一年連作對馬鈴薯形態特征及其產量的影響

馬達靈，郭美蘭，徐松鶴，曹興明

（集寧師范學院生物系，內蒙古 烏蘭察布 012000）

烏蘭察布市位于內蒙古自治區中部，屬中溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫較低，晝夜溫差大，特別適宜馬鈴薯規模化生產，享有“中國薯都”的稱號，常年播種面積穩定在27萬hm2左右，占全區馬鈴薯種植面積的40%左右[1]。但由于土地資源的限制和適宜種植作物種類的單一，烏蘭察布地區馬鈴薯連作栽培現象較普遍。研究證實長期的連作會造成馬鈴薯產量降低、品質下降、病蟲害嚴重和生育狀況變差等情況，會嚴重限制馬鈴薯產業健康、持續發展[2]。

前人研究發現隨著連作年限延長，馬鈴薯葉面積減少，單株主莖數減少，莖的高度降低；根系的長度、表面積、根尖數逐漸增加，而根系活力下降，產量明顯減少[3-6]。馬鈴薯連作后凈光合速率、馬鈴薯葉綠素含量均出現下降趨勢[3,7]。同時隨著連作年限的延長，馬鈴薯土壤中大量營養元素N、P、K的含量都減少[8]，土壤中的酶類也發生顯著的變化[9]。總之，連作后馬鈴薯形態、土壤養分、微生物等性狀惡化，造成產量下降[10,11]。但也有研究表明短期連作對馬鈴薯根系形態指標、根系活力無明顯影響，而且產量也無顯著降低[12]。

烏蘭察布市馬鈴薯規模化生產日趨增多，輪作倒茬困難，針對性設置一年連作與輪作對比試驗，從而探明一年連作對馬鈴薯地上部形態特征、抗性生理指標和產量的影響，以期為烏蘭察布地區馬鈴薯連作提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為馬鈴薯良種‘費烏瑞它’原種。

1.2 試驗設計

田間試驗于2016年5月18日至9月20日在內蒙古烏蘭察布市集寧師范學院實訓農場進行。設一年連作（前茬為馬鈴薯）和對照（前茬為玉米）2個處理，基施純N 180 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 90 kg/hm2，即施用馬鈴薯專用肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）600 kg/hm2，尿素（N 46%）196 kg/hm2。種植密度統一為50 000株/hm2。每個處理6次重復，3次重復用于取樣測定，3次重復用于測產；每次重復小區長5 m，寬4.2 m，壟距60 cm，株距33 cm。5月18日開溝施基肥，覆土，點播；6月19日出苗，在出苗后15，30，45，60和75 d分別測定馬鈴薯形態指標、生理指標。于9月20日統一采挖，按照實際小區的塊莖鮮重測產。

1.3 測定方法

馬鈴薯株高、冠幅采用直接測量法。株高是指植株從地面到主莖最高處的距離，冠幅指馬鈴薯植株空間伸展最大直徑，每小區隨機選取10株進行測定，取平均值。單株葉面積采用打孔法測定，每小區選取3株進行測定，取平均值[13]。過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚法測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法[14]。

成熟期按小區單收，塊莖總鮮重記為總產量；對塊莖進行分級，單薯重大于50 g為商品薯，小于50 g為非商品薯。商品薯率（%）=商品薯鮮重/薯塊總鮮重×100。

1.4 數據分析

運用SPSS 22.0對馬鈴薯的形態指標、生理指標和產量進行平均值計算；同一時期的數據采用F檢驗進行單因素方差分析，比較對照與一年連作之間的差異（P＜0.05）；利用Excel 2010對形態指標、生理指標作圖。

2 結果與分析

2.1 一年連作對馬鈴薯形態特征的影響

馬鈴薯的株高隨著生育期的推進逐漸增加，在出苗后60 d達到最大值48.0 cm；生育后期株高略有下降。一年連作馬鈴薯出苗后15，30，45，60和75 d各生育期的平均株高與對照相比，無顯著差異（圖1）。表明一年連作對馬鈴薯的株高無明顯影響。

馬鈴薯的冠幅隨著生育期的推進逐漸增加，在出苗后45 d達到最大值，生育后期略有下降。一年連作馬鈴薯各生育期的平均冠幅與對照相比，無顯著差異（圖2），可以認為一年連作對馬鈴薯的冠幅指標無明顯影響。

馬鈴薯的葉面積隨著生育期的推進表現為先增后降的趨勢，在出苗后45 d達到最大值。在出苗后30和60 d連作馬鈴薯的單株葉面積分別為2 392和1 331 cm2，顯著低于對照（圖3）。表明一年連作影響前期馬鈴薯光合面積的迅速擴大，并且加速馬鈴薯生育后期葉片的衰老。

圖1 不同生育時期馬鈴薯株高Figure 1 Plant height of potato at different growing stages

圖2 不同生育時期馬鈴薯冠幅Figure 2 Crown breadth of potato at different growing stages

圖3 不同生育時期馬鈴薯單株葉面積Figure 3 Leaf area per plant of potato at different growing stages

2.2 一年連作對馬鈴薯抗性生理指標的影響

隨著生育期的推進，馬鈴薯葉片中的POD活性呈先增后減的趨勢。在出苗后45 d達到最大值。一年連作馬鈴薯全生育期的POD活性與對照相比，在出苗后15，30，60和75 d的測定值均略低于對照，出苗后45 d的測定值高于對照（圖4）。由于連作下的馬鈴薯POD活性與對照無顯著差異，可以認為一年連作對馬鈴薯全生育期的POD活性無明顯影響。

馬鈴薯的MDA含量隨著生育期的推進在出苗后45和75 d出現2次高峰值，出苗后75 d的MDA含量達到最大值。一年連作馬鈴薯全生育期的MDA含量與對照相比，在出苗后60 d的測定值略低于對照，出苗后15，30，45和75 d的測定值均高于對照（圖5）。由于連作下的馬鈴薯MDA含量與對照無顯著差異，可以認為一年連作對馬鈴薯全生育期的MDA含量無明顯影響。

2.3 一年連作對馬鈴薯產量與商品薯率的影響

連作馬鈴薯的塊莖總鮮重平均為16 577 kg/hm2，與對照18 480 kg/hm2相比，無顯著差異。連作馬鈴薯的商品薯產量14 218 kg/hm2顯著低于對照的17 309 kg/hm2，而非商品薯鮮重則顯著高于對照。連作對馬鈴薯的商品薯率有極顯著的影響，連作商品薯率平均為85.8%，而對照的商品薯率為93.6%（表1）。

圖4 不同生育期馬鈴薯葉片中POD活性Figure 4 POD activity in potato leaves at different growing stages

圖5 不同生育期馬鈴薯葉片中MDA含量Figure 5 MDA content in potato leaves at different growing stages

表1 連作馬鈴薯的塊莖總產量、商品薯產量及非商品薯重量Table 1 Yields of the total tuber,marketable tuber and non-marketable tuber under continuous cropping

3 討 論

多年連作的馬鈴薯株高、莖粗、葉面積等形態指標會下降[3,6]。本研究發現，一年連作對馬鈴薯各個生育期的株高、冠幅均無顯著影響，僅使出苗后30和60 d的單株葉面積顯著下降。這與劉星等[15]在甘肅中部沿黃灌區馬鈴薯的連作研究結果相一致，短期連作對馬鈴薯的形態特征影響不明顯。

本研究還發現，連作馬鈴薯各生育時期葉片中POD活性略有降低、MDA含量略有增加，但與對照均無顯著差異；這與前人研究的馬鈴薯幼苗葉片MDA含量逐年升高、過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性顯著下降結果不同[16]，可能在于短期連作對部分酶的活性影響不顯著；連作年限的增加會產生累積效應，使抗氧化酶活性下降，加重馬鈴薯的脂質過氧化程度。

在本研究中一年連作對塊莖總產量無明顯影響，這與張文明等[12]、劉星等[15]的研究結果相似；但是一年連作極大地降低了馬鈴薯的商品薯率，連作商品薯率平均為85.8%，而對照的商品薯率為93.6%，致使商品薯產量明顯降低。

綜合來看，一年連作對全生育期內株高、冠幅、POD活性、MDA含量指標及總產量無明顯影響，但極大地降低了馬鈴薯的商品薯率。所以，烏蘭察布地區馬鈴薯連作栽培需謹慎。

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