陰山地區(qū)微壟覆膜側(cè)播模式下馬鈴薯適宜群體的確立

缐春媚，秦永林*，樊明壽，賈立國(guó)，陳　楊，張子義

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古　呼和浩特　010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古　呼和浩特　010019；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古　呼和浩特　010019）

陰山地區(qū)微壟覆膜側(cè)播模式下馬鈴薯適宜群體的確立

缐春媚1，秦永林1*，樊明壽1，賈立國(guó)1，陳楊2，張子義3

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)資源環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010019）

微壟覆膜側(cè)播是一項(xiàng)旱作馬鈴薯集雨栽培技術(shù)，為了確定該栽培模式在內(nèi)蒙古陰山地區(qū)的適宜種植密度，充分挖掘其集雨增產(chǎn)潛力，以馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）‘克新1號(hào)’為材料，通過設(shè)置不同種植密度，比較了微壟覆膜側(cè)播種植模式下不同群體對(duì)馬鈴薯葉面積指數(shù)（LAI）、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響。結(jié)果表明，在52 500株/hm2的群體條件下，從塊莖形成期到淀粉積累期群體LAI最大，植株干物質(zhì)積累與塊莖產(chǎn)量最高，水分利用效率達(dá)114 kg/mm·hm2。進(jìn)一步根據(jù)密度與產(chǎn)量的回歸方程推算，在內(nèi)蒙古陰山丘陵區(qū)，微壟覆膜側(cè)播種植模式下馬鈴薯最適群體密度為55 476株/hm2。

微壟覆膜側(cè)播；馬鈴薯；適宜群體

內(nèi)蒙古自治區(qū)是中國(guó)馬鈴薯的主產(chǎn)區(qū)之一，但單產(chǎn)水平低于全國(guó)平均水平［1，2］，主要由于當(dāng)?shù)囟喟胍陨像R鈴薯是旱作栽培［3］。馬鈴薯是需水較多的作物［4］，生育期土壤水分虧缺成為限制馬鈴薯生長(zhǎng)的主要因素［5］。內(nèi)蒙古旱作馬鈴薯區(qū)不僅降水較少，而且土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)烈［6，7］，因此，將天然降水盡可能多的用于馬鈴薯生長(zhǎng)，提高水分利用效率，是提高旱作馬鈴薯產(chǎn)量的重要措施［8］。

關(guān)于提高旱作馬鈴薯水分利用效率，已經(jīng)有一些研究報(bào)道。如覆膜、種植方式與馬鈴薯產(chǎn)量及降水利用效率的關(guān)系［9］，壟上覆蓋、播種深度，延長(zhǎng)揭膜時(shí)間等農(nóng)藝措施對(duì)土壤貯水量，土壤溫度，馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響［10，11］等。本課題組曾針對(duì)陰山北麓地區(qū)自然氣候特點(diǎn)提出了馬鈴薯微壟覆膜側(cè)播技術(shù)，被證明可顯著提高馬鈴薯的產(chǎn)量和水分利用效率［1］，為了進(jìn)一步挖掘該技術(shù)的增產(chǎn)潛力，確立適宜的馬鈴薯群體以實(shí)現(xiàn)高效集水和高效用水的充分結(jié)合，研究了微壟覆膜側(cè)播模式下群體結(jié)構(gòu)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量形成的影響。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在內(nèi)蒙古呼和浩特市武川縣廠漢木臺(tái)鄉(xiāng)，東經(jīng)111°20'92"，北緯41°15'46.95"，海拔1 602 m。年平均降水量300 mm左右，＞0℃年積溫為2 553℃，全年日照時(shí)數(shù)為2 963 h，無霜期100 d左右，屬典型的半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。該地區(qū)日照充足，晝夜溫差和冬夏溫差都較大，冬長(zhǎng)夏短。試驗(yàn)地土壤類型為栗鈣土，土壤0～20 cm的理化性質(zhì)見表1。

表1　試驗(yàn)地0～20cm土壤理化性質(zhì)概況Table 1　Situation of soil physical and chemical properties in upper layer（0-20 cm）of test area

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為‘克新1號(hào)’。試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)密度處理。A：37 500株/hm2，B：45 000株/hm2，C：52 500株/hm2，D：60 000株/hm2，E：67 500株/hm2。種植行距均為50 cm，各密度對(duì)應(yīng)下的株距分別為：53.36，44.46，38.11，33.35和29.64cm。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，每個(gè)小區(qū)面積100 m2，共15個(gè)小區(qū)。所有處理均采用微壟覆膜側(cè)播技術(shù)，壟高10 cm，各小區(qū)之間設(shè)置1 m過道。施用的氮肥為尿素（N 46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O516%），鉀肥為硫酸鉀（K2O 50%），各處理折合施肥量均為N 150 kg/hm2，P2O560 kg/hm2和K2O 150 kg/hm2，肥料全部基施。播種于2014年5月17日進(jìn)行，9月13日收獲。

1.3取樣與測(cè)定

在出苗后15 d（苗期）、30 d（塊莖形成期）、45 d（塊莖膨大前期）、60 d（塊莖膨大后期）和75 d（淀粉積累期）取植株樣，每個(gè)小區(qū)取3株，每個(gè)處理取9株。測(cè)定內(nèi)容和方法如下：

生物量：采用烘干前后稱重法測(cè)定。分根、莖、葉、塊莖分別測(cè)定，其中，葉片先進(jìn)行葉面積測(cè)定。

葉面積：采用打孔法，根據(jù)打孔葉片面積的鮮重與葉片總鮮重折算整株植株葉面積。

葉面積指數(shù)（LAI）=綠葉葉片總面積/土地面積

播種前取0～20，20～40和40～60 cm土層土壤進(jìn)行土壤水分、養(yǎng)分、pH值的測(cè)定，收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)取0～20，20～40和40～60 cm土層土壤測(cè)定土壤水分。土壤水分的測(cè)定采用稱重法。

商品薯率：大于150 g的塊莖產(chǎn)量占總塊莖產(chǎn)量的百分比。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與計(jì)算

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0和Excel 2003軟件統(tǒng)計(jì)分析，降雨量數(shù)據(jù)來源于武川縣氣象信息服務(wù)平臺(tái)。

馬鈴薯水分利用效率（WUE）=Yd/（P+△SWS）

Yd：旱作條件下馬鈴薯產(chǎn)量（kg/hm2）

P：馬鈴薯生長(zhǎng)季節(jié)的降雨量（mm）

△SWS：播種時(shí)土壤貯水量與收獲時(shí)土壤貯水量之差（mm），試驗(yàn)采用0～60 cm土層土壤貯水量。其中，0～20，20～40和40～60 cm土層土壤容重分別為1.30，1.42和1.53 g/cm3。

2　結(jié)果與分析

2.1不同種植密度下馬鈴薯個(gè)體干物質(zhì)積累的變化

由表2可知，隨種植密度的增大，塊莖與全株的干重均呈先增大后減小的趨勢(shì)，其中，除苗期外，在其他各個(gè)生育階段，處理B和C的塊莖與全株干重（除全株出苗后30 d）顯著高于處理A、D和E，如在塊莖形成期，處理C塊莖與全株的干重分別是處理A、D和E塊莖干重的1.68，2.38和3.41倍，全株干重的1.14，1.32和1.85倍。此外，在整個(gè)生育期內(nèi)，低密度處理A塊莖與全株的干重顯著大于高密度處理D、E，密度最大的處理E，塊莖與全株的干重整個(gè)生育期內(nèi)均最小。

2.2馬鈴薯群體LAI隨種植密度的變化

由圖1可知，處理A、B、C、D、E的LAI隨著出苗天數(shù)的增加逐漸增加，在出苗后45 d達(dá)最大值，之后開始減小。在同一生育時(shí)期，群體LAI并非隨種植密度的增大呈增大趨勢(shì)。出苗后15～30 d，處理D的LAI最大；出苗后30～75 d處理C的LAI最大。處理A、B、C群體的LAI隨生育進(jìn)程而減小的速率小于處理D、E。出苗后45～75 d，處理A、B、C的 LAI分別減少了19.17%、22.67%和32.06%，而處理D、E的LAI分別減少了49.03%、48.17%。出苗后75 d，處理A、B、C群體的LAI較處理D、E的高22.39%～40.91%。

2.3不同群體結(jié)構(gòu)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響

統(tǒng)計(jì)分析表明，微壟覆膜側(cè)播模式下，馬鈴薯產(chǎn)量與種植密度存在顯著回歸關(guān)系（圖2），回歸方程如下：

Y=-4E-05x2+4.438 1x-91 247 R2=0.929 8**

式中：Y為產(chǎn)量（kg/hm2）；x為種植密度（株/ hm2）。當(dāng)dY/dX=0時(shí)，Y有極大值存在，即Ymax= 31 857.57 kg/hm2，此時(shí)對(duì)應(yīng)的密度為 Xopt= 55 476.25株/hm2。即在小于55 476.25株/hm2的密度范圍內(nèi)，隨著密度的增加，產(chǎn)量逐漸增加，當(dāng)密度達(dá)到55 476.25株/hm2時(shí)，產(chǎn)量則開始隨密度的增加而降低。

由表3可看出，馬鈴薯單株薯重、商品薯率均與群體密度有關(guān)，處理B、C的單株薯重較其他處理高20.47%～74.02%；各處理馬鈴薯商品薯率大小順序?yàn)椋禾幚鞡＞C＞A＞D、E；從單株結(jié)薯數(shù)上來看，處理A、D、E較大。從水分利用效率方面看，處理C的WUE最大，較其他處理高17.08%～70.93%。隨著密度的增大，播前土壤與收獲土壤貯水量之差呈增大趨勢(shì)。即對(duì)土壤水分的消耗增加。

表2　不同種植密度對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累的影響（g/株）Table 2　Influence of plant densities on potato biomass accumulation（g/plant）

圖1　不同群體密度下馬鈴薯LAI隨生育時(shí)期的變化Figure 1　Change in LAI as days after emergence increase under different planting densities

圖2　馬鈴薯種植密度與產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系Figure 2　Relationship between planting density and potato yield

表3　不同群體結(jié)構(gòu)對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素及水分利用效率的影響Table 3　Dry potato yield components in different population densities and water use efficiency

3　討論

諸多學(xué)者在玉米［12］、小麥［13］和煙草［14］等作物上的研究表明，適宜的群體密度可以改善作物冠層分布、水分盈虧、養(yǎng)分吸收，從而達(dá)到增產(chǎn)增效的目標(biāo)。馬鈴薯產(chǎn)量由單株塊莖重量和群體密度2部分構(gòu)成，二者的充分協(xié)調(diào)是獲得高產(chǎn)的前提［15］。由于最適群體密度受多種因素的影響，因此，非常有必要確立不同地區(qū)、不同品種、不同種植模式等條件下的最適群體密度。翁定河［16］認(rèn)為閩東北高山區(qū)秋種馬鈴薯的高產(chǎn)理想密度為60 000～67 500株/hm2；崔學(xué)開等［17］在云南東部研究的馬鈴薯單壟雙行高墑種植模式的適宜密度為48 555～56 730株/hm2。本研究結(jié)果表明，采用微壟覆膜側(cè)播種植模式，種植密度與產(chǎn)量呈拋物線關(guān)系（圖2），根據(jù)回歸方程計(jì)算得知，在內(nèi)蒙古陰山地區(qū)適宜密度為55 476株/hm2。本試驗(yàn)處理C設(shè)置的密度為52 500株/hm2與之接近。

進(jìn)一步從作物群體生長(zhǎng)的狀況分析，有研究表明，適當(dāng)降低群體密度可延長(zhǎng)葉片衰老速率緩慢的時(shí)間［18］，而高的群體密度反而加速了中下部器官的衰老［19］，不利于同化物質(zhì)的累積和運(yùn)輸［20］。LAI是反映作物群體生長(zhǎng)狀態(tài)的指標(biāo)［21］，是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。本研究結(jié)果顯示，群體LAI從出苗后30～75 d處理C的LAI最大，且處理A、B、C群體的LAI減小速率小于處理D、E（圖1），即處理C生育后期仍維持較高的群體葉面積指數(shù)，這從光合性能角度揭示了其高產(chǎn)的原因。不僅如此，本研究還發(fā)現(xiàn)，塊莖所占植株干重的比例隨密度的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)。處理C的塊莖干物質(zhì)積累比例最高（表2）。意味著馬鈴薯的群體結(jié)構(gòu)不僅與群體光合性能高度相關(guān)，而且與同化物的分配密切相關(guān)。

本年度生育期內(nèi)降雨量226.2 mm，屬于常年降雨（200～300 mm），因此通過該試驗(yàn)所得的最佳密度可以推廣。根據(jù)本研究結(jié)果，在常年降雨量下，采用微壟覆膜側(cè)播技術(shù)，馬鈴薯的水分利用效率可達(dá)114 kg/mm·hm2。

［1］陳揚(yáng).微壟覆膜側(cè)播對(duì)旱作馬鈴薯產(chǎn)量和資源利用效率的影響［D］.呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013.

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Determination of Potato Planting Density Under Micro Ridge with Plastic Cover and Side Planting Mode in Yinshan Area of Inner Mongolia

XIAN Chunmei1，QIN Yonglin1*，F(xiàn)AN Mingshou1，JIA Liguo1，CHEN Yang2，ZHANG Ziyi3
（1.College of Agronomy，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot，Inner Mongolia 010019，China；2.College of Ecology and Environment，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot，Inner Mongolia 010019，China；3.College of Life Sciences，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot，Inner Mongolia 010019，China）

ract:Micro ridge with plastic cover and side planting is a cultivation technique for dry land potato.In order to determine the suitable planting density for Yinshan area of Inner Mongolia，and fully mine its yield potential and rainfall use，the effects of different planting densities on Leaf Area Index（LAI），biomass accumulation，and yield components under micro ridge with plastic cover and side planting mode were studied using potato（Solanum tuberosum L.）'Kexin 1' as material.The results showed that at the density of 52 500 plants/ha，potato population LAI from tuber formation to starch accumulation stage，plant dry matter accumulation and tuber yield were the highest.At this density，the water use efficiency was up to 114 kg/mm·ha.Furthermore，based on yield-density regression equation，55 476 plants/ha was calculated as the optimal population density under micro ridge with plastic cover and side planting mode in Yinshan area of Inner Mongolia.

rds:micro ridge with plastic cover and side planting；potato；optimal population

S532

A

1672－3635（2016）03-0144-05

2015-03-08

公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)田水分高效利用技術(shù)研究與示范（201303104）”；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金“微壟覆膜側(cè)播對(duì)旱作馬鈴薯產(chǎn)量和水肥利用效率的影響及機(jī)理研究（2014MS0322）”；“旱作微壟覆膜溝播馬鈴薯水肥耦合機(jī)理的研究（2013MS0302）”。

缐春媚（1989-），女，碩士研究生，主要從事旱作農(nóng)業(yè)研究。

（Corresponding author）：秦永林，實(shí)驗(yàn)師，主要從事植物水分與養(yǎng)分利用研究，E-mail:qyl3339@163.com。