稀植栽培對木薯種植生產的影響

韋祖生,楊秀娟,付海天,徐 釧,田益農

(廣西壯族自治區亞熱帶作物研究所/廣西壯族自治區木薯研究所,廣西 南寧 530001)

木薯(ManihotesculentaCrantz)為大戟科多年生灌木,是全球重要的糧食作物和淀粉原料作物,也是熱帶/亞熱帶地區重要的淀粉經濟作物,具有適應性強和生物產量高等優點,也是我國淀粉工業發展的重要支撐[1-3]。但是長期以來,由于缺乏對木薯生長規律的認知以及傳統粗放的耕作方式,嚴重制約了木薯高產、高效栽培發展,我國木薯種植面積及產量逐年縮減，因此保持木薯穩產和提高經濟效益是打破木薯種植產業發展瓶頸的關鍵。隨著現代農業科技的發展,人們往往通過單一追求生產數量上的累加來提高產量,這會加大對生產資源的消耗,降低資源利用效率,加大生產投入成本,造成與“高產、節本、增效”的目標背道而行。稀植是針對作物的種植行距、株距而言,就是要減少單位面積的苗數,降低種植密度,使個體與群體協調發展,以獲得最高的種植效益。相關研究結果表明,在水稻[4-5]、小麥[6]、玉米[7]、高粱[8]、甘蔗[9-10]、甘薯[11]、棉花[12]和火麻[13]等作物上，合理稀植栽培結合施肥對它們的產量構成因素影響很大,能有效利用種植空間,提高陽光利用率,增強光合作用,促進根、莖、葉、花和果等器官的生長和發育，能通過調整單株(穗、果和根)器官的營養積累達到高效、穩產、優質的生產目的。木薯的栽培方式主要有間作套種[14]、寬窄行種植[15]、施肥與耕作集成[16]和粉壟栽培[17]等,而對木薯稀植栽培的研究尚未見報道。因此我們開展了木薯稀植栽培的研究,分析了木薯產量、塊莖淀粉含量、植株性狀間的相關性，討論了穩定木薯單位面積產量、合理配置資源和減少生產投入的種植體系,旨在為提高木薯生產的經濟效益及支撐木薯產業可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗材料為以下3個高產、高淀粉含量、適應性強、主栽推廣的木薯品種:SC5(低位分枝株型)、SC205(直立株型)、GR891(中位分枝株型)。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 選擇2個主要木薯種植生產區域(桂平石龍鎮和貴港樟木鎮)和廣西亞熱帶作物研究所木薯研究基地(南寧市興寧區)為試驗地點。以傳統的種植模式為對照,其中SC5設2個稀植處理和1個對照(CK)：處理T1(株行距為1.0 m×1.2 m)、T2(1.2 m×1.2 m)、對照CK(0.8 m×0.8 m)。SC205設3個稀植處理和2個對照：T1(1.0 m×1.0 m)、T2(1.0 m×1.2 m)、T3(1.2 m×1.2 m)、CK1(0.8 m×0.8 m)、CK2(0.8 m×1.0 m)。GR891設3個稀植處理和1個對照：T1(1.0 m×1.0 m)、T2(1.0 m×1.2 m)、T3(1.2 m×1.2 m)、CK(0.8 m×1.0 m)。每個處理設3次重復，采取隨機區組設計,小區面積40 m2(5 m×8 m)。栽培種植試驗于2017～2019年的每年4月中旬進行,開穴種植,一次性施復合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)100.00 g/株作基肥；于6月下旬～7月初(木薯封行前)進行除草、開溝追施磷鉀混合肥(P∶K=15∶10)750 kg/hm2、覆土等常規管理。

1.2.2 指標測定和分析 于次年1月上旬統一采樣，觀測植株性狀，測定塊莖產量：每小區取5株,稱取塊根重量;每小區取1株，采用水比重法,用雷蒙秤測定淀粉含量;每小區取3株，量取植株一級分枝高度;每小區取3株,量取植株高度;每小區取3株,量取地面以上30 cm處主莖稈的直徑;每小區取3株,量取單株收獲的最大薯塊直徑。

應用EXCEL、SPSS 19.0和SAS 9.0軟件對試驗數據進行統計分析。差異顯著性分析采用Duncan氏方法。

2 結果與分析

2.1 種植密度對木薯產量和淀粉含量的影響

與對照比較的分析結果(表1)表明:SC5的種植密度降低了16.67%～30.56%,平均單株產量提高了37.51%～104.76%,折合單位面積產量增加了3848.81～10972.64 kg/hm2;SC205的種植密度降低了13.34%～55.56%,平均單株產量提高了29.00%～44.33%,折合單位面積產量增加了350.00～3941.92 kg/hm2;GR891的種植密度降低了20.00%～33.34%,平均單株產量提高了29.41%～115.28%,折合單位面積產量增加了1200.00～6927.84 kg/hm2。上述結果說明稀植栽培極顯著地提高了木薯的單株產量(見圖1a和圖1b)。

表1 木薯稀植栽培試驗測產結果

2.2 淀粉含量分析

分析結果(表1和圖1)表明：3個木薯品種的平均淀粉含量為28.42%；GR891的淀粉含量極顯著高于SC205和SC5的；SC205的淀粉含量顯著高于SC5的(圖1c);不同試驗年份和不同試驗地域的木薯平均淀粉含量分別為28.50%和28.59%,均無顯著性差異。此外，稀植栽培處理的木薯平均淀粉含量為28.45%；SC205稀植處理的塊根淀粉含量極顯著高于對照的(圖1d)。由此可得,稀植栽培能在一定程度上提高木薯塊根的淀粉含量和品質。

a:單株產量比較。b：測試產量差異性比較(不同大寫字母表示P<0.01)。c～d：淀粉含量差異性比較(“**”或不同大寫字母表示P<0.01，“*”表示P<0.05)。下同。

2.3 植株高度和一級分枝高度分析

2.3.1 植株高度比較分析 比較分析結果(圖2e、圖2f、圖2g)表明：SC5稀植栽培處理T1和T2的平均植株高度分別為182.84和254.12 cm,分別比CK的平均植株高度167.09 cm極顯著地提高了9.43%和52.09%;SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的平均株高分別為247.79、301.69和330.73 cm,分別比CK1的平均株高170.54 cm極顯著地提高了45.30%、76.90%和93.93%,分別比CK2的平均株高183.24 cm極顯著地提高了35.23%、69.46%和80.49%;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的平均株高分別為209.44、235.47和260.01 cm,分別比CK的平均株高180.87 cm極顯著地提高了15.80%、30.19%和43.78%。

2.3.2 一級分枝高度比較分析 分析結果顯示：SC5稀植栽培處理T1、T2的一級分枝平均高度分別為75.24和99.44 cm,分別比CK的平均高度61.72 cm極顯著地提高了21.93%和61.14%;SC205稀植栽培處理T2有9.63%的植株產生了一級分枝,其平均高度為279.77 cm。處理T3有24.44%的植株產生了一級分枝，其平均高度為299.76 cm;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的一級分枝平均高度分別為77.37、98.71和130.81 cm,分別比對照的平均高度64.86 cm極顯著地提高了19.29%、52.19%和101.68%(圖2e～圖2g)。

2.4 主莖直徑和薯塊直徑分析

2.4.1 主莖直徑比較分析 分析結果(圖2a～圖2d)表明：SC5稀植栽培處理T1、T2的主莖平均直徑分別為3.78和4.52 cm,分別比CK的平均直徑2.73 cm極顯著地提高了38.46%和65.57%;SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的主莖平均直徑分別為3.20、4.50和4.66 cm,分別比CK1的平均直徑2.97 cm極顯著地提高了7.74%、51.52%和56.90%,分別比CK2的平均直徑2.99 cm極顯著地提高了7.02%、50.50%和56.52%;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的主莖平均直徑分別為3.71、4.41和4.56 cm,分別比CK的平均直徑2.88 cm極顯著地提高了28.20%、53.13%和58.33%。

a:主莖直徑(s-d)和最大薯塊直徑(r-d)。b～d:主莖直徑(s-d)和最大薯塊直徑(r-d)差異性比較。e～g:株型高度(p-h)和一級分枝高度(b-h)差異性比較。

2.4.2 薯塊直徑比較分析 從圖2a～圖2d可以看出：SC5稀植栽培處理T1、T2的最大薯塊直徑平均值分別為4.10和4.91 cm,分別比CK的平均值2.98 cm極顯著地提高了39.93%和67.58%;SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的最大薯塊直徑平均值分別為4.35、4.73和5.23 cm,分別比CK1的平均值3.59 cm極顯著地提高了21.17%、31.76%和45.57%,分別比CK2的平均值3.82 cm極顯著地提高了13.87%、23.82%和36.91%;GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的最大薯塊直徑平均值分別為4.17、4.59和5.44 cm,分別比CK的平均值3.25 cm極顯著地提高了28.31%、41.23%和67.39%。

2.5 試驗主體效應因子間的相關性分析

采用Pearson雙側檢驗方法，對3個木薯品種稀植栽培試驗的10個主體效應因子數據進行相關性分析,結果(表2)表明:木薯產量與5個主體效應因子(一級分枝高度、株型高度、主莖直徑、最大塊根直徑和種植處理)之間以及不同效應因子間的交互作用均呈極顯著正相關性,說明這些因子對木薯產量均具有重要的影響；稀植栽培處理因子與4個主體效應因子(一級分枝高度、株型高度、主莖直徑和最大塊根直徑)之間以及不同效應因子間的交互作用均呈極顯著正相關性,說明稀植栽培處理對木薯的生長發育具有重要的作用；產量因子與3個效應因子(試驗年份、地域和重復)均無相關性,表明試驗水平無顯著性差異,試驗數據具有整齊性、有效性。

表2 木薯品種稀植栽培試驗主體效應因子間的相關系數

2.6 施肥和種植管理分析

分析結果表明:SC5稀植栽培處理T1、T2的使用肥料平均量分別為1583.00和1444.40 kg/hm2,分別比對照平均量1750.00 kg/hm2減少了9.54%和17.46%；SC205稀植栽培處理T1、T2和T3的使用肥料平均量分別為1750.00、1583.30和1444.40 kg/hm2,分別比CK1的平均量2312.50 kg/hm2減少了24.32%、31.53%和37.54%,分別比CK2的平均量2000.00 kg/hm2減少了12.50%、20.84%和27.78%；GR891稀植栽培處理T1、T2和T3的使用肥料平均量分別為1750.00、1583.30和1444.40 kg/hm2,分別比CK的平均量2000.00 kg/hm2減少了12.50%、20.84%和27.78%；木薯稀植栽培處理管理和收獲效率分別比對照提高了15.00%～25.00%和15.00%～20.00%,減少勞動力投入20.00%～25.00%。

3 討論

適宜的種植密度是作物高產的基本條件之一,提高單株產量是有效提高單位面積產量的前提[18-19]。本研究結果表明：木薯稀植栽培的種植密度比傳統栽培降低了13.34%～55.56%,種植密度減小能極顯著地提高木薯的單株產量；雖然單位面積種植株數減少了,但只要保證基本苗數也能有效提高木薯產量350.00～6927.84 kg/hm2。

稀植栽培能優化群體的空間結構,改善光照和養分的供給條件,促進個體健壯生長發育,有利于奠定產量提高的生物學基礎[20-23]。木薯單株產量和薯塊大小是產量的構成因素,在木薯的種植過程中,單株產量、一級分枝高度、株型高度、主莖直徑和最大塊根直徑各因子間具有極顯著的相關性,均隨著栽培密度減小而呈極顯著增大。木薯稀植栽培能提高植株高度9.43%～93.93%，提高一級分枝高度19.29%～101.68%,能有效促進直立株型(SC205)產生分枝,且主莖直徑和最大薯直徑分別隨著栽培密度減小而呈極顯著增大7.02%～65.57%和21.17%～67.52%。這說明稀植栽培能夠促進木薯莖稈和塊根等器官的生長發育,提高營養物質的積累,從而奠定產量提高的生物學基礎。木薯稀植栽培使種植空間得到合理的配置[14-15],有利于開展間作套種,優化作物群體結構,從而建立“庫”大、“源”足、“流”強、協調發展的混合群體。

近年來,農業農村部對農業發展提出了“兩減兩提”的重要指導思想。木薯稀植栽培比傳統栽培減少了單位種植面積肥料使用量9.54%～37.54%,減少了管理植株數量,擴大了種植管理作業空間,提高了工作效率,可以節約生產成本15.00%～20.00%,從而實現提質增效。本研究將會逐漸完善木薯“高產、穩產、高效、低耗成本(減肥、減藥)”的技術體系,實現增產增收,提高木薯的市場競爭力[20,22]。