解曉紅，解紅娥，王凌云，李江輝，賈崢嶸，吳宇浩，王 萌，武宗信

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運城 044000）

作物的種植密度是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的技術(shù)因素之一，不同的種植密度可造成作物群體結(jié)果的不同，從而使作物群體局部溫光等生態(tài)條件產(chǎn)生差異[1]。適宜的密植是作物建立高光效群體的基礎(chǔ)，作物高產(chǎn)的關(guān)鍵也在于此[2]。

甘薯是我國重要的糧食與工業(yè)原料作物[3]，被營養(yǎng)學(xué)家稱為營養(yǎng)最均衡的保健食品之一[4]。山西地處黃土旱塬區(qū)，旱薄地占耕地面積的74%，且有著豐富的光熱資源，非常適合甘薯種植，每年甘薯種植面積約6萬hm2。隨著市場需求和經(jīng)濟效益的提高，甘薯種植業(yè)越來越受到農(nóng)民的青睞，近年來涌現(xiàn)出許多甘薯種植專業(yè)戶、加工企業(yè)，許多地區(qū)都把甘薯作為精準(zhǔn)扶貧、農(nóng)民脫貧致富的一項支柱產(chǎn)業(yè)。但甘薯栽植過程中，農(nóng)民種植方式差異較大，扦插密度較為隨意，所有的品種，采用一種模式栽培，導(dǎo)致可用的土壤養(yǎng)分和水分不能有效地被利用，結(jié)果造成產(chǎn)量降低、商品薯率下降，經(jīng)濟效益差。晉甘薯9號是短蔓食用型品種，濟薯25是長蔓高淀粉型品種，二者的遺傳特性決定了它們在單位面積土地利用和光照利用方面存在差別，在栽培技術(shù)方面存在著較大差異，目前二者栽培方面的研究已有文獻(xiàn)報道[5-8]，但扦插密度對這2個品種的群體生理指標(biāo)、產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的研究未見報道。

本試驗選用濟薯25、晉甘薯9號為試驗材料，研究黃土旱塬壟膜蓄水條件下不同蔓型甘薯品種高產(chǎn)的最適扦插密度，以期為甘薯種植及提質(zhì)增效提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014—2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所牛家凹試驗農(nóng)場進(jìn)行。土壤質(zhì)地為壤土，有機質(zhì) 13.77 g/kg，全氮 0.87 g/kg，有效磷 24.66 mg/kg，速效鉀321.38mg/kg，pH值7.53，年降雨量為470～480 mm，前茬作物為棉花。

1.2 試驗材料

晉甘薯9號是山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所甘薯研究室以晉甘薯5號為母本、秦薯4號為父本，雜交選育而成的優(yōu)質(zhì)短蔓食用型品種；濟薯25是山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所以濟01028為母本，以國內(nèi)優(yōu)良甘薯品種為父本，經(jīng)集團雜交選育而成的長蔓淀粉型品種。

1.3 試驗設(shè)計

扦插密度設(shè)3.0萬，3.9萬，4.8萬，5.7萬，6.6萬，7.5萬株/hm2共6個處理，3次重復(fù)，采用隨機區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積25 m2，種植5壟。為適合甘薯輕簡化栽培，與機械化種植、收獲作業(yè)相配套，采用1.0 m壟距進(jìn)行研究。

4月26日起壟覆膜，施摻混肥料（緩控釋型）750 kg/hm2，5月4日種植，全部采用高剪苗覆膜打孔栽植。各小區(qū)除扦插密度不同外，其余管理措施均一致。10月24日收獲。分別在栽后50，70，90，110，140，173 d（收獲期）挖根取樣，進(jìn)行相關(guān)的生育性狀田間觀察記載。每處理調(diào)查6株。

1.4 測定項目及方法

葉綠素含量采用SPAD502葉綠素儀測定；葉面積指數(shù)（LAI）參照“甘薯葉面積指數(shù)的測定法”[9]進(jìn)行測定；T/R值是地上部莖葉鮮質(zhì)量與地下部塊根鮮質(zhì)量的比值；收獲時統(tǒng)計每小區(qū)單株結(jié)薯數(shù)、單株薯產(chǎn)量、商品薯產(chǎn)量、商品薯率等。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗結(jié)果計算為2014，2015年2 a的平均值。試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用Microsoft Excel 2007，DPS v7.05軟件進(jìn)行方差分析，平均數(shù)采用LSD法進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 扦插密度對甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.1.1 扦插密度對單株鮮薯質(zhì)量的影響 晉甘薯9號、濟薯25單株鮮薯質(zhì)量不同生育時期均表現(xiàn)為隨扦插密度的增大呈下降趨勢，說明扦插密度增大后甘薯的單株生產(chǎn)力呈下降趨勢。扦插密度低，個體發(fā)育好，單株結(jié)薯數(shù)多、單株鮮薯質(zhì)量高；在生長中后期，高密度處理，雖莖葉生物量增多，但葉片相互遮擋或徒長，光合效率差，且個體間爭奪養(yǎng)分、空間激烈，導(dǎo)致單株產(chǎn)量降低。收獲時（173d）晉甘薯9號3.0萬株/hm2處理單株薯產(chǎn)量比3.9萬，4.8萬，5.7萬，6.6萬，7.5萬株/hm2處理分別提高8.88%，13.04%，39.87%，78.69%，120.67%；濟薯 25分別提高 12.38%，39.95%，78.69%，120.61%，143.28%。甘薯生長后期，扦插密度越大，單株薯產(chǎn)量降幅變化越不明顯（圖 1，2）。

扦插密度對甘薯單株薯產(chǎn)量存在明顯的調(diào)控效應(yīng)，且此作用存在明顯的基因型差異。隨扦插密度增大，長蔓型品種濟薯25單株鮮薯質(zhì)量降幅大于短蔓型品種晉甘薯9（圖3）。

2.1.2 扦插密度對甘薯產(chǎn)量及商品薯的影響 從表1可以看出，隨著扦插密度的增加，甘薯產(chǎn)量隨著增加，但到達(dá)最高后反而降低，產(chǎn)量與密度之間成二次函數(shù)關(guān)系。扦插密度差異顯著影響甘薯群體產(chǎn)量及商品薯，不同密度處理，產(chǎn)量差異達(dá)顯著水平（F晉9＝45.63，F(xiàn)J25＝12.43）。

晉甘薯9號在4.8萬株/hm2產(chǎn)量最高，與5.7萬株/hm2差異不顯著，比3.0萬，3.9萬，6.6萬，7.5萬株/hm2處理分別增產(chǎn) 44.12%，20.82%，39.54%，20.93%，且差異達(dá)到顯著水平；扦插4.8萬株/hm2商品薯產(chǎn)量和商品薯率也最高，分別為38307.52kg/hm2和74.57%，5.7萬株/hm2處理次之；7.5萬株/hm2總產(chǎn)量高，但單株質(zhì)量及商品薯率較低，其商品價值低。濟薯25在3.9萬株/hm2產(chǎn)量最高，與4.8萬，5.7萬株/hm2產(chǎn)量間差異不顯著，比3.0萬，6.6萬，7.5萬株/hm2分別增產(chǎn)14.98%，20.11%，13.74%，且差異達(dá)顯著或極顯著水平；以3.9萬株/hm2商品薯產(chǎn)量和商品率最高，分別為32 125.87 kg/hm2和73.26%，4.8萬株/hm2處理次之。密度大于4.8萬株/hm2，隨密度升高總產(chǎn)量及商品薯質(zhì)量降低。

由表2可知，同密度下不同品種間產(chǎn)量也存在較大的差異，濟薯25在最適密度3.9萬株/hm2下比同一栽培密度下的晉甘薯9號增產(chǎn)3.13%，差異不顯著；晉甘薯9號在最適密度4.8萬株/hm2下比同一栽培密度下的濟薯25增產(chǎn)19.24%，且差異達(dá)極顯著水平。

表1 不同密度處理對甘薯產(chǎn)量和商品薯產(chǎn)量的影響

表2 同密度下不同品種甘薯產(chǎn)量的比較

2.2 扦插密度對甘薯群體生理指標(biāo)的影響

2.2.1 扦插密度對葉面積指數(shù)（LAI）的影響 甘薯適宜的葉面積指數(shù)為以3～4為好，以3.5左右凈同化率最高[10]。在一定條件下，單位面積上保持大而合理發(fā)展的葉面積，對產(chǎn)量提高有著決定性作用。

從圖4，5可以看出，整個生育期內(nèi)不同密度處理葉面積指數(shù)變化趨勢均呈低—高—低單峰曲線，生長前期葉面積指數(shù)增長緩慢；70～110 d葉面積指數(shù)迅速增長；110 d達(dá)到峰值，隨后隨著養(yǎng)分向薯塊轉(zhuǎn)移，莖葉生長出現(xiàn)衰退，部分葉片枯黃、死亡，LAI逐漸減小；隨著扦插密度增大葉面積指數(shù)增大。

晉甘薯9號4.8萬，5.7萬株/hm2處理在甘薯生長中期（90～110 d），葉面積指數(shù)LAI值分別為3.09～3.89，3.55～4.12，比 3.0萬株 /hm2處理分別提高 29.29%～31.86%，48.54%～39.66%；6.6萬，7.5 萬株 /hm2處理為 4.08～5.17，4.75～5.97，它們造成了葉片相互遮擋或徒長，田間通風(fēng)透光差，光合效率低；3.0萬，3.9萬株/hm2處理，雖單株個體發(fā)育好，莖葉生長量多，但單位面積株數(shù)少，LAI偏低。

濟薯25在地上部莖葉生長較旺盛，葉片大而厚，同密度下相同生育期的葉面積指數(shù)（LAI）較晉甘薯9號偏高，但變化趨勢相同，以3.9萬，4.8萬株/hm2的 LAI值合理，90～110 d的 LAI為 3.33～4.74，3.64～4.76，利于甘薯莖葉及薯塊生長；5.7萬～7.5萬株/hm2在110 d時LAI達(dá)5.56～6.74，葉片生長相互重疊，光合效能降低。

2.2.2 扦插密度對甘薯蔓薯比的影響 薯蔓比（T/R）表示甘薯地上部和地下部生長的動態(tài)變化，是光合產(chǎn)物分配狀況及其源庫協(xié)調(diào)與否的標(biāo)志[11]。由圖 6，7 可知，在生長前期（0～70 d），莖葉生長快，T/R值大；隨著甘薯的生長，地上部莖葉合成的同化產(chǎn)物向薯塊分配運轉(zhuǎn)，使得T/R值下降迅速。甘薯生長前期，低密度處理，單株個體發(fā)育好，莖葉生物量大，T/R值大；甘薯生長的中后期，高密度處理下，T/R值增大；到甘薯生長后期，不同密度處理間T/R值差異不顯著。

晉甘薯9號50～90 d T/R值下降速率較快，90～140 d下降平緩，110 d時各處理T/R值在1.0～1.5，莖葉生長和薯塊生長達(dá)到均衡點，較早地把光合同化產(chǎn)物分配到塊根中，利于塊根的快速生長。濟薯25在50～90 d的T/R值下降速率較快；90～110 d由于降雨量較多，引起一些次生莖葉開始生長，導(dǎo)致T/R值升高，110～140 d又平緩下降，110 d時各處理T/R值為1.3～2.0。晉甘薯9號由于地上部莖葉生物量小于濟薯25，因此，同時期T/R值小于濟薯25，生長中后期（90～110 d）晉甘薯9號T/R值下降速率高于濟薯25。

2.2.3 扦插密度對葉片葉綠素含量的影響 葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量高低直接影響著光合產(chǎn)物的積累。

由圖8，9可知，隨著扦插密度的增大，甘薯葉片葉綠素含量呈降低趨勢，各密度處理在全生育期內(nèi)葉綠素含量變化趨勢相似，呈倒“S”型動態(tài)變化，即在生長前期（0～50 d），葉綠素含量較高，隨著生育期推進(jìn)，葉綠素含量降低；在生長中后期（90～110 d）時，葉綠素含量又升高，這是因為這一時期降雨量增多、莖葉處于快速生長階段；生長后期（110～140 d），葉綠素含量又降低；同一時期和相同密度處理下，晉甘薯9號葉綠素含量較濟薯25低。

3 討論與結(jié)論

作物生產(chǎn)是群體生產(chǎn)，群體產(chǎn)量的變化取決于作物品種特性、環(huán)境條件和種植密度三者間的相互作用。種植密度對作物造成的影響主要是因為植株之間相互競爭光、肥、水資源，從而造成資源壓力，影響植株的群體與個體生長[12-15]。建立甘薯適宜的種植密度，有利于單位面積株數(shù)、薯數(shù)和薯質(zhì)量的協(xié)調(diào)發(fā)展，而這三者是構(gòu)成甘薯產(chǎn)量的主要因素。大量研究表明，甘薯產(chǎn)量隨著扦插密度的增加而提高，但當(dāng)密度增加到一定程度時，產(chǎn)量開始下降，因為密度增加超過一定范圍破壞了群體和個體發(fā)育間的平衡關(guān)系，導(dǎo)致個體長勢減弱，光合作用降低，光合產(chǎn)物積累減弱[16-21]。

本研究結(jié)果表明，扦插密度對2個甘薯品種的群體生理指標(biāo)、單株鮮薯質(zhì)量、產(chǎn)量及商品薯率有顯著的調(diào)控效應(yīng)。隨密度的增加，單株鮮薯質(zhì)量降低，產(chǎn)量呈先上升后降低的拋物線狀；葉面積指數(shù)（LAI）增加；葉綠素含量降低；不同生育期不同密度處理T/R值表現(xiàn)不一，生長前期低密度處理下的T/R值高，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，高密度處理下的T/R值增高，這一結(jié)果與趙豐玲等[22]的研究結(jié)果不一致，可能是由供試品種、栽培條件等不同造成的。不同蔓型甘薯品種，要求不同的種植密度，以便協(xié)調(diào)個體和群體關(guān)系，建立合理群體結(jié)構(gòu)和光合性能，使作物產(chǎn)量達(dá)到最高，短蔓型品種晉甘薯9號適宜較高的密度，最適宜密度為4.8萬株/hm2，而長蔓型品種濟薯25適宜相對較低的密度，最適宜密度為3.9萬株/hm2，可形成良好的群體結(jié)構(gòu)，使甘薯產(chǎn)量和群體生理指標(biāo)達(dá)到最好。另外，在同一扦插密度下，較低密度處理的濟薯25產(chǎn)量高于晉甘薯9號，高密度處理下的晉甘薯9號產(chǎn)量高于濟薯25，可能是由于密度低，植株個體間競爭水、肥、光熱資源壓力小，加之品種遺傳特性的不同，造成濟薯25的產(chǎn)量高于晉甘薯9號。高密度處理下，植株個體間競爭水、肥、光熱資源壓力增大，影響植株的群體和個體生長，相同密度下，濟薯25由于是長蔓型品種，植株間生長易郁閉，通風(fēng)透光不良，影響植株對光能的利用及光合同化產(chǎn)物的積累，從而影響產(chǎn)量的提高，使產(chǎn)量低于晉甘薯9號。