馬達(dá)靈，郭美蘭，徐松鶴，曹興明

（集寧師范學(xué)院生物系，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

烏蘭察布市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫較低，晝夜溫差大，特別適宜馬鈴薯規(guī)?；a(chǎn)，享有“中國薯都”的稱號(hào)，常年播種面積穩(wěn)定在27萬hm2左右，占全區(qū)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(qū)馬鈴薯連作栽培現(xiàn)象較普遍。研究證實(shí)長期的連作會(huì)造成馬鈴薯產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降、病蟲害嚴(yán)重和生育狀況變差等情況，會(huì)嚴(yán)重限制馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展[2]。

前人研究發(fā)現(xiàn)隨著連作年限延長，馬鈴薯葉面積減少，單株主莖數(shù)減少，莖的高度降低；根系的長度、表面積、根尖數(shù)逐漸增加，而根系活力下降，產(chǎn)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(xiàn)下降趨勢[3,7]。同時(shí)隨著連作年限的延長，馬鈴薯土壤中大量營養(yǎng)元素N、P、K的含量都減少[8]，土壤中的酶類也發(fā)生顯著的變化[9]?？傊B作后馬鈴薯形態(tài)、土壤養(yǎng)分、微生物等性狀惡化，造成產(chǎn)量下降[10,11]。但也有研究表明短期連作對(duì)馬鈴薯根系形態(tài)指標(biāo)、根系活力無明顯影響，而且產(chǎn)量也無顯著降低[12]。

烏蘭察布市馬鈴薯規(guī)模化生產(chǎn)日趨增多，輪作倒茬困難，針對(duì)性設(shè)置一年連作與輪作對(duì)比試驗(yàn)，從而探明一年連作對(duì)馬鈴薯地上部形態(tài)特征、抗性生理指標(biāo)和產(chǎn)量的影響，以期為烏蘭察布地區(qū)馬鈴薯連作提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為馬鈴薯良種‘費(fèi)烏瑞它’原種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

田間試驗(yàn)于2016年5月18日至9月20日在內(nèi)蒙古烏蘭察布市集寧師范學(xué)院實(shí)訓(xùn)農(nóng)場進(jìn)行。設(shè)一年連作（前茬為馬鈴薯）和對(duì)照（前茬為玉米）2個(gè)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(tǒng)一為50 000株/hm2。每個(gè)處理6次重復(fù)，3次重復(fù)用于取樣測定，3次重復(fù)用于測產(chǎn)；每次重復(fù)小區(qū)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(diǎn)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(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)。于9月20日統(tǒng)一采挖，按照實(shí)際小區(qū)的塊莖鮮重測產(chǎn)。

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(qū)隨機(jī)選取10株進(jìn)行測定，取平均值。單株葉面積采用打孔法測定，每小區(qū)選取3株進(jìn)行測定，取平均值[13]。過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)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(qū)單收，塊莖總鮮重記為總產(chǎn)量；對(duì)塊莖進(jìn)行分級(jí)，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(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS 22.0對(duì)馬鈴薯的形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)和產(chǎn)量進(jìn)行平均值計(jì)算；同一時(shí)期的數(shù)據(jù)采用F檢驗(yàn)進(jìn)行單因素方差分析，比較對(duì)照與一年連作之間的差異（P＜0.05）；利用Excel 2010對(duì)形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 一年連作對(duì)馬鈴薯形態(tài)特征的影響

馬鈴薯的株高隨著生育期的推進(jìn)逐漸增加，在出苗后60 d達(dá)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(duì)照相比，無顯著差異（圖1）。表明一年連作對(duì)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(jìn)逐漸增加，在出苗后45 d達(dá)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(duì)照相比，無顯著差異（圖2），可以認(rèn)為一年連作對(duì)馬鈴薯的冠幅指標(biāo)無明顯影響。

馬鈴薯的葉面積隨著生育期的推進(jìn)表現(xiàn)為先增后降的趨勢，在出苗后45 d達(dá)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(duì)照（圖3）。表明一年連作影響前期馬鈴薯光合面積的迅速擴(kuò)大，并且加速馬鈴薯生育后期葉片的衰老。

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

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

圖3 不同生育時(shí)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(duì)馬鈴薯抗性生理指標(biāo)的影響

隨著生育期的推進(jìn)，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(dá)到最大值。一年連作馬鈴薯全生育期的POD活性與對(duì)照相比，在出苗后15，30，60和75 d的測定值均略低于對(duì)照，出苗后45 d的測定值高于對(duì)照（圖4）。由于連作下的馬鈴薯POD活性與對(duì)照無顯著差異，可以認(rèn)為一年連作對(duì)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(jìn)在出苗后45和75 d出現(xiàn)2次高峰值，出苗后75 d的MDA含量達(dá)到最大值。一年連作馬鈴薯全生育期的MDA含量與對(duì)照相比，在出苗后60 d的測定值略低于對(duì)照，出苗后15，30，45和75 d的測定值均高于對(duì)照（圖5）。由于連作下的馬鈴薯MDA含量與對(duì)照無顯著差異，可以認(rèn)為一年連作對(duì)馬鈴薯全生育期的MDA含量無明顯影響。

2.3 一年連作對(duì)馬鈴薯產(chǎn)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(duì)照18 480 kg/hm2相比，無顯著差異。連作馬鈴薯的商品薯產(chǎn)量14 218 kg/hm2顯著低于對(duì)照的17 309 kg/hm2，而非商品薯鮮重則顯著高于對(duì)照。連作對(duì)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(duì)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(chǎn)量、商品薯產(chǎn)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(tài)指標(biāo)會(huì)下降[3,6]。本研究發(fā)現(xiàn)，一年連作對(duì)馬鈴薯各個(gè)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(qū)馬鈴薯的連作研究結(jié)果相一致，短期連作對(duì)馬鈴薯的形態(tài)特征影響不明顯。

本研究還發(fā)現(xiàn)，連作馬鈴薯各生育時(shí)期葉片中POD活性略有降低、MDA含量略有增加，但與對(duì)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(jié)果不同[16]，可能在于短期連作對(duì)部分酶的活性影響不顯著；連作年限的增加會(huì)產(chǎn)生累積效應(yīng)，使抗氧化酶活性下降，加重馬鈴薯的脂質(zhì)過氧化程度。

在本研究中一年連作對(duì)塊莖總產(chǎn)量無明顯影響，這與張文明等[12]、劉星等[15]的研究結(jié)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(duì)照的商品薯率為93.6%，致使商品薯產(chǎn)量明顯降低。

綜合來看，一年連作對(duì)全生育期內(nèi)株高、冠幅、POD活性、MDA含量指標(biāo)及總產(chǎn)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(qū)馬鈴薯連作栽培需謹(jǐn)慎。

[1]周峰.烏蘭察布市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和存在問題及對(duì)策分析[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古大學(xué),2012.

[2] 原霽虹,張尚智.馬鈴薯連作障礙的研究進(jìn)展[J].天津農(nóng)林科技,2015,243(1):19-22.

[3] 回振龍,王蒂,李宗國,等.外源水楊酸對(duì)連作馬鈴薯生長發(fā)育及抗性生理的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2014,32(4):1-8.

[4] 沈?qū)氃?劉星,王蒂,等.甘肅省中部沿黃灌區(qū)連作對(duì)馬鈴薯植株生理生態(tài)特性的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,21(6):689-699.

[5]孟品品.連作條件下馬鈴薯根際微生態(tài)環(huán)境的變化及其生物效應(yīng)研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[6] 吳鳳芝,趙鳳艷,劉元英.設(shè)施蔬菜連作障礙原因綜合分析與防治措施[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2000,31(3):241-247.

[7] 趙春燕,劉鶯.日光溫室馬鈴薯連作年限與葉片光合速率變化測定[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2014(5):31-32.

[8] 王娟,劉補(bǔ)成.馬鈴薯連作年限對(duì)土壤氮磷鉀及微量元素的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2014(1):20-22.

[9] 白艷茹,馬建華,樊明壽.馬鈴薯連作對(duì)土壤酶活性的影響[J].作物雜志,2010(3):34-36.

[10] 馬琨,張麗,杜茜,等.馬鈴薯連作栽培對(duì)土壤微生物群落的影響[J].水土保持學(xué)報(bào),2010,24(4):229-233.

[11] 杜茜,盧迪,馬琨.馬鈴薯連作對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2012,21(7):1252-1256.

[12] 張文明,邱慧珍,劉星,等.連作對(duì)馬鈴薯根系形態(tài)及吸收能力的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2014,32(1):34-37,46.

[13] 門福義,劉夢蕓.馬鈴薯栽培生理[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1995:229-235.

[14] 張志良,瞿偉菁,李小方.植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社,2015:100-102,227-229.

[15] 劉星,張書樂,劉國鋒,等.連作對(duì)甘肅中部沿黃灌區(qū)馬鈴薯干物質(zhì)積累和分配的影響[J].作物學(xué)報(bào),2014,40(7):1274-1285.

[16]回振龍.馬鈴薯連作障礙生理機(jī)制及其調(diào)控的研究[D].蘭州:甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.