稀植栽培對(duì)木薯種植生產(chǎn)的影響

韋祖生,楊秀娟,付海天,徐 釧,田益農(nóng)

(廣西壯族自治區(qū)亞熱帶作物研究所/廣西壯族自治區(qū)木薯研究所,廣西 南寧 530001)

木薯(ManihotesculentaCrantz)為大戟科多年生灌木,是全球重要的糧食作物和淀粉原料作物,也是熱帶/亞熱帶地區(qū)重要的淀粉經(jīng)濟(jì)作物,具有適應(yīng)性強(qiáng)和生物產(chǎn)量高等優(yōu)點(diǎn),也是我國(guó)淀粉工業(yè)發(fā)展的重要支撐[1-3]。但是長(zhǎng)期以來(lái),由于缺乏對(duì)木薯生長(zhǎng)規(guī)律的認(rèn)知以及傳統(tǒng)粗放的耕作方式,嚴(yán)重制約了木薯高產(chǎn)、高效栽培發(fā)展,我國(guó)木薯種植面積及產(chǎn)量逐年縮減，因此保持木薯穩(wěn)產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益是打破木薯種植產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展,人們往往通過(guò)單一追求生產(chǎn)數(shù)量上的累加來(lái)提高產(chǎn)量,這會(huì)加大對(duì)生產(chǎn)資源的消耗,降低資源利用效率,加大生產(chǎn)投入成本,造成與“高產(chǎn)、節(jié)本、增效”的目標(biāo)背道而行。稀植是針對(duì)作物的種植行距、株距而言,就是要減少單位面積的苗數(shù),降低種植密度,使個(gè)體與群體協(xié)調(diào)發(fā)展,以獲得最高的種植效益。相關(guān)研究結(jié)果表明,在水稻[4-5]、小麥[6]、玉米[7]、高粱[8]、甘蔗[9-10]、甘薯[11]、棉花[12]和火麻[13]等作物上，合理稀植栽培結(jié)合施肥對(duì)它們的產(chǎn)量構(gòu)成因素影響很大,能有效利用種植空間,提高陽(yáng)光利用率,增強(qiáng)光合作用,促進(jìn)根、莖、葉、花和果等器官的生長(zhǎng)和發(fā)育，能通過(guò)調(diào)整單株(穗、果和根)器官的營(yíng)養(yǎng)積累達(dá)到高效、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)目的。木薯的栽培方式主要有間作套種[14]、寬窄行種植[15]、施肥與耕作集成[16]和粉壟栽培[17]等,而對(duì)木薯稀植栽培的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。因此我們開(kāi)展了木薯稀植栽培的研究,分析了木薯產(chǎn)量、塊莖淀粉含量、植株性狀間的相關(guān)性，討論了穩(wěn)定木薯單位面積產(chǎn)量、合理配置資源和減少生產(chǎn)投入的種植體系,旨在為提高木薯生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益及支撐木薯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)材料為以下3個(gè)高產(chǎn)、高淀粉含量、適應(yīng)性強(qiáng)、主栽推廣的木薯品種:SC5(低位分枝株型)、SC205(直立株型)、GR891(中位分枝株型)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 選擇2個(gè)主要木薯種植生產(chǎn)區(qū)域(桂平石龍鎮(zhèn)和貴港樟木鎮(zhèn))和廣西亞熱帶作物研究所木薯研究基地(南寧市興寧區(qū))為試驗(yàn)地點(diǎn)。以傳統(tǒng)的種植模式為對(duì)照,其中SC5設(shè)2個(gè)稀植處理和1個(gè)對(duì)照(CK)：處理T1(株行距為1.0 m×1.2 m)、T2(1.2 m×1.2 m)、對(duì)照CK(0.8 m×0.8 m)。SC205設(shè)3個(gè)稀植處理和2個(gè)對(duì)照：T1(1.0 m×1.0 m)、T2(1.0 m×1.2 m)、T3(1.2 m×1.2 m)、CK1(0.8 m×0.8 m)、CK2(0.8 m×1.0 m)。GR891設(shè)3個(gè)稀植處理和1個(gè)對(duì)照：T1(1.0 m×1.0 m)、T2(1.0 m×1.2 m)、T3(1.2 m×1.2 m)、CK(0.8 m×1.0 m)。每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),小區(qū)面積40 m2(5 m×8 m)。栽培種植試驗(yàn)于2017～2019年的每年4月中旬進(jìn)行,開(kāi)穴種植,一次性施復(fù)合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)100.00 g/株作基肥；于6月下旬～7月初(木薯封行前)進(jìn)行除草、開(kāi)溝追施磷鉀混合肥(P∶K=15∶10)750 kg/hm2、覆土等常規(guī)管理。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定和分析 于次年1月上旬統(tǒng)一采樣，觀測(cè)植株性狀，測(cè)定塊莖產(chǎn)量：每小區(qū)取5株,稱(chēng)取塊根重量;每小區(qū)取1株，采用水比重法,用雷蒙秤測(cè)定淀粉含量;每小區(qū)取3株，量取植株一級(jí)分枝高度;每小區(qū)取3株,量取植株高度;每小區(qū)取3株,量取地面以上30 cm處主莖稈的直徑;每小區(qū)取3株,量取單株收獲的最大薯塊直徑。

應(yīng)用EXCEL、SPSS 19.0和SAS 9.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。差異顯著性分析采用Duncan氏方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植密度對(duì)木薯產(chǎn)量和淀粉含量的影響

與對(duì)照比較的分析結(jié)果(表1)表明:SC5的種植密度降低了16.67%～30.56%,平均單株產(chǎn)量提高了37.51%～104.76%,折合單位面積產(chǎn)量增加了3848.81～10972.64 kg/hm2;SC205的種植密度降低了13.34%～55.56%,平均單株產(chǎn)量提高了29.00%～44.33%,折合單位面積產(chǎn)量增加了350.00～3941.92 kg/hm2;GR891的種植密度降低了20.00%～33.34%,平均單株產(chǎn)量提高了29.41%～115.28%,折合單位面積產(chǎn)量增加了1200.00～6927.84 kg/hm2。上述結(jié)果說(shuō)明稀植栽培極顯著地提高了木薯的單株產(chǎn)量(見(jiàn)圖1a和圖1b)。

表1 木薯稀植栽培試驗(yàn)測(cè)產(chǎn)結(jié)果

2.2 淀粉含量分析

分析結(jié)果(表1和圖1)表明：3個(gè)木薯品種的平均淀粉含量為28.42%；GR891的淀粉含量極顯著高于SC205和SC5的；SC205的淀粉含量顯著高于SC5的(圖1c);不同試驗(yàn)?zāi)攴莺筒煌囼?yàn)地域的木薯平均淀粉含量分別為28.50%和28.59%,均無(wú)顯著性差異。此外，稀植栽培處理的木薯平均淀粉含量為28.45%；SC205稀植處理的塊根淀粉含量極顯著高于對(duì)照的(圖1d)。由此可得,稀植栽培能在一定程度上提高木薯塊根的淀粉含量和品質(zhì)。

a:單株產(chǎn)量比較。b：測(cè)試產(chǎn)量差異性比較(不同大寫(xiě)字母表示P<0.01)。c～d：淀粉含量差異性比較(“**”或不同大寫(xiě)字母表示P<0.01，“*”表示P<0.05)。下同。

2.3 植株高度和一級(jí)分枝高度分析

2.3.1 植株高度比較分析 比較分析結(jié)果(圖2e、圖2f、圖2g)表明：SC5稀植栽培處理T1和T2的平均植株高度分別為182.84和254.12 cm,分別比CK的平均植株高度167.09 cm極顯著地提高了9.43%和52.09%;SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的平均株高分別為247.79、301.69和330.73 cm,分別比CK1的平均株高170.54 cm極顯著地提高了45.30%、76.90%和93.93%,分別比CK2的平均株高183.24 cm極顯著地提高了35.23%、69.46%和80.49%;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的平均株高分別為209.44、235.47和260.01 cm,分別比CK的平均株高180.87 cm極顯著地提高了15.80%、30.19%和43.78%。

2.3.2 一級(jí)分枝高度比較分析 分析結(jié)果顯示：SC5稀植栽培處理T1、T2的一級(jí)分枝平均高度分別為75.24和99.44 cm,分別比CK的平均高度61.72 cm極顯著地提高了21.93%和61.14%;SC205稀植栽培處理T2有9.63%的植株產(chǎn)生了一級(jí)分枝,其平均高度為279.77 cm。處理T3有24.44%的植株產(chǎn)生了一級(jí)分枝，其平均高度為299.76 cm;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的一級(jí)分枝平均高度分別為77.37、98.71和130.81 cm,分別比對(duì)照的平均高度64.86 cm極顯著地提高了19.29%、52.19%和101.68%(圖2e～圖2g)。

2.4 主莖直徑和薯塊直徑分析

2.4.1 主莖直徑比較分析 分析結(jié)果(圖2a～圖2d)表明：SC5稀植栽培處理T1、T2的主莖平均直徑分別為3.78和4.52 cm,分別比CK的平均直徑2.73 cm極顯著地提高了38.46%和65.57%;SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的主莖平均直徑分別為3.20、4.50和4.66 cm,分別比CK1的平均直徑2.97 cm極顯著地提高了7.74%、51.52%和56.90%,分別比CK2的平均直徑2.99 cm極顯著地提高了7.02%、50.50%和56.52%;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的主莖平均直徑分別為3.71、4.41和4.56 cm,分別比CK的平均直徑2.88 cm極顯著地提高了28.20%、53.13%和58.33%。

a:主莖直徑(s-d)和最大薯塊直徑(r-d)。b～d:主莖直徑(s-d)和最大薯塊直徑(r-d)差異性比較。e～g:株型高度(p-h)和一級(jí)分枝高度(b-h)差異性比較。

2.4.2 薯塊直徑比較分析 從圖2a～圖2d可以看出：SC5稀植栽培處理T1、T2的最大薯塊直徑平均值分別為4.10和4.91 cm,分別比CK的平均值2.98 cm極顯著地提高了39.93%和67.58%;SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的最大薯塊直徑平均值分別為4.35、4.73和5.23 cm,分別比CK1的平均值3.59 cm極顯著地提高了21.17%、31.76%和45.57%,分別比CK2的平均值3.82 cm極顯著地提高了13.87%、23.82%和36.91%;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的最大薯塊直徑平均值分別為4.17、4.59和5.44 cm,分別比CK的平均值3.25 cm極顯著地提高了28.31%、41.23%和67.39%。

2.5 試驗(yàn)主體效應(yīng)因子間的相關(guān)性分析

采用Pearson雙側(cè)檢驗(yàn)方法，對(duì)3個(gè)木薯品種稀植栽培試驗(yàn)的10個(gè)主體效應(yīng)因子數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果(表2)表明:木薯產(chǎn)量與5個(gè)主體效應(yīng)因子(一級(jí)分枝高度、株型高度、主莖直徑、最大塊根直徑和種植處理)之間以及不同效應(yīng)因子間的交互作用均呈極顯著正相關(guān)性,說(shuō)明這些因子對(duì)木薯產(chǎn)量均具有重要的影響；稀植栽培處理因子與4個(gè)主體效應(yīng)因子(一級(jí)分枝高度、株型高度、主莖直徑和最大塊根直徑)之間以及不同效應(yīng)因子間的交互作用均呈極顯著正相關(guān)性,說(shuō)明稀植栽培處理對(duì)木薯的生長(zhǎng)發(fā)育具有重要的作用；產(chǎn)量因子與3個(gè)效應(yīng)因子(試驗(yàn)?zāi)攴?、地域和重?fù))均無(wú)相關(guān)性,表明試驗(yàn)水平無(wú)顯著性差異,試驗(yàn)數(shù)據(jù)具有整齊性、有效性。

表2 木薯品種稀植栽培試驗(yàn)主體效應(yīng)因子間的相關(guān)系數(shù)

2.6 施肥和種植管理分析

分析結(jié)果表明:SC5稀植栽培處理T1、T2的使用肥料平均量分別為1583.00和1444.40 kg/hm2,分別比對(duì)照平均量1750.00 kg/hm2減少了9.54%和17.46%；SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的使用肥料平均量分別為1750.00、1583.30和1444.40 kg/hm2,分別比CK1的平均量2312.50 kg/hm2減少了24.32%、31.53%和37.54%,分別比CK2的平均量2000.00 kg/hm2減少了12.50%、20.84%和27.78%；GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的使用肥料平均量分別為1750.00、1583.30和1444.40 kg/hm2,分別比CK的平均量2000.00 kg/hm2減少了12.50%、20.84%和27.78%；木薯稀植栽培處理管理和收獲效率分別比對(duì)照提高了15.00%～25.00%和15.00%～20.00%,減少勞動(dòng)力投入20.00%～25.00%。

3 討論

適宜的種植密度是作物高產(chǎn)的基本條件之一,提高單株產(chǎn)量是有效提高單位面積產(chǎn)量的前提[18-19]。本研究結(jié)果表明：木薯稀植栽培的種植密度比傳統(tǒng)栽培降低了13.34%～55.56%,種植密度減小能極顯著地提高木薯的單株產(chǎn)量；雖然單位面積種植株數(shù)減少了,但只要保證基本苗數(shù)也能有效提高木薯產(chǎn)量350.00～6927.84 kg/hm2。

稀植栽培能優(yōu)化群體的空間結(jié)構(gòu),改善光照和養(yǎng)分的供給條件,促進(jìn)個(gè)體健壯生長(zhǎng)發(fā)育,有利于奠定產(chǎn)量提高的生物學(xué)基礎(chǔ)[20-23]。木薯單株產(chǎn)量和薯塊大小是產(chǎn)量的構(gòu)成因素,在木薯的種植過(guò)程中,單株產(chǎn)量、一級(jí)分枝高度、株型高度、主莖直徑和最大塊根直徑各因子間具有極顯著的相關(guān)性,均隨著栽培密度減小而呈極顯著增大。木薯稀植栽培能提高植株高度9.43%～93.93%，提高一級(jí)分枝高度19.29%～101.68%,能有效促進(jìn)直立株型(SC205)產(chǎn)生分枝,且主莖直徑和最大薯直徑分別隨著栽培密度減小而呈極顯著增大7.02%～65.57%和21.17%～67.52%。這說(shuō)明稀植栽培能夠促進(jìn)木薯莖稈和塊根等器官的生長(zhǎng)發(fā)育,提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累,從而奠定產(chǎn)量提高的生物學(xué)基礎(chǔ)。木薯稀植栽培使種植空間得到合理的配置[14-15],有利于開(kāi)展間作套種,優(yōu)化作物群體結(jié)構(gòu),從而建立“庫(kù)”大、“源”足、“流”強(qiáng)、協(xié)調(diào)發(fā)展的混合群體。

近年來(lái),農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展提出了“兩減兩提”的重要指導(dǎo)思想。木薯稀植栽培比傳統(tǒng)栽培減少了單位種植面積肥料使用量9.54%～37.54%,減少了管理植株數(shù)量,擴(kuò)大了種植管理作業(yè)空間,提高了工作效率,可以節(jié)約生產(chǎn)成本15.00%～20.00%,從而實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效。本研究將會(huì)逐漸完善木薯“高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、高效、低耗成本(減肥、減藥)”的技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收,提高木薯的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[20,22]。