优化种植密度下的甘薯产量形成特性研究

孙哲+刘桂玲+郑建利

摘要：以紫心甘薯品种泰中11号为材料，研究了不同种植密度下甘薯茎叶生长、块根产量形成以及干物质积累动态等的规律和特征。结果表明：合理种植密度可以优化甘薯地上部和地下部的协调生长，增加单株结薯数、单薯重及商品薯比率，块根膨大速率加快，干物质积累增加；就群体而言，在优化种植密度52 200株/hm2左右时，本试验选用的甘薯品种泰中11号个体生长与群体产量形成的关系能够更好地协调，群体产量最高。

关键词：甘薯；种植密度；优化；产量形成

中图分类号：S531.047 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2016）11-0061-04

Abstract Taking the purple sweetpotato variety Taizhong 11 as material，the rules and characteristics of stem and leaf growth， root tuber yield formation and dry matter accumulation were studied under different planting densities. The results showed that the reasonable plant density could optimize the harmonious growth of aboveground and underground，increase the root number per plant， single root weight， commodity rate and dry matter accumulation， and accelerate the root expanding velocity. For population， under the plant density of about 52 200 plants per hectare， the relation between individual growth and population yield formation of Taizhong 11 could be better coordinated，and the yield was the highest.

Keywords Sweetpotato； Plant density； Optimization； Yield formation

甘薯是我国主要的粮食作物之一，对我国粮食安全有着重要的战略意义。随着经济的发展和人们生活水平的提高，甘薯作为休闲和保健食品越来越受到人们的青睐。由于甘薯中的蛋白质组成合理，含有人体必需的多种氨基酸，还有修复肝损伤、减肥、减缓人体机能衰老、抗高血压、抑制胆固醇等作用，发达国家如美国、日本、韩国等将甘薯作为辅食及保健食品，我国甘薯以粮食为主的消费方式也发生了重大变化。

甘薯的产量和品质不同程度地受栽培管理措施的影响，其中种植密度是影响甘薯生长、产量和品质形成的重要因素之一。本试验以紫心甘薯泰中11号为材料，研究不同种植密度下甘薯茎叶生长、鲜薯产量形成和干物质积累的规律和特征，旨在为确定优化种植密度提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验设计与管理

试验于2015年5-10月在泰安市徂徕镇泰安市农业科学研究院甘薯试验示范基地进行。砂壤土，前茬作物为花生。试验共设5个种植密度处理：分别为D1（104 250株/hm2）、D2（78 150株/hm2）、D3（62 550株/hm2）、D4（优化种植密度：52 200株/hm2）、D5（44 700株/hm2）。小区为5行区，面积5.0 m×4.0 m=20.0 m2。随机区组排列，重复3次。5月17日栽秧，其它管理方式同一般大田。

1.2 试验方法

栽秧后60 d开始取样调查，以后每隔20 d左右调查一次。选取代表性植株5株，测定茎叶鲜重、茎蔓长度、薯块重、薯块数。随机取叶片100 片，用直径1.3 cm 的打孔器打孔，称取鲜重，计算叶面积系数。将薯块分级称重，大于500 g的薯块为大薯，200～500 g的薯块为中薯，小于200 g的薯块为小薯，分别称鲜重，计算块根膨大速率、T/R值。块根分别在 60℃下烘干测块根干重。

1.3 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2003 绘图，用DPS 7.5进行方差及差异性检验。

2 结果与分析

2.1 不同密度对甘薯生长发育的影响

由图1可以看出，甘薯茎蔓长度整个生育期不断增大，60～80 d甘薯茎长增长较快。随着种植密度增加，茎长缩短，其中，D4和D5处理差异不明显，均高于其它处理，种植密度过大不利于甘薯茎蔓的伸长。

各处理的叶面积指数变化趋势均呈单峰曲线（图2），在60～80 d叶面积指数增长较快，80～120 d叶面积指数变化较平稳，120 d以后迅速减小。叶面积指数在60 d左右能达到2.66～3.14，各处理均处于封垄期，100 d左右叶面积指数都达到峰值，最大为4.91。随着密度的增大叶面积指数逐渐增大，但就个体而言，D4和D5处理单株叶面积均高于其它处理，说明种植密度的增加不利于甘薯个体叶片的生长，从而减少了光合同化物的合成，不利于单株产量的形成。

2.2 不同栽培密度对甘薯产量及其构成要素的影响

由表2看出，单株结薯数D1低于其它处理，显著低于D3-D5处理；单薯重D1和D2处理均显著低于其它处理，D3处理显著低于D4、D5；甘薯产量，优化密植D4处理均高于其它处理，除D3外差异均达到显著水平。说明种植密度过大降低结薯数、单薯重，从而降低产量；而如果密度太小，虽然单株结薯数和单薯重都显著增大，但由于种植株数少，群体产量也会降低。

2.3 不同种植密度下块根干物质积累动态

由图3可以看出，不同种植密度处理单株块根干物质积累量差异显著，D4 和D5处理单株块根干重显著高于其它处理，密度过大则不利于产量的形成，D1处理单株块根的干重均显著低于其它处理，D5处理虽然单株块根干物质积累量较大，但群体密度过小，不利于总产的增加。

2.4 不同种植密度下块根膨大速率的变化

块根膨大速率在一定程度上能够反映碳水化合物在块根中的积累情况，较高的积累速率是获得较高的块根产量的重要条件。如图 4 所示，各处理块根膨大速率均呈现“升高-降低-升高”的趋势，第一个峰值出现在栽后80～100 d。D1处理密度过大，其膨大速率显著低于其它处理，D5处理块根膨大速率最大，优化密植D4处理略低于D5。

2.5 不同种植密度下甘薯T/R值变化动态

T/R值反映了地上部和地下部产量的协调关系，T/R比值越小，则同化产物分配于块根越多。从表2可以看出，甘薯前期生长重心是茎叶，T/R值大；随生育进程，甘薯生长重心转向地下，T/R值逐渐减小。密度较大的D1和D2处理其T/R值始终高于其它处理，D4和D5处理的T/R值一直处于较低水平，合理的密度能够较好地协调地上部和地下部生长的关系。120～140 d生长期内D3处理的T/R值也较小，但结合其薯块干物质积累量可以判断，该处理的植株总生物量也较小。

2.6 不同种植密度对收获期商品薯比率的影响

由表3可以看出，甘薯商品率随密度的增大而减小，其中，优化种植密度的D4处理比D1、D2和D3处理分别高出14.2、10.8和3.9个百分点，D5处理比D4处理高出1.0个百分点。说明种植密度在52 200株/hm2以下时有利于商品薯的形成，而D5处理虽然商品薯比率较大，但不利于群体产量的形成，D4处理是更适合形成群体产量、增加商品薯比率进而增加效益的最佳种植密度。

3 讨论与结论

甘薯地上部茎叶的生长和光合功能的大小，直接关系到养分制造、分配和积累，对甘薯经济产量的形成具有决定性的意义。甘薯茎叶生长与产量形成相关性的研究已有较多报道，如余金龙[1]研究表明，茎叶重、分枝数和分枝总长对鲜薯产量的形成起着决定性作用。刘桂玲等[2]对北方甘薯主产区不同基因型主栽品种鲜薯、薯干产量与地上部主要农艺性状的关联度做过研究，确定了不同器官与产量形成的相关性大小顺序。对于产量构成因素，董立峰等[3]认为，单株薯数和单薯重对单株产量的直接作用较大；崔翠等[4]也发现，大中薯数对鲜产的影响呈极显著正相关。本研究结果表明，在一定密度范围内，甘薯茎长随密度的减小而增大，叶面积指数则随密度的增大而增大，在一定范围内甘薯产量随密度的减小而增大，但种植密度过小则不利于群体产量的形成，这与赵丰玲等[5]在微型薯上的研究结果不同。通过对产量构成因素的分析发现，种植密度过大单株结薯数和单薯重都会降低，从而产量降低；而如果密度太小，虽然单株结薯数和单薯重都显著增大，但由于种植株数少，群体产量也会降低。因此，优化种植密度能够协调甘薯个体与群体的关系，在充分发挥甘薯单株产量的基础上，保证群体产量最大化。

甘薯地上部与地下部的协调生长是产量形成的关键，地上部旺长和衰弱均不利于地下部产量的形成，而栽培条件和措施是甘薯地上部与地下部协调生长的重要影响因素。Hizukuri[6]研究表明，在土壤通气不良条件下，T/R 值上升，光合产物向块根的分配减少，导致甘薯地上部生长过旺，产量下降。本研究发现种植密度大，不利于光合产物向地下部转运，T/R 值增大，块根不能较好地形成产量。

光合产物是甘薯块根中的主要物质，甘薯产量的形成过程就是光合产物不断积累并不断向块根分配的过程。甘薯生长前期，光合产物主要用于地上部植株形态的构建，在块根形成与膨大后期，干物质不断向地下部分转移，形成经济产量[7，8]。陈云池[9]、陈希凯[10]研究指出，干物质量的增长和叶面积系数呈正相关，但并不是叶面积系数越大越好。Enyi[11]指出，高产品种不但平均生长率高，而且转移到块根的总干物质百分率也较高，因此块根膨大速率快、单薯重增加快。薯块的商品性是衡量甘薯品种优劣的重要指标，其中薯块大小是判断其商品性的重要性状。本研究表明，种植密度对薯块干物质积累和膨大速率有显著影响，种植密度小则有利于薯块干物质积累，薯块膨大速率大，容易形成商品薯，但只有在合理的密度下才能获得产量与商品率的同步提高。

参 考 文 献：

[1]余金龙. 甘薯块根产量及相关性状的典型相关分析[J]. 西南农业学报，2001，14（2）：107-110.

[2] 刘桂玲，郑建利，柳新明，等. 不同基因型甘薯品种产量与地上部农艺性状及主要气象因子关联度分析[J]. 中国农学通报，2009，25（5）：125-131.

[3] 董立峰，王凤宝，付金锋，等. 甘薯主要数量性状对单株产量的通径分析[J]. 中国农学通报，2005，21（3）：311-315.

[4] 崔翠，周清元，蒲海斌，等. 甘薯部分数量性状的遗传力及其相关分析[J]. 西南农业大学学报，2004， 26（5）：560-562.

[5] 赵丰玲，郑建利，刘桂玲，等. 不同种植密度和收获时期对微型甘薯产量及商品率的影响[J]. 中国农学通报，2014，30（6）：229-232.

[6] Hizukuri S. Effect of environment temperature of plants on the physicochemical properties of their starches[J]. J. Jap. Soc. Starch Sci.，1969，17（1）：73-88.

[7] 杨艳敏，臧士国，张建平. 甘薯生长发育模拟模型的初步研究 Ⅰ.光合作用和干物质生产与分配[J]. 河北农业大学学报，2001，24（1）：8-12.

[8] 张晓艳，刘锋，王风云，等. 甘薯干物质分配及产量形成模拟研究[J]. 中国农学通报，2008，24（12）：505-510.

[9] 陈云池. 甘薯同化物质积累和块根膨大规律的初步探讨[J]. 中国农业科学，1961（9）：25-29.

[10]陈希凯. 甘薯块根膨大过程和茎叶生长动态的关系[Z]. 山东农学院科研资料选编，1978.

[11]Enyi B A C. Growth rates of there cassava varying population density [J]. Journal of Agricultural Science，Cambridge，1973，81：15-28.