馬鈴薯—燕麥間作條件下施氮水平對(duì)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(duì)馬鈴薯農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量品質(zhì)的影響。方法：通過(guò)裂區(qū)試驗(yàn)，在寧夏半干旱區(qū)開(kāi)展馬鈴薯4個(gè)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(yàn)。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(gè)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(yàn)結(jié)果同時(shí)表明，同一施氮水平下間作和單作馬鈴薯的商品薯率均無(wú)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(lèi)號(hào)：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(hào)（青海省農(nóng)林科學(xué)院），燕麥為燕科一號(hào)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)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(wú)霜期為149～171 d，年均氣溫7 ℃。屬于干旱半干旱帶，土壤類(lèi)型為侵蝕黑壚土。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為施氮水平，副區(qū)為種植方式。主區(qū)為4個(gè)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(gè)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(gè)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(cè)定指標(biāo)

在馬鈴薯的苗期、現(xiàn)蕾期、開(kāi)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(cè)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(xiàn)繩做標(biāo)記（全生育期定株測(cè)量），株高在每次采樣時(shí)測(cè)量自然株高，從株高中間處以游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗。

2）植株干物質(zhì)測(cè)定。每次取樣帶回實(shí)驗(yàn)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(kāi)，再用水分別沖洗干凈，用濾紙吸干后，立即分別稱(chēng)取鮮重；將各器官剪成小段，無(wú)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(chēng)重；再用相同方法烘干2 h，再稱(chēng)重，至恒重為止。

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

4）測(cè)產(chǎn)、土地當(dāng)量比、種間競(jìng)爭(zhēng)力。在成熟期對(duì)馬鈴薯的商品數(shù)、大薯、中薯、小薯分別計(jì)數(shù)稱(chēng)重，采用土地當(dāng)量比（LER）[1-3]衡量間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。

（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(duì)競(jìng)爭(zhēng)力公式：

其中：Apo為馬鈴薯相對(duì)于燕麥的資源競(jìng)爭(zhēng)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(shí)，馬鈴薯的競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)于燕麥，Apo<0時(shí)，馬鈴薯的競(jìng)爭(zhēng)力弱于燕麥。

5）馬鈴薯品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)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(cè)定[1]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SAS軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Excel2016作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植模式和施氮水平對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)的影響

2.1.1 種植模式和施氮水平對(duì)馬鈴薯株高的影響

不論單作還是間作，施氮水平對(duì)馬鈴薯不同生育期株高的影響呈先升高后降低的趨勢(shì)，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(gè)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(duì)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(shì)，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(duì)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(duì)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(wú)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(duì)馬鈴薯SPAD值的影響

不同種植方式下施氮水平對(duì)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(shì)。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(méi)有顯著性差異。

2.2 種植模式和施氮水平對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

2.2.1 施氮水平對(duì)馬鈴薯-燕麥產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)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(shuō)明無(wú)論是否施氮，馬鈴薯/燕麥間作都有間作優(yōu)勢(shì)，從圖中還可以看出，無(wú)論是否施氮，馬鈴薯對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)力都小于燕麥（Apo<0）。

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

從表3來(lái)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(shì)，商品薯率也表現(xiàn)相同趨勢(shì)，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(duì)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(shì)，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(wú)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(shì)；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(duì)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(yàn)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(shí)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(lèi)型不同、生長(zhǎng)過(guò)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(yàn)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(shì)。從馬鈴薯葉綠素含量SPAD值與產(chǎn)量相關(guān)性分析來(lái)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(guò)適宜的施氮量及合理的間作模式來(lái)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(duì)馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)論是否施氮，馬鈴薯-燕麥間作都有優(yōu)勢(shì)，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(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)力均小于燕麥（Apo<0）。本研究同時(shí)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(shì)，無(wú)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(duì)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(shí)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(yàn)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(shì)，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(duì)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(lái)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(guò)種植方式和施氮水平能改善馬鈴薯品質(zhì)。

4 結(jié)論

無(wú)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(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)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(guó)馬鈴薯，2003（4）：209-212.

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

（責(zé)任編輯：劉昀）