阴山北麓不同前茬作物对马铃薯干物质积累及产量的影响

张海斌，蒙美莲，陈有君，叶 君，邵 盈，张婷婷，孟丽丽

（1.内蒙古农业大学 农学院，内蒙古 呼和浩特 010019；2.内蒙古自治区农牧业科学院 作物育种与栽培研究所，内蒙古 呼和浩特 010031；3.内蒙古农业大学 生命科学学院，内蒙古 呼和浩特 010011；4.内蒙古农业大学 园艺与植物保护学院，内蒙古 呼和浩特 010011）

马铃薯是世界第四大粮食作物[1]，是内蒙古阴山北麓地区的优势作物和特色作物。阴山北麓地区气候冷凉、光照时间长、昼夜温差大，适合马铃薯的生长[2]。近年来，内蒙古阴山北麓地区已经成为马铃薯种薯、商品薯生产基地以及淀粉加工基地[3]。但是，随着马铃薯的集约化生产和种植效益的不断提升，连作种植在该地区愈发普遍，导致土壤微生物群落多样性降低、土传病害发生严重、土壤养分比例失调，从而影响马铃薯的生长发育及产量质量[4-5]。因此，探索有效减轻该地区马铃薯连作障碍、改善农田生态环境的农业措施已迫在眉睫。

董艳等[6]研究连续种植年数和种植模式对设施土壤环境的影响，发现合理倒茬种植能有效调节土壤微生物区系的定向发展，提高土壤酶活性，从而改善土壤质量，有利于克服连作障碍。周春来等[7]研究表明，绿肥茬青稞比休闲茬青稞产量增加18.5%～32.5%，绿肥茬青稞比重茬青稞产量提高39.5%～56.1%。程学刚等[8]研究表明，以小麦、玉米、苜蓿作为前茬的大豆比大豆连作的每日干物质积累量分别增加0.21、0.15、0.16 g/株。但是，有关适宜内蒙古阴山北麓地区马铃薯种植的前茬作物的研究尚少。本试验以当地农民习惯种植的几种作物作为前茬，探究不同前茬作物对后作马铃薯库活性、干物质积累、产量及病害发生的影响，旨在为选择适宜该地区马铃薯种植的前茬作物提供理论依据，从而推动内蒙古阴山北麓地区马铃薯产业稳定发展。

1 材料和方法

1.1 试验区基本情况

试验于2017年5—9月在内蒙古武川县进行，位于41°08′N、111°45′E，海拔1 500 m，年平均气温2℃，无霜期120 d，年平均降水量350 mm。播种前测定的土壤基础养分含量为：全氮0.48 g/kg、全磷0.51 g/kg、全钾17.28 g/kg、有机质14.25 g/kg。

1.2 试验设计及材料

试验设绿肥作物前茬（LM）、向日葵前茬（XM）、燕麦前茬（YM）、马铃薯前茬（MM）共4个处理，大区试验，每个大区面积0.06 hm2（200 m×3 m）。马铃薯品种为冀张薯12号，播种时一次性施入史丹利复合肥（含N 15%、P2O515%、K2O 15%）900 kg/hm2。全生育时期采用滴灌的方式灌溉4次，打药、除草等田间管理同当地大田生产。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 库活性 库活性即马铃薯块茎在一定生育期内从质外体回收同化产物及其代谢强度，依据WILSON[9]提出的公式计算。

式中，W1、W2分别为库不同发育阶段始、末期的干物质重量（g）；T为不同发育阶段持续的天数（d）。

1.3.2 干重 在马铃薯出苗后15、34、56、75、90 d每个处理选取代表性样点4个，每个样点取3株，称量茎、叶、块茎鲜重，并分别取各器官鲜样100 g，于105℃杀青30 min，再降至80℃烘干至恒重，称重、记录。

1.3.3 产量及其构成因素 马铃薯成熟后在每个处理中选取代表性样点4个，每个样点取10 m、2 行进行测产，行距0.6 m，记录株数，大、中、小薯数及重量，计算单株结薯数、单个块茎重、商品薯率。

1.3.4 病害调查 马铃薯植株、块茎枯萎病病株率的调查方法参照曲延军等[10]的方法，马铃薯块茎黑痣病分级标准参照张建平等[11]的方法，马铃薯块茎疮痂病分级标准参照孙静等[12]的方法。

1.4 数据处理

试验数据采用WPS 2019 软件进行处理，运用Duncan′s 新复极差比较法进行平均值多重比较，Logistic 方程采用Sigma plot 12.5 进行拟合。

2 结果与分析

2.1 不同前茬作物对马铃薯库活性的影响

由表1可知，不同前茬作物的马铃薯库活性均随着生育期的推进呈现逐渐降低的趋势。不同前茬作物的马铃薯库活性平均值以LM处理最大，达到0.069 4 g（/g·d），其次为YM处理，为0.069 1 g（/g·d），LM处理与XM和MM处理的马铃薯库活性差异显著（P＜0.05）。YM处理与XM处理的马铃薯库活性差异显著（P＜0.05）。

表1 不同前茬作物马铃薯库活性 单位：g（/g·d）

2.2 不同前茬作物马铃薯全株干物质积累动态Logistic 方程及其参数

由表2可知，MM处理的马铃薯全株干物质积累最大速率出现时间（t0）分别比LM、XM和YM处理晚8.6、6.3、6.0 d；MM处理的马铃薯全株干物质快速积累期持续时间（△t）分别比LM、XM和YM处理多4.2、4.3、5.7 d；马铃薯全株干物质最大增长速率（Vmax）和全株干物质快速积累期干物质平均积累速率（Vmean）均表现为LM＞MM＞YM＞XM，且LM处理较MM、YM、XM处理分别增加了1.91%、6.80%、17.62%和2.10%、7.05%、17.96%。

表2 不同前茬作物马铃薯全株干物质积累动态Logistic 方程及其参数

2.3 不同前茬作物马铃薯块茎干物质积累动态Logistic 方程及其参数

由表3可知，MM处理的马铃薯块茎干物质积累最大速率出现时间（t0）分别比LM、XM和YM处理晚6.5、10.8、9.2 d，LM处理的马铃薯块茎干物质快速积累期持续时间（△t）分别比XM、YM和MM处理多7.4、5.3和4.7 d；马铃薯块茎干物质最大增长速率（Vmax）和块茎干物质快速积累期干物质平均积累速率（Vmean）均表现为LM＞YM＞MM＞XM，且LM处理较YM、MM、XM处理分别增加了6.95%、14.29%、19.76%和6.43%、13.75%、18.95%。

表3 不同前茬作物马铃薯块茎干物质积累动态Logistic 方程及其参数

2.4 不同前茬作物对马铃薯茎叶与块茎干物质积累量平衡期的影响

由图1可知，LM和YM处理的茎叶与块茎干物质积累量平衡期出现最早，均为34 d 左右，其次为XM处理出现较早，为41 d 左右，MM处理出现最晚，为56 d 左右。干物质积累量平衡期出现的早晚，与生长中心转移和块茎产量高低有密切关系，出现早说明生长中心转移早，这不仅为马铃薯块茎产量的提高打下了基础，也在一定程度上反映了马铃薯栽培管理的合理与否。

2.5 不同前茬作物对马铃薯产量及产量构成因素的影响

由表4可知，马铃薯产量以LM处理最高，YM处理其次，分别为46 992、46 073 kg/hm2，分别较XM和MM处理增加了9.29%、7.15%和31.47%、28.90%，差异显著（P＜0.05）。马铃薯商品薯率以LM处理最高，为87.62%，显著高于XM、YM和MM处理（P＜0.05）；XM、YM和MM处理间差异不显著（P＞0.05）。马铃薯单株结薯数以LM处理最高，为4.36个，较YM和MM处理分别增加了18.48%和52.98%，差异显著（P＜0.05）；较XM处理增加了6.08%，差异不显著（P＞0.05）。马铃薯单个块茎重同样以LM处理最高，为252.67 g，分别较XM、YM和MM处理增加了19.34%、12.87%和24.99%，差异显著（P＜0.05）。

表4 不同前茬作物马铃薯产量及产量构成因素

2.6 不同前茬作物对马铃薯病害发生的影响

由图2可知，植株枯萎病和块茎枯萎病发病率均以LM、XM、YM处理较低，且分别较MM处理显著降低了17.52、19.22、19.37个百分点和16.30、18.03、13.19个百分点，差异显著（P＜0.05）；LM、XM和YM处理之间差异不显著（P＞0.05）。LM、XM和YM处理的块茎黑痣病病情指数较低，三者之间差异不显著（P ＞0.05），分别较MM处理降低了90.95%、84.16%、80.54%，差异显著（P＜0.05）。块茎疮痂病病情指数MM处理为0，与LM和YM处理相比差异显著（P＜0.05）；其次是XM处理，为0.30，与YM处理相比差异显著（P＜0.05）。

3 结论与讨论

张婷婷等[13]通过不同施氮量对马铃薯生育影响的研究发现，施氮量为360 kg/hm2时马铃薯库活性最大，达到0.072 g/（g·d）。本试验表明，在阴山北麓气候条件下，前茬为绿肥作物的马铃薯库活性最大，为0.069 4 g/（g·d），其次为燕麦前茬的马铃薯库活性较大，为0.069 1g/（g·d）。

闫志利等[14]研究表明，不同前茬作物使胡麻不同生育时期干物质积累量总体呈上升趋势，在生理成熟期达到最大值。杨瑞平等[15]研究表明，马铃薯块茎干物质积累与全株干物质积累类似，符合“S”形生长曲线变化规律。对马铃薯干物质积累量采用Logistic 方程进行拟合得到的Δt、Vmax、Vmean等数据可反映马铃薯干物质的积累规律[16-17]。本试验表明，马铃薯前茬的马铃薯全株和块茎干物质积累最大速率出现时间分别比绿肥作物前茬、向日葵前茬、燕麦前茬晚8.6、6.3、6.0 d和6.5、10.8、9.2 d，马铃薯全株干物质最大增长速率和平均积累速率均表现为绿肥作物前茬＞马铃薯前茬＞燕麦前茬＞向日葵前茬，而马铃薯块茎干物质最大增长速率和平均积累速率则表现为绿肥作物前茬＞燕麦前茬＞马铃薯前茬＞向日葵前茬；茎叶与块茎干物质积累量平衡期出现最早的是绿肥作物前茬与燕麦前茬，均为34 d 左右，其次是向日葵前茬，为41 d 左右，马铃薯前茬出现最晚，为56 d左右。

薛庆喜等[18]研究得出，能够显著提高大豆产量的茬口为绿肥作物茬，绿肥作物茬的大豆产量比玉米茬的大豆产量提高了10.4%；徐文修等[19]通过研究不同前茬作物对棉花产量的影响得出，棉花产量表现为加工番茄茬＞草木樨茬＞小麦茬。本试验表明，绿肥作物前茬和燕麦前茬的马铃薯产量分别为46 992、46 073 kg/hm2，且显著高于马铃薯前茬和向日葵前茬；马铃薯商品薯率、单株结薯数和单个块茎重均以绿肥作物前茬表现最高，分别为87.62%、4.36个和252.67 g，燕麦前茬的单个块茎重仅次于绿肥作物前茬，为223.86 g。

宋树慧[20]通过试验得出，箭筈豌豆茬和荞麦茬的马铃薯病害发病情况相对休闲茬、燕麦茬、油菜茬、向日葵茬和胡麻茬较低，植株枯萎病发病率以箭筈豌豆茬最低，为7.17%。本试验表明，马铃薯植株、块茎枯萎病和块茎黑痣病发病情况均以绿肥作物前茬、向日葵前茬、燕麦前茬较低，且显著低于马铃薯前茬，而块茎疮痂病病情指数以马铃薯前茬为0，其次是向日葵前茬。

综合分析认为，从阴山北麓气候条件下不同前茬作物对马铃薯库活性、干物质积累、产量及病害发生的影响可以看出，在类似阴山北麓冷凉、干旱、多风的气候条件下，马铃薯最适宜的前茬为绿肥作物，燕麦前茬次之。分析认为，造成不同前茬作物对马铃薯库活性、干物质积累、产量及病害发生产生不同的影响可能与前茬作物根系分泌物、前茬作物对农田土壤养分含量和土壤各种酶活性的影响以及轮作模式对农田生态环境的差异影响有关，详细内容还有待更加深入的研究。