种植密度与钾肥对鲜食甘薯产量、品质及钾肥利用率的影响

周奕廷，李俊良，梁斌，商美新，房增国

（青岛农业大学资源与环境学院／山东省水肥一体化工程技术研究中心，山东 青岛 266109）

甘薯（Ipomoena BatatasL.）是旋花科甘薯属一年生草本植物，是世界上重要的粮食、饲料作物［1，2］。鲜食型甘薯商品薯率高，口感好，可溶性糖、维生素、蛋白质等营养成分含量较高，营养价值高［3］。近年来，随着人们消费模式的改变，甘薯作为一种健康食物，越来越受到消费者的喜爱，鲜食甘薯品种的市场潜力也越来越大［4，5］。

甘薯是需钾较多的作物，增施钾肥可以提高其抗病能力、抗旱能力、产量及改善品质［6，7］，而种植密度对甘薯商品薯率、结薯数及外观等有直接影响，且甘薯的适宜种植密度随种植地区及品种的不同而不同［8-10］。前人研究多集中在施钾量及栽插密度对甘薯产量的影响，但较少将二者结合探讨对甘薯生长特性、干物质积累、产量及品质的影响。本研究以长蔓甘薯烟薯25号和短蔓甘薯龙薯9号为供试品种，探讨北方薯区不同种植密度和施钾量对鲜食甘薯生长特性、产量、品质及钾肥利用率的影响，旨在为烟薯25号和龙薯9号合理栽培、提质增产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年在山东省胶州市胶莱镇青岛农业大学科技示范园进行。试验地全年平均气温12.2℃，夏季平均气温23℃，冬季平均气温5℃；年平均降水量755.6 mm，年均无霜期210 d。土壤为砂姜黑土，地势平坦，土质疏松。0～20 cm土层土壤碱解氮含量43.9 mg／kg、速效磷（P2O5）43.02 mg／kg、速效钾（K2O）135.82 mg／kg、有机质17.56 g／kg，pH值6.18（水土比为5∶1）。

选用烟薯25号、龙薯9号作为供试甘薯品种，选取磷酸铵（P2O5≥61.5%）、硫酸钾（K2O≥50%）作为供试肥料。

1.2 试验设计与田间管理

采用双因素随机区组设计，进行钾肥施用量、种植密度互作试验。两个甘薯品种分别设置0、75、135 kg／hm2三个钾水平，两个密度即每公顷种植52 500、67 500株。磷肥用量为90 kg／hm2。试验共12个处理，重复3次。小区面积为80 m2（8 m×10 m）。试验田周边设保护行，垄距0.8 m，垄顶宽0.6 m，垄高为0.2 m。试验处理见表1。

表1 甘薯试验不同处理设置

田间采用水肥一体化进行滴灌。试验统一育苗，选取大小基本一致的秧苗于2017年6月30日田间定植，10月22日收获。所有处理均分3次进行施肥：第一次施入总磷的50%、总钾的20%；第二次施入总磷的30%、总钾的30%；第三次施入总磷的20%、总钾的50%。于7月20日第一次施肥，每次施肥间隔20天。

1.3 取样

于收获期（10月21日）采样测定甘薯的产量构成、茎叶性状等。收获时按小区全部收获，折算单位面积产量，并记录单株结薯数、商品薯率（单薯≥150 g）；另记录小区内茎叶鲜重，折算单位面积地上部重量。

选取有代表性的薯块，洗净晾干，一部分切成小块，采用四分法取约200 g装入样品袋，杀青，烘干，用植物粉碎机进行粉碎，用于营养元素分析；另一部分用于品质指标测定。

1.4 测定项目及方法

采用2，6-二氯靛酚滴定法测定维生素C含量，蒽酮比色法测定淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖含量，考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量，火焰光度计法测定植物K含量，Fe、Mn、Cu、Zn、Ca、Mg等中微量元素采用原子吸收分光光度法测定［11］。

相关参数计算：

收获指数＝甘薯产量／甘薯地上部植株生物量 ；

肥料利用率（%）＝（收获期施肥区植株吸收的养分-收获期未施肥区植株吸收的养分）／施肥量×100；

肥料表观利用率（%）＝（收获期施肥区地上部养分总吸收量-收获期未施肥区地上部养分总吸收量）／施肥量×100；

肥料农学利用率（kg／kg）＝（施肥区作物产量-不施肥区作物产量）／施肥量；

肥料偏生产力（kg／kg）＝施肥区甘薯产量／施肥量。

1.5 数据处理

所有数据采用Microsoft Excel进行整理，用SPSS 19.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 钾肥施用量和种植密度对鲜食甘薯农艺性状的影响

由表2可以看出，钾肥施用量和种植密度互作对烟薯25号茎叶鲜重、最长蔓长、T／R值有显著或极显著影响，但对茎叶干率并无显著影响；钾肥施用量对各指标均无显著影响，种植密度对茎叶鲜重、T／R值有极显著影响。

相同施钾量条件下，烟薯25号的茎叶鲜重表现为高密度处理均大于低密度处理，增加9.7%～16.6%，其中T1与T4、T2与T5处理差异达显著水平；T3处理最长蔓长最短，较T4处理显著降低10.8%，与其它处理差异未达显著水平；同一种植密度下，施钾处理的T／R值均低于不施钾处理，其中T2处理T／R值最低，同高密度条件下的最高处理相比显著降低26.7%。

由表2看出，钾肥施用量和种植密度互作对龙薯9号茎叶鲜重、茎叶干率、T／R值有极显著影响，钾肥施用量对茎叶鲜重、T／R值、茎叶干率有极显著或显著影响，种植密度对茎叶鲜重、T／R值、最长蔓长有极显著或显著影响。

相同钾肥用量处理的最长蔓长随种植密度增大而降低，但差异未达显著水平。相同种植密度条件下，随钾肥施用量升高，各处理茎叶干率呈下降趋势；钾肥施用量为135 kg／hm2时不同密度处理的T／R值均较低；同钾肥施用量条件下，高密度处理T／R值均小于低密度处理，降幅为7.0% ～17.7%；T12处理的茎叶鲜重、茎叶干率及T／R值均小于其它处理，较最高处理分别显著降低30.3%、28.6%及37.1%。

表2 钾肥施用量和种植密度对鲜食甘薯农艺性状的影响

2.2 钾肥施用量和种植密度对鲜食甘薯产量及其构成的影响

由表3可知，钾肥施用量和种植密度互作对烟薯25号产量及收获指数有显著影响，种植密度对收获指数有显著影响。

相同种植密度条件下，烟薯25号产量随钾肥用量增加而提高；相同钾肥用量条件下，低种植密度处理产量要高于高种植密度处理；在每公顷种植52 500株、钾肥用量135 kg／hm2时，有最高产量31 944.6 kg／hm2和最高商品薯率74.6%，分别较最低处理增加19.0%及18.6%；当密度增加时，相同钾肥用量处理条件下甘薯的收获指数分别降低12.8%、14.3%及9.8%，但差异未达显著水平，表明施钾量对收获指数影响不明显。

由表3可知，钾肥施用量和种植密度互作对龙薯9号产量、收获指数及单株结薯数有极显著影响，对块根干率、商品薯率有显著影响；钾肥用量对产量、收获指数、单株结薯数有极显著或显著影响；种植密度对收获指数、商品薯率、单株结薯数有极显著或显著影响。

表3 钾肥施用量和种植密度对鲜食甘薯产量及其构成的影响

相同种植密度条件下，龙薯9号产量随钾肥用量增加而提高，增幅为2.7% ～19.4%；T12产量最高且显著高于T7、T8、T10。T10单株结薯数最多，除与T12差异不显著外，均显著高于其它处理。块根干率仅T7处理显著高于T10，而与其它处理差异均不显著。

与烟薯25号相比，龙薯9号产量更高，商品薯率也相对较高，在每公顷种植密度为67 500株、钾肥施用量为135 kg／hm2时，产量达76 993.4 kg／hm2；T9处理商品薯率最高，为81.4%，较T11处理高14.5%。相同种植密度条件下，龙薯9号钾肥施用量为135 kg／hm2处理的收获指数显著高于其它处理。

2.3 钾肥施用量和种植密度对鲜食甘薯品质的影响

由表4可以看出，钾肥施用量和种植密度互作对烟薯25号的VC、可溶性蛋白、果糖、葡萄糖及淀粉含量有极显著影响，钾肥用量对可溶性蛋白、VC、淀粉含量有极显著或显著影响，种植密度对VC、可溶性蛋白、果糖、蔗糖、葡萄糖、淀粉有极显著或显著影响。

相同钾肥施用量条件下，烟薯25号的VC含量随种植密度的增加而提高，提高幅度在3.1% ～11.3%；同钾肥施用量条件下，高密度处理的葡萄糖含量大于低密度处理，但钾肥用量对葡萄糖含量无明显影响；高密度处理可溶性蛋白含量显著高于低密度处理，其中以T4处理最高；果糖含量则表现为低密度处理高于高密度处理，其中T3处理含量最高，比T5增加3.1倍，T1、T3处理显著高于T4、T5、T6；低密度条件下随施钾量增加，淀粉含量呈增加趋势，高密度条件下，淀粉含量随施钾量增加呈先增加后降低趋势。

种植密度和钾肥施用量互作对龙薯9号甘薯VC、可溶性蛋白、果糖、蔗糖、淀粉含量有极显著或显著影响，钾肥用量对VC、可溶性蛋白、果糖含量有极显著或显著影响，种植密度对可溶性蛋白、淀粉含量有显著影响。

相同密度条件下，随施钾量增加，龙薯9号VC含量表现为先升高后降低趋势，其中以T11处理VC含量最高，显著高于其它处理，比最低处理T7增加35.0%；高密度处理可溶性蛋白含量随施钾量的增加而显著提高，钾肥用量对低密度处理则无显著影响；除T7处理外不同种植密度及钾肥用量对龙薯9号蔗糖含量无显著影响，对所有处理的葡萄糖含量亦无显著影响；各处理果糖含量较低，T10处理含量最高，为16.4 g／kg，显著高于其它处理，较T12处理高19.5倍；T10处理淀粉含量最高，显著高于其它处理，比最低处理T7增加1.1倍。

表4 钾肥施用量和种植密度互作对鲜食甘薯品质的影响

2.4 钾肥施用量和种植密度互作对鲜食甘薯中微量元素的影响

钾肥施用量和种植密度互作对烟薯25号Ca、Cu、Fe、Mn含量有极显著影响，对Mg、Zn含量有显著影响；钾肥施用量对Ca、Mn含量有极显著影响，对Mg、Fe、Zn含量有显著影响；种植密度对Ca、Mn含量有极显著影响，对Cu含量有显著影响。

烟薯25号低密度处理较高密度处理可显著增加对Ca的吸收。Cu含量表现为低密度处理随施钾量增加而增加，高密度处理随施钾量增加而降低，T6较T4处理显著降低43.5%。高密度条件下随钾肥用量增加Fe含量增加，T5、T6显著高于T4，T6较T4增加1.3倍；低密度条件下钾肥施用量对Fe含量无显著影响。同施钾量条件下不同密度处理对Mg含量无显著影响；同施钾量条件下，密度增大导致Mn含量升高，T6处理较T3提高1.1倍。同密度条件下随施钾量增加Zn含量提高，同施钾量条件下，不同密度处理Zn含量差异不显著。

钾肥施用量和种植密度互作对龙薯9号甘薯块根微量元素的影响均达到显著水平，对Ca、Mn、Zn含量的影响达到极显著水平；钾肥施用量对Mn、Zn含量有极显著影响，对Ca、Cu、Fe含量有显著影响；种植密度对Zn含量有极显著影响，对Ca、Mg含量有显著影响。

高密度条件下，随钾肥用量增加，Ca含量不断增加，T12处理达到最大，较最低处理T10显著增加81.9%；低密度处理Mg含量基本无变化，高密度下T12处理Mg含量显著低于T11；T7处理Fe含量最高，比最低处理T11显著增加1.8倍；T8处理Zn含量最高，较最低处理T12增加90.7%。

表5 钾肥施用量和种植密度互作对鲜食甘薯微量元素的影响（干样）

2.5 钾肥施用量和种植密度互作对鲜食甘薯肥料利用率的影响

由表6可知，钾肥施用量和种植密度互作对烟薯25号钾肥偏生产力、钾肥表观利用率、钾肥利用率有显著影响，对钾肥农学利用率无显著影响；对龙薯9号钾肥偏生产力有显著影响。两品种钾肥施用量为75 kg／hm2的处理肥料偏生产力显著高于135 kg／hm2的处理。

烟薯25号钾肥利用率随钾肥用量的增加而显著增加，钾肥表观利用率则相反。对龙薯9号而言，钾肥施用量较少的T8、T11处理偏生产力显著高于高施肥量处理T9和T12，分别增加70.8%及70.2%；高种植密度处理的钾肥农学利用率、钾肥利用率显著大于低种植密度处理。

表6 钾肥施用量和种植密度互作对鲜食甘薯肥料利用率的影响

3 讨论

有研究表明，施钾能降低块根膨大后期的地上部干重，促进干物质向块根中的分配，提高收获指数［12］。后猛等［13］研究表明，施钾300 kg／hm2时，甘薯蔓长降低。本试验中，烟薯25号的蔓长随施钾量的增加而降低；3个钾肥用量处理下，龙薯9号甘薯的最长蔓长随种植密度增加而降低，这与刘中华等［14］的研究结果一致。李陶［15］认为过量施钾会抑制甘薯茎叶生长，这与本试验结果相符；且种植密度增大时，龙薯9号甘薯茎叶鲜重亦相应降低，这与朱小娇［16］的研究结果吻合。T／R值可表征地上部与地下部间的协调关系。本试验条件下，施钾能够有效降低甘薯的T／R值，这与李陶［15］的研究结果相符。贾赵东［17］、屈会娟［18］等认为，种植密度过大不利于养分向块根转移。本试验中，提高密度能够有效降低龙薯9号的T／R值，但烟薯25号T／R值在每公顷密度67 500株时反而升高，说明长蔓甘薯在种植密度过高时不利于块根膨大且易造成茎叶徒长。

汪顺义［19］、贾赵东［17］等研究表明，施钾可以显著提高甘薯产量、块根干重及商品薯率，种植密度则取决于甘薯的品种特性，这与本研究结果一致。本试验中，当施钾量为135 kg／hm2，烟薯25号每公顷种植密度为52 500株时甘薯产量、商品薯率最高，龙薯9号在每公顷种植密度为67 500株时甘薯产量最高；且3个钾水平处理中，烟薯25号甘薯产量随密度的增大而降低，而龙薯9号甘薯产量随密度的增大而增加，对于短蔓甘薯而言，密度过小虽可以保证薯块充分膨大，但影响产量的形成。本研究显示，龙薯9号相同施钾量处理下，随种植密度增大，甘薯结薯数略有提高，这与刘中华等［14］的研究结果不符，或因龙薯9号为短蔓甘薯，过低的种植密度导致块根侧重于膨大而结薯数降低。在相同施钾量处理下，高密度处理导致商品薯率有不同程度的降低，这与林子龙［20］的研究基本一致。且同密度条件下钾肥用量增加时，收获指数总体为升高趋势，这与汪顺义等［19］的研究结果基本吻合。

柳洪鹃等［21］研究认为，施钾提高了黄瓜中的VC含量。本试验表明，龙薯9号每公顷种植密度在52 500株时，VC含量随施钾量增加先上升后下降。孙长青等［22］研究认为缩小种植行距，可溶性糖含量有所提高。本研究表明，当密度增大时，两品种同钾肥用量处理的可溶性蛋白含量相应提高，且烟薯25号不同钾肥处理的蔗糖、果糖、淀粉含量降低，而龙薯9号的蔗糖、葡萄糖及淀粉含量多数为升高趋势，说明适宜的种植密度可保证糖分及淀粉充分形成。

Ca、Fe、Mg、Zn等中微量元素在生命活动中占重要地位［23］。本试验表明，钾肥用量对Mg含量基本无影响，高密度条件下促进龙薯9号对Ca的吸收及对烟薯25号Fe、Mn、Zn的吸收，低密度条件下促进两品种对Cu、Zn的吸收，这与刘倩［24］、黄海［25］的研究基本吻合。而密度增加时，烟薯25号对Ca的吸收量显著降低，说明过高密度会影响块根发育，阻碍甘薯对营养元素的吸收积累。

赵庆鑫等［26］研究表明，一定范围内，作物基施钾肥后的钾素积累量及肥料利用率均较高。本研究表明，两个密度处理中，随施钾量的增加，钾肥利用率相应提高，但农学利用率在每公顷种植52 500株时随施钾量增加而提高，在每公顷种植密度67 500株时则呈下降趋势。

4 结论

综上分析可知，在本试验条件下，甘薯产量随施钾量的增加而提高。烟薯25号产量随密度的增大而减少，在每公顷种植52 500株、钾肥用量为135 kg／hm2时，甘薯产量达31 944.6 kg／hm2，商品薯率为74.6%，最长蔓长为217.7 cm，T／R值1.46，果糖含量51.0 g／kg，淀粉含量495.7 g／kg。龙薯9号产量在密度增大时提高，在每公顷种植67 500株、钾肥用量为135 kg／hm2时，甘薯产量为76 993.4 kg／hm2，商品薯率74.1%，茎叶鲜重29 669.9 kg／hm2，T／R值0.39。在以上两处理条件下，两品种甘薯有较好的商品薯产量与食用品质。