王璐，郭徽，郭洪海,3，劉芳芳,3，胡鑫慧,3，劉振林,3，賈曦

（1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，濟(jì)南 250100；2山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院黃河三角洲現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，山東東營(yíng) 257091；3農(nóng)業(yè)農(nóng)村部鹽堿地生物資源與評(píng)價(jià)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東東營(yíng) 257091）

0 引言

菊芋(Helianthus tuberosus)又稱洋姜、鬼子姜，屬菊科向日葵屬作物，起源于北美洲[1]。其抗逆性強(qiáng)、耐貧瘠[2]，在食品加工、飼草、生物質(zhì)能源和生態(tài)修復(fù)等領(lǐng)域極具潛力[3-5]，是高效利用鹽堿地的重要經(jīng)濟(jì)作物之一。菊芋的地上部分高大繁茂、葉片量大肥厚，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，是不可多得的優(yōu)良牲畜食用飼料[6-8]，在應(yīng)用工業(yè)領(lǐng)域也比較成熟，已被廣泛應(yīng)用于生物燃料的生產(chǎn)[9-10]。菊芋地下塊莖含有豐富的菊糖，菊糖屬于一種低聚果糖，熱量低，其在糖尿病患者飲食改良、食品替代方面有廣泛應(yīng)用[11-13]。

合理的種植方式和種植密度是發(fā)揮群體生產(chǎn)力、提升資源利用效率、提高產(chǎn)量的重要途徑[14]。在作物的栽培技術(shù)方面，起壟栽培可調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)環(huán)境及田間小氣候，是作物生產(chǎn)中提高產(chǎn)量的重要措施[15]。有研究表明，與平作模式相比，在壟作模式條件下，菊芋產(chǎn)量可提高15%[16]。楊君等[17]研究發(fā)現(xiàn)，隨著菊芋種植密度的增加，菊芋產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)株距50 cm、行距70 cm時(shí)產(chǎn)量達(dá)到最大。關(guān)于菊芋種植制度和種植密度的研究較多，但集中于單一變量對(duì)塊莖產(chǎn)量的影響，將種植制度和種植密度相結(jié)合鮮有報(bào)道。本研究以此為切入點(diǎn)，將種植制度和種植密度相結(jié)合，探究最優(yōu)栽培模式，旨在比較黃河三角洲鹽堿地區(qū)不同種植方式和種植密度對(duì)菊芋地上部分生物量、地下塊莖產(chǎn)量以及單個(gè)塊莖質(zhì)量的影響，為菊芋在黃三角的高產(chǎn)栽培和資源高效利用提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院東營(yíng)基地，試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為重壤，春季土壤耕層含鹽量3.2 g/kg，土壤有機(jī)質(zhì)含量10.2 g/kg，堿解氮含量23.4 mg/kg、速效磷含量11.7 mg/kg、速效鉀含量281.2 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，A 因素為種植方式，設(shè)起壟(A1)和平作(A2)2個(gè)水平，安排在主區(qū)。B因素為種植密度，設(shè)行距60 cm(B1)、80 cm(B2)、100 cm(B3)3 個(gè)水平，安排在副區(qū)，株距均為35 cm。每小區(qū)種6行，面積分別是25.2、33.6、42 m2，3 次重復(fù)，隨機(jī)排列。起壟設(shè)計(jì)為壟面30 cm，壟寬50 cm，壟高25 cm。試驗(yàn)于2021 年4 月1 日深耕整地，按N 145 kg/hm2、P2O5136 kg/hm2、K2O 56 kg/hm2基施。挑選大小均勻（20 g左右）的菊芋塊莖穴播，播深10 cm，供試菊芋品種為‘南芋一號(hào)’?，F(xiàn)蕾期按N 95 kg/hm2追肥，栽培管理同大田生產(chǎn)。試驗(yàn)結(jié)束取樣時(shí)間為10月30日。

收獲前每小區(qū)取樣中間40株，記錄地上莖葉生物量、地下塊莖產(chǎn)量，將每個(gè)小區(qū)收獲的塊莖平攤開(kāi)，隨機(jī)取樣150個(gè)塊莖進(jìn)行稱量調(diào)查。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法

采用Microsoft Excel 2010對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理并進(jìn)行方差分析。采用SPSS 26進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植制度和種植密度對(duì)地上莖葉生物量的影響

由表1可知，同一種植方式下，種植密度越大即行距越小，菊芋地上莖葉生物量越高，且起壟種植條件下行距60 cm的生物量與其他處理間存在顯著提高。在A1 水平上，與B1 相比，B2 和B3 的莖葉生物量分別降低22.53%和11.60%；在A2 水平上，與B1 相比，B2 和B3的莖葉生物量分別降低23.95%和21.53%。同一種植密度下，起壟比平作的莖葉生物量大，B1、B2 和B3分別提高6.36%、8.07%和16.88%，但影響不顯著。

表1 菊芋地上莖葉生物量與地下塊莖產(chǎn)量kg/hm2

2.2 種植制度和種植密度對(duì)地下塊莖產(chǎn)量的影響

由表1可知，同一種植方式下，種植密度越大即行距越小，菊芋產(chǎn)量越高，且起壟種植條件下行距60 cm的塊莖產(chǎn)量與其他處理間存在顯著提高。在A1 水平上，與B1 相比，B2 和B3 的塊莖產(chǎn)量分別降低24.62%和7.01%；在A2水平上，與B1相比，B2和B3的塊莖產(chǎn)量分別降低39.94%和14.08%。同一種植密度下，起壟比平作的生物量大，B1、B2 和B3 分別提高4.96%、31.74%和13.59%，但影響不顯著。

F測(cè)驗(yàn)結(jié)果（表2）表明，區(qū)組間和A因素間差異達(dá)顯著水平，但B因素間和A×B互作未達(dá)到顯著水平。

表2 菊芋產(chǎn)量的方差分析

從圖1 可以看出，不同種植方式和種植密度下的地上莖葉生物量和地下塊莖產(chǎn)量呈現(xiàn)極顯著線性關(guān)系，且A1B1趨勢(shì)線斜率遠(yuǎn)大于其他試驗(yàn)處理，該試驗(yàn)處理更有利于菊芋地下塊莖產(chǎn)量形成。從表1可以看出。在A2B2 和A2B3 種植方式與A1B1 有顯著性差異，另外3組無(wú)顯著差異。

圖1 地上莖葉生物量和地下塊莖產(chǎn)量的關(guān)系

2.3 種植制度和種植密度對(duì)地下塊莖質(zhì)量的影響

如圖2 所示。在A1 壟作方式下，B1 行距的塊莖質(zhì)量大多集中在15～20 g，頻數(shù)最大值出現(xiàn)在15 g，比該處理塊莖質(zhì)量的平均值低，數(shù)據(jù)形成的直方圖和正態(tài)分布的峰值偏右，表明該處理塊莖較小的偏多；B2行距的塊莖質(zhì)量大多集中在20～25 g，頻數(shù)最大值出現(xiàn)在20 g左右，比該處理塊莖質(zhì)量的平均值低，數(shù)據(jù)形成的直方圖和正態(tài)分布的峰值偏右，表明該處理塊莖較小的偏多，但不如A1B1明顯；B3行距的塊莖質(zhì)量大多集中在25～30 g，頻數(shù)最大值出現(xiàn)在30 g 左右，與該處理塊莖質(zhì)量的平均值持平，且塊莖質(zhì)量數(shù)據(jù)分布近似正態(tài)分布，表明該處理塊莖長(zhǎng)勢(shì)情況良好，質(zhì)量分布均勻。在A2 平作方式下，B1 行距的塊莖質(zhì)量大多集中在15～20 g，頻數(shù)最大值出現(xiàn)在20 g，比該處理塊莖質(zhì)量的平均值低，數(shù)據(jù)形成的直方圖和正態(tài)分布的峰值偏右，表明該處理塊莖較小的偏多；B2 行距的塊莖質(zhì)量大多集中在15～20 g，頻數(shù)最大值出現(xiàn)在15 g 左右，比該處理塊莖質(zhì)量的平均值低，數(shù)據(jù)形成的直方圖和正態(tài)分布的峰值偏右，表明該處理塊莖較小的偏多；B3 行距的塊莖質(zhì)量大多集中在25～40 g，頻數(shù)最大值出現(xiàn)在25～30 g，與該處理塊莖質(zhì)量的平均值持平，且塊莖質(zhì)量數(shù)據(jù)分布近似正態(tài)分布，表明該處理塊莖長(zhǎng)勢(shì)情況良好，質(zhì)量分布均勻。

圖2 不同處理塊莖直方圖和正態(tài)分布

3 討論

菊芋是一種塊莖類作物，土壤質(zhì)地與疏松程度對(duì)其莖、葉生長(zhǎng)發(fā)育和塊莖的膨大具有重要影響[18]。研究表明，壟作可以改善土壤理化性質(zhì)[19]，增加土壤孔隙度，降低土壤容重，顯著提高菊芋養(yǎng)分吸收量[16,20]。與平作相比，壟作可使菊芋在壤質(zhì)土上的產(chǎn)量增加20.33%，但未達(dá)到顯著性差異水平[21]。本試驗(yàn)在粘質(zhì)鹽堿地上進(jìn)行，土壤板結(jié)是該類土壤基本特征，結(jié)果表明，起壟比平作土壤容重降低13.84%，土壤孔隙度增加22.79%，增產(chǎn)4.75%～23.58%。與曹力強(qiáng)[21]的研究結(jié)果相比，本試驗(yàn)增產(chǎn)效應(yīng)的方差分析差異達(dá)到顯著水平，其原因可能是二者試驗(yàn)地土壤質(zhì)地不同。因此，在土壤質(zhì)地粘重的土地上起壟種植菊芋，更有利于提高地下塊莖產(chǎn)量和地上秸稈生物量。

菊芋產(chǎn)量由單株產(chǎn)量和種植密度共同決定。種植密度是影響作物光合特性、生物量、品質(zhì)的重要因素[22-23]。通過(guò)合理調(diào)控種植密度，增加群體數(shù)量，提高個(gè)體生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)群體和個(gè)體協(xié)調(diào)，是增加作物產(chǎn)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。有研究表明，隨著種植密度的增加，菊芋地上部莖葉生物量和地下塊莖產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，菊芋總產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)[17,24]。在本試驗(yàn)中，菊芋生產(chǎn)采用不同行距未能產(chǎn)生增產(chǎn)效應(yīng)，在生育后期塊莖開(kāi)始膨大時(shí)，高大植株和大量側(cè)枝使寬窄行距的通風(fēng)透光作用無(wú)法顯現(xiàn)[25]，隨著種植密度的減小，地上部莖葉生物量和地下塊莖產(chǎn)量減低，這也許與試驗(yàn)地土壤肥力低、土壤含鹽量高有關(guān)，低肥力鹽堿地要獲得高產(chǎn)，需要提高種植密度，增加單位面積產(chǎn)量，但大行距種植可明顯增加單粒塊莖質(zhì)量，A1B3、A2B3 處理單粒塊莖質(zhì)量大多集中在25～40 g 范圍。因此，合理的種植方式和種植密度是提高菊芋產(chǎn)量的重要途徑。

4 結(jié)論

在不同種植間距下，壟作栽培菊芋的地上莖葉生物量、地下塊莖產(chǎn)量及塊莖大小等指標(biāo)均優(yōu)于平作。60 cm種植行距下地上莖葉生物量和地下塊莖產(chǎn)量均最高，但單個(gè)塊莖質(zhì)量較小，更適于以牲畜飼料收獲為目的的種植；100 cm種植行距下塊莖質(zhì)量較大且大小均勻，并維持較高的地上莖葉生物量和地下塊莖產(chǎn)量，更適于以塊莖商品化為目的種植。因此，在黃河三角洲鹽堿地區(qū)種植菊芋時(shí)宜采用壟作栽培，并根據(jù)種植目的選擇合適的種植間距。