19世纪90年代，山东省出现了西瓜和甘薯间作套种的模式[1]，之后河南和福建等地也相继开展该模式[2⇓⇓-5]，河南省利用甘薯的匍匐特点，在棉花地套种甘薯，对比棉花单作，每茬可多增收7800元/hm2[6]。云南省摸索出玉米和甘薯套种的模式，经济效益可达38 000元/hm2[7]。与大豆、芝麻、架豆和辣椒等作物相比，棉花、玉米株型小，可与甘薯合种在同一个大垄上，也可以套（间）作在垄旁。甘薯间作套种芝麻时，大垄双行种植甘薯，芝麻直接播种在垄上双行甘薯之间[8]；大豆或架豆等作物可直接种植在甘薯垄旁[9-10]；甘薯与辣椒套种时，辣椒是前茬，将甘薯套种在2行辣椒间[11]。烟草是我国重要的经济作物，福建省作为烤烟烟叶的重要产区，有烤烟套种甘薯的种植模式[12]。甘薯套种模式研究开展比较早，主要研究不同作物和甘薯的套种模式的产量和经济效益。
紫心甘薯作为有色甘薯越来越受到人们的重视，与普通甘薯相比，除含有常见的营养成分外，还富含大量的花青素和硒等物质，而这些物质具有抗氧化、抑肿瘤等保健功能[13-14]。龙紫9号是龙岩市农业科学研究所选育的食用加工型紫心甘薯品种，大薯率高，薯块平均干物质率28.25%，平均出粉率18.28%，薯形光滑美观，食味较好，抗黑斑病、线虫病和中抗根腐病。近年来，紫色甘薯在闽西的种植面积逐年增加。紫色甘薯的生长发育和品质受基因型、环境及基因型与环境互作的影响[15]。合理施用肥料和综合运用栽培技术可使甘薯产量达到更高的水平[16]。生产中，由于甘薯品种自身的生理特性与土壤条件的差异，不同品种的最佳栽培技术不同。已有甘薯栽培正交试验的研究多集中于正常栽培模式中密度、肥料等因素开展得出最佳栽培组合[17⇓-19]，而在烟地套种甘薯的栽培模式比较复杂，在不影响烟叶正常生长情况下，适时套种甘薯，能提高甘薯成活率，保证甘薯完成生长期，提早上市。同时烟地里残余的肥料较多，科学施肥既能收获高产，也能减少化肥的施用，这些是烟地套种甘薯需要关注的问题。
利用正交试验对烟地套种甘薯的栽培技术研究较少。闽西烟地套种甘薯种植面积稳定增长，因此，本试验开展烟地套种龙紫9号的栽插时间、栽插方式和不同肥料等3个因素对龙紫9号产量和品质的影响，对加快闽西烟薯地区龙紫9号的应用推广和甘薯产业化发展具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2023年在福建省连城县揭乐乡揭乐村试验地（116.8′ E，25.7′ N）进行，土壤为砂质土，种植甘薯前供试烟地土壤基本理化性质为0~20 cm土层含有机质25.77 g/kg、速效钾380.86 mg/kg、速效磷118.51 mg/kg、碱解氮108.28 mg/kg，pH 5.25。烟叶在1月初种植，5月初收获，6月中旬完成收获。在烟叶采收后期开始套种甘薯，把甘薯薯苗套种在烟株之间。
供试甘薯品种龙紫9号是由龙岩市农业科学研究所育成的紫色品种。试验因素包括栽期（A）、栽插方式（B）、肥料（C）、栽期和肥料因素的互作（A×C）。试验采用正交试验，按L9（34）的正交表确定处理组合（表1）。每个试验因素对应3个水平，具体情况见表2。常规复合肥是华强化工集团有限公司生产的高纯度纯硫基肥料（N: P2O5:K2O=15:8:20），腐殖酸肥料是北京艾格鲁国际农业科技有限公司代理的西班牙产水溶性腐殖酸类肥料（有机质≥30%），海藻酸肥料是加拿大阿卡迪安海藻有限公司生产的海藻类水溶肥（有机质≥150 g/L）。施肥方式是腐殖酸肥料（500倍液）和海藻酸肥料（500倍液）水溶液在种植当天浇灌在垄上，常规复合肥于种植后20 d条施在垄上，9个处理，2次重复，共计18个小区，小区面积36 m2，种植密度36 000株/hm2。烟叶完全采收后，用刀把烟竿砍除。除施肥外，其他田间管理按照正常的甘薯田间管理进行。
表1 正交试验处理组合
Table 1
| 处理Treatment | A | B | C | 组合Combination |
|---|---|---|---|---|
| T1 | 1 | 1 | 1 | A1B1C1 |
| T2 | 1 | 2 | 2 | A1B2C2 |
| T3 | 1 | 3 | 3 | A1B3C3 |
| T4 | 2 | 1 | 2 | A2B1C2 |
| T5 | 2 | 2 | 3 | A2B2C3 |
| T6 | 2 | 3 | 1 | A2B3C1 |
| T7 | 3 | 1 | 3 | A3B1C3 |
| T8 | 3 | 2 | 1 | A3B2C1 |
| T9 | 3 | 3 | 2 | A3B3C2 |
A：栽期；B：栽插方式；C：肥料，下同。
A: Planting period; B: Planting method; C: Fertilizer, the same below.
表2 因素水平设计表
Table 2
| 因素 Factor | 水平Level | ||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |
| 栽期（月-日）Planting date (A, month-day) | 05-20 | 06-01 | 06-10 |
| 栽插方式Planting method (B) | 斜线对角栽 | 相对栽 | 垂直于垄面栽 |
| 肥料Fertilizer (C, kg/hm2) | 化肥450 | 腐殖酸15+化肥225 | 海藻肥16+化肥225 |
定植甘薯苗是在一行垄2株烟株之间栽2株薯苗，栽插方式如图1所示。10月15日统一收获。生育期147~126 d。收获时称取每个小区甘薯产量，每个小区取薯块用于淀粉和可溶性糖含量的测定。
图1
1.2 测定项目与方法
1.2.1 大薯数
薯块0.25 kg以上为大薯。分别调查每个小区中8株甘薯的薯块，统计总薯数和大薯数，计算大薯率。
1.2.2 土壤理化性质
土壤理化性质均参照《土壤农化分析》[20]进行测定。分别采用重铬酸钾容量―外加热法、0.5 mol/L NaHCO3法、碱解扩散法、醋酸铵浸提火焰光度法和水土比法测定土壤有机质、速效磷、碱解氮、速效钾含量及pH。
1.2.3 薯块淀粉和可溶性糖含量
用蒽酮比色法（苏州科铭试剂盒）测定薯块淀粉和可溶性糖含量。
1.3 数据处理
采用WPS整理数据，采用DPS进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理甘薯鲜薯产量、大薯率、淀粉率和可溶性糖含量分析
由表3可知，不同处理的鲜薯产量为T4>T5>T2>T6>T3>T9>T7>T1>T8；T4处理的产量最高，为49 608.13 kg/hm2，极显著高于处理T1和T8，分别高33.26%和40.00%；显著高于T7处理，比T7处理高21%。处理T4、T5、T2、T6、T3和T9之间产量差异不显著。各处理的大薯率由高到低分别是T1>T2>T6>T3>T4>T7>T9>T5>T8，T1处理的大薯率最高，达到32.99%，极显著高于T8处理，比T8处理高20.05%，显著高于T5、T9和T7处理，分别高16.69%、16.27%和15.30%。T1、T2、T6、T3和T4处理的大薯率差异不显著。各处理的淀粉含量由高到低分别是T3>T5>T1>T2>T7>T4>T6>T9>T8，T3处理极显著高于T8、T9、T6处理，分别高58.68%、51.47%、42.33%，显著高于处理T4、T7、T2和T1处理，分别高36.09%、28.26%、24.44%和24.14%。T3和T5处理淀粉含量差异不显著。可溶性糖含量在各处理的差异不显著。
表3 不同处理甘薯鲜薯产量、大薯率、淀粉和可溶性糖含量
Table 3
| 处理 Treatment | 产量 Yield (kg/hm2) | 大薯率 Large tuber rate (%) | 淀粉含量（鲜薯） Starch content (fresh) (mg/g) | 可溶性糖含量（鲜薯） Soluble sugar content (fresh) (mg/g) |
|---|---|---|---|---|
| T1 | 37 226.94±1945.52BCc | 32.99±8.09Aa | 121.44±21.37ABCbc | 28.16±2.23Aa |
| T2 | 46 439.88±943.28ABCab | 30.15±1.25ABab | 121.15±3.47ABCbc | 31.91±2.97Aa |
| T3 | 42 041.84±6396.62ABCabc | 27.94±3.34ABabcd | 150.76±3.51Aa | 32.52±2.60Aa |
| T4 | 49 608.13±4008.94Aa | 20.60±3.75ABabcde | 110.78±26.50ABCc | 32.17±2.97Aa |
| T5 | 47 544.59±1149.62ABab | 16.30±1.54ABde | 143.33±4.88ABab | 30.09±5.02Aa |
| T6 | 46 085.53±1503.35ABCab | 29.44±1.22ABabc | 105.92±10.29BCc | 28.86±2.65Aa |
| T7 | 41 124.72±5099.61ABCbc | 17.69±6.41ABbcde | 117.55±10.66ABCbc | 34.67±3.89Aa |
| T8 | 35 434.38±2947.75Cc | 12.94±6.84Be | 95.01±5.63Cc | 31.61±2.59Aa |
| T9 | 41 937.63±3360.44ABCabc | 16.72±10.17ABcde | 99.53±5.15Cc | 34.19±3.16Aa |
同列不同小写字母表示处理间差异达到5%显著水平，不同大写字母表示处理间达到1%极显著水平。
Different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level, different capital letters in the same column indicate extremely significant difference at 0.01 level.
2.2 不同处理对鲜薯产量的影响
由表4得知，因素A极差最大，对龙紫9号的鲜薯产量影响最大，其次是因素C和因素A×C交互作用，因素B极差最小。说明甘薯套种时间和肥料种类对龙紫9号鲜薯产量的影响比较大，栽插方式影响最小。
表4 不同因素的产量极差
Table 4
| 因素 Factor | 极小值 Minimum | 极大值 Maximum | 极差 Range | 调整极差 Modified range |
|---|---|---|---|---|
| A | 39 498.91 | 47 746.08 | 8247.18 | 7427.96 |
| B | 42 653.26 | 43 355.00 | 701.74 | 632.03 |
| C | 39 582.28 | 45 995.21 | 6412.93 | 5775.91 |
| A×C | 42 236.39 | 44 550.04 | 2313.66 | 2083.83 |
通过方差分析（表5）可知，甘薯套种时间对龙紫9号鲜薯产量的差异极显著，肥料种类的差异显著，栽插方式、套种时间和肥料种类的互作差异不显著。
表5 正交试验甘薯产量的方差分析
Table 5
| 变异来源Variation source | 平方和SS | 自由度df | 均方MS | F值F-value | P值P-value |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 215 876 015.14 | 2 | 107 938 007.57 | 8.73 | 0.0078 |
| B | 1 550 739.39 | 2 | 775 369.70 | 0.06 | 0.9396 |
| C | 125 820 749.60 | 2 | 62 910 374.80 | 5.09 | 0.0332 |
| A×C | 20 317 176.95 | 2 | 10 158 588.47 | 0.82 | 0.4700 |
| 误差Error | 111 232 677.09 | 9 | 12 359 186.34 | － | － |
P < 0.05表示显著差异，P < 0.01表示极显著差异，下同。
P < 0.05 indicates significant difference, P < 0.01 indicates extremely significant difference, the same below.
由图2可知，A因素在水平2时产量最高，说明A2对龙紫9号鲜薯产量的影响最大。B因素在3个水平之间没有显著差异，说明对鲜薯产量的影响不大。C因素在水平2时产量最高，说明C2对龙紫9号鲜薯产量影响最大。A×C因素互作在3个水平之间没有显著差异。各因素对产量影响的顺序为A>C>A×C>B。因此，产量的最优处理组合为A2BnC2（n=1、2或3）。
图2
图2
不同水平下鲜薯产量、大薯率、淀粉和可溶性糖含量的变化
不同小写字母表示处理间差异达到5%显著水平。
Fig.2
The yield of fresh storage roots, large tuber rate, starch and soluble sugar contents in different levels
Different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level.
2.3 不同处理对甘薯大薯率的影响
由表6得知，因素A极差最大，因素B、因素C和因素A×C互作极差相近，都比较小。说明套种时间对龙紫9号的大薯率影响最大。
表6 不同因素的甘薯大薯率极差
Table 6
| 因素 Factor | 极小值 Minimum | 极大值 Maximum | 极差 Range | 调整极差 Modified range |
|---|---|---|---|---|
| A | 15.78 | 30.36 | 14.58 | 13.13 |
| B | 19.80 | 24.70 | 4.90 | 4.41 |
| C | 20.65 | 25.12 | 4.48 | 4.03 |
| A×C | 20.50 | 25.76 | 5.26 | 4.74 |
从方差分析（表7）看，套种时间对龙紫9号的大薯率差异是极显著的。栽插方式、肥料种类、套种时间和肥料种类的互作对龙紫9号大薯率的影响不显著。
表7 正交试验甘薯大薯率的方差分析
Table 7
| 变异来源 Variation source | 平方和 SS | 自由度 df | 均方 MS | F值 F-value | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 641.21 | 2 | 320.60 | 10.04 | 0.0051 |
| B | 81.16 | 2 | 40.58 | 1.27 | 0.3265 |
| C | 60.79 | 2 | 30.39 | 0.95 | 0.4218 |
| A×C | 88.17 | 2 | 44.08 | 1.38 | 0.3000 |
| 误差Error | 287.41 | 9 | 31.93 | － | － |
从图2可知，因素A水平1的大薯率最高，说明A1对龙紫9号的大薯率影响是最大的。因素B、因素C和因素A×C互作在3个水平之间没有显著差异，说明对大薯率的影响不大。大薯率影响顺序为A>A×C>B>C。因此，可以确定产量的最优处理组合为A1BnCn（n=1、2或3）。
2.4 不同处理对甘薯淀粉含量的影响
由表8可知，因素C极差最大，为29.76，说明肥料种类对龙紫9号的淀粉含量影响最大；因素A的极差次之，为27.09；因素B、因素A×C互作的极差比较小，说明套种时间和肥料种类对龙紫9号淀粉含量的影响比较大。
表8 不同因素的甘薯淀粉含量极差
Table 8
| 因素 Factor | 极小值 Minimum | 极大值 Maximum | 极差 Range | 调整极差 Modified range |
|---|---|---|---|---|
| A | 104.03 | 131.12 | 27.09 | 24.40 |
| B | 116.59 | 119.83 | 3.24 | 2.92 |
| C | 107.46 | 137.21 | 29.76 | 26.80 |
| A×C | 114.87 | 121.43 | 6.56 | 5.91 |
由方差分析（表9）得知，肥料种类对龙紫9号淀粉含量的影响极显著，套种时间对龙紫9号淀粉含量的影响显著，栽插方式、套种时间和肥料种类的互作对淀粉含量的影响不显著。
表9 正交试验甘薯淀粉含量的方差分析
Table 9
| 变异来源 Variation source | 平方和 SS | 自由度 df | 均方 MS | F值 F-value | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 2225.47 | 2 | 1112.73 | 6.74 | 0.0162 |
| B | 32.62 | 2 | 16.31 | 0.10 | 0.9068 |
| C | 3217.60 | 2 | 1608.80 | 9.75 | 0.0056 |
| A×C | 131.09 | 2 | 65.54 | 0.40 | 0.6834 |
| 误差Error | 1484.90 | 9 | 164.99 | － | － |
由图2可知，因素A在水平1的淀粉含量最高，说明A1对龙紫9号淀粉含量的影响是最大的。因素C在水平3的淀粉含量最高，说明C3对龙紫9号淀粉含量的影响是最大的。因素B和因素A×C互作在3个水平之间没有显著差异，说明对淀粉含量的影响不大。可以确定大薯率影响顺序为C>A>A×C>B。由以上结果可以确定淀粉的最优处理组合为A1BnC3（n=1、2或3）。
2.5 不同处理对甘薯可溶性糖含量的影响
由表10可知，因素A和C的极差分别为3.11和3.21，比其他因素的极差大，因素B、因素A×C互作的极差小，分别为0.65和1.29。
表10 不同因素的甘薯可溶性糖含量极差
Table 10
| 因素 Factor | 极小值 Minimum | 极大值 Maximum | 极差 Range | 调整极差 Modified range |
|---|---|---|---|---|
| A | 30.38 | 33.49 | 3.11 | 2.80 |
| B | 31.20 | 31.86 | 0.65 | 0.59 |
| C | 29.54 | 32.76 | 3.21 | 2.89 |
| A×C | 30.81 | 32.10 | 1.29 | 1.16 |
由表11得知，套种时间、栽插方式、肥料种类、套种时间和肥料种类的互作对龙紫9号可溶性糖含量的影响差异不显著。
表11 正交试验甘薯可溶性糖含量的方差分析
Table 11
| 变异来源 Variation source | 平方和 SS | 自由度 df | 均方 MS | F值 F-value | P值 P-value |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 33.65 | 2 | 16.82 | 1.62 | 0.2508 |
| B | 1.36 | 2 | 0.68 | 0.07 | 0.9372 |
| C | 37.47 | 2 | 18.73 | 1.80 | 0.2195 |
| A×C | 5.48 | 2 | 2.74 | 0.26 | 0.7738 |
| 误差Error | 93.50 | 9 | 10.39 | － | － |
从图2可知，因素A、B、C和因素A×C互作在3个水平之间可溶性糖含量的差异都不显著，说明试验处理对可溶性糖含量的变化影响小。
3 讨论
3.1 栽插时间对甘薯产量和淀粉含量的影响
烟薯地套种可以提早栽种甘薯，延长生育期，又能减少甘薯用肥量，降低甘薯生产成本；免除甘薯起垄人工，节省用工投入，提高烟农收益。烟薯套种可缓解人多地少烟薯争地的矛盾，充分利用自然资源与作物间互补共生原理，解决烟地重茬问题，减轻病虫害，提高烟叶质量，使甘薯和烤烟均得到稳产高产，提高经济效益[23⇓⇓-26]。本试验中6月1日栽种、生育期135 d处理的鲜薯产量最高，且套种时间比肥料因素对鲜薯产量的影响更大。说明该品种不是早熟型品种，适宜的生长期能获取最高鲜薯产量。龙紫9号的淀粉率在18%左右，本试验中5月20日栽种、生育期147 d处理的淀粉含量最高。说明延长生育期对淀粉含量的增加有益。6月初烟地套种龙紫9号，生育期在135 d左右能获得高产，且套种时烟叶已经采收到上部叶，不会轻易折断烟叶，田间种植甘薯活动方便。剩余的上部叶既能为甘薯生根前适当遮阴，也能保证一周后甘薯成活有充足阳光。
3.2 肥料对甘薯产量和淀粉产量的影响
有研究[27⇓-29]表明，与单施化肥相比，合理的化肥减量+增施有机物料不仅能提升肥料利用率，提高土壤养分含量及酶活性，且能够改善土壤结构，促进作物根系对养分的吸收与利用，从而有利于作物生长发育。桑文等[30]研究表明，有机肥与无机肥相结合不仅能够促进番茄吸收土壤养分，提高肥料利用率以及增产提质，还能够营造良好的土壤微环境。王盼等[31]研究表明，碳基有机―无机水溶肥不仅具有增产和提升品质效果，还能提高肥料利用率。平衡施肥是当今世界作物生产中施肥技术的发展趋势，其特点是根据作物的需肥规律、土壤的供肥特性与肥料效应合理地利用农业资源，是提高作物产量、品质和肥料利用率的良好措施[32]。研究[33⇓-35]表明，腐殖酸肥、海藻肥都具有促进作物营养吸收、提高肥料利用率的特点，而且能增强抗逆性、提高产量和品质。在本试验中，肥料减施后配施腐殖酸和海藻肥处理都能提高龙紫9号鲜薯产量，在5月20日种植处理时，施用15 kg/hm2腐殖酸和225 kg/hm2复合肥的处理鲜薯产量最高，海藻酸16 kg/hm2配施225 kg/hm2复合肥处理次之，施用450 kg/hm2复合肥处理的产量最低。6月1日和6月10日种植的龙紫9号，配施腐殖酸处理的鲜薯产量最高，单施复合肥的产量最低。可能腐殖酸肥在当地的适应性更好，能更大程度发挥复合肥的肥效，使其肥效期更长。在本试验中，海藻肥能显著提高龙紫9号淀粉含量，在3批次种植的龙紫9号中，海藻酸16 kg/hm2配施225 kg/hm2复合肥处理的淀粉含量均最高，猜测是海藻肥能促进利于淀粉合成的某种矿物质的吸收，这需要进一步的研究。
4 结论
栽期、肥料和栽插方式中，对烟地龙紫9号鲜薯产量和大薯率影响最大的因素是栽期，对淀粉含量影响最大的因素是肥料，栽插方式在试验中对各指标影响不显著。因此，套种时适时栽插，用腐殖酸配施复合肥，组合A2B1C2即套种栽期在6月1日左右，施用腐殖酸肥15 kg/hm2配合复合肥225 kg/hm2的龙紫9号鲜薯产量最高。
参考文献
Physiological function of purple colored fleshed sweet potato
Effects of seaweed fertilizer on enzyme activities, metabolic characteristics, and bacterial communities during maize straw composting
