陰山北麓不同前茬作物對馬鈴薯干物質積累及產量的影響

張海斌，蒙美蓮，陳有君，葉 君，邵 盈，張婷婷，孟麗麗

（1.內蒙古農業(yè)大學 農學院，內蒙古 呼和浩特 010019；2.內蒙古自治區(qū)農牧業(yè)科學院 作物育種與栽培研究所，內蒙古 呼和浩特 010031；3.內蒙古農業(yè)大學 生命科學學院，內蒙古 呼和浩特 010011；4.內蒙古農業(yè)大學 園藝與植物保護學院，內蒙古 呼和浩特 010011）

馬鈴薯是世界第四大糧食作物[1]，是內蒙古陰山北麓地區(qū)的優(yōu)勢作物和特色作物。陰山北麓地區(qū)氣候冷涼、光照時間長、晝夜溫差大，適合馬鈴薯的生長[2]。近年來，內蒙古陰山北麓地區(qū)已經成為馬鈴薯種薯、商品薯生產基地以及淀粉加工基地[3]。但是，隨著馬鈴薯的集約化生產和種植效益的不斷提升，連作種植在該地區(qū)愈發(fā)普遍，導致土壤微生物群落多樣性降低、土傳病害發(fā)生嚴重、土壤養(yǎng)分比例失調，從而影響馬鈴薯的生長發(fā)育及產量質量[4-5]。因此，探索有效減輕該地區(qū)馬鈴薯連作障礙、改善農田生態(tài)環(huán)境的農業(yè)措施已迫在眉睫。

董艷等[6]研究連續(xù)種植年數和種植模式對設施土壤環(huán)境的影響，發(fā)現合理倒茬種植能有效調節(jié)土壤微生物區(qū)系的定向發(fā)展，提高土壤酶活性，從而改善土壤質量，有利于克服連作障礙。周春來等[7]研究表明，綠肥茬青稞比休閑茬青稞產量增加18.5%～32.5%，綠肥茬青稞比重茬青稞產量提高39.5%～56.1%。程學剛等[8]研究表明，以小麥、玉米、苜蓿作為前茬的大豆比大豆連作的每日干物質積累量分別增加0.21、0.15、0.16 g/株。但是，有關適宜內蒙古陰山北麓地區(qū)馬鈴薯種植的前茬作物的研究尚少。本試驗以當地農民習慣種植的幾種作物作為前茬，探究不同前茬作物對后作馬鈴薯庫活性、干物質積累、產量及病害發(fā)生的影響，旨在為選擇適宜該地區(qū)馬鈴薯種植的前茬作物提供理論依據，從而推動內蒙古陰山北麓地區(qū)馬鈴薯產業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)基本情況

試驗于2017年5—9月在內蒙古武川縣進行，位于41°08′N、111°45′E，海拔1 500 m，年平均氣溫2℃，無霜期120 d，年平均降水量350 mm。播種前測定的土壤基礎養(yǎng)分含量為：全氮0.48 g/kg、全磷0.51 g/kg、全鉀17.28 g/kg、有機質14.25 g/kg。

1.2 試驗設計及材料

試驗設綠肥作物前茬（LM）、向日葵前茬（XM）、燕麥前茬（YM）、馬鈴薯前茬（MM）共4個處理，大區(qū)試驗，每個大區(qū)面積0.06 hm2（200 m×3 m）。馬鈴薯品種為冀張薯12號，播種時一次性施入史丹利復合肥（含N 15%、P2O515%、K2O 15%）900 kg/hm2。全生育時期采用滴灌的方式灌溉4次，打藥、除草等田間管理同當地大田生產。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 庫活性 庫活性即馬鈴薯塊莖在一定生育期內從質外體回收同化產物及其代謝強度，依據WILSON[9]提出的公式計算。

式中，W1、W2分別為庫不同發(fā)育階段始、末期的干物質重量（g）；T為不同發(fā)育階段持續(xù)的天數（d）。

1.3.2 干重 在馬鈴薯出苗后15、34、56、75、90 d每個處理選取代表性樣點4個，每個樣點取3株，稱量莖、葉、塊莖鮮重，并分別取各器官鮮樣100 g，于105℃殺青30 min，再降至80℃烘干至恒重，稱重、記錄。

1.3.3 產量及其構成因素 馬鈴薯成熟后在每個處理中選取代表性樣點4個，每個樣點取10 m、2 行進行測產，行距0.6 m，記錄株數，大、中、小薯數及重量，計算單株結薯數、單個塊莖重、商品薯率。

1.3.4 病害調查 馬鈴薯植株、塊莖枯萎病病株率的調查方法參照曲延軍等[10]的方法，馬鈴薯塊莖黑痣病分級標準參照張建平等[11]的方法，馬鈴薯塊莖瘡痂病分級標準參照孫靜等[12]的方法。

1.4 數據處理

試驗數據采用WPS 2019 軟件進行處理，運用Duncan′s 新復極差比較法進行平均值多重比較，Logistic 方程采用Sigma plot 12.5 進行擬合。

2 結果與分析

2.1 不同前茬作物對馬鈴薯庫活性的影響

由表1可知，不同前茬作物的馬鈴薯庫活性均隨著生育期的推進呈現逐漸降低的趨勢。不同前茬作物的馬鈴薯庫活性平均值以LM處理最大，達到0.069 4 g（/g·d），其次為YM處理，為0.069 1 g（/g·d），LM處理與XM和MM處理的馬鈴薯庫活性差異顯著（P＜0.05）。YM處理與XM處理的馬鈴薯庫活性差異顯著（P＜0.05）。

表1 不同前茬作物馬鈴薯庫活性 單位：g（/g·d）

2.2 不同前茬作物馬鈴薯全株干物質積累動態(tài)Logistic 方程及其參數

由表2可知，MM處理的馬鈴薯全株干物質積累最大速率出現時間（t0）分別比LM、XM和YM處理晚8.6、6.3、6.0 d；MM處理的馬鈴薯全株干物質快速積累期持續(xù)時間（△t）分別比LM、XM和YM處理多4.2、4.3、5.7 d；馬鈴薯全株干物質最大增長速率（Vmax）和全株干物質快速積累期干物質平均積累速率（Vmean）均表現為LM＞MM＞YM＞XM，且LM處理較MM、YM、XM處理分別增加了1.91%、6.80%、17.62%和2.10%、7.05%、17.96%。

表2 不同前茬作物馬鈴薯全株干物質積累動態(tài)Logistic 方程及其參數

2.3 不同前茬作物馬鈴薯塊莖干物質積累動態(tài)Logistic 方程及其參數

由表3可知，MM處理的馬鈴薯塊莖干物質積累最大速率出現時間（t0）分別比LM、XM和YM處理晚6.5、10.8、9.2 d，LM處理的馬鈴薯塊莖干物質快速積累期持續(xù)時間（△t）分別比XM、YM和MM處理多7.4、5.3和4.7 d；馬鈴薯塊莖干物質最大增長速率（Vmax）和塊莖干物質快速積累期干物質平均積累速率（Vmean）均表現為LM＞YM＞MM＞XM，且LM處理較YM、MM、XM處理分別增加了6.95%、14.29%、19.76%和6.43%、13.75%、18.95%。

表3 不同前茬作物馬鈴薯塊莖干物質積累動態(tài)Logistic 方程及其參數

2.4 不同前茬作物對馬鈴薯莖葉與塊莖干物質積累量平衡期的影響

由圖1可知，LM和YM處理的莖葉與塊莖干物質積累量平衡期出現最早，均為34 d 左右，其次為XM處理出現較早，為41 d 左右，MM處理出現最晚，為56 d 左右。干物質積累量平衡期出現的早晚，與生長中心轉移和塊莖產量高低有密切關系，出現早說明生長中心轉移早，這不僅為馬鈴薯塊莖產量的提高打下了基礎，也在一定程度上反映了馬鈴薯栽培管理的合理與否。

2.5 不同前茬作物對馬鈴薯產量及產量構成因素的影響

由表4可知，馬鈴薯產量以LM處理最高，YM處理其次，分別為46 992、46 073 kg/hm2，分別較XM和MM處理增加了9.29%、7.15%和31.47%、28.90%，差異顯著（P＜0.05）。馬鈴薯商品薯率以LM處理最高，為87.62%，顯著高于XM、YM和MM處理（P＜0.05）；XM、YM和MM處理間差異不顯著（P＞0.05）。馬鈴薯單株結薯數以LM處理最高，為4.36個，較YM和MM處理分別增加了18.48%和52.98%，差異顯著（P＜0.05）；較XM處理增加了6.08%，差異不顯著（P＞0.05）。馬鈴薯單個塊莖重同樣以LM處理最高，為252.67 g，分別較XM、YM和MM處理增加了19.34%、12.87%和24.99%，差異顯著（P＜0.05）。

表4 不同前茬作物馬鈴薯產量及產量構成因素

2.6 不同前茬作物對馬鈴薯病害發(fā)生的影響

由圖2可知，植株枯萎病和塊莖枯萎病發(fā)病率均以LM、XM、YM處理較低，且分別較MM處理顯著降低了17.52、19.22、19.37個百分點和16.30、18.03、13.19個百分點，差異顯著（P＜0.05）；LM、XM和YM處理之間差異不顯著（P＞0.05）。LM、XM和YM處理的塊莖黑痣病病情指數較低，三者之間差異不顯著（P ＞0.05），分別較MM處理降低了90.95%、84.16%、80.54%，差異顯著（P＜0.05）。塊莖瘡痂病病情指數MM處理為0，與LM和YM處理相比差異顯著（P＜0.05）；其次是XM處理，為0.30，與YM處理相比差異顯著（P＜0.05）。

3 結論與討論

張婷婷等[13]通過不同施氮量對馬鈴薯生育影響的研究發(fā)現，施氮量為360 kg/hm2時馬鈴薯庫活性最大，達到0.072 g/（g·d）。本試驗表明，在陰山北麓氣候條件下，前茬為綠肥作物的馬鈴薯庫活性最大，為0.069 4 g/（g·d），其次為燕麥前茬的馬鈴薯庫活性較大，為0.069 1g/（g·d）。

閆志利等[14]研究表明，不同前茬作物使胡麻不同生育時期干物質積累量總體呈上升趨勢，在生理成熟期達到最大值。楊瑞平等[15]研究表明，馬鈴薯塊莖干物質積累與全株干物質積累類似，符合“S”形生長曲線變化規(guī)律。對馬鈴薯干物質積累量采用Logistic 方程進行擬合得到的Δt、Vmax、Vmean等數據可反映馬鈴薯干物質的積累規(guī)律[16-17]。本試驗表明，馬鈴薯前茬的馬鈴薯全株和塊莖干物質積累最大速率出現時間分別比綠肥作物前茬、向日葵前茬、燕麥前茬晚8.6、6.3、6.0 d和6.5、10.8、9.2 d，馬鈴薯全株干物質最大增長速率和平均積累速率均表現為綠肥作物前茬＞馬鈴薯前茬＞燕麥前茬＞向日葵前茬，而馬鈴薯塊莖干物質最大增長速率和平均積累速率則表現為綠肥作物前茬＞燕麥前茬＞馬鈴薯前茬＞向日葵前茬；莖葉與塊莖干物質積累量平衡期出現最早的是綠肥作物前茬與燕麥前茬，均為34 d 左右，其次是向日葵前茬，為41 d 左右，馬鈴薯前茬出現最晚，為56 d左右。

薛慶喜等[18]研究得出，能夠顯著提高大豆產量的茬口為綠肥作物茬，綠肥作物茬的大豆產量比玉米茬的大豆產量提高了10.4%；徐文修等[19]通過研究不同前茬作物對棉花產量的影響得出，棉花產量表現為加工番茄茬＞草木樨茬＞小麥茬。本試驗表明，綠肥作物前茬和燕麥前茬的馬鈴薯產量分別為46 992、46 073 kg/hm2，且顯著高于馬鈴薯前茬和向日葵前茬；馬鈴薯商品薯率、單株結薯數和單個塊莖重均以綠肥作物前茬表現最高，分別為87.62%、4.36個和252.67 g，燕麥前茬的單個塊莖重僅次于綠肥作物前茬，為223.86 g。

宋樹慧[20]通過試驗得出，箭筈豌豆茬和蕎麥茬的馬鈴薯病害發(fā)病情況相對休閑茬、燕麥茬、油菜茬、向日葵茬和胡麻茬較低，植株枯萎病發(fā)病率以箭筈豌豆茬最低，為7.17%。本試驗表明，馬鈴薯植株、塊莖枯萎病和塊莖黑痣病發(fā)病情況均以綠肥作物前茬、向日葵前茬、燕麥前茬較低，且顯著低于馬鈴薯前茬，而塊莖瘡痂病病情指數以馬鈴薯前茬為0，其次是向日葵前茬。

綜合分析認為，從陰山北麓氣候條件下不同前茬作物對馬鈴薯庫活性、干物質積累、產量及病害發(fā)生的影響可以看出，在類似陰山北麓冷涼、干旱、多風的氣候條件下，馬鈴薯最適宜的前茬為綠肥作物，燕麥前茬次之。分析認為，造成不同前茬作物對馬鈴薯庫活性、干物質積累、產量及病害發(fā)生產生不同的影響可能與前茬作物根系分泌物、前茬作物對農田土壤養(yǎng)分含量和土壤各種酶活性的影響以及輪作模式對農田生態(tài)環(huán)境的差異影響有關，詳細內容還有待更加深入的研究。