论文部分内容阅读
摘要： 为探讨栽培模式对宁夏南部山区马铃薯生理特性及产量的影响，确定适应该地区马铃薯生产的最佳栽培模式，以青薯9号马铃薯为材料，采用单因素随机区组试验，对比分析露地平作（A1）、露地单垄单行（A2）、露地单垄双行（A3）、半膜单垄双行（A4）、全膜单垄双行（A5）5种栽培模式下马铃薯抗氧化特性及产量的变化特征。结果表明，起垄覆膜处理可以有效降低马铃薯叶片细胞膜透性、游离脯氨酸含量及丙二醛含量，A1、A2处理马铃薯叶片过氧化氢酶活性与A3、A4、A5处理的差异均达到显著水平，超氧化物歧化酶活性表现为覆膜处理与不覆膜处理间存在显著性差异。A5处理马铃薯产量最高，且较A1、A2、A3、A4处理分别高出83.8%、53.3%、21.4%、12.9%。综上所述，起垄、覆膜处理可以显著提高马铃薯抗氧化特性，进而提高马铃薯产量，且全膜垄作栽培模式下增产效果最佳。
关键词： 马铃薯;种植模式;抗氧化特性;产量
中图分类号： S532.044 文献标识码： A 文章编号： 1000-4440（2021）03-0555-07
Effects of cultivation pattern on physiological characteristics and yield of potatoes planted in southern Ningxia
YANG Qian1， LIU Ji-li2， HE Jin-hong1， CAI Ming1， YANG Ya-ya1， MAN Ben-ju1， YAN Cheng-hong1， WANG Zhi-dan1， WU Na1
（1.College of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan 750021， China;2.College of Resources and Environment， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）
Abstract： To explore the influence of cultivation pattern on the physiological characteristics and yield of potatoes in the mountainous area of southern Ningxia and determine the best cultivation pattern for potato production in the area， Qingshu No. 9 was used as the test material and single factor experiment with randomized block design was used to do comparative analysis on variation characteristics of antioxidant properties and yield of potatoes under five cultivation patterns such as open field flat cropping （A1）， open field single ridge single row （A2）， open field single ridge double row （A3）， half film single ridge double row （A4） and full film single ridge double row （A5）. The results showed that， ridging and film mulching treatment could effectively reduce the cell membrane permeability， free proline content and malondialdehyde content in potato leaves， the difference of catalase activity in potato leaves between A1， A2 treatments and A3， A4， A5 treatments was significant， while the superoxide dismutase activity showed a significant difference between treatments with and without film covering. The yield of potatoes under A5 treatment was the highest， which was 83.8%， 53.3%， 21.4% and 12.9% higher compared with A1， A2， A3 and A4 treatments， respectively. To sum up， ridging and film mulching treatment can improve the antioxidant characteristics of potato significantly and thus increase the yield， the whole film ridge mode shows the best effect in yield increase.
Key words： potato;cropping pattern;antioxidant property;yield
馬铃薯，茄科草本植物，一年生，富含糖类、蛋白质等多种营养物质，属世界四大粮食作物之一，栽培面积广[1-3]，全世界已有150多个国家或地区种植。宁夏南部山区农业地域辽阔[4-5]，气候冷凉，空气质量优良[6]，是目前宁夏地区马铃薯的主产区。但是，宁南山区干旱少雨，加之马铃薯对水分亏缺及其敏感，致使当地马铃薯生产受限[7-8]。因此，因地制宜地调整和优化马铃薯种植模式，对发展宁夏南部山区马铃薯产业具有重要意义。 地膜覆盖、起垄栽培等田地节水栽培措施可以有效达到农田节水的主要目的，在作物栽培中已得到广泛应用[9-11]。应用地膜覆盖措施的农业田地水分含量比裸露田地的水分含量高出2.5个百分点，可以保证马铃薯的正常生长[12]。同时，地膜具有增温的效果。覆盖地膜可以减少土壤热量散失、减少土壤水分蒸发，有效增强太阳光的反射，使夜间土壤温度下降趋势减缓[13-15]，作物生育期的积温增高[11]，对提高作物产量有明显的促进作用。覆膜可以促进作物提前出苗，增加作物出苗率、商品率及产量[16]。马铃薯地膜覆盖处理后生长期较露地平作栽培处理缩短了15 d，块茎产量较露地平作处理每667 m2增加605.8 kg[17]。张荣萍[18]的相关试验结果表明，起垄栽培方式有利于植物功能叶片可溶性糖的积累，提高超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低丙二醛（MDA）含量，维持植物细胞的正常生长发育。而且，起垄可以改良大田土壤物理性质，增加土壤的有效积温，对马铃薯的生长代谢与干物质积累起到积极作用，从而使马铃薯产量增加[4]。目前，有大量研究结果表明，采用起垄和覆膜栽培方式对增加干旱半干旱地区马铃薯产量和经济效益有明显效果[19-20]。因此，本试验将起垄和覆膜2种栽培方式相结合，开展起垄单行种植、起垄双行种植、半膜起垄种植、全膜起垄种植等几种栽培方式对马铃薯生理特性及产量的比较研究，旨在进一步阐述起垄覆膜技术在半干旱地区马铃薯生产中的增产效应及其生理机制，为宁南地区马铃薯起垄覆膜技术的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
马铃薯品种为青薯9号，种薯由海原县生荣农机服务专业合作社提供。
1.2 试验地概况
2018年5-10月在宁夏海原县树台乡大嘴村进行大田试验。试验地位于北纬36°06′、东经37°04′，海拔2 166 m，年平均气温7 ℃，年平均降水量286 mm，无霜期149 d～171 d，气候类型为大陆性季风气候。如图1所示，2018年总降水量493.4 mm，年降水量分布不均匀，主要集中于5-8月份，占全年总降水量的75.8%，7月月均温度最高（20.2℃）。土壤类型为侵蚀黑垆土。试验地0～20 cm土层土壤理化性状：有机质9.69 g/kg，全氮0.68 g/kg，碱解氮47.2 mg/kg，全磷0.76 g/kg，速效磷6.93 mg/kg，pH 8.52。
1.3 试验设计
设计为单因素随机区组试验，共设置5个处理：露地平作（A1，不覆膜，不起垄）、露地单垄单行（A2，垄宽30 cm，沟宽20 cm，每垄种植1行，不覆膜）、露地单垄双行（A3，垄宽60 cm，沟宽40 cm，每垄种植2行，不覆膜）、半膜单垄双行（A4，垄宽60 cm，沟宽40 cm，每垄种植2行，垄上覆膜）、全膜单垄双行（A5，垄宽60 cm，沟宽40 cm，每垄种植2行，垄、沟均覆膜），每个处理重复4次，各小区长10 m，宽4 m，合计20个小区。其中A2为等行距种植，行距为50 cm;A1、A3、A4和A5均为宽窄行种植，宽行行距为60 cm，窄行行距为40 cm;各处理株距40 cm，种植深度20～25 cm。氮肥225 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2混合后作基肥，农家肥45 t/hm2。
1.4 测定指标与方法
1.4.1 植株样品采集 分别在马铃薯生长苗期、现蕾期、块茎形成期、块茎膨大期、成熟期5个生育时期进行田间采样，每个小区随机取10株马铃薯植株样品，于实验室内测定马铃薯叶片的生理特性。
1.4.2 测定方法 将选取的具有代表性的植株叶片（选取第3片复叶[21]）放入冰盒保鲜，随后带到实验室内进行测定。生理指标的测定：细胞膜透性测定采用电导仪法，丙二醛（MDA）含量测定用硫代巴比妥酸（TBA）比色法[22]，可溶性糖含量测定利用蒽酮比色法[22]，脯氨酸（Pro）含量测定采用磺基水杨酸水浴浸提法[22]，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氯化硝基四氮唑蓝（NBT）光还原法测定[22]，过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外吸收法[22]。产量测定：在马铃薯收获期，每个小区随机选择2垄进行测产，每垄选择5穴进行收获，记录每穴中大薯、中薯、小薯的数量并称质量（小薯
关键词： 马铃薯;种植模式;抗氧化特性;产量
中图分类号： S532.044 文献标识码： A 文章编号： 1000-4440（2021）03-0555-07
Effects of cultivation pattern on physiological characteristics and yield of potatoes planted in southern Ningxia
YANG Qian1， LIU Ji-li2， HE Jin-hong1， CAI Ming1， YANG Ya-ya1， MAN Ben-ju1， YAN Cheng-hong1， WANG Zhi-dan1， WU Na1
（1.College of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan 750021， China;2.College of Resources and Environment， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）
Abstract： To explore the influence of cultivation pattern on the physiological characteristics and yield of potatoes in the mountainous area of southern Ningxia and determine the best cultivation pattern for potato production in the area， Qingshu No. 9 was used as the test material and single factor experiment with randomized block design was used to do comparative analysis on variation characteristics of antioxidant properties and yield of potatoes under five cultivation patterns such as open field flat cropping （A1）， open field single ridge single row （A2）， open field single ridge double row （A3）， half film single ridge double row （A4） and full film single ridge double row （A5）. The results showed that， ridging and film mulching treatment could effectively reduce the cell membrane permeability， free proline content and malondialdehyde content in potato leaves， the difference of catalase activity in potato leaves between A1， A2 treatments and A3， A4， A5 treatments was significant， while the superoxide dismutase activity showed a significant difference between treatments with and without film covering. The yield of potatoes under A5 treatment was the highest， which was 83.8%， 53.3%， 21.4% and 12.9% higher compared with A1， A2， A3 and A4 treatments， respectively. To sum up， ridging and film mulching treatment can improve the antioxidant characteristics of potato significantly and thus increase the yield， the whole film ridge mode shows the best effect in yield increase.
Key words： potato;cropping pattern;antioxidant property;yield
馬铃薯，茄科草本植物，一年生，富含糖类、蛋白质等多种营养物质，属世界四大粮食作物之一，栽培面积广[1-3]，全世界已有150多个国家或地区种植。宁夏南部山区农业地域辽阔[4-5]，气候冷凉，空气质量优良[6]，是目前宁夏地区马铃薯的主产区。但是，宁南山区干旱少雨，加之马铃薯对水分亏缺及其敏感，致使当地马铃薯生产受限[7-8]。因此，因地制宜地调整和优化马铃薯种植模式，对发展宁夏南部山区马铃薯产业具有重要意义。 地膜覆盖、起垄栽培等田地节水栽培措施可以有效达到农田节水的主要目的，在作物栽培中已得到广泛应用[9-11]。应用地膜覆盖措施的农业田地水分含量比裸露田地的水分含量高出2.5个百分点，可以保证马铃薯的正常生长[12]。同时，地膜具有增温的效果。覆盖地膜可以减少土壤热量散失、减少土壤水分蒸发，有效增强太阳光的反射，使夜间土壤温度下降趋势减缓[13-15]，作物生育期的积温增高[11]，对提高作物产量有明显的促进作用。覆膜可以促进作物提前出苗，增加作物出苗率、商品率及产量[16]。马铃薯地膜覆盖处理后生长期较露地平作栽培处理缩短了15 d，块茎产量较露地平作处理每667 m2增加605.8 kg[17]。张荣萍[18]的相关试验结果表明，起垄栽培方式有利于植物功能叶片可溶性糖的积累，提高超氧化物歧化酶（SOD）活性，降低丙二醛（MDA）含量，维持植物细胞的正常生长发育。而且，起垄可以改良大田土壤物理性质，增加土壤的有效积温，对马铃薯的生长代谢与干物质积累起到积极作用，从而使马铃薯产量增加[4]。目前，有大量研究结果表明，采用起垄和覆膜栽培方式对增加干旱半干旱地区马铃薯产量和经济效益有明显效果[19-20]。因此，本试验将起垄和覆膜2种栽培方式相结合，开展起垄单行种植、起垄双行种植、半膜起垄种植、全膜起垄种植等几种栽培方式对马铃薯生理特性及产量的比较研究，旨在进一步阐述起垄覆膜技术在半干旱地区马铃薯生产中的增产效应及其生理机制，为宁南地区马铃薯起垄覆膜技术的应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
马铃薯品种为青薯9号，种薯由海原县生荣农机服务专业合作社提供。
1.2 试验地概况
2018年5-10月在宁夏海原县树台乡大嘴村进行大田试验。试验地位于北纬36°06′、东经37°04′，海拔2 166 m，年平均气温7 ℃，年平均降水量286 mm，无霜期149 d～171 d，气候类型为大陆性季风气候。如图1所示，2018年总降水量493.4 mm，年降水量分布不均匀，主要集中于5-8月份，占全年总降水量的75.8%，7月月均温度最高（20.2℃）。土壤类型为侵蚀黑垆土。试验地0～20 cm土层土壤理化性状：有机质9.69 g/kg，全氮0.68 g/kg，碱解氮47.2 mg/kg，全磷0.76 g/kg，速效磷6.93 mg/kg，pH 8.52。
1.3 试验设计
设计为单因素随机区组试验，共设置5个处理：露地平作（A1，不覆膜，不起垄）、露地单垄单行（A2，垄宽30 cm，沟宽20 cm，每垄种植1行，不覆膜）、露地单垄双行（A3，垄宽60 cm，沟宽40 cm，每垄种植2行，不覆膜）、半膜单垄双行（A4，垄宽60 cm，沟宽40 cm，每垄种植2行，垄上覆膜）、全膜单垄双行（A5，垄宽60 cm，沟宽40 cm，每垄种植2行，垄、沟均覆膜），每个处理重复4次，各小区长10 m，宽4 m，合计20个小区。其中A2为等行距种植，行距为50 cm;A1、A3、A4和A5均为宽窄行种植，宽行行距为60 cm，窄行行距为40 cm;各处理株距40 cm，种植深度20～25 cm。氮肥225 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2混合后作基肥，农家肥45 t/hm2。
1.4 测定指标与方法
1.4.1 植株样品采集 分别在马铃薯生长苗期、现蕾期、块茎形成期、块茎膨大期、成熟期5个生育时期进行田间采样，每个小区随机取10株马铃薯植株样品，于实验室内测定马铃薯叶片的生理特性。
1.4.2 测定方法 将选取的具有代表性的植株叶片（选取第3片复叶[21]）放入冰盒保鲜，随后带到实验室内进行测定。生理指标的测定：细胞膜透性测定采用电导仪法，丙二醛（MDA）含量测定用硫代巴比妥酸（TBA）比色法[22]，可溶性糖含量测定利用蒽酮比色法[22]，脯氨酸（Pro）含量测定采用磺基水杨酸水浴浸提法[22]，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氯化硝基四氮唑蓝（NBT）光还原法测定[22]，过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外吸收法[22]。产量测定：在马铃薯收获期，每个小区随机选择2垄进行测产，每垄选择5穴进行收获，记录每穴中大薯、中薯、小薯的数量并称质量（小薯