種植密度與鉀肥對(duì)鮮食甘薯產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀肥利用率的影響

周奕廷，李俊良，梁斌，商美新，房增國(guó)

（青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院／山東省水肥一體化工程技術(shù)研究中心，山東 青島 266109）

甘薯（Ipomoena BatatasL.）是旋花科甘薯屬一年生草本植物，是世界上重要的糧食、飼料作物［1，2］。鮮食型甘薯商品薯率高，口感好，可溶性糖、維生素、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分含量較高，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高［3］。近年來(lái)，隨著人們消費(fèi)模式的改變，甘薯作為一種健康食物，越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)，鮮食甘薯品種的市場(chǎng)潛力也越來(lái)越大［4，5］。

甘薯是需鉀較多的作物，增施鉀肥可以提高其抗病能力、抗旱能力、產(chǎn)量及改善品質(zhì)［6，7］，而種植密度對(duì)甘薯商品薯率、結(jié)薯數(shù)及外觀等有直接影響，且甘薯的適宜種植密度隨種植地區(qū)及品種的不同而不同［8-10］。前人研究多集中在施鉀量及栽插密度對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響，但較少將二者結(jié)合探討對(duì)甘薯生長(zhǎng)特性、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。本研究以長(zhǎng)蔓甘薯煙薯25號(hào)和短蔓甘薯龍薯9號(hào)為供試品種，探討北方薯區(qū)不同種植密度和施鉀量對(duì)鮮食甘薯生長(zhǎng)特性、產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀肥利用率的影響，旨在為煙薯25號(hào)和龍薯9號(hào)合理栽培、提質(zhì)增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017年在山東省膠州市膠萊鎮(zhèn)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)科技示范園進(jìn)行。試驗(yàn)地全年平均氣溫12.2℃，夏季平均氣溫23℃，冬季平均氣溫5℃；年平均降水量755.6 mm，年均無(wú)霜期210 d。土壤為砂姜黑土，地勢(shì)平坦，土質(zhì)疏松。0～20 cm土層土壤堿解氮含量43.9 mg／kg、速效磷（P2O5）43.02 mg／kg、速效鉀（K2O）135.82 mg／kg、有機(jī)質(zhì)17.56 g／kg，pH值6.18（水土比為5∶1）。

選用煙薯25號(hào)、龍薯9號(hào)作為供試甘薯品種，選取磷酸銨（P2O5≥61.5%）、硫酸鉀（K2O≥50%）作為供試肥料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，進(jìn)行鉀肥施用量、種植密度互作試驗(yàn)。兩個(gè)甘薯品種分別設(shè)置0、75、135 kg／hm2三個(gè)鉀水平，兩個(gè)密度即每公頃種植52 500、67 500株。磷肥用量為90 kg／hm2。試驗(yàn)共12個(gè)處理，重復(fù)3次。小區(qū)面積為80 m2（8 m×10 m）。試驗(yàn)田周邊設(shè)保護(hù)行，壟距0.8 m，壟頂寬0.6 m，壟高為0.2 m。試驗(yàn)處理見(jiàn)表1。

表1 甘薯試驗(yàn)不同處理設(shè)置

田間采用水肥一體化進(jìn)行滴灌。試驗(yàn)統(tǒng)一育苗，選取大小基本一致的秧苗于2017年6月30日田間定植，10月22日收獲。所有處理均分3次進(jìn)行施肥：第一次施入總磷的50%、總鉀的20%；第二次施入總磷的30%、總鉀的30%；第三次施入總磷的20%、總鉀的50%。于7月20日第一次施肥，每次施肥間隔20天。

1.3 取樣

于收獲期（10月21日）采樣測(cè)定甘薯的產(chǎn)量構(gòu)成、莖葉性狀等。收獲時(shí)按小區(qū)全部收獲，折算單位面積產(chǎn)量，并記錄單株結(jié)薯數(shù)、商品薯率（單薯≥150 g）；另記錄小區(qū)內(nèi)莖葉鮮重，折算單位面積地上部重量。

選取有代表性的薯塊，洗凈晾干，一部分切成小塊，采用四分法取約200 g裝入樣品袋，殺青，烘干，用植物粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，用于營(yíng)養(yǎng)元素分析；另一部分用于品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

采用2，6-二氯靛酚滴定法測(cè)定維生素C含量，蒽酮比色法測(cè)定淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖含量，考馬斯亮藍(lán)法測(cè)定可溶性蛋白含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定植物K含量，F(xiàn)e、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg等中微量元素采用原子吸收分光光度法測(cè)定［11］。

相關(guān)參數(shù)計(jì)算：

收獲指數(shù)＝甘薯產(chǎn)量／甘薯地上部植株生物量 ；

肥料利用率（%）＝（收獲期施肥區(qū)植株吸收的養(yǎng)分-收獲期未施肥區(qū)植株吸收的養(yǎng)分）／施肥量×100；

肥料表觀利用率（%）＝（收獲期施肥區(qū)地上部養(yǎng)分總吸收量-收獲期未施肥區(qū)地上部養(yǎng)分總吸收量）／施肥量×100；

肥料農(nóng)學(xué)利用率（kg／kg）＝（施肥區(qū)作物產(chǎn)量-不施肥區(qū)作物產(chǎn)量）／施肥量；

肥料偏生產(chǎn)力（kg／kg）＝施肥區(qū)甘薯產(chǎn)量／施肥量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel進(jìn)行整理，用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉀肥施用量和種植密度對(duì)鮮食甘薯農(nóng)藝性狀的影響

由表2可以看出，鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)煙薯25號(hào)莖葉鮮重、最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)、T／R值有顯著或極顯著影響，但對(duì)莖葉干率并無(wú)顯著影響；鉀肥施用量對(duì)各指標(biāo)均無(wú)顯著影響，種植密度對(duì)莖葉鮮重、T／R值有極顯著影響。

相同施鉀量條件下，煙薯25號(hào)的莖葉鮮重表現(xiàn)為高密度處理均大于低密度處理，增加9.7%～16.6%，其中T1與T4、T2與T5處理差異達(dá)顯著水平；T3處理最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)最短，較T4處理顯著降低10.8%，與其它處理差異未達(dá)顯著水平；同一種植密度下，施鉀處理的T／R值均低于不施鉀處理，其中T2處理T／R值最低，同高密度條件下的最高處理相比顯著降低26.7%。

由表2看出，鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)龍薯9號(hào)莖葉鮮重、莖葉干率、T／R值有極顯著影響，鉀肥施用量對(duì)莖葉鮮重、T／R值、莖葉干率有極顯著或顯著影響，種植密度對(duì)莖葉鮮重、T／R值、最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)有極顯著或顯著影響。

相同鉀肥用量處理的最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)隨種植密度增大而降低，但差異未達(dá)顯著水平。相同種植密度條件下，隨鉀肥施用量升高，各處理莖葉干率呈下降趨勢(shì)；鉀肥施用量為135 kg／hm2時(shí)不同密度處理的T／R值均較低；同鉀肥施用量條件下，高密度處理T／R值均小于低密度處理，降幅為7.0% ～17.7%；T12處理的莖葉鮮重、莖葉干率及T／R值均小于其它處理，較最高處理分別顯著降低30.3%、28.6%及37.1%。

表2 鉀肥施用量和種植密度對(duì)鮮食甘薯農(nóng)藝性狀的影響

2.2 鉀肥施用量和種植密度對(duì)鮮食甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

由表3可知，鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)煙薯25號(hào)產(chǎn)量及收獲指數(shù)有顯著影響，種植密度對(duì)收獲指數(shù)有顯著影響。

相同種植密度條件下，煙薯25號(hào)產(chǎn)量隨鉀肥用量增加而提高；相同鉀肥用量條件下，低種植密度處理產(chǎn)量要高于高種植密度處理；在每公頃種植52 500株、鉀肥用量135 kg／hm2時(shí)，有最高產(chǎn)量31 944.6 kg／hm2和最高商品薯率74.6%，分別較最低處理增加19.0%及18.6%；當(dāng)密度增加時(shí)，相同鉀肥用量處理?xiàng)l件下甘薯的收獲指數(shù)分別降低12.8%、14.3%及9.8%，但差異未達(dá)顯著水平，表明施鉀量對(duì)收獲指數(shù)影響不明顯。

由表3可知，鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)龍薯9號(hào)產(chǎn)量、收獲指數(shù)及單株結(jié)薯數(shù)有極顯著影響，對(duì)塊根干率、商品薯率有顯著影響；鉀肥用量對(duì)產(chǎn)量、收獲指數(shù)、單株結(jié)薯數(shù)有極顯著或顯著影響；種植密度對(duì)收獲指數(shù)、商品薯率、單株結(jié)薯數(shù)有極顯著或顯著影響。

表3 鉀肥施用量和種植密度對(duì)鮮食甘薯產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

相同種植密度條件下，龍薯9號(hào)產(chǎn)量隨鉀肥用量增加而提高，增幅為2.7% ～19.4%；T12產(chǎn)量最高且顯著高于T7、T8、T10。T10單株結(jié)薯數(shù)最多，除與T12差異不顯著外，均顯著高于其它處理。塊根干率僅T7處理顯著高于T10，而與其它處理差異均不顯著。

與煙薯25號(hào)相比，龍薯9號(hào)產(chǎn)量更高，商品薯率也相對(duì)較高，在每公頃種植密度為67 500株、鉀肥施用量為135 kg／hm2時(shí)，產(chǎn)量達(dá)76 993.4 kg／hm2；T9處理商品薯率最高，為81.4%，較T11處理高14.5%。相同種植密度條件下，龍薯9號(hào)鉀肥施用量為135 kg／hm2處理的收獲指數(shù)顯著高于其它處理。

2.3 鉀肥施用量和種植密度對(duì)鮮食甘薯品質(zhì)的影響

由表4可以看出，鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)煙薯25號(hào)的VC、可溶性蛋白、果糖、葡萄糖及淀粉含量有極顯著影響，鉀肥用量對(duì)可溶性蛋白、VC、淀粉含量有極顯著或顯著影響，種植密度對(duì)VC、可溶性蛋白、果糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉有極顯著或顯著影響。

相同鉀肥施用量條件下，煙薯25號(hào)的VC含量隨種植密度的增加而提高，提高幅度在3.1% ～11.3%；同鉀肥施用量條件下，高密度處理的葡萄糖含量大于低密度處理，但鉀肥用量對(duì)葡萄糖含量無(wú)明顯影響；高密度處理可溶性蛋白含量顯著高于低密度處理，其中以T4處理最高；果糖含量則表現(xiàn)為低密度處理高于高密度處理，其中T3處理含量最高，比T5增加3.1倍，T1、T3處理顯著高于T4、T5、T6；低密度條件下隨施鉀量增加，淀粉含量呈增加趨勢(shì)，高密度條件下，淀粉含量隨施鉀量增加呈先增加后降低趨勢(shì)。

種植密度和鉀肥施用量互作對(duì)龍薯9號(hào)甘薯VC、可溶性蛋白、果糖、蔗糖、淀粉含量有極顯著或顯著影響，鉀肥用量對(duì)VC、可溶性蛋白、果糖含量有極顯著或顯著影響，種植密度對(duì)可溶性蛋白、淀粉含量有顯著影響。

相同密度條件下，隨施鉀量增加，龍薯9號(hào)VC含量表現(xiàn)為先升高后降低趨勢(shì)，其中以T11處理VC含量最高，顯著高于其它處理，比最低處理T7增加35.0%；高密度處理可溶性蛋白含量隨施鉀量的增加而顯著提高，鉀肥用量對(duì)低密度處理則無(wú)顯著影響；除T7處理外不同種植密度及鉀肥用量對(duì)龍薯9號(hào)蔗糖含量無(wú)顯著影響，對(duì)所有處理的葡萄糖含量亦無(wú)顯著影響；各處理果糖含量較低，T10處理含量最高，為16.4 g／kg，顯著高于其它處理，較T12處理高19.5倍；T10處理淀粉含量最高，顯著高于其它處理，比最低處理T7增加1.1倍。

表4 鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)鮮食甘薯品質(zhì)的影響

2.4 鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)鮮食甘薯中微量元素的影響

鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)煙薯25號(hào)Ca、Cu、Fe、Mn含量有極顯著影響，對(duì)Mg、Zn含量有顯著影響；鉀肥施用量對(duì)Ca、Mn含量有極顯著影響，對(duì)Mg、Fe、Zn含量有顯著影響；種植密度對(duì)Ca、Mn含量有極顯著影響，對(duì)Cu含量有顯著影響。

煙薯25號(hào)低密度處理較高密度處理可顯著增加對(duì)Ca的吸收。Cu含量表現(xiàn)為低密度處理隨施鉀量增加而增加，高密度處理隨施鉀量增加而降低，T6較T4處理顯著降低43.5%。高密度條件下隨鉀肥用量增加Fe含量增加，T5、T6顯著高于T4，T6較T4增加1.3倍；低密度條件下鉀肥施用量對(duì)Fe含量無(wú)顯著影響。同施鉀量條件下不同密度處理對(duì)Mg含量無(wú)顯著影響；同施鉀量條件下，密度增大導(dǎo)致Mn含量升高，T6處理較T3提高1.1倍。同密度條件下隨施鉀量增加Zn含量提高，同施鉀量條件下，不同密度處理Zn含量差異不顯著。

鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)龍薯9號(hào)甘薯塊根微量元素的影響均達(dá)到顯著水平，對(duì)Ca、Mn、Zn含量的影響達(dá)到極顯著水平；鉀肥施用量對(duì)Mn、Zn含量有極顯著影響，對(duì)Ca、Cu、Fe含量有顯著影響；種植密度對(duì)Zn含量有極顯著影響，對(duì)Ca、Mg含量有顯著影響。

高密度條件下，隨鉀肥用量增加，Ca含量不斷增加，T12處理達(dá)到最大，較最低處理T10顯著增加81.9%；低密度處理Mg含量基本無(wú)變化，高密度下T12處理Mg含量顯著低于T11；T7處理Fe含量最高，比最低處理T11顯著增加1.8倍；T8處理Zn含量最高，較最低處理T12增加90.7%。

表5 鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)鮮食甘薯微量元素的影響（干樣）

2.5 鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)鮮食甘薯肥料利用率的影響

由表6可知，鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)煙薯25號(hào)鉀肥偏生產(chǎn)力、鉀肥表觀利用率、鉀肥利用率有顯著影響，對(duì)鉀肥農(nóng)學(xué)利用率無(wú)顯著影響；對(duì)龍薯9號(hào)鉀肥偏生產(chǎn)力有顯著影響。兩品種鉀肥施用量為75 kg／hm2的處理肥料偏生產(chǎn)力顯著高于135 kg／hm2的處理。

煙薯25號(hào)鉀肥利用率隨鉀肥用量的增加而顯著增加，鉀肥表觀利用率則相反。對(duì)龍薯9號(hào)而言，鉀肥施用量較少的T8、T11處理偏生產(chǎn)力顯著高于高施肥量處理T9和T12，分別增加70.8%及70.2%；高種植密度處理的鉀肥農(nóng)學(xué)利用率、鉀肥利用率顯著大于低種植密度處理。

表6 鉀肥施用量和種植密度互作對(duì)鮮食甘薯肥料利用率的影響

3 討論

有研究表明，施鉀能降低塊根膨大后期的地上部干重，促進(jìn)干物質(zhì)向塊根中的分配，提高收獲指數(shù)［12］。后猛等［13］研究表明，施鉀300 kg／hm2時(shí)，甘薯蔓長(zhǎng)降低。本試驗(yàn)中，煙薯25號(hào)的蔓長(zhǎng)隨施鉀量的增加而降低；3個(gè)鉀肥用量處理下，龍薯9號(hào)甘薯的最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)隨種植密度增加而降低，這與劉中華等［14］的研究結(jié)果一致。李陶［15］認(rèn)為過(guò)量施鉀會(huì)抑制甘薯莖葉生長(zhǎng)，這與本試驗(yàn)結(jié)果相符；且種植密度增大時(shí)，龍薯9號(hào)甘薯莖葉鮮重亦相應(yīng)降低，這與朱小嬌［16］的研究結(jié)果吻合。T／R值可表征地上部與地下部間的協(xié)調(diào)關(guān)系。本試驗(yàn)條件下，施鉀能夠有效降低甘薯的T／R值，這與李陶［15］的研究結(jié)果相符。賈趙東［17］、屈會(huì)娟［18］等認(rèn)為，種植密度過(guò)大不利于養(yǎng)分向塊根轉(zhuǎn)移。本試驗(yàn)中，提高密度能夠有效降低龍薯9號(hào)的T／R值，但煙薯25號(hào)T／R值在每公頃密度67 500株時(shí)反而升高，說(shuō)明長(zhǎng)蔓甘薯在種植密度過(guò)高時(shí)不利于塊根膨大且易造成莖葉徒長(zhǎng)。

汪順義［19］、賈趙東［17］等研究表明，施鉀可以顯著提高甘薯產(chǎn)量、塊根干重及商品薯率，種植密度則取決于甘薯的品種特性，這與本研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)中，當(dāng)施鉀量為135 kg／hm2，煙薯25號(hào)每公頃種植密度為52 500株時(shí)甘薯產(chǎn)量、商品薯率最高，龍薯9號(hào)在每公頃種植密度為67 500株時(shí)甘薯產(chǎn)量最高；且3個(gè)鉀水平處理中，煙薯25號(hào)甘薯產(chǎn)量隨密度的增大而降低，而龍薯9號(hào)甘薯產(chǎn)量隨密度的增大而增加，對(duì)于短蔓甘薯而言，密度過(guò)小雖可以保證薯塊充分膨大，但影響產(chǎn)量的形成。本研究顯示，龍薯9號(hào)相同施鉀量處理下，隨種植密度增大，甘薯結(jié)薯數(shù)略有提高，這與劉中華等［14］的研究結(jié)果不符，或因龍薯9號(hào)為短蔓甘薯，過(guò)低的種植密度導(dǎo)致塊根側(cè)重于膨大而結(jié)薯數(shù)降低。在相同施鉀量處理下，高密度處理導(dǎo)致商品薯率有不同程度的降低，這與林子龍［20］的研究基本一致。且同密度條件下鉀肥用量增加時(shí)，收獲指數(shù)總體為升高趨勢(shì)，這與汪順義等［19］的研究結(jié)果基本吻合。

柳洪鵑等［21］研究認(rèn)為，施鉀提高了黃瓜中的VC含量。本試驗(yàn)表明，龍薯9號(hào)每公頃種植密度在52 500株時(shí)，VC含量隨施鉀量增加先上升后下降。孫長(zhǎng)青等［22］研究認(rèn)為縮小種植行距，可溶性糖含量有所提高。本研究表明，當(dāng)密度增大時(shí)，兩品種同鉀肥用量處理的可溶性蛋白含量相應(yīng)提高，且煙薯25號(hào)不同鉀肥處理的蔗糖、果糖、淀粉含量降低，而龍薯9號(hào)的蔗糖、葡萄糖及淀粉含量多數(shù)為升高趨勢(shì)，說(shuō)明適宜的種植密度可保證糖分及淀粉充分形成。

Ca、Fe、Mg、Zn等中微量元素在生命活動(dòng)中占重要地位［23］。本試驗(yàn)表明，鉀肥用量對(duì)Mg含量基本無(wú)影響，高密度條件下促進(jìn)龍薯9號(hào)對(duì)Ca的吸收及對(duì)煙薯25號(hào)Fe、Mn、Zn的吸收，低密度條件下促進(jìn)兩品種對(duì)Cu、Zn的吸收，這與劉倩［24］、黃海［25］的研究基本吻合。而密度增加時(shí)，煙薯25號(hào)對(duì)Ca的吸收量顯著降低，說(shuō)明過(guò)高密度會(huì)影響塊根發(fā)育，阻礙甘薯對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收積累。

趙慶鑫等［26］研究表明，一定范圍內(nèi)，作物基施鉀肥后的鉀素積累量及肥料利用率均較高。本研究表明，兩個(gè)密度處理中，隨施鉀量的增加，鉀肥利用率相應(yīng)提高，但農(nóng)學(xué)利用率在每公頃種植52 500株時(shí)隨施鉀量增加而提高，在每公頃種植密度67 500株時(shí)則呈下降趨勢(shì)。

4 結(jié)論

綜上分析可知，在本試驗(yàn)條件下，甘薯產(chǎn)量隨施鉀量的增加而提高。煙薯25號(hào)產(chǎn)量隨密度的增大而減少，在每公頃種植52 500株、鉀肥用量為135 kg／hm2時(shí)，甘薯產(chǎn)量達(dá)31 944.6 kg／hm2，商品薯率為74.6%，最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)為217.7 cm，T／R值1.46，果糖含量51.0 g／kg，淀粉含量495.7 g／kg。龍薯9號(hào)產(chǎn)量在密度增大時(shí)提高，在每公頃種植67 500株、鉀肥用量為135 kg／hm2時(shí)，甘薯產(chǎn)量為76 993.4 kg／hm2，商品薯率74.1%，莖葉鮮重29 669.9 kg／hm2，T／R值0.39。在以上兩處理?xiàng)l件下，兩品種甘薯有較好的商品薯產(chǎn)量與食用品質(zhì)。