不同橡膠園類型間作珠芽魔芋的種植密度

李 娟，涂寒奇，王秀全

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院 橡膠研究所/海南儋州熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站/省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地-海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 海南 儋州 5717371）

海南植膠面積52.7萬hm-2，其中蔭蔽度大的成齡膠園占比70%，只有耐蔭作物才能在成齡膠園生長，可間作作物少。目前海南省成齡膠園的間作面積僅占植膠面積2.86%。探索具有巨大市場前景的適宜耐蔭間作植物是利用膠園林下土地資源的現(xiàn)實(shí)需求。珠芽魔芋(Amorphophallus bulbifer)是一種耐蔭蔽性強(qiáng)、富含優(yōu)質(zhì)膳食纖維、符合國家大健康戰(zhàn)略需求、適合在海南高溫高濕的環(huán)境下生長的作物，市場前景廣闊[1-2]。發(fā)展橡膠樹/珠芽魔芋間作模式，將為成齡橡膠園林下土地的開發(fā)利用及膠農(nóng)種植效益提升提供良好契機(jī)。云南膠園間作珠芽魔芋已經(jīng)取得了很好的種植效益，如景洪市2018年橡膠林下魔芋平均單產(chǎn)為22 500 kg·hm-2，2019年因干旱原因產(chǎn)量有所降低，幼齡膠園（5齡）單位產(chǎn)量為13 650 kg·hm-2，成齡膠園（12齡）單位產(chǎn)量為11 190 kg·hm-2。海南也有少量發(fā)展，2019年儋州市成齡膠園（17齡）單位產(chǎn)量為5 535 kg·hm-2，單位產(chǎn)量明顯偏低[1,3]。影響作物產(chǎn)量的因素很多，除了光照[4-6]、施肥[4,7]等，種植密度[8]也具有很大影響，但珠芽魔芋種植密度的研究尚未見報(bào)道。海南膠園類型有常規(guī)與寬窄行膠園2種，光照強(qiáng)度完全不同，寬窄行膠園大行間露地面積占膠園總面積的58.3%，可間作林蔭地占膠園總面積8.3%，而常規(guī)膠園沒有露地[9]。本研究擬在常規(guī)和寬窄行膠園間作條件下探討種植密度對不同膠園類型中珠芽魔芋葉形態(tài)指標(biāo)、葉面球莖數(shù)量及植株倒伏率、地下球莖的氮磷鉀積累量及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，以期為珠芽魔芋在膠園合理間作提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地與材料試驗(yàn)在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所三隊(duì)常規(guī)膠園與寬窄行膠園（又稱全周期間作膠園）進(jìn)行，此兩種膠園均于2002年3月定植，于2010 年 8 月開割，品種均為‘熱研7-20-59’，由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所提供。常規(guī)膠園株行距為3 m × 7 m，寬窄行膠園株行距為2 m×（4 m+20 m）。供試土壤耕層0～20 cm，常規(guī)膠園土壤含有機(jī)質(zhì)14.00 g·kg-1，全效氮 0.94 g·kg-1，全效磷 0.53 g·kg-1，全效鉀 23.65 g·kg-1，速效磷5.06 mg·kg-1，速 效 鉀 79.50 mg·kg-1，硝 態(tài) 氮N 60.85 mg·kg-1，銨態(tài)氮63.52 mg·kg-1，pH 4.89；寬窄行膠園土壤含有機(jī)質(zhì)15.60 g·kg-1，全效氮 1.09g·kg-1，全效磷 0.72 g·kg-1，全效鉀 14.36 g·kg-1，速效磷 3.02 mg·kg-1，速效鉀 117.70 mg·kg-1，硝態(tài)氮N 130.62 mg·kg-1，銨態(tài)氮179.42 mg·kg-1，pH4.91。珠芽魔芋2020年4月，在離橡膠樹2 m遠(yuǎn)的地方開始種植，其中寬窄行膠園的20 m寬行是間作行，4 m窄行不間作。供試肥料為尿素（含N 46.0%），978 kg·hm-2；過磷酸鈣（含P2O518.0%），667 kg·hm-2；硫酸鉀（含K2O 54.0%），556 kg·hm-2。6月、8月各追施1/2的肥料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)常規(guī)與寬窄行膠園間作的珠芽魔芋各設(shè)5個密度處理，分別為M1：40 020株·hm-2；M2：33 345株·hm-2，M3：28 590株·hm-2，M4：25 020株·hm-2，M5：22 230株·hm-2。各膠園的每個處理重復(fù)3 次，共計(jì)30個試驗(yàn)小區(qū)。試驗(yàn)小區(qū)寬3 m，長10 m，小區(qū)面積30 m2，小區(qū)之間的間隔距離為2 m，試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)排列。

1.3 測定方法

1.3.1 葉片形態(tài)指標(biāo)、葉面球莖數(shù)量及倒伏株數(shù)測定2020 年9 月，在各小區(qū)隨機(jī)選擇 3 株，每個處理共9 株進(jìn)行調(diào)查，分別測定葉面球莖數(shù)量、葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑及頂裂葉長、寬。

（1）葉面球莖數(shù)量：直接計(jì)數(shù)。

（2）倒伏株數(shù)：直接計(jì)數(shù)葉柄倒在地上的植株，倒伏率=倒伏株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100%。

（3）葉柄長度：地面到葉柄分叉處的長度（cm）。

（4）葉柄直徑：葉柄基部緊貼地面直徑（mm）。

（5）葉盤直徑：葉片張開角度最大的距離（cm）。

（6）頂裂葉長和寬：取葉脈長最長的頂裂葉測量（cm）。

1.3.2 地下球莖含水量的測定用自來水沖洗珠芽魔芋地下球莖土壤，然后用蒸餾水沖洗3 遍，吸水紙吸干多余水分后，在 105 ℃殺青 30 min，然后在75 ℃烘至恒重后稱量干質(zhì)量。

1.3.3 地下球莖品質(zhì)指標(biāo)測定測定珠芽魔芋地下球莖的可溶性糖、淀粉及葡甘聚糖含量。其中可溶性糖、淀粉含量測定均采用蒽酮法測定[10]；葡甘聚糖含量測定采用 3,5- 二硝基水楊酸比色法[11]。

1.3.4 植株氮磷鉀含量測定樣品按照1.3.2節(jié)中的方法烘干后粉碎備用。用 H2SO4-H2O2法消化樣品，納氏試紙比色法測定氮，鉬藍(lán)比色法測定磷，火焰光度法測定鉀[12]。

1.3.5 產(chǎn)量測定2020年12月收獲，按每個試驗(yàn)小區(qū)實(shí)收地下球莖鮮質(zhì)量計(jì)產(chǎn)，然后折算成單位產(chǎn)量。

膨大系數(shù)=收獲質(zhì)量/種時質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理使用SPSS 17.0軟件對葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑、頂裂葉長、頂裂葉寬、葉面球莖數(shù)、植株倒伏率、膨大系數(shù)、單株鮮質(zhì)量、產(chǎn)量、氮磷鉀含量及吸收量、水分、可溶性糖、淀粉及葡甘聚糖含量在處理間，作雙因素的方差分析與鄧肯氏復(fù)極差多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠園類型和間作種植密度對珠芽魔芋的葉形態(tài)指標(biāo)、葉面球莖數(shù)量及植株倒伏率的影響從表1可知，間作種植密度對葉柄直徑、頂裂葉長、頂裂葉寬的影響顯著，而對葉柄長度、葉盤直徑、葉面球莖個數(shù)、植株倒伏率的影響不顯著；膠園類型對葉柄長度、葉柄直徑、葉面球莖個數(shù)、植株倒伏率的影響極顯著，而對葉盤直徑、頂裂葉長、頂裂葉寬的影響不顯著；間作種植密度與膠園類型的交互作用對頂裂葉長的影響顯著，而對葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑、頂裂葉寬、葉面球莖個數(shù)、植株倒伏率的影響不顯著。與常規(guī)膠園相比，寬窄行膠園中所有間作種植密度處理的珠芽魔芋的葉柄長度均呈降低趨勢，其中M3、M4、M5分別降低了8.24%、6.29%、9.58%；葉柄直徑呈增加趨勢，其中M5增加了20.81%；葉盤直徑、頂裂葉長、頂裂葉寬均在高密度區(qū)呈降低趨勢，在低密度區(qū)呈增加趨勢，但各指標(biāo)在兩種膠園的各間作種植密度處理中差異均不顯著（除M1中頂裂葉長外）；葉面球莖個數(shù)呈增加趨勢，其中M1、M3、M4、M5分別增加了76.09%、135.71%、102.50%、102.50%；植株倒伏率呈降低趨勢，其中M3、M5分別降低了64.73%、60.77%。這些結(jié)果說明，與常規(guī)膠園相比，寬窄行膠園中的珠芽魔芋矮、粗、葉面球莖數(shù)量多，繁殖系數(shù)高、抗倒伏能力強(qiáng)，這些表現(xiàn)在低密度間作區(qū)更為明顯。

表1 間作種植密度 對珠芽魔芋葉形態(tài)指標(biāo)、葉面球莖數(shù)量及植株倒伏率的影響

間作種植密度對常規(guī)膠園中各處理的珠芽魔芋葉形態(tài)指標(biāo)、葉面球莖數(shù)量及植株倒伏率影響不顯著。寬窄行膠園中，珠芽魔芋種植的密度越低，植株越矮、葉柄越粗，葉盤越大，葉面球莖數(shù)量越多、抗倒伏能力也越強(qiáng)。

2.2 膠園類型和間作種植密度對珠芽魔芋地下球莖產(chǎn)量的影響表2表明，密度、膠園類型、密度與膠園類型的交互作用對珠芽魔芋地下球莖的膨大系數(shù)、單株鮮質(zhì)量及單位產(chǎn)量影響顯著。與常規(guī)膠園相比，寬窄行膠園中珠芽魔芋地下球莖的膨大系數(shù)、單株鮮質(zhì)量、單位產(chǎn)量均顯著增加了，在M1、M2、M3、M4、M5處理中，地下球莖的膨大系數(shù)分別增加了136.99%、61.70%、146.75%、117.39%、192.86%；單株鮮質(zhì)量分別增加了115.17%、47.26%、130.86%、113.80%、192.23%；單位產(chǎn)量分別增加了115.14%、47.31%、130.79%、113.77%、192.20%。這說明寬窄行膠園能增加地下球莖的膨大系數(shù)、單個球莖質(zhì)量，從而提高珠芽魔芋的產(chǎn)量。

表2 間作種植密度對地下球莖產(chǎn)量的影響

常規(guī)膠園中M2處理的單株質(zhì)量顯著高于其他密度處理的，而其他密度處理中的差異不顯著；M2與M1之間的產(chǎn)量差異不顯著，但都均顯著高于M3、M4、M5，而M1、M4、M5之間差異不顯著。常規(guī)膠園的單株質(zhì)量、單位產(chǎn)量呈現(xiàn)出隨密度降低而降低的趨勢（除M2外）。寬窄行膠園中珠芽魔芋的膨大系數(shù)、單株質(zhì)量隨密度的降低而增加（除M2、M4外），單位產(chǎn)量隨密度的降低而降低（除M2、M4外）。各處理中膨大系數(shù)、單株質(zhì)量大小次序均依次為M2＞M3＞M1＞M2＞M4；M1的單位產(chǎn)量顯著高于其他處理的。綜合單株質(zhì)量、單位產(chǎn)量考慮，寬窄行比常規(guī)膠園更適合珠芽魔芋間作，兩者的適宜間作密度分別為40 020、33 345株·km-2。

2.3 膠園類型和間作種植密度對間作的珠芽魔芋地下球莖品質(zhì)的影響表3表明，密度、膠園類型、密度與膠園類型的交互作用對珠芽魔芋地下球莖可溶性糖及淀粉含量的影響顯著，而對含水量的影響不顯著；膠園類型對葡甘聚糖含量的影響顯著，而密度及密度與膠園類型的交互作用對葡甘聚糖含量的影響不顯著。與常規(guī)膠園相比，寬窄行膠園中珠芽魔芋地下球莖的可溶性糖含量在M2與M3處理顯著增加了，而在其他3個密度處理中差異不顯著，在M2、M3處理中分別增加了53.17%、46.18%；淀粉、葡甘聚糖含量在M2至M5處理中均顯著增加了，而在M1處理中差異均不顯著，在M2、M3、M4、M5處理中淀粉含量分別增加了25.72%、30.16%、17.97%、14.07%；葡甘聚糖含量分別增加了18.67%、8.61%、17.44%、12.55%。這說明寬窄行間作能增加淀粉和葡甘聚糖含量（處理1除外）、增加M2與M3處理中可溶性糖含量。

表3 間作種植密度對地下球莖品質(zhì)的影響

常規(guī)膠園中M1處理的可溶性糖顯著高于其他4個處理，而其他4個處理之間的差異不顯著；寬窄行膠園中M2處理的可溶性糖顯著大于M3；M3顯著大于M4、M1、M5。常規(guī)膠園中除M3處理淀粉含量顯著高于M2處理外，其他4個處理無顯著差異；寬窄行中淀粉含量隨著密度的增加，呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。常規(guī)膠園中葡甘聚糖含量在各密度處理之間差異不顯著；寬窄行膠園中M2處理的葡甘聚糖含量顯著高于M1處理的，而M1、M3、M4、M5處理之間無限制差異。

2.4 膠園類型和間作種植密度對間作的珠芽魔芋地下球莖養(yǎng)分含量與吸收量的影響表4表明，密度、膠園類型、密度與膠園類型的交互作用對珠芽魔芋地下球莖的氮磷鉀含量及吸收量的影響顯著。與常規(guī)膠園相比，寬窄行膠園中珠芽魔芋地下球莖的氮含量、磷含量（除M1處理外）、M3與M5處理中的鉀含量顯著降低了，氮含量在M1、M2、M3、M4、M5處理中分別降低了16.86%、22.28%、29.61%、45.24%、44.26%；磷含量在M2、M3、M4、M5處理中分別降低了23.08%、37.84%、18.18%、48.57%；鉀含量在M3與M5處理中分別降低了15.41%、20.74%，而磷含量在M1處理中顯著增加，增加了17.39%。寬窄行膠園M1、M2、M3處理中氮、磷吸收量及所有處理中的鉀吸收量均顯著增加。這些結(jié)果說明寬窄行膠園中的珠芽魔芋氮磷鉀養(yǎng)分含量低于常規(guī)膠園，且有密度越小，養(yǎng)分濃度降低越多的趨勢。與常規(guī)膠園相比，寬窄行膠園中珠芽魔芋地下球莖的氮吸收量在M1、M2、M3處理中分別增加了75.56%、62.32%、50.00%，而M4處理中的氮吸收量卻降低了17.65%；M1、M2、M3處理中磷吸收量分別增加了150.00%、66.67%、35.71%；M1、M2、M3、M4、M5處理中鉀吸收量分別增加了149.15%、81.37%、78.99%、42.59%、34.75%。這些結(jié)果說明寬窄行膠園中的珠芽魔芋氮磷鉀養(yǎng)分吸收量高于常規(guī)膠園的，且有密度越大，養(yǎng)分吸收量增加越多的趨勢。

表4 間作種植密度對地下球莖養(yǎng)分含量與吸收量的影響

常規(guī)與寬窄行膠園中氮、磷、鉀的吸收量均呈現(xiàn)先增加后降低再增加的趨勢。常規(guī)膠園中M1處理中的氮、鉀吸收量顯著低于其余四個密度處理的，但其余4個處理之間的氮、鉀吸收量差異不顯著；M3處理中磷吸收量顯著大于M5；M5顯著大于M2；M2=M4；M2、M4顯著大于M1。

3 討 論

3.1 膠園類型和間作種植密度對間作的珠芽魔芋葉形態(tài)指標(biāo)、葉面球莖數(shù)量及植株倒伏率的影響與常規(guī)膠園相比，寬窄行膠園中間作的珠芽魔芋矮、粗、葉面球莖數(shù)量多，繁殖系數(shù)增加、抗倒伏能力強(qiáng)，這些表現(xiàn)在低密度間作區(qū)更為明顯。這可能主要由于常規(guī)膠園與寬窄行膠園的光照強(qiáng)度不同引起的。17齡（2019年）的寬窄行間作模式膠園大行間露地仍達(dá)膠園總面積33.3%，可間作面積達(dá)膠園總面積6.7%，而常規(guī)膠園在開割時已沒有露地[9]，可見寬窄行膠園的光照條件遠(yuǎn)好于常規(guī)膠園的。與光照強(qiáng)度小的成齡膠園相比，光照強(qiáng)度大的幼齡膠園中的珠芽魔芋矮、粗、葉面球莖數(shù)量少，但其產(chǎn)量增加[13]，說明光照強(qiáng)度是影響珠芽魔芋矮、粗的決定性因子，而珠芽魔芋葉面球莖數(shù)量可能除了受光照強(qiáng)度影響外，還受制于其他的因子。海南省生長的珠芽魔芋，一個植株只有一個葉柄，這個葉柄其實(shí)就是珠芽魔芋的莖稈，靠一個葉柄支撐龐大的植株，外力很容易將其推倒[14]。因此，寬窄行中矮、粗的珠芽魔芋較常規(guī)膠園的抗風(fēng)能力更強(qiáng)。有相似研究表明莖稈越短粗，越能抵抗外力，抗倒伏能力就越強(qiáng)[15]。

3.2 膠園類型和間作種植密度對間作的珠芽魔芋產(chǎn)量的影響寬窄行比常規(guī)膠園更適合珠芽魔芋間作，兩者適宜間作密度分別為40 020、33 345株·hm-2。說明在光照強(qiáng)度大的膠園中間作的珠芽魔芋株行距相對要小。原因是光照強(qiáng)度大的膠園珠芽魔芋生長的相對矮、粗，植株相對緊湊，單株占地相對小，所以株行距能相對減少。段龍飛等[16]研究也表明，隨著玉米套種株行距減少，魔芋遮陰程度增加，魔芋葉盤直徑呈現(xiàn)增加的趨勢，單株占地面積增加，單株球莖膨大系數(shù)減小，小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢[16]。

3.3 膠園類型和間作種植密度對間作的珠芽魔芋品質(zhì)的影響寬窄行間作能增加淀粉和葡甘聚糖含量（處理1除外）及適中密度的可溶性糖含量。說明光照強(qiáng)度增加能增加珠芽魔芋淀粉和葡甘聚糖含量。相似研究表明光照有利于海芋淀粉的合成，與自然光照下的海芋相比，膠園林蔭下海芋的塊莖淀粉含量12. 96%[17]。光照強(qiáng)度降低后，小麥籽粒中直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量均顯著降低[18]。

3.4 膠園類型和間作種植密度對間作的珠芽魔芋葉養(yǎng)分含量與吸收量的影響寬窄行膠園中的珠芽魔芋氮磷鉀養(yǎng)分含量低于常規(guī)膠園的，且有密度越小，養(yǎng)分濃度降低越多的趨勢。寬窄行膠園中的珠芽魔芋氮磷鉀養(yǎng)分吸收量高于常規(guī)膠園的，且有密度越大，養(yǎng)分吸收量增加越多的趨勢。這與寬窄行膠園中珠芽魔芋地下球莖體質(zhì)量增加有關(guān)，體質(zhì)量增加稀釋了珠芽魔芋吸收的養(yǎng)分，從而降低了養(yǎng)分含量；同時質(zhì)量增加的幅度大于養(yǎng)分稀釋的程度，導(dǎo)致寬窄行膠園中的珠芽魔芋氮磷鉀養(yǎng)分吸收量高于常規(guī)膠園。