密度和钾肥对鲜食型甘薯产量与品质的影响

黄艳霞，林子龙，陈根辉，林建富，郭其茂*

(1.福建省龙岩市农业科学研究所，福建 龙岩 364000；2.福建省龙岩市永定区农业农村局，福建 龙岩 364108)

甘薯是世界上重要的粮食、饲料作物，也是重要的工业原料及新型能源材料[1]。我国是世界上最大的甘薯生产国，根据世界粮农组织的统计数据，2018年我国甘薯种植面积为386.5万hm2，总产量为7082.5万t[2]。合理密植是甘薯增产的重要因素之一，通过片面地追求大薯而降低栽插密度或者不合理地增加栽插密度，均不利于提高块根产量[3]。合理的栽插密度可建立甘薯合理的群体结构，协调地上部和地下部的生长。甘薯属于典型的喜钾作物，钾素作为调控甘薯生长的关键元素，在植物体生长代谢过程中发挥着不可替代的作用，对甘薯的产量和品质具有重要影响[4]。王晖等[5]认为，在广西南宁地区种植京薯 6 号的适宜密度为4000株/667 m2。段文学等[3]分析了不同栽植密度对甘薯品质的影响。杨英华[6]研究表明，施钾肥能促进紫心甘薯的生长发育，提高紫心甘薯的产量。杨新笋等[7]提出施钾可提高紫甘薯产量，但不是施钾越多越好。后猛等[8]研究表明，低钾处理有利于淀粉及糖类物质的积累。现有文献多集中于对密度、氮磷钾肥等单因素对甘薯产量或者生理特性的影响，少有同时研究密度和钾肥2个因素对甘薯产量和品质的影响。本研究拟通过同时研究密度和钾肥对鲜食型甘薯龙紫4号产量与品质的影响，以期能为该品种的高产、高效生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验设置在福建省龙岩市永定区培丰镇洪源村大田。试验地为砂质土，肥力中等。试验用鲜食型甘薯品种龙紫4号。试验设置密度和钾肥2个影响因子。种植密度设3000株/667 m2(D1)、3500株/667 m2(D2)、4000株/667 m2(D3)3种处理，各处理垄距相同为100 cm，株距不同，分别为22.2、19.1、16.7 cm。在每个密度处理中设置K2O 10 kg/667 m2(K1)、K2O 15 kg/667 m2(K2)、K2O 20 kg/667 m2(K3)、K2O 25 kg/667 m2(K4)4个钾肥处理。小区面积约6 m×4 m=24 m2。

试验采用随机区组设计。施用磷肥纯P2O55 kg/667 m2，氮肥纯N 9 kg/667 m2。氮、磷、钾肥分别用尿素(含N 46%)、过磷酸钙(含P2O512%)、硫酸钾(含K2O 50%)。试验于7月22日种植，12月4日收获，田间管理措施同一般大田管理。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 取样方法 生育期统计各处理地上部的分枝数、最长蔓长。收获期统一收获并记录各处理的地上部茎叶鲜重、地下部鲜薯产量、结薯数、统计大、中、小薯数。地上部和地下部105 ℃杀青后，70 ℃烘干至恒重，统一烘干并测定干率。

1.2.2 测定方法 所取样品由苏州科铭生物技术有限公司测定，蒽酮比色法测甘薯薯块的可溶性糖、淀粉、蔗糖、采用 pH 示差法测定花色苷含量[9-10]。

1.3 数据处理

用Excel 2007软件处理数据并绘制表格，用DPS软件进行统计分析和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 密度和钾肥对甘薯植株生长性状的影响

由表1可知，密度对龙紫4号地上部分枝数的影响差异达到显著水平，对蔓长、茎叶鲜重、茎叶干率、茎叶干重的影响不显著。钾肥对龙紫4号的分枝数、最长蔓长、茎叶鲜重、茎叶干率、茎叶干重的影响不显著。密度和钾肥互作对龙紫4号茎叶干重的影响差异达显著水平。分枝数在密度D1、D2处理下，随着钾肥的增施而增加，在密度D3处理下，钾肥施用量为K2时最多，K4反而减少。最长蔓长在密度D1、D2处理下，在施钾量K3时最长，K1最短；在密度D3时，最长蔓长以K4最短，K1～K3最长蔓长变化不大。茎叶鲜重在密度D1、D2时，施钾量以K3的最高，在密度D3时，施钾量K1、K2、K3时变化不大，K4的反而减少。茎叶干率在D1、D2密度处理下，随着施钾量的增加而增高，但变化不大，在密度D3时，茎叶干率以K3最低。茎叶干重在密度D1、D2处理时，都随着施钾量的增加而增大，但在施钾量K4时又降低，在密度D3时，低、中钾肥(K1、K2)的茎叶干重比高钾肥(K3、K4)高。本试验说明，在密度D1、D2处理下，龙紫4号地上部鲜重和干重随着钾肥的增施而增加，但是在高钾肥(K4)处理时趋势下降。在高密度(D4)处理时，增施钾肥对龙紫4号的生长影响不大。

表1 密度和钾肥对甘薯植株生长性状的影响

2.2 密度和钾肥对甘薯块根产量构成因素的影响

由表2可知，密度对结薯数、大中薯率、T/R值的影响差异显著，对鲜薯产量、薯干率、薯干产量的影响差异不显著。钾肥对鲜薯产量、薯干产量、T/R值的影响差异显著，对结薯数、大中薯率、薯干率的影响差异不显著。密度和钾肥互作对鲜薯产量、薯干产量的影响差异显著，对结薯数、大中薯率、薯干率和T/R值的影响差异不显著。在3个密度处理中，高密度(D3)的结薯数明显多于密度D1、D2下的各个处理。这说明本试验中，密植可以提高龙紫4号的结薯数。大中薯率在密度D1处理时，K3施钾量的最高，为93.17%；在密度D2、D3处理下，大中薯率随着钾肥的增施变化不大，这说明在本试验中，密度3000株/667 m2，钾肥施用量K2O 20 kg/667 m2时的大中薯率最高。鲜薯产量在3个密度处理下，在施钾量K2或K3时的产量最高，在高钾肥K4时都出现减产的趋势。在12个处理中，密度3500株/667 m2、钾肥K2O 15 kg/667 m2时的鲜薯产量最高，达到2447.98 kg/667 m2；同时薯干产量也最高，达到648.83 kg/667 m2。薯干率在不同密度和钾肥处理下变化不大，在密度3000株/667 m2，钾肥施用量20 kg/667 m2处理时的薯干率最高。T/R值在密度D1、D2处理下，低钾肥(K1)和高钾肥(K4)都比中钾肥(K2、K3)高，说明中钾肥更有利于地下部产量的提高。在高密度D3处理下，K1～K4的产量都接近1，说明该密度下不利于龙紫4号地上部物质输送到地下根部。

表2 密度和钾肥对甘薯块根产量构成因素的影响

2.3 密度和钾肥对甘薯块根品质的影响

由表3可知，密度对花色苷含量的影响达显著水平，对可溶性糖、蔗糖和淀粉含量的影响不显著。钾肥对可溶性糖、蔗糖、淀粉和花色苷含量的影响不显著。密度和钾肥互作对蔗糖、花色苷含量的影响差异极显著，对淀粉含量的影响差异显著。在密度和施钾量共同作用的情况下，可溶性糖和蔗糖含量以D1K3处理的最高，淀粉含量以D1K1处理的最高，花色苷含量以D3K1处理的最高。可溶性糖含量在3个不同密度高钾肥(K4)比低钾肥(K1)低，说明钾肥施用量在K4时不利于可溶性糖的积累。蔗糖含量变化趋势在高密度(D3)高钾肥(K4)处理下显著低于密度D1时钾肥(K1～K3)处理，这说明高密度和高钾肥不利于蔗糖的积累。淀粉含量变化趋势在D1密度低钾肥(K1)处理显著高于高密度(D3)高钾肥(K4)处理，这说明高密度和高钾肥不利于淀粉的积累。花色苷含量变化在高密度(D3)低钾肥(K1、K2)处理显著高于其他处理，这说明本试验中高密度低钾肥栽培有利于花色苷的积累。

表3 密度和钾肥对甘薯块根产量构成因素的影响

3 讨论

3.1 密度和钾肥对甘薯植株生长性状的影响

在密度3000～3500株/667 m2处理下，龙紫4号随着钾肥施用量的增加，地上部生长情况也趋好，但是在高钾肥(K4)处理时趋势下降。在高密度(D4)处理时，增施钾肥的龙紫4号生长趋势变化不大。这与段文学等[3]提出的密度过大则未能进一步提高其各时期植株干物质积累量的结果一致。

3.2 密度和钾肥对甘薯块根产量构成因素的影响

密度对结薯数、大中薯数的影响显著。适宜密栽结薯数增多、小数薯增多，这与甘薯栽培理论一致。

密度过大或者钾肥施用量过高，不能获得最高产量。在密度3500株/667 m2、钾肥(K2O)15 kg/667 m2时鲜薯和薯干的产量都能最大化。这与后猛等[8]提出的随着施钾量的增加，紫甘薯的产量呈现显著增加后减少的单峰变化曲线一致。可能是由于过量的钾供应导致紫甘薯对钾素的奢侈吸收，影响甘薯体内各种营养元素之间的平衡，导致紫甘薯产量降低[11]。

T/R值是地上部与地下部生物量的比值，能直观地反映块根类作物地上、地下部生长协调关系[12]。在本研究中，密度在合适(D1、D2)时，K2、K3的T/R值明显小于K1、K4，说明少施钾肥或者过多施钾肥地上部的物质向地下部输送受阻，少施钾肥影响甘薯的光合作用，从而导致物质积累受阻。过多的施钾量导致地上部光合产物不能及时转移到地下部，钾肥利用率降低[12]。适量施钾可以促进光合产物向块根运输，增加干物质在块根中的积累量，从而提高甘薯产量[13-15]。

3.3 密度和钾肥对甘薯块根品质的影响

在本研究中，龙紫4号的可溶性糖、蔗糖和淀粉的含量在密度D1时最高，说明密植不利于可溶性糖、蔗糖、淀粉的积累，龙紫4号以3000株/667 m2的密度栽培，适量施用钾肥有利于可溶性糖、蔗糖、淀粉的积累。这与段文学等[5]在分析了不同栽植密度对甘薯品质的影响中，指出适量密度可提高甘薯块根可溶性糖含量、淀粉含量和干率，密度过大则未进一步提高块根可溶性糖和淀粉含量一致。

在密度D1时，可溶性糖和蔗糖在施钾量K3时最高，说明少施钾肥或者过多施钾肥不利于可溶性糖和蔗糖的积累。龙紫4号的淀粉含量在施钾量K1时最高，说明低钾肥更利于龙紫4号淀粉的积累。这与其他研究结果中提出的钾肥在淀粉合成过程中的作用明显不一致[16]，可能是不同品种的淀粉积累对钾肥的敏感度不一致。

花色苷含量是评价紫甘薯品质的一项重要指标。在本试验中，花色苷含量在D3密度K1、K2处理中的含量显著高于其他处理，说明在相对密植条件下，中低钾水平更有利于龙紫4号花色苷的积累。花青苷的合成与代谢过程需要钾离子的激活和调节[17]。适当增施钾肥可提高作物花青素含量，过量施用花青素含量反而会降低。在张伟[18]的研究中也表明观赏凤梨苞片中花青素含量在硝酸钾浓度150～250 mg/L时显著升高，而钾浓度大于250 mg/L 时，花青素含量开始下降。金会翠等[19]在苹果中的研究中也指出在施用硫酸钾肥(K2O)10～60 kg/667 m2时，苹果果实的花青苷含量随施钾量增加而表现为先升高后降低。在本试验中，密度在4000株/667 m2,钾肥10～15 kg/667 m2更有利于花色苷累积。

4 结论

综上所述，在密度3500株/667 m2、钾肥15 kg/667 m2时鲜薯和薯干的产量最高。低密度适量钾肥有利于龙紫4号可溶性糖和蔗糖的积累；低密度低钾肥有利于龙紫4号淀粉的积累；高密度低钾肥有利于花色苷的积累。