不同栽培密度對甘薯農藝性狀與產量的影響

宋佳樂，劉洋洋，司增志*，劉云峰，吉志新，喬亞科，2，朱英波，靳恒星

（1.河北科技師范學院 農學與生物科技學院，河北 秦皇島 066600；2.河北省（秦皇島）甘薯產業(yè)技術研究院，河北 秦皇島 066400；3.河北中薯農業(yè)科技集團股份有限公司，河北 秦皇島 066400）

甘薯(Ipomoea batatas)為旋花科(Convolvulus)番 薯屬(Ipomoea)植物，起源于熱帶南美洲，是世界上重要的糧食、經濟、能源作物［1］。近年來關于實現(xiàn)甘薯優(yōu)質高效生產，已成為了甘薯產業(yè)發(fā)展的一個重要方向。目前優(yōu)質高效已成為甘薯栽培的首要目標，但在尋求優(yōu)質、多抗等特性的甘薯品種前提下，優(yōu)化改良甘薯的栽培措施才更具有現(xiàn)實意義。因此，研究不同甘薯品種栽培密度與其農藝性狀和產量之間的關系對于發(fā)掘品種高效生產潛力、尋求高產栽培密度具有重要意義［2］。前人從甘薯的栽植措施與施肥配比等方面進行了許多研究，確定了合理密植是提升甘薯產量的重要因素［3-7］。張瑞棟等［8］研究表明適宜的種植密度可以在一定程度上協(xié)調作物個體與群體之間的關系，構建更加合理的、有助于作物產量和品質提升的群體結構。劉明等［9］在研究密度水平對鮮食甘薯產量的影響中發(fā)現(xiàn)較低的種植密度會降低光能的利用率，而較高的密度則會加劇群體植株間對光、水、肥等資源的競爭。

種植密度是甘薯群體發(fā)育的基礎，但多局限于少數(shù)甚至單個品種的研究，研究結果可能也僅適用于單一品種，且關于栽培密度對甘薯農藝性狀影響的研究也較為缺乏［10］。本試驗遴選的鮮食型甘薯品種較多，更能彌補因品種數(shù)量少造成的研究不足之處。筆者通過大田試驗統(tǒng)計了多種甘薯品種（系）在不同栽培密度下的農藝性狀與產量表現(xiàn)，研究了栽培密度對甘薯農藝性狀與產量的影響，找到了較為合適的栽培密度，以期為甘薯的合理密植與高效栽培提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在河北省秦皇島市盧龍縣中薯農業(yè)科技集團股份有限公司試驗基地進行，地處溫帶大陸性季風氣候區(qū)，年平均氣溫10.7 ℃，年平均降水量725 mm，平均無霜期169 d。試驗田土壤為砂壤土，試驗地土壤肥力中等，光照、排水等條件良好。

1.2 試驗材料

供試甘薯品系B1～B5分別為冀科紫18(JK274)、冀科紫19(JK142)、冀科紫20(JK7)、冀科薯21(JK147)與冀科薯576(JK576)，供試甘薯品種B6～B10分別為紫羅蘭、徐紫薯8號、騰飛、濟薯25與普薯32號，為冀東地區(qū)主栽鮮食型品種；種薯在河北科技師范學院試驗基地冷棚育苗，在河北中薯農業(yè)科技集團股份有限公司試驗基地進行田間試驗。試驗用苗標準為薯苗長25 cm，有8～9片展開葉的頂苗。

1.3 試驗設計與方法

采用“裂區(qū)試驗設計法”，即不同栽培密度(A)下不同甘薯品種（系）(B)的農藝性狀及產量比較試驗，隨機區(qū)組排列，重復5次，試驗總共分為5個小區(qū)，小區(qū)長20 m，寬1 m，壟距0.8 m，每小區(qū)株距設置A1～A5分別為0.25 m（相當于4 株/m，即50000 株/hm2）、0.225 m（相當于4.44 株/m，即55555 株/hm2）、0.2 m（相當于5 株/m，即62500 株/hm2）、0.175 m（相當于5.71 株/m，即71428 株/hm2）、0.15 m（相當于6.67 株/m，即83333 株/hm2），起壟栽培，外圍設置“騰飛”甘薯品種為2行保護行。于2021年5月12日種植，10月中下旬收獲，期間按照一般甘薯大田管理標準進行管理。收獲后每小區(qū)10個品種（系）取5株進行單株分枝數(shù)、單株結薯數(shù)、單株蔓長、地上部鮮重與地下部鮮重這5個農藝性狀指標的測量，并測算T/R值（地上部植株蔓莖鮮重與地下薯塊鮮重的比值）。

1.4 數(shù)據分析

使用Microsoft Excel 2016軟件進行原始數(shù)據記錄和整理歸納，使用SPSS 26軟件進行差異顯著性檢驗和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 栽培密度及品種（系）對甘薯農藝性狀的影響

為研究甘薯主要農藝性狀的影響因素，對不同栽培密度和品種（系）的農藝性狀進行方差分析。在栽培密度(A)下不同甘薯品種(B)的農藝性狀清楚表明：栽培密度對于甘薯農藝性狀中單株結薯數(shù)、單株蔓長這2個性狀影響極顯著，對單株分枝數(shù)影響顯著。品種（系）對單株分枝數(shù)、地上部鮮重、地下部鮮重、單株結薯數(shù)、單株蔓長與T/R值這6個農藝性狀影響極顯著。密度與品種（系）兩因素的交互作用對地下部鮮重、單株結薯數(shù)與單株蔓長這3個農藝性狀影響極顯著（表1）。

表1 栽培密度與品種（系）對甘薯農藝性狀影響的方差分析結果

2.1.1 栽培密度對甘薯農藝性狀的影響由表2可知，甘薯在5個不同密度處理下的單株分枝數(shù)在6.24～8.08條之間，A2密度處理下單株分枝數(shù)最多，為8.08條。平均地上部鮮重在352.80～434.80 g 之間，也在A2密度處理下地上部鮮重達最大，為434.80 g。平均地下部鮮重在470.06～590.60 g之間，同樣在A2密度處理下地下部鮮重達最大，為590.60 g。平均單株結薯數(shù)在2.26～3.20個之間，在A1密度處理下單株結薯數(shù)最多，為3.20個。平均單株蔓長在161.38～232.22 cm之間，在A5密度處理下單株蔓長最長，為232.22 cm。平均T/R值在1.01～1.35之間，在A5密度處理下平均T/R值達最大，為1.35。

表2 不同栽培密度對甘薯農藝性狀的影響

在A1～A5這5個密度水平下甘薯的農藝性狀表現(xiàn)出不同的差異。單株分枝數(shù)在A2處理下顯著高于A3、A4與A5處理，比A5處理顯著提高了26.25%。地上部鮮重與地下部鮮重在5個密度處理間差異均不顯著，其中A2處理的地上部鮮重與地下部鮮重均為最重。這說明在A2密度水平處理下的單株分枝數(shù)、地上部鮮重與地下部鮮重這3個甘薯農藝性狀數(shù)值都達到最大值。單株結薯數(shù)在A1水平下顯著高于A2、A3與A4處理，其中比A4處理顯著增加了41.59%。單株蔓長在A5處理下達到最長，顯著高于A1與A3處理，分別比A1與A3處理顯著增加了43.90%、31.64%。T/R值差異不明顯，在A4處理下T/R值最低，表明其同化產物較多分布于塊根。

2.1.2 品種（系）對甘薯農藝性狀的影響由表3可知，平均單株分枝數(shù)在6.00～10.48條之間，在JK576（B5）下最多，為10.48條；在騰飛（B8）下最少，為6.00條。平均地上部鮮重在260.96～533.68 g間，最 重 的為JK7（B3），為533.68 g；最 輕 的為徐紫薯8號（B7），為260.96 g。平均地下部鮮重在330.20～ 949.92 g之間，不同品種(系)的地下部鮮重由高至低排序為：普薯32號（B10）＞JK147（B4）＞騰飛（B8）＞濟薯25（B9）＞JK576（B5）＞JK7（B3）＞徐紫薯8號（B7）＞JK274（B1）＞JK142（B2）＞紫羅蘭（B6）。平均單株結薯數(shù)在1.80～4.44個之間，普薯32號（B10）最多，為4.44個；最少的是紫羅蘭（B6）,為1.80個。平均單株蔓長在167.80～278.84 cm之間，最長的是騰飛（B8）,為278.84 cm，最短的是濟薯25（B9）,為167.80 cm。平均T/R值在0.54～1.77之間，這個比值可以反映10個甘薯品種（系）莖葉生長與塊根膨大之間的關系。

表3 不同品種（系）對甘薯農藝性狀的影響

品系JK576（B5）的單株分枝數(shù)達最大值，JK7（B3）的地上部鮮重為最大值，普薯32號（B10）的地下部鮮重為最大值，均與其他品種（系）相比達到差異顯著水平。普薯32號（B10）的單株結薯數(shù)為最大值，與紫羅蘭（B6）相比達到差異顯著水平。騰飛（B8）的單株蔓長為最大值，與濟薯25（B9）相比達到差異顯著水平。JK7（B3）的T/R值最大，與普薯32號（B10）相比達到差異顯著水平。

2.2 栽培密度對甘薯產量的影響

由表4、表5可知，不同栽培密度下，各處理間的產量表現(xiàn)出明顯差異。在A1～A5密度水平間除JK274（B1）的產量，差異不顯著外，其他品種（系）的產量差異均達到了顯著水平。不同品種（系）在同一密度下產量差異普遍較大：JK142（B2）、JK576（B5）、濟 薯25（B9）與 普 薯32號（B10）在A5密 度 水平下，與其他密度水平相比產量達到差異顯著水平，在不同栽培密度下產量水平表現(xiàn)為A5＞A4＞A3＞A2＞A1（B2），A5＞A3＞A2＞A4＞A1（B5），A5＞A3＞A1＞A2＞A4（B9） 和A5＞A2＞A4＞A1＞A3（B10）；且JK142（B2）隨著密度水平的提高而增產。JK7（B3）在密度水平A3與A5之間產量水平差異顯著，產量水平表現(xiàn)為A3＞A4＞A2＞A1＞A5，隨著密度水平的提高呈現(xiàn)出先增高后降低的變化趨勢。JK147（B4）在A1與A4之間產量水平差異顯著，產量水平表現(xiàn)為A4＞A5＞A3＞A2＞A1。紫羅蘭（B6）在A2密度水平下的產量與其他密度水平相比達到差異顯著水平，在不同栽培密度下產量水平從高到低依次為A2、A5、A1、A4、A3。徐紫薯8號（B7）在A3密度水平下的產量與其他密度水平相比達到差異顯著水平，在不同栽培密度下產量水平從高到低依次為A3、A4、A5、A1、A2。騰飛（B8）在A4密度水平下的產量與其他密度水平相比達到差異顯著水平，在不同栽培密度下產量水平順序為A4＞A3＞A5＞A1＞A2。

表4 栽培密度對5個甘薯品系產量的影響

表5 栽培密度對5個甘薯品種產量的影響

經過分析發(fā)現(xiàn)，10個品種（系）中有4個品種都在最高密度A5水平處理下達到產量最大值，表明較高的密度水平對甘薯生長發(fā)育具有一定的促進作用，可以獲得較高產量?？赡苁且驗楦适韷K根產物為集體收獲，當密度降低時，可能會造成生存空間及光合養(yǎng)分的浪費，在一定密度范圍內，出現(xiàn)低密度低產，而高密度高產的現(xiàn)象。在這5個不同密度處理水平下產量與JK147（B4）、JK576（B5）、紫羅蘭（B6）、濟薯25（B9）、普薯32號（B10）的顯著相關性最強。

3 討論

在植物生長發(fā)育過程中，各性狀表現(xiàn)受品種（系）特有基因型、環(huán)境與密度共同的相互作用，各性狀間存在不同程度的互相影響［11］。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，不同鮮食型甘薯品種的農藝性狀在5個不同的栽培密度下具有不同的差異顯著性，單株分枝數(shù)、單株結薯數(shù)、單株蔓長達極顯著差異，而地上部鮮重、地下部鮮重、T/R值則差異不顯著，說明以上性狀的表現(xiàn)與甘薯品種（系）的不同緊密相關，甘薯不同基因型決定了甘薯不同的農藝性狀，這與閆會等［12］的研究結論相符。其中T/R值可以生動反映地上部農藝性狀與地下部農藝性狀的協(xié)調關系，T/R值大，說明甘薯同化產物多分配于莖葉，反之則多分配于塊根中。甘薯是以塊根為收獲部位的農作物，在實際生產中T/R值越小，表明塊根產量越高。在本研究中T/R值隨著種植密度的增加而提高，甘薯同化產物在莖葉的分配量也隨之增加，不利于獲得更高的經濟產量。種植密度大，不利于光合產物向地下部運輸，T/R值增大，塊根不能獲得較高產量，這與孫哲等［13］對于T/R值的研究結論一致。

前人研究表明地下部鮮重與單株結薯數(shù)也為聯(lián)系變量，單株結薯數(shù)和地下部鮮重與產量之間存在極顯著正相關關系［14］。在本次試驗研究中產量表現(xiàn)最好的是甘薯品種普薯32號（B10），其地下部鮮重與單株結薯數(shù)的正相關性比其他品種也更強。還有學者研究發(fā)現(xiàn)地上部性狀如藤葉重、分枝數(shù)和分枝總長對鮮薯產量的形成也至關重要［7］。本研究發(fā)現(xiàn)產量表現(xiàn)最好的甘薯品種普薯32號（B10）的地上部鮮重與單株分枝數(shù)之間不具有顯著相關性，為不聯(lián)系變量，但地上部鮮重與單株蔓長之間具有顯著相關性，這可能是由于品種（系）與研究分析方法不同。單株結薯數(shù)在一定范圍內隨著密度增加而先降低后增加，而單株薯重呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢。

本試驗發(fā)現(xiàn)，單株分枝數(shù)、地上部鮮重與地下部鮮重均隨著種植密度的增加大致呈先升高后降低的變化趨勢，說明種植密度過密或過疏都不利，種植過于緊密會導致甘薯的根系發(fā)育受到抑制；過疏會降低光合利用率，導致甘薯莖葉部生長緩慢，這與儲鳳麗等［15］對于不同密度對甘薯產量影響的研究結論大致相同。種植密度過大，單位面積內的薯數(shù)雖多，但是地下部甘薯塊根生長發(fā)育會受到不同程度的資源限制，不利于其生長，單塊薯重顯著減輕，單株結薯數(shù)和地下部鮮重都會有所降低，從而使產量降低；如果密度太小，在稀植情況下，雖然單株結薯數(shù)會顯著增多，但由于種植株數(shù)少，導致單位面積內薯數(shù)不足，嚴重影響甘薯的地下部產量，這樣群體產量也不會達到最佳效益。因而必須通過合理的種植密度使單株薯重與單株結薯數(shù)密切配合才能實現(xiàn)高產，我們需要選擇合適的栽培密度，來達到最大的經濟效益［16］。

通過對甘薯的品種（系）和不同栽培密度對甘薯農藝性狀影響的分析，總體來說甘薯的品種（系）對農藝性狀的影響較栽培密度更加顯著，需通過挑選好的品種（系）才能收獲好的農藝性狀。在本試驗所選取的10個品種（系）中，分析發(fā)現(xiàn)甘薯品種普薯32號（B10）農藝性狀的綜合表現(xiàn)最好，在同一栽培密度下與其他9個品種（系）相比，普薯32號（B10）的單株分枝數(shù)較少、地上部鮮重較輕、地上部鮮重最重、單株結薯數(shù)多、T/R值最小，說明結薯集中，塊根產量高，地上部發(fā)育良好是普薯32號（B10）高產的重要原因［17］。與其他9個品種（系）相比，紫羅蘭（B6）的地下部鮮重最輕、單株結薯數(shù)少、單株蔓長較長、T/R值較大，說明紫羅蘭（B6）多為中大薯塊，其經濟表現(xiàn)不夠好。

當栽植密度為50000～65000 株/hm2時，每個品種（系）的甘薯產量基本達到最大值，品系B1、B2與品種B6在栽培密度為55000 株/hm2時產量最高，說明有可能這3個品種（系）具有相似的農藝性狀。品系B5與品種B9、B10雖然在83333 株/hm2時產量最高，但其單株分枝數(shù)、地上部鮮重、地下部鮮重、單株結薯數(shù)、單株蔓長和T/R值表現(xiàn)比在其他密度處理下差，且T/R值為最大值，表明甘薯同化產物較多分配于莖葉，會造成莖葉徒長。與此同時單位面積基本苗也在增加，用苗成本增加，栽培密度大，小薯比例就大［18］。優(yōu)化種植密度能夠協(xié)調甘薯個體與群體的關系，需在充分發(fā)揮甘薯單株產量潛力的基礎上，保證群體產量最大化［19］。合理密植對于提高作物產量非常重要，本研究發(fā)現(xiàn)隨著種植密度的增加，過半的供試甘薯品種產量先增加后減少再增加，當種植密度為83333 株/hm2（A5）時，甘薯品種（系）JK142（B2）、JK576（B5）、濟薯25（B9）和普薯32號（B10）的平均產量較高，這說明提高種植密度可以提高鮮薯產量，但是地上部農藝性狀表現(xiàn)不佳，T/R值過大，塊根的同化產物過少，不利于薯塊膨大，導致經濟效益不高［20］。

4 小結

栽培密度與不同品種（系）對甘薯農藝性狀和產量有著不同程度的影響。普薯32號（B10）在種植密度為50000、55555和83333 株/hm2時產量較高，JK147（B4）在種植密度為62500 株/hm2時產量最高，徐紫薯8號(B7)在種植密度為71428 株/hm2時產量最高，由此可見普薯32號產量表現(xiàn)最好，在3個種植密度下產量都達到較高水平。結合甘薯在不同密度下的農藝性狀與產量考慮，種植密度在55555～62500 株/hm2時，JK147（B4）、騰飛（B8）、濟薯25（B9）與普薯32號（B10）產量表現(xiàn)較好，且其他品種（系）在此密度區(qū)間下的綜合表現(xiàn)也較好。綜合考慮，JK147（B4）、騰飛（B8）、濟薯25（B9）與普薯32號（B10）在每種密度下產量表現(xiàn)均較好。我們可以根據不同種植需求，選擇相應的栽培密度，如種植商品薯，建議栽培密度為62500 株/hm2，其地下部最重，且T/R值低，薯塊較大，其效益最好。