高寒陰濕旱作區(qū)馬鈴薯主糧化品種綠色高效栽培技術(shù)研究

2019-09-09 01:05:06羅愛花陸立銀胡新元謝奎忠柳永強

中國馬鈴薯 2019年4期

羅愛花，陸立銀，胡新元，謝奎忠，柳永強

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

隨著馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的不斷推進，馬鈴薯成為中國四大糧食作物之一，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)也在保障國家糧食安全、保護生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定等方面發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。篩選出適宜各生態(tài)區(qū)域的主糧化品種是馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的迫切需求[2,3]。甘肅省馬鈴薯種植主要集中在旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)[4]，因此探索旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，尤其是作為優(yōu)質(zhì)種薯繁育基地的高寒陰濕旱作區(qū)適宜種植的馬鈴薯主糧化需求的新品種（系）及其高效栽培技術(shù)具有重要的實踐意義。為此，2017 年選取2 個馬鈴薯主糧化品種（‘隴薯7 號’、‘隴薯9 號’）原種，開展覆膜、大壟、氮肥減量施用等栽培措施對2 個馬鈴薯主糧化品種植株葉片生理參數(shù)、田間枯萎病發(fā)病率、產(chǎn)量及其經(jīng)濟效益的影響研究，以期能為甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科技和理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗點設(shè)在甘肅省渭源縣會川鎮(zhèn)，該區(qū)位于N 35°06.480'，E 103°58.840'；海拔2 276 m；試驗地環(huán)境：平坦川地，旱作雨養(yǎng)，年降雨量在500 mm左右；土壤為黑麻土。前茬作物為馬鈴薯。

1.2 試驗材料

馬鈴薯：‘隴薯7號’原種，‘隴薯9號’原種。

1.3 試驗方法

試驗于2017年4月在甘肅省定西市渭源縣甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所會川實驗基地進行。采取裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為品種（2個主糧化品種），副區(qū)為栽培模式（5個）。5個栽培模式描述如下：A露地，常規(guī)施肥（N∶P∶K=10∶8∶5）kg/667m2，壟作，單行，壟距90 cm（CK1）；B 黑膜覆蓋，常規(guī)施肥（同上），壟作，單行，壟距90 cm（CK2）；C黑膜覆蓋，氮肥減量10%（N∶P∶K=9∶8∶5）kg/667m2，壟作，單行，壟距90 cm；D 黑膜覆蓋，氮肥減量20%（N∶P∶K = 8∶8∶5）kg/667m2，壟作，單行，壟距90 cm；E 黑膜覆蓋，常規(guī)施肥（同上），壟作，雙行，壟距120 cm。共計10個處理，每個小區(qū)5壟，A～D處理小區(qū)面積為36 m2，E處理小區(qū)面積為48 m2，3 次重復(fù)。小區(qū)間留1 m 走道。各處理馬鈴薯播種密度保持4 200 株/667m2。

1.4 田間管理

試驗于2017 年4 月23 日播種。播前施農(nóng)家肥2 500 kg/667m2，N、P、K 源分別為尿素（N 46%，山東瑞星化工有限公司）、磷酸二銨[N 18%，P2O546%，云天化三環(huán)嘉吉化肥（北京）有限公司]、硫酸鉀[K2O 52%，中農(nóng)（天津）化肥有限公司]，按照小區(qū)折算并稱量所需化肥用量，播前按小區(qū)撒施后起壟、點播。其他田間管理同當?shù)卮筇铩Ｗ袁F(xiàn)蕾期開始用4.5%高效氯氰菊酯乳油防治蚜蟲30 mL/667m2，兌水30～40 kg/667m2噴霧；72.2%霜霉威鹽酸鹽（陜西康澤化工有限公司）1 000倍液葉面噴施防治晚疫病，每7 d噴施1次，視田間情況，本次試驗共噴施3次。

1.5 測定項目

光合生理參數(shù)測定：采用美國基因公司生產(chǎn)的Li-6400 XT 便攜式光合作用系統(tǒng)在淀粉積累期（9 月12 日）每個處理選擇3～5 株健康植株頂部第4 層葉片進行馬鈴薯葉片光合生理參數(shù)的測定，具體包括凈光合速率（Pn，μmolCO2/m2·s）、氣孔導(dǎo)度（Gs，molH2O/m2·s）、胞間二氧化碳濃度（Ci，μmolCO2/mol）和蒸騰速率（Tr，mmolH2O/m2·s）。

SPAD（相對葉綠素含量）：采用便攜式葉綠素儀SPAD-502，在淀粉積累期（9月12日）每個處理測定3個重復(fù)，每個重復(fù)選擇5株健康植株頂部第4層葉片進行測定。

測產(chǎn)：收獲時按小區(qū)收獲，折算成單位面積產(chǎn)量。

經(jīng)濟收益=總收益-總投入

其中，總投入計算如下：單位面積（667m2）總投入包括種薯用量200 kg（單價2.4 元/kg）、地膜90元、化肥145元、農(nóng)藥80元、人工240元。

總收益具體指收獲后的馬鈴薯一級種產(chǎn)量收益，按單價1.0元/kg計算。

馬鈴薯枯萎病發(fā)病率田間調(diào)查：在馬鈴薯淀粉積累期（9月12日），每個處理隨機選取3壟，以每壟實際馬鈴薯植株數(shù)與枯萎病發(fā)病植株數(shù)之比的百分數(shù)作為馬鈴薯枯萎病發(fā)病率。

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2010和SPSS 13.0，多重比較用新復(fù)極差法（Duncan's法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 栽培措施對2個馬鈴薯主糧化新品種原種葉片光合生理參數(shù)的影響

對2個馬鈴薯主糧化品種的光合生理參數(shù)的測定與統(tǒng)計分析（表1）表明，在本試驗環(huán)境和氣候條件下，栽培措施如種植方式以及適量減施氮肥措施對‘隴薯7號’葉片光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率的影響均不顯著。處理間比較，處理A‘隴薯7號’原種葉片光合速率居中，‘隴薯9號’原種葉片光合速率最低。處理A 與處理B 之間‘隴薯9號’原種葉片光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間二氧化碳濃度和蒸騰速率僅在0.05水平差異顯著。處理A與處理C之間‘隴薯9號’原種葉片光合速率和蒸騰速率的差異顯著。常規(guī)施肥（處理B）、氮肥減量10%（處理C）、氮肥減量20%（處理D）處理間比較，適量減少氮肥用量對2個主糧化馬鈴薯品種‘隴薯7號’原種、‘隴薯9號’原種植株葉片光合速率的影響均不顯著。

2.2 栽培措施對2個馬鈴薯主糧化品種葉片相對葉綠素含量的影響

葉綠素作為葉片光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì)，是反映植物豐產(chǎn)性能的生理指標之一。葉綠素含量因植物種類、品種和生育期不同而存在差異。在淀粉積累期對5個處理的2個馬鈴薯主糧化品種葉片相對葉綠素含量進行測定。統(tǒng)計分析（表2）表明同一品種不同處理間葉片SPAD值存在顯著差異，同一處理品種間葉片SPAD值亦存在差異。‘隴薯9號’原種各處理葉片SPAD值均高于‘隴薯7號’原種。

馬鈴薯‘隴薯7號’原種、‘隴薯9號’原種葉片SPAD值處理A均高于處理B，統(tǒng)計分析表明黑膜覆蓋處理B 對‘隴薯9 號’原種葉片SPAD 值的影響顯著；相同密度條件下處理E‘隴薯7號’原種和‘隴薯9號’原種葉片SPAD值明顯高于處理B。

2.3 栽培措施對2個馬鈴薯主糧化品種田間枯萎病發(fā)病率的影響

栽培措施對馬鈴薯田間枯萎病發(fā)病情況存在基因型差異。統(tǒng)計分析表明，栽培措施對2個馬鈴薯主糧化品種‘隴薯7號’原種、‘隴薯9號’原種田間枯萎病發(fā)病率均具有顯著影響。在相同的施肥條件下，以露地處理A為對照，處理B‘隴薯7號’原種田間枯萎病發(fā)病率顯著高于對照，且差異極顯著；處理E‘隴薯7號’原種田間枯萎病發(fā)病率與對照（處理A）差異并不顯著；處理B與處理E之間‘隴薯9號’原種田間枯萎病發(fā)病率差異極顯著（表2）。

2.4 栽培措施對2個馬鈴薯主糧化品種產(chǎn)量的影響

種植方式對作物產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生影響，因而最終形成的經(jīng)濟效益亦不同。馬鈴薯鮮薯產(chǎn)量是衡量田間栽培措施的重要指標之一。基因型不同，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量不同。栽培措施對不同基因型馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響存在差異。處理間比較，處理A‘隴薯7 號’原種和‘隴薯9 號’原種塊莖鮮薯產(chǎn)量都最低，分別為2 000和1 982 kg/667m2，而處理E‘隴薯7號’原種和‘隴薯9號’原種塊莖鮮薯產(chǎn)量都最高，分別為2 515和2 555 kg/667m2。以處理A為對照，‘隴薯7號’原種和‘隴薯9號’原種處理B的塊莖產(chǎn)量分別較對照增產(chǎn)486 kg/667m2，24.3%；增產(chǎn)530 kg/667m2，26.7%，統(tǒng)計分析差異均達顯著水平。在相同的施肥條件下覆膜、大壟均有助于提高2個馬鈴薯主糧化新品種塊莖產(chǎn)量，尤其有助于提高‘隴薯9號’原種塊莖產(chǎn)量。相同的栽培模式下，以處理B 為對照，處理C和處理D‘隴薯7號’原種和‘隴薯9號’原種塊莖鮮薯產(chǎn)量分別降低1.3%、4.3%和7.6%、8.6%。但統(tǒng)計分析表明處理間差異不顯著，表明適量減施氮肥在保持塊莖鮮薯產(chǎn)量下降不顯著的前提下，有利于實現(xiàn)馬鈴薯的綠色高效生產(chǎn)（表3）。

表1 不同處理對2個馬鈴薯主糧化品種葉片光合生理參數(shù)的影響Table 1 Effects of different treatments on photosynthetic physiological parameters of potato leaves of two stable food varieties

表2 不同栽培措施對馬鈴薯主糧化品種葉片SPAD值及田間枯萎病的影響Table 2 Effects of different cultivations on SPAD values of leaves and Fusarium wilt of two stable food potato varieties

表3 不同栽培措施對馬鈴薯主糧化品種塊莖產(chǎn)量的影響Table 3 Effects of different cultivations on tuber yield of two stable food potato varieties

2.5 栽培措施對2個馬鈴薯主糧化品種經(jīng)濟效益的影響

栽培措施對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量及經(jīng)濟效益的影響存在基因型差異。栽培模式不同，馬鈴薯生產(chǎn)成本存在差別。馬鈴薯生產(chǎn)成本主要包括種薯、化肥、地膜、農(nóng)藥、人工等的投入。馬鈴薯生產(chǎn)收益主要為鮮薯。通過對不同處理間馬鈴薯生產(chǎn)成本與收益進行比較，以處理A 為對照，各處理均較對照明顯增收，其中處理E 最高增收425 和483元/667m2（表4）。

2 個馬鈴薯主糧化品種90 cm 寬壟單行黑膜覆蓋（處理B）較露地（處理A）分別增收396 和440元/667m2。相同種植模式下，隨著氮肥施用量以10%的幅度遞減（處理C、D），2個品種的生產(chǎn)收益分別較對照（處理B）降低27 和96 元/667m2；185 和206元/667m2。由此可見，高寒陰濕旱作區(qū)采用覆膜大壟栽培模式2個馬鈴薯主糧化品種原種田間塊莖產(chǎn)量最高，適量減施氮肥則更符合馬鈴薯集約、經(jīng)濟高效、安全的生產(chǎn)要求。

3 討論

馬鈴薯枯萎病在全國馬鈴薯種植區(qū)均有發(fā)生，且危害逐年加劇，不僅導(dǎo)致馬鈴薯減產(chǎn)、商品性下降，更成為中國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的制約因素[5-8]。本試驗結(jié)果表明栽培措施對2 個馬鈴薯主糧化品種原種田間枯萎病發(fā)病率具有顯著影響，且不同基因型對田間枯萎病的抗病性存在差異。在相同的施肥和種植模式下，黑色地膜覆蓋2個品種田間枯萎病的發(fā)病率顯著高于露地。氮肥用量較常規(guī)對照減少10%則有利于降低‘隴薯9號’原種田間枯萎病發(fā)病率。這和王曉麗等[9]認為合理施肥均能延緩植物枯萎病的發(fā)病的研究結(jié)果基本一致。但是，為有效控制田間馬鈴薯枯萎病的發(fā)生，減少危害、降低損失，今后可進一步開展不同栽培措施條件下引起馬鈴薯主糧化品種田間枯萎病發(fā)生的病原菌種類以及發(fā)病條件的研究[10]，進而為馬鈴薯主糧化品種高效栽培生產(chǎn)過程中制定有效的田間枯萎病防治措施提供依據(jù)。

馬鈴薯的傳統(tǒng)種植以手工為主，種植成本較高，效益較低。黃英博[11]的研究表明機械化作業(yè)與傳統(tǒng)的人工栽培相比效益顯著提高。馬鈴薯機械化生產(chǎn)技術(shù)要求農(nóng)業(yè)技術(shù)和農(nóng)藝措施統(tǒng)籌配合，按照“高產(chǎn)高效、資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保”的發(fā)展理念，需要不斷推進馬鈴薯生產(chǎn)過程農(nóng)機農(nóng)藝深度融合，最終實現(xiàn)提高馬鈴薯的產(chǎn)量和質(zhì)量，減少勞動力的投入，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益和社會效益的目的。本試驗證明采用120 cm 大壟、雙行既能高產(chǎn)、高效，亦有利于馬鈴薯生產(chǎn)過程實現(xiàn)機械化。有研究表明減肥、減藥降低了馬鈴薯化肥用量及農(nóng)藥殘留，品質(zhì)一定是有所改善的。本次試驗中以高寒陰濕旱作區(qū)馬鈴薯常規(guī)施肥為對照，單位面積氮肥用量減少10%～20%，馬鈴薯塊莖鮮薯產(chǎn)量減低幅度在32～216 kg/667m2，經(jīng)濟收益減少27～206 元/667m2，統(tǒng)計分析表明這種降低影響并不顯著。因此高寒陰濕旱作區(qū)采用黑膜覆蓋、120 cm 大壟雙行栽培、氮肥適量減施栽培措施均有利于實現(xiàn)馬鈴薯主糧化品種‘隴薯7號’、‘隴薯9 號’原種高產(chǎn)高效生產(chǎn)目標。至于減少到哪個程度馬鈴薯的產(chǎn)量和收益會受到較大的影響則需要進一步的試驗研究。