密度和鉀肥對(duì)鮮食型甘薯產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

黃艷霞，林子龍，陳根輝，林建富，郭其茂*

(1.福建省龍巖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福建 龍巖 364000；2.福建省龍巖市永定區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，福建 龍巖 364108)

甘薯是世界上重要的糧食、飼料作物，也是重要的工業(yè)原料及新型能源材料[1]。我國(guó)是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國(guó)，根據(jù)世界糧農(nóng)組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年我國(guó)甘薯種植面積為386.5萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量為7082.5萬(wàn)t[2]。合理密植是甘薯增產(chǎn)的重要因素之一，通過(guò)片面地追求大薯而降低栽插密度或者不合理地增加栽插密度，均不利于提高塊根產(chǎn)量[3]。合理的栽插密度可建立甘薯合理的群體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)地上部和地下部的生長(zhǎng)。甘薯屬于典型的喜鉀作物，鉀素作為調(diào)控甘薯生長(zhǎng)的關(guān)鍵元素，在植物體生長(zhǎng)代謝過(guò)程中發(fā)揮著不可替代的作用，對(duì)甘薯的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要影響[4]。王暉等[5]認(rèn)為，在廣西南寧地區(qū)種植京薯 6 號(hào)的適宜密度為4000株/667 m2。段文學(xué)等[3]分析了不同栽植密度對(duì)甘薯品質(zhì)的影響。楊英華[6]研究表明，施鉀肥能促進(jìn)紫心甘薯的生長(zhǎng)發(fā)育，提高紫心甘薯的產(chǎn)量。楊新筍等[7]提出施鉀可提高紫甘薯產(chǎn)量，但不是施鉀越多越好。后猛等[8]研究表明，低鉀處理有利于淀粉及糖類(lèi)物質(zhì)的積累。現(xiàn)有文獻(xiàn)多集中于對(duì)密度、氮磷鉀肥等單因素對(duì)甘薯產(chǎn)量或者生理特性的影響，少有同時(shí)研究密度和鉀肥2個(gè)因素對(duì)甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。本研究擬通過(guò)同時(shí)研究密度和鉀肥對(duì)鮮食型甘薯龍紫4號(hào)產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，以期能為該品種的高產(chǎn)、高效生產(chǎn)提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置在福建省龍巖市永定區(qū)培豐鎮(zhèn)洪源村大田。試驗(yàn)地為砂質(zhì)土，肥力中等。試驗(yàn)用鮮食型甘薯品種龍紫4號(hào)。試驗(yàn)設(shè)置密度和鉀肥2個(gè)影響因子。種植密度設(shè)3000株/667 m2(D1)、3500株/667 m2(D2)、4000株/667 m2(D3)3種處理，各處理壟距相同為100 cm，株距不同，分別為22.2、19.1、16.7 cm。在每個(gè)密度處理中設(shè)置K2O 10 kg/667 m2(K1)、K2O 15 kg/667 m2(K2)、K2O 20 kg/667 m2(K3)、K2O 25 kg/667 m2(K4)4個(gè)鉀肥處理。小區(qū)面積約6 m×4 m=24 m2。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。施用磷肥純P2O55 kg/667 m2，氮肥純N 9 kg/667 m2。氮、磷、鉀肥分別用尿素(含N 46%)、過(guò)磷酸鈣(含P2O512%)、硫酸鉀(含K2O 50%)。試驗(yàn)于7月22日種植，12月4日收獲，田間管理措施同一般大田管理。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1 取樣方法 生育期統(tǒng)計(jì)各處理地上部的分枝數(shù)、最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)。收獲期統(tǒng)一收獲并記錄各處理的地上部莖葉鮮重、地下部鮮薯產(chǎn)量、結(jié)薯數(shù)、統(tǒng)計(jì)大、中、小薯數(shù)。地上部和地下部105 ℃殺青后，70 ℃烘干至恒重，統(tǒng)一烘干并測(cè)定干率。

1.2.2 測(cè)定方法 所取樣品由蘇州科銘生物技術(shù)有限公司測(cè)定，蒽酮比色法測(cè)甘薯薯塊的可溶性糖、淀粉、蔗糖、采用 pH 示差法測(cè)定花色苷含量[9-10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)并繪制表格，用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 密度和鉀肥對(duì)甘薯植株生長(zhǎng)性狀的影響

由表1可知，密度對(duì)龍紫4號(hào)地上部分枝數(shù)的影響差異達(dá)到顯著水平，對(duì)蔓長(zhǎng)、莖葉鮮重、莖葉干率、莖葉干重的影響不顯著。鉀肥對(duì)龍紫4號(hào)的分枝數(shù)、最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)、莖葉鮮重、莖葉干率、莖葉干重的影響不顯著。密度和鉀肥互作對(duì)龍紫4號(hào)莖葉干重的影響差異達(dá)顯著水平。分枝數(shù)在密度D1、D2處理下，隨著鉀肥的增施而增加，在密度D3處理下，鉀肥施用量為K2時(shí)最多，K4反而減少。最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)在密度D1、D2處理下，在施鉀量K3時(shí)最長(zhǎng)，K1最短；在密度D3時(shí)，最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)以K4最短，K1～K3最長(zhǎng)蔓長(zhǎng)變化不大。莖葉鮮重在密度D1、D2時(shí)，施鉀量以K3的最高，在密度D3時(shí)，施鉀量K1、K2、K3時(shí)變化不大，K4的反而減少。莖葉干率在D1、D2密度處理下，隨著施鉀量的增加而增高，但變化不大，在密度D3時(shí)，莖葉干率以K3最低。莖葉干重在密度D1、D2處理時(shí)，都隨著施鉀量的增加而增大，但在施鉀量K4時(shí)又降低，在密度D3時(shí)，低、中鉀肥(K1、K2)的莖葉干重比高鉀肥(K3、K4)高。本試驗(yàn)說(shuō)明，在密度D1、D2處理下，龍紫4號(hào)地上部鮮重和干重隨著鉀肥的增施而增加，但是在高鉀肥(K4)處理時(shí)趨勢(shì)下降。在高密度(D4)處理時(shí)，增施鉀肥對(duì)龍紫4號(hào)的生長(zhǎng)影響不大。

表1 密度和鉀肥對(duì)甘薯植株生長(zhǎng)性狀的影響

2.2 密度和鉀肥對(duì)甘薯塊根產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，密度對(duì)結(jié)薯數(shù)、大中薯率、T/R值的影響差異顯著，對(duì)鮮薯產(chǎn)量、薯干率、薯干產(chǎn)量的影響差異不顯著。鉀肥對(duì)鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量、T/R值的影響差異顯著，對(duì)結(jié)薯數(shù)、大中薯率、薯干率的影響差異不顯著。密度和鉀肥互作對(duì)鮮薯產(chǎn)量、薯干產(chǎn)量的影響差異顯著，對(duì)結(jié)薯數(shù)、大中薯率、薯干率和T/R值的影響差異不顯著。在3個(gè)密度處理中，高密度(D3)的結(jié)薯數(shù)明顯多于密度D1、D2下的各個(gè)處理。這說(shuō)明本試驗(yàn)中，密植可以提高龍紫4號(hào)的結(jié)薯數(shù)。大中薯率在密度D1處理時(shí)，K3施鉀量的最高，為93.17%；在密度D2、D3處理下，大中薯率隨著鉀肥的增施變化不大，這說(shuō)明在本試驗(yàn)中，密度3000株/667 m2，鉀肥施用量K2O 20 kg/667 m2時(shí)的大中薯率最高。鮮薯產(chǎn)量在3個(gè)密度處理下，在施鉀量K2或K3時(shí)的產(chǎn)量最高，在高鉀肥K4時(shí)都出現(xiàn)減產(chǎn)的趨勢(shì)。在12個(gè)處理中，密度3500株/667 m2、鉀肥K2O 15 kg/667 m2時(shí)的鮮薯產(chǎn)量最高，達(dá)到2447.98 kg/667 m2；同時(shí)薯干產(chǎn)量也最高，達(dá)到648.83 kg/667 m2。薯干率在不同密度和鉀肥處理下變化不大，在密度3000株/667 m2，鉀肥施用量20 kg/667 m2處理時(shí)的薯干率最高。T/R值在密度D1、D2處理下，低鉀肥(K1)和高鉀肥(K4)都比中鉀肥(K2、K3)高，說(shuō)明中鉀肥更有利于地下部產(chǎn)量的提高。在高密度D3處理下，K1～K4的產(chǎn)量都接近1，說(shuō)明該密度下不利于龍紫4號(hào)地上部物質(zhì)輸送到地下根部。

表2 密度和鉀肥對(duì)甘薯塊根產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.3 密度和鉀肥對(duì)甘薯塊根品質(zhì)的影響

由表3可知，密度對(duì)花色苷含量的影響達(dá)顯著水平，對(duì)可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的影響不顯著。鉀肥對(duì)可溶性糖、蔗糖、淀粉和花色苷含量的影響不顯著。密度和鉀肥互作對(duì)蔗糖、花色苷含量的影響差異極顯著，對(duì)淀粉含量的影響差異顯著。在密度和施鉀量共同作用的情況下，可溶性糖和蔗糖含量以D1K3處理的最高，淀粉含量以D1K1處理的最高，花色苷含量以D3K1處理的最高。可溶性糖含量在3個(gè)不同密度高鉀肥(K4)比低鉀肥(K1)低，說(shuō)明鉀肥施用量在K4時(shí)不利于可溶性糖的積累。蔗糖含量變化趨勢(shì)在高密度(D3)高鉀肥(K4)處理下顯著低于密度D1時(shí)鉀肥(K1～K3)處理，這說(shuō)明高密度和高鉀肥不利于蔗糖的積累。淀粉含量變化趨勢(shì)在D1密度低鉀肥(K1)處理顯著高于高密度(D3)高鉀肥(K4)處理，這說(shuō)明高密度和高鉀肥不利于淀粉的積累。花色苷含量變化在高密度(D3)低鉀肥(K1、K2)處理顯著高于其他處理，這說(shuō)明本試驗(yàn)中高密度低鉀肥栽培有利于花色苷的積累。

表3 密度和鉀肥對(duì)甘薯塊根產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

3 討論

3.1 密度和鉀肥對(duì)甘薯植株生長(zhǎng)性狀的影響

在密度3000～3500株/667 m2處理下，龍紫4號(hào)隨著鉀肥施用量的增加，地上部生長(zhǎng)情況也趨好，但是在高鉀肥(K4)處理時(shí)趨勢(shì)下降。在高密度(D4)處理時(shí)，增施鉀肥的龍紫4號(hào)生長(zhǎng)趨勢(shì)變化不大。這與段文學(xué)等[3]提出的密度過(guò)大則未能進(jìn)一步提高其各時(shí)期植株干物質(zhì)積累量的結(jié)果一致。

3.2 密度和鉀肥對(duì)甘薯塊根產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

密度對(duì)結(jié)薯數(shù)、大中薯數(shù)的影響顯著。適宜密栽結(jié)薯數(shù)增多、小數(shù)薯增多，這與甘薯栽培理論一致。

密度過(guò)大或者鉀肥施用量過(guò)高，不能獲得最高產(chǎn)量。在密度3500株/667 m2、鉀肥(K2O)15 kg/667 m2時(shí)鮮薯和薯干的產(chǎn)量都能最大化。這與后猛等[8]提出的隨著施鉀量的增加，紫甘薯的產(chǎn)量呈現(xiàn)顯著增加后減少的單峰變化曲線(xiàn)一致。可能是由于過(guò)量的鉀供應(yīng)導(dǎo)致紫甘薯對(duì)鉀素的奢侈吸收，影響甘薯體內(nèi)各種營(yíng)養(yǎng)元素之間的平衡，導(dǎo)致紫甘薯產(chǎn)量降低[11]。

T/R值是地上部與地下部生物量的比值，能直觀(guān)地反映塊根類(lèi)作物地上、地下部生長(zhǎng)協(xié)調(diào)關(guān)系[12]。在本研究中，密度在合適(D1、D2)時(shí)，K2、K3的T/R值明顯小于K1、K4，說(shuō)明少施鉀肥或者過(guò)多施鉀肥地上部的物質(zhì)向地下部輸送受阻，少施鉀肥影響甘薯的光合作用，從而導(dǎo)致物質(zhì)積累受阻。過(guò)多的施鉀量導(dǎo)致地上部光合產(chǎn)物不能及時(shí)轉(zhuǎn)移到地下部，鉀肥利用率降低[12]。適量施鉀可以促進(jìn)光合產(chǎn)物向塊根運(yùn)輸，增加干物質(zhì)在塊根中的積累量，從而提高甘薯產(chǎn)量[13-15]。

3.3 密度和鉀肥對(duì)甘薯塊根品質(zhì)的影響

在本研究中，龍紫4號(hào)的可溶性糖、蔗糖和淀粉的含量在密度D1時(shí)最高，說(shuō)明密植不利于可溶性糖、蔗糖、淀粉的積累，龍紫4號(hào)以3000株/667 m2的密度栽培，適量施用鉀肥有利于可溶性糖、蔗糖、淀粉的積累。這與段文學(xué)等[5]在分析了不同栽植密度對(duì)甘薯品質(zhì)的影響中，指出適量密度可提高甘薯塊根可溶性糖含量、淀粉含量和干率，密度過(guò)大則未進(jìn)一步提高塊根可溶性糖和淀粉含量一致。

在密度D1時(shí)，可溶性糖和蔗糖在施鉀量K3時(shí)最高，說(shuō)明少施鉀肥或者過(guò)多施鉀肥不利于可溶性糖和蔗糖的積累。龍紫4號(hào)的淀粉含量在施鉀量K1時(shí)最高，說(shuō)明低鉀肥更利于龍紫4號(hào)淀粉的積累。這與其他研究結(jié)果中提出的鉀肥在淀粉合成過(guò)程中的作用明顯不一致[16]，可能是不同品種的淀粉積累對(duì)鉀肥的敏感度不一致。

花色苷含量是評(píng)價(jià)紫甘薯品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在本試驗(yàn)中，花色苷含量在D3密度K1、K2處理中的含量顯著高于其他處理，說(shuō)明在相對(duì)密植條件下，中低鉀水平更有利于龍紫4號(hào)花色苷的積累。花青苷的合成與代謝過(guò)程需要鉀離子的激活和調(diào)節(jié)[17]。適當(dāng)增施鉀肥可提高作物花青素含量，過(guò)量施用花青素含量反而會(huì)降低。在張偉[18]的研究中也表明觀(guān)賞鳳梨苞片中花青素含量在硝酸鉀濃度150～250 mg/L時(shí)顯著升高，而鉀濃度大于250 mg/L 時(shí)，花青素含量開(kāi)始下降。金會(huì)翠等[19]在蘋(píng)果中的研究中也指出在施用硫酸鉀肥(K2O)10～60 kg/667 m2時(shí)，蘋(píng)果果實(shí)的花青苷含量隨施鉀量增加而表現(xiàn)為先升高后降低。在本試驗(yàn)中，密度在4000株/667 m2,鉀肥10～15 kg/667 m2更有利于花色苷累積。

4 結(jié)論

綜上所述，在密度3500株/667 m2、鉀肥15 kg/667 m2時(shí)鮮薯和薯干的產(chǎn)量最高。低密度適量鉀肥有利于龍紫4號(hào)可溶性糖和蔗糖的積累；低密度低鉀肥有利于龍紫4號(hào)淀粉的積累；高密度低鉀肥有利于花色苷的積累。