滴灌田‘大西洋’馬鈴薯種植密度對產(chǎn)量及效益影響

張宇新，王鵬程，張春雨，金光輝

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江大慶163000）

馬鈴薯糧菜兼用[1]，是中國第四大糧食作物[2]。因其具有耐貧瘠、適應(yīng)性廣、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等特點[3]，在中國廣泛種植。甘肅作為中國馬鈴薯的重要產(chǎn)地[4]，2020年，馬鈴薯種植面積達(dá)68.67萬hm2，預(yù)計鮮薯產(chǎn)量1 550萬t[5]。水肥一體化結(jié)合滴灌，顯著提高了肥料與水分的利用率，降低馬鈴薯病害的傳播，提高塊莖的產(chǎn)量與品質(zhì)[6,7]。河西走廊區(qū)域氣候條件特殊[8]、農(nóng)業(yè)技術(shù)水平落后，種植密度對馬鈴薯產(chǎn)量與品質(zhì)均有一定的影響。密度過高與過低都會影響馬鈴薯產(chǎn)量，密度與產(chǎn)量間呈現(xiàn)拋物線關(guān)系[9]。馬虎林和劉東川[10]研究發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，馬鈴薯黑痣病發(fā)病情況隨著密度增加而降低。范香全等[11]研究發(fā)現(xiàn)，隨著播種密度的增加，馬鈴薯氮肥利用率也相應(yīng)的提高。

馬鈴薯品質(zhì)主要包括淀粉、干物質(zhì)、蛋白質(zhì)、還原糖含量等[12]，營養(yǎng)物質(zhì)的積累受到多種因素的影響[13]。種植密度是影響馬鈴薯品質(zhì)的重要因素之一，在不同的栽培密度條件下，馬鈴薯也會表現(xiàn)出不同的農(nóng)藝性狀以及品質(zhì)性狀[14,15]。研究發(fā)現(xiàn)，在一定的密度范圍內(nèi)，增加馬鈴薯的種植密度，會使葉面積指數(shù)升高，但是干物質(zhì)含量會相對降低，隨著密度的升高塊莖內(nèi)所富含的可溶性蛋白、還原糖、淀粉、維生素等物質(zhì)含量隨之增加[16]。

康鵬玲等[17]研究表明，合理的種植密度能顯著提高塊莖干物質(zhì)、淀粉等主要成分含量。王效瑜等[18]研究表明，種植密度與干物質(zhì)含量顯著相關(guān)，但過高的密度也會影響塊莖干物質(zhì)的積累。有研究指出，馬鈴薯塊莖還原糖和維生素C含量會隨著種植密度的增加而呈現(xiàn)遞增的趨勢[14]。種植密度過小還會使馬鈴薯塊莖在生長過程中產(chǎn)生二次生長，不僅在薯形上不適合切片，而且馬鈴薯塊莖中所含的還原糖含量會升高，淀粉含量下降，從而影響馬鈴薯的加工品質(zhì)。而種植密度過大會造成馬鈴薯小薯過多，雖然增加了整體的淀粉含量，但是會降低馬鈴薯的商品薯率[19]。

目前，有關(guān)滴灌結(jié)合水肥一體化模式下馬鈴薯種植密度的相關(guān)研究報道較少?；诖?，本試驗探究了不同種植密度對馬鈴薯加工品種‘大西洋’的產(chǎn)量、品質(zhì)及經(jīng)濟效益的影響，以期為該地區(qū)馬鈴薯高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效益奠定堅實的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于甘肅省金昌市永昌縣六壩鎮(zhèn)七壩村。該區(qū)域位于河西走廊，屬于大陸性溫帶干旱氣候，年平均降水量185.1 mm，蒸發(fā)量2 000.6 mm，年日照時數(shù)2 884.2 h，日照率65%，年均氣溫4.8℃，無霜期134 d。該區(qū)域海拔2 000 m，晝夜溫差大，地勢平坦，灌溉水源為金川峽水庫儲存的祁連山雪水。供試土壤為當(dāng)?shù)鼐哂写硇缘酿と劳?，pH 8.68，有機質(zhì)18.34 g/kg，堿解氮54.00 mg/kg，有效磷24.00 mg/kg，速效鉀210.00 mg/kg，前茬種植作物為小麥。

1.2 試驗材料

供試馬鈴薯品種為‘大西洋’一級種，由甘肅省鼎峰馬鈴薯種業(yè)有限公司提供，為當(dāng)?shù)刂髟云贩N，生育期為90 d左右，是主要的炸片型品種，該品種對馬鈴薯普通花葉病毒（Potato virus X，PVX）免疫，不抗晚疫病。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置播種密度為5個水平，即：4200株/667m2、4500株/667m2、4800株/667m2、5 100株/667m2、5 400株/667m2。播種前種薯切成40～50 g的薯塊。每小區(qū)種植5行，行長8 m，行距0.90 m，單行人工播種，每個處理3次重復(fù)，每小區(qū)面積為36 m2，每小區(qū)前后設(shè)置1 m過道，試驗地周圍設(shè)置保護行。

由于河西走廊區(qū)域干旱少雨，為節(jié)約用水試驗所在地灌溉方式多以滴灌為主，所以本試驗采用滴灌方式進(jìn)行水肥一體化灌溉。

試驗于2018年5月1日播種，底肥施用復(fù)混肥（N∶P∶K=11∶23∶16）60 kg/667m2，全生育期水肥施用與當(dāng)?shù)胤N植管理措施一致，5月23日結(jié)合清水補墑噴施除草劑，7月23日施藥預(yù)防晚疫病，9月25日收獲。

1.4 測試項目及方法

地上部生物量：收獲期將小區(qū)所有地上部植株割下，收集并測定重量，記錄地上部生物量。

地下部生物量：收獲期將小區(qū)全部地下部分（根和塊莖）挖出，測定重量并記錄數(shù)據(jù)。

大薯率：收獲期測定小區(qū)大薯和小薯個數(shù)，單薯重≥150 g為大薯，單薯重＜150 g為小薯，并計算大薯率。

產(chǎn)量：收獲期測定全小區(qū)塊莖產(chǎn)量，計算667 m2產(chǎn)量。

淀粉含量和干物質(zhì)含量：馬鈴薯收獲后，對不同種植密度下的塊莖進(jìn)行淀粉含量和干物質(zhì)含量的測定，測定方法采用比重法[20]。

經(jīng)濟效益：經(jīng)濟效益=折合產(chǎn)量×商品薯單價-種薯用量×種薯單價。折合產(chǎn)量的單位為kg/667m2，商品薯單價的單位為元/kg，種薯用量單位為kg/667m2，種薯單價的單位為元/kg。

經(jīng)濟效益增加率（%）=（經(jīng)濟效益1-經(jīng)濟效益2）/經(jīng)濟效益2×100。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、處理及圖、表制作；使用SPSS 19進(jìn)行各處理間的方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播種密度對馬鈴薯地上部與地下部生物量的影響

在一定范圍內(nèi)，提升種植密度可以提高馬鈴薯地上部與地下部生物量，但會降低植株的地下部與地上部生物量比（表1）。不同密度下，馬鈴薯地上部生物量與地下部生物量均隨密度增加呈先上升后下降趨勢。地上部生物量與地下部生物量最大值均出現(xiàn)在5 100株/667m2處理中，分別為106.57和156.58 kg/36m2；地上部生物量與地下部生物量最低值均出現(xiàn)在4 200株/667m2處理中，分別為66.85和113.62 kg/36m2。地下部與地上部生物量比隨密度增加呈先下降后上升趨勢，在4 200株/667m2處理中最大，為1.72；在5 100株/667m2處理中最小，為1.47，但差異不顯著。由此可見，馬鈴薯種植密度的增加，對于地上部分以及地下部分生物量的積累均起到促進(jìn)作用。

表1 播種密度對馬鈴薯生物量的影響Table 1 Effect of planting density on potato biomass

2.2 不同播種密度對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

在一定范圍內(nèi)，提升馬鈴薯種植密度能顯著提高產(chǎn)量。不同密度下，馬鈴薯產(chǎn)量隨密度增加呈先上升后下降趨勢（表2）。產(chǎn)量在5 100株/667m2達(dá)到最大且顯著高于其他密度，折合產(chǎn)量為2 710 kg/667m2；5 400和4 800株/667m2分別為第二與第三，折合產(chǎn)量分別為2 418和2 277 kg/667m2。大中薯率變化趨勢與產(chǎn)量保持一致，隨密度變化呈先上升后下降趨勢，在5 100株/667m2達(dá)到最大，為62.97%；第二與第三分別為4 800和5 400株/667m2，大中薯率分別為61.89%和60.12%。播種密度在4 800～5 400株/667m2，塊莖大小與產(chǎn)量均能有較好的表現(xiàn)，為較適宜的播種密度，其中5 100株/667m2塊莖表現(xiàn)顯著高于其他處理，為最佳播種密度。

表2 種植密度對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 2 Influence of planting density on potato yield

2.3 不同播種密度對馬鈴薯塊莖干物質(zhì)與淀粉含量的影響

塊莖干物質(zhì)與淀粉含量均隨著播種密度增加呈先上升后下降的變化趨勢，其中4 800，5 100和5 400株/667m23個處理的干物質(zhì)含量超過20%，淀粉含量超過14%，最高值均出現(xiàn)在5 100株/667m2，其中干物質(zhì)含量最高為20.41%，淀粉含量最高為14.61%。4 200株/667m2處理的干物質(zhì)與淀粉含量均最低，干物質(zhì)含量僅為19.31%，淀粉含量僅為13.64%。播種密度在5 100株/667m2時，塊莖干物質(zhì)與淀粉均能得到較好積累，為當(dāng)?shù)剡m宜的播種密度（表3）。

表3 播種密度對馬鈴薯塊莖干物質(zhì)與淀粉含量的影響Table 3 Effects of planting density on dry matter and starch contents of potato tuber

2.4 不同播種密度對馬鈴薯效益的影響

表4為不同播種密度對馬鈴薯經(jīng)濟效益影響的分析，其中種薯費用按購入價格‘大西洋’一級種2.2元/kg計算，馬鈴薯商品薯按均價1.5元/kg計算經(jīng)濟效益。在其他費用相同的條件下，種植密度的增加，種薯費用隨之增加。由表4可看出，隨著種植密度的增加，經(jīng)濟效益呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在種植密度為5 100株/667m2時，經(jīng)濟效益達(dá)到最大值，為3 504元/667m2，較其他種植密度增加15.53%～41.75%。因此在一定范圍內(nèi)，提升馬鈴薯種植密度雖然會增大用種成本，但增產(chǎn)獲得的效益更加可觀。

表4 播種密度對馬鈴薯經(jīng)濟效益的影響Table 4 Effect of planting density on potato economic benefit

3 討論

試驗研究表明，本試驗條件下播種密度在4 800～5 400株/667m2時，馬鈴薯加工品種‘大西洋’能獲得較好的產(chǎn)量與經(jīng)濟效益，其中5 100株/667m2為最佳播種密度，此時產(chǎn)量最高為2 710 kg/667m2，在此密度下經(jīng)濟效益達(dá)到最佳為3 504元/667m2。這與范香全等[11]的結(jié)果相類似，其通過膜下滴灌馬鈴薯不同施氮量與密度的試驗，發(fā)現(xiàn)77 100或65 500株/hm2為較適宜的種植密度。

在不同的地理環(huán)境或栽培條件下，不同馬鈴薯品種最適栽培密度也不同。王巖等[21]通過在滴灌條件下設(shè)置3個不同播種密度的馬鈴薯試驗，得出66 700株/hm2為黑龍江地區(qū)滴灌種植馬鈴薯品種‘尤金’的最適種植密度。梁曉麗等[22]通過研究馬鈴薯氮鉀肥與種植密度對馬鈴薯的影響認(rèn)為，在適合的氮鉀肥施用量下，4 200株/667m2時‘東農(nóng)311’馬鈴薯產(chǎn)量最高，在5 000株/667m2時馬鈴薯商品薯率最高。在隴中半干旱地區(qū)，胡新元等[23]采用黑膜覆蓋與滴灌相結(jié)合的方法進(jìn)行馬鈴薯品種‘隴薯7號’不同種植模式與密度的試驗，研究發(fā)現(xiàn)播種密度在51 000～57 000株/hm2時產(chǎn)量最高可達(dá)到39 270 kg/hm2。雖然其選用的馬鈴薯品種與本試驗不同，但兩者的生產(chǎn)潛力比較相似，造成兩者試驗結(jié)果差異的原因可能在于所選試驗田的差異與所選栽培管理措施不同，本研究中試驗地的土壤水肥等條件與其相比較差，其次黑膜覆蓋使其土壤墑情得到進(jìn)一步優(yōu)化，馬鈴薯喜肥喜水，這可能在一定程度上造成了二者試驗結(jié)果的差異。馬永芳[24]也曾使用‘隴薯3號’進(jìn)行了馬鈴薯密度的試驗，其研究結(jié)果認(rèn)為在當(dāng)?shù)刈钸m合馬鈴薯的種植密度為44 000～51 000株/hm2，產(chǎn)量最高可達(dá)到34 215 kg/hm2，其最佳種植密度明顯低于本試驗的種植密度，這主要是因為其所選用的馬鈴薯品種‘隴薯3號’較本試驗的馬鈴薯品種‘大西洋’具有更高的生產(chǎn)潛力，同時試驗地自然條件較為優(yōu)越，增加了個體的生產(chǎn)潛力，所以產(chǎn)生了研究結(jié)果的差異。這也證明了在不同地點選用當(dāng)?shù)刂髟择R鈴薯品種來進(jìn)行最佳密度栽培試驗，是十分必要的。

研究表明，本試驗條件下播種密度在4 800～5 400株/667m2時能取得較好的塊莖淀粉與干物質(zhì)含量，其中5 100株/667m2為最佳播種密度，此時干物質(zhì)含量達(dá)到最高為20.41%，淀粉含量達(dá)到最高為14.61%。此結(jié)果與吳利曉[14]的研究結(jié)果相類似，其通過寧夏中部干旱帶地區(qū)相關(guān)試驗，認(rèn)為在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下，在一定種植范圍內(nèi)增加種植密度能提高馬鈴薯產(chǎn)量與淀粉含量，在5 195株/667m2的種植密度下可以獲得最高的產(chǎn)量，綜合考量其試驗中馬鈴薯產(chǎn)量與品質(zhì)，在4 695株/667m2的種植密度條件下能獲得最優(yōu)結(jié)果，這一點與本文的研究結(jié)論不同，可能是由于品種的選擇和環(huán)境條件差異因素所造成。田靜儇[25]通過對馬鈴薯品種‘尤金’進(jìn)行密度試驗，認(rèn)為增加密度能顯著提高塊莖干物質(zhì)含量，結(jié)論與本研究的類似。劉拴成等[26]通過田間試驗同樣證明，合理密度種植能顯著提高馬鈴薯品種‘克新1號’干物質(zhì)含量，最佳播種密度為52 020株/hm2。

在微型薯最適密度的研究中，庫力曼·庫西巴義和肖元[27]的試驗結(jié)果與本研究中馬鈴薯生產(chǎn)的最適密度結(jié)果相反，其認(rèn)為較低密度條件下微型種薯馬鈴薯在塊重、單株結(jié)薯數(shù)、病株率等方面表現(xiàn)較優(yōu)，可以獲得較高的經(jīng)濟效益。

綜上所述，本研究結(jié)果對當(dāng)?shù)伛R鈴薯加工品種‘大西洋’高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培具有一定的指導(dǎo)意義和參考價值。本研究中有關(guān)最適密度是否受栽培品種影響，以及不同肥料的使用是否對種植密度產(chǎn)生影響等問題還有待繼續(xù)深入研究。