段龍飛,郭邦利,蔡陽光,覃劍峰,陳國愛,劉次鵬,王宗方
(安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所 安康市魔芋產(chǎn)業(yè)研究院,陜西 安康 725021)
魔芋(Amorphophalluskonjac)又名蒟篛、蛇頭草、花桿蓮、麻芋子,為單子葉植物綱天南星科魔芋屬多年生宿根草本植物,由于其富含葡甘聚糖而被廣泛應(yīng)用于食品、化學(xué)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)環(huán)保等多個領(lǐng)域[1,2]。
魔芋是一種半陰性植物,喜散射光和弱光,忌強(qiáng)光。魔芋與玉米多樣性種植充分發(fā)揮了地上部分錯層優(yōu)勢,魔芋有效利用了高稈作物對光的遮擋作用,可促進(jìn)其自身的生長[3]。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為魔芋只適宜在中高山區(qū)種植。然而,中高山區(qū)土地資源有限且不利于機(jī)械化操作,極大的增加了運(yùn)輸、勞動成本,導(dǎo)致魔芋種植效益不高[4]。而低海拔地區(qū)土地資源較多,土壤條件良好,交通運(yùn)輸便利,便于小型機(jī)械化操作,可極大的降低勞動成本。目前,有關(guān)玉米與魔芋間作的研究已有報道,然而,不同區(qū)域、不同魔芋品種在實(shí)際大田生產(chǎn)中套種的密度存在顯著差異,尤其在低海拔區(qū)域,光照強(qiáng)度較大,玉米遮陰套種密度對魔芋的生長發(fā)育、病害發(fā)生以及產(chǎn)量形成顯得尤為關(guān)鍵。
本研究以嵐皋花魔芋為材料,在安康川道低海拔區(qū)域研究玉米套種密度對魔芋光合色素、農(nóng)藝性狀、病害發(fā)生以及產(chǎn)量形成等的影響,篩選花魔芋在低海拔地區(qū)最佳的玉米套種密度,為低海拔魔芋大田套種提供參考。
試驗(yàn)于2017年4-10月在陜西省安康市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所魔芋種芋繁育基地進(jìn)行,海拔280 m。試驗(yàn)田土壤為水稻土,前茬為玉米,收獲后部分秸稈還田,含有有機(jī)質(zhì)1.84%,銨態(tài)氮10 mg·kg-1,速效磷56 mg·kg-1,速效鉀86 mg·kg-1,pH值為7.05。
供試魔芋為安康當(dāng)?shù)鼗в?,玉米選用正大999(高桿)。
1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計
該試驗(yàn)設(shè)置6種玉米套種密度,1行魔芋+1行玉米,具體玉米套種密度: CK(0株·hm-2);A.20 850株·hm-2(株行距60 cm×80 cm);B.25 020株·hm-2(株行距50 cm×80 cm);C.31 260株·hm-2(株行距40 cm×80 cm);D.41 685株·hm-2(株行距30 cm×80 cm);E. 62 520株·hm-2(株行距20 cm×80 cm)。每處理3 次重復(fù),共15個小區(qū),小區(qū)面積4 m×12 m=48 m2,各重復(fù)內(nèi)處理隨機(jī)排列。
魔芋播種株行距為40 cm×80 cm,每個小區(qū)播種120個魔芋,種芋大小基本相同(100 g左右)。4 月25日,試驗(yàn)小區(qū)播種,有機(jī)肥和農(nóng)家肥作為底肥一次性施入,有機(jī)肥3 000 kg·hm2,農(nóng)家肥按15 000 kg·hm-1。播種前魔芋進(jìn)行晾曬,種芋消毒處理(甲醛-高錳酸鉀熏蒸處理)。
1.3.2 測定內(nèi)容和方法
(1)農(nóng)藝性狀測定
生長發(fā)育數(shù)據(jù)調(diào)查于2017 年8 月中下旬,每個處理選擇30株進(jìn)行調(diào)查,分別測定株高、葉柄長度、葉柄直徑、葉盤直徑、頂裂葉長、寬[5,6]。(注:葉柄長度:地面到葉柄分叉處的長度;葉柄直徑:葉柄基部緊貼地面直徑;葉盤直徑:葉片張開角度最大的距離。)
(2)光合色素含量測定
測定魔芋葉片光合色素含量,包括葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素以及光合總色素。具體方法如下:魔芋葉片采集的時間選在早晨9:00 -10:00。光合色素提取用丙酮∶乙醇∶蒸餾水=4∶5∶1(體積比) 的提取液,用直徑0.9 cm 的打孔器取新鮮葉片約0.4 g(避開主葉脈),在50 mL容量瓶避光浸提10~12 h,分別在波長665 nm、649 nm、470 nm 和652 nm下測定浸提液的吸光度值,計算葉綠素a、b、類胡蘿卜素和總色素的含量[7]。
(3)魔芋軟腐病及產(chǎn)量分析
統(tǒng)計7~9月魔芋軟腐病的發(fā)病規(guī)律,每月統(tǒng)計一次。魔芋收獲后,每個處理選有代表性的30株魔芋,計算單株球莖鮮重以及葡甘聚糖KGM 含量。
發(fā)病率=(發(fā)病株數(shù)/播種株數(shù))×100%
利用Excel 2003與SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計分析。
通常情況下,魔芋地上部分只有一個葉片,因此,魔芋葉片的生長發(fā)育對地下球莖的生長起到關(guān)鍵作用。由表1可見,不同的玉米套種密度對魔芋地上部分葉的生長影響顯著。具體表現(xiàn)為,隨著玉米套種密度的增加,魔芋株高逐漸減小,葉盤直徑呈現(xiàn)增長的趨勢,葉柄直徑和葉柄長度差異不顯著。此外,玉米套種遮陰下,魔芋葉色呈深綠色,小葉平展,頂裂葉展開度較大,呈“T型”;相反,魔芋凈作時(CK),魔芋葉色明顯變黃,葉柄顏色變淺,小葉發(fā)生明顯的卷曲顯現(xiàn),頂裂葉明顯上舉即葉型由“T型”變?yōu)椤癥型”。
表1 玉米套種密度對魔芋葉生長發(fā)育的影響Table 1 Comparison of main agronomic traits under different mize interplanting density
注:同列不同小字母表示處理間差異5%顯著水平。
Note: Small letters following the numbers show significanted difference(P<0.05).
表2 玉米套種密度對魔芋葉片光合色素的影響Table 2 Comparison of leaf pigments concentration under mize interplanting density
注:同列不同小字母表示處理間差異5%顯著水平。
Note: Small letters following the numbers show significanted difference(P<0.05).
光合色素影響作物光合性能,其含量的高低在一定程度上反映了葉片衰老的程度。由表2可見,不同的玉米套種密度對魔芋光合色素含量具有一定的影響。
隨著玉米套種密度的增加,魔芋葉片光合總色素、葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素都呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。其中,魔芋凈作時(CK)光合色素含量最低。由此可知,適當(dāng)?shù)恼陉帉τ谀в蠊夂仙氐暮铣删哂幸欢ǖ拇龠M(jìn)作用。
由表3可見,不同的玉米套種密度與魔芋軟腐病的發(fā)病率密切相關(guān)。較CK而言,各處理魔芋套種玉米后,魔芋的發(fā)病率明顯降低,然而,隨著玉米套種的密度的進(jìn)一步增加,魔芋發(fā)病率呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢。由此推測,合適的玉米套種密度在一定程度上能降低魔芋病害的發(fā)生。
由表4可見,不同玉米套種密度對魔芋的單株球莖鮮重、膨大倍數(shù)以及小區(qū)產(chǎn)量有一定影響。具體表現(xiàn)為,較CK而言,玉米遮陰處理下,魔芋單株球莖鮮重、膨大系數(shù)、小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量明顯提高,各處理間葡甘聚糖含量差異不顯著。然而,隨著玉米套種密度的增加,魔芋的單株球莖鮮重有減小的趨勢,由此表明,玉米和魔芋之間可能存在一定的水肥競爭關(guān)系。此外,當(dāng)魔芋凈作時(CK),除發(fā)病率高外,其倒苗期較其他處理提前32天。
魔芋是一種半陰性植物,喜散射光和弱光,忌強(qiáng)光。因此,采用高桿作物間作套種顯得尤為重要。已有研究表明,魔芋具有相對較低的光飽和點(diǎn),一旦光照超過其飽和點(diǎn),葉片溫度迅速上升,光合效率下降,直接影響魔芋正常生長[8]。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明,玉米套種遮陰下,魔芋葉色呈深綠色,小葉平展,頂裂葉展開度較大,呈“T型”;相反,魔芋凈作時(CK),魔芋葉色明顯變黃,葉柄顏色變淺,小葉發(fā)生明顯的卷曲顯現(xiàn),頂裂葉明顯上舉即葉型由“T型”變?yōu)椤癥型”。魔芋植株由“T型”到“Y型”的變化,縮小了魔芋葉片的受光面積,在一定程度上降低強(qiáng)光對其造成的傷害,這是植物面對環(huán)境脅迫應(yīng)激反應(yīng)。光合色素含量的高低在一定程度上反映了葉片衰老的程度。魔芋凈作時(CK),其光合色素含量明顯低于其他的遮陰處理,由此推測,長時間的強(qiáng)光導(dǎo)致魔芋葉片葉綠素a、葉綠素b等色素發(fā)生降解,葉片黃化,直接影響魔芋的光合效率和產(chǎn)量形成。
表3 玉米套種密度對魔芋軟腐病發(fā)病率的影響Table 3 The effect of different mize planting density on konjac soft rot
注:同列不同小字母表示處理間差異5%顯著水平。
Note: Small letters following the numbers show significanted difference(P<0.05).
表4 玉米套種密度對魔芋產(chǎn)量及KGM的影響Table 4 The effect of different mize planting density on yield and KGM of konjac
注:同列不同小字母表示處理間差異5%顯著水平。
Note: Small letters following the numbers show significanted difference(P<0.05).
大田魔芋栽培中高桿作物的套種遮陰對魔芋生長發(fā)育、產(chǎn)量形成以及病害的發(fā)生至關(guān)重要[9]。然而,高桿植物的套種顯然與魔芋存在爭水爭肥的競爭關(guān)系。本試驗(yàn)研究表明,隨著玉米套種密度的增加,魔芋的球莖鮮重有減小的趨勢,魔芋的田間發(fā)病率明顯降低,小區(qū)的實(shí)際產(chǎn)量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。因此,本試驗(yàn)研究表明,在低海拔魔芋種植區(qū)域,魔芋大田栽培必須間作套種,一般玉米套種密度為25 020株·hm-2左右。