張海斌，蒙美蓮，陳有君，葉 君，邵 盈，張婷婷，孟麗麗

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院 作物育種與栽培研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011；4.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝與植物保護(hù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

馬鈴薯是世界第四大糧食作物[1]，是內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)的優(yōu)勢(shì)作物和特色作物。陰山北麓地區(qū)氣候冷涼、光照時(shí)間長(zhǎng)、晝夜溫差大，適合馬鈴薯的生長(zhǎng)[2]。近年來，內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)已經(jīng)成為馬鈴薯種薯、商品薯生產(chǎn)基地以及淀粉加工基地[3]。但是，隨著馬鈴薯的集約化生產(chǎn)和種植效益的不斷提升，連作種植在該地區(qū)愈發(fā)普遍，導(dǎo)致土壤微生物群落多樣性降低、土傳病害發(fā)生嚴(yán)重、土壤養(yǎng)分比例失調(diào)，從而影響馬鈴薯的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量質(zhì)量[4-5]。因此，探索有效減輕該地區(qū)馬鈴薯連作障礙、改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的農(nóng)業(yè)措施已迫在眉睫。

董艷等[6]研究連續(xù)種植年數(shù)和種植模式對(duì)設(shè)施土壤環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)合理倒茬種植能有效調(diào)節(jié)土壤微生物區(qū)系的定向發(fā)展，提高土壤酶活性，從而改善土壤質(zhì)量，有利于克服連作障礙。周春來等[7]研究表明，綠肥茬青稞比休閑茬青稞產(chǎn)量增加18.5%～32.5%，綠肥茬青稞比重茬青稞產(chǎn)量提高39.5%～56.1%。程學(xué)剛等[8]研究表明，以小麥、玉米、苜蓿作為前茬的大豆比大豆連作的每日干物質(zhì)積累量分別增加0.21、0.15、0.16 g/株。但是，有關(guān)適宜內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)馬鈴薯種植的前茬作物的研究尚少。本試驗(yàn)以當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣種植的幾種作物作為前茬，探究不同前茬作物對(duì)后作馬鈴薯庫活性、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及病害發(fā)生的影響，旨在為選擇適宜該地區(qū)馬鈴薯種植的前茬作物提供理論依據(jù)，從而推動(dòng)內(nèi)蒙古陰山北麓地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

試驗(yàn)于2017年5—9月在內(nèi)蒙古武川縣進(jìn)行，位于41°08′N、111°45′E，海拔1 500 m，年平均氣溫2℃，無霜期120 d，年平均降水量350 mm。播種前測(cè)定的土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為：全氮0.48 g/kg、全磷0.51 g/kg、全鉀17.28 g/kg、有機(jī)質(zhì)14.25 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及材料

試驗(yàn)設(shè)綠肥作物前茬（LM）、向日葵前茬（XM）、燕麥前茬（YM）、馬鈴薯前茬（MM）共4個(gè)處理，大區(qū)試驗(yàn)，每個(gè)大區(qū)面積0.06 hm2（200 m×3 m）。馬鈴薯品種為冀張薯12號(hào)，播種時(shí)一次性施入史丹利復(fù)合肥（含N 15%、P2O515%、K2O 15%）900 kg/hm2。全生育時(shí)期采用滴灌的方式灌溉4次，打藥、除草等田間管理同當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 庫活性 庫活性即馬鈴薯塊莖在一定生育期內(nèi)從質(zhì)外體回收同化產(chǎn)物及其代謝強(qiáng)度，依據(jù)WILSON[9]提出的公式計(jì)算。

式中，W1、W2分別為庫不同發(fā)育階段始、末期的干物質(zhì)重量（g）；T為不同發(fā)育階段持續(xù)的天數(shù)（d）。

1.3.2 干重 在馬鈴薯出苗后15、34、56、75、90 d每個(gè)處理選取代表性樣點(diǎn)4個(gè)，每個(gè)樣點(diǎn)取3株，稱量莖、葉、塊莖鮮重，并分別取各器官鮮樣100 g，于105℃殺青30 min，再降至80℃烘干至恒重，稱重、記錄。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 馬鈴薯成熟后在每個(gè)處理中選取代表性樣點(diǎn)4個(gè)，每個(gè)樣點(diǎn)取10 m、2 行進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，行距0.6 m，記錄株數(shù)，大、中、小薯數(shù)及重量，計(jì)算單株結(jié)薯數(shù)、單個(gè)塊莖重、商品薯率。

1.3.4 病害調(diào)查 馬鈴薯植株、塊莖枯萎病病株率的調(diào)查方法參照曲延軍等[10]的方法，馬鈴薯塊莖黑痣病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照張建平等[11]的方法，馬鈴薯塊莖瘡痂病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)參照孫靜等[12]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用WPS 2019 軟件進(jìn)行處理，運(yùn)用Duncan′s 新復(fù)極差比較法進(jìn)行平均值多重比較，Logistic 方程采用Sigma plot 12.5 進(jìn)行擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同前茬作物對(duì)馬鈴薯庫活性的影響

由表1可知，不同前茬作物的馬鈴薯庫活性均隨著生育期的推進(jìn)呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。不同前茬作物的馬鈴薯庫活性平均值以LM處理最大，達(dá)到0.069 4 g（/g·d），其次為YM處理，為0.069 1 g（/g·d），LM處理與XM和MM處理的馬鈴薯庫活性差異顯著（P＜0.05）。YM處理與XM處理的馬鈴薯庫活性差異顯著（P＜0.05）。

表1 不同前茬作物馬鈴薯庫活性 單位：g（/g·d）

2.2 不同前茬作物馬鈴薯全株干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Logistic 方程及其參數(shù)

由表2可知，MM處理的馬鈴薯全株干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)時(shí)間（t0）分別比LM、XM和YM處理晚8.6、6.3、6.0 d；MM處理的馬鈴薯全株干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時(shí)間（△t）分別比LM、XM和YM處理多4.2、4.3、5.7 d；馬鈴薯全株干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率（Vmax）和全株干物質(zhì)快速積累期干物質(zhì)平均積累速率（Vmean）均表現(xiàn)為L(zhǎng)M＞MM＞YM＞XM，且LM處理較MM、YM、XM處理分別增加了1.91%、6.80%、17.62%和2.10%、7.05%、17.96%。

表2 不同前茬作物馬鈴薯全株干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Logistic 方程及其參數(shù)

2.3 不同前茬作物馬鈴薯塊莖干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Logistic 方程及其參數(shù)

由表3可知，MM處理的馬鈴薯塊莖干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)時(shí)間（t0）分別比LM、XM和YM處理晚6.5、10.8、9.2 d，LM處理的馬鈴薯塊莖干物質(zhì)快速積累期持續(xù)時(shí)間（△t）分別比XM、YM和MM處理多7.4、5.3和4.7 d；馬鈴薯塊莖干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率（Vmax）和塊莖干物質(zhì)快速積累期干物質(zhì)平均積累速率（Vmean）均表現(xiàn)為L(zhǎng)M＞YM＞MM＞XM，且LM處理較YM、MM、XM處理分別增加了6.95%、14.29%、19.76%和6.43%、13.75%、18.95%。

表3 不同前茬作物馬鈴薯塊莖干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)Logistic 方程及其參數(shù)

2.4 不同前茬作物對(duì)馬鈴薯莖葉與塊莖干物質(zhì)積累量平衡期的影響

由圖1可知，LM和YM處理的莖葉與塊莖干物質(zhì)積累量平衡期出現(xiàn)最早，均為34 d 左右，其次為XM處理出現(xiàn)較早，為41 d 左右，MM處理出現(xiàn)最晚，為56 d 左右。干物質(zhì)積累量平衡期出現(xiàn)的早晚，與生長(zhǎng)中心轉(zhuǎn)移和塊莖產(chǎn)量高低有密切關(guān)系，出現(xiàn)早說明生長(zhǎng)中心轉(zhuǎn)移早，這不僅為馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的提高打下了基礎(chǔ)，也在一定程度上反映了馬鈴薯栽培管理的合理與否。

2.5 不同前茬作物對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表4可知，馬鈴薯產(chǎn)量以LM處理最高，YM處理其次，分別為46 992、46 073 kg/hm2，分別較XM和MM處理增加了9.29%、7.15%和31.47%、28.90%，差異顯著（P＜0.05）。馬鈴薯商品薯率以LM處理最高，為87.62%，顯著高于XM、YM和MM處理（P＜0.05）；XM、YM和MM處理間差異不顯著（P＞0.05）。馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)以LM處理最高，為4.36個(gè)，較YM和MM處理分別增加了18.48%和52.98%，差異顯著（P＜0.05）；較XM處理增加了6.08%，差異不顯著（P＞0.05）。馬鈴薯單個(gè)塊莖重同樣以LM處理最高，為252.67 g，分別較XM、YM和MM處理增加了19.34%、12.87%和24.99%，差異顯著（P＜0.05）。

表4 不同前茬作物馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.6 不同前茬作物對(duì)馬鈴薯病害發(fā)生的影響

由圖2可知，植株枯萎病和塊莖枯萎病發(fā)病率均以LM、XM、YM處理較低，且分別較MM處理顯著降低了17.52、19.22、19.37個(gè)百分點(diǎn)和16.30、18.03、13.19個(gè)百分點(diǎn)，差異顯著（P＜0.05）；LM、XM和YM處理之間差異不顯著（P＞0.05）。LM、XM和YM處理的塊莖黑痣病病情指數(shù)較低，三者之間差異不顯著（P ＞0.05），分別較MM處理降低了90.95%、84.16%、80.54%，差異顯著（P＜0.05）。塊莖瘡痂病病情指數(shù)MM處理為0，與LM和YM處理相比差異顯著（P＜0.05）；其次是XM處理，為0.30，與YM處理相比差異顯著（P＜0.05）。

3 結(jié)論與討論

張婷婷等[13]通過不同施氮量對(duì)馬鈴薯生育影響的研究發(fā)現(xiàn)，施氮量為360 kg/hm2時(shí)馬鈴薯庫活性最大，達(dá)到0.072 g/（g·d）。本試驗(yàn)表明，在陰山北麓氣候條件下，前茬為綠肥作物的馬鈴薯庫活性最大，為0.069 4 g/（g·d），其次為燕麥前茬的馬鈴薯庫活性較大，為0.069 1g/（g·d）。

閆志利等[14]研究表明，不同前茬作物使胡麻不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累量總體呈上升趨勢(shì)，在生理成熟期達(dá)到最大值。楊瑞平等[15]研究表明，馬鈴薯塊莖干物質(zhì)積累與全株干物質(zhì)積累類似，符合“S”形生長(zhǎng)曲線變化規(guī)律。對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累量采用Logistic 方程進(jìn)行擬合得到的Δt、Vmax、Vmean等數(shù)據(jù)可反映馬鈴薯干物質(zhì)的積累規(guī)律[16-17]。本試驗(yàn)表明，馬鈴薯前茬的馬鈴薯全株和塊莖干物質(zhì)積累最大速率出現(xiàn)時(shí)間分別比綠肥作物前茬、向日葵前茬、燕麥前茬晚8.6、6.3、6.0 d和6.5、10.8、9.2 d，馬鈴薯全株干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率和平均積累速率均表現(xiàn)為綠肥作物前茬＞馬鈴薯前茬＞燕麥前茬＞向日葵前茬，而馬鈴薯塊莖干物質(zhì)最大增長(zhǎng)速率和平均積累速率則表現(xiàn)為綠肥作物前茬＞燕麥前茬＞馬鈴薯前茬＞向日葵前茬；莖葉與塊莖干物質(zhì)積累量平衡期出現(xiàn)最早的是綠肥作物前茬與燕麥前茬，均為34 d 左右，其次是向日葵前茬，為41 d 左右，馬鈴薯前茬出現(xiàn)最晚，為56 d左右。

薛慶喜等[18]研究得出，能夠顯著提高大豆產(chǎn)量的茬口為綠肥作物茬，綠肥作物茬的大豆產(chǎn)量比玉米茬的大豆產(chǎn)量提高了10.4%；徐文修等[19]通過研究不同前茬作物對(duì)棉花產(chǎn)量的影響得出，棉花產(chǎn)量表現(xiàn)為加工番茄茬＞草木樨茬＞小麥茬。本試驗(yàn)表明，綠肥作物前茬和燕麥前茬的馬鈴薯產(chǎn)量分別為46 992、46 073 kg/hm2，且顯著高于馬鈴薯前茬和向日葵前茬；馬鈴薯商品薯率、單株結(jié)薯數(shù)和單個(gè)塊莖重均以綠肥作物前茬表現(xiàn)最高，分別為87.62%、4.36個(gè)和252.67 g，燕麥前茬的單個(gè)塊莖重僅次于綠肥作物前茬，為223.86 g。

宋樹慧[20]通過試驗(yàn)得出，箭筈豌豆茬和蕎麥茬的馬鈴薯病害發(fā)病情況相對(duì)休閑茬、燕麥茬、油菜茬、向日葵茬和胡麻茬較低，植株枯萎病發(fā)病率以箭筈豌豆茬最低，為7.17%。本試驗(yàn)表明，馬鈴薯植株、塊莖枯萎病和塊莖黑痣病發(fā)病情況均以綠肥作物前茬、向日葵前茬、燕麥前茬較低，且顯著低于馬鈴薯前茬，而塊莖瘡痂病病情指數(shù)以馬鈴薯前茬為0，其次是向日葵前茬。

綜合分析認(rèn)為，從陰山北麓氣候條件下不同前茬作物對(duì)馬鈴薯庫活性、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及病害發(fā)生的影響可以看出，在類似陰山北麓冷涼、干旱、多風(fēng)的氣候條件下，馬鈴薯最適宜的前茬為綠肥作物，燕麥前茬次之。分析認(rèn)為，造成不同前茬作物對(duì)馬鈴薯庫活性、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及病害發(fā)生產(chǎn)生不同的影響可能與前茬作物根系分泌物、前茬作物對(duì)農(nóng)田土壤養(yǎng)分含量和土壤各種酶活性的影響以及輪作模式對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的差異影響有關(guān)，詳細(xì)內(nèi)容還有待更加深入的研究。