高蘭蘭，李 爽，劉楊梅

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利學(xué)院，昆明650000；2.中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明650051；3.云南省水利水電科學(xué)研究院，昆明650500）

0 引 言

【研究意義】馬鈴薯是除水稻、小麥和玉米之后的世界上第四大農(nóng)作物。2015年1月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部正式啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，將馬鈴薯作為我國三大主糧的補(bǔ)充，推動馬鈴薯由副食消費(fèi)向主食消費(fèi)轉(zhuǎn)變[1]。因此，提高馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)對推動馬鈴薯主糧化發(fā)展有重要意義?！狙芯窟M(jìn)展】水、氮以及土壤的通氣性是影響馬鈴薯生長發(fā)育的重要因素。水肥配合施用有利于提高馬鈴薯的產(chǎn)量[2-3]；增加根際通氣性，降低根際CO2的過度積累，也可促進(jìn)大田馬鈴薯植株的生長，有助于提高產(chǎn)量[4]。加氣灌溉是在地下滴灌的基礎(chǔ)上，以水為載體，通過加氣設(shè)備向作物的根區(qū)通氣，從而解決了根區(qū)微環(huán)境的缺氧狀況，進(jìn)一步滿足根系有氧呼吸以及土壤中微生物對氧氣的共同需求的一種節(jié)水增產(chǎn)灌溉技術(shù)[5]。李元等[6]研究表明，根區(qū)加氣不僅能夠緩解根區(qū)土壤低氧脅迫，促進(jìn)植株生長，提高甜瓜和番茄產(chǎn)量并改善品質(zhì)，而且可顯著提高大棚甜瓜和番茄種植下土壤微生物的數(shù)量和土壤酶的活性。在微納米氣泡水滴灌方面，曹雪松等[7]研究表明加氣灌溉可提高紫花苜蓿干草產(chǎn)量。王逍遙等[8]研究表明微納米氣泡水滴灌在削減20%的施肥量情況下仍可提高甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和灌溉水利用效率。雷宏軍等[9]研究表明曝氣灌溉（AI）與化學(xué)增氧灌溉（HP）均可提高紫茄的養(yǎng)分吸收效率、產(chǎn)量和水分利用效率（P＜0.05），水肥氣耦合滴灌可提高溫室番茄土壤通氣性和水氮利用[10]。秦軍紅等[11]研究表明在總灌水量為120 mm 條件下，8 d 的灌溉周期對膜下滴灌馬鈴薯的生長、產(chǎn)量和水分利用效率最適宜。王英等[12]研究表明按照滴灌頻率為8 d/次，灌水量為100%ETC進(jìn)行灌水管理，可保證陜北榆林沙馬鈴薯高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)效益最高，且水分利用效率較高，可以實(shí)現(xiàn)馬鈴薯灌水的高效管理。孫周平等[13]通過研究不同通氣方式來改善馬鈴薯根際土壤的氣體環(huán)境，結(jié)果表明，馬鈴薯的生長得到明顯的促進(jìn)，馬鈴薯的產(chǎn)量也得到提高。陳濤等[14]采用盆栽試驗(yàn)，研究3 d/次和2 d/次的增氧灌溉對馬鈴薯水分利用效率的影響，通過與不加氣處理相比，不同量的增氧灌溉使馬鈴薯水分利用效率分別提高了16.7%和1.22%?！厩腥朦c(diǎn)】目前關(guān)于加氣灌溉條件下作物生長的研究[6-10]較多，但是多數(shù)為果蔬類作物，針對馬鈴薯的研究較少；另外，已有研究多為單一的通氣（增氧）或者灌水量條件，抑或是灌水量和滴灌頻率的組合條件，沒有考慮加氣和灌水量的協(xié)同影響，因此有必要在加氣頻率和灌水量的交叉條件下，系統(tǒng)性地對馬鈴薯的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)開展研究，從而得出適宜的加氣頻率和灌水量的組合方案，進(jìn)一步促進(jìn)馬鈴薯的高效優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究擬通過在滴灌施肥條件下3 種加氣頻率和3 種灌水量水平交互的小區(qū)試驗(yàn)，研究加氣頻率和灌水量對云南冬馬鈴薯的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為進(jìn)一步提高云南冬馬鈴薯的品質(zhì)和產(chǎn)量，并制定適宜的灌溉制度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在云南省水利水電科學(xué)研究院灌溉試驗(yàn)中心站內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)位于東經(jīng)102°47′，北緯24°53′，海拔1 931.9 m，年均氣溫16 ℃，年平均日照時間為2 200 h，無霜期331～365 d，屬于亞熱帶高原季風(fēng)氣候。多年平均降水量為859.7 mm，且主要集中在5—10月，占全年降水量85%，年均蒸發(fā)量達(dá)到2 204.4 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為紅壤土，質(zhì)地屬于砂壤土，pH 值為7.35，飽和含水率為42.62%（體積含水率）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以“青薯9 號”為供試品種，在馬鈴薯的全生育期采用水氣分離法進(jìn)行加氣，壟（長4 m、寬0.8 m）作培。壟上覆膜寬度80 cm，厚0.008 mm。壟間距為60 cm ，株距為40 cm，單行栽培，每壟9 株。采用壟上滴灌方式進(jìn)行灌水，滴頭埋深20 cm，滴頭間距40 cm，每個滴頭控制的小區(qū)面積為0.4 m×0.4 m=0.16 m2。采用水表嚴(yán)格控制灌水量。壟與壟之間用塑料膜隔開，防止側(cè)滲。灌溉定額為W1（100%ETC）、W2（80%ETC）、W3（60%ETC）3 個水平。ETC為馬鈴薯的蒸發(fā)蒸騰量，結(jié)合試驗(yàn)地的氣象資料，通過彭曼修正公式計(jì)算獲得ET0，再根據(jù)馬鈴薯的作物系數(shù)KC計(jì)算得到馬鈴薯的蒸發(fā)蒸騰量ETC[15]。試驗(yàn)地肥料均在種植時一次性施入，施肥量為：N 160 kg/hm2、P2O5140 kg/hm2、K2O 100 kg/hm2，其他管理措施與當(dāng)?shù)卮筇镆恢?。各個生育期的起止時間見表1。整個生育期不同處理的灌水日期和灌水量及降水量見表2。

表1 冬馬鈴薯各生育期起止時間Table 1 Starting and ending time of different growth period for potato

表2 灌水量和降水量Table 2 Irrigation amount and rain capacity

水氣分離加氣法利用空氣壓縮機(jī)（額定壓力為0.78 MPa，公稱容積流量為0.11 m3/min）向進(jìn)氣管加氣，所加氣體為空氣（N2的體積分?jǐn)?shù)為78%，O2體積分?jǐn)?shù)為21%，其他的體積分?jǐn)?shù)為1%），進(jìn)氣管為直徑為8 mm 的PE 管，每個加氣點(diǎn)打5 個孔，用無紡布包扎以防止堵塞。加氣管一頭封堵埋于地表下20 cm 處，距離定植點(diǎn)5 cm 處。加氣時間為從定植1個月后開始，在整個生育期分別按照3 種加氣頻率在當(dāng)日固定時間加氣，每次加氣時長2 h。

為研究加氣灌溉對馬鈴薯生長的影響，本文取灌溉水平為W1（100%ETC）、W2（80%ETC）、W3（60%ETC）3 種水平，加氣頻率為D1（1 d）、D2（5 d）、D3（7 d）3 種頻率，共9 個處理，每個處理設(shè)3 次重復(fù)，共27 個小區(qū)，每個小區(qū)的面積為3.2 m2。采用雙因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

在馬鈴薯的各個生育期，選取有代表性的植物樣進(jìn)行測定，具體的測定方法如下：

1）株高和莖粗的測定

在馬鈴薯的各個生育期，每個小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取具有代表性的3 株馬鈴薯，用卷尺測定株高。使用電子游標(biāo)卡尺測量莖粗。

2）葉面積的測定

馬鈴薯出苗后各小區(qū)隨機(jī)選取3 株，找到主莖頂枝向下數(shù)第3 片葉子，用直尺測量其葉長和葉寬，葉面積=0.76×葉長×葉寬，然后乘以葉片總數(shù)，既得單株葉面積[16]。LAI（葉面積指數(shù)）=單株葉面積×單位土地面積株數(shù)/單位土地面積。

3）馬鈴薯干物質(zhì)積累量的測定

每個小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取具有代表性的馬鈴薯植株3株，放入保鮮袋中帶至實(shí)驗(yàn)室，用清水洗凈，用濾紙吸干各部分的水分，將植株的根、莖、葉和塊莖分離后分別裝入檔案袋中，將烘箱調(diào)至105 ℃殺青30 min，在80 ℃烘干至恒質(zhì)量，冷卻后使用電子天平稱其質(zhì)量，分別測定每部分干物質(zhì)量。

4）產(chǎn)量的測定

收獲時，每個小區(qū)內(nèi)選取馬鈴薯長勢相當(dāng)區(qū)域，選擇1 壟馬鈴薯，平行的挖取1 m 的距離，每個小區(qū)選取3 個區(qū)域后測量馬鈴薯產(chǎn)量、單株薯質(zhì)量及商品薯質(zhì)量，其中，商品薯質(zhì)量是指質(zhì)量大于75 g 的馬鈴薯的質(zhì)量。

5）品質(zhì)的測定

塊莖淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用碘比色法測定，維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用2，6-二氯靛酚滴定法測定，還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定[17]。

6）作物全生育期耗水量計(jì)算式為：

式中：ET為作物蒸發(fā)蒸騰量即耗水量（mm）[18]；P為降水量（mm）；I為全生育期灌水量（mm）；ΔS為0～100 mm 土層播種前后土體貯水量的變化（mm）；R為地表徑流量（mm）；D為深層滲漏量（mm）。在本試驗(yàn)中，滴灌條件下不會形成地表徑流，而且灌水定額較低，不會形成深層滲漏，因此R和D忽略不計(jì)；整個生育期降水量分別為2020年12月7.9 mm，2021年2月5.7 m。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS Statistics 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行顯著性分析，采用單因素（one-way ANOVA）和Duncan 法進(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05），用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯株高、莖粗和葉面積指數(shù)的分析

表3 為不同加氣頻率和灌水量下馬鈴薯的株高和莖粗。在馬鈴薯的整個生育期，加氣頻率與灌水量都對馬鈴薯的株高有極顯著影響（P＜0.01）。在同一加氣頻率條件下，除D1 處理下的淀粉積累期外，各個生育期的株高均隨灌水量的增加而增大。在淀粉積累期株高在D1W2 處理時達(dá)到最大，平均為64.3 cm，比D2W2、D3W2 處理分別高12.22%和21.78%。說明高頻中水可獲得最大株高，且與其他處理差異顯著（P＜0.05）。在同一灌溉水平下，加氣頻率對馬鈴薯的株高影響顯著（P＜0.05）。在苗期、塊莖形成期和淀粉積累期，株高隨加氣灌溉頻率的增大而增大，D1處理的株高均大于D2、D3 處理。在塊莖膨大期，株高隨加氣頻率的增大先增大后減小。說明在馬鈴薯的生育期前期進(jìn)行高頻加氣可獲得較大株高。

表3 不同加氣頻率和灌水量下馬鈴薯株高和莖粗Table 3 Plant height and stem diameter on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

在整個生長過程中，除了苗期和淀粉積累期，其他生育期的加氣頻率對馬鈴薯的莖粗都有著顯著的影響（P＜0.05）。在同一灌溉水平下，莖粗隨加氣頻率的增大而增大。在淀粉積累期，W2 灌溉水平D1加氣頻率下的莖粗最大，比D2、D3 處理分別大0.39 cm 和0.54 cm。在苗期和淀粉積累期，灌溉水量對莖粗影響不顯著，但在塊莖形成期和塊莖膨大期，灌溉水量對莖粗有著顯著影響（P＜0.05）。在同一加氣頻率條件下，莖粗隨著灌水量的增加呈先增加后減小的趨勢。在淀粉積累期，D1 加氣頻率下的莖粗在W2處理時達(dá)到最大，平均為15.75 cm，比W1、W3 處理分別高0.23 cm 和0.38 cm。

在苗期、塊莖形成期和淀粉積累期，加氣頻率和灌水量對株高的交互作用不顯著（P＞0.05）；在塊莖膨大期，二者對株高有著顯著的交互作用（P＜0.05）。在馬鈴薯的苗期和淀粉積累期，加氣頻率和灌水量對莖粗的交互作用不顯著，在塊莖形成期，對莖粗有顯著的交互作用（P＜0.05）；在塊莖膨大期對莖粗有極顯著的交互作用（P＞0.05）。

不同處理下的馬鈴薯的葉面積指數(shù)變化趨勢如圖1 所示。在馬鈴薯的整個生長過程中，不同處理下馬鈴薯的葉面積指數(shù)（LAI）均呈拋物線變化。在同一加氣頻率下，在苗期和塊莖形成期，馬鈴薯的LAI隨著灌溉水量的增大而增大，說明在生育期前期適當(dāng)增加灌水量有利于葉片的生長。在塊莖膨大期、淀粉積累期，馬鈴薯的LAI隨著灌溉水量的增大呈先增大后減小的趨勢。在同一灌溉水平下，D1 處理下的各生育期內(nèi)的LAI均大于D2、D3 處理。且D1 處理下的LAI在淀粉積累期時達(dá)到最大值，D2、D3 處理下的LAI在塊莖膨大期達(dá)到最大值，說明增大加氣頻率可以延緩馬鈴薯葉片的生長進(jìn)程。

圖1 不同加氣頻率和灌水量下的馬鈴薯葉面積指數(shù)Fig.1 Leaf area index of potato on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

在各個生育期加氣頻率和灌水量對馬鈴薯的LAI都有極顯著的影響（P＜0.01）。在苗期和淀粉積累期，加氣頻率和灌水水量對LAI的交互作用顯著（P＜0.05），在塊莖形成期和塊莖膨大期，加氣頻率和灌水水量對LAI的交互作用不顯著（P＞0.05）。

2.2 馬鈴薯干物質(zhì)積累量的分析

圖2 為淀粉積累期馬鈴薯的塊莖、莖、葉的干物質(zhì)積累量（不同小寫字母表示處理間總干物質(zhì)積累量的差異顯著（P＜0.05））。在淀粉積累期馬鈴薯的干物質(zhì)積累量主要集中于塊莖，其占干物質(zhì)積累總量的75%。D1W1 處理干物質(zhì)積累量最大，為249 g/株，顯著大于其他處理；D3W3 處理干物質(zhì)積累量最小，為每株146 g，顯著小于其他處理。相同加氣頻率下，W1 處理干物質(zhì)積累量顯著大于W2、W3 處理，平均分別高31.7%、45.8%。增大灌水量有助于馬鈴薯干物質(zhì)量的積累。相同灌水量下，隨著加氣頻率的增大，馬鈴薯的干物質(zhì)積累量逐漸增大。D1W1 處理下的干物質(zhì)積累量比D2W1、D3W1 處理分別高10.6%、13.2%。相同加氣頻率下，干物質(zhì)積累量隨著灌水量的增大逐漸增加。

圖2 不同加氣頻率和灌水量下淀粉積累期的馬鈴薯干物質(zhì)積累量Fig.2 Dry matter of potato on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

馬鈴薯葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量顯著性檢驗(yàn)結(jié)果見表4。加氣頻率對馬鈴薯塊莖和葉干物質(zhì)量均有極顯著影響（P＜0.01），對莖干物質(zhì)量有顯著影響（P＜0.05），對根干物質(zhì)積累量沒有影響。灌水量對塊莖、莖、葉干物質(zhì)量均有極顯著影響（P＜0.01），對根干物質(zhì)量有顯著影響（P＜0.05）。二者交互作用對塊莖和莖干物質(zhì)量具有極顯著影響（P＜0.01），對葉和根干物質(zhì)量影響不顯著（P＞0.05）。

表4 馬鈴薯葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量顯著性檢驗(yàn)（F 值）Table 4 Significance test on effects of leaf area index and amount dry matter of potato（F values）

2.3 馬鈴薯產(chǎn)量的分析

表5 為不同加氣頻率和灌水量下的馬鈴薯單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。從表5 可以看出，加氣頻率和灌水量對馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都有極顯著的影響（P＜0.01）。其中D1W2 處理下的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量、產(chǎn)量均達(dá)到最大值。在D1 加氣頻率下，隨著灌水量的增加，馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量呈先增大后減少的規(guī)律，在D2、D3 加氣頻率下，隨著灌水量的增加，馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量呈逐漸增大的規(guī)律。相同的灌水量條件下，D1 處理的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都顯著高于D2、D3 處理，說明多次加氣適量灌水可獲得較優(yōu)的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。在D1（高頻）加氣條件下，W1、W2 處理和W3 處理單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都差異顯著（P＜0.05）。在D2（中頻）加氣條件下，W1、W2處理和W3 處理商品薯質(zhì)量差異均不顯著（P＜0.05），但W1 處理與W2、W3 處理下的產(chǎn)量、單株薯質(zhì)量差異顯著（P＜0.05）。W1 處理的產(chǎn)量分別比W2 處理和W3 處理高3.97%和10.1%；W1 處理單株薯質(zhì)量分別比W2 處理和W3 處理高9.6%和20.8%。在D3（低頻）加氣條件下，W1 處理與W2 處理、W1處理與W3 處理單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量差異顯著（P＜0.05），但W1 處理與W2 處理、W1 處理與W3處理的產(chǎn)量差異不顯著。W1 處理單株薯質(zhì)量分別比W2 處理和W3 處理高出9.1%和27.7%；W1 處理商品薯質(zhì)量分別比W2 處理和W3 處理高11.7%和32.7%。在同一灌溉水平下，D1（高頻）處理下的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都達(dá)到最高，且都顯著高于D2、D3 處理（P＜0.05）；可見當(dāng)灌水量一定時，高頻加氣更有利于提高馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。

表5 不同加氣頻率和灌水量下的馬鈴薯單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量Table 5 Tuber weight per plant，commodity potato weight，yield of potato on the condition of the different aeration frequency and amount of drip irrigation

加氣頻率和灌水量以及二者的交互作用對馬鈴薯的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都有極顯著的影響（P＜0.01）。D1 處理的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量都顯著高于D2、D3 處理，說明多次加氣適量灌水可獲得較優(yōu)的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量。

2.4 馬鈴薯品質(zhì)的分析

圖3 為不同處理下淀粉、維生素C 和還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由圖3（a）可知，D1W1（高頻高水）處理淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，占塊莖總質(zhì)量的16.6%，較其他處理顯著提高了3.3%～20.6%；D3W3 處理淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，僅占塊莖總質(zhì)量的13.76%。同一加氣頻率下，塊莖淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著灌水量的增大而逐漸增加。在D1 加氣頻率下，W1 處理與W2、W3 處理均差異顯著（P＜0.05）。在D2 加氣頻率下，W1 處理與W2 處理差異不顯著，但W1 處理與W3 處理差異顯著（P＜0.05）。同一灌溉水平下，塊莖淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著加氣頻率的增大而逐漸增大，且D1 處理與D2、D3 處理之間均差異顯著（P＜0.05）。

由圖3（b）可知，D1W1（高頻高水）處理維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為20.8 mg/100g，較其他處理提高了5.05%～35.0%；D3W3 處理維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為15.4 mg/100g。同一加氣頻率下，塊莖維生素C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨灌水量的增大而逐漸增加，在D1 和D3 加氣頻率下，W1 處理與W2、W3 處理均差異顯著（P＜0.05）。在D2 加氣頻率下，W1 處理與W2 處理差異不顯著，W1 處理與W3 處理差異顯著（P＜0.05）。同一灌溉水平下，W1、W3 灌水量條件下，D1 處理與D3 處理差異顯著（P＜0.05）；W2灌水量條件下，D1 處理與D2 處理、D1 處理與D3處理差異均不顯著。說明在高頻（D1）和低頻（D3）加氣條件下，灌水量對維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響顯著（P＜0.05）；在W1 處理下，加氣頻率也對維生素C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響顯著（P＜0.05）。

由圖3（c）可知，D1W1（高頻高水）處理的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，占塊莖總質(zhì)量的0.53%，比D1W2、D1W3 處理的還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)低8.62%和14.5%，說明該處理?xiàng)l件能更好地抑制還原糖的形成。同一加氣頻率下，隨著灌水量的增大，還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，且W1 處理與W2、W3 處理間差異顯著（P＜0.05）。同一灌溉水平下，隨著加氣頻率的增大還原糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小，且D1 處理與D2、D3 處理間差異顯著（P＜0.05），說明加氣頻率對還原糖的形成影響顯著（P＜0.05）。

圖3 不同處理下淀粉、維生素C 和還原糖量Fig.3 The amount of starch，vitamin C and reducing sugar about potato under different treatments

表6 為淀粉、維生素C 和還原糖的顯著性檢驗(yàn)結(jié)果，由表6 可知，加氣頻率和灌水量對淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖都有極顯著影響（P＜0.01），二者交互作用影響不顯著。

表6 淀粉、維生素C 和還原糖的顯著性檢驗(yàn)（F 值）Table6 Significance test on effects of starch，vitamin C and reducing sugar（F values）

2.5 馬鈴薯產(chǎn)量與生長指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系

馬鈴薯在不同處理下產(chǎn)量與淀粉積累期株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量的相關(guān)性見圖4。馬鈴薯的株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量顯著正相關(guān)，分別服從一元線性回歸方程：y=0.695x-2.038、y=6.052x+24.419、y=0.081x+21.29，線性擬合效果R2表現(xiàn)為株高（0.615）＞葉面積指數(shù)（0.543）＞干物質(zhì)積累量（0.523）。

圖4 馬鈴薯的產(chǎn)量與株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量的相關(guān)關(guān)系Fig.4 Relationships between potato yield and plant height，leaf area index and dry matter accumulation amount

株高在55～65 cm 范圍內(nèi)，每增加1 cm 可提高產(chǎn)量695 kg/hm2；葉面積指數(shù)在1.5～3.0 范圍內(nèi)，每增加1 個量級可提高產(chǎn)量6 052 kg/hm2；干物質(zhì)積累量在每株140～260 g 范圍內(nèi)，每增加1 g 可提高產(chǎn)量81 kg/hm2。說明可通過3 個指標(biāo)估算馬鈴薯的產(chǎn)量，并且在一定范圍內(nèi)可通過合理調(diào)控株高、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量3 個指標(biāo)來獲得產(chǎn)量的提高。

3 討論

本研究表明在低頻（D3）和中頻（D2）加氣條件下馬鈴薯的株高隨灌水量的增加而增大，這與已有研究[19]結(jié)果一致。高頻（D1）加氣條件下，最大株高在D1W2 處理下獲得，而王英等[12]的研究表明馬鈴薯的株高隨灌水量的增大而增加，本研究結(jié)果與此不同，說明高頻加氣灌溉可彌補(bǔ)輕度的水分虧缺所造成的生長狀況不佳情況。在大多數(shù)生育期，株高隨加氣頻率的增加而增大，只有在塊莖膨大期，株高隨著加氣頻率的增大先增加后減小。孫周平等[13]研究表明，根際一定量的CO2富積有利于馬鈴薯植株的生長，但如果CO2過度富集則會抑制植株生長，在塊莖膨大期，根部CO2摩爾分?jǐn)?shù)是整個生育期最高，變化幅度最大，因此當(dāng)加氣頻率過高時，可能會導(dǎo)致土壤中CO2過度富集進(jìn)而影響植株生長。在馬鈴薯的整個生長過程中，不同處理下馬鈴薯的葉面積指數(shù)（LAI）均呈拋物線變化。這與候翔皓等[17]的研究一致。在同一灌溉水平下，增大加氣頻率可以延緩馬鈴薯葉片的生長進(jìn)程，在同一加氣頻率條件下，在生育前期增加灌水量有助于葉片生長。這也與已有結(jié)果一致[12]。

在苗期和淀粉積累期，加氣頻率對莖粗影響不顯著，但在同一灌水量條件下，莖粗隨著加氣頻率的增大而增大；在同一加氣頻率條件下，莖粗隨灌水量的增加呈先增加后減小的趨勢，且最大莖粗在D1W2處理下獲得，結(jié)合最大株高的處理水平（D1W2），說明高頻中水（D1W2）處理可獲得馬鈴薯良好的生長狀況。

李軍等[20]研究表明，改善土壤通氣性，能提高葉片和塊根中酶活性，同時能促進(jìn)合成物經(jīng)過葉片運(yùn)輸后分配給塊根，干物質(zhì)在塊根中的分配率極顯著地提高了塊根的產(chǎn)量。孫周平等[21]、高聚林等[22]研究認(rèn)為通過根際通氣，可降低大田馬鈴薯根際CO2的摩爾分?jǐn)?shù)，有利于馬鈴薯植株地上生物量的積累，進(jìn)而促進(jìn)植株地下塊莖質(zhì)量的提高。本研究表明，最大的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量均在D1W2 處理下獲得，說明在輕度水分虧缺的條件下，高頻加氣有助于獲得較優(yōu)的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量，曹正鵬等[23]研究表明“青薯9 號”在水分虧缺的條件下，葉片擴(kuò)增速度對水分虧缺不敏感，故可適度進(jìn)行虧缺灌溉，可控制其地上部旺盛生長，有利于塊莖形成和膨大。本研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。在高頻（D1）加氣條件下，80%ETC的灌溉水平即可獲得最優(yōu)的產(chǎn)量，說明高頻加氣灌溉可適當(dāng)減少灌水量，提高水分利用效率。在水資源短缺的干旱地區(qū)，可起到節(jié)水的作用。這與馬筱建等[24]對溫室芹菜進(jìn)行加氣灌溉的研究結(jié)果不同，可能是作物種類和試驗(yàn)條件不同所致。

本試驗(yàn)表明，加氣頻率和灌水量對淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有極顯著影響（P＜0.01），其中D1W1（高頻高水）處理下淀粉和維生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均最高，而還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。這與孫周平等[21]的研究結(jié)果不同，可能是由于加氣方式不同所導(dǎo)致的不同結(jié)果。

本研究通過線性擬合發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯的株高、LAI和干物質(zhì)積累量與產(chǎn)量之間均顯著正相關(guān)。這與前人研究結(jié)果基本一致[12，25]，說明可以通過株高、LAI和干物質(zhì)積累量來估算馬鈴薯產(chǎn)量，在一定范圍內(nèi)可通過合理調(diào)控這3 個指標(biāo)來獲得產(chǎn)量的提高。

4 結(jié)論

1）高頻中水（D1W2）處理時的株高和莖粗均最大，最大株高為64.3 cm，比D2W2、D3W2 處理分別高12.22%和21.78%。表明高頻加氣可彌補(bǔ)輕度的水分虧缺所造成的生長狀況不佳情況。

2）最大的單株薯質(zhì)量、商品薯質(zhì)量和產(chǎn)量均在D1W2 處理時獲得，最大產(chǎn)量為44 522 kg/hm2，比D1W1、D1W3 處理分別高9.28%和13.9%。說明在適當(dāng)減少灌水量的情況下通過高頻加氣可實(shí)現(xiàn)馬鈴薯不減產(chǎn)。

3）加氣頻率和灌水量對淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)都有極顯著影響（P＜0.01），其中D1W1（高頻高水）處理下淀粉和維生素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均最高，而還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。說明D1W1 處理的馬鈴薯品質(zhì)最優(yōu)。

從馬鈴薯的生長、產(chǎn)量和品質(zhì)3 個方面綜合考慮，D1W2 處理即1 d 加氣1 次，80%ETC的灌溉水平可獲得較優(yōu)的生長和產(chǎn)量，D1W1（1 d 加氣1 次，100%ETC）處理可獲得最優(yōu)的品質(zhì)。因此，D1W2 處理可作為本試驗(yàn)條件下的高產(chǎn)水氣灌溉組合，D1W1處理可作為優(yōu)質(zhì)的水氣灌溉組合。這一結(jié)果可為實(shí)現(xiàn)云南冬馬鈴薯的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)，制定相應(yīng)的節(jié)水灌溉制度提供一定的依據(jù)。但這僅是加氣灌溉對馬鈴薯生長影響的初步研究，其相關(guān)增產(chǎn)機(jī)理尚需進(jìn)一步深入探索。