半干旱區(qū)馬鈴薯不同覆膜方式對土壤水分、溫度及產(chǎn)量的影響

劉五喜，董 博，張立功，蘇忠太

（1.莊浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 莊浪 744699；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070）

莊浪縣地處六盤山西麓，海拔1 400～2 857 m，年均降雨量498 mm，年均氣溫8.1℃，屬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。馬鈴薯是莊浪縣第二大作物，也是特色優(yōu)勢作物。近年來，隨著旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展，馬鈴薯全膜栽培面積不斷擴大，常年播種面積2萬hm2以上[1]。然而馬鈴薯的栽培模式比較單一，且產(chǎn)量不穩(wěn)定。為此，在總結(jié)玉米全膜雙壟溝播栽培的基礎(chǔ)上，提出了馬鈴薯全膜雙壟壟播和全膜壟作側(cè)播栽培技術(shù)，并在干旱半干旱地區(qū)大面積推廣應(yīng)用，推動了馬鈴薯地膜覆蓋栽培進入全覆蓋時代。然而，在馬鈴薯全膜覆蓋栽培大田應(yīng)用中，農(nóng)戶施用有機肥不足，導致莊浪縣耕地地力下降，玉米秸稈資源的浪費對環(huán)境造成的污染等問題。因此，馬鈴薯全膜覆蓋栽培技術(shù)亟待進一步完善和提高。近年來，國內(nèi)對旱地馬鈴薯地膜覆蓋栽培模式研究較多[2-5]，但對馬鈴薯秸稈覆蓋研究報道較少，為了進一步提高莊浪縣耕地質(zhì)量，實現(xiàn)秸稈資源化利用，減輕廢舊地膜對環(huán)境造成的污染，探索馬鈴薯秸稈帶狀覆蓋技術(shù)代替地膜覆蓋技術(shù)的可行性，于2015年進行了馬鈴薯不同栽培模式試驗研究，探討半干旱地區(qū)馬鈴薯的最佳栽培模式，以達到對降水資源的高效利用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設(shè)于2015年莊浪縣南湖鎮(zhèn)寺門村，E 105°58'44.8''，N 35°22'38.9''，海拔 1 800 m，年均氣溫7.9℃，無霜期145 d，≥0℃的積溫3 310℃，≥10℃活動積溫2 690℃，年均降雨量498 mm，其中＜10 mm的降雨占總降雨量的47.73%，平均蒸發(fā)量為1 289.1 mm，空氣相對濕度67%，干燥度1.55。試驗地土壤為黑壚土，容重1.30 g/cm3，有機質(zhì)15.26 g/kg，速效氮54.8 mg/kg，速效磷18.14 mg/kg，速效鉀186.3 mg/kg，pH 8.56。試驗地肥力中等、均勻，地塊平坦。

1.2 供試材料

供試氮肥為尿素（N 46.4%，甘肅劉家峽化工總廠），磷肥為普鈣（P2O516%，云南祿豐勤攀磷化工有限公司），鉀肥為硫酸鉀（K2O 33%，山東魯豐鉀肥有限公司）；地膜為天水天寶塑業(yè)有限責任公司生產(chǎn)的黑色地膜，幅寬120cm；秸稈為已收獲的半風干玉米秸稈，馬鈴薯采用莊浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心生產(chǎn)的‘莊薯3號’品種的脫毒一級種薯。

1.3 試驗設(shè)計與方法

試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，共設(shè)6個處理。

T1：通用全膜壟溝栽培壟上播種，壟底寬33 cm，壟面寬20 cm，壟高15 cm，采用120 cm黑色地膜覆蓋，一幅地膜覆蓋3壟2溝，每隔20 cm打滲水孔，壟溝組合為“3壟-2溝”，馬鈴薯播于壟面上，平均行距33cm，密度52500穴/hm2。

T2：全膜雙壟壟播，壟型呈“凹”型，在壟底寬70 cm，壟面寬50 cm，壟高15 cm的大壟上，縱向沿中線開挖一條微溝，即成“凹”型雙壟，微溝寬20cm，深10cm。壟溝組合為“凹型壟-大溝”，大溝寬40 cm，深15 cm，用120 cm黑色地膜全覆蓋，兩幅地膜接于大溝處，并用土壓住地膜。凹槽內(nèi)覆少量土，并每隔20 cm打滲水孔，寬行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，馬鈴薯播于壟面上。

T3：黑色全膜壟作側(cè)播種植，壟成“弓”型，壟底寬70 cm，壟面寬50 cm，壟高15 cm，壟溝組合“弓型壟-溝”，溝寬40cm，溝深10cm，采用120cm黑色地膜覆蓋，一幅地膜覆蓋1壟1溝，寬行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，一壟播雙行，馬鈴薯播于壟側(cè)。

T4：起壟單溝秸稈覆蓋，壟底寬70 cm，壟面寬50 cm，壟高15 cm的大壟，其他規(guī)格同T2，形成大小雙溝，在小溝內(nèi)均勻覆秸稈與壟面高度持平，并用土壓住秸稈，壟溝組合為“凹型壟-單溝秸稈”，馬鈴薯播于壟面上。寬行距70cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2。

T5：起壟雙溝秸稈覆蓋，壟底寬70 cm，壟面寬50cm，壟高15cm的大壟，其他規(guī)格同T2，在大、小溝內(nèi)均勻覆秸稈與壟面高度持平，并用土壓住秸稈，壟溝組合為“凹型壟-雙溝秸稈”，寬行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，馬鈴薯播于壟面上。

T6：露地栽培（CK），寬行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，馬鈴薯平地播種，現(xiàn)蕾前施肥培土成壟。試驗采用隨機區(qū)組排列，重復3次，小區(qū)面積（4.8 m×6 m）28.8 m2，試驗走道及小區(qū)間距50cm，設(shè)置保護行。

試驗于2014年11月上旬覆膜，按試驗要求整株覆蓋玉米秸稈，覆蓋量為8 250 kg/hm2。試驗于2015年4月13日統(tǒng)一播種，采用簡易馬鈴薯穴播器播種；結(jié)合播前整地，各處理施腐熟雞糞4.5t/hm2，施純 N 90 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 45 kg/hm2。于6月10日用點播器打孔追施純N 90 kg/hm2，深度15 cm。其他管理措施同當?shù)卮筇铮?0月12日統(tǒng)一收獲。

1.4 試驗記載和測定項目

1.4.1 生育期記載

試驗期間觀察記載出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期以及生育期。

1.4.2 土壤含水量的測定

用烘干法測定土壤含水量。播種前、收獲后測0～20， 20～40，40～60， 60～80， 80～100， 100～120，120～140，140～160，160～180和 180～200 cm 土壤含水量，出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期測0～20，20～40，40～60，60～80 和 80～100 cm 土壤含水量。所取土樣在105～110℃烘箱中烘6～8h至恒重后稱重。

土壤重量含水量（%）=（土壤濕重-土壤干重）/土壤干重×100

土壤貯水量（mm）=土壤重量含水量（%）×容重（g/cm3）×土層厚度（cm）×10

耗水量（mm）=播前貯水量（mm）-收后貯水量（mm）+生育期降水（mm）

水分利用效率（kg/hm2·mm）=經(jīng)濟產(chǎn)量（kg/hm2）/耗水量（mm）

1.4.3 土壤溫度的測定

用曲管溫度計測定土壤溫度。分別在馬鈴薯出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期，選擇晴朗的天氣，于上午11點，測定小區(qū)中心位置的馬鈴薯播種帶相鄰2株之間5，10，15，20和25cm的地溫。

1.4.4 產(chǎn)量和經(jīng)濟性狀的測定

試驗收獲前，每小區(qū)中間行按5點取樣法，取30株考種樣考查株高、結(jié)薯數(shù)量和薯塊鮮重，按小區(qū)收獲計實產(chǎn)。薯塊大小按小薯（＜75 g）、中薯（75～150g）、大薯（＞150g）標準統(tǒng)計。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗用Excel 2007進行數(shù)據(jù)處理，用DPS 7.05處理軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生育期

地膜和秸稈覆蓋對馬鈴薯的生育期有明顯影響（表1），地膜覆蓋（T1、T2、T3）較T6（CK）各個生育期提前，出苗期提前4 d，現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期提前7 d，生育期提前3 d。秸稈覆蓋（T4、T5）較T6（CK）生育期略有推遲，開花期、成熟期推遲1d，生育期延長1d。

2.2 經(jīng)濟性狀

不同模式對馬鈴薯的性狀有明顯的影響（表2），T1、T2、T3、T4和T5單株結(jié)薯數(shù)分別較T6（CK）增加1.5，1.5，1.2，0.8和0.9個，大中薯數(shù)分別較T6（CK）增加1.4，1.2，1.1，1.0和0.8個，單株結(jié)薯數(shù)T1、T2、T3間差異不顯著，T3、T4、T5間差異不顯著，其余處理間差異均顯著；T1、T2、T3、T4和T5單株薯重分別較 T6（CK）增加 180，240，80，40和70 g；大中薯重分別較T6（CK）增加200，230，90，60和70 g，單株薯重T3、T4、T5間差異不顯著，其余處理間差異均顯著。T1、T2、T3、T4和T5大中薯重量比分別較T6（CK）增加4.6，2.2，2.4，3.1和1.1個百分點，地膜覆蓋、秸稈還田較露地栽培顯著提高了單株結(jié)薯數(shù)和單株薯重，大中薯率也明顯增加。

表1 各處理生育期Table 1 Growth stages of different treatments

表2 各處理經(jīng)濟性狀Table 2 Economic characteristics of different treatments

表3 0～25 cm土壤溫度（℃）Table 3 Soil temperature in 0-25 cm

2.3 土壤溫度

馬鈴薯全生育期0～25 cm土壤溫度變化明顯（表3），地膜覆蓋處理（T1、T2、T3）土壤平均溫度17.9～19.1℃，較T6（CK）提高0.4～1.6℃；秸稈覆蓋處理（T4、T5）土壤溫度16.5℃左右，較T6（CK）降低1℃左右。

2.4 土壤含水量及水分利用效率

馬鈴薯全生育期地膜覆蓋處理（T1、T2、T3）土壤含水量平均為21.5%～22.3%，較T6（CK）高1.6～2.4個百分點；秸稈覆蓋處理（T4、T5）土壤含水量平均為20.6%～20.8%，較T6（CK）高0.7～0.9個百分點（表4）；水分利用效率地膜覆蓋處理（T1、T2、T3）為78.8～93.3 kg/hm2·mm，較T6（CK）高11.6～26.1 kg/hm2·mm；

秸稈覆蓋處理（T4、T5）73.2～76.9 kg/hm2·mm，較T6（CK）高6.0～9.7 kg/hm2·mm（表5）。不同栽培及覆蓋方式對馬鈴薯水分利用效率影響十分明顯，水分利用效率T1、T2間差異不顯著，T3、T4、T5間差異不顯著，T4、T6間差異不顯著，其余處理間差異均顯著。

表4 0～100 cm土壤含水量（%）Table 4 Soil moisture content in 0-100 cm

表5 水分利用效率Table 5 Water use efficiency(WUE)

表6 產(chǎn)量及經(jīng)濟效益Table 6 Yield and economic benefit

2.5 產(chǎn) 量

從表6可以看出，全膜雙壟壟播栽培產(chǎn)量和純收入最高，即T2處理產(chǎn)量和純收入分別為52 989 kg/hm2、34 495.2元/hm2，較T6（CK）產(chǎn)量和純收入增加12 675 kg/hm2、8 556元/hm2；其次為T1處理，產(chǎn)量和純收入分別為50 837 kg/hm2、32 773.2元/hm2，較T6（CK）分別增加10523kg/hm2、6834元/hm2，第3位的是T3處理，產(chǎn)量和純收入分別為45 246 kg/hm2、28 300.8 元/hm2，較 T6（CK）分別增加 4 932 kg/hm2、2 361.6元/hm2，T5處理產(chǎn)量和純收入排第4位，分別為45 072 kg/hm2、28 185.6元/hm2，較T6（CK）分別增加4 758 kg/hm2、2 246.4元/hm2，T4處理產(chǎn)量和純收入分別為43 406 kg/hm2、26 882.4元/hm2，分別較T6（CK）增加 3 092 kg/hm2、943.2 元/hm2，T6（CK）產(chǎn)量和純收入最低，分別僅為40 314 kg/hm2、25 939.2元/hm2。對產(chǎn)量結(jié)果進行方差分析，處理間差異達到極顯著水平，區(qū)組間未達到顯著水平，T1、T2間差異不顯著，T3、T4、T5間差異不顯著，其余處理間差異均顯著。

3 討 論

馬鈴薯全膜雙壟壟播栽培可達到節(jié)水、增產(chǎn)，提高水分利用效率。試驗結(jié)果表明，全膜雙壟壟播栽培（T2）較露地（CK）種植增產(chǎn)12 675 kg/hm2，增幅31.4%，水分利用效率提高26.1kg/hm2·mm，大中薯重量比提高了2.2個百分點。與前人研究結(jié)果基本一致[6-10]。

馬鈴薯全膜雙壟壟播栽培技術(shù)用黑色地膜全地面覆蓋，馬鈴薯播于小壟上，溝內(nèi)覆土打滲水孔集雨的栽培技術(shù)，該技術(shù)集蓄水保墑、增溫于一體，并有效地調(diào)節(jié)壟內(nèi)土壤水分，干旱年不旱，豐水年不澇，其增產(chǎn)增收效果十分顯著，且技術(shù)流程簡單，簡便易行，是馬鈴薯全膜覆蓋栽培技術(shù)創(chuàng)新和豐富，采用黑色地膜覆蓋可以抑制雜草和減少綠頭薯[11,12]。

秸稈覆蓋能抑制土壤水分蒸發(fā)，改善作物生長的水環(huán)境，促進馬鈴薯對土壤水分的有效利用，進而提高馬鈴薯產(chǎn)量和大中薯率。秸稈覆蓋（T4、T5）種植較露地（CK）種植增產(chǎn)3 092～4 758 kg/hm2，增幅7.7%～11.8%，大中薯重量比提高了1.1～3.1個百分點。與前人研究結(jié)果基本一致[13]。

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