馬鈴薯與玉米套作體系對馬鈴薯商品性和經(jīng)濟效益的影響

馬鈴薯與玉米套作體系對馬鈴薯商品性和經(jīng)濟效益的影響

甘薯的品質(zhì)（體積）50g，甘薯的產(chǎn)率是衡量甘薯經(jīng)濟產(chǎn)量的重要指標。它對甘薯的經(jīng)濟價值有重要影響，并直接關(guān)系到甘薯的種植效率。研究表明,馬鈴薯商品薯質(zhì)量和商品薯率與品種有關(guān)(廖華俊等,2010;余貴先等,2011),并受栽培技術(shù)措施影響,栽培密度、肥料用量、覆蓋和耕作措施均能顯著影響塊莖質(zhì)量和商品薯率(譚乾開等,2008;劉桂華等,2009;謝奎忠等,2010;蘇年貴和張建玲,2011)。間套作條件下馬鈴薯商品薯質(zhì)量和商品薯率顯著低于單作(Jamshidietal.,2008;Al-Dalain,2009)。但間套作復(fù)合群體總產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的高低不僅與套作馬鈴薯的商品性狀和產(chǎn)量密切相關(guān),還取決于套作玉米的產(chǎn)量,而這受套作馬鈴薯品種特性、行比以及生態(tài)區(qū)域等多種因素影響,套作經(jīng)濟效益并不一定均高于單作(Ifenkwe&Odurukwe,1990;Farooqetal.,1995)。西南地區(qū)是中國第二大馬鈴薯產(chǎn)區(qū)(隋啟君等,2008),馬鈴薯/玉米間套作是該區(qū)的傳統(tǒng)種植方式,但實際生產(chǎn)中與套作玉米搭配的馬鈴薯品種的不合理降低了馬鈴薯的商品性和套作復(fù)合群體的經(jīng)濟效益。因此,明確間套作對不同馬鈴薯品種商品性狀和經(jīng)濟價值的影響,篩選出商品性狀好、經(jīng)濟價值高的套作品種對提高馬鈴薯的種植效益具有重要意義。本試驗設(shè)置馬鈴薯/玉米套作2∶2和3∶2兩種行比,以西南地區(qū)常見的4個馬鈴薯主栽品種單作為對照,研究套作對馬鈴薯商品性狀和經(jīng)濟價值的影響,為馬鈴薯高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。1材料和方法1.1種植馬鈴薯、玉米試驗于2011年在重慶市北碚區(qū)槽上村(106°26′02″E,29°49′32″N,海拔高度650m)進行。試驗土為黃壤土,肥力相對均勻,前茬為辣椒及結(jié)球甘藍,有機質(zhì)含量5.70g·kg-1,全氮0.53g·kg-1,全磷1.53g·kg-1,全鉀4.84g·kg-1,堿解氮71.73mg·kg-1,有效磷89.00mg·kg-1,速效鉀63.73mg·kg-1,pH值4.573。供試馬鈴薯和玉米品種特性及來源見表1。試驗設(shè)4個處理:(1)2∶2行比套作,采用馬鈴薯/玉米套作種植方式,馬鈴薯帶寬80cm,種植2行;玉米帶寬80cm,種植2行。(2)2∶2行比單作,采用馬鈴薯單作種植方式,馬鈴薯帶寬80cm,種植2行;空帶帶寬80cm,不種作物。(3)3∶2行比套作,采用馬鈴薯/玉米套作種植方式,馬鈴薯帶寬120cm,種植3行;玉米帶寬80cm,種植2行。(4)3∶2行比單作,采用馬鈴薯單作種植方式,馬鈴薯帶寬120cm,種植3行;空帶帶寬80cm,不種作物。所有小區(qū)均采用南北行向種植,每個小區(qū)2個條帶,2∶2和3∶2行比套作每個條帶帶寬分別為160、200cm,小區(qū)長800cm,2∶2行比、3∶2行比的小區(qū)面積分別為25.6、32m2。費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉種植密度分別為67500、67500、60000、52500株·hm-2,穴距2∶2行比分別為18.5、18.5、20.8、23.8cm,3∶2行比分別為22、22、25、28.6cm,兩種行比下4個品種的行距均為40cm。玉米種植密度為49500株·hm-2,行距為40cm,2∶2行比、3∶2行比的穴距分別為50.5、40cm,每穴2株。馬鈴薯帶與玉米帶間距為40cm。馬鈴薯、玉米套作與各自的單作帶寬相同,小區(qū)面積相同,行距、穴距、密度均相同。每處理3次重復(fù),隨機區(qū)組設(shè)計。馬鈴薯每穴播1個塊莖,質(zhì)量30~50g,各品種播種期均為1月25日,收獲期為:費烏瑞它6月10日、中薯5號6月21日、鄂薯5號6月30日、米拉7月10日。玉米3月28日育苗,4月14日(三葉期)移栽,每穴2株,8月17日收獲。兩作物共生期為費烏瑞它/玉米59d、中薯5號/玉米69d、鄂薯5號/玉米79d、米拉/玉米89d。馬鈴薯穴施底肥過磷酸鈣375kg·hm-2、尿素150kg·hm-2,玉米穴施底肥尿素225kg·hm-2、過磷酸鈣450kg·hm-2、氯化鉀150kg·hm-2,拔節(jié)期追施尿素150kg·hm-2。整個生育期管理水平一致。1.2各單種薯質(zhì)量比例及種類收獲時對每個小區(qū)所有商品薯、小薯分別計數(shù)、稱質(zhì)量,計算商品薯數(shù)、商品薯率(商品薯數(shù)/總薯數(shù)×100%)、商品薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量占總薯質(zhì)量的比率(商品薯質(zhì)量/總薯質(zhì)量×100%),并按小區(qū)總株數(shù)計算單株商品薯數(shù)、單株商品薯質(zhì)量、單個商品薯質(zhì)量(商品薯:塊莖鮮質(zhì)量≥50g,小薯:塊莖鮮質(zhì)量<50g)、單株塊莖數(shù)量和單株塊莖質(zhì)量。套作玉米和套作、單作馬鈴薯產(chǎn)量均按每個小區(qū)的實際收獲量除以小區(qū)總面積進行計算。1.3方差分析和顯著性檢驗試驗數(shù)據(jù)采用Excel2003軟件進行處理,運用SPSS16.0軟件進行方差分析和顯著性檢驗。其中,顯著性檢驗方法采用Newman-Keulstest法。2結(jié)果與分析2.1不同的行比對甘薯的外觀沒有影響2.1.1費烏瑞它、前車比套作單株商品薯數(shù)除費烏瑞它2∶2行比套作與單作差異不顯著外,其他處理套作均極顯著低于單作,中薯5號、鄂薯5號、米拉2∶2行比套作分別比單作低57.48%、44.51%、55.27%,3∶2行比套作分別比單作低13.00%、41.74%、34.13%、32.11%,費烏瑞它的降幅最小,中薯5號的降幅最大。費烏瑞它、米拉3∶2行比套作極顯著高于2∶2行比套作,分別高50.27%、40.98%。2∶2行比套作以中薯5號較高(>2個·株-1),其次為鄂薯5號、費烏瑞它、米拉(1~2個·株-1),3∶2行比套作以費烏瑞它、中薯5號、米拉較高(2.5~3個·株-1),鄂薯5號較低(<2.5個·株-1)。商品薯率套作均極顯著低于單作,費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉2∶2行比套作分別比單作低12.41、6.10、16.60、16.24個百分點,3∶2行比套作分別比單作低12.44、12.13、7.26、11.06個百分點。2種行比套作商品薯率均為費烏瑞它最高(>45%),其次為鄂薯5號和米拉(20%~30%),中薯5號最低(≤20%)。2.1.2單個商品薯質(zhì)量單株商品薯質(zhì)量套作均極顯著低于單作,費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉2∶2行比套作分別比單作低34.26%、65.74%、54.42%、63.37%,3∶2行比套作分別比單作低27.59%、48.82%、45.72%、44.66%,費烏瑞它的降幅最小,中薯5號的降幅最大。各品種單株商品薯質(zhì)量3∶2行比套作均極顯著高于2∶2行比套作,費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉分別高42.11%、19.02%、23.98%、19.35%。2種行比套作均以費烏瑞它最高(>150g·株-1),其次是中薯5號、米拉、鄂薯5號(100~150g·株-1)。商品薯占總薯質(zhì)量的比率套作均極顯著低于單作,費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉2∶2行比套作分別比單作低9.86、11.86、20.50、15.76個百分點,3∶2行比套作分別比單作低7.63、16.22、9.26、10.59個百分點。各品種商品薯占總薯質(zhì)量的比率2種行比套作之間差異均不顯著。2種套作均以費烏瑞它最高(>75%),其次為鄂薯5號和米拉(50%~60%),最低為中薯5號(<50%)。單個商品薯質(zhì)量套作極顯著低于單作,費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉2∶2行比套作分別比單作低27.93%、19.42%、17.85%、24.76%,3∶2行比套作比單作分別低16.76%、12.16%、17.59%、18.48%。各品種單個商品薯質(zhì)量2種行比套作之間均無顯著性差異。2種行比套作均以費烏瑞它單個商品薯質(zhì)量最高(>80g·個-1),其次為鄂薯5號、米拉(55~65g·個-1)、最低為中薯5號(50~55g·個-1)。2.2不同的行比對甘薯群產(chǎn)量的影響2.2.1不同的行比對甘薯的生物產(chǎn)量有影響2.2.2馬鈴薯或鄂薯5號2種行比套作商品薯產(chǎn)量均以費烏瑞它最高,其次是中薯5號,第3是鄂薯5號,最低為米拉。2種行比套作小薯產(chǎn)量均以中薯5號最高,其次是鄂薯5號,第3是米拉,最低為費烏瑞它。2.3玉米套作比和干成比的確定由表6可知,套作明顯降低了玉米籽粒產(chǎn)量,但套作總產(chǎn)值高于單作玉米。套作總產(chǎn)值與單作馬鈴薯的差異因馬鈴薯品種及套作行比不同而不同,費烏瑞它套作總產(chǎn)值高于單作;中薯5號和鄂薯5號低于單作;米拉3∶2行比套作高于單作,而2∶2行比套作低于單作。套作的總產(chǎn)值以費烏瑞它3∶2行比最高,其次為中薯5號3∶2行比、米拉3∶2行比、費烏瑞它2∶2行比,中薯5號2∶2行比、鄂薯5號3∶2行比和2∶2行比以及米拉2∶2行比較低。就總產(chǎn)值來看,適合與玉米套作的品種與行比依次為:費烏瑞它3∶2行比和2∶2行比、中薯5號3∶2行比、米拉3∶2行比。適合單作的品種和行比依次為:中薯5號2∶2和3∶2行比、費烏瑞它3∶2行比、米拉2∶2行比、費烏瑞它2∶2行比。3馬鈴薯/玉米套作的商品性和產(chǎn)出本試驗結(jié)果顯示,套作極顯著降低了馬鈴薯單個商品薯質(zhì)量、單株商品薯數(shù)(費烏瑞它2∶2行比除外),因此降低了單株商品薯質(zhì)量,從而使套作不同行比不同品種商品薯產(chǎn)量明顯低于單作。原因是套作玉米對馬鈴薯的蔭蔽降低了其光合作用效率(肖繼坪等,2011;黃承建等,2012a),合成的光合產(chǎn)物減少,因而套作鮮質(zhì)量和干質(zhì)量均低于單作。雖然套作干物質(zhì)向塊莖的分配比例高于單作,但套作干物質(zhì)積累總量的減少使分配總量降低(黃承建等,2012b),從而使單株塊莖質(zhì)量降低,單個商品薯質(zhì)量降低,商品薯的數(shù)量減少,并使商品薯率和商品薯質(zhì)量占總薯質(zhì)量的比例降低,最終導(dǎo)致商品薯產(chǎn)量降低。與2∶2行比套作相比,3∶2行比套作因增加了一行馬鈴薯,單株塊莖總數(shù)、單株塊莖質(zhì)量、單株商品薯數(shù)和商品薯質(zhì)量明顯增加;單株商品薯數(shù)、商品薯率兩種套作行比之間的差異隨馬鈴薯品種不同而不同;單個商品薯質(zhì)量和商品薯質(zhì)量占總薯質(zhì)量的比率兩種套作行比之間差異不顯著,表明套作行比的增加有利于提高單株塊莖總數(shù)、單株塊莖質(zhì)量、單株商品薯數(shù)和商品薯質(zhì)量,但對單個商品薯質(zhì)量和商品薯質(zhì)量占總薯質(zhì)量的比率沒有影響,對單株商品薯數(shù)、商品薯率的影響因品種而異。本試驗發(fā)現(xiàn),套作總產(chǎn)值的高低并不總與馬鈴薯的商品性成正向關(guān)系,而與套作品種小薯數(shù)量及套作玉米產(chǎn)量有關(guān)。從品種的商品性來看,套作條件下費烏瑞它商品性最好,單個商品薯大(>80g),商品薯率高(>45%),商品薯質(zhì)量占總薯質(zhì)量的比率高(>75%),套作商品薯產(chǎn)量高,收獲時間早,對套作玉米影響較小,套作玉米產(chǎn)量高,因此套作總產(chǎn)值較高,且高于單作,為套作的首選品種。套作條件下中薯5號單株商品薯數(shù)雖然較高,但單個商品薯小(50~55g),商品薯率低(≤20%),商品薯質(zhì)量占總薯質(zhì)量的比率低(<50%),商品性差,但3∶2行比套作小薯產(chǎn)量高,彌補了其商品性的不足,因而套作總產(chǎn)值較高(與單作相近),可作為套作的補充品種。米拉3∶2行比套作商品性中等,商品薯產(chǎn)量和產(chǎn)值較低,但套作玉米產(chǎn)量和產(chǎn)值較高,彌補了其商品性的不足,且總產(chǎn)值高于單作,也可作為套作的補充品種。中薯5號2∶2行比套作商品薯率低,雖然小薯產(chǎn)量較高,但套作玉米產(chǎn)量低,因而總產(chǎn)值較低;鄂薯5號3∶2行比和2∶2行比以及米拉2∶2行比套作馬鈴薯商品性中等,商品薯產(chǎn)量和產(chǎn)值較低,而且套作玉米產(chǎn)量也較低,因而套作總產(chǎn)值低,鄂薯5號不宜作為套作品種,而中薯5號、米拉則不宜與玉米2∶2行比套作。本試驗發(fā)現(xiàn),馬鈴薯/玉米套作總產(chǎn)值均高于單作玉米產(chǎn)值,但與單作馬鈴薯產(chǎn)值相比存在較大差異,這與王朝海等(2010)和He等(2010)的馬鈴薯/玉米套作總產(chǎn)值均高于單作玉米和單作馬鈴薯的研究結(jié)論不一致,這可能與套作品種、行比及生態(tài)區(qū)域有關(guān)。前人研究表明,不是每一種作物都適合間套作,也不是每一種間套作品種和行比搭配都能取得套作優(yōu)勢,間套作效果的優(yōu)劣取決于特定生態(tài)條件下一定行比間套作作物彼此在形態(tài)和生理上的適應(yīng)性(Ifenkwe&Odurukwe,1990;Farooqetal.,1995;Maingietal.,2001;Makoietal.,2010),本試驗進一步證實了這一結(jié)論。從套作總產(chǎn)值來看,在重慶地區(qū)適合與玉米套作的馬鈴薯品種與行比依次為費烏瑞它3∶2行比、中薯5號3∶2行比、米拉3∶2行比、費烏瑞它2∶2行比。如表2所示,馬鈴薯單株塊莖數(shù)量的變化趨勢因品種和行比不同而不同,費烏瑞它2∶2和3∶2行比套作顯著高于單作,分別比單作高14.16%、9.68%;鄂薯5號2∶2行比套作顯著低于單作,3∶2行比套作極顯著低于單作,分別比單作低10.85%、13.49%;中薯5號和米拉2∶2行比套作極顯著低于單作,分別比單作低44.59%、25.80%,3∶2行比套作與單作差異不顯著。各品種單株塊莖數(shù)量3∶2行比套作均極顯著高于2∶2行比套作,費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉分別高55.41%、35.98%、31.89%、26.15%。品種之間單株塊莖數(shù)量兩種行比套作均以費烏瑞它最少,中薯5號最多,鄂薯5號和米拉居中。如表3所示,馬鈴薯單株塊莖質(zhì)量套作均極顯著低于單作,費烏瑞它、中薯5號、鄂薯5號、米拉2∶2行比套作分別比單作低25.84%、57.28%、37.27%、52.70%,3∶2行比套作分別比單作低20.75%、31.00%、37.15%、34.46%。3∶2行比套作馬鈴薯各品種單株塊莖