加氣頻率和灌水量對(duì)云南冬馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

高蘭蘭，李 爽，劉楊梅

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院，昆明650000；2.中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明650051；3.云南省水利水電科學(xué)研究院，昆明650500）

0 引 言

【研究意義】馬鈴薯是除水稻、小麥和玉米之后的世界上第四大農(nóng)作物。2015年1月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部正式啟動(dòng)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，將馬鈴薯作為我國(guó)三大主糧的補(bǔ)充，推動(dòng)馬鈴薯由副食消費(fèi)向主食消費(fèi)轉(zhuǎn)變[1]。因此，提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)推動(dòng)馬鈴薯主糧化發(fā)展有重要意義?！狙芯窟M(jìn)展】水、氮以及土壤的通氣性是影響馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素。水肥配合施用有利于提高馬鈴薯的產(chǎn)量[2-3]；增加根際通氣性，降低根際CO2的過(guò)度積累，也可促進(jìn)大田馬鈴薯植株的生長(zhǎng)，有助于提高產(chǎn)量[4]。加氣灌溉是在地下滴灌的基礎(chǔ)上，以水為載體，通過(guò)加氣設(shè)備向作物的根區(qū)通氣，從而解決了根區(qū)微環(huán)境的缺氧狀況，進(jìn)一步滿足根系有氧呼吸以及土壤中微生物對(duì)氧氣的共同需求的一種節(jié)水增產(chǎn)灌溉技術(shù)[5]。李元等[6]研究表明，根區(qū)加氣不僅能夠緩解根區(qū)土壤低氧脅迫，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高甜瓜和番茄產(chǎn)量并改善品質(zhì)，而且可顯著提高大棚甜瓜和番茄種植下土壤微生物的數(shù)量和土壤酶的活性。在微納米氣泡水滴灌方面，曹雪松等[7]研究表明加氣灌溉可提高紫花苜蓿干草產(chǎn)量。王逍遙等[8]研究表明微納米氣泡水滴灌在削減20%的施肥量情況下仍可提高甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和灌溉水利用效率。雷宏軍等[9]研究表明曝氣灌溉（AI）與化學(xué)增氧灌溉（HP）均可提高紫茄的養(yǎng)分吸收效率、產(chǎn)量和水分利用效率（P＜0.05），水肥氣耦合滴灌可提高溫室番茄土壤通氣性和水氮利用[10]。秦軍紅等[11]研究表明在總灌水量為120 mm 條件下，8 d 的灌溉周期對(duì)膜下滴灌馬鈴薯的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水分利用效率最適宜。王英等[12]研究表明按照滴灌頻率為8 d/次，灌水量為100%ETC進(jìn)行灌水管理，可保證陜北榆林沙馬鈴薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益最高，且水分利用效率較高，可以實(shí)現(xiàn)馬鈴薯灌水的高效管理。孫周平等[13]通過(guò)研究不同通氣方式來(lái)改善馬鈴薯根際土壤的氣體環(huán)境，結(jié)果表明，馬鈴薯的生長(zhǎng)得到明顯的促進(jìn)，馬鈴薯的產(chǎn)量也得到提高。陳濤等[14]采用盆栽試驗(yàn)，研究3 d/次和2 d/次的增氧灌溉對(duì)馬鈴薯水分利用效率的影響，通過(guò)與不加氣處理相比，不同量的增氧灌溉使馬鈴薯水分利用效率分別提高了16.7%和1.22%?！厩腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于加氣灌溉條件下作物生長(zhǎng)的研究[6-10]較多，但是多數(shù)為果蔬類(lèi)作物，針對(duì)馬鈴薯的研究較少；另外，已有研究多為單一的通氣（增氧）或者灌水量條件，抑或是灌水量和滴灌頻率的組合條件，沒(méi)有考慮加氣和灌水量的協(xié)同影響，因此有必要在加氣頻率和灌水量的交叉條件下，系統(tǒng)性地對(duì)馬鈴薯的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)開(kāi)展研究，從而得出適宜的加氣頻率和灌水量的組合方案，進(jìn)一步促進(jìn)馬鈴薯的高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究擬通過(guò)在滴灌施肥條件下3 種加氣頻率和3 種灌水量水平交互的小區(qū)試驗(yàn)，研究加氣頻率和灌水量對(duì)云南冬馬鈴薯的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為進(jìn)一步提高云南冬馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量，并制定適宜的灌溉制度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在云南省水利水電科學(xué)研究院灌溉試驗(yàn)中心站內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于東經(jīng)102°47′，北緯24°53′，海拔1 931.9 m，年均氣溫16 ℃，年平均日照時(shí)間為2 200 h，無(wú)霜期331～365 d，屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候。多年平均降水量為859.7 mm，且主要集中在5—10月，占全年降水量85%，年均蒸發(fā)量達(dá)到2 204.4 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤類(lèi)型為紅壤土，質(zhì)地屬于砂壤土，pH 值為7.35，飽和含水率為42.62%（體積含水率）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以“青薯9 號(hào)”為供試品種，在馬鈴薯的全生育期采用水氣分離法進(jìn)行加氣，壟（長(zhǎng)4 m、寬0.8 m）作培。壟上覆膜寬度80 cm，厚0.008 mm。壟間距為60 cm ，株距為40 cm，單行栽培，每壟9 株。采用壟上滴灌方式進(jìn)行灌水，滴頭埋深20 cm，滴頭間距40 cm，每個(gè)滴頭控制的小區(qū)面積為0.4 m×0.4 m=0.16 m2。采用水表嚴(yán)格控制灌水量。壟與壟之間用塑料膜隔開(kāi)，防止側(cè)滲。灌溉定額為W1（100%ETC）、W2（80%ETC）、W3（60%ETC）3 個(gè)水平。ETC為馬鈴薯的蒸發(fā)蒸騰量，結(jié)合試驗(yàn)地的氣象資料，通過(guò)彭曼修正公式計(jì)算獲得ET0，再根據(jù)馬鈴薯的作物系數(shù)KC計(jì)算得到馬鈴薯的蒸發(fā)蒸騰量ETC[15]。試驗(yàn)地肥料均在種植時(shí)一次性施入，施肥量為：N 160 kg/hm2、P2O5140 kg/hm2、K2O 100 kg/hm2，其他管理措施與當(dāng)?shù)卮筇镆恢隆８鱾€(gè)生育期的起止時(shí)間見(jiàn)表1。整個(gè)生育期不同處理的灌水日期和灌水量及降水量見(jiàn)表2。

表1 冬馬鈴薯各生育期起止時(shí)間Table 1 Starting and ending time of different growth period for potato

表2 灌水量和降水量Table 2 Irrigation amount and rain capacity

水氣分離加氣法利用空氣壓縮機(jī)（額定壓力為0.78 MPa，公稱(chēng)容積流量為0.11 m3/min）向進(jìn)氣管加氣，所加氣體為空氣（N2的體積分?jǐn)?shù)為78%，O2體積分?jǐn)?shù)為21%，其他的體積分?jǐn)?shù)為1%），進(jìn)氣管為直徑為8 mm 的PE 管，每個(gè)加氣點(diǎn)打5 個(gè)孔，用無(wú)紡布包扎以防止堵塞。加氣管一頭封堵埋于地表下20 cm 處，距離定植點(diǎn)5 cm 處。加氣時(shí)間為從定植1個(gè)月后開(kāi)始，在整個(gè)生育期分別按照3 種加氣頻率在當(dāng)日固定時(shí)間加氣，每次加氣時(shí)長(zhǎng)2 h。

為研究加氣灌溉對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響，本文取灌溉水平為W1（100%ETC）、W2（80%ETC）、W3（60%ETC）3 種水平，加氣頻率為D1（1 d）、D2（5 d）、D3（7 d）3 種頻率，共9 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)，共27 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)的面積為3.2 m2。采用雙因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在馬鈴薯的各個(gè)生育期，選取有代表性的植物樣進(jìn)行測(cè)定，具體的測(cè)定方法如下：

1）株高和莖粗的測(cè)定

在馬鈴薯的各個(gè)生育期，每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取具有代表性的3 株馬鈴薯，用卷尺測(cè)定株高。使用電子游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗。

2）葉面積的測(cè)定

馬鈴薯出苗后各小區(qū)隨機(jī)選取3 株，找到主莖頂枝向下數(shù)第3 片葉子，用直尺測(cè)量其葉長(zhǎng)和葉寬，葉面積=0.76×葉長(zhǎng)×葉寬，然后乘以葉片總數(shù)，既得單株葉面積[16]。LAI（葉面積指數(shù)）=單株葉面積×單位土地面積株數(shù)/單位土地面積。

3）馬鈴薯干物質(zhì)積累量的測(cè)定

每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取具有代表性的馬鈴薯植株3株，放入保鮮袋中帶至實(shí)驗(yàn)室，用清水洗凈，用濾紙吸干各部分的水分，將植株的根、莖、葉和塊莖分離后分別裝入檔案袋中，將烘箱調(diào)至105 ℃殺青30 min，在80 ℃烘干至恒質(zhì)量，冷卻后使用電子天平稱(chēng)其質(zhì)量，分別測(cè)定每部分干物質(zhì)量。

4）產(chǎn)量的測(cè)定

收獲時(shí)，每個(gè)小區(qū)內(nèi)選取馬鈴薯長(zhǎng)勢(shì)相當(dāng)區(qū)域，選擇1 壟馬鈴薯，平行的挖取1 m 的距離，每個(gè)小區(qū)選取3 個(gè)區(qū)域后測(cè)量馬鈴薯產(chǎn)量、單株薯質(zhì)量及商品薯質(zhì)量，其中，商品薯質(zhì)量是指質(zhì)量大于75 g 的馬鈴薯的質(zhì)量。

5）品質(zhì)的測(cè)定

塊莖淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用碘比色法測(cè)定，維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定，還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定[17]。

6）作物全生育期耗水量計(jì)算式為：

式中：ET為作物蒸發(fā)蒸騰量即耗水量（mm）[18]；P為降水量（mm）；I為全生育期灌水量（mm）；ΔS為0～100 mm 土層播種前后土體貯水量的變化（mm）；R為地表徑流量（mm）；D為深層滲漏量（mm）。在本試驗(yàn)中，滴灌條件下不會(huì)形成地表徑流，而且灌水定額較低，不會(huì)形成深層滲漏，因此R和D忽略不計(jì)；整個(gè)生育期降水量分別為2020年12月7.9 mm，2021年2月5.7 m。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS Statistics 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行顯著性分析，采用單因素（one-way ANOVA）和Duncan 法進(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05），用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯株高、莖粗和葉面積指數(shù)的分析

表3 為不同加氣頻率和灌水量下馬鈴薯的株高和莖粗。在馬鈴薯的整個(gè)生育期，加氣頻率與灌水量都對(duì)馬鈴薯的株高有極顯著影響（P＜0.01）。在同一加氣頻率條件下，除D1 處理下的淀粉積累期外，各個(gè)生育期的株高均隨灌水量的增加而增大。在淀粉積累期株高在D1W2 處理時(shí)達(dá)到最大，平均為64.3 cm，比D2W2、D3W2 處理分別高12.22%和21.78%。說(shuō)明高頻中水可獲得最大株高，且與其他處理差異顯著（P＜0.05）。在同一灌溉水平下，加氣頻率對(duì)馬鈴薯的株高影響顯著（P＜0.05）。在苗期、塊莖形成期和淀粉積累期，株高隨加氣灌溉頻率的增大而增大，D1處理的株高均大于D2、D3 處理。在塊莖膨大期，株高隨加氣頻率的增大先增大后減小。說(shuō)明在馬鈴薯的生育期前期進(jìn)行高頻加氣可獲得較大株高。

表3 不同加氣頻率和灌水量下馬鈴薯株高和莖粗Table 3 Plant height and stem diameter on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，除了苗期和淀粉積累期，其他生育期的加氣頻率對(duì)馬鈴薯的莖粗都有著顯著的影響（P＜0.05）。在同一灌溉水平下，莖粗隨加氣頻率的增大而增大。在淀粉積累期，W2 灌溉水平D1加氣頻率下的莖粗最大，比D2、D3 處理分別大0.39 cm 和0.54 cm。在苗期和淀粉積累期，灌溉水量對(duì)莖粗影響不顯著，但在塊莖形成期和塊莖膨大期，灌溉水量對(duì)莖粗有著顯著影響（P＜0.05）。在同一加氣頻率條件下，莖粗隨著灌水量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)。在淀粉積累期，D1 加氣頻率下的莖粗在W2處理時(shí)達(dá)到最大，平均為15.75 cm，比W1、W3 處理分別高0.23 cm 和0.38 cm。

在苗期、塊莖形成期和淀粉積累期，加氣頻率和灌水量對(duì)株高的交互作用不顯著（P＞0.05）；在塊莖膨大期，二者對(duì)株高有著顯著的交互作用（P＜0.05）。在馬鈴薯的苗期和淀粉積累期，加氣頻率和灌水量對(duì)莖粗的交互作用不顯著，在塊莖形成期，對(duì)莖粗有顯著的交互作用（P＜0.05）；在塊莖膨大期對(duì)莖粗有極顯著的交互作用（P＞0.05）。

不同處理下的馬鈴薯的葉面積指數(shù)變化趨勢(shì)如圖1 所示。在馬鈴薯的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，不同處理下馬鈴薯的葉面積指數(shù)（LAI）均呈拋物線變化。在同一加氣頻率下，在苗期和塊莖形成期，馬鈴薯的LAI隨著灌溉水量的增大而增大，說(shuō)明在生育期前期適當(dāng)增加灌水量有利于葉片的生長(zhǎng)。在塊莖膨大期、淀粉積累期，馬鈴薯的LAI隨著灌溉水量的增大呈先增大后減小的趨勢(shì)。在同一灌溉水平下，D1 處理下的各生育期內(nèi)的LAI均大于D2、D3 處理。且D1 處理下的LAI在淀粉積累期時(shí)達(dá)到最大值，D2、D3 處理下的LAI在塊莖膨大期達(dá)到最大值，說(shuō)明增大加氣頻率可以延緩馬鈴薯葉片的生長(zhǎng)進(jìn)程。

圖1 不同加氣頻率和灌水量下的馬鈴薯葉面積指數(shù)Fig.1 Leaf area index of potato on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

在各個(gè)生育期加氣頻率和灌水量對(duì)馬鈴薯的LAI都有極顯著的影響（P＜0.01）。在苗期和淀粉積累期，加氣頻率和灌水水量對(duì)LAI的交互作用顯著（P＜0.05），在塊莖形成期和塊莖膨大期，加氣頻率和灌水水量對(duì)LAI的交互作用不顯著（P＞0.05）。

2.2 馬鈴薯干物質(zhì)積累量的分析

圖2 為淀粉積累期馬鈴薯的塊莖、莖、葉的干物質(zhì)積累量（不同小寫(xiě)字母表示處理間總干物質(zhì)積累量的差異顯著（P＜0.05））。在淀粉積累期馬鈴薯的干物質(zhì)積累量主要集中于塊莖，其占干物質(zhì)積累總量的75%。D1W1 處理干物質(zhì)積累量最大，為249 g/株，顯著大于其他處理；D3W3 處理干物質(zhì)積累量最小，為每株146 g，顯著小于其他處理。相同加氣頻率下，W1 處理干物質(zhì)積累量顯著大于W2、W3 處理，平均分別高31.7%、45.8%。增大灌水量有助于馬鈴薯干物質(zhì)量的積累。相同灌水量下，隨著加氣頻率的增大，馬鈴薯的干物質(zhì)積累量逐漸增大。D1W1 處理下的干物質(zhì)積累量比D2W1、D3W1 處理分別高10.6%、13.2%。相同加氣頻率下，干物質(zhì)積累量隨著灌水量的增大逐漸增加。

圖2 不同加氣頻率和灌水量下淀粉積累期的馬鈴薯干物質(zhì)積累量Fig.2 Dry matter of potato on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

馬鈴薯葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。加氣頻率對(duì)馬鈴薯塊莖和葉干物質(zhì)量均有極顯著影響（P＜0.01），對(duì)莖干物質(zhì)量有顯著影響（P＜0.05），對(duì)根干物質(zhì)積累量沒(méi)有影響。灌水量對(duì)塊莖、莖、葉干物質(zhì)量均有極顯著影響（P＜0.01），對(duì)根干物質(zhì)量有顯著影響（P＜0.05）。二者交互作用對(duì)塊莖和莖干物質(zhì)量具有極顯著影響（P＜0.01），對(duì)葉和根干物質(zhì)量影響不顯著（P＞0.05）。

表4 馬鈴薯葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量顯著性檢驗(yàn)（F 值）Table 4 Significance test on effects of leaf area index and amount dry matter of potato（F values）

2.3 馬鈴薯產(chǎn)量的分析

表5 為不同加氣頻率和灌水量下的馬鈴薯單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。從表5 可以看出，加氣頻率和灌水量對(duì)馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都有極顯著的影響（P＜0.01）。其中D1W2 處理下的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量、產(chǎn)量均達(dá)到最大值。在D1 加氣頻率下，隨著灌水量的增加，馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量呈先增大后減少的規(guī)律，在D2、D3 加氣頻率下，隨著灌水量的增加，馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量呈逐漸增大的規(guī)律。相同的灌水量條件下，D1 處理的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都顯著高于D2、D3 處理，說(shuō)明多次加氣適量灌水可獲得較優(yōu)的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。在D1（高頻）加氣條件下，W1、W2 處理和W3 處理單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都差異顯著（P＜0.05）。在D2（中頻）加氣條件下，W1、W2處理和W3 處理商品薯質(zhì)量差異均不顯著（P＜0.05），但W1 處理與W2、W3 處理下的產(chǎn)量、單株薯質(zhì)量差異顯著（P＜0.05）。W1 處理的產(chǎn)量分別比W2 處理和W3 處理高3.97%和10.1%；W1 處理單株薯質(zhì)量分別比W2 處理和W3 處理高9.6%和20.8%。在D3（低頻）加氣條件下，W1 處理與W2 處理、W1處理與W3 處理單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量差異顯著（P＜0.05），但W1 處理與W2 處理、W1 處理與W3處理的產(chǎn)量差異不顯著。W1 處理單株薯質(zhì)量分別比W2 處理和W3 處理高出9.1%和27.7%；W1 處理商品薯質(zhì)量分別比W2 處理和W3 處理高11.7%和32.7%。在同一灌溉水平下，D1（高頻）處理下的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都達(dá)到最高，且都顯著高于D2、D3 處理（P＜0.05）；可見(jiàn)當(dāng)灌水量一定時(shí)，高頻加氣更有利于提高馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。

表5 不同加氣頻率和灌水量下的馬鈴薯單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量Table 5 Tuber weight per plant，commodity potato weight，yield of potato on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

加氣頻率和灌水量以及二者的交互作用對(duì)馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都有極顯著的影響（P＜0.01）。D1 處理的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都顯著高于D2、D3 處理，說(shuō)明多次加氣適量灌水可獲得較優(yōu)的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。

2.4 馬鈴薯品質(zhì)的分析

圖3 為不同處理下淀粉、維生素C 和還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由圖3（a）可知，D1W1（高頻高水）處理淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，占?jí)K莖總質(zhì)量的16.6%，較其他處理顯著提高了3.3%～20.6%；D3W3 處理淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，僅占?jí)K莖總質(zhì)量的13.76%。同一加氣頻率下，塊莖淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著灌水量的增大而逐漸增加。在D1 加氣頻率下，W1 處理與W2、W3 處理均差異顯著（P＜0.05）。在D2 加氣頻率下，W1 處理與W2 處理差異不顯著，但W1 處理與W3 處理差異顯著（P＜0.05）。同一灌溉水平下，塊莖淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著加氣頻率的增大而逐漸增大，且D1 處理與D2、D3 處理之間均差異顯著（P＜0.05）。

由圖3（b）可知，D1W1（高頻高水）處理維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為20.8 mg/100g，較其他處理提高了5.05%～35.0%；D3W3 處理維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為15.4 mg/100g。同一加氣頻率下，塊莖維生素C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨灌水量的增大而逐漸增加，在D1 和D3 加氣頻率下，W1 處理與W2、W3 處理均差異顯著（P＜0.05）。在D2 加氣頻率下，W1 處理與W2 處理差異不顯著，W1 處理與W3 處理差異顯著（P＜0.05）。同一灌溉水平下，W1、W3 灌水量條件下，D1 處理與D3 處理差異顯著（P＜0.05）；W2灌水量條件下，D1 處理與D2 處理、D1 處理與D3處理差異均不顯著。說(shuō)明在高頻（D1）和低頻（D3）加氣條件下，灌水量對(duì)維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響顯著（P＜0.05）；在W1 處理下，加氣頻率也對(duì)維生素C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響顯著（P＜0.05）。

由圖3（c）可知，D1W1（高頻高水）處理的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，占?jí)K莖總質(zhì)量的0.53%，比D1W2、D1W3 處理的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)低8.62%和14.5%，說(shuō)明該處理?xiàng)l件能更好地抑制還原糖的形成。同一加氣頻率下，隨著灌水量的增大，還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，且W1 處理與W2、W3 處理間差異顯著（P＜0.05）。同一灌溉水平下，隨著加氣頻率的增大還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小，且D1 處理與D2、D3 處理間差異顯著（P＜0.05），說(shuō)明加氣頻率對(duì)還原糖的形成影響顯著（P＜0.05）。

圖3 不同處理下淀粉、維生素C 和還原糖量Fig.3 The amount of starch，vitamin C and reducing sugar about potato under different treatments

表6 為淀粉、維生素C 和還原糖的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果，由表6 可知，加氣頻率和灌水量對(duì)淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖都有極顯著影響（P＜0.01），二者交互作用影響不顯著。

表6 淀粉、維生素C 和還原糖的顯著性檢驗(yàn)（F 值）Table6 Significance test on effects of starch，vitamin C and reducing sugar（F values）

2.5 馬鈴薯產(chǎn)量與生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

馬鈴薯在不同處理下產(chǎn)量與淀粉積累期株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量的相關(guān)性見(jiàn)圖4。馬鈴薯的株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量顯著正相關(guān)，分別服從一元線性回歸方程：y=0.695x-2.038、y=6.052x+24.419、y=0.081x+21.29，線性擬合效果R2表現(xiàn)為株高（0.615）＞葉面積指數(shù)（0.543）＞干物質(zhì)積累量（0.523）。

圖4 馬鈴薯的產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量的相關(guān)關(guān)系Fig.4 Relationships between potato yield and plant height，leaf area index and dry matter accumulation amount

株高在55～65 cm 范圍內(nèi)，每增加1 cm 可提高產(chǎn)量695 kg/hm2；葉面積指數(shù)在1.5～3.0 范圍內(nèi)，每增加1 個(gè)量級(jí)可提高產(chǎn)量6 052 kg/hm2；干物質(zhì)積累量在每株140～260 g 范圍內(nèi)，每增加1 g 可提高產(chǎn)量81 kg/hm2。說(shuō)明可通過(guò)3 個(gè)指標(biāo)估算馬鈴薯的產(chǎn)量，并且在一定范圍內(nèi)可通過(guò)合理調(diào)控株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量3 個(gè)指標(biāo)來(lái)獲得產(chǎn)量的提高。

3 討論

本研究表明在低頻（D3）和中頻（D2）加氣條件下馬鈴薯的株高隨灌水量的增加而增大，這與已有研究[19]結(jié)果一致。高頻（D1）加氣條件下，最大株高在D1W2 處理下獲得，而王英等[12]的研究表明馬鈴薯的株高隨灌水量的增大而增加，本研究結(jié)果與此不同，說(shuō)明高頻加氣灌溉可彌補(bǔ)輕度的水分虧缺所造成的生長(zhǎng)狀況不佳情況。在大多數(shù)生育期，株高隨加氣頻率的增加而增大，只有在塊莖膨大期，株高隨著加氣頻率的增大先增加后減小。孫周平等[13]研究表明，根際一定量的CO2富積有利于馬鈴薯植株的生長(zhǎng)，但如果CO2過(guò)度富集則會(huì)抑制植株生長(zhǎng)，在塊莖膨大期，根部CO2摩爾分?jǐn)?shù)是整個(gè)生育期最高，變化幅度最大，因此當(dāng)加氣頻率過(guò)高時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致土壤中CO2過(guò)度富集進(jìn)而影響植株生長(zhǎng)。在馬鈴薯的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中，不同處理下馬鈴薯的葉面積指數(shù)（LAI）均呈拋物線變化。這與候翔皓等[17]的研究一致。在同一灌溉水平下，增大加氣頻率可以延緩馬鈴薯葉片的生長(zhǎng)進(jìn)程，在同一加氣頻率條件下，在生育前期增加灌水量有助于葉片生長(zhǎng)。這也與已有結(jié)果一致[12]。

在苗期和淀粉積累期，加氣頻率對(duì)莖粗影響不顯著，但在同一灌水量條件下，莖粗隨著加氣頻率的增大而增大；在同一加氣頻率條件下，莖粗隨灌水量的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)，且最大莖粗在D1W2處理下獲得，結(jié)合最大株高的處理水平（D1W2），說(shuō)明高頻中水（D1W2）處理可獲得馬鈴薯良好的生長(zhǎng)狀況。

李軍等[20]研究表明，改善土壤通氣性，能提高葉片和塊根中酶活性，同時(shí)能促進(jìn)合成物經(jīng)過(guò)葉片運(yùn)輸后分配給塊根，干物質(zhì)在塊根中的分配率極顯著地提高了塊根的產(chǎn)量。孫周平等[21]、高聚林等[22]研究認(rèn)為通過(guò)根際通氣，可降低大田馬鈴薯根際CO2的摩爾分?jǐn)?shù)，有利于馬鈴薯植株地上生物量的積累，進(jìn)而促進(jìn)植株地下塊莖質(zhì)量的提高。本研究表明，最大的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量均在D1W2 處理下獲得，說(shuō)明在輕度水分虧缺的條件下，高頻加氣有助于獲得較優(yōu)的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量，曹正鵬等[23]研究表明“青薯9 號(hào)”在水分虧缺的條件下，葉片擴(kuò)增速度對(duì)水分虧缺不敏感，故可適度進(jìn)行虧缺灌溉，可控制其地上部旺盛生長(zhǎng)，有利于塊莖形成和膨大。本研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。在高頻（D1）加氣條件下，80%ETC的灌溉水平即可獲得最優(yōu)的產(chǎn)量，說(shuō)明高頻加氣灌溉可適當(dāng)減少灌水量，提高水分利用效率。在水資源短缺的干旱地區(qū)，可起到節(jié)水的作用。這與馬筱建等[24]對(duì)溫室芹菜進(jìn)行加氣灌溉的研究結(jié)果不同，可能是作物種類(lèi)和試驗(yàn)條件不同所致。

本試驗(yàn)表明，加氣頻率和灌水量對(duì)淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有極顯著影響（P＜0.01），其中D1W1（高頻高水）處理下淀粉和維生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均最高，而還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。這與孫周平等[21]的研究結(jié)果不同，可能是由于加氣方式不同所導(dǎo)致的不同結(jié)果。

本研究通過(guò)線性擬合發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯的株高、LAI和干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量之間均顯著正相關(guān)。這與前人研究結(jié)果基本一致[12，25]，說(shuō)明可以通過(guò)株高、LAI和干物質(zhì)積累量來(lái)估算馬鈴薯產(chǎn)量，在一定范圍內(nèi)可通過(guò)合理調(diào)控這3 個(gè)指標(biāo)來(lái)獲得產(chǎn)量的提高。

4 結(jié)論

1）高頻中水（D1W2）處理時(shí)的株高和莖粗均最大，最大株高為64.3 cm，比D2W2、D3W2 處理分別高12.22%和21.78%。表明高頻加氣可彌補(bǔ)輕度的水分虧缺所造成的生長(zhǎng)狀況不佳情況。

2）最大的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量均在D1W2 處理時(shí)獲得，最大產(chǎn)量為44 522 kg/hm2，比D1W1、D1W3 處理分別高9.28%和13.9%。說(shuō)明在適當(dāng)減少灌水量的情況下通過(guò)高頻加氣可實(shí)現(xiàn)馬鈴薯不減產(chǎn)。

3）加氣頻率和灌水量對(duì)淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有極顯著影響（P＜0.01），其中D1W1（高頻高水）處理下淀粉和維生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均最高，而還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。說(shuō)明D1W1 處理的馬鈴薯品質(zhì)最優(yōu)。

從馬鈴薯的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)3 個(gè)方面綜合考慮，D1W2 處理即1 d 加氣1 次，80%ETC的灌溉水平可獲得較優(yōu)的生長(zhǎng)和產(chǎn)量，D1W1（1 d 加氣1 次，100%ETC）處理可獲得最優(yōu)的品質(zhì)。因此，D1W2 處理可作為本試驗(yàn)條件下的高產(chǎn)水氣灌溉組合，D1W1處理可作為優(yōu)質(zhì)的水氣灌溉組合。這一結(jié)果可為實(shí)現(xiàn)云南冬馬鈴薯的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，制定相應(yīng)的節(jié)水灌溉制度提供一定的依據(jù)。但這僅是加氣灌溉對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)影響的初步研究，其相關(guān)增產(chǎn)機(jī)理尚需進(jìn)一步深入探索。