馬鈴薯—燕麥間作條件下施氮水平對馬鈴薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

賀錦紅 吳娜 蔡明 楊亞亞 楊娜娜 祁立中 劉吉利

摘 要：目的：探明馬鈴薯-燕麥間作和施氮水平對馬鈴薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量品質(zhì)的影響。方法：通過裂區(qū)試驗，在寧夏半干旱區(qū)開展馬鈴薯4個施氮水平（0 kg·hm-2、75 kg·hm-2、150 kg·hm-2、225 kg·hm-2，分別標(biāo)記為N0、N1、N2、N3）和兩種種植方式（間作和單作，分別標(biāo)記為JP和IP）的大田試驗。結(jié)果：在單作條件下，N2水平的馬鈴薯葉綠素含量SPAD值較N0、N1、N3水平增加9.0%、13.0%、10.4%，處理間差異顯著（P<0.05）；兩種種植方式（間作和單作）下的4個施氮水平中，N2水平商品薯率均顯著高于N0、N1、N3處理（P<0.05），依次增加了20.0%、27.0%、7.1%和12.0%、19.5%、6.7%。試驗結(jié)果同時表明，同一施氮水平下間作和單作馬鈴薯的商品薯率均無顯著差異（P>0.05）；在間作條件下，N2水平處理的馬鈴薯塊莖淀粉含量、還原糖含量、維生素C含量均最高，且產(chǎn)量與施氮量、淀粉含量、還原糖含量、維生素C含量、粗蛋白含量均呈正相關(guān)關(guān)系。結(jié)論：寧夏半旱區(qū)馬鈴薯宜采用間作模式，不論間作還是單作馬鈴薯最適的施氮量均為150 kg·hm-2。

關(guān)鍵詞 馬鈴薯；間作；施氮水平；商品薯率；品質(zhì)

中圖分類號：S532； 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.27.017

1 材料與方法

1.1 供試品種

采用馬鈴薯原種青薯9號（青海省農(nóng)林科學(xué)院），燕麥為燕科一號。

1.2 試驗地概況

試驗地點位于寧夏海原縣西安鎮(zhèn)，位于東經(jīng)105°09～106°10′、北緯36°06′～37°04′，海拔2 133 m，年平均降水量286 mm。無霜期為149～171 d，年均氣溫7 ℃。屬于干旱半干旱帶，土壤類型為侵蝕黑壚土。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為施氮水平，副區(qū)為種植方式。主區(qū)為4個施氮水平（N0、N1、N2、N3），分別施用純氮0 kg·hm-2、75 kg·hm-2、150 kg·hm-2、

225 kg·hm-2，副區(qū)為單作馬鈴薯（IP）、單作燕麥（IO）和馬鈴薯燕麥間作（間作中馬鈴薯、燕麥分別用JP、JO表示），12個處理。馬鈴薯單作種10行，起壟種植，壟寬60 cm，株距40 cm。燕麥單作20行，與馬鈴薯同期種植，條播，行距30 cm，播種量90 kg·hm-2。間作（馬鈴薯與燕麥行數(shù)比4∶2）種3帶，小區(qū)面積36 m2，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，共36個小區(qū)。70%氮肥作為基肥撒施后混入土壤，30%氮肥在馬鈴薯現(xiàn)蕾期追施。各處理磷和鉀肥用量一致，分別為P2O5 90 kg·hm-2和K2O 45 kg·hm-2，磷肥和鉀肥均作為基肥一次性施用。

1.4 測定指標(biāo)

在馬鈴薯的苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、塊莖形成期、塊莖膨大期和成熟期每小區(qū)隨機(jī)采集馬鈴薯植株樣品10株，測定不同器官鮮重、干重。

1）株高與莖粗。隨機(jī)選擇10株馬鈴薯用紅線繩做標(biāo)記（全生育期定株測量），株高在每次采樣時測量自然株高，從株高中間處以游標(biāo)卡尺測量莖粗。

2）植株干物質(zhì)測定。每次取樣帶回實驗室的植株樣品，首先沖洗根系與塊莖上黏附的泥土，然后按照不同器官剪開，再用水分別沖洗干凈，用濾紙吸干后，立即分別稱取鮮重；將各器官剪成小段，無損失放入檔案袋中，置于烘箱，在105 ℃條件下殺青，烘30 min，然后將溫度降至80 ℃條件下烘12～14 h，冷卻，稱重；再用相同方法烘干2 h，再稱重，至恒重為止。

3）葉綠素的測定。采用SPAD-502 Plus便攜式葉綠素測定儀在田間測定。

4）測產(chǎn)、土地當(dāng)量比、種間競爭力。在成熟期對馬鈴薯的商品數(shù)、大薯、中薯、小薯分別計數(shù)稱重，采用土地當(dāng)量比（LER）[1-3]衡量間作產(chǎn)量優(yōu)勢。

（1）

式（1）中，YiP、Yio分別代表馬鈴薯燕麥在間作中的產(chǎn)量，Ysp、Yso分別代表單作馬鈴薯和單作燕麥中的產(chǎn)量。當(dāng)LER>1，表示間作比單作的資源利用效率高；當(dāng)LER<1，表示單作比間作更能有效利用資源。

種間相對競爭力公式：

其中：Apo為馬鈴薯相對于燕麥的資源競爭力；Pp、Po分別為間作中馬鈴薯燕麥所占的土地面積比例，YiP、Yio分別代表馬鈴薯燕麥在間作中的產(chǎn)量，Ysp、Yso分別代表馬鈴薯燕麥連作中的產(chǎn)量。當(dāng)Apo>0時，馬鈴薯的競爭力強(qiáng)于燕麥，Apo<0時，馬鈴薯的競爭力弱于燕麥。

5）馬鈴薯品質(zhì)指標(biāo)的測定。薯塊淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、還原糖含量、可溶性糖含量分別采用勻漿沉淀法、考馬斯亮藍(lán)法、3，5-二基水楊酸法、蒽酮比色法測定[1]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SAS軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，Excel2016作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植模式和施氮水平對馬鈴薯生長的影響

2.1.1 種植模式和施氮水平對馬鈴薯株高的影響

不論單作還是間作，施氮水平對馬鈴薯不同生育期株高的影響呈先升高后降低的趨勢，在塊莖膨大期達(dá)最大值，隨后略有降低，如圖1所示。間作條件下，整個生育期N2水平顯著高于N0、N1、N2水平（P<0.05），塊莖形成期N2水平較N0、N1、N2水平依次增加17.8%、10.2%、11.3%。

單作條件下，塊莖形成期N3水平顯著高于N0、N1、N2水平（P<0.05），分別較N0、N1、N2水平依次增加10.6%、22.9%、12.5%。除塊莖膨大期其他各生育期，間作馬鈴薯的株高高于單作但不存顯著性差異（P>0.05）。

2.1.2 種植模式和施氮水平對馬鈴薯莖粗的影響

兩種種植模式下，隨施氮水平增加，除單作處理N1、N2外，其他處理莖粗均呈逐漸增加趨勢，塊莖膨大期達(dá)最大值，如圖2所示。間作馬鈴薯塊莖形成期N2水平較N0、N1、N3水平依次增加了10.5%、11.0%、7.9%

（P<0.05）；塊莖膨大期N2水平相對于N0、N1、N3水平莖粗依次增加了12.9%、10.2%、10.0%，處理間差異顯著（P<0.05）。

單作馬鈴薯在塊莖形成期N2水平莖粗最大，相對于N0、N1、N3水平均表現(xiàn)顯著性差異（P<0.05），依次增加了11.7%、7.4%、9.1%（P<0.05）；但在塊莖膨大期各處理間均無顯著差異（P>0.05）。單作馬鈴薯莖粗均高于間作馬鈴薯，但未達(dá)到顯著性差異（P>0.05）。

2.1.3 種植模式和施氮水平對馬鈴薯SPAD值的影響

不同種植方式下施氮水平對馬鈴薯葉綠素含量SPAD值的影響如圖3所示，隨施氮水平的增加馬鈴薯葉綠素含量SPAD值呈先上升后降低的趨勢。在馬鈴薯間作條件下，馬鈴薯各生育期的葉綠素含量SPAD值在N2水平下最大，在塊莖形成期和塊莖膨大期較不施肥N0處理依次增加了13.60%、17.9%（P<0.05）。單作條件下，在一定施氮范圍內(nèi)馬鈴薯在各生育期施氮處理葉綠素含量SPAD值均高于不施氮處理。間作和單作之間沒有顯著性差異。

2.2 種植模式和施氮水平對馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.2.1 施氮水平對馬鈴薯-燕麥產(chǎn)量優(yōu)勢的影響

由表2可以看出，在N0、N1、N2、N3水平下土地當(dāng)量比（LER）分別為1.63、1.69、1.69、1.52，說明無論是否施氮，馬鈴薯/燕麥間作都有間作優(yōu)勢，從圖中還可以看出，無論是否施氮，馬鈴薯對資源的競爭力都小于燕麥（Apo<0）。

2.2.2 種植模式和施氮水平對構(gòu)成馬鈴薯產(chǎn)量因素的影響

從表3來看，隨施氮量的增加馬鈴薯間作和單作產(chǎn)量均呈先增后減少的趨勢，商品薯率也表現(xiàn)相同趨勢，都以N2水平產(chǎn)量最高，與N0、N1、N3水平間差異顯著

（P<0.05）。在間作條件下，N2處理較N0、N1、N3處理產(chǎn)量增加24%、13.4%、21%（P<0.05）；在單作條件下，N2處理較N0、N1、N3處理產(chǎn)量增加依次23.3%、13.5%、15.6%（P<0.05）。不論單作還是間作，N2水平的商品薯率均高于N0、N1、N3處理，依次增加了20.0%、27.0%、7.1%和12.0%、19.5%、3.7%（P<0.05）。

2.2.3 種植模式和施氮水平對馬鈴薯品質(zhì)的影響

從表4可以看出，間作條件下，N3水平馬鈴薯還原糖和粗蛋白含量均顯著高于N0、N1、N2水平

（P<0.05）。間作馬鈴薯還原糖含量顯著高于單作，但單作馬鈴薯粗蛋白含量顯著高于間作。

從表中可知，不同施氮水平下單作馬鈴薯淀粉含量顯著高于間作（P<0.05），而維生素C含量與之相反。間作條件下，淀粉和維生素C含量隨施氮量的增加呈先升高后降低趨勢，N2水平下含量最高，與N0、N1、N3均存在顯著性差異（P<0.05）。單作條件下，淀粉和維生素C含量隨施氮量的增加而降低，淀粉含量在N0水平下最高，與N1、N2、N3水平差顯著（P<0.05）；維生素C含量在單作條件下不同施氮水平間均無顯著性差異（P>0.05）。

2.2.4 施氮水平及產(chǎn)量與農(nóng)藝性狀的相關(guān)性分析

由表5可知，馬鈴薯葉綠素含量SPAD值、株高、莖粗與施氮量都呈正相關(guān)關(guān)系，表明在一定施氮范圍內(nèi)馬鈴薯農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量隨施氮量的增加呈增加趨勢；SPAD值與莖粗、株高呈正相關(guān)關(guān)系（P<0.05）。

3 討論

3.1 種植模式和施氮水平對馬鈴薯農(nóng)藝性狀及馬鈴薯葉綠素含量SPAD值的影響

本試驗結(jié)果表明，不論單作還是間作，馬鈴薯株高、莖粗在N2水平達(dá)最大值，顯著高于N0、N1、N3水平（P<0.05），這表明合理施用氮肥能提高馬鈴薯農(nóng)藝性狀。本研究同時發(fā)現(xiàn)，間作與單作的株高、莖粗差異均不顯著，這與顧旭東[3]研究結(jié)果相反，原因可能是馬鈴薯間作作物的類型不同、生長過程中受小氣候、土壤質(zhì)地影響不一致等因素所致。

馬鈴薯全株干物質(zhì)積累是構(gòu)成馬鈴薯產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，干物質(zhì)的分配方向是決定塊莖產(chǎn)量高低的重要因素[2]。本試驗結(jié)果表明，施用氮肥可以促進(jìn)馬鈴薯干物質(zhì)積累，在塊莖形成期之后效果尤為顯著。

與單作相比，馬鈴薯-燕麥間作可以顯著提高馬鈴薯葉片葉綠素含量SPAD值，從而增加馬鈴薯產(chǎn)量；在單作和間作條件下，隨施氮水平增加，馬鈴薯葉綠素含量SPAD值呈先升高后下降的趨勢。從馬鈴薯葉綠素含量SPAD值與產(chǎn)量相關(guān)性分析來看，產(chǎn)量與葉綠素含量SPAD值呈正相關(guān)關(guān)系。因此，可以通過適宜的施氮量及合理的間作模式來提高馬鈴薯葉片葉綠素含量SPAD值，從而提高干物質(zhì)積累和產(chǎn)量。

3.2 種植模式和施氮水平對馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

試驗結(jié)果表明，無論是否施氮，馬鈴薯-燕麥間作都有優(yōu)勢，N3水平的土地當(dāng)量比反而小于N0、N1、N2；在馬鈴薯燕麥間作體系中，馬鈴薯對資源的競爭力均小于燕麥（Apo<0）。本研究同時發(fā)現(xiàn)，隨施氮量的增加馬鈴薯的產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，無論間作還是單作N2水平產(chǎn)量最大；合理施用氮肥可以增加馬鈴薯單株結(jié)薯率、商品薯率。

3.3 種植模式和施氮水平對馬鈴薯品質(zhì)的影響

有研究表明合理施用氮肥能有效提高馬鈴薯塊莖內(nèi)淀粉、粗蛋白質(zhì)和維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同時降低塊莖中還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；馬鈴薯套作大豆[Glycine max（Linn.） Merr.]能夠有效改善馬鈴薯品質(zhì)，降低淀粉與還原糖含量，提高粗蛋白和維生素C含量。本試驗結(jié)果表明，在間作種植模式下隨施氮水平的增加還原糖含量、維生素C含量、粗蛋白含量都呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，因此合理的施用氮肥可以改善馬鈴薯品質(zhì)。在間作條件下，N2水平相對于N0、N1、N3水平更能改善馬鈴薯的品質(zhì)。從產(chǎn)量與馬鈴薯品質(zhì)相關(guān)性分析來看，淀粉含量、還原糖含量、維生素C含量、粗蛋白含量與產(chǎn)量都有正相關(guān)關(guān)系。因此，通過種植方式和施氮水平能改善馬鈴薯品質(zhì)。

4 結(jié)論

無論單作還是間作，馬鈴薯產(chǎn)量均在N2（150 kg·hm-2）

施氮水平下最高。間作條件下，馬鈴薯淀粉和維生素C含量均在N2（150 kg·hm-2）水平下最高，還原糖含量在N3（225 kg·hm-2）水平下最高；單作條件下，粗蛋白含量在N3（225 kg·hm-2）水平下最高。綜上，寧夏半旱區(qū)馬鈴薯宜采用間作模式，不論間作還是單作馬鈴薯最適的施氮量均為150 kg·hm-2。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄒琦.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007.

[2] 高聚林，劉克禮，張寶林.馬鈴薯干物質(zhì)積累與分配規(guī)律的研究[J].中國馬鈴薯，2003（4）：209-212.

[3] 顧旭東.馬鈴薯間作蠶豆對土壤養(yǎng)分和作物生長的影響[D].銀川：寧夏大學(xué)，2017.

（責(zé)任編輯：劉昀）