密度調(diào)控方式對馬鈴薯塊莖大小調(diào)控功能初探①

田靜儇，孫 磊*，于洪濤，畢詩婷，張澤鈺，邰 楓

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密度調(diào)控方式對馬鈴薯塊莖大小調(diào)控功能初探①

田靜儇1，孫 磊1*，于洪濤2，畢詩婷1，張澤鈺1，邰 楓1

(1 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030；2 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院，黑龍江綏化 152000)

2014年和2015年分別以尤金和克新13號脫毒原種為供試材料，采用隨機區(qū)組設(shè)計，分別設(shè)置6萬穴/hm2、9萬穴/hm2、12萬穴/hm2播種穴數(shù)和1、3個主莖/穴(2014年)以及6萬穴/hm2、8萬穴/hm2、10萬穴/hm2播種穴數(shù)和1、2個主莖/穴(2015年)等處理，研究密度調(diào)控方式對馬鈴薯塊莖大小分布及產(chǎn)量的影響。兩年試驗結(jié)果表明：增加播種穴數(shù)或單穴主莖數(shù)都將增加30 ~ 150 g的塊莖產(chǎn)量，降低150 g以上的塊莖產(chǎn)量。早熟品種尤金的種薯生產(chǎn)采用12萬穴/hm2、3主莖/穴的播種方式，并于苗后60 d左右收獲，可獲得較高150 g以下塊莖產(chǎn)量；商品薯生產(chǎn)采用6萬穴/hm2、3主莖/穴的播種方式可獲得較高商品薯產(chǎn)量。中晚熟品種克新13號的種薯生產(chǎn)采用8萬穴/hm2、2主莖/穴的播種方式，苗后80 d左右收獲，可獲得較高150 g以下塊莖產(chǎn)量；商品薯生產(chǎn)采用6萬穴/hm2、2主莖/穴的播種方式可獲得較高商品薯產(chǎn)量。

馬鈴薯；播種穴數(shù)；主莖數(shù)；密度調(diào)控；塊莖大小

馬鈴薯作為糧飼兼用作物，營養(yǎng)豐富，產(chǎn)量高，在世界廣泛種植，需求量不斷增漲[1]。2015年，余欣榮[2]在“馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略研討會”上表示，馬鈴薯主糧化已成為必然趨勢，并且要把馬鈴薯畝產(chǎn)量提高到2噸以上，為國家糧食安全提供更多保障。

馬鈴薯密度調(diào)控對其農(nóng)藝性狀影響較大，適宜的密度有利于馬鈴薯合理利用空間和田間土壤養(yǎng)分，促進(jìn)植株的光合產(chǎn)物適時向塊莖運輸，利于高產(chǎn)群體結(jié)構(gòu)的形成[3–5]。不同用途的馬鈴薯對塊莖大小的要求也不同，而密度是調(diào)控馬鈴薯塊莖大小分布的有效方式之一[6]。在一定種植密度范圍內(nèi)，單株產(chǎn)量和中小薯產(chǎn)量與種植密度呈正相關(guān)，但馬鈴薯群體產(chǎn)量和商品薯產(chǎn)量則與種植密度呈負(fù)相關(guān)；超過這個范圍后，由于單株養(yǎng)分供應(yīng)不足，單株產(chǎn)量過少而降低群體產(chǎn)量[6–8]。

種植密度一般定義為單位面積上的種植株數(shù)，但馬鈴薯在相同播種密度下單位面積上的主莖數(shù)也會不同，因此也可根據(jù)單位面積上的主莖數(shù)定義馬鈴薯種植密度[9]。已有的研究多是對播種穴數(shù)的調(diào)整，鮮有通過調(diào)整主莖數(shù)進(jìn)行密度調(diào)控，而種薯大小、種薯質(zhì)量、播種時期、激素水平等都會影響主莖數(shù)量[10]。減少播種穴數(shù)、增加主莖數(shù)可在保證單位面積主莖數(shù)的前提下改善馬鈴薯田間的通風(fēng)狀況，因此，確定馬鈴薯生產(chǎn)合理的密度調(diào)控方式可為馬鈴薯生產(chǎn)提供有益的實踐參考。

本試驗通過設(shè)置不同的播種穴數(shù)、控制每穴主莖數(shù)進(jìn)行不同方式的密度調(diào)控措施，通過分析不同條件下植株的生長狀況、塊莖產(chǎn)量和不同大小塊莖的分布，確定馬鈴薯適宜的密度調(diào)控方式，為馬鈴薯不同生產(chǎn)需求提供適宜的栽培模式參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2014年和2015年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院試驗田進(jìn)行，土壤類型為黑土，試驗前土壤養(yǎng)分測定結(jié)果見表1。

1.2 供試品種

2014年供試品種為尤金(早熟品種)脫毒原種，種薯由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院綏化分院提供，生育期65 ~ 70 d。2015年供試品種為克新13號(中晚熟品種)脫毒原種，種薯由黑龍江省農(nóng)科院脫毒馬鈴薯研究所提供，生育期95 ~ 100 d。

表1 土壤基礎(chǔ)肥力

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)置6個處理，3次重復(fù)，采用隨機區(qū)組排列。每個小區(qū)6壟，壟長21 m，壟寬67 cm，小區(qū)面積84 m2，各重復(fù)之間留有1 m過道，各小區(qū)的兩個邊壟和各壟兩端1 m不取樣，中間4壟每壟留4 m測產(chǎn)，其余15 m分別在不同生育期取樣。磷肥作為基肥一次性施用，氮、鉀肥50% 在播種時施入，追肥在塊莖膨大初期側(cè)開溝追施，施肥后覆土；其他田間管理同大田。

2014年5月1日播種，5月27日出苗，8月13日收獲。2015年4月26日播種，6月2日出苗，9月8日收獲。試驗設(shè)計見表2。

表2 試驗各處理的養(yǎng)分施用量及密度

注：各處理編號第一個數(shù)字表示每公頃萬穴數(shù)，第二個數(shù)字表示每穴主莖數(shù)。

1.4 取樣及測定方法

2014年分別在苗后22 d(塊莖形成期)、39 d(塊莖膨大期)、61 d(淀粉積累期)和78 d(收獲期)進(jìn)行田間取樣。2015年分別在苗后28 d(塊莖形成初期)、45 d(塊莖形成末期)、62 d(塊莖膨大期)、83 d(淀粉積累期)和98 d(收獲期)進(jìn)行田間取樣。

每個小區(qū)選取田間長勢一致、具有代表性的完整植株3株。將植株按葉片、葉柄、地上莖和塊莖分開，塊莖分為<3 cm、3 cm ~ 30 g、30 ~ 75 g、75 ~ 100 g、100 ~ 150 g、150 ~ 200 g、200 ~ 250 g、>250 g的8個級別。洗凈稱鮮重，105℃殺青30 min，75℃烘至恒重，稱烘干重。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2013和DPS 7.65軟件分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度調(diào)控方式對馬鈴薯全株干物質(zhì)積累量的影響

對比圖1中2014a和2014b、2015a和2015b可知，播種穴數(shù)相同時，馬鈴薯全株干物質(zhì)積累量與單位面積干物質(zhì)積累量均隨主莖數(shù)增加而增加(多主莖>單主莖)。主莖數(shù)相同時，播種穴數(shù)增加，全株干物質(zhì)積累量減少，2014年表現(xiàn)為6萬穴/hm2>9萬穴/hm2> 12萬穴/hm2，2015年表現(xiàn)為6萬穴/hm2>8萬穴/ hm2>10萬穴/hm2；但單位面積馬鈴薯全株干物質(zhì)積累量增加，2014年表現(xiàn)為12萬穴/hm2>9萬穴/hm2>6萬穴/hm2，2015年表現(xiàn)為10萬穴/hm2>8萬穴/hm2>6萬穴/hm2。

2.2 密度調(diào)控方式對馬鈴薯塊莖干物質(zhì)積累的影響

塊莖干物質(zhì)積累是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[11]。對比圖2中2014a和2014b、2015a和2015b發(fā)現(xiàn)，播種穴數(shù)相同時，多主莖處理的單株塊莖干物質(zhì)積累量與單位面積塊莖干物質(zhì)積累量均高于單主莖處理。主莖數(shù)相同時，播種穴數(shù)增加，單株塊莖干物質(zhì)積累量減小，2014年表現(xiàn)為6萬穴/hm2>9萬穴/hm2>12萬穴/hm2，2015年表現(xiàn)為6萬穴/hm2>8萬穴/hm2>10萬穴/hm2；但單位面積塊莖干物質(zhì)積累量增加，2014年表現(xiàn)為12萬穴/hm2>9萬穴/hm2>6萬穴/hm2，2015年表現(xiàn)為10萬穴/hm2>8萬穴/hm2>6萬穴/hm2。

產(chǎn)量 = 單株塊莖重×單位面積播種穴數(shù)。隨著播種穴數(shù)的增加，單株塊莖干物質(zhì)積累量降低，但單位面積塊莖干物質(zhì)積累量由于單位面積植株數(shù)量增加，彌補了單株塊莖干物質(zhì)積累量降低造成的損失，確保單位面積塊莖干物質(zhì)積累量不降低或者增加。

2.3 密度調(diào)控方式對馬鈴薯各級別塊莖的影響

如圖3所示，隨著播種穴數(shù)和單穴主莖數(shù)增加，30 ~ 75 g、75 ~ 100 g、100 ~ 150 g和150 ~ 200 g各級別塊莖產(chǎn)量均增加。但是不同品種200 g以上的塊莖產(chǎn)量表現(xiàn)不同：尤金 >200 g的塊莖產(chǎn)量隨播種穴數(shù)和單穴主莖數(shù)的增加而減少?？诵?3號的 >200 g的塊莖產(chǎn)量在主莖數(shù)相同時，隨著播種穴數(shù)增加先增加后減少；播種穴數(shù)為6萬穴/hm2時，多主莖處理大于單主莖處理；播種穴數(shù)為8萬穴/hm2和10萬穴/hm2時，單主莖處理大于多主莖處理。

大于75 g的塊莖產(chǎn)量是構(gòu)成商品薯產(chǎn)量的重要因素。播種穴數(shù)相同時，主莖數(shù)對商品薯產(chǎn)量的形成影響差異顯著(<0.05)，兩個品種都表現(xiàn)出多主莖產(chǎn)量大于單主莖產(chǎn)量。但主莖數(shù)相同時，播種穴數(shù)對尤金商品薯產(chǎn)量影響差異不顯著(>0.05)，單主莖處理商品薯產(chǎn)量分別為30.3、29.4、29.7 t/hm2；多主莖處理商品薯產(chǎn)量分別為31.6、30.7、31.7 t/hm2。克新13號隨著播種穴數(shù)增加商品薯產(chǎn)量先增加后減少，各處理間差異達(dá)到顯著水平(<0.05)，單主莖處理商品薯產(chǎn)量分別為28.5、38.9、37.9 t/hm2；多主莖處理商品薯產(chǎn)量分別為45.4、45.6、44.4 t/hm2。

由此可見，多主莖處理更利于商品薯產(chǎn)量的形成。多主莖時，隨著播種穴數(shù)增加，75 ~ 200 g各級別塊莖產(chǎn)量增加，>200 g塊莖產(chǎn)量下降。尤金6-3和12-3處理，克新13號6-2和8-2處理均形成了最高商品薯產(chǎn)量。在尤金12-3和克新13號8-2處理中75 ~ 200 g各級別塊莖產(chǎn)量增加彌補了>200 g塊莖產(chǎn)量的下降，從而商品薯產(chǎn)量增加；但尤金9-3和克新13號10-2 處理中75 ~ 200 g各級別塊莖產(chǎn)量增加未能彌補>200 g塊莖產(chǎn)量的下降，因此商品薯產(chǎn)量下降。相比于尤金，密度調(diào)控對克新13號的商品薯產(chǎn)量影響更顯著。因此在生產(chǎn)上應(yīng)根據(jù)不同品種的生理特性，確定不同的密度調(diào)控方式。

2.4 密度調(diào)控方式對30 ~ 150 g塊莖產(chǎn)量的影響

在我國現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，為了兼顧生產(chǎn)者和消費者的利益，可選擇30 ~ 150 g的塊莖作為種薯[12]。由表3可見，各生育時期30 ~ 150 g塊莖數(shù)量隨單穴主莖數(shù)和播種穴數(shù)的增加而增加。苗后60 d之前，該級別塊莖比例隨單穴主莖數(shù)和播種穴數(shù)增加而減??；苗后60 d之后，該級別塊莖比例隨單穴主莖數(shù)和播種穴數(shù)增加而增加。

由此可見，增加單穴主莖數(shù)和播種穴數(shù)都顯著增加了塊莖的數(shù)量，但塊莖數(shù)量的增加限制了膨大期塊莖的發(fā)育，30 ~ 150 g塊莖比例增加。隨著生育期的推進(jìn)，該級別塊莖產(chǎn)量先增加后減少，至收獲期，隨播種穴數(shù)或單穴主莖數(shù)的增加塊莖產(chǎn)量增加。在淀粉積累期，12-3栽培模式下，尤金30 ~ 150 g塊莖產(chǎn)量為18.2 t/hm2，占總產(chǎn)量的70%；克新13號在8-2的栽培模式下，30 ~ 150 g塊莖產(chǎn)量為20.1 t/hm2，占總產(chǎn)量的49%。

表3 密度調(diào)控方式對30 ~ 150 g塊莖產(chǎn)量的影響

注：同列數(shù)據(jù)小寫字母不同表示處理間差異達(dá)到<0.05 顯著水平。

3 討論

William等[13]研究表明，適當(dāng)增加種植密度會增加光合器官，有利于提高塊莖產(chǎn)量。但高密度可能會加劇植株間對養(yǎng)分和空間的競爭，降低單株植株的光能轉(zhuǎn)換效率，單株塊莖產(chǎn)量下降[14–16]。單位面積植株數(shù)量與單株產(chǎn)量的乘積決定了馬鈴薯的產(chǎn)量[7]。適宜的密度調(diào)控方式可通過調(diào)控單株產(chǎn)量與單位面積的產(chǎn)量來激發(fā)作物增產(chǎn)潛力[17–19]。展康等[17]研究表明，在一定的密度范圍內(nèi)，群體的產(chǎn)量隨著密度的增加而增加，但單株產(chǎn)量隨著密度的增加而降低。本試驗結(jié)果與此相似，主莖數(shù)相同時，播種穴數(shù)增加導(dǎo)致個體間競爭增加，塊莖平均生長空間變小，單株塊莖干物質(zhì)積累量下降；但播種穴數(shù)增加可彌補單株塊莖干物質(zhì)積累量的降低，最終實現(xiàn)單位面積塊莖干物質(zhì)積累量增加。塊莖中干物質(zhì)積累量的多少直接決定馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的高低[18]，因此，增加塊莖干物質(zhì)積累量是保證產(chǎn)量的關(guān)鍵。

生產(chǎn)上種薯和商品薯對塊莖大小的要求不同，種植密度是調(diào)節(jié)塊莖數(shù)量及塊莖大小的一種有效途徑[6]。因此密度的選擇對商品薯和種薯生產(chǎn)非常重要，增加種植密度，平均薯重和商品薯率降低，小塊莖比例增加[16]。李勇等[7]研究表明，主莖數(shù)對產(chǎn)量的直接貢獻(xiàn)僅次于貢獻(xiàn)最大的株高。由此可見，生產(chǎn)中可考慮通過控制主莖數(shù)調(diào)控馬鈴薯產(chǎn)量及塊莖大小分布。因此，兩年試驗在控制播種穴數(shù)的同時，設(shè)置了單主莖處理和多主莖處理，試驗結(jié)果表明，多主莖處理更利于商品薯產(chǎn)量的形成。尤金栽培模式為6-3和12-3時商品薯產(chǎn)量較高，分別為31.6 t/hm2和31.7 t/hm2；克新13號栽培模式為6-2和8-2時商品薯產(chǎn)量較高，分別為45.4 t/hm2和45.6 t/hm2?？紤]到生產(chǎn)成本和田間管理，尤金商品薯生產(chǎn)模式可參考6-3處理，克新13號的商品薯生產(chǎn)模式可參考6-2處理。

優(yōu)質(zhì)種薯的特點之一是塊莖大小適宜，除采用密度調(diào)控外，提早收獲也是控制塊莖大小的有效途徑，且在北方還可以錯過晚疫病傳播期，提高種薯質(zhì)量[20–21]。本研究的結(jié)果表明，增加單穴主莖數(shù)或播種穴數(shù)都將增加150 g以下塊莖產(chǎn)量。早熟品種尤金的種薯生產(chǎn)可參考12-3的播種方式，苗后60 d左右收獲；中晚熟品種克新13號可參考8-2的播種方式，苗后80 d左右收獲。由此可見，雖然種植密度是調(diào)控塊莖大小分布的有效途徑，但是如何獲得合理的調(diào)控方式，還要根據(jù)不同馬鈴薯品種的生理特性，采用不同密度調(diào)控方式以獲得理想的種薯和商品薯產(chǎn)量。

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Preliminary Study of Effect of Density Control Method on Potato Tuber Size

TIAN Jingxuan1, SUN Lei1*, YU Hongtao2, BI Shiting1, ZHANG Zeyu1, TAI Feng1

(1 College of Resources and Environment, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; 2 Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Suihua Branch, Suihua, Helongjiang 152000, China)

Field experiments were conducted to study the effect of density control method on the potato tuber size distribution. The planting density of 60 000, 90 000 and 120 000 holes/hm2with 1 or 3 stems per hole were conducted with the variety of Youjin in 2014, and the planting density of 60 000, 80 000 and 100 000 holes/hm2with 1 or 2 stems per hole were conducted with the variety of Kexin 13 in 2015 respectively. The yield of tubers of the grade 30–150 g increased by increasing the planting density or increasing stems, while the yield of tubers of the grade over 150 g decreased. To early maturing variety of Youjin, the planting density of 120 000 holes/hm2with 3 stems per hole and harvest at 60 d after emergence was suitable for seed potatoes production, while 60 000 holes/hm2with 3 stems per hole suitable for marketable tuber production. To late-maturing variety of Kexin 13, the planting density of 80 000 holes/hm2with 2 stems per hole and harvest at 80 d was suitable for seed potatoes production and 60 000 holds/hm2with 2 stems per hole suitable for marketable tuber production.

Potato; Planting density; Stem number; Density regulation; Tuber set

10.13758/j.cnki.tr.2017.03.030

S532；S352.3

A

黑龍江省教育廳面上項目(12541034)和“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題項目(2012BAD06B02)資助。

(sunleilee@163.com)

田靜儇(1992—)，女，黑龍江樺南人，碩士研究生，主要研究方向為馬鈴薯的養(yǎng)分管理。E-mail: jingxuantian@126.com