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

        2020-08-31 08:44:36周奕廷李俊良梁斌商美新房增國
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年7期
        關(guān)鍵詞:鉀量施用量甘薯

        周奕廷,李俊良,梁斌,商美新,房增國

        (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)等營養(yǎng)成分含量較高,營養(yǎng)價值高[3]。近年來,隨著人們消費模式的改變,甘薯作為一種健康食物,越來越受到消費者的喜愛,鮮食甘薯品種的市場潛力也越來越大[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甘薯產(chǎn)量的影響,但較少將二者結(jié)合探討對甘薯生長特性、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。本研究以長蔓甘薯煙薯25號和短蔓甘薯龍薯9號為供試品種,探討北方薯區(qū)不同種植密度和施鉀量對鮮食甘薯生長特性、產(chǎn)量、品質(zhì)及鉀肥利用率的影響,旨在為煙薯25號和龍薯9號合理栽培、提質(zhì)增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗材料

        試驗于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,年均無霜期210 d。土壤為砂姜黑土,地勢平坦,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、龍薯9號作為供試甘薯品種,選取磷酸銨(P2O5≥61.5%)、硫酸鉀(K2O≥50%)作為供試肥料。

        1.2 試驗設(shè)計與田間管理

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

        表1 甘薯試驗不同處理設(shè)置

        田間采用水肥一體化進(jìn)行滴灌。試驗統(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)采樣測定甘薯的產(chǎn)量構(gòu)成、莖葉性狀等。收獲時按小區(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,用于營養(yǎng)元素分析;另一部分用于品質(zhì)指標(biāo)測定。

        1.4 測定項目及方法

        采用2,6-二氯靛酚滴定法測定維生素C含量,蒽酮比色法測定淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖含量,考馬斯亮藍(lán)法測定可溶性蛋白含量,火焰光度計法測定植物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定[11]。

        相關(guān)參數(shù)計算:

        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煙薯25號莖葉鮮重、最長蔓長、T/R值有顯著或極顯著影響,但對莖葉干率并無顯著影響;鉀肥施用量對各指標(biāo)均無顯著影響,種植密度對莖葉鮮重、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處理最長蔓長最短,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龍薯9號莖葉鮮重、莖葉干率、T/R值有極顯著影響,鉀肥施用量對莖葉鮮重、T/R值、莖葉干率有極顯著或顯著影響,種植密度對莖葉鮮重、T/R值、最長蔓長有極顯著或顯著影響。

        相同鉀肥用量處理的最長蔓長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;鉀肥施用量為135 kg/hm2時不同密度處理的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煙薯25號產(chǎn)量及收獲指數(shù)有顯著影響,種植密度對收獲指數(shù)有顯著影響。

        相同種植密度條件下,煙薯25號產(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,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,相同鉀肥用量處理條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龍薯9號產(chǎn)量、收獲指數(shù)及單株結(jié)薯數(shù)有極顯著影響,對塊根干率、商品薯率有顯著影響;鉀肥用量對產(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號相比,龍薯9號產(chǎn)量更高,商品薯率也相對較高,在每公頃種植密度為67 500株、鉀肥施用量為135 kg/hm2時,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煙薯25號的VC、可溶性蛋白、果糖、葡萄糖及淀粉含量有極顯著影響,鉀肥用量對可溶性蛋白、VC、淀粉含量有極顯著或顯著影響,種植密度對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,但鉀肥用量對葡萄糖含量無明顯影響;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,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。

        種植密度和鉀肥施用量互作對龍薯9號甘薯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VC、可溶性蛋白、果糖含量有極顯著或顯著影響,種植密度對可溶性蛋白、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VC含量表現(xiàn)為先升高后降低趨勢,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,鉀肥用量對低密度處理則無顯著影響;除T7處理外不同種植密度及鉀肥用量對龍薯9號蔗糖含量無顯著影響,對所有處理的葡萄糖含量亦無顯著影響;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煙薯25號Ca、Cu、Fe、Mn含量有極顯著影響,對Mg、Zn含量有顯著影響;鉀肥施用量對Ca、Mn含量有極顯著影響,對Mg、Fe、Zn含量有顯著影響;種植密度對Ca、Mn含量有極顯著影響,對Cu含量有顯著影響。

        煙薯25號低密度處理較高密度處理可顯著增加對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Fe含量無顯著影響。同施鉀量條件下不同密度處理對Mg含量無顯著影響;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龍薯9號甘薯塊根微量元素的影響均達(dá)到顯著水平,對Ca、Mn、Zn含量的影響達(dá)到極顯著水平;鉀肥施用量對Mn、Zn含量有極顯著影響,對Ca、Cu、Fe含量有顯著影響;種植密度對Zn含量有極顯著影響,對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煙薯25號鉀肥偏生產(chǎn)力、鉀肥表觀利用率、鉀肥利用率有顯著影響,對鉀肥農(nóng)學(xué)利用率無顯著影響;對龍薯9號鉀肥偏生產(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。對龍薯9號而言,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,甘薯蔓長降低。本試驗中,煙薯25號的蔓長隨施鉀量的增加而降低;3個鉀肥用量處理下,龍薯9號甘薯的最長蔓長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)為過量施鉀會抑制甘薯莖葉生長,這與本試驗結(jié)果相符;且種植密度增大時,龍薯9號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]、屈會娟[18]等認(rèn)為,種植密度過大不利于養(yǎng)分向塊根轉(zhuǎn)移。本試驗中,提高密度能夠有效降低龍薯9號的T/R值,但煙薯25號T/R值在每公頃密度67 500株時反而升高,說明長蔓甘薯在種植密度過高時不利于塊根膨大且易造成莖葉徒長。

        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。本試驗中,當(dāng)施鉀量為135 kg/hm2,煙薯25號每公頃種植密度為52 500株時甘薯產(chǎn)量、商品薯率最高,龍薯9號在每公頃種植密度為67 500株時甘薯產(chǎn)量最高;且3個鉀水平處理中,煙薯25號甘薯產(chǎn)量隨密度的增大而降低,而龍薯9號甘薯產(chǎn)量隨密度的增大而增加,對于短蔓甘薯而言,密度過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號為短蔓甘薯,過低的種植密度導(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,收獲指數(shù)總體為升高趨勢,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。本試驗表明,龍薯9號每公頃種植密度在52 500株時,VC含量隨施鉀量增加先上升后下降。孫長青等[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,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號不同鉀肥處理的蔗糖、果糖、淀粉含量降低,而龍薯9號的蔗糖、葡萄糖及淀粉含量多數(shù)為升高趨勢,說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中占重要地位[23]。本試驗表明,鉀肥用量對Mg含量基本無影響,高密度條件下促進(jìn)龍薯9號對Ca的吸收及對煙薯25號Fe、Mn、Zn的吸收,低密度條件下促進(jìn)兩品種對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,煙薯25號對Ca的吸收量顯著降低,說明過高密度會影響塊根發(fā)育,阻礙甘薯對營養(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株時隨施鉀量增加而提高,在每公頃種植密度67 500株時則呈下降趨勢。

        4 結(jié)論

        綜上分析可知,在本試驗條件下,甘薯產(chǎn)量隨施鉀量的增加而提高。煙薯25號產(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,甘薯產(chǎn)量達(dá)31 944.6 kg/hm2,商品薯率為74.6%,最長蔓長為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號產(chǎn)量在密度增大時提高,在每公頃種植67 500株、鉀肥用量為135 kg/hm2時,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。在以上兩處理條件下,兩品種甘薯有較好的商品薯產(chǎn)量與食用品質(zhì)。

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