覆膜和密度對(duì)‘隴薯7號(hào)’產(chǎn)量及不同質(zhì)量塊莖分布的影響

曲亞英，李 掌，鄭永偉，白永杰,文國(guó)宏，李高峰，陳 富

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 馬鈴薯研究所，蘭州 730070； 2.農(nóng)業(yè)部西北旱作馬鈴薯科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，甘肅渭源 748201)

馬鈴薯是中國(guó)繼小麥、水稻、玉米之后的第四大糧食作物。隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和馬鈴薯“主食化” 戰(zhàn)略的實(shí)施，南方冬作區(qū)成為中國(guó)馬鈴薯發(fā)展的重點(diǎn)區(qū)域，種植面積迅速擴(kuò)大[1]。由于南方各省品種選育工作滯后，炎熱多雨的氣候條件不利于種薯繁育，品種和種薯是該區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題[2]。引進(jìn)篩選適宜品種和北繁南種是目前解決冬作馬鈴薯品種和種薯問(wèn)題的有效途徑[3]?！]薯7號(hào)’是甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所育成的抗病、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、廣適新品種，被農(nóng)業(yè)部確定為2014 年主導(dǎo)品種。近幾年在廣東、廣西、福建等南方冬作區(qū)引進(jìn)試種，表現(xiàn)抗晚疫病、耐寒、高產(chǎn)、商品性符合當(dāng)?shù)叵M(fèi)習(xí)慣[4]。2017年7月‘隴薯7號(hào)’通過(guò)廣東省農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。但是，由于‘隴薯7號(hào)’生育期長(zhǎng)，在甘肅省脫毒種薯繁育優(yōu)勢(shì)區(qū)域高寒陰濕區(qū)繁種收獲較晚，冬播時(shí)種薯休眠不能快速解除，在一定程度上限制了其在冬作區(qū)的大面積推廣。

甘肅省高寒陰濕區(qū)海拔高，氣候冷涼，雨量充沛，適宜馬鈴薯種植，是脫毒種薯繁育優(yōu)勢(shì)區(qū)域[5]。該區(qū)生產(chǎn)的種薯質(zhì)量好，但因其無(wú)霜期短、有效積溫低，馬鈴薯成熟晚、產(chǎn)量較低[6-7]。研究表明[8-12]，黑色地膜覆蓋能顯著增加馬鈴薯產(chǎn)量并加快馬鈴薯生育進(jìn)程，提早成熟期，同時(shí)因其透光率低，輻射熱透過(guò)少，不僅能抑制雜草生長(zhǎng)并防止馬鈴薯變綠，而且土壤增溫幅度較透明膜小，能防止高溫對(duì)馬鈴薯的不良影響。增加群體密度是提高馬鈴薯單產(chǎn)的有效途徑之一[13]。在一定范圍內(nèi)，種植密度越大馬鈴薯產(chǎn)量越高。李高峰[14]、 陸立銀等[15]研究了高寒陰濕區(qū)露地栽培條件下生產(chǎn)‘隴薯7號(hào)’商品薯適宜的種植密度，而有關(guān)以北繁南種種薯繁育為目的，覆膜種植及密度對(duì)‘隴薯7號(hào)’生育期、產(chǎn)量以及不同質(zhì)量塊莖分布影響的研究未見(jiàn)報(bào)道。

本試驗(yàn)以‘隴薯7號(hào)’原種為材料，通過(guò)研究覆膜種植和密度對(duì)其成熟期、產(chǎn)量及其構(gòu)成因素以及不同質(zhì)量塊莖分布的影響，綜合分析產(chǎn)量、成本、效益，提出高寒陰濕區(qū)‘隴薯7號(hào)’北繁適宜的種植方式和合理的種植密度，為其北繁南種脫毒種薯繁育技術(shù)體系的形成提供理論支持，以及在南方冬作區(qū)的大面積推廣奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年4至9月在甘肅省渭源縣會(huì)川鎮(zhèn)半陰坡村進(jìn)行，試驗(yàn)地為川臺(tái)地，土壤屬黑麻土，肥力中等，前茬為油菜。該地區(qū)屬于高寒陰濕區(qū)，海拔2 260 m，年降雨量560 mm，且主要集中在7-9月，年平均氣溫5.7 ℃，無(wú)霜期130 d左右。播前對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行化驗(yàn)分析，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)26.8 g/kg，全鹽量0.060%，有效磷49.5 mg/kg，速效鉀147 mg/kg，堿解氮160 mg/kg，pH 8.28。

根據(jù)甘肅省渭源縣會(huì)川試驗(yàn)站氣象資料統(tǒng)計(jì)(表1)，2018年試驗(yàn)期間試驗(yàn)區(qū)降雨量 580.1 mm，略高于多年平均降雨量。

表1 試驗(yàn)期間試驗(yàn)區(qū)氣象因素Table 1 Climate factors during in test area

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料為‘隴薯7號(hào)’原種，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為種植方式處理，設(shè)地膜覆蓋種植和露地種植(CK)2個(gè)水平；副區(qū)為密度處理，設(shè)4.5×104hm-2、7.5×104hm-2、10.5×104hm-2、13.5×104hm-2、16.5×104hm-25個(gè)水平,3次重復(fù)。小區(qū)面積18 m2,小區(qū)長(zhǎng)6.0 m，寬3.0 m，每小區(qū)種植5行，行距60 cm。地膜覆蓋種植，起單壟，壟高30 cm，覆寬80 cm的黑色地膜，壟頂單行播種；露地種植，平地開(kāi)溝點(diǎn)播，覆土磨平，現(xiàn)蕾期培土。施肥量為活性有機(jī)肥料 1 200 kg/hm2，尿素225 kg/hm2，磷酸二銨300 kg/hm2,肥料在播種前作為底肥一次施入。按常規(guī)管理試驗(yàn)田。觀察記載物候期，收獲時(shí)統(tǒng)計(jì)有效株數(shù)、不同質(zhì)量塊莖數(shù)量、不同質(zhì)量塊莖重量，測(cè)定小區(qū)產(chǎn)量。2018年降雨偏多，晚疫病發(fā)生嚴(yán)重，因‘隴薯7號(hào)’抗病性強(qiáng)，影響較輕。

采用Excel 2010和DPS 2.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan’s法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆膜對(duì)‘隴薯7號(hào)’物候期的影響

從表2可以看出，地膜覆蓋種植的出苗期較露地提前5 d，現(xiàn)蕾期提前6 d，成熟期提前15 d，生育期縮短11 d。說(shuō)明地膜覆蓋的增溫保墑作用促進(jìn)了馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，加快了生育進(jìn)程，使生育期縮短，成熟期提前。成熟期提前到8月26日，符合北繁南種的要求。

2.2 覆膜和密度對(duì)‘隴薯7號(hào)’產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可以看出，地膜覆蓋對(duì)產(chǎn)量有顯著影響(P<0.05)，對(duì)其構(gòu)成因素有效株數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)、單薯質(zhì)量影響程度不同。與露地相比，地膜覆蓋種植的產(chǎn)量顯著增加，增產(chǎn)達(dá)57.19%；有效株數(shù)減少3.1%,單株結(jié)薯數(shù)增加16.5%,但差異未達(dá)顯著水平；單薯質(zhì)量顯著增加，增率43.0%。說(shuō)明地膜覆蓋對(duì)單薯質(zhì)量的影響大于對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響，增產(chǎn)的主要原因是提高了單薯質(zhì)量，其次是增加了單株結(jié)薯數(shù)。

表2 ‘隴薯7號(hào)’物候期表現(xiàn)Table 2 Phenological period of ‘Longshu 7’

表3 覆膜種植及不同密度下‘隴薯7號(hào)’的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 3 Yield and yield component under different density treatments

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。帶“′”為平均值之間比較。

Note:The different uppercase letters in the same columns indicate significant difference at 0.01 level and the different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level. “′”mean comparison of average.

密度對(duì)產(chǎn)量有極顯著影響(P<0.01)(表3)。隨著密度的增加，產(chǎn)量增加，密度最大時(shí)產(chǎn)量最高。地膜覆蓋種植密度增加到16.5×104hm-2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到50 258.33 kg/hm2，極顯著高于 10.5×104hm-2、7.5×104hm-2和4.5×104hm-2的產(chǎn)量,但與13.5×104hm-2的產(chǎn)量差異不顯著。露地種植密度增加到16.5×104hm-2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到33 044.44 kg/hm2，極顯著高于 7.5×104hm-2、4.5×104hm-2的產(chǎn)量，但與 13.5×104hm-2、10.5×104hm-2的產(chǎn)量差異不顯著。在本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的密度范圍內(nèi)，產(chǎn)量(y)與密度(x)呈線性正相關(guān)關(guān)系，經(jīng)回歸分析，地膜覆蓋產(chǎn)量與密度的回歸方程為y地膜=31 181.5+ 1 193.0x(R2=0.957 3*)，密度每增加1.00×104hm-2,產(chǎn)量提高1 193.0 kg/hm2；露地產(chǎn)量與密度回歸方程為y露地=15 827.00+1 140.7x(R2=0.957 6*)，密度每增加1.00×104hm-2,產(chǎn)量提高1 140.7 kg/hm2。

密度對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素有效株數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)、單薯質(zhì)量均有影響，但在不同種植方式下影響程度不同。由表3可以看出，隨著密度的增加，有效株數(shù)增加，單株結(jié)薯數(shù)減少，單薯質(zhì)量降低。說(shuō)明群體產(chǎn)量隨密度的增加而增加的主要原因是有效株數(shù)的增加。地膜覆蓋種植，密度對(duì)單株結(jié)薯數(shù)的影響達(dá)到了顯著水平，對(duì)單薯質(zhì)量的影響達(dá)到極顯著水平，而露地種植，密度對(duì)單株結(jié)薯數(shù)和單薯質(zhì)量的影響均未達(dá)顯著水平。說(shuō)明密度對(duì)單株結(jié)薯數(shù)和單薯質(zhì)量的影響，地膜覆蓋種植大于露地種植。從各構(gòu)成因素的變異系數(shù)來(lái)看，有效株數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)、單薯質(zhì)量的變異系數(shù)在2種種植方式下(地膜覆蓋分別為40.41%、8.5%和 27.59%，露地分別為39.90%、8.14%和 19.81%)大小順序相同，均為有效株數(shù)>單薯質(zhì)量>單株結(jié)薯數(shù)，說(shuō)明密度對(duì)產(chǎn)量各構(gòu)成因素的影響順序?yàn)橛行е陻?shù)>單薯質(zhì)量>單株結(jié)薯數(shù)。地膜覆蓋種植單薯質(zhì)量的變異系數(shù)大于露地種植的變異系數(shù)，也說(shuō)明了地膜覆蓋對(duì)單薯質(zhì)量的影響更大。

由產(chǎn)量方差分析可知，種植方式和密度二者交互作用不顯著，因此，地膜覆蓋種植+密度 16.5×104hm-2應(yīng)為本試驗(yàn)的最佳處理組合，產(chǎn)量最高,達(dá)50 258.33 kg/hm2，單株結(jié)薯8.57個(gè)，平均單薯質(zhì)量40.64 g。

2.3 覆膜和密度對(duì)不同質(zhì)量塊莖分布的影響

隨著密度的增加，不同質(zhì)量塊莖分布發(fā)生顯著變化(圖1)。<20 g、20～50 g 塊莖比率呈明顯上升趨勢(shì)，>100 g塊莖比率呈明顯下降趨勢(shì)。50～100 g塊莖比率因種植方式不同變化不同，地膜覆蓋種植的，呈先升后降的趨勢(shì)，密度13.5×104hm-2時(shí)達(dá)到最高，繼續(xù)增加密度則開(kāi)始下降，而露地種植的則表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢(shì)。地膜覆蓋種植，密度對(duì)不同質(zhì)量塊莖比率的影響均達(dá)到顯著水平，而露地種植，密度對(duì)<20 g、20～50 g、>100 g塊莖比率的影響達(dá)顯著水平，對(duì) 50～100 g塊莖比率影響未達(dá)顯著水平。

地膜覆蓋種植和露地種植相比，20～50 g 和>100 g塊莖比率差異達(dá)到顯著水平，<20 g和50～100 g塊莖比率差異不顯著。說(shuō)明地膜覆蓋主要影響20～50 g和>100 g塊莖比率，20～50 g塊莖比率顯著低于露地，>100 g塊莖的比率顯著高于露地。

研究表明，整薯播種和機(jī)械化種植最適宜的種薯大小為20～50 g，切塊種植時(shí)50～100 g塊莖可縱切為二，不僅減少浪費(fèi)而且有利于出苗。地膜覆蓋和露地種植都以密度增加到16.5×104hm-2時(shí)，20～50 g塊莖比率最高，分別為 31.16%和55.80%，50～100 g塊莖比率分別為 34.98%和24.30%。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05)

圖1 不同密度下不同質(zhì)量塊莖的比率
Fig.1 Different mass tuber ratio of different density

2.4 產(chǎn)量、成本和經(jīng)濟(jì)效益綜合比較分析

由表4可知，隨密度增加，產(chǎn)量增加，產(chǎn)值隨之增加，投入種薯的成本也在增加，當(dāng)?shù)啬じ采w種植密度增加到13.5×104hm-2、露地種植密度增加到10.5×104hm-2時(shí)，純收益最大，繼續(xù)增加密度純收入則減少。因此，地膜覆蓋種植密度以13.5×104hm-2為宜，露地種植密度以10.5×104hm-2為宜，純收益分別達(dá)到25 103.01 元/hm2和10 942.15元/hm2，前者比后者純收益高129.41%。

3 討 論

3.1 覆膜對(duì)‘隴薯7號(hào)’生育期和產(chǎn)量的影響

地膜覆蓋能夠促進(jìn)馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育，加快生育進(jìn)程。本試驗(yàn)中，地膜覆蓋種植，馬鈴薯的成熟期比露地提前了15 d,生育期縮短了11 d。8月26日達(dá)到生理成熟，根據(jù)南方冬播馬鈴薯適宜播種期(10月下旬至11月上旬)的要求和‘隴薯7號(hào)’休眠特點(diǎn)，完全可以滿足北繁南種對(duì)種薯成熟期的要求。研究表明[9]，地膜覆蓋能顯著增加馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)和單薯質(zhì)量，因而顯著增加馬鈴薯產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與露地相比，地膜覆蓋種植的單株結(jié)薯數(shù)增加16.5%，單薯質(zhì)量增加43.0%，產(chǎn)量增加57.19%。因此，本試驗(yàn)認(rèn)為，在高寒陰濕區(qū)繁育‘隴薯7號(hào)’宜采用黑色地膜覆蓋種植，在提早成熟期的同時(shí)顯著增加產(chǎn)量。

3.2 密度對(duì)產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

在一定的密度范圍內(nèi)，群體的產(chǎn)量隨著密度的增加而增加，但單株產(chǎn)量則隨著密度的增加而降低，超出這個(gè)范圍繼續(xù)增加栽培密度，則單株結(jié)薯數(shù)少、薯塊小，而降低群體產(chǎn)量，影響經(jīng)濟(jì)效益。適宜密度則因品種、生態(tài)條件、種植方式、栽培目的等不同而不同[13,16-17]。李高峰[14]研究表明產(chǎn)量隨著密度的增加呈拋物線型增長(zhǎng)，具有明顯的峰值出現(xiàn)，綜合考慮產(chǎn)量、商品率、收益三方面，認(rèn)為高寒陰濕區(qū)露地生產(chǎn)‘隴薯7號(hào)’商品薯適宜的種植密度為43 125 hm-2。本研究結(jié)果表明，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的密度范圍內(nèi)，地膜覆蓋和露地2種種植方式下，產(chǎn)量與密度均呈線性正相關(guān)，均在最高密度下獲得最高產(chǎn)量，這與前面的研究結(jié)果存在一定差異，可能是因?yàn)樵囼?yàn)?zāi)攴輾夂?、所選試驗(yàn)地土壤環(huán)境和施肥水平的差異所致。本研究中，隨密度增加，產(chǎn)量增加，但純收益呈先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)?shù)啬じ采w種植密度增加到13.5×104hm-2、露地種植密度增加到10.5×104hm-2時(shí)，純收益最大，繼續(xù)增加密度純收益則減少。因此，本研究認(rèn)為，高寒陰濕區(qū)繁育‘隴薯7號(hào)’脫毒一級(jí)種，地膜覆蓋種植密度以13.5×104hm-2為宜，露地種植密度以10.5×104hm-2為宜。

表4 產(chǎn)量、成本、純收益綜合比較分析Table 4 Comparative analysis of yield,cost and net profit

注：其他投入成本，地膜覆蓋種植按6 000元/hm2計(jì)算，露地種植按5 250元/hm2計(jì)算。種薯價(jià)格按2.0元/kg計(jì)算，產(chǎn)品價(jià)格按0.9元/kg計(jì)算。商品率：20 g以上塊莖的比率。

Note: For other input costs, planting of plastic film mulch is calculated at 6 000 yuan/hm2and open field planting is calculated at 5 250 yuan/hm2. The price of seed potato is calculated at 2.0 yuan/kg,and product price is calculated at 0.9 yuan/kg.Commodity rate:the ratio of tubers above 20 g.

3.3 密度對(duì)不同質(zhì)量塊莖分布的影響

馬鈴薯小整薯種植不但具有抗旱保苗、長(zhǎng)勢(shì)旺盛、抗病性強(qiáng)、增產(chǎn)顯著等優(yōu)點(diǎn)，而且還可降低運(yùn)輸成本，適于機(jī)械化種植，是未來(lái)馬鈴薯種植的發(fā)展方向。對(duì)于生產(chǎn)中多大的整薯直播效果好，研究結(jié)果不盡一致。呂文河等[18]認(rèn)為要想獲得較高的商品薯產(chǎn)量及凈產(chǎn)量，并考慮節(jié)約用種，提高繁殖倍數(shù)，種薯大小應(yīng)為50～80 g。趙懷勇等[19]證明采用30～50 g整薯播種，植株生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，干物質(zhì)積累多，有利于馬鈴薯產(chǎn)量和品種的提高。齊連芬[17]研究得出冀中南地區(qū)生產(chǎn)商品馬鈴薯，采用質(zhì)量為20～25 g左右的小整薯作為種薯,可以獲得較高的產(chǎn)量。對(duì)如何實(shí)現(xiàn)種薯的小型化，解國(guó)慶等[20]研究認(rèn)為增加密度和推遲播期可極顯著降低馬鈴薯的平均單薯質(zhì)量。本試驗(yàn)在研究密度對(duì)平均單薯質(zhì)量影響的基礎(chǔ)上，對(duì)不同質(zhì)量塊莖分布進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，增加密度可顯著提高20～50 g塊莖的比率，降低100 g以上塊莖比率。當(dāng)密度從4.5×104hm-2增加到 16.5×104hm-2時(shí)，地膜覆蓋種植20～50 g塊莖比率從9.81%提高到31.16%，露地種植20～50 g塊莖比率從36.97%提高到55.80%。因此，適當(dāng)增加密度是獲得相對(duì)較多的20～50 g塊莖的一項(xiàng)有效措施。基于馬鈴薯的結(jié)薯特性，種薯小型化研究只能將平均單薯質(zhì)量降低，而不能使其統(tǒng)一化，建議在種薯生產(chǎn)中根據(jù)塊莖質(zhì)量大小進(jìn)行分級(jí)。

4 結(jié) 論

黑色地膜覆蓋能使‘隴薯7號(hào)’成熟期提前15 d，生育期縮短11 d，產(chǎn)量增加57.19%。隨著密度的增加，有效株數(shù)增加，單株結(jié)薯數(shù)減少，單薯質(zhì)量降低，產(chǎn)量顯著增加。在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的密度范圍內(nèi)，產(chǎn)量與密度呈線性正相關(guān)，在最高密度下獲得最高產(chǎn)量。隨著密度的增加，<20 g、20～50 g塊莖比率呈直線上升趨勢(shì)，>100 g塊莖比率呈直線下降趨勢(shì)， 50～100 g塊莖比率因種植方式不同變化不同，地膜覆蓋種植，呈先升后降的趨勢(shì)，密度13.5×104hm-2時(shí)達(dá)到最高，露地種植則表現(xiàn)為持續(xù)下降的趨勢(shì)。地膜覆蓋主要影響20～50 g和>100 g塊莖比率。綜合分析產(chǎn)量、成本和效益，地膜覆蓋種植密度增加到13.5×104hm-2為試驗(yàn)最佳處理，產(chǎn)量48 938.89 kg/hm2, 純收益1 673.53元/hm2，20～50 g塊莖比率 27.15%，50～100 g塊莖比率36.08%。建議在高寒陰濕區(qū)繁育‘隴薯7號(hào)’脫毒一級(jí)種采用黑色地膜覆蓋種植，密度13.5×104hm-2，塊莖按質(zhì)量大小進(jìn)行分級(jí)。