優(yōu)化種植密度下的甘薯產量形成特性研究

孫哲+劉桂玲+鄭建利

摘要：以紫心甘薯品種泰中11號為材料，研究了不同種植密度下甘薯莖葉生長、塊根產量形成以及干物質積累動態(tài)等的規(guī)律和特征。結果表明：合理種植密度可以優(yōu)化甘薯地上部和地下部的協(xié)調生長，增加單株結薯數(shù)、單薯重及商品薯比率，塊根膨大速率加快，干物質積累增加；就群體而言，在優(yōu)化種植密度52 200株/hm2左右時，本試驗選用的甘薯品種泰中11號個體生長與群體產量形成的關系能夠更好地協(xié)調，群體產量最高。

關鍵詞：甘薯；種植密度；優(yōu)化；產量形成

中圖分類號：S531.047 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2016）11-0061-04

Abstract Taking the purple sweetpotato variety Taizhong 11 as material，the rules and characteristics of stem and leaf growth， root tuber yield formation and dry matter accumulation were studied under different planting densities. The results showed that the reasonable plant density could optimize the harmonious growth of aboveground and underground，increase the root number per plant， single root weight， commodity rate and dry matter accumulation， and accelerate the root expanding velocity. For population， under the plant density of about 52 200 plants per hectare， the relation between individual growth and population yield formation of Taizhong 11 could be better coordinated，and the yield was the highest.

Keywords Sweetpotato； Plant density； Optimization； Yield formation

甘薯是我國主要的糧食作物之一，對我國糧食安全有著重要的戰(zhàn)略意義。隨著經濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，甘薯作為休閑和保健食品越來越受到人們的青睞。由于甘薯中的蛋白質組成合理，含有人體必需的多種氨基酸，還有修復肝損傷、減肥、減緩人體機能衰老、抗高血壓、抑制膽固醇等作用，發(fā)達國家如美國、日本、韓國等將甘薯作為輔食及保健食品，我國甘薯以糧食為主的消費方式也發(fā)生了重大變化。

甘薯的產量和品質不同程度地受栽培管理措施的影響，其中種植密度是影響甘薯生長、產量和品質形成的重要因素之一。本試驗以紫心甘薯泰中11號為材料，研究不同種植密度下甘薯莖葉生長、鮮薯產量形成和干物質積累的規(guī)律和特征，旨在為確定優(yōu)化種植密度提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與管理

試驗于2015年5-10月在泰安市徂徠鎮(zhèn)泰安市農業(yè)科學研究院甘薯試驗示范基地進行。砂壤土，前茬作物為花生。試驗共設5個種植密度處理：分別為D1（104 250株/hm2）、D2（78 150株/hm2）、D3（62 550株/hm2）、D4（優(yōu)化種植密度：52 200株/hm2）、D5（44 700株/hm2）。小區(qū)為5行區(qū)，面積5.0 m×4.0 m=20.0 m2。隨機區(qū)組排列，重復3次。5月17日栽秧，其它管理方式同一般大田。

1.2 試驗方法

栽秧后60 d開始取樣調查，以后每隔20 d左右調查一次。選取代表性植株5株，測定莖葉鮮重、莖蔓長度、薯塊重、薯塊數(shù)。隨機取葉片100 片，用直徑1.3 cm 的打孔器打孔，稱取鮮重，計算葉面積系數(shù)。將薯塊分級稱重，大于500 g的薯塊為大薯，200～500 g的薯塊為中薯，小于200 g的薯塊為小薯，分別稱鮮重，計算塊根膨大速率、T/R值。塊根分別在 60℃下烘干測塊根干重。

1.3 數(shù)據分析

試驗數(shù)據采用Microsoft Excel 2003 繪圖，用DPS 7.5進行方差及差異性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同密度對甘薯生長發(fā)育的影響

由圖1可以看出，甘薯莖蔓長度整個生育期不斷增大，60～80 d甘薯莖長增長較快。隨著種植密度增加，莖長縮短，其中，D4和D5處理差異不明顯，均高于其它處理，種植密度過大不利于甘薯莖蔓的伸長。

各處理的葉面積指數(shù)變化趨勢均呈單峰曲線（圖2），在60～80 d葉面積指數(shù)增長較快，80～120 d葉面積指數(shù)變化較平穩(wěn)，120 d以后迅速減小。葉面積指數(shù)在60 d左右能達到2.66～3.14，各處理均處于封壟期，100 d左右葉面積指數(shù)都達到峰值，最大為4.91。隨著密度的增大葉面積指數(shù)逐漸增大，但就個體而言，D4和D5處理單株葉面積均高于其它處理，說明種植密度的增加不利于甘薯個體葉片的生長，從而減少了光合同化物的合成，不利于單株產量的形成。

2.2 不同栽培密度對甘薯產量及其構成要素的影響

由表2看出，單株結薯數(shù)D1低于其它處理，顯著低于D3-D5處理；單薯重D1和D2處理均顯著低于其它處理，D3處理顯著低于D4、D5；甘薯產量，優(yōu)化密植D4處理均高于其它處理，除D3外差異均達到顯著水平。說明種植密度過大降低結薯數(shù)、單薯重，從而降低產量；而如果密度太小，雖然單株結薯數(shù)和單薯重都顯著增大，但由于種植株數(shù)少，群體產量也會降低。

2.3 不同種植密度下塊根干物質積累動態(tài)

由圖3可以看出，不同種植密度處理單株塊根干物質積累量差異顯著，D4 和D5處理單株塊根干重顯著高于其它處理，密度過大則不利于產量的形成，D1處理單株塊根的干重均顯著低于其它處理，D5處理雖然單株塊根干物質積累量較大，但群體密度過小，不利于總產的增加。

2.4 不同種植密度下塊根膨大速率的變化

塊根膨大速率在一定程度上能夠反映碳水化合物在塊根中的積累情況，較高的積累速率是獲得較高的塊根產量的重要條件。如圖 4 所示，各處理塊根膨大速率均呈現(xiàn)“升高-降低-升高”的趨勢，第一個峰值出現(xiàn)在栽后80～100 d。D1處理密度過大，其膨大速率顯著低于其它處理，D5處理塊根膨大速率最大，優(yōu)化密植D4處理略低于D5。

2.5 不同種植密度下甘薯T/R值變化動態(tài)

T/R值反映了地上部和地下部產量的協(xié)調關系，T/R比值越小，則同化產物分配于塊根越多。從表2可以看出，甘薯前期生長重心是莖葉，T/R值大；隨生育進程，甘薯生長重心轉向地下，T/R值逐漸減小。密度較大的D1和D2處理其T/R值始終高于其它處理，D4和D5處理的T/R值一直處于較低水平，合理的密度能夠較好地協(xié)調地上部和地下部生長的關系。120～140 d生長期內D3處理的T/R值也較小，但結合其薯塊干物質積累量可以判斷，該處理的植株總生物量也較小。

2.6 不同種植密度對收獲期商品薯比率的影響

由表3可以看出，甘薯商品率隨密度的增大而減小，其中，優(yōu)化種植密度的D4處理比D1、D2和D3處理分別高出14.2、10.8和3.9個百分點，D5處理比D4處理高出1.0個百分點。說明種植密度在52 200株/hm2以下時有利于商品薯的形成，而D5處理雖然商品薯比率較大，但不利于群體產量的形成，D4處理是更適合形成群體產量、增加商品薯比率進而增加效益的最佳種植密度。

3 討論與結論

甘薯地上部莖葉的生長和光合功能的大小，直接關系到養(yǎng)分制造、分配和積累，對甘薯經濟產量的形成具有決定性的意義。甘薯莖葉生長與產量形成相關性的研究已有較多報道，如余金龍[1]研究表明，莖葉重、分枝數(shù)和分枝總長對鮮薯產量的形成起著決定性作用。劉桂玲等[2]對北方甘薯主產區(qū)不同基因型主栽品種鮮薯、薯干產量與地上部主要農藝性狀的關聯(lián)度做過研究，確定了不同器官與產量形成的相關性大小順序。對于產量構成因素，董立峰等[3]認為，單株薯數(shù)和單薯重對單株產量的直接作用較大；崔翠等[4]也發(fā)現(xiàn)，大中薯數(shù)對鮮產的影響呈極顯著正相關。本研究結果表明，在一定密度范圍內，甘薯莖長隨密度的減小而增大，葉面積指數(shù)則隨密度的增大而增大，在一定范圍內甘薯產量隨密度的減小而增大，但種植密度過小則不利于群體產量的形成，這與趙豐玲等[5]在微型薯上的研究結果不同。通過對產量構成因素的分析發(fā)現(xiàn)，種植密度過大單株結薯數(shù)和單薯重都會降低，從而產量降低；而如果密度太小，雖然單株結薯數(shù)和單薯重都顯著增大，但由于種植株數(shù)少，群體產量也會降低。因此，優(yōu)化種植密度能夠協(xié)調甘薯個體與群體的關系，在充分發(fā)揮甘薯單株產量的基礎上，保證群體產量最大化。

甘薯地上部與地下部的協(xié)調生長是產量形成的關鍵，地上部旺長和衰弱均不利于地下部產量的形成，而栽培條件和措施是甘薯地上部與地下部協(xié)調生長的重要影響因素。Hizukuri[6]研究表明，在土壤通氣不良條件下，T/R 值上升，光合產物向塊根的分配減少，導致甘薯地上部生長過旺，產量下降。本研究發(fā)現(xiàn)種植密度大，不利于光合產物向地下部轉運，T/R 值增大，塊根不能較好地形成產量。

光合產物是甘薯塊根中的主要物質，甘薯產量的形成過程就是光合產物不斷積累并不斷向塊根分配的過程。甘薯生長前期，光合產物主要用于地上部植株形態(tài)的構建，在塊根形成與膨大后期，干物質不斷向地下部分轉移，形成經濟產量[7，8]。陳云池[9]、陳希凱[10]研究指出，干物質量的增長和葉面積系數(shù)呈正相關，但并不是葉面積系數(shù)越大越好。Enyi[11]指出，高產品種不但平均生長率高，而且轉移到塊根的總干物質百分率也較高，因此塊根膨大速率快、單薯重增加快。薯塊的商品性是衡量甘薯品種優(yōu)劣的重要指標，其中薯塊大小是判斷其商品性的重要性狀。本研究表明，種植密度對薯塊干物質積累和膨大速率有顯著影響，種植密度小則有利于薯塊干物質積累，薯塊膨大速率大，容易形成商品薯，但只有在合理的密度下才能獲得產量與商品率的同步提高。

參 考 文 獻：

[1]余金龍. 甘薯塊根產量及相關性狀的典型相關分析[J]. 西南農業(yè)學報，2001，14（2）：107-110.

[2] 劉桂玲，鄭建利，柳新明，等. 不同基因型甘薯品種產量與地上部農藝性狀及主要氣象因子關聯(lián)度分析[J]. 中國農學通報，2009，25（5）：125-131.

[3] 董立峰，王鳳寶，付金鋒，等. 甘薯主要數(shù)量性狀對單株產量的通徑分析[J]. 中國農學通報，2005，21（3）：311-315.

[4] 崔翠，周清元，蒲海斌，等. 甘薯部分數(shù)量性狀的遺傳力及其相關分析[J]. 西南農業(yè)大學學報，2004， 26（5）：560-562.

[5] 趙豐玲，鄭建利，劉桂玲，等. 不同種植密度和收獲時期對微型甘薯產量及商品率的影響[J]. 中國農學通報，2014，30（6）：229-232.

[6] Hizukuri S. Effect of environment temperature of plants on the physicochemical properties of their starches[J]. J. Jap. Soc. Starch Sci.，1969，17（1）：73-88.

[7] 楊艷敏，臧士國，張建平. 甘薯生長發(fā)育模擬模型的初步研究 Ⅰ.光合作用和干物質生產與分配[J]. 河北農業(yè)大學學報，2001，24（1）：8-12.

[8] 張曉艷，劉鋒，王風云，等. 甘薯干物質分配及產量形成模擬研究[J]. 中國農學通報，2008，24（12）：505-510.

[9] 陳云池. 甘薯同化物質積累和塊根膨大規(guī)律的初步探討[J]. 中國農業(yè)科學，1961（9）：25-29.

[10]陳希凱. 甘薯塊根膨大過程和莖葉生長動態(tài)的關系[Z]. 山東農學院科研資料選編，1978.

[11]Enyi B A C. Growth rates of there cassava varying population density [J]. Journal of Agricultural Science，Cambridge，1973，81：15-28.