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子莲是我国仅次于莲藕的第二大水生蔬菜，全国年均种植面积约为 10 万 hm2，主要分布在江西、福建、湖南、湖北等省份[1-2]。广昌县是江西省通芯白莲的主产区，种植面积达 0.73 万 hm2，是白莲种植规模最大的县级地区，被誉为中国“通芯白莲”之乡[3-4]。莲子具有较高的食用和药用价值，广昌通芯莲子因其高蛋白，低脂肪，富含多种氨基酸、维生素、多糖以及中微量营养元素的特点而受到广大群众的喜爱[5]。对广昌子莲生产现状进行调查研究，结果表明，施肥不当是广昌子莲产量停滞不前的主要原因之一[6]。且由于成土母质和南方高温多雨的气候条件，导致广昌莲田土壤有效镁和有效硼处于潜在缺乏状态[7]。当前国内外有关子莲的研究主要集中在种质资源保护和药理保健等方面[8-9]，在生产应用中缺乏施肥技术方面的研究。本研究在前期生产调研和土壤养分评价研究的基础上，通过全生育期微区试验，进一步验证子莲土壤养分限制因子，探讨莲田中氮磷钾镁硼肥施用对子莲产量和产量形成动态的影响，为指导子莲合理施肥提供依据。
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1 材料与方法
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1.1 试验地点概况
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试验于 2020 年 3—10 月在江西省广昌县莲花科技博览园进行。采用 1.5 m（长）×1.5 m（宽）× 0.5 m（高）的水泥微池开展子莲全生育期试验，每个水泥池面积 2.25 m2，池内填装莲田土壤深度为 25 cm。供试土壤采自广昌县盱江镇小港村莲田，为潮砂田，土壤基础理化性状 pH 6.47，含有机质 19.3 g/kg、全氮 1.1 g/kg、全磷 0.33 g/kg、全钾 26.0 g/kg、碱解氮 124 mg/kg、有效磷 9.5 mg/kg、速效钾 93.1 mg/kg、交换性钙 1533 mg/kg、交换性镁 62.5 mg/kg、有效硼 0.15 mg/kg。土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量处于广昌县莲田土壤低值水平，速效钾、交换镁和有效硼含量处于中等偏低水平。
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供试子莲品种为当地主推品种太空莲 36 号。
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1.2 试验设计
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试验设置 7 个处理：（1）BF（氮磷钾镁硼肥配施），（2）BF-N（BF 处理基础上不施用氮肥，以下处理类推），（3）BF-P，（4）BF-K，（5）BFMg，（6）BF-B，（7）CK（不施肥）。试验设 4 次重复，随机区组排列。
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氮、磷、钾、镁、硼肥用量分别为 720、240、360、90、12 kg/hm2。供试肥料分别为尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O5 12%）、氯化钾（K2O 60%）、大粒镁（MgO 25%）和持力硼（B 15%）。氮肥分 8 次施用，立叶肥 10%，剩余的 90% 分 7 次追施；磷肥分 2 次施用，以 2∶1 的比例作为立叶肥和追肥；钾肥分 3 次施用，以 1∶1∶1 的比例作为立叶肥和 2 次追肥；镁肥和硼肥全部作立叶肥施用。肥料用量和施用时间如表1 所示。每次施肥前，保持水层 2～3 cm 高度，施用肥料后耙匀。
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在微池填装土壤之前，先用黑色厚塑料膜垫底和四周，再填装土壤，浇水浸泡数天，水层深度以土壤沉实后低于排水孔 5 cm 为准，使土体呈淹水状态。每池种植 1 支萌芽数和重量基本一致的健康莲种（俗称 1 个龙头）。灌溉和病虫草害的防治均按照当地习惯进行。整个生育期内微池排水口封堵严实，以防水肥外流。
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试验于 3 月 31 日移栽莲种，6 月 27 日开始采收莲蓬，9 月 22 日采收完毕，不同微区累计采收 14～28 次，1～7 处理平均分别采收 24.5、17.3、 22.8、24.0、20.5、23.0 和 16.4 次。
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1.3 测试项目和方法
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1.3.1 子莲产量及构成因素
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从第 1 次采收莲蓬开始，直至采收结束，记录采收次数、微区采收的有效莲蓬数、心皮数和实粒数，对于单个莲蓬，分别计算莲房、果壳和脱壳莲子的鲜重和烘干重，脱壳莲子烘干重即为通芯莲子产量（莲子芯质量占比不足 4%，本试验忽略不计，脱壳莲子产量即为通芯莲子产量）。采收完毕后，累计得到收获次数、通芯莲子产量、有效莲蓬数、平均心皮数、平均结实率和平均单粒重，主要计算公式为：
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平均心皮数（个 / 蓬）= 莲蓬心皮数之和 / 莲蓬数；
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平均结实率（%）= 莲蓬结实数之和 / 莲蓬心皮数之和 ×100；
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平均单粒重（g/ 粒）= 通芯莲子产量 / 莲蓬结实数之和。
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1.3.2 产量及其构成因素形成动态指标
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以旬为单位，分别计算通芯莲子产量、有效莲蓬数、旬均心皮数的旬均值和累积值，以及旬均结实率和旬均单粒重，旬均值计算公式同 1.3.1 节，累积值为多次采收结果之和。
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1.4 数据处理
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本研究采用 Excel2013 计算处理试验数据，利用 SPSS 18.0 最小显著性差异法（LSD）进行显著性分析，采用 Origin 2018 作图。对产量动态采用 R 语言进行拟合，产量构成相对重要性采用 R 语言进行分析。
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2 结果与分析
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2.1 氮磷钾镁硼肥对子莲产量的影响
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2.1.1 总产量
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从图1 可知，各个处理间子莲产量存在显著差异，BF 处理下产量最高，为 670 g/ 株，与 BF 处理相比，BF-N、BF-P、BF-K、BF-Mg 和 BF-B 处理产量分别降低了 52.4%、9.5%、21.9%、36.2% 和 15.7%， CK 和 BF-N 处理产量降幅最大，其次是 BF-Mg、 BF-K 和 BF-B 处理，BF-P 处理降幅较小。供试土壤有效镁、有效硼含量均较低，BF-Mg 和 BF-B 处理对产量的影响甚至大于大量元素，使得低镁低硼土壤上不同元素肥料对子莲产量的影响为氮肥 >镁肥 >钾肥 >硼肥 >磷肥。
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图1 施用氮磷钾镁硼肥对子莲产量的影响
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注：柱上不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
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2.1.2 产量动态
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从图2 可知，子莲产量呈现出先快速增加后缓慢增加的趋势。不同处理下子莲产量快速增加的时段存在差异，以 BF 处理下产量快速增加持续时间最长，9 月上旬后，产量增幅减缓，其余各处理在 8 月上旬或 8 月中旬达到拐点。分析可知（表1），达到产量拐点时，以 BF 处理产量最高，为 649 g/ 株，其次是-P 和-B 处理，分别为 329 和 339 g/ 株，其余各处理拐点处累积产量小于 300 g/ 株。
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图2 施用氮磷钾镁硼肥对子莲产量累积动态的影响
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后期子莲产量缓慢增加的过程中，BF-B、 BF-P、BF-K 和 BF-Mg 产量增幅（图2 中缓慢增长期斜率）大于 BF-N 和 CK 处理，因而产量较 BF-N 和 CK 处理更大。从拐点累积产量与总产量的比值可以看出，BF、BF-N 和 CK 处理的比值最大，表明达到拐点时间后，后期产量增幅较小，产量主要源于前期快速增长的产量累积量。从产量累积动态来看，子莲取得高产需要满足以下两个条件：一是延长快速增产期的时间，二是保证缓慢增长期的增长速率。
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2.2 氮磷钾镁硼肥对子莲产量构成因子的影响
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2.2.1 产量构成
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不同施肥处理下子莲产量构成因子如图3所示，不同处理显著影响了子莲有效莲蓬数（BF-P 处理除外），对心皮数、结实率和单粒重影响不显著。不同施肥处理下的有效莲蓬数以 BF 处理（53.5 个 / 株）最高，BF-P（46.8 个 / 株）、BF-K（45.6 个 / 株）和 BF-B 处理（45.0 个 / 株）次之，再次是 BFMg 处理（36.0 个 / 株），CK（31.4 个 / 株） 和 BF-N 处理（30.8 个 / 株）最低，其变化趋势与产量基本一致。
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不同处理下莲蓬心皮数、子莲结实率和子莲单粒重无显著差异，心皮数在 14.8～19.3 个 / 蓬之间，子莲结实率为 65.5%～71.0%，单粒重变幅在 0.97～1.02 g 之间，可见心皮数、结实率和单粒重受施肥措施的影响较小，且影响程度依次变小。在产量构成因子中，施肥处理对有效莲蓬数的影响最大，对心皮数、结实率和单粒重的影响相对较小。
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图3 施用氮磷钾镁硼肥对子莲产量构成因素的影响
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注：柱上不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。
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2.2.2 产量构成动态
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2.2.2.1 旬有效莲蓬数
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有效莲蓬数累积动态变化趋势与产量变化类似，呈现出先快速增加后缓慢增加的趋势。各处理的累积有效莲蓬数在 8 月上旬及之后存在显著差异，其中 BF 处理最高，为 29.8 个 / 株，BF-Mg 处理最低，为 21.5 个 / 株，其余各处理累积有效莲蓬数为 24.3～27.5 个 / 株；9 月中旬各处理的累积有效莲蓬数差异进一步扩大，以 BF、BF-P 处理累积有效莲蓬数最高，分别为 51.5 和 46.3 个 / 株，BF-N 和 CK 处理最低，分别为 30.8 和 31.4 个 / 株，其余各处理在 35.3～44.0 个 / 株之间。
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注：同行数值后不同小写字母表示不同处理间差异显著（P<0.05）。下同。
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由图4 可知，各个处理旬有效莲蓬数在第 4 旬（7 月下旬）占比最高，其次是第 5 旬（8 月上旬），第 1 旬（6 月下旬）、第 6 旬（8 月中旬）和第 10 旬（9 月下旬）占比最低。CK 和 BF-N 处理下第 10 旬有效莲蓬数降至 0 个 / 株。以 8 月中旬为节点，分成前后 2 个主要收获时段，各个收获时期均有 1 个收获高峰期，以 BF-N 和 CK 处理最明显，8 月中旬前（含 8 月中旬）和 8 月中旬后 BF、BF-P、 BF-K、BF-Mg 和 BF-B 处理的有效莲蓬数月旬累计占比分别为 55%～61% 和 34%～40%，BF-N 和 CK 处理分别为 80%～83% 和 15%～17%，这一结果表明不施氮肥莲蓬生育期提前、后劲不足。
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图4 施用氮磷钾镁硼肥对子莲旬有效莲蓬数比例的影响
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2.2.2.2 旬均心皮数
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不同处理下莲蓬的旬均心皮数为 10.5～23.6 个 / 蓬，随莲蓬的生长呈现出前后低、中间高的变化趋势，且各处理的旬均心皮数在 8 月上旬至 9 月上旬达到最大值（表3）。不同处理下，BF-N 和 CK 处理旬均心皮数较低，BF 和 BF-P 处理旬均心皮数较高。不同月旬心皮数变异较大，变幅在 13.2%～24.0% 之间。
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2.2.2.3 旬均结实率和旬均单粒重
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由图5 可知，各处理莲蓬的旬均结实率在 39.9%～89.7% 之间，以 7 月中旬和 7 月下旬整体结实率最高，分别为 79.3% 和 74.9%，8 月下旬和 9 月上旬结实率最低，分别为 59.5% 和 59.3%。不同处理间，以 7 月上旬（39.9%～82.3%） 和 8 月中旬 （48.1%～81.3%）各处理结实率相差较大，7 月下旬（69.8%～79.2%）和 8 月下旬（54.7%～63.4%） 各处理相差较小。BF 处理旬均结实率较高且月旬之间变异较小（14.5%），因而获得了较高的产量。
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不同处理下子莲旬均单粒重在 0.84～1.15 g 之间，随收获旬次的增加有增加的趋势。6 月下旬至 7 月下旬的旬均单粒重小于 1 g，在 8 月上旬后单粒重达到 1 g 以上。8 月中旬后不同处理间旬均单粒重变异增加，8 月中旬至 9 月下旬各处理的子莲单粒重最大值与最小值分别相差 0.16、0.13、0.20、0.24 和 0.31 g。
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图5 施用氮磷钾镁硼肥对旬均结实率和旬均单粒重的影响
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2.3 子莲产量与其产量构成因子之间的相关关系
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通过分析子莲产量与其产量构成因子之间的相关关系可知（图6），全生育期内，子莲产量与有效莲蓬数、心皮数和结实率均呈极显著或显著正相关关系，其相关系数分别为 0.98**、0.57**、0.27* （n=105），而与单粒重相关性不显著。在子莲收获前期（8 月中旬及以前），结实率和单粒重呈负相关关系，即存在着此消彼长的关系；在子莲收获后期（8 月下旬及以后），心皮数、结实率和单粒重相互之间存在正相关关系。
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进一步分析子莲各产量构成因子对产量的相对贡献率，结果表明（图7）有效莲蓬数对子莲产量形成具有主要贡献，其相对贡献率占比为 81.0%，心皮数和单粒重的相对贡献率分别为 9.7% 和 7.4%，结实率的贡献较小，仅为 1.9%。
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3 讨论
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3.1 氮磷钾镁硼肥对子莲产量的影响
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蔬菜生长的周期相对较短、短期内生长强度大，对土壤氮磷钾等养分的供应需要较高的浓度[10]。氮磷钾缺乏条件下蔬菜生长发育受阻，其产量显著降低[11-12]。镁是绿叶植物叶绿素的中心原子，也是进行光合作用不可或缺的营养元素，缺镁会降低植物的光合作用，从而造成水稻、冬瓜和生菜等粮食作物、瓜菜、叶菜等各类蔬菜的减产[13-15]。硼是植物生长发育必需的微量营养元素，缺硼条件下植物细胞壁形成受阻，植物细胞分裂的旺盛部位受到抑制，从而影响果实和种子的形成[16]。农业生产中，油菜、萝卜等开花结实类作物对硼的需求较高[17]。子莲属于多次采收果实的水生蔬菜，大田生长期尤其是开花结实期长达 3 个月以上，其产量形成特征可能介于粮食作物和多次采收的茄果类蔬菜之间。本研究结果表明，氮磷钾镁硼任一养分的缺乏将导致子莲产量的降低。其中，BF-N 处理对子莲产量影响最大，其次是 BF-Mg、BF-K 和 BF-B 处理，本试验中 BF-P 处理对子莲产量影响较小。与 BF 处理相比，BF-N 处理不仅导致子莲减产 50% 以上，还缩短了子莲采摘周期，后期产量增幅显著降低；BF-Mg 和 BF-B 处理对子莲产量的影响分别大于 BF-K 和 BF-P 处理，可能与供试土壤交换性镁和有效硼的含量较低有关。长江中游湘鄂赣三省农田土壤有效硼含量的低值区 （<0.2 mg/kg）主要分布在江西省南部和北部[18]。陆志峰等[19]的研究表明，镁是我国长江流域及其以南的冬油菜种植中继氮磷钾硼之后，第 5 种需要通过施肥方式进行补充的必需营养元素。由此看来，子莲对镁和硼的缺乏可能比较敏感，仅依靠补充大量元素难以达到高产水平。且过量施用大量元素反而造成产量降低，这与缺硼时，过量的磷投入加剧了玉米干物质量降低类似[20]。水稻在镁缺乏下大量施用钾肥也会加剧水稻叶片的氧化[21]，轻度缺钾严重缺硼土壤上施钾不施硼导致油菜籽产量降低[22]。因此，在广昌子莲生产中，增施镁肥和硼肥对获得高产具有十分重要的意义。由于本试验结果是在低镁低硼含量土壤上通过微区试验获得的，仍有待于在田间进一步验证。
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图6 不同时期子莲产量与产量构成因子的相关关系
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注：*** 表示 P<0.001；** 表示 P<0.01；* 表示 P<0.05；“-”表示负相关关系。
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图7 产量构成因子相对贡献率分析
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3.2 氮磷钾镁硼肥对子莲产量构成的影响
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子莲产量的大小取决于有效莲蓬数、心皮数、结实率和单粒重。产量贡献因子相对贡献率分析表明，养分缺乏主要影响了子莲的有效莲蓬数，其对产量形成的贡献率高达 81%。前人研究表明，氮、钾营养缺乏时水稻有效穗数显著降低，水稻分别减产 19.9%、10.5% 左右[23]。氮磷钾养分同时缺乏时水稻有效穗数减少 15.8%～35.3%，可导致水稻减产 25%[24]。而氮磷钾养分充足的条件下，小麦可通过提高单位面积有效穗数获得高产[25]。除氮磷钾大量养分外，中微量养分的缺乏也会导致作物的减产。研究表明，土壤镁缺乏条件下，大豆每株荚果数有所减少[26]。油菜缺硼时单株角果数、每角粒数均有所减少[27]。养分不足导致子莲生长中、后采摘期心皮数降低，缺氮对心皮数影响最大，其次是钾，磷镁硼的影响相对较小，这与产量的趋势一致。尽管心皮数和结实率对子莲产量形成影响不显著（图3），在产量形成动态中，旬均心皮数和旬均结实率在不同处理下存在差异，它们二者对产量形成的贡献在 8% 左右，其影响不容忽视。氮磷钾镁硼配施处理下，子莲具有较高的旬均心皮数和旬均结实率，从而维持着良好的长势长相，为最终获得高产打下了基础。旬均单粒重随着收获旬数的增加有所增加，处理间差异增大，养分失衡条件下子莲物质合成受阻，其中，氮、硼营养影响最大。前人研究表明，氮磷钾硼镁任一养分的缺乏均会降低油菜千粒重，从而影响油菜的生长发育及产量形成[28-29]，而氮磷钾配施可提高花生荚果重实现增产[30]，向日葵施用硼肥后其千粒重和结实率有所提高[31]。子莲产量构成因子之间存在此消彼长的关系，四者协调发展才能使子莲取得高产，即以有效莲蓬数为基础兼顾心皮数、结实率和单粒重，不断协调发展才能保证产量的不断提高。
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4 结论
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低镁低硼莲田上氮磷钾镁硼配施可显著提高子莲产量，通过提高子莲的有效莲蓬数、旬均心皮数、旬均结实率和旬均单粒重来实现增产。在莲子采收期，通过延长子莲产量快速增产期、提高增长速率来实现子莲产量的提升。因此，在农业生产中通过氮磷钾肥合理配施，补施镁硼肥，从而实现子莲的高产。
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摘要
验证江西省广昌县子莲产量的土壤养分限制因子，为指导子莲生产中肥料的合理施用提供科学依据。采用微区（2.25 m2 ）试验，研究了低镁低硼的莲田土壤上氮磷钾镁硼肥对子莲产量及其构成因素形成的影响。结果表明，氮磷钾镁硼配施（BF）显著提高了通芯莲子产量，与 BF 处理相比，BF 处理基础上不施用氮肥、磷肥、钾肥、镁肥和硼肥处理的子莲产量分别减少了 52.4%、9.5%、21.9%、36.2% 和 15.7%，低镁低硼土壤上不同肥料对子莲产量的影响为氮肥 > 镁肥 > 钾肥 > 硼肥 > 磷肥。产量动态结果表明，氮磷钾镁硼肥缺乏缩短了子莲快速增产期，收获中后期产量增幅减小。为保证子莲获得较高的产量，需延长快速增产期并提高增长期的增长速率。子莲产量构成因子结果表明，氮磷钾镁硼任一养分的缺乏都会降低子莲的有效莲蓬数、旬均心皮数、旬均结实率和旬均单粒重。施用氮肥显著增加通芯莲子的有效莲蓬数、旬均心皮数和旬均单粒重，施用硼肥增加了有效莲蓬数和旬均单粒重，施用磷肥、钾肥和镁肥增加了通芯莲子的有效莲蓬数。综上所述，低镁低硼莲田氮磷钾镁硼配施可显著提高子莲产量，通过提高子莲有效莲蓬数、旬均心皮数、旬均结实率和旬均单粒重来实现增产，在子莲的收获过程中，通过延长子莲产量快速增产期、提高增长速率可实现子莲产量的提升。
Abstract
The soil nutrient limiting factors of seed lotus yield was verified in Guangchang county，Jiangxi province，in order to provide scientific basis for guiding the rational application of fertilizers in seed lotus production. Micro-plot experiments （2.25 m2 ）were conducted to study the effects of combined application of nitrogen，phosphorus，potassium，magnesium and boron fertilizers on the yield and its components of seed lotus in the lotus field with low magnesium and boron. The results showed that the combined application of nitrogen，phosphorus，potassium，magnesium and boron（BF）significantly increased the yield of seed lotus. Compared with the BF treatment，the yield of seed lotus decreased by 52.4%，9.5%， 21.9%，36.2% and 15.7%，respectively，in the treatments of no nitrogen，phosphorus，potassium，magnesium and boron fertilizer applied on the basis of BF treatment. The effects of different fertilizers on the yield of seed lotus in low magnesium and boron soil was ranked in nitrogen>magnesium>potassium >boron >phosphorus. The results of yield dynamics showed that the lack of nitrogen，phosphorus，potassium，magnesium and boron fertilizers shortened the rapid increase period of seed lotus，and the yield increment in the middle and late stages of harvest decreased. It was necessary to extend the rapid growth period and increase the growth rate during the growth period to obtain the higher yield. The results of yield components of seed lotus showed that the deficiency of any nutrient of nitrogen，phosphorus，potassium，magnesium and boron would affect the effective receptacle numbers，the average carpels number per ten days，the average seed setting rate per ten days，and the average single seed weight per ten days. Specifically，nitrogen fertilization significantly increased the effective receptacle numbers，the average carpel numbers per ten days and the average single seed weight per ten days. Boron fertilization increased the effective receptacle numbers and the average single seed weight per ten days. Meanwhile phosphorus，potassium and magnesium fertilization increased the effective receptacle numbers. In conclusion，the combined application of nitrogen， phosphorus，potassium，magnesium and boron could significantly enhance the yield of seed lotus on the low magnesium and boron soils. The yield of seed lotus increased by improving the effective receptacle numbers，the average carpels numbers per ten days，the average seed setting rate per ten days，and the average single seed weight per ten days of seed lotus. During the seed lotus growing，the yield can be increased by prolonging the rapid increase period and increasing the growth rate.