旱作區馬鈴薯不同覆蓋材料栽培模式試驗

李繼明，潘麗娟*，李成德，冉 平，楊 瑩，董懷軍

（1.甘肅省定西市安定區農業技術推廣服務中心，甘肅 定西 743000；2.甘肅省農業技術推廣總站，甘肅 蘭州 730020）

甘肅省定西市安定區屬黃土高原丘陵溝壑區和干旱半干旱地區[1]，海拔1 750～2 580 m，年平均氣溫6.3 ℃，年降雨量380 mm 左右，雨熱相對充足期正好與馬鈴薯塊莖膨大期相吻合，所產馬鈴薯具有薯塊大、薯皮光滑、塊莖整齊、干物質含量高、口感好、耐運輸、耐貯藏等特點。自2009年推廣旱作農業技術以來，以地膜覆蓋為主的栽培技術得到了廣泛推廣使用，使得當地糧食產量獲得了大幅度提升，保障了糧食生產安全[2]。但隨著該項技術的應用，一方面產生了大量的玉米秸稈，堆放在田間地頭；另一方面，也產生了大量的廢舊地膜，造成對土壤和環境的污染。安定區常年地膜覆蓋面積達7.8萬多hm2，使用農膜9 000多t，回收利用5 000多t，其余沒有回收利用[3]。降解地膜是為適應社會對于環境保護的需要而產生的一種新型地膜，是今后中國地膜產業的發展趨勢，也是發展可持續性農業的必要前提[4]。為此，本文進行了馬鈴薯不同覆蓋材料栽培模式試驗，開展了對玉米秸稈的資源化利用和降解膜的試驗示范推廣，為實現旱作農業可持續發展探索新的覆蓋材料和覆蓋技術。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在內官鎮永豐村的馬鈴薯生產基地中，土壤類型為黑麻壚土，試驗地海拔2 122 m，年平均降雨量400 mm，年平均氣溫6.3 ℃，≥10 ℃有效積溫2 239.1 ℃，耕層土壤（0～20 cm）含有機質12.35 g/kg，速效氮92 mg/kg，速效磷25.3 mg/kg，速效鉀134 mg/kg，試驗地前茬為馬鈴薯，肥力中等，地力均勻。結合耕作施足基肥，生育期不再追肥，施農家肥45 000 kg/hm2，撒可富馬鈴薯配方專用肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）600 kg/hm2。史丹利復混肥料（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）800 kg/hm2。

1.2 試驗材料

參試馬鈴薯品種為‘青薯9號’。玉米秸稈由當地農戶提供，用量9 000 kg/hm2。普通聚乙烯黑色地膜，厚度0.012 cm，甘肅宏鑫農業科技有限公司生產。黑色降解地膜，山東天壯環保科技有限公司提供。

1.3 試驗方法

試驗采用隨機區組設計，設4 個處理，3 次重復。處理1：黑色全膜覆蓋；處理2：降解地膜覆蓋；處理3：玉米整稈帶狀覆蓋；處理4：露地種植（對照）。小區面積44 m2（長8 m×寬5.5 m），各處理播種密度57 000 株/hm2。試驗于2017 年5 月2 日播種，10 月20 日收獲。其他田間管理措施同大田[5]。各處理覆膜方法是：黑色全膜覆蓋，大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，用寬120 cm的地膜全地面覆蓋，在大壟壟側種植馬鈴薯；降解地膜覆蓋，大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，用寬120 cm的降解地膜全地面覆蓋，在大壟壟側種植馬鈴薯；玉米整稈帶狀覆蓋，馬鈴薯種植帶壟寬70 cm，高20 cm，播種2行馬鈴薯，不覆蓋秸稈，壟溝寬50 cm，用玉米秸稈覆蓋，總帶幅120 cm，秸稈覆蓋度42%。露地種植（CK），大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，在大壟壟側種植馬鈴薯。

1.4 數據處理

1.4.1 生育期和形態指標觀測

主要生育時期情況：每小區選1個點，每個點定位30株，進行定位觀測。當30株的10%進入某一發育階段時，即為該生育期的始期，當50%進入某一發育階段時，即為進入該生育期。采用以上的定位株，在馬鈴薯生長的各個生育時期進行株高和干物質積累量（包括塊莖）的測定。觀察塊莖性狀特征、塊莖數目、單株薯塊重[6]。

1.4.2 土壤溫度測定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，每小區分10，20和30 cm共3個土層使用直角地溫計分別測定。出苗期將地溫計埋入種植帶2 行間，全生育期均在固定地方讀取地溫。各生育期地溫測定均選在干燥晴天進行[7]，分別在早上9：00、中午13：00和傍晚17：00分3次測定，日均溫度取早中晚3次測定平均值。

1.4.3 土壤水分測定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，各小區分0～10，10～20和20～30 cm共3個土層分別取土樣，各處理取樣位置均在種植帶2 行間，用烘干法測定土壤含水量。計算公式為：土壤含水量（%）=（土壤鮮質量-土壤干質量）/土壤干質量×100[8]。

1.4.4 產量與大薯率測定

收獲時各小區單收計產。按大小分級，50 g以下為中小薯，50 g以上為大薯，大薯所占的重量百分比為大薯率[9]。

1.4.5 馬鈴薯干物質積累量的測定

分別在幼苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期、成熟期各取樣1次，共取樣5次；每次每小區取樣3株，將鮮樣風干后，在80 ℃恒溫干燥箱烘8～10 h，稱其干重，并粉碎裝袋，待分析測定[10]。馬鈴薯塊莖品質檢驗由甘肅省農業科學院農業測試中心檢測。

1.4.6 降解膜測定內容

通過定期的人為肉眼觀測，記錄地膜顏色、形態以及表面完整情況的變化。每個處理定位10個觀測點，定期進行觀測，記錄每個位置出現裂縫等的時期，10個觀測點中，如果有5個都出現了該階段的特征時，即可認為是達到了該階段。地膜表觀狀況的觀測方法為，第一階段：誘導階段，即開始鋪膜到出現小裂縫的時間階段（小裂縫的標準為小于1 cm的裂縫）；記錄出現小裂縫的時間。第二階段：破裂期，即肉眼清楚看到大裂縫的時間（大裂縫為大于3 cm的裂縫）；記錄出現大裂縫的時間。第三階段：崩解期，即地膜已經裂解成大碎塊，沒有完整的膜面（出現大于5 cm的裂縫，或者有的裂口合并出現碎塊）；記錄出現膜崩裂的時間。第四階段：完全崩解期。地面無大塊殘膜存在，仍有小碎片的時間階段。第五階段：地膜在地表基本消失的階段[11]。

1.5 數據處理

數據采用Excel 2003和統計分析軟件（SAS 9.4）進行統計和方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯物候期的影響

由表1可以看出，各處理出苗期以黑色全膜覆蓋處理為最早，是5月27日，較降解地膜覆蓋處理早1 d；較玉米整稈帶狀覆蓋處理和露地種植（CK）處理早7 d出苗；開花期以黑色全膜覆蓋處理為最早，是7月8日，較降解地膜覆蓋處理早2 d；較玉米整稈帶狀覆蓋處理早7 d；較露地種植（CK）處理早9 d；成熟期以黑色全膜覆蓋處理為最早，是10月2日，較降解地膜覆蓋處理早3 d；較玉米整稈帶狀覆蓋處理早11 d，較露地種植（CK）處理早8 d。各處理生育期以玉米整稈帶狀覆蓋處理為最長，是132 d，較黑色全膜覆蓋處理延長4 d；較降解地膜覆蓋處理延長2 d；較露地種植（CK）處理延長3 d。

表1 不同處理對馬鈴薯物候期的影響Table 1 Effects of different treatments on potato phenology

2.2 不同處理對土壤含水量變化的影響

從表2可看出，在馬鈴薯生長不同時期，采用不同栽培模式土壤0～30 cm 耕層含水量有明顯差異，以黑色全膜覆蓋處理的保水保墑效果最好，其次是降解地膜覆蓋處理，最差是玉米整稈帶狀覆蓋處理。全生育期0～30 cm土壤含水量黑色全膜覆蓋處理平均為11.15%，降解地膜覆蓋處理平均為10.85%，玉米整稈帶狀覆蓋處理平均為10.03%，露地種植（CK）處理平均為9.82%。在出苗期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是10.66%，較降解地膜覆蓋處理高0.41個百分點；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.08個百分點，較露地種植（CK）處理高1.16個百分點。在開花初期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是11.42%，較降解地膜覆蓋處理高0.40個百分點；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.84 個百分點，比露地種植（CK）處理高1.92個百分點。在淀粉積累期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是12.13%，較降解地膜覆蓋處理高0.10個百分點；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高0.56個百分點，較露地種植（CK）處理高0.97個百分點。在收獲期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是10.39%，較降解地膜覆蓋處理高0.30個百分點；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.00個百分點，較露地種植（CK）處理高1.28個百分點。

2.3 不同處理對土壤溫度變化的影響

從表3可看出，各處理以黑色全膜覆蓋處理的保溫增溫效果最好，其次是降解地膜覆蓋處理，最差是玉米整稈帶狀覆蓋處理（開花初期除外）。全生育期0～30 cm 土壤溫度黑色全膜覆蓋處理平均為19.78 ℃，降解地膜覆蓋處理平均為19.27 ℃，玉米整稈帶狀覆蓋處理平均為18.11 ℃，露地種植（CK）處理平均為18.47 ℃。在出苗期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是17.90 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.13 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.67 ℃，較露地種植（CK）處理高1.43 ℃；在開花初期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是20.40 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.13 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.13 ℃，較露地種植（CK）處理高1.20 ℃；在淀粉積累期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是21.37 ℃，較降解地膜覆蓋處理高1.04 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高2.00 ℃，較露地種植（CK）處理高1.44 ℃；在收獲期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是19.47 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.77 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.90 ℃，較露地種植（CK）處理高1.20 ℃。

表2 不同處理對土壤含水量的影響（%）Table 2 Effects of different treatments on soil moisture contents

表3 不同處理對土壤溫度的影響Table 3 Effects of different treatments on soil temperature

2.4 不同處理對馬鈴薯經濟性狀的影響

從表4可以看出，各處理對馬鈴薯經濟性狀有較明顯的影響，以黑色全膜覆蓋處理為最好，其次是玉米整稈帶狀覆蓋處理，最差是降解地膜覆蓋處理。株高以黑色全膜覆蓋處理為最高，是83.5 cm，較降解地膜覆蓋處理高3.9 cm，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高7.4 cm，較露地種植（CK）處理高11.2 cm。單株塊莖數以黑色全膜覆蓋處理為最高，是7.8個，較降解地膜覆蓋處理高1.3個，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高0.5個，較露地種植（CK）處理高2.4個。單株塊莖重以黑色全膜覆蓋處理為最高，是0.81 kg/株，較降解地膜覆蓋處理高0.18 kg/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高0.07 kg/株，較露地種植（CK）處理高0.29 kg/株。大薯率以黑色全膜覆蓋處理為最高，是69.14%，較降解地膜覆蓋處理高12.00 個百分點，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高4.28個百分點，較露地種植（CK）處理高17.22個百分點。

2.5 降解膜降解情況

從表5可看出，該降解膜未能完全降解，降解至崩解期，沒有達到預期效果。在地表形成了較大的地膜碎塊，不利于保溫保墑，如不采取人工撿拾會造成土壤污染。

2.6 不同處理對馬鈴薯產量的影響

由表6可看出，各處理以玉米整稈帶狀覆蓋處理的產量為最高，是33 538 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋處理增產1 379 kg/hm2，增產率為4.29%；較降解地膜覆蓋處理增產6 030 kg/hm2，增產率為21.92%；較露地種植（CK）增產8 720 kg/hm2，增產率為35.13%。黑色全膜覆蓋處理的產量次之，是32 159 kg/hm2，較降解地膜覆蓋處理增產4 651 kg/hm2，增產率為16.91%；較露地種植（CK）增產7 341 kg/hm2，增產率29.58%。降解地膜覆蓋處理產量最低，是27 508 kg/hm2，較露地種植（CK）增產2 690 kg/hm2，增產率10.84%。

表4 不同處理對馬鈴薯經濟性狀的影響Table 4 Effects of different treatments on potato economic traits

表5 降解膜不同降解時期Table 5 Degradation time of degradable film

表6 不同處理對馬鈴薯產量的影響Table 6 Effects of different treatments on potato yields

表7 不同處理對馬鈴薯各個生育期干物質積累量影響Table 7 Effects of different treatments on dry matter accumulation at each growth stage of potato

2.7 不同處理對馬鈴薯各個生育期干物質積累量的影響

從表7可看出，在幼苗期，馬鈴薯干物質積累量以黑色全膜覆蓋處理為最高，是15.8 g/株，較降解地膜覆蓋處理高0.3 g/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.1 g/株，較露地種植（CK）處理高1.3 g/株；在塊莖形成期，馬鈴薯干物質積累量以黑色全膜覆蓋處理為最高，是61.3 g/株，較降解地膜覆蓋處理高8.5 g/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高3.9 g/株，較露地種植（CK）處理高12.7 g/株；在塊莖膨大期，馬鈴薯干物質積累量以黑色全膜覆蓋處理為最高，是125.6 g/株，較降解地膜覆蓋處理高9.9 g/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高3.8 g/株，較露地種植（CK）處理高17.2 g/株；在淀粉積累期，馬鈴薯干物質積累量以玉米整稈帶狀覆蓋處理為最高，是267.3 g/株，較黑色全膜覆蓋處理高28.8 g/株，較降解地膜覆蓋處理高57.6 g/株，較露地種植（CK）處理高62.8 g/株；在成熟期，馬鈴薯干物質積累量以玉米整稈帶狀覆蓋處理為最高，是215.5 g/株，較黑色全膜覆蓋處理高8.3 g/株，較降解地膜覆蓋處理高31.9 g/株，較露地種植（CK）處理高39.2 g/株。

3 討 論

近幾年來，定西市安定區大力發展旱作農業，探索推廣應用適宜于旱作區可持續發展的集雨保墑技術，特別是玉米全膜雙壟溝播技術和馬鈴薯黑膜覆蓋技術的推廣應用，使糧食產量和旱作農業技術獲得了較大的提升，實現了糧食的穩定增產、農民持續增收。但是玉米秸稈隨意堆放焚燒和地膜污染問題日益嚴重[12]。該試驗選擇降解地膜覆蓋、玉米秸稈覆蓋和黑色地膜覆蓋3個處理，驗證不同覆蓋方式對馬鈴薯的保墑增產技術，研究安定區玉米秸稈的合理利用及降解地膜替代普通地膜，減少環境污染。試驗結果表明，黑色全膜覆蓋處理具有良好的保溫保墑效果，全生育期平均0～30 cm土壤含水量和土壤溫度分別是11.15%和19.78 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.30個百分點和0.51 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.12個百分點和1.67 ℃，但增產效果低于玉米整稈帶狀覆蓋。降解地膜覆蓋處理的保溫保墑和增產效果表現較差，也沒有完全降解。陳小花[13]研究了不同降解膜對馬鈴薯生長特性及產量的影響，降解膜存在不完全降解或提前降解的問題。蒲忠貴等[14]進行了旱地馬鈴薯秸稈帶狀覆蓋栽培試驗研究，驗證了秸稈覆蓋帶狀種植馬鈴薯技術的豐產性、抗旱性、抗病性及與黑膜全覆蓋壟上側播、露地栽培相比較的節本增收效果。這些研究結果與該試驗研究結果基本一致。因此，在安定區，應繼續加強對降解膜的試驗研究，積極開展秸稈覆蓋技術的示范推廣，實現旱作農業可持續發展。