不同菊芋品种块茎和根系分布特征分析

摘    要：为探究不同菊芋品种块茎和根系分布规律，以红白7个菊芋品种为试验材料进行极稀种植，通过半径取样调查研究的方法，分析了不同菊芋品种块茎和根系分布特征。结果表明，不同品种间的块茎数量和根系质量无显著相关性，块茎数量、根系质量与块茎质量均呈正相关；不同品种块茎的区域分布规律不同，菊芋1号和菊芋3号单位面积块茎数量随着距离根系中心半径的增加呈下降的趋势，菊芋2号、菊芋4号、菊芋5号、菊芋6号和菊芋7号品种单位面积块茎数量随着距离根系中心半径的增加呈先下降后上升再下降的趋势；一年拓展距离中心半径均＜80 cm的品种为菊芋3号、菊芋5号和菊芋6号，一年拓展距离中心半径达100 cm的品种为菊芋1号、菊芋2号、菊芋4号和菊芋7号。菊芋5号单株块茎质量最大，为12 980.27 g·株-1；菊芋6号块茎分布最集中，为0～40 cm；菊芋4号块茎拓展距离远、块茎数量多，块茎数量达415.67个·株-1。

关键词：菊芋；品种；块茎；根系；分布

中图分类号：S632.9 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2023）10-096-08

Analysis of tuber and root distribution characteristics of different Jerusalem artichoke cultivars

WU Lixiao， CAO Shaona， GUAN Yaobing， WANG Fei， WANG Kexiong

（Guyuan Branch， Ningxia Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Guyuan 756000， Ningxia， China）

Abstract： In order to study the distribution of tubers and roots of different Jerusalem artichoke varieties， 7 red and white Jerusalem artichoke varieties were planted in very sparse planting. The distribution characteristics of tubers and roots of different Jerusalem artichoke varieties were analyzed by means of radius sampling. The results showed that there was no significant correlation between tuber number and root quality， but there was a positive correlation between tuber number， root quality and tuber quality， the number of tubers per unit area of Jerusalem Artichoke 1 and Jerusalem artichoke 3 decreased with the increase of the distance from the center radius of root system， the number of tubers per unit area of Jerusalem Artichoke 2， Jerusalem Artichoke 4， Jerusalem Artichoke 5， Jerusalem artichoke 6 and Jerusalem artichoke 7 decreased firstly， then increased and then decreased with the increase of the distance from root center radius Jerusalem artichoke 3， Jerusalem artichoke 5 and Jerusalem artichoke 6 were all less than 80 cm away from the center in one year， Jerusalem artichoke 1， Jerusalem Artichoke 2， Jerusalem artichoke 4 and Jerusalem artichoke 7 were the cultivars with a distance of 100 cm. The highest tuber weight per plant of Jerusalem artichoke 5 was 12 980.27 g， and the tuber distribution of Jerusalem artichoke 6 was 0～40 cm， the number of tubers per plant was 415.67.

Key words： Jerusalem artichoke; Variety; Tuber; Root system; Distribution

菊芋（Helianthus tuberosus Linn.）俗称鬼子姜或洋姜[1]，近些年来逐渐成为具有重要开发价值的经济作物[2]，发展潜力越来越大。在20世纪50－60年代，菊芋曾被我国某些地区广泛种植，用于缓解粮食短缺问题[3]。随着我国居民温饱问题的解决，其功能开发利用越来越多样化，可作为传统酱菜的制作原料[4-6]，可提炼菊糖或菊粉用于保健医药等方面[7]，可作为发酵制作工业乙醇、丁醇、丁二醇、丁酸等的非粮能源植物[8-9]，可作为地区改造荒山的生态植物，还可用于青贮饲料的制作原料[10-11]等方面。菊芋具有耐旱、耐贫瘠、耐盐碱、生长生物量大、根系拓展繁殖快等特点[12-14]，根系是植物从环境中吸收水分和营养物质的重要器官[15]，关系到作物生长发育、产量和品质的形成[16-17]，反映了其适应环境的能力和生态策略[18-19]。

近些年来，菊芋在我国发展迅速，其开发潜力较大、应用领域广泛[20]。菊芋是地下茎膨大的植物，通常由块茎繁殖[21]；隋华等[22]研究发现，不同类型的土壤对菊芋生长和品质都有影响，黏重土壤中的块茎鲜质量高于砂壤土，有关其根系和块茎分布的研究较少。笔者在大田极度稀植条件下，通过测定不同菊芋品种块茎和根系水平分布区域内块茎生物量、个数和根系生物量等指标，探讨菊芋块茎与根系田间自然分布规律，为菊芋多功能开发、品种分类和栽培等合理利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2022年3月22日至10月30日在宁夏农林科学院固原分院头营基地进行。头营试验基地属于温带干旱区，昼夜温差大；土壤类型属于湘黄土，碱解氮含量（N）（w，下同）26.5 mg·kg-1，有效磷含量（P2O5）25.0 mg·kg-1，速效钾含量（K2O）65.2 mg·kg-1，EC值252.3 μS·cm-1，有机质含量6.51 g·kg-1，pH为8.8。

1.2 材料

选用7个菊芋农家品种，其类型、品种特征及来源如表1所示。

1.3 试验设计

试验采用完全随机区组试验设计，每个品种选取整块菊芋块茎，种植7行9列，共63株，每个品种按2.5 m×2.5 m规格种植，3次重复。待土壤解冻后开始种植，将块茎的细芽朝上放入，种植深度5～10 cm，出苗后实施正常的田间除草、灌水等管理措施。

1.4 施肥情况

基肥：心连心复合肥料（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15，总养分含量≥45%，40 kg·袋-1）35 kg·667 m-2，美国嘉吉二铵（N∶P2O5∶K2O=18∶46∶0，二铵总养分含量≥64%，50 kg·袋-1）28 kg·667 m-2；苗期和始花期各追肥1次，每次距中心40 cm远处环施心连心复合肥料0.15 kg·株-1。

1.5 试验指标测定

1.5.1 取样方法 以菊芋茎秆根部为圆心，作10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 cm的同心圆。相邻两个圆弧所组成的圆环为一个取样区，每株包括10个取样区域，取样垂直深度为70 cm。分别对各个圆环内菊芋的地上部、根系和块茎进行样品采集，用清水洗净，擦去表面水分，待块茎和根系表面水分全干后，称取质量。

1.5.2 相关计算 参考高凯等[23]有关根系密度、块茎密度、产量贡献率和单位面积块茎数量等的计算方法，为尽可能地接近菊芋块茎在土壤中的生长状态，采用鲜质量计算各项指标。具体计算如下：

根系密度=取样区根系质量/取样面积；

块茎密度=取样区块茎质量/取样面积；

产量贡献率/%=取样区域块茎质量/总块茎质量×100。

单位面积块茎数量=取样区块茎数量/取样区面积，块茎直径≥1 cm计入统计，整块被环切的依据直径大小赋值（块茎数量=该块直径长度/整块直径长度）。

1.6 数据处理

采用Microsoft office Professional Plus 2013和SAS 8.2数据统计软件进行方差分析和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同菊芋品种块茎数量差异

由表2可知，单位面积（单个取样区）块茎数量随着距离根系中心半径的增加呈逐渐下降的趋势，这种规律性最强的品种是菊芋1号和菊芋3号，菊芋2号、菊芋4号、菊芋5号、菊芋6号和菊芋7号品种单位面积块茎数量随着距离根系中心半径的增加呈先下降后上升再下降的趋势，仅菊芋2号在30～40 cm处单位面积块茎数量超过了0～10 cm。不同品种单位面积块茎数量在各自主要分布区域特征不同，其中菊芋4号和菊芋1号品种块茎数量最多，达367.68、344.45个·m-2，其次，菊芋6号和菊芋5号块茎数量分别为283.82、261.82个·m-2，菊芋3号块茎数量最少，为77.13个·m-2。单位面积块茎数量区域分布范围达0～100 cm的品种为菊芋1号、菊芋2号、菊芋4号和菊芋7号，按≥15个·m-2计入块茎数量主要分布范围，其块茎数量主要分布区域半径分别为0～70、0～90、0～80和0～90 cm；菊芋3号、菊芋5号和菊芋6号品种分布范围分别为0～60、0～80和0～60 cm，按≥15个·m-2计入块茎数量主要分布范围，其块茎数量主要分布区域半径分别为0～50、0～70和0～50 cm。

由图1可知，不同菊芋品种单株块茎数量范围为35.00～415.67个，平均单株块茎数量为215.74个，菊芋4号单株块茎数量最多，为415.67个，菊芋3号块茎数量最少，为35.00个，不同菊芋品种单株块茎数量相差较大，最大相差达380.67个。

2.2 不同菊芋品种块茎密度差异

由表3可知，菊芋3号、菊芋4号和菊芋5号块茎密度随着距离根系中心半径的增加呈逐渐下降的趋势，菊芋1号和菊芋6号块茎密度随着距离根系中心半径的增加呈先下降后上升再下降的趋势；菊芋2号和菊芋7号在主要分布区域内块茎密度分布较为均匀。在块茎密度区域分布范围方面，菊芋1号、菊芋2号、菊芋4号和菊芋7号分布范围均为0～100 cm，按≥500 g·m-2计入块茎密度主要分布范围，其块茎密度主要分布范围分别为0～70 cm、0～70 cm、0～80 cm和0～90 cm；菊芋3号、菊芋5号和菊芋6号分布范围分别为0～60 cm、0～80 cm和0～60 cm，按≥500 g·m-2计入块茎密度主要分布范围，其块茎密度主要分布范围分别为0～60 cm、0～80 cm和0～50 cm。分布区域内1～7号菊芋的块茎密度平均为4 541.11、2 161.68、7 241.98、5 190.38、12 415.65、17 176.60、3 644.08 g·m-2。1～7号菊芋主要分布区域内块茎密度平均为6 422.59、2 929.68、7 241.98、6 403.18、12 415.65、20 605.15、4 027.32 g·m-2，菊芋6号块茎密度最大，菊芋2号块茎密度最小。