土壤緊實度對甘薯群體結構及產量的影響

劉永晨　司成成　柳洪鵑　孟迪　史春余

摘要：以本地區主栽淀粉型甘薯品種商薯19和濟徐23為試材，設置疏松（SS）、對照（CK）和緊實（JS）3個不同土壤緊實度處理，研究土壤緊實度對甘薯主要群體結構性狀及產量的影響。結果表明：與對照相比，土壤緊實度增加、通氣性下降時，甘薯葉面積指數大幅提高，主莖長度、分枝數和基部莖粗均顯著增加;而土壤緊實度下降通氣性提高時，葉面積指數和分枝數顯著提高但顯著低于緊實處理，主莖長度和基部莖粗顯著下降。增加土壤緊實度，結薯位點數顯著減少，顯著降低單薯重和深層結薯位點的薯重;而降低土壤緊實度則增加深層結薯位點數，顯著提高單株薯重和深層結薯位點的薯重。與對照相比，緊實處理顯著提高地上部干物質分配率而降低塊根中干物質分配率，塊根產量顯著降低;降低土壤緊實度，即疏松處理則顯著提高塊根中干物質分配率和塊根產量。綜合來看，降低土壤緊實度，能改善土壤通氣性，可以促進源端光合產物向塊根中運轉形成合理的群體結構而實現增產。

關鍵詞：甘薯;土壤緊實度;群體結構;產量

中圖分類號：S531.061 文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）10-0099-05

Effects of Soil Compactness on Population Structure and Yield of Sweet Potato

Liu Yongchen1， Si Chengcheng2， Liu Hongjuan1， Meng Di1， Shi Chunyu1

（1.College of Agronomy， Shandong Agricultural University/ State Key Laboratory of Crop Biology， Taian 271018， China; 2.College of Horticulture， Hainan University， Haikou 570228， China）

Abstract Three different soil compactness treatments including loose （SS）， control （CK） and compact （JS） were designed to study their effects on main population structure characters and yield of sweet potato using the main starchy varieties of Shangshu 19 and Jixu 23 as materials. The results showed that compared with CK， the leaf area index of sweet potato raised substantially， and the length of main stem， the number of branches and basal stem diameter increased significantly when soil compactness increased and soil aeration decreased. When soil compactness decreased and soil aeration increased， the leaf area index and the number of branches increased significantly but significantly lower than those of JS treatment， and the length of main stem and the basal stem diameter decreased significantly. When increasing the soil compactness， the number of knot potato sites and fresh weight of single tuber root and deep knot potato sites reduced significantly. On the contrary， reducing soil compactness increased the number of deep knot potato sites， and significantly increased the fresh weight of single tuber root and deep knot potato sites. Compared with CK， JS treatment significantly increased the dry matter distribution rate of aboveground part and decreased that in tuber roots， while SS treatment significantly increased the dry matter distribution rate in tuber roots and yield. That was to say， reducing soil compactness could improve the soil aeration and promote the photosynthetic products from source into tuber roots to form reasonable population structure and increase yield.

Keywords Sweet potato; Soil compactness; Population structure; Yield

甘薯用途廣泛，適應能力強[1-3]，山地丘陵和平原地區均有栽植[4-6]。因其以地下部塊根作為收獲器官，生產上極易發生地上部莖葉生長過旺、塊根膨大緩慢而減產的現象，尤其是在緊實度較高的土壤條件下[7-11]。干旱板結、不合理施肥及大型機械作業均易引起土壤緊實的增加[12-14]。土壤緊實度增加后的通氣性變差已經成為制約甘薯高產穩產的主要因素之一。如何構建合理的群體結構，提高光合產物的利用率，是甘薯生產亟待解決的問題。為此，本研究以本地區主栽淀粉型甘薯品種為材料，通過構建不同緊實度的土壤條件，分別從莖葉生長特點、塊根空間分布及干物質分配等方面入手，探究土壤緊實度對甘薯群體結構形成及產量的影響，以期為甘薯高產栽培提供有力的理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為淀粉型品種：商薯19和濟徐23。

供試土壤為砂壤土，0～20 cm土層堿解氮含量106.29 mg/kg、有效磷36.93 mg/kg、速效鉀109.67 mg/kg和有機質0.97%。

1.2 試驗設計

于2017年在山東農業大學農學實驗站進行微區試驗。每個品種設置三種緊實度處理，即緊實區（JS）：試驗地壓實而成;標準區（CK）：試驗地原狀;疏松區（SS）：試驗地土壤、有機肥和沙混合而成（混合標準是：使疏松區土壤和標準區有機質含量一致并將3個處理的速效氮、磷、鉀含量調到基本一致）。3個處理各時期土壤緊實度如表1所示。

采取裂區試驗設計，品種為主區，緊實處理為副區，重復3次。小區面積10 m2。行距80 cm，株距25 cm，每公頃栽植密度約50 000株。5月10日栽秧，10月22日收獲。栽秧后間隔5天測量土壤0～20 cm和20～40 cm土層土壤體積含水量。小區每平方米含水量（m3）為H×1 m2×土壤體積含水量（%），其中H為土層深度。以含水量最高的小區為標準，將其余小區含水量補齊。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 農藝性狀調查和測產從栽后60天開始，到栽后140天，每20天調查一次農藝性狀。每小區取5棵代表性植株，調查主莖長、分枝數（長度大于等于5 cm的分枝）和基部莖粗。收獲期每小區選取10株長勢基本一致的甘薯，調查塊根結薯位點及每個位點的結薯數及薯重。將薯塊全部挖出，分小區稱重測產。

收獲期經濟系數=收獲期塊根鮮重/收獲期整株鮮重。

1.3.2 葉面積指數測定每個品種每個處理選取5處長勢基本一致的區域，于晴朗無風天氣12∶00—14∶00，用Sunscan植物冠層分析儀（Delta-TDevices，UK），在距離地面5 cm處的壟溝底部進行測定。

1.4 數據處理與分析

采用Microsoft Excel 2016進行數據整理，用DPS 7.05進行方差分析，用SigmaPlot 12.5進行圖表制作。

2 結果與分析

2.1 土壤緊實度對甘薯地上部長勢的影響

2.1.1 葉面積指數由圖1可知，葉面積指數呈單峰變化趨勢，商薯19葉面積指數峰值出現在栽后120 天，濟徐23出現在栽后100 天。與對照相比，疏松處理的葉面積指數顯著提高，全生育期維持在2～5之間，峰值之后降低緩慢;緊實處理葉面積指數顯著提高，高峰期時均超過7，峰值之后快速降低。

2.1.2 主莖長由表2可知，與對照相比，疏松處理主莖長顯著降低;緊實處理主莖長則顯著提高。兩甘薯品種表現規律一致。

2.1.3 分枝數由表3可知，與對照相比，疏松處理下甘薯分枝數在栽后60～120天顯著增加;緊實處理下甘薯分枝數在栽后60～140天均顯著增加，其中緊實處理增幅高于疏松處理。兩甘薯品種表現規律一致。

2.1.4 基部莖粗由表4可知，甘薯基部莖粗在栽后60～140天呈上升趨勢。與對照相比，疏松處理下甘薯基部莖粗在栽后60～140天顯著下降，緊實處理下表現出相反規律。兩甘薯品種表現規律一致。

2.2 土壤緊實度對塊根空間分布的影響

由表5可知，與對照相比，疏松處理下商薯19在3個節點上結薯，第2和第3節點結薯較多，第1節點結薯較少，其中第3節點薯重最高;緊實處理下，商薯19只在第1、第2節點上結薯，第3、第4節點未結薯，其中第2節點薯重最高。

與對照相比，疏松處理下濟徐23在4個節點上均結薯，且各位點結薯數較為平均，其中第3節點薯重最高;緊實處理下濟徐23在3個節點上結薯，第1、第2節點結薯較多，第3節點結薯較少，第4節點未結薯，其中第2節點薯重最高。

2.3 土壤緊實度對甘薯干物質分配影響

由表6可知，與對照相比，疏松處理顯著提高塊根干重、塊根干重與地上部干重比值;緊實處理下，塊根干重顯著降低，地上部干重及其與塊根干重的比值顯著增加。兩品種結果表現規律一致，表明降低土壤緊實度、提高土壤通氣性，有利于促進光合產物向塊根分配。

2.4 土壤緊實度對甘薯塊根產量及構成因素的影響

由表7可知，與對照相比，疏松處理顯著提高商薯19和濟徐23的塊根產量和經濟系數，其中塊根產量增幅分別為17.73%和19.23%，經濟系數增幅分別為6.93%和5.67%;緊實處理顯著降低兩品種塊根產量和經濟系數，其中塊根產量降幅分別為14.96%和12.34%，經濟系數降幅分別為6.24%和15.42%。疏松處理顯著提高單薯重;緊實處理則與之相反。即：疏松處理主要通過提高單薯重、提高經濟系數而實現增產，緊實處理則因顯著降低單薯重，從而降低經濟系數而減產。

3 討論與結論

有研究表明，高緊實度土壤抑制植物地上部莖葉生長，造成單株葉面積變小和單葉厚度變薄，直接影響光合產物的積累，降低地上部生物產量[15]。增加土壤緊實度，會減慢植物葉片的擴展速度，減小單葉面積，使葉片厚度變薄[16]。也有研究表明緊實土壤對植物地上部生長有影響，但不明顯[17];甚至有研究者認為對地上部無影響[18，19]。

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收稿日期：2019-05-12

基金項目：國家自然科學基金項目（31371577，31701357）;山東省薯類產業創新團隊首席專家項目（SDAIT-16-01）

作者簡介：劉永晨（1994—），男，山東寧陽人，碩士研究生，研究方向為作物生理生態。E-mail： liuyongchensdau@163.com

通訊作者：史春余（1964—），男，山東莒南人，研究方向為甘薯生理生態。E-mail：scyu@sdau.edu.cn

柳洪鵑（1985—），女，山東棲霞人，副教授，研究方向為甘薯生理生態。E-mail： liumei0535@126.com