播期對(duì)膠園林下種植疣柄魔芋產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

袁淑娜, 潘劍, 黃堅(jiān)雄, 鄭定華, 桂青, 王軍, 周立軍

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所， 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院林下資源綜合利用研究中心， 海口 571101)

魔芋(Amorphophallusspp.)為天南星科魔芋屬多年生宿根草本植物，廣泛應(yīng)用于食品、化學(xué)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)環(huán)保等多個(gè)領(lǐng)域，有廣泛的市場(chǎng)前景[1-3]。中國(guó)魔芋總產(chǎn)量占世界的60%，魔芋產(chǎn)業(yè)已成為農(nóng)民脫貧致富和各地農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的支柱產(chǎn)業(yè)之一[4-5]。作為半陰性植物，魔芋喜散射光和弱光，忌強(qiáng)光，遮陰有利于魔芋植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成[6]。傳統(tǒng)單作模式魔芋生產(chǎn)中，因遮陰網(wǎng)搭建等投入較高，土地利用效率較低，經(jīng)濟(jì)效益波動(dòng)較大。復(fù)合種植是提高魔芋種植綜合效益的有效途徑，可充分利用高桿作物對(duì)光的遮擋作用，促進(jìn)魔芋自身的生長(zhǎng)[7-9]。橡膠是典型的喜光作物，植株高大，魔芋與橡膠間作可以使兩種作物充分利用不同層次空間的光照，是理想的復(fù)合種植模式。間作魔芋可顯著促進(jìn)橡膠樹的生長(zhǎng)，其中 3 年生橡膠樹與魔芋間作的效果最好，魔芋產(chǎn)量最高[10]。周立軍等[11]研究發(fā)現(xiàn)，全周期膠園12齡成齡橡膠樹間作疣柄魔芋(Amorphophallusvirosus)的每畝純收入增加1 501元(22 515元·hm-2)。

環(huán)境條件是影響魔芋產(chǎn)量的重要因素，有效利用魔芋生育期的光、溫、水等主要生態(tài)資源是發(fā)揮其產(chǎn)量潛力的關(guān)鍵[12-14]。合理確定播期可調(diào)整魔芋生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程與所需氣候條件良好同步，充分發(fā)揮其產(chǎn)量潛能，是魔芋栽培管理中的關(guān)鍵技術(shù)，也是魔芋高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)。不同種植條件下魔芋的最佳播期差異較大。成春麗等[15]研究表明，陜西省寧強(qiáng)縣花魔芋(Amorphophallusknojac)的最佳播期為3月中下旬，過早播種容易因低溫受凍，過晚易受干旱影響致出苗下降。周燚等[16]研究發(fā)現(xiàn)，在海拔 800～1 200 m的山區(qū)，魔芋的適播期為5月上旬。關(guān)于膠園林下間作疣柄魔芋的適宜播期研究，目前尚未有報(bào)道。為明確不同類型膠園林下間作疣柄魔芋的適宜播期，進(jìn)一步提高膠園林下間作疣柄魔芋的產(chǎn)量，本研究以疣柄魔芋為試驗(yàn)材料，以種植面積較大的常規(guī)膠園和光照條件更優(yōu)的全周期模式膠園為間作林，通過分期播種試驗(yàn)，研究播期對(duì)不同膠園林下種植疣柄魔芋產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為膠園林下間種疣柄魔芋的高效生產(chǎn)提供理論支持與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與儀器設(shè)備

試驗(yàn)用魔芋材料為疣柄魔芋，選擇無病無傷，芽眼飽滿，外觀光滑無破損，大小一致(130 g左右)的魔芋球莖作為種芋。試驗(yàn)用橡膠樹品種為直立速生品種‘熱研72059’。

所用儀器與設(shè)備包括：GZX-9240MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠)、FZ102微型植物粉碎機(jī)(天津泰斯特儀器有限公司)、Foss kjeltec 2300型自動(dòng)測(cè)氮儀(丹麥FOSS公司)、TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2016年1—12月在中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)三隊(duì)(N 19°32′55″，E 109°28′30″)開展，該地區(qū)為典型的熱帶海洋季風(fēng)氣候。試驗(yàn)在全周期膠園(whole production-cycle intercropping rubber plantation，WPCIRP)和常規(guī)成齡膠園(conventional rubber plantation，CRP)兩種膠園中實(shí)施。所用全周期膠園林段坡度約為10°，橡膠樹為寬窄行種植，寬行為20 m，窄行的株行距為(2+4)m，施肥溝(坑)位于窄行當(dāng)中，寬行中的冠幅約4 m，林段種植方向?yàn)槟媳弊呦颍鹉z樹密度為420株·hm-2，膠作距4 m[17]。試驗(yàn)所用常規(guī)膠園種植株行距為3 m×7 m，密度為480株·hm-2，膠作距2 m。兩種類型膠園均于2002年3月定植，2010年8月開割。

全周期膠園和常規(guī)膠園的魔芋種植模式見圖1。全周期膠園間作小區(qū)面積為12 m×20 m，常規(guī)膠園間作小區(qū)面積為4 m×20 m，每個(gè)間作區(qū)設(shè)3次重復(fù)。魔芋種植方式為起壟種植，壟寬70 cm，每壟種植兩行，株行距50 cm × 50 cm，壟間距30 cm。播種日期分別為2016年2月25日(SD1)、3月25日(SD2)和4月25日(SD3)。魔芋種芋播種前用50%多菌靈可濕性粉劑1 000倍液浸種殺菌30 min，將處理過的種芋在陽(yáng)光下晾曬1～2 d后即可播種。全周期膠園間作小區(qū)，按照位置分別選取距離橡膠樹(從東至西距離)4 m (E4)、7 m(E7)、10 m(M10)、13 m (W7)和16 m(W4)處的疣柄魔芋；常規(guī)膠園每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取30株疣柄魔芋，進(jìn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)和測(cè)定。

圖1 全周期膠園和常規(guī)膠園林下間作區(qū)Fig.1 Intercropping plots of whole production-cycle intercropping rubber plantation and conventional rubber plantation

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1農(nóng)藝性狀測(cè)定 記錄全周期膠園和常規(guī)膠園不同播期和不同觀測(cè)點(diǎn)魔芋植株的抽芽日期、展葉期、葉片穩(wěn)定期、葉片衰老期和倒苗期，統(tǒng)計(jì)其生育期。從抽芽至倒苗，統(tǒng)計(jì)魔芋全生育期每株的總?cè)~片數(shù)，每月觀測(cè)1次。于2016年7月中下旬進(jìn)行，每個(gè)處理選擇30株，用鋼卷尺測(cè)定地面到葉柄分叉處的長(zhǎng)度為葉柄長(zhǎng)，用游標(biāo)卡尺測(cè)定葉柄基部緊貼地面直徑為葉柄基部直徑。

1.3.2產(chǎn)量測(cè)定 于魔芋倒苗10 d后，對(duì)不同膠園林下間作區(qū)的觀測(cè)行進(jìn)行魔芋塊莖采收，用電子秤稱重，統(tǒng)計(jì)不同觀測(cè)行的魔芋產(chǎn)量。整個(gè)小區(qū)全部采收后，用電子秤測(cè)定小區(qū)平均產(chǎn)量。

1.3.3魔芋球莖品質(zhì)分析 從測(cè)產(chǎn)的魔芋球莖中隨機(jī)選擇10個(gè)洗凈，切片后85 ℃烘干，粉碎過80目過篩，用于品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定，每個(gè)處理3次重復(fù)。蛋白質(zhì)含量檢測(cè)，采用凱氏定氮法[18]；淀粉含量檢測(cè)，采用酸水解法[19]；總糖含量測(cè)定用蒽酮比色法[20]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用SPSS 21.0軟件進(jìn)行方差分析及檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 播期對(duì)不同種植模式膠園疣柄魔芋生育期的影響

由表1可知，全周期膠園林下間作區(qū)不同位置的疣柄魔芋生育期差異較大。M10、W7、和W4間作區(qū)，SD2和SD3的魔芋生育期顯著長(zhǎng)于SD1。E7間作區(qū)，三個(gè)播期的生育期無顯著差異。E4間作區(qū)，疣柄魔芋的生育期表現(xiàn)為SD1>SD3>SD2，差異均達(dá)顯著水平。全周期膠園林下SD1、SD2和SD3的疣柄魔芋平均生育期分別為135、140和141 d，三個(gè)播期間無顯著差異。常規(guī)膠園林下疣柄魔芋的生育期表現(xiàn)為SD1>SD2>SD3，其中SD1比SD3生育期延長(zhǎng)9 d，差異達(dá)顯著水平。全周期膠園林下三個(gè)播期疣柄魔芋的平均生育期均長(zhǎng)于常規(guī)膠園，其中SD3播期生育期增加22 d，差異達(dá)顯著水平，SD1和 SD2播期的生育期在兩種種植模式間均無顯著差異。

表1 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的生育期Table 1 Growth period of A. virosus intercropped in different rubber plantations at different sowing date (d)

2.2 播期對(duì)不同模式膠園疣柄魔芋葉片生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.2.1播期對(duì)不同膠園疣柄魔芋葉片數(shù)的影響

由表2可知，全周期膠園林下間作區(qū)不同位置的疣柄魔芋葉片數(shù)均在SD3播期達(dá)最大值。M10和W7間作區(qū)，不同播期的疣柄魔芋葉片數(shù)表現(xiàn)為SD3>SD2>SD1，各播期間差異均達(dá)顯著水平。E4、E7間作區(qū)，不同播期的疣柄魔芋葉片數(shù)表現(xiàn)為SD3 > SD1> SD2，SD3顯著高于SD1和SD2，而SD2和SD1間差異不顯著。W4間作區(qū)，不同播期疣柄魔芋葉片數(shù)表現(xiàn)為SD3 > SD2> SD1，SD3顯著高于SD1和SD2，SD2和SD1差異不顯著。全周期膠園林下的疣柄魔芋平均葉片數(shù)隨播期延后而逐漸增加，SD3比SD1和SD2分別增加37.10%和26.21%，差異均達(dá)到顯著水平；常規(guī)膠園林下的疣柄魔芋葉片數(shù)在各播期間無顯著差異。SD2和SD3播期的全周期膠園間作疣柄魔芋的葉片數(shù)顯著高于常規(guī)膠園，SD1播期的兩種栽培模式的間作疣柄魔芋葉片數(shù)無顯著差異。

表2 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的葉片數(shù)Table 2 Leaf number of A. virosus intercropped in different rubber plantations at different sowing date

2.2.2播期對(duì)不同膠園疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度的影響 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的葉柄長(zhǎng)度結(jié)果見表3，可見，全周期膠園林下E4和E7間作區(qū)，不同播期的疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度表現(xiàn)為SD1 > SD2> SD3，其中E4間作區(qū)SD3的葉柄長(zhǎng)度顯著低于SD1和SD2，E7間作區(qū)各處理間差異不顯著。M10間作區(qū)疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度表現(xiàn)為SD2 > SD1> SD3，W7間作區(qū)疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度表現(xiàn)為SD3 > SD1> SD2，W4間作區(qū)疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度表現(xiàn)為SD2 > SD3> SD1，三個(gè)間作區(qū)各處理間差異均不顯著。全周期膠園林下疣柄魔芋平均葉柄長(zhǎng)度隨播期延后而逐漸縮短，SD1、SD2和SD3三個(gè)播期間差異均不顯著；常規(guī)膠園林下間作疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度表現(xiàn)為SD1 > SD2 > SD3，SD1比SD3播期的葉柄長(zhǎng)度增加21.94%，差異達(dá)顯著水平。全周期膠園林下SD1、SD2和SD3的疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度比常規(guī)膠園分別增加36.10%、49.36%和51.58%，差異均達(dá)顯著水平。

表3 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的葉柄長(zhǎng)度Table 3 Petiole length of A. virosus intercropped in different rubber plantations at different sowing date (cm)

2.2.3播期對(duì)不同膠園疣柄魔芋葉柄基部直徑的影響 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的基部直徑見表4，可見，全周期膠園林下E4間作區(qū)，不同播期疣柄魔芋的葉柄基部直徑表現(xiàn)為SD1 > SD2> SD3，SD3與SD1差異達(dá)顯著水平。E7、M10和W4間作區(qū)，疣柄魔芋的葉柄基部直徑表現(xiàn)為SD3 > SD2> SD1，SD1與SD2和SD3間差異均達(dá)顯著水平，SD2與SD3間差異不顯著。W7間作區(qū)，疣柄魔芋葉柄基部直徑表現(xiàn)為SD3>SD2>SD1，各處理間差異達(dá)顯著水平。全周期膠園林下疣柄魔芋平均葉柄基部直徑隨播期延后而逐漸增加， SD3和SD2顯著高于SD1；常規(guī)膠園林下間作疣柄魔芋的葉柄基部直徑隨播期延后而逐漸降低， SD1和SD3間差異達(dá)顯著水平。全周期膠園林下SD1播期的疣柄魔芋平均葉柄基部直徑與常規(guī)膠園無顯著差異，SD2和SD3的疣柄魔芋平均葉柄基部直徑比常規(guī)膠園分別增加41.85%和61.43%，差異達(dá)顯著水平。

表4 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的基部直徑Table 4 Petiole base diameter of A. virosus intercropped in different rubber plantations at different sowing date (mm)

2.3 播期對(duì)不同膠園疣柄魔芋塊莖產(chǎn)量的影響

不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的產(chǎn)量結(jié)果見表5，可見，全周期膠園林下不同位點(diǎn)間作疣柄魔芋的產(chǎn)量差異較大。E4和E7間作區(qū)，疣柄魔芋的塊莖產(chǎn)量隨播期延后而降低，表現(xiàn)為SD1 > SD2> SD3，SD3與SD1差異達(dá)顯著水平。M10和W7間作區(qū)，SD1、SD2和SD3三個(gè)播期的疣柄魔芋塊莖產(chǎn)量間差異不顯著。W4間作區(qū)，疣柄魔芋塊莖產(chǎn)量在SD2達(dá)最大值，表現(xiàn)為SD2 > SD3> SD1，SD2與SD1差異達(dá)顯著水平。全周期膠園林下疣柄魔芋平均產(chǎn)量隨播期延后而逐漸降低，SD1的平均產(chǎn)量比SD2和SD3分別提高14.91%和41.31%，但差異不顯著；常規(guī)膠園林下SD1、SD2和SD3的疣柄魔芋產(chǎn)量隨播期延后而逐漸增加，SD3產(chǎn)量最優(yōu)，較SD1播期產(chǎn)量提高42.58%，差異達(dá)顯著水平，與SD2播期產(chǎn)量差異不顯著。全周期膠園林下間作疣柄魔芋三個(gè)播期的產(chǎn)量均顯著高于常規(guī)膠園。

表5 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的產(chǎn)量Table 5 Yield of A. virosus intercropped in different rubber plantations at different sowing date ( t·hm-2)

2.4 播期對(duì)不同膠園疣柄魔芋塊莖品質(zhì)的影響

由表6可知，全周期膠園和常規(guī)膠園林下間作魔芋的品質(zhì)指標(biāo)受播期影響不大。全周期模式膠園林下間作疣柄魔芋塊莖的可溶性糖含量隨播期延后呈增加趨勢(shì)，SD3播期的塊莖可溶性糖含量最高，但3個(gè)處理間差異不顯著；可溶性蛋白和淀粉含量隨播期延后呈減少趨勢(shì)，均表現(xiàn)為SD1塊莖的含量最高，但處理間差異不顯著。常規(guī)膠園林下間作疣柄魔芋的可溶性糖含量隨播期延后呈下降趨勢(shì)，SD1播期的塊莖含量最高，但處理間差異不顯著；可溶性蛋白和淀粉含量隨播期呈增加趨勢(shì)，均表現(xiàn)為SD3播期的塊莖含量最高，但處理間差異也不顯著。

表6 不同播期不同膠園林下間作疣柄魔芋的塊莖品質(zhì)Table 6 Tuber quality of A. virosus intercropped in different rubber plantations at different sowing date (mg·g-1)

3 討論

播期直接影響作物各發(fā)育時(shí)期內(nèi)的溫度、光照等外界條件，從而影響作物的生育進(jìn)程和植株形態(tài)，改變作物生育期長(zhǎng)短，并最終影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[21-22]。播期對(duì)魔芋產(chǎn)量及植株形態(tài)的影響，前人已做了部分研究，但由于各地地理位置、氣候條件和所用品種的差異，結(jié)果不盡相同[15-16]。李娟等[23]研究表明，2月是成齡膠園林下間作珠芽魔芋(Amorphophallusbulbifer)的最佳播期，該期播種可延長(zhǎng)珠芽魔芋生育期，提高產(chǎn)量。本研究中，常規(guī)成齡膠園林下間作疣柄魔芋的最佳播期為3月25日— 4月25日，適當(dāng)晚播可提高疣柄魔芋產(chǎn)量，與李娟等[23]的研究結(jié)果不同，可能與試驗(yàn)所用的魔芋品種不同有關(guān)。珠芽魔芋的適宜播期確定主要考慮葉面種數(shù)量指標(biāo)，而疣柄魔芋適宜播期的確定主要考慮球莖產(chǎn)量，常規(guī)成齡膠園林下間作兩種類型魔芋的植株形態(tài)、生育進(jìn)程和產(chǎn)量考察指標(biāo)也存在差異，因此適宜播期也不盡相同。

生育期是作物生長(zhǎng)的重要指標(biāo)之一，播期對(duì)作物生育期的影響研究較多，玉米、馬鈴薯生育期隨播期推遲而呈縮短趨勢(shì)[24-25]，苦蕎各生育階段隨播期推遲而相應(yīng)推遲，但全生育期增加[26]，適當(dāng)早播能延長(zhǎng)林下間作珠芽魔芋的生育期[23]。本研究中，常規(guī)膠園林下間作疣柄魔芋的生育期隨播期延后而縮短，與珠芽魔芋的研究結(jié)果一致。生育期的改變主要與作物生長(zhǎng)發(fā)育所處的環(huán)境因子變化有關(guān)[27]。播期的改變使得疣柄魔芋各個(gè)生育進(jìn)程所接受的環(huán)境光、溫條件均有差異，導(dǎo)致其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)過程均受影響，進(jìn)而影響其生育期。因此，需要進(jìn)一步對(duì)膠園林下疣柄魔芋各發(fā)育階段所處的環(huán)境條件進(jìn)行測(cè)定，以進(jìn)一步明確疣柄魔芋植株發(fā)育與環(huán)境因子的關(guān)系。

葉片是魔芋的最重要器官，通常情況下，魔芋植株只有一個(gè)葉片，因此葉片性狀對(duì)魔芋的生長(zhǎng)和產(chǎn)量有重要影響[11,14]。本研究中，疣柄魔芋的葉柄基部直徑受播期影響較大，常規(guī)膠園林下疣柄魔芋葉柄長(zhǎng)度和葉柄基部直徑隨播期延遲而減小，說明該條件下早播有利于疣柄魔芋葉片的生長(zhǎng)，這與李娟等[23]的研究結(jié)果一致。但常規(guī)膠園林下,疣柄魔芋的產(chǎn)量以第三播期(4月25日)最高，第一播期(2月25日)最低，說明晚播有利于其產(chǎn)量形成。早播有利于疣柄魔芋壯苗形成，而對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)不大，晚播反而有利于產(chǎn)量形成，這可能與海南島本身氣候條件有關(guān)。每年6—10月為海南島臺(tái)風(fēng)季節(jié)，常規(guī)膠園條件下，早播令疣柄魔芋幼苗獲得更適宜其生長(zhǎng)的光、溫、熱量等有利條件，使得苗株徒長(zhǎng)，若遇臺(tái)風(fēng)天氣，更易倒伏，對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生一定的影響。

與常規(guī)膠園不同，播期對(duì)全周期膠園林下間作疣柄魔芋的生育期、產(chǎn)量和葉柄長(zhǎng)度均無顯著影響。這可能與全周期膠園的林下溫濕度和光照強(qiáng)度等環(huán)境因素有關(guān)[28]。全周期膠園林下光照條件較好，透光率為25%～75%，播期雖然延后，但疣柄魔芋整個(gè)生長(zhǎng)過程中的光照時(shí)長(zhǎng)充足。因此，播期延后對(duì)其生育期和產(chǎn)量影響不顯著，而常規(guī)膠園蔭蔽度高，透光率僅為15%～25%，晚播導(dǎo)致疣柄魔芋生長(zhǎng)所需的光照時(shí)長(zhǎng)不足，生育期縮短。要明確疣柄魔芋膠園林下間作的最佳生長(zhǎng)環(huán)境，需對(duì)不同膠園林下疣柄魔芋間作區(qū)的溫度、光照、水份等環(huán)境條件進(jìn)行進(jìn)一步分析。

作物品質(zhì)指標(biāo)對(duì)播期的響應(yīng)結(jié)果不一。邢江會(huì)等[29]研究發(fā)現(xiàn)，玉米籽粒蛋白質(zhì)、脂肪含量隨播期推遲呈減少趨勢(shì)，而淀粉含量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。于鳳瑤等[30]研究表明，播期對(duì)大豆蛋白質(zhì)含量有一定的影響，但影響不顯著。本研究結(jié)果顯示，播期對(duì)全周期膠園和常規(guī)膠園林下間作疣柄魔芋的塊莖可溶性糖、可溶性蛋白和淀粉含量均無顯著影響，表明疣柄魔芋的塊莖品質(zhì)主要受品種特性影響，受栽培措施的影響不大，這與油菜等作物的研究結(jié)果[31]一致。

綜上可知，全周期膠園林下間作疣柄魔芋的產(chǎn)量和品質(zhì)受播期影響較小，但適當(dāng)早播更利于其高產(chǎn)；常規(guī)成齡膠園林下間作疣柄魔芋的播期以3月25日—4月25日之間為宜，適當(dāng)晚播有利于其產(chǎn)量形成。