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冬種馬鈴薯生長發(fā)育規(guī)律觀測

2017-05-30 10:48覃維治熊軍鄭虛鄧英毅梁任繁
南方農(nóng)業(yè)學報 2017年6期

覃維治 熊軍 鄭虛 鄧英毅 梁任繁

摘要:【目的】明確冬種馬鈴薯的生長發(fā)育規(guī)律,為提高冬種馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)及推進廣西冬種馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)?!痉椒ā恳远N馬鈴薯主栽品種費烏瑞它和廣西選育品種桂農(nóng)薯1號為研究對象,觀測其株高、莖粗、葉干重、莖干重、塊莖數(shù)和塊莖干重等6個關(guān)鍵生長指標的變化動態(tài)。【結(jié)果】兩個參試冬種馬鈴薯的生長發(fā)育指標呈規(guī)律變化,株高、莖粗、塊莖數(shù)和塊莖干重等4個指標均發(fā)生三段式的S形變化規(guī)律,葉干重和莖干重則呈倒U形變化規(guī)律;地上“源”器官(葉、莖)與地下“庫”器官(塊莖)呈極顯著(P<0.01)或顯著(P<0.05)相關(guān)。【結(jié)論】可將冬種馬鈴薯生長發(fā)育階段分為5個時期,即出苗期、現(xiàn)蕾期、塊莖形成期、塊莖膨大期和塊莖成熟期,生產(chǎn)上可依據(jù)不同生長時期的特點安排生產(chǎn)管理,使地上“源”器官和地下“庫”器官相協(xié)調(diào),達到增產(chǎn)增收的目的。

關(guān)鍵詞: 冬種馬鈴薯;生長規(guī)律;生育期劃分

中圖分類號: S532.037 文獻標志碼:A 文章編號:2095-1191(2017)06-0985-06

Growth and develoment regulation of winter-planting potato

Abstract:【Objective】Growth and development regulation of winter-planting potato was studied in order to provide theoretical guidance for improving yield and quality of winter-planting potato and promote the development of potato industry. 【Method】Major potato variety Favorite and new variety bred in Guangxi Guinongshu 1 were used as study materials. The dynamic changes of six key growth indexes were observed, including plant height,stem diameter,leaf dry weight,stem dry weight, tuber number and tuber dry weight. 【Result】The potato growth indexes showed regular changes in the two winter-planting varieties. The four important indexes, namely plant height, stem diameter,tuber number,and tuber dry weight showed a three-period S pattern variation, and leaf dry weight and stem dry weight presented a U shape variation. Organs above the ground(leaf and stem) and the ones underground(tuber) were extremely significantly(P<0.01) correlated or significantly(P<0.05) correlated. 【Conclusion】The growth stage of winter-planting potato can be divided into five stages,namely seedling stage,budding stage,tuber formation stage,tuber expansion stage,and tuber maturation stage. In actual cultivation, management can be arranged based on the features of different growth stages, to coordinate the relationship between organs above ground and organs underground,and increase yield and benefits.

Key words: winter-planting potato; growth regulation; growth stage division

0 引言

【研究意義】馬鈴薯是世界三大薯類作物之一,我國馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一。2007年3月農(nóng)業(yè)部把馬鈴薯發(fā)展規(guī)劃重點放在南方冬作區(qū)(何新民等,2009),主要包括華南、中南等雙季稻區(qū),約占我國馬鈴薯種植面積的5%(黃丕金,2008)。廣西的氣候和土地資源等條件均較適合馬鈴薯種植,馬鈴薯已成為廣西冬季農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑(李麗淑等,2012)。但我國馬鈴薯單位面積平均產(chǎn)量僅14.4 t/ha,與歐美發(fā)達國家(荷蘭為44.2 t/ha)(張招娟等,2009)相比仍存在較大差距。廣西推廣冬種馬鈴薯栽培較晚,栽培技術(shù)相對落后,單產(chǎn)也比常規(guī)種植低,限制了廣西冬種馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此,觀測研究冬種馬鈴薯生長發(fā)育規(guī)律,探明冬種馬鈴薯高產(chǎn)栽培技術(shù)特點,對指導生產(chǎn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)馬鈴薯、增加農(nóng)民收入具有重要意義?!厩叭搜芯窟M展】針對馬鈴薯發(fā)育進程的研究,不同生產(chǎn)區(qū)域、不同時期已有相關(guān)報道。Taguchi和Tomiichi(1977)將馬鈴薯的生育過程劃分為植株地表萌芽期、開葉期、塊莖形成期和塊莖肥大期。蔣先明等(1988)根據(jù)我國農(nóng)民長期種植經(jīng)驗,利用14CO2示蹤技術(shù)探察馬鈴薯在生長過程中不同生長時期光合產(chǎn)物的流向,并對馬鈴薯生育過程中植株的形態(tài)、生理等進行分析研究,結(jié)果表明,馬鈴薯出苗后14C同化物首先用來滿足葉自身建設(shè)和維護活動的需要,剩余量經(jīng)過莖流向植株其他部位,其中在主莖同化系統(tǒng)建成后主要流向塊莖,分配量在55%以上,根據(jù)這些分配和競爭特點,可將馬鈴薯發(fā)育進程分為發(fā)芽期、幼苗期、發(fā)棵期、結(jié)薯期和休眠期。黃沖平(2003)利用現(xiàn)代計算機信息技術(shù)對馬鈴薯生長發(fā)育動態(tài)進行模擬研究,將馬鈴薯從生理上劃分為幼苗期、發(fā)棵期和結(jié)薯期,并闡明在這些過程中地上部與地下部有著密切關(guān)系,彼此間發(fā)生光合產(chǎn)物的轉(zhuǎn)移和交換。Stark和Love(2003)根據(jù)栽培管理需要,將馬鈴薯生長時期劃分為出苗時期、植物生長期、塊莖形成期、塊莖膨大期和成熟期5個時期?!颈狙芯壳腥朦c】隨著廣西馬鈴薯冬種面積的擴大,與冬種馬鈴薯相關(guān)的研究越來越多,但前人研究主要集中在品種適應(yīng)性篩選(韋本輝等,2004;李麗淑等,2012),針對冬種馬鈴薯生長發(fā)育規(guī)律的研究相對較少,且目前已有研究對馬鈴薯生長發(fā)育階段劃分的標準不一致,特別是對冬種馬鈴薯還未作出明確劃分?!緮M解決的關(guān)鍵問題】以冬種馬鈴薯主栽品種費烏瑞它和廣西選育品種桂農(nóng)薯1號為試驗材料,探討冬種馬鈴薯生長發(fā)育特性,并對其發(fā)育時期進行科學劃分,使其更具適用性、針對性和生產(chǎn)指導性,為提高冬種馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)及推進廣西冬種馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

供試品種為馬鈴薯冬種區(qū)主栽品種費烏瑞它和廣西選育品種桂農(nóng)薯1號,均為早熟品種。費烏瑞它脫毒種薯由甘肅省蘭州隴海園藝有限公司提供,桂農(nóng)薯1號脫毒種薯由廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所提供。

1. 2 試驗方法

試驗地點選在廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所院部試驗地。試驗地前作為甘薯,土壤土質(zhì)為粘性土,肥力中等,排灌方便。

1. 2. 1 田間設(shè)計 播種日期為2014年12月9日。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復,單行種植,行距0.65 m,株距0.25 m,每小區(qū)4行,小區(qū)面積20.8 m2,每行32株,每小區(qū)種128株。在播種出苗后每間隔7~14 d取樣觀測(全生育期共10次),前9次每小區(qū)選植株長勢基本一致的3株,收獲期(2015年3月20日)則每小區(qū)取20株。

1. 2. 2 種薯處理及基肥用量 種薯處理:選擇健康種薯作種,統(tǒng)一采取切薯,選用單個種薯重大于50 g,然后將其縱切成25~30 g小塊,切后用石灰+

10%多菌靈混合粉抹切口,并晾曬愈合,最后在散射光下進行催芽(有利于早齊苗)。

基肥:試驗地土壤整碎整平后按行距65 cm開種植溝,每公頃用復合肥(15-15-15)750 kg作基肥。將出芽整齊、芽長約0.3 cm的薯塊按25 cm擺種后,覆蓋一層薄細土,再覆蓋一層厚約5 cm的稻草,最后蓋5~10 cm碎土,并開好溝形成畦,整平畦面。

1. 2. 3 田間管理 馬鈴薯播種后,及時淋水,保持土壤濕潤以利出苗。出齊苗一周后進行間苗,每株留一個主莖。生長中后期,干旱及時淋水促進薯塊膨大生長。齊苗后,每隔7~10 d交替使用克露、銀法利、阿米妙收防病。其他管理與廣西冬種馬鈴薯大田栽培管理一致。

1. 2. 4 調(diào)查項目 從2014年12月9日起進行實地觀測,并結(jié)合氣象部門數(shù)據(jù),獲取馬鈴薯生育期內(nèi)當?shù)貧鉁氐葼顩r。從2014年12月24日(出苗期)起,在各馬鈴薯生長發(fā)育階段不定期取樣測定馬鈴薯平均單株株高、莖粗、塊莖數(shù)、葉干重、莖干重和塊莖干重等指標,于2015年3月20日全田收獲馬鈴薯。

1. 3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2007進行數(shù)據(jù)整理和制圖,利用SPSS 13.0進行差異顯著性及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 冬種馬鈴薯出苗、現(xiàn)蕾、匍匐莖出現(xiàn)與開花等特征分析

廣西冬季種植馬鈴薯一般在11~12月播種,次年2~4月收獲上市,早于我國其他馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)收獲期(5~11月)。因此,廣西冬種馬鈴薯與區(qū)外常規(guī)種植有不同的生長發(fā)育特征。在本研究中,費烏瑞它和桂農(nóng)薯1號兩個品種的出苗時間均在播種(12月9日)后的15 d左右,可稱此期為出苗期(播種至出苗),此時植株的生長主要以根的生長為主;地上部主莖在次年的1月9日開始陸續(xù)現(xiàn)蕾,至1月11日現(xiàn)蕾在90%以上,在此期間,根、莖和葉同時生長,匍匐莖也開始零星出現(xiàn),可將此期劃分為現(xiàn)蕾期,即出苗至現(xiàn)蕾,約17 d。由圖1可推算出,廣西南寧市冬季(2014年12月9日~2015年3月20日)平均氣溫為12~19 ℃,其中有78 d在15 ℃以下,占總天數(shù)的76%;由圖2可知,廣西南寧市冬季氣候長期低溫多雨,其中陰天和雨天分別占19.0%和35.0%,這種長期低溫寡照高濕天氣不利于馬鈴薯開花(一般在18~20 ℃、相對濕度70%時最有利于開花)。因此,廣西冬種馬鈴薯很少有開花現(xiàn)象,只有現(xiàn)蕾特點,該特征有別于我國其他馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)。

2. 2 冬種馬鈴薯葉、莖、塊莖、產(chǎn)量等指標差異性及相關(guān)性分析

由表1可知,在不同的生長階段,馬鈴薯的株高、莖粗、塊莖數(shù)、葉干重、莖干重、塊莖干重等指標均發(fā)生一系列階段性變化。對各指標不同時期進行方差分析,結(jié)果表明,株高(桂農(nóng)薯1號,F(xiàn)=578.36;費烏瑞它,F(xiàn)=391.52)、莖粗(桂農(nóng)薯1號,F(xiàn)=53.08;費烏瑞它,F(xiàn)=91.29)、莖干重(桂農(nóng)薯1號,F(xiàn)=236.48;費烏瑞它,F(xiàn)=60.79)、塊莖干重(桂農(nóng)薯1號,F(xiàn)=479.94;費烏瑞它,F(xiàn)=409.80)等指標的變化均達極顯著水平(P<0.01,下同),而塊莖數(shù)(桂農(nóng)薯1號,F(xiàn)=36.63;費烏瑞它,F(xiàn)=21.16)、葉干重(桂農(nóng)薯1號,F(xiàn)=51.23;費烏瑞它,F(xiàn)=17.12)的指標變化桂農(nóng)薯1號達極顯著水平(P<0.01,下同),費烏瑞它則達顯著水平(P<0.05,下同),說明馬鈴薯經(jīng)歷明顯的不同生長階段,且每個階段的差異均顯著。依照上述指標變化可將馬鈴薯生長發(fā)育劃分為前期、中期和后期3個階段。綜上所述,除莖粗外,桂農(nóng)薯1號相應(yīng)指標的F均大于費烏瑞它,說明桂農(nóng)薯1號體內(nèi)物質(zhì)合成、分配和轉(zhuǎn)移變化較明顯,是馬鈴薯獲得高產(chǎn)的保證。測產(chǎn)結(jié)果也表明桂農(nóng)薯1號的產(chǎn)量(31674.7 kg/ha)比費烏瑞它高(26520.6 kg/ha)。

從表2和表3可知,桂農(nóng)薯1號和費烏瑞它的地上器官(葉、莖)和地下器官(塊莖)各指標間均達極顯著或顯著相關(guān)水平,說明冬種馬鈴薯“源”與“庫”的關(guān)系密切相關(guān),與其發(fā)生光合物質(zhì)交換、分配和轉(zhuǎn)移有關(guān)。

2. 3 冬種馬鈴薯株高、莖粗、塊莖數(shù)生長發(fā)育規(guī)律

從圖3和圖4可看出,冬種條件下,桂農(nóng)薯1號和費烏瑞它在整個生育期內(nèi)的株高、莖粗及塊莖數(shù)生長發(fā)育變化規(guī)律基本一致,均呈上升—平緩—不變的三段式平緩S形曲線變化。株高、莖粗及塊莖數(shù)在后期基本穩(wěn)定,說明馬鈴薯生長發(fā)育階段主要發(fā)生在前、中期,生產(chǎn)上要注意前、中期的管理,以達到高產(chǎn)目的。

2. 4 冬種馬鈴薯葉干重、莖干重、塊莖干重變化

由圖5可知,冬種條件下,桂農(nóng)薯1號和費烏瑞它兩個品種在其整個生育期內(nèi),塊莖干重與株高、莖粗等指標的生長規(guī)律相似,呈平緩S曲線,表現(xiàn)為發(fā)生—快速積累—趨于穩(wěn)定的三階段生長趨勢;葉干重、莖干重的變化規(guī)律基本一致,整體表現(xiàn)為上升—峰值—下降的倒U形曲線變化趨勢,說明冬種馬鈴薯葉、莖、塊莖等器官生長均經(jīng)歷一個物質(zhì)合成積累和分配轉(zhuǎn)移的過程。

由圖5還可看出,兩個馬鈴薯品種均是葉干重比莖干重出現(xiàn)峰值早,且后期葉干重比莖干重下降的程度和速度更快;葉干重和莖干重激烈下降的時期正是塊莖膨大的高峰時期,進一步說明莖和葉物質(zhì)積累可能向塊莖轉(zhuǎn)移,即“源”的物質(zhì)可能發(fā)生重新分配并轉(zhuǎn)移到“庫”。因此,根據(jù)塊莖干重變化規(guī)律,可將塊莖的發(fā)育分成3個時期,即塊莖形成期、塊莖膨大期和塊莖成熟期。由表1可知,兩個馬鈴薯品種的塊莖均在2015年1月17日時出現(xiàn),結(jié)合圖5可將此期劃分為塊莖形成期即現(xiàn)蕾(1月11日)至塊莖形成(約8 d),此間根、莖和葉也同時生長。此后至3月14日,塊莖急促生長,因此可將之稱為塊莖膨大期,在此期間,由于塊莖的膨大速度不一致,又可細分為膨大前期(1月17日~24日)、膨大中期(1月24~2月13日)和膨大后期(2月13日~3月14日)。膨大前期,塊莖干重和莖干重的增加速度緩慢,但葉干重的增加速度較快;膨大中期,塊莖干重急劇增加,莖干重也較快增加,但葉干重急劇增加,至2月2日后開始下降;膨大后期,兩個品種的塊莖干重均繼續(xù)明顯增加,同時,兩個品種的莖干重和費烏瑞它的葉干重均明顯下降,而桂農(nóng)薯1號的葉干重基本不變。3月14~20日兩個品種的塊莖干重保持平穩(wěn),但葉干重和莖干重均下降,葉和莖開始轉(zhuǎn)黃(成熟),因此可將此段時期稱為塊莖成熟期。

3 討論

馬鈴薯從種植、出苗、現(xiàn)蕾,直到塊莖形成與膨大、成熟和采收,涉及一系列生理和形態(tài)上的變化,因此,研究馬鈴薯生長發(fā)育規(guī)律,做好生育時期劃分是采取適宜農(nóng)藝措施的依據(jù)。在馬鈴薯出苗到結(jié)薯前,有研究將該階段劃分為發(fā)芽期、幼苗期和發(fā)棵期(蔣先明等,1988),但本研究發(fā)現(xiàn)冬種馬鈴薯在塊莖形成前,根、莖和葉同步生長,且在現(xiàn)蕾后因光照和溫度條件不適宜,花蕾基本脫落,極少開花,總的來說此階段時間較短,故可結(jié)合地上部外觀形態(tài)特征,將之縮短劃分為出苗期和現(xiàn)蕾期。門福義等(1980)、Zheng(2007)的研究表明,莖葉生長的整個過程以鮮重最高峰為界,呈前長后短的拋物線倒U形,塊莖鮮重增長的整個過程略呈中間長的平緩S形曲線。本研究也得到相似的結(jié)論。同時,由于馬鈴薯是無性繁殖作物,其個體生育不像谷類作物那樣非常明顯地區(qū)分出器官形成的各個時期。因此,本研究結(jié)合地上部與地下部間的合成、積累、分配的相互關(guān)系及形態(tài)特點,將馬鈴薯發(fā)育時期分為出苗期、現(xiàn)蕾期、塊莖形成期、塊莖膨大期和塊莖成熟期,以期為生產(chǎn)上準確、及時地采取各項農(nóng)業(yè)技術(shù)措施提供可靠的依據(jù)。

大多研究均表明,根莖類作物的地上器官與地下器官有顯著相關(guān)性。本研究中,兩個早熟馬鈴薯品種均表現(xiàn)地上器官與地下器官存在極顯著或顯著相關(guān),塊莖干重快速增重過程也是葉片干重快速增重過程,且葉片衰老慢,獲得產(chǎn)量(桂農(nóng)薯1號31674.7 kg/ha,費烏瑞它26520.6 kg/ha)也高。這些規(guī)律說明馬鈴薯葉片始終作為塊莖最大的“源”,地下塊莖的膨大,是由葉片合成物質(zhì)不斷輸送到地下塊莖的結(jié)果(譚亮萍和壽森炎,2006;苑智華等,2008;Zheng et al.,2009),儲藏在莖中的碳水化合物在干旱、遮陰等脅迫條件下重新分解轉(zhuǎn)運到塊莖中,對產(chǎn)量的貢獻可達37%~54%(Zheng et al.,2009)??梢姡R鈴薯植株莖、葉干物重的高低,是其豐產(chǎn)長相的重要生物學指標,可通過栽培協(xié)調(diào)地上器官“源”與地下器官“庫”的關(guān)系以保證地下塊莖快速及長時間膨大。

4 結(jié)論

冬種馬鈴薯的生長發(fā)育指標呈規(guī)律變化,據(jù)此可將冬種馬鈴薯的生長發(fā)育劃分為5個時期,即出苗期、現(xiàn)蕾期、塊莖形成期、塊莖膨大期和塊莖成熟期。生產(chǎn)上可根據(jù)不同的生長時期,通過栽培措施來協(xié)調(diào)地上“源”器官與地下“庫”器官的關(guān)系,達到增產(chǎn)的目的。

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(責任編輯 鄧慧靈)