黃土旱塬區(qū)扦插密度對(duì)不同蔓型甘薯品種生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

解曉紅，解紅娥，王凌云，李江輝，賈崢嶸，吳宇浩，王 萌，武宗信

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城 044000）

作物的種植密度是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的技術(shù)因素之一，不同的種植密度可造成作物群體結(jié)果的不同，從而使作物群體局部溫光等生態(tài)條件產(chǎn)生差異[1]。適宜的密植是作物建立高光效群體的基礎(chǔ)，作物高產(chǎn)的關(guān)鍵也在于此[2]。

甘薯是我國(guó)重要的糧食與工業(yè)原料作物[3]，被營(yíng)養(yǎng)學(xué)家稱為營(yíng)養(yǎng)最均衡的保健食品之一[4]。山西地處黃土旱塬區(qū)，旱薄地占耕地面積的74%，且有著豐富的光熱資源，非常適合甘薯種植，每年甘薯種植面積約6萬(wàn)hm2。隨著市場(chǎng)需求和經(jīng)濟(jì)效益的提高，甘薯種植業(yè)越來(lái)越受到農(nóng)民的青睞，近年來(lái)涌現(xiàn)出許多甘薯種植專業(yè)戶、加工企業(yè)，許多地區(qū)都把甘薯作為精準(zhǔn)扶貧、農(nóng)民脫貧致富的一項(xiàng)支柱產(chǎn)業(yè)。但甘薯栽植過(guò)程中，農(nóng)民種植方式差異較大，扦插密度較為隨意，所有的品種，采用一種模式栽培，導(dǎo)致可用的土壤養(yǎng)分和水分不能有效地被利用，結(jié)果造成產(chǎn)量降低、商品薯率下降，經(jīng)濟(jì)效益差。晉甘薯9號(hào)是短蔓食用型品種，濟(jì)薯25是長(zhǎng)蔓高淀粉型品種，二者的遺傳特性決定了它們?cè)趩挝幻娣e土地利用和光照利用方面存在差別，在栽培技術(shù)方面存在著較大差異，目前二者栽培方面的研究已有文獻(xiàn)報(bào)道[5-8]，但扦插密度對(duì)這2個(gè)品種的群體生理指標(biāo)、產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的研究未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)選用濟(jì)薯25、晉甘薯9號(hào)為試驗(yàn)材料，研究黃土旱塬壟膜蓄水條件下不同蔓型甘薯品種高產(chǎn)的最適扦插密度，以期為甘薯種植及提質(zhì)增效提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2014—2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所牛家凹試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。土壤質(zhì)地為壤土，有機(jī)質(zhì) 13.77 g/kg，全氮 0.87 g/kg，有效磷 24.66 mg/kg，速效鉀321.38mg/kg，pH值7.53，年降雨量為470～480 mm，前茬作物為棉花。

1.2 試驗(yàn)材料

晉甘薯9號(hào)是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所甘薯研究室以晉甘薯5號(hào)為母本、秦薯4號(hào)為父本，雜交選育而成的優(yōu)質(zhì)短蔓食用型品種；濟(jì)薯25是山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所以濟(jì)01028為母本，以國(guó)內(nèi)優(yōu)良甘薯品種為父本，經(jīng)集團(tuán)雜交選育而成的長(zhǎng)蔓淀粉型品種。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

扦插密度設(shè)3.0萬(wàn)，3.9萬(wàn)，4.8萬(wàn)，5.7萬(wàn)，6.6萬(wàn)，7.5萬(wàn)株/hm2共6個(gè)處理，3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積25 m2，種植5壟。為適合甘薯輕簡(jiǎn)化栽培，與機(jī)械化種植、收獲作業(yè)相配套，采用1.0 m壟距進(jìn)行研究。

4月26日起壟覆膜，施摻混肥料（緩控釋型）750 kg/hm2，5月4日種植，全部采用高剪苗覆膜打孔栽植。各小區(qū)除扦插密度不同外，其余管理措施均一致。10月24日收獲。分別在栽后50，70，90，110，140，173 d（收獲期）挖根取樣，進(jìn)行相關(guān)的生育性狀田間觀察記載。每處理調(diào)查6株。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

葉綠素含量采用SPAD502葉綠素儀測(cè)定；葉面積指數(shù)（LAI）參照“甘薯葉面積指數(shù)的測(cè)定法”[9]進(jìn)行測(cè)定；T/R值是地上部莖葉鮮質(zhì)量與地下部塊根鮮質(zhì)量的比值；收獲時(shí)統(tǒng)計(jì)每小區(qū)單株結(jié)薯數(shù)、單株薯產(chǎn)量、商品薯產(chǎn)量、商品薯率等。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算為2014，2015年2 a的平均值。試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用Microsoft Excel 2007，DPS v7.05軟件進(jìn)行方差分析，平均數(shù)采用LSD法進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 扦插密度對(duì)甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.1.1 扦插密度對(duì)單株鮮薯質(zhì)量的影響 晉甘薯9號(hào)、濟(jì)薯25單株鮮薯質(zhì)量不同生育時(shí)期均表現(xiàn)為隨扦插密度的增大呈下降趨勢(shì)，說(shuō)明扦插密度增大后甘薯的單株生產(chǎn)力呈下降趨勢(shì)。扦插密度低，個(gè)體發(fā)育好，單株結(jié)薯數(shù)多、單株鮮薯質(zhì)量高；在生長(zhǎng)中后期，高密度處理，雖莖葉生物量增多，但葉片相互遮擋或徒長(zhǎng)，光合效率差，且個(gè)體間爭(zhēng)奪養(yǎng)分、空間激烈，導(dǎo)致單株產(chǎn)量降低。收獲時(shí)（173d）晉甘薯9號(hào)3.0萬(wàn)株/hm2處理單株薯產(chǎn)量比3.9萬(wàn)，4.8萬(wàn)，5.7萬(wàn)，6.6萬(wàn)，7.5萬(wàn)株/hm2處理分別提高8.88%，13.04%，39.87%，78.69%，120.67%；濟(jì)薯 25分別提高 12.38%，39.95%，78.69%，120.61%，143.28%。甘薯生長(zhǎng)后期，扦插密度越大，單株薯產(chǎn)量降幅變化越不明顯（圖 1，2）。

扦插密度對(duì)甘薯單株薯產(chǎn)量存在明顯的調(diào)控效應(yīng)，且此作用存在明顯的基因型差異。隨扦插密度增大，長(zhǎng)蔓型品種濟(jì)薯25單株鮮薯質(zhì)量降幅大于短蔓型品種晉甘薯9（圖3）。

2.1.2 扦插密度對(duì)甘薯產(chǎn)量及商品薯的影響 從表1可以看出，隨著扦插密度的增加，甘薯產(chǎn)量隨著增加，但到達(dá)最高后反而降低，產(chǎn)量與密度之間成二次函數(shù)關(guān)系。扦插密度差異顯著影響甘薯群體產(chǎn)量及商品薯，不同密度處理，產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平（F晉9＝45.63，F(xiàn)J25＝12.43）。

晉甘薯9號(hào)在4.8萬(wàn)株/hm2產(chǎn)量最高，與5.7萬(wàn)株/hm2差異不顯著，比3.0萬(wàn)，3.9萬(wàn)，6.6萬(wàn)，7.5萬(wàn)株/hm2處理分別增產(chǎn) 44.12%，20.82%，39.54%，20.93%，且差異達(dá)到顯著水平；扦插4.8萬(wàn)株/hm2商品薯產(chǎn)量和商品薯率也最高，分別為38307.52kg/hm2和74.57%，5.7萬(wàn)株/hm2處理次之；7.5萬(wàn)株/hm2總產(chǎn)量高，但單株質(zhì)量及商品薯率較低，其商品價(jià)值低。濟(jì)薯25在3.9萬(wàn)株/hm2產(chǎn)量最高，與4.8萬(wàn)，5.7萬(wàn)株/hm2產(chǎn)量間差異不顯著，比3.0萬(wàn)，6.6萬(wàn)，7.5萬(wàn)株/hm2分別增產(chǎn)14.98%，20.11%，13.74%，且差異達(dá)顯著或極顯著水平；以3.9萬(wàn)株/hm2商品薯產(chǎn)量和商品率最高，分別為32 125.87 kg/hm2和73.26%，4.8萬(wàn)株/hm2處理次之。密度大于4.8萬(wàn)株/hm2，隨密度升高總產(chǎn)量及商品薯質(zhì)量降低。

由表2可知，同密度下不同品種間產(chǎn)量也存在較大的差異，濟(jì)薯25在最適密度3.9萬(wàn)株/hm2下比同一栽培密度下的晉甘薯9號(hào)增產(chǎn)3.13%，差異不顯著；晉甘薯9號(hào)在最適密度4.8萬(wàn)株/hm2下比同一栽培密度下的濟(jì)薯25增產(chǎn)19.24%，且差異達(dá)極顯著水平。

表1 不同密度處理對(duì)甘薯產(chǎn)量和商品薯產(chǎn)量的影響

表2 同密度下不同品種甘薯產(chǎn)量的比較

2.2 扦插密度對(duì)甘薯群體生理指標(biāo)的影響

2.2.1 扦插密度對(duì)葉面積指數(shù)（LAI）的影響 甘薯適宜的葉面積指數(shù)為以3～4為好，以3.5左右凈同化率最高[10]。在一定條件下，單位面積上保持大而合理發(fā)展的葉面積，對(duì)產(chǎn)量提高有著決定性作用。

從圖4，5可以看出，整個(gè)生育期內(nèi)不同密度處理葉面積指數(shù)變化趨勢(shì)均呈低—高—低單峰曲線，生長(zhǎng)前期葉面積指數(shù)增長(zhǎng)緩慢；70～110 d葉面積指數(shù)迅速增長(zhǎng)；110 d達(dá)到峰值，隨后隨著養(yǎng)分向薯塊轉(zhuǎn)移，莖葉生長(zhǎng)出現(xiàn)衰退，部分葉片枯黃、死亡，LAI逐漸減??；隨著扦插密度增大葉面積指數(shù)增大。

晉甘薯9號(hào)4.8萬(wàn)，5.7萬(wàn)株/hm2處理在甘薯生長(zhǎng)中期（90～110 d），葉面積指數(shù)LAI值分別為3.09～3.89，3.55～4.12，比 3.0萬(wàn)株 /hm2處理分別提高 29.29%～31.86%，48.54%～39.66%；6.6萬(wàn)，7.5 萬(wàn)株 /hm2處理為 4.08～5.17，4.75～5.97，它們?cè)斐闪巳~片相互遮擋或徒長(zhǎng)，田間通風(fēng)透光差，光合效率低；3.0萬(wàn)，3.9萬(wàn)株/hm2處理，雖單株個(gè)體發(fā)育好，莖葉生長(zhǎng)量多，但單位面積株數(shù)少，LAI偏低。

濟(jì)薯25在地上部莖葉生長(zhǎng)較旺盛，葉片大而厚，同密度下相同生育期的葉面積指數(shù)（LAI）較晉甘薯9號(hào)偏高，但變化趨勢(shì)相同，以3.9萬(wàn)，4.8萬(wàn)株/hm2的 LAI值合理，90～110 d的 LAI為 3.33～4.74，3.64～4.76，利于甘薯莖葉及薯塊生長(zhǎng)；5.7萬(wàn)～7.5萬(wàn)株/hm2在110 d時(shí)LAI達(dá)5.56～6.74，葉片生長(zhǎng)相互重疊，光合效能降低。

2.2.2 扦插密度對(duì)甘薯蔓薯比的影響 薯蔓比（T/R）表示甘薯地上部和地下部生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化，是光合產(chǎn)物分配狀況及其源庫(kù)協(xié)調(diào)與否的標(biāo)志[11]。由圖 6，7 可知，在生長(zhǎng)前期（0～70 d），莖葉生長(zhǎng)快，T/R值大；隨著甘薯的生長(zhǎng)，地上部莖葉合成的同化產(chǎn)物向薯塊分配運(yùn)轉(zhuǎn)，使得T/R值下降迅速。甘薯生長(zhǎng)前期，低密度處理，單株個(gè)體發(fā)育好，莖葉生物量大，T/R值大；甘薯生長(zhǎng)的中后期，高密度處理下，T/R值增大；到甘薯生長(zhǎng)后期，不同密度處理間T/R值差異不顯著。

晉甘薯9號(hào)50～90 d T/R值下降速率較快，90～140 d下降平緩，110 d時(shí)各處理T/R值在1.0～1.5，莖葉生長(zhǎng)和薯塊生長(zhǎng)達(dá)到均衡點(diǎn)，較早地把光合同化產(chǎn)物分配到塊根中，利于塊根的快速生長(zhǎng)。濟(jì)薯25在50～90 d的T/R值下降速率較快；90～110 d由于降雨量較多，引起一些次生莖葉開(kāi)始生長(zhǎng)，導(dǎo)致T/R值升高，110～140 d又平緩下降，110 d時(shí)各處理T/R值為1.3～2.0。晉甘薯9號(hào)由于地上部莖葉生物量小于濟(jì)薯25，因此，同時(shí)期T/R值小于濟(jì)薯25，生長(zhǎng)中后期（90～110 d）晉甘薯9號(hào)T/R值下降速率高于濟(jì)薯25。

2.2.3 扦插密度對(duì)葉片葉綠素含量的影響 葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量高低直接影響著光合產(chǎn)物的積累。

由圖8，9可知，隨著扦插密度的增大，甘薯葉片葉綠素含量呈降低趨勢(shì)，各密度處理在全生育期內(nèi)葉綠素含量變化趨勢(shì)相似，呈倒“S”型動(dòng)態(tài)變化，即在生長(zhǎng)前期（0～50 d），葉綠素含量較高，隨著生育期推進(jìn)，葉綠素含量降低；在生長(zhǎng)中后期（90～110 d）時(shí)，葉綠素含量又升高，這是因?yàn)檫@一時(shí)期降雨量增多、莖葉處于快速生長(zhǎng)階段；生長(zhǎng)后期（110～140 d），葉綠素含量又降低；同一時(shí)期和相同密度處理下，晉甘薯9號(hào)葉綠素含量較濟(jì)薯25低。

3 討論與結(jié)論

作物生產(chǎn)是群體生產(chǎn)，群體產(chǎn)量的變化取決于作物品種特性、環(huán)境條件和種植密度三者間的相互作用。種植密度對(duì)作物造成的影響主要是因?yàn)橹仓曛g相互競(jìng)爭(zhēng)光、肥、水資源，從而造成資源壓力，影響植株的群體與個(gè)體生長(zhǎng)[12-15]。建立甘薯適宜的種植密度，有利于單位面積株數(shù)、薯數(shù)和薯質(zhì)量的協(xié)調(diào)發(fā)展，而這三者是構(gòu)成甘薯產(chǎn)量的主要因素。大量研究表明，甘薯產(chǎn)量隨著扦插密度的增加而提高，但當(dāng)密度增加到一定程度時(shí)，產(chǎn)量開(kāi)始下降，因?yàn)槊芏仍黾映^(guò)一定范圍破壞了群體和個(gè)體發(fā)育間的平衡關(guān)系，導(dǎo)致個(gè)體長(zhǎng)勢(shì)減弱，光合作用降低，光合產(chǎn)物積累減弱[16-21]。

本研究結(jié)果表明，扦插密度對(duì)2個(gè)甘薯品種的群體生理指標(biāo)、單株鮮薯質(zhì)量、產(chǎn)量及商品薯率有顯著的調(diào)控效應(yīng)。隨密度的增加，單株鮮薯質(zhì)量降低，產(chǎn)量呈先上升后降低的拋物線狀；葉面積指數(shù)（LAI）增加；葉綠素含量降低；不同生育期不同密度處理T/R值表現(xiàn)不一，生長(zhǎng)前期低密度處理下的T/R值高，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，高密度處理下的T/R值增高，這一結(jié)果與趙豐玲等[22]的研究結(jié)果不一致，可能是由供試品種、栽培條件等不同造成的。不同蔓型甘薯品種，要求不同的種植密度，以便協(xié)調(diào)個(gè)體和群體關(guān)系，建立合理群體結(jié)構(gòu)和光合性能，使作物產(chǎn)量達(dá)到最高，短蔓型品種晉甘薯9號(hào)適宜較高的密度，最適宜密度為4.8萬(wàn)株/hm2，而長(zhǎng)蔓型品種濟(jì)薯25適宜相對(duì)較低的密度，最適宜密度為3.9萬(wàn)株/hm2，可形成良好的群體結(jié)構(gòu)，使甘薯產(chǎn)量和群體生理指標(biāo)達(dá)到最好。另外，在同一扦插密度下，較低密度處理的濟(jì)薯25產(chǎn)量高于晉甘薯9號(hào)，高密度處理下的晉甘薯9號(hào)產(chǎn)量高于濟(jì)薯25，可能是由于密度低，植株個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)水、肥、光熱資源壓力小，加之品種遺傳特性的不同，造成濟(jì)薯25的產(chǎn)量高于晉甘薯9號(hào)。高密度處理下，植株個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)水、肥、光熱資源壓力增大，影響植株的群體和個(gè)體生長(zhǎng)，相同密度下，濟(jì)薯25由于是長(zhǎng)蔓型品種，植株間生長(zhǎng)易郁閉，通風(fēng)透光不良，影響植株對(duì)光能的利用及光合同化產(chǎn)物的積累，從而影響產(chǎn)量的提高，使產(chǎn)量低于晉甘薯9號(hào)。