缩短生育期[18]；小麦全生育期覆盖秸秆可有效保持土壤水分，0.6 kg/m2覆盖量有利于小麦拔节且产量最高[19]；秸秆覆盖能显著提高冬小麦产量和水分利用率，且有利于冬小麦生长、成穗、提高穗粒数[20]；秸秆覆盖可增加小麦冠层叶片面积，促进养分积累，并提高产量[21]；秸秆覆盖可有效提高土壤速效磷和钾的含量，为马铃薯提供充足的养分，提高产量[22]；秸秆覆盖处理可有效提高半干旱地区马铃薯块茎产量和水分利用效率，并延长马铃薯全生育期，提高块茎质量、成品率和商品率[23]。

虽然已有秸秆覆盖对小麦、玉米、马铃薯等作物生长和产量影响的报道，但不同海拔高度和秸秆覆盖量对兰州百合生长及产量的影响尚未见报道。本研究通过设置不同海拔高度和秸秆覆盖量，分析了海拔高度及覆盖量对兰州百合性状及生物量的影响，并折合小区生物产量得出在不同海拔下的最适覆盖量，旨在为提高兰州百合生物性状及产量提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

兰州百合供试品种由甘肃爽口源生态科技股份有限公司提供，播种前用50%多菌灵可湿性粉剂500～800倍液浸泡30 min，取出晾干待播种。

小麦秸秆由兰州市七里河区西果园镇的基地农户提供，覆盖前将小麦秸秆平铺晾晒3～5 d，收集后方可在田间覆盖。

1.2 试验地选择及覆盖

试验地位于甘肃省兰州市七里河区西果园镇的鹞子岭村(E 103°44′，N 35°54′)和堡子村(E 103°43′，N 35°54′)，以及魏岭乡的晏家洼村(E 103°49′，N 35°57′)。其中，鹞子岭村(H1)平均海拔2 581 m，主要水资源来自于芦笋沟和青岗沟，年均气温7.4 ℃，年均降水量400 mm，水土无流失，适宜于旱作栽培，全年无霜期153 d。堡子村(H2)平均海拔2 409 m，年均气温7.0 ℃，年均降水量450 mm，全年无霜期153 d，气候冷凉温润，昼夜温差较大，土地有机质丰富；晏家洼村(H3)平均海拔2 179 m，地处中纬内陆，四季分明，日光充足，干旱少雨，年平均气温9.6 ℃，年平均降水量340 mm，多集中在7～9月份，全年无霜期为180～200 d，属中温带大陆性季风气候。

秸秆覆盖采用小麦秸秆，共设5个处理，其中对照不覆盖秸秆(CK)，秸秆覆盖量分别为1.0(T1)，3.5 (T2)，6.0(T3)，8.5 t/hm2(T4)。试验区域采用随机区组排列，3次重复，小区面积 20 m2(4 m×5 m)，每小区种植180株，折合栽种量9万株/hm2。于2017年3月27日进行春栽，2020年10月10日采收，并进行小区测产。选取质量为30 g左右的种球进行栽植，栽植前进行种球和土壤处理，施农家肥45 000 kg/hm2、生物有机肥900 kg/hm2，结合人工翻耕施入。种植方式采用平畦栽植，在整好的畦面上按行距40 cm，深度为12 cm开横沟，然后按株距为25 cm进行播种，并在百合行间覆盖秸秆。

1.3 出苗率的测定

百合播种后4月上旬每隔2 d开始统计各试验小区出苗量，出苗时间以百合出苗量达到50%为准的生长天数；统计百合生长40 d和60 d各试验小区的出苗量，计算百合出苗率，计算公式如下：

出苗率/%=小区实际出苗量/小区种植总株数×100%

1.4 单株质量、鳞茎质量、鳞茎周径及小区产量的测定

2020年9月11日进行田间调查，每小区随机抽取10株进行生物量测定。挖取整株百合，用规格为2 kg的电子秤称百合单株质量，然后去除根和地上部分称量单个鳞茎质量，最后用1 m长的皮尺测量百合周径，并记录数据。

1.5 数据处理

采用Excel 2016软件进行数据输入，Photoshop制图，SPSS Statistics 软件进行统计分析，Duncan法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同海拔及秸秆覆盖量对百合40 d和60 d出苗率的影响

出苗率是评价百合生长情况的重要指标，也是评判百合生物性状的标准。从不同海拔下百合的出苗率来看，海拔越高，百合出苗时间越长，出苗率越低。其中，低海拔地区40 d的最高出苗率为93.52%，比高海拔地区40 d的最高出苗率高12.04%，中海拔地区居中；低海拔地区60 d的最高出苗率达98.33%，比高海拔地区60 d的最高出苗率高4.63%，中海拔地区居中；对照组低海拔地区40 d出苗率为82.59%，较高海拔地区高14.07%，

竖线表示标准误(±SE)，不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。The vertical line indicates standard error (±SE)，and different letters indicate significant difference between treatments (P<0.05).图1 不同海拔及秸秆覆盖量对兰州百合40 d和60 d出苗率的影响Figure 1 Effects of different altitudes and coverage on the emergence rate of lily at 40 days and 60 days

中海拔地区居中；对照组低海拔地区60d出苗率为93.70%，较高海拔地区高9.81%，中海拔地区居中。从图1可以看出，相同处理条件下，低海拔地区百合出苗率均高于高海拔地区，中海拔地区居中，说明高海拔地区的温度低，光照时间短，百合出苗时间延长，出苗率降低；低海拔地区的温度较高，光照时间长，百合出苗时间缩短，出苗率高。因此，海拔高度可直接影响兰州百合的出苗率。

在同一海拔高度下，随着秸秆覆盖量的增加，兰州百合的出苗率表现为先增加后减小的规律，且3个海拔处理均表现出相同的规律。当出苗率达到50%时，处理T3的出苗时间均最短，分别为31、27和22 d，较对照(CK)分别提前了3、3和5 d。如图1所示，在统计了40 d和60 d的出苗率后发现，覆盖秸秆与不覆盖之间差异显著，随着覆盖量的增加，百合出苗率呈上升趋势，且当覆盖量为6 t /hm2时，出苗率最高，鹞子岭，保子村，晏家洼40 d的出苗率分别为81.84%、83.70%和93.52%，60 d的出苗率分别为93.70%、95.37%和98.33%，T3处理与其他处理间的差异均达显著水平，当覆盖量从6 t/hm2增加到8.5 t/hm2时，出苗率有所下降，说明不同秸秆覆盖量会影响兰州百合的出苗率，适当的覆盖会增加出苗率，覆盖量过多或者过少都会使得百合出苗率有所下降。

2.2 不同海拔及秸秆覆盖量对兰州百合单株质量的影响

海拔是影响温度的关键因素，而温度可有效控制百合鳞茎碳水化合物的积累，并进一步影响百合的单株质量。如图2所示，不同海拔高度的对照(CK)组单株质量，鹞子岭海拔最高，平均单株质量为203.84 g/株，堡子村海拔居中，平均单位株质量为205.36 g/株，而晏家洼海拔最低，百合单株质量最高，为253.47 g/株；不同海拔下T3处理的单株质量均是最高，鹞子岭海拔最高，百合平均单株质量为211.78 g/株，堡子村海拔居中，为212.21 g/株，晏家洼海拔最低，平均单株质量为265.43 g/株；其他处理均表现出随着海拔的降低，兰州百合的平均单株质量逐渐增大的规律，说明海拔较低的地区土壤温度较高，可有效促进百合碳水化合物的积累，进而增加百合的质量，因此，海拔高度对兰州百合平均单株质量有直接的影响。

秸秆覆盖可有效控制土壤温湿度，使土地保墒保水，进而影响百合单株质量。从晏家洼的试验结果来看，处理T3单株质量的值最高为265.43 g/株，对照(CK)的值最低，为253.47 g/株，二者间差异显著，处理T4单株质量的值次之，为263.59 g/株，与处理T3差异不显著，随着秸秆覆盖量的增加，百合单株质量的值表现为先增加后趋于平衡的规律；鹞子岭和堡子村也表现出相同的规律，说明不同的秸秆覆盖量对百合单株质量可产生直接的影响。

竖线表示标准误(±SE)，不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。The vertical line indicates standard error (±SE)，and different letters indicate significant difference between treatments (P<0.05).图2 不同海拔及秸秆覆盖量对百合单株质量的影响Figure 2 Effects of different altitudes and coverage on the weight of lily per plant

2.3 不同海拔及秸秆覆盖量对兰州百合单个鳞茎质量的影响

海拔是影响温湿度的关键因素，温湿度是直接影响百合生物量积累的重要条件之一，且能有效调控百合鳞茎碳水化合物的积累，并进一步影响百合的单个鳞茎质量。如图3所示，鹞子岭海拔最高，百合平均单个鳞茎质量为128.81 g/株，堡子村海拔居中，为130.13 g/株，而晏家洼海拔最低，百合平均单个鳞茎质量最高，为165.62 g/株；不同海拔高度T3处理下的百合单个鳞茎质量均最高，鹞子岭海拔最高，百合平均单株质量为136.84 g/株，堡子村海拔居中，为136.94 g/株，晏家洼海拔最低，平均单株质量为174.95 g/株；即随着海拔的降低，百合平均单个鳞茎质量逐渐增大，且其他处理均表现出相同的规律，高海拔地区常年温度较低，使得土壤有效积温减少，不利于百合鳞茎碳水化合物的积累，使得单个鳞茎质量低于低海拔地区。因此，海拔高度直接影响兰州百合单个鳞茎质量。

竖线表示标准误(±SE)，不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。The vertical line indicates standard error (±SE)，and different letters indicate significant difference between treatments (P<0.05).图3 不同海拔及秸秆覆盖量对百合单个鳞茎质量的影响Figure 3 Effects of different altitudes and coverage on bulb weight of lily

秸秆覆盖可有效控制土壤温湿度，使土地保墒保水，进而影响百合单个鳞茎质量。从晏家洼的试验结果可以看出，处理T3单个鳞茎质量最高为174.95 g/株，对照的值最低，为165.62 g/株，二者之间差异显著，处理T4单个鳞茎质量次之，为174.51 g/株，与处理T3差异不显著，随着秸秆覆盖量的增加，除处理T2外，百合单个鳞茎质量表现为先增加后趋于平衡的规律；鹞子岭和堡子村也表现出相同的规律，说明不同的秸秆覆盖量对百合单个鳞茎质量可产生直接的影响。

2.4 不同海拔及秸秆覆盖量对兰州百合鳞茎周径的影响

周径大小是影响兰州百合生物量积累多少的重要指标之一，不同海拔高度百合的周径大小不同。如图4所示，就各海拔高度的对照(CK)来看，鹞子岭海拔最高，百合平均周径为21.59 cm，堡子村海拔居中，百合平均周径为22.87 cm，而晏家洼海拔最低，百合平均周径最高，为25.92 cm，即随着海拔的降低，百合周径不断升高；从各海拔的T3处理来看，鹞子岭百合平均周径大小为22.35 cm，堡子村的海拔次之，平均单个周径大小为23.84 cm，晏家洼海拔最低，平均周径为26.97 cm；海拔的高低差异直接影响了气候、温度及降水等，使得兰州百合生物量的积累存在差异。结果表明，百合的平均周径大小随着海拔的降低逐渐增加，且其他处理均表现出相同的规律。说明海拔高度可直接影响兰州百合的周径大小。

竖线表示标准误(±SE)，不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。The vertical line indicates standard error (±SE)，and different letters indicate significant difference between treatments (P<0.05).图4 不同海拔及秸秆覆盖量对百合鳞茎周径的影响Figure 4 Effects of different altitudes and coverage on the circumferential diameter of lily bulbs

从晏家洼的试验结果来看，处理T3的周径大小与其他处理差异不显著，周径最大为26.97 cm，对照的值最小，为25.92 cm，处理T4周径大小次之，为26.57 cm，而鹞子岭和堡子村的处理T3和对照差异显著，与其他处理差异不显著，说明秸秆覆盖量对兰州百合周径大小的影响较小，且随着秸秆覆盖量的增加，周径大小表现为先增加后趋于平衡的规律；鹞子岭除处理T1外，与堡子村也表现出相同的规律，说明不同的秸秆覆盖量对百合周径大小可产生直接的影响。

上述结果表明，在相同处理的条件下，不同海拔的百合单株质量、单个鳞茎质量及周径都随海拔的升高而降低，这进一步说明海拔会直接影响兰州百合生物量的合成；在同一海拔中，随着小麦秸秆覆盖量的增加，兰州百合的生物量表现为先增加，达到峰值后趋于平衡的规律，说明秸秆覆盖量的多少会直接影响兰州百合生物量的合成。

2.5 海拔及秸秆覆盖量对兰州百合产量的影响

由表1可以看出，在同一海拔中，百合产量表现为先随着小麦秸秆覆盖量的增加而增加，达到峰值后产量基本保持不变，且均以处理T3最高；在不同海拔中，百合产量随着海拔的升高而降低。

其中，高海拔地区处理T2、T3和T4的折合产量与对照差异均达显著水平，而这3个处理之间差异不显著，其中T3的折合产量最高，为16.1 t/hm2，比对照增产3.2 t/hm2，增产率为24.81%，而处理T1的折合产量为13.9 t/hm2，比对照增产1.0 t/hm2，增产率为7.75%，两个处理间差异不显著。中海拔地区处理T3和T4的折合产量最高，分别为18.4和18.2 t/hm2，与对照差异达显著水平，且较对照分别增产3.2和3.0 t/hm2，增产率分别为21.05%和19.74%；其次为处理T2，折合产量为17.8 t/hm2，比对照增产2.6 t/hm2，增产率为17.11%，与对照差异显著；处理T1折合产量最低，为16.0 t/hm2，比对照只增产0.8 t/hm2，增产率为5.26%，与对照差异不显著。低海拔地区处理T2、T3、T4的折合产量与对照差异均达显著水平，而这3个处理之间差异不显著，其中处理T3的折合产量最高，为21.7 t/hm2，比对照增产3.4 t/hm2，增产率为18.58%，而处理T1的折合产量为19.2 t/hm2，比对照增产0.9 t/hm2，增产率为4.92%，两个处理间差异不显著。

表1 不同覆盖量对兰州百合产量的影响

综上所述，海拔越高，土壤温度越低，光照时间短，降水量少，百合鳞茎生物量积累少，百合产量越低，同一海拔高度下百合产量随着覆盖量的增加而增加，达到峰值后产量趋于平衡，且各海拔处理间均表现出相同的规律。

2.6 不同海拔及秸秆覆盖量与兰州百合产量的关系

如图5所示，随着海拔的不断增加，百合产量逐渐减少；在各海拔梯度中，1、3.5 t/hm2的秸秆覆盖量处理所对应的折合产量不断增加，秸秆覆盖量增加至为6 t/hm2时，折合产量最高，当秸秆覆盖量达到8.5 t/hm2时，折合产量的变化趋于平衡，说明覆盖一定量的秸秆后，产量会达到最高值，当覆盖量继续增加后，产量基本保持不变。

图5 不同海拔高度产量随小麦秸秆覆盖量的变化趋势Figure 5 Variation trend of yield with wheat straw mulching amount at different altitudes

3 讨论与讨论

海拔高度变化会强烈影响光照、气温、降水量和蒸发量[24]。孟炀等[25]研究了不同海拔梯度和不同肥力水平对马铃薯的影响，结果显示，海拔升高，马铃薯各物候期推迟，产量不断增加，且中海拔地区增产效果明显；孟亚雄等[10]研究了海拔对啤酒大麦产量和品质的影响，结果表明：海拔升高，光合作用周期减少，大麦生育期延长，产量呈先升高后降低的趋势[10]，与本试验结果不一致；本研究中发现，海拔对兰州百合生物量的合成及产量的影响显著，单株质量、单个鳞茎质量、周径大小和产量随海拔的升高而降低，说明不同海拔下的环境差异对兰州百合的生长起决定性的作用。有研究表明，光照强度逐渐增加时，植物光合速率先呈直线增加，再呈曲线增加，当达到或超过光饱和点时，作物光合速率表现为不增加或引起光合作用的光抑制，导致作物生长不良，生物量积累受阻，从而影响作物产量[26]。阿里别里根·哈孜太[27]研究了不同海拔对春小麦种子活力的影响，结果表明，高海拔春小麦品种干物质积累量高于低海拔，且有利于增加籽粒干物质积累并提高产量，与本试验结果相似，即不同海拔高度均能影响作物生物量的积累和产量的变化。此外，温度也是影响植物光合作用的重要环境因素之一，植物需在一定的温度范围内才能进行光合作用[28]。研究表明，海拔每升高500 m，大气温度平均降低3 ℃，且光合速率随温度的变化呈抛物线关系，即在低温下光合速率随温度升高而增强，达到一定阂值后，光合速率随温度升高而降低，因此，作物的光合作用和生长周期与海拔高度有很大关系[29]。从试验结果来看，随着海拔的降低，百合的出苗时间逐渐缩短，生育期逐渐延长，百合的生物量及产量也逐渐升高，说明随海拔高度的增加，温度会逐渐降低，一定程度上延缓了作物的营养生长和生殖生长，进而延长了作物的总生育期[30-31]；同时，作物土壤环境也在一定程度上受到海拔的影响，改变了作物生长的养分供应，导致光合作用、呼吸、物质的运输与传递等发生变化，从而影响百合性状及生物量的合成，最终影响百合的产量[32]；这与冉生斌等[33]研究甜饲2号所得出的结论相一致[33]。

秸秆覆盖等保护性耕作措施具有保持水土、抑制蒸发 、改善土壤水分条件和土壤肥力等特点，采用秸秆覆盖方式可有效提高作物的生物量积累和产量的增加[34]。本研究表明，随着秸秆覆盖量的增加，百合的出苗天数减少，出苗率升高，生育期延长，生物量和产量不断增加。王麒等[35]研究表明秸秆覆盖可促进玉米地上部分生物产量的增加，使玉米株高和叶龄及干物质积累显著增加；于庆峰等[36]对春玉米秸秆覆盖的研究中表明，秸秆覆盖会有效控制土壤温度，减小温差，达到土壤保温效果，从而缩短了出苗时间，延长生育期，进而增加了玉米的产量，这与本试验的结果相一致。而在本研究过程中发现，当秸秆覆盖量超过6 t/hm2时，百合的产量和生物量逐渐趋于平衡，且有下降的趋势。高飞[16]在旱作农田中研究不同秸秆覆盖量对水肥及作物产量影响时发现，若小麦秸秆覆盖量逐渐增加时，可抑制土壤水分的无效消耗，土壤蓄水保墒能力增加，使得百合的生物量和产量也逐渐增大，若进一步加大覆盖量，则对土壤水分的调控不明显，从而使得百合单株平均产量和生物量趋于平衡状态，与本试验的结果一致。本试验得出兰州百合在不同海拔中的小麦秸秆最适覆盖量为6 t/hm2。很多研究表明，秸秆覆盖量的大小直接影响土壤温度及湿度[37-38]，从而进一步影响百合单株平均产量，当秸秆覆盖量最适时，继续增加秸秆覆盖量对植株的产量影响不大，因此在秸秆覆盖时，覆盖量过剩不仅会浪费秸秆资源，同时也会污染田间环境，从而影响植物的生长[39-40]。