土壤紧实度对甘薯群体结构及产量的影响

刘永晨　司成成　柳洪鹃　孟迪　史春余

摘要：以本地區主栽淀粉型甘薯品种商薯19和济徐23为试材，设置疏松（SS）、对照（CK）和紧实（JS）3个不同土壤紧实度处理，研究土壤紧实度对甘薯主要群体结构性状及产量的影响。结果表明：与对照相比，土壤紧实度增加、通气性下降时，甘薯叶面积指数大幅提高，主茎长度、分枝数和基部茎粗均显著增加;而土壤紧实度下降通气性提高时，叶面积指数和分枝数显著提高但显著低于紧实处理，主茎长度和基部茎粗显著下降。增加土壤紧实度，结薯位点数显著减少，显著降低单薯重和深层结薯位点的薯重;而降低土壤紧实度则增加深层结薯位点数，显著提高单株薯重和深层结薯位点的薯重。与对照相比，紧实处理显著提高地上部干物质分配率而降低块根中干物质分配率，块根产量显著降低;降低土壤紧实度，即疏松处理则显著提高块根中干物质分配率和块根产量。综合来看，降低土壤紧实度，能改善土壤通气性，可以促进源端光合产物向块根中运转形成合理的群体结构而实现增产。

关键词：甘薯;土壤紧实度;群体结构;产量

中图分类号：S531.061 文献标识号：A文章编号：1001-4942（2019）10-0099-05

Effects of Soil Compactness on Population Structure and Yield of Sweet Potato

Liu Yongchen1， Si Chengcheng2， Liu Hongjuan1， Meng Di1， Shi Chunyu1

（1.College of Agronomy， Shandong Agricultural University/ State Key Laboratory of Crop Biology， Taian 271018， China; 2.College of Horticulture， Hainan University， Haikou 570228， China）

Abstract Three different soil compactness treatments including loose （SS）， control （CK） and compact （JS） were designed to study their effects on main population structure characters and yield of sweet potato using the main starchy varieties of Shangshu 19 and Jixu 23 as materials. The results showed that compared with CK， the leaf area index of sweet potato raised substantially， and the length of main stem， the number of branches and basal stem diameter increased significantly when soil compactness increased and soil aeration decreased. When soil compactness decreased and soil aeration increased， the leaf area index and the number of branches increased significantly but significantly lower than those of JS treatment， and the length of main stem and the basal stem diameter decreased significantly. When increasing the soil compactness， the number of knot potato sites and fresh weight of single tuber root and deep knot potato sites reduced significantly. On the contrary， reducing soil compactness increased the number of deep knot potato sites， and significantly increased the fresh weight of single tuber root and deep knot potato sites. Compared with CK， JS treatment significantly increased the dry matter distribution rate of aboveground part and decreased that in tuber roots， while SS treatment significantly increased the dry matter distribution rate in tuber roots and yield. That was to say， reducing soil compactness could improve the soil aeration and promote the photosynthetic products from source into tuber roots to form reasonable population structure and increase yield.

Keywords Sweet potato; Soil compactness; Population structure; Yield

甘薯用途广泛，适应能力强[1-3]，山地丘陵和平原地区均有栽植[4-6]。因其以地下部块根作为收获器官，生产上极易发生地上部茎叶生长过旺、块根膨大缓慢而减产的现象，尤其是在紧实度较高的土壤条件下[7-11]。干旱板结、不合理施肥及大型机械作业均易引起土壤紧实的增加[12-14]。土壤紧实度增加后的通气性变差已经成为制约甘薯高产稳产的主要因素之一。如何构建合理的群体结构，提高光合产物的利用率，是甘薯生产亟待解决的问题。为此，本研究以本地区主栽淀粉型甘薯品种为材料，通过构建不同紧实度的土壤条件，分别从茎叶生长特点、块根空间分布及干物质分配等方面入手，探究土壤紧实度对甘薯群体结构形成及产量的影响，以期为甘薯高产栽培提供有力的理论支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试品种为淀粉型品种：商薯19和济徐23。

供试土壤为砂壤土，0～20 cm土层碱解氮含量106.29 mg/kg、有效磷36.93 mg/kg、速效钾109.67 mg/kg和有机质0.97%。

1.2 试验设计

于2017年在山东农业大学农学实验站进行微区试验。每个品种设置三种紧实度处理，即紧实区（JS）：试验地压实而成;标准区（CK）：试验地原状;疏松区（SS）：试验地土壤、有机肥和沙混合而成（混合标准是：使疏松区土壤和标准区有机质含量一致并将3个处理的速效氮、磷、钾含量调到基本一致）。3个处理各时期土壤紧实度如表1所示。

采取裂区试验设计，品种为主区，紧实处理为副区，重复3次。小区面积10 m2。行距80 cm，株距25 cm，每公顷栽植密度约50 000株。5月10日栽秧，10月22日收获。栽秧后间隔5天测量土壤0～20 cm和20～40 cm土层土壤体积含水量。小区每平方米含水量（m3）为H×1 m2×土壤体积含水量（%），其中H为土层深度。以含水量最高的小区为标准，将其余小区含水量补齐。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 农艺性状调查和测产从栽后60天开始，到栽后140天，每20天调查一次农艺性状。每小区取5棵代表性植株，调查主茎长、分枝数（长度大于等于5 cm的分枝）和基部茎粗。收获期每小区选取10株长势基本一致的甘薯，调查块根结薯位点及每个位点的结薯数及薯重。将薯块全部挖出，分小区称重测产。

收获期经济系数=收获期块根鲜重/收获期整株鲜重。

1.3.2 叶面积指数测定每个品种每个处理选取5处长势基本一致的区域，于晴朗无风天气12∶00—14∶00，用Sunscan植物冠层分析仪（Delta-TDevices，UK），在距离地面5 cm处的垄沟底部进行测定。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2016进行数据整理，用DPS 7.05进行方差分析，用SigmaPlot 12.5进行图表制作。

2 结果与分析

2.1 土壤紧实度对甘薯地上部长势的影响

2.1.1 叶面积指数由图1可知，叶面积指数呈单峰变化趋势，商薯19叶面积指数峰值出现在栽后120 天，济徐23出现在栽后100 天。与对照相比，疏松处理的叶面积指数显著提高，全生育期维持在2～5之间，峰值之后降低缓慢;紧实处理叶面积指数显著提高，高峰期时均超过7，峰值之后快速降低。

2.1.2 主茎长由表2可知，与对照相比，疏松处理主茎长显著降低;紧实处理主茎长则显著提高。两甘薯品种表现规律一致。

2.1.3 分枝数由表3可知，与对照相比，疏松处理下甘薯分枝数在栽后60～120天显著增加;紧实处理下甘薯分枝数在栽后60～140天均显著增加，其中紧实处理增幅高于疏松处理。两甘薯品种表现规律一致。

2.1.4 基部茎粗由表4可知，甘薯基部茎粗在栽后60～140天呈上升趨势。与对照相比，疏松处理下甘薯基部茎粗在栽后60～140天显著下降，紧实处理下表现出相反规律。两甘薯品种表现规律一致。

2.2 土壤紧实度对块根空间分布的影响

由表5可知，与对照相比，疏松处理下商薯19在3个节点上结薯，第2和第3节点结薯较多，第1节点结薯较少，其中第3节点薯重最高;紧实处理下，商薯19只在第1、第2节点上结薯，第3、第4节点未结薯，其中第2节点薯重最高。

与对照相比，疏松处理下济徐23在4个节点上均结薯，且各位点结薯数较为平均，其中第3节点薯重最高;紧实处理下济徐23在3个节点上结薯，第1、第2节点结薯较多，第3节点结薯较少，第4节点未结薯，其中第2节点薯重最高。

2.3 土壤紧实度对甘薯干物质分配影响

由表6可知，与对照相比，疏松处理显著提高块根干重、块根干重与地上部干重比值;紧实处理下，块根干重显著降低，地上部干重及其与块根干重的比值显著增加。两品种结果表现规律一致，表明降低土壤紧实度、提高土壤通气性，有利于促进光合产物向块根分配。

2.4 土壤紧实度对甘薯块根产量及构成因素的影响

由表7可知，与对照相比，疏松处理显著提高商薯19和济徐23的块根产量和经济系数，其中块根产量增幅分别为17.73%和19.23%，经济系数增幅分别为6.93%和5.67%;紧实处理显著降低两品种块根产量和经济系数，其中块根产量降幅分别为14.96%和12.34%，经济系数降幅分别为6.24%和15.42%。疏松处理显著提高单薯重;紧实处理则与之相反。即：疏松处理主要通过提高单薯重、提高经济系数而实现增产，紧实处理则因显著降低单薯重，从而降低经济系数而减产。

3 讨论与结论

有研究表明，高紧实度土壤抑制植物地上部茎叶生长，造成单株叶面积变小和单叶厚度变薄，直接影响光合产物的积累，降低地上部生物产量[15]。增加土壤紧实度，会减慢植物叶片的扩展速度，减小单叶面积，使叶片厚度变薄[16]。也有研究表明紧实土壤对植物地上部生长有影响，但不明显[17];甚至有研究者认为对地上部无影响[18，19]。

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收稿日期：2019-05-12

基金项目：国家自然科学基金项目（31371577，31701357）;山东省薯类产业创新团队首席专家项目（SDAIT-16-01）

作者简介：刘永晨（1994—），男，山东宁阳人，硕士研究生，研究方向为作物生理生态。E-mail： liuyongchensdau@163.com

通讯作者：史春余（1964—），男，山东莒南人，研究方向为甘薯生理生态。E-mail：scyu@sdau.edu.cn

柳洪鹃（1985—），女，山东栖霞人，副教授，研究方向为甘薯生理生态。E-mail： liumei0535@126.com