舊膜及秸稈覆蓋對(duì)西北旱地馬鈴薯產(chǎn)量及土壤水熱的影響

李 輝，常 磊，韓凡香，程宏波，柴守璽，李博文，蘭雪梅

(1.蘭州城市學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；4.甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730020)

干旱缺水是西北雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)的主要原因。為了提高該區(qū)域有限降水資源的利用效率和作物產(chǎn)量，廣大科研工作者提出了地膜覆蓋及秸稈覆蓋等旱作栽培技術(shù)[1-3]，大大提高了農(nóng)田作物產(chǎn)量。地膜覆蓋因其抗旱保墑及增產(chǎn)效果顯著，在干旱半干旱地區(qū)被大面積應(yīng)用。有研究表明地膜覆蓋在提高作物產(chǎn)量的同時(shí)產(chǎn)生了大量的農(nóng)田地膜殘留[4]，地膜殘留嚴(yán)重影響農(nóng)田土壤環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[5-6]。因此如何減少地膜應(yīng)用被廣大科研工作者關(guān)注。閆雅非等[7]在內(nèi)蒙古臨河地區(qū)利用舊膜二茬種植向日葵的研究表明，舊膜直播較露地常規(guī)種植提高全生育期5 cm土層>10℃的有效積溫176.08℃，提高水分利用效率14.57%～20.21%；吳兵等[8]在甘肅定西利用舊膜二茬種植胡麻的研究表明，舊膜直播較露地常規(guī)種植提高產(chǎn)量88.84%，同時(shí)水分利用效率是露地常規(guī)種植的1.97倍；魯清林等[9]在甘肅天水冬小麥上的研究表明，舊膜直播較露地常規(guī)種植顯著提高產(chǎn)量，提高水分利用效率1.6個(gè)百分點(diǎn)。秸稈覆蓋因其具有抗旱保墑、提高土壤有機(jī)質(zhì)及作物產(chǎn)量而在旱作區(qū)應(yīng)用，但其秸稈全覆蓋在部分寒旱區(qū)應(yīng)用時(shí)具有積溫不足導(dǎo)致作物減產(chǎn)的現(xiàn)象[10-11]，目前在甘肅省還處于應(yīng)用探索階段。為了緩解秸稈全覆蓋種植積溫不足對(duì)作物造成的影響，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)柴守璽教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了玉米秸稈帶狀覆蓋栽培技術(shù)[3]，于2014年在馬鈴薯[12-13]上應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)能夠提高馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率10.5%～34.2%及8.9%～29.8%。

馬鈴薯是甘肅省的三大作物之一，目前種植面積約68萬hm2[14]，但單產(chǎn)低于世界平均水平，主要是干旱缺水及高溫脅迫造成產(chǎn)量低而不穩(wěn)[15]。如何提高有限降水資源的高效利用、改善土壤結(jié)構(gòu)、降低伏旱階段的高溫干旱脅迫，是該區(qū)域提高馬鈴薯產(chǎn)量亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

本文結(jié)合甘肅省地膜使用量逐年增加(2013年全省地膜使用總量152 025 t[16])、殘膜污染越來越嚴(yán)重(年殘留總量44 574 t[16])、全膜雙壟溝播玉米種植面積大(目前種植面積約67萬hm2)的現(xiàn)狀。針對(duì)地膜二茬利用的增溫保墑及秸稈帶狀覆蓋種植的優(yōu)缺點(diǎn)，以地膜減量化利用和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展為目的，在甘肅省通渭縣甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行馬鈴薯大田試驗(yàn)，探究舊膜直播、秸稈帶狀覆蓋及不同耕作方式對(duì)馬鈴薯土壤水熱特征的影響及增產(chǎn)機(jī)制，為完善該區(qū)域馬鈴薯種植技術(shù)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年4—10月在甘肅省通渭縣平襄鎮(zhèn)甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地進(jìn)行。該區(qū)地處北緯35°11′，東經(jīng)105°19′，海拔高度1 760 m，屬中溫帶半干旱氣候，作物一年1熟，為典型半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，2015年日照時(shí)數(shù)2 230 h，全年無霜期158 d，年蒸發(fā)量1 500 mm，年均氣溫8.0℃，年降水量為377.7 mm，降雨季節(jié)分布不均，主要集中在5-9月。試驗(yàn)區(qū)土壤為黃綿土，0～30 cm土層土壤平均容重為1.25 g·cm-3，前茬為全膜雙壟溝播玉米種植地。試驗(yàn)期間月降雨量及月平均氣溫如圖1所示。降雨量及氣溫?cái)?shù)據(jù)由通渭縣氣象站提供。

圖1 2015年研究區(qū)降水分布及平均氣溫變化Fig.1 Distribution of rainfall and average air temperature in study areas in 2015

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試品種為隴薯7號(hào)，由甘肅一航薯業(yè)科技有限責(zé)任公司提供。新覆膜采用當(dāng)?shù)爻Ｓ玫钠胀ǖ啬ぃ瑢?20 cm，厚0.01 mm。

試驗(yàn)設(shè)舊膜直播(T1)、秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)、秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)、新覆膜(T4)和露地平作(對(duì)照，CK)5個(gè)處理，各處理重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積72 m2(10 m×7.2 m)，小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列。T1：雙壟溝舊膜接茬種馬鈴薯，舊膜為白膜，大壟上種兩行；T2：揭去雙壟溝舊膜，大、小壟不旋耕，小壟上利用根茬鑲嵌秸稈，大壟上種兩行；T3：揭去雙壟溝舊膜，用旋耕機(jī)將大壟旋耕，小壟揭膜不旋耕，小壟上利用根茬鑲嵌秸稈，大壟上種兩行；T4：壟寬70 cm，高15 cm，壟溝寬40 cm，用地膜覆蓋壟面，壟溝內(nèi)留5 cm膜間隙做滲水帶；每壟播種2行。T2、T3處理均采用玉米整稈帶狀覆蓋，每公頃的覆蓋量約為1 hm2旱地玉米秸稈量，馬鈴薯收獲后將經(jīng)過分解腐化的秸稈采用旋耕機(jī)打碎還田。CK:平作不覆蓋，等行距種植，行距60 cm。各處理播種時(shí)株距29 cm，行距60 cm，按“品”字型人工穴播種植。

播種前7d旋耕整地，將當(dāng)?shù)爻Ｓ梅柿狭姿岫芳澳蛩匕醇兊?N)165 kg·hm-2、純磷(P2O5)120 kg·hm-2整地前一次性均勻施入(后期不追肥)。各處理除T1、T4需及時(shí)放苗外，其他生產(chǎn)管理方式與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣一致。試驗(yàn)田4月23日播種，10月2日收獲。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤溫度 采用武強(qiáng)縣紅星儀表廠生產(chǎn)的HY-1型地溫計(jì)，出苗后各小區(qū)分5、10、15、20、25 cm 5個(gè)土層每隔15 d左右測定一次，地溫計(jì)埋入各小區(qū)種植帶中間，全生育期均在固定地方讀取地溫。每次測定時(shí)均選在干燥晴天進(jìn)行，分別在早晨(5∶50-6∶50)、中午(12∶30-13∶30)和傍晚(17∶30-18∶30)分三次測定，日均溫取早、中、晚三次測定的平均值。

1.3.2 土壤含水率 分別在播種前1 d、苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和收獲期，按0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180、180～200 cm共8個(gè)土層，從每小區(qū)馬鈴薯種植行間取樣，采用烘干法測定土層土壤含水率。

土壤含水率(%)=(土壤鮮質(zhì)量(g)-土壤干質(zhì)量(g))/土壤干質(zhì)量(g)×100%

1.3.3 土壤貯水量及農(nóng)田耗水量 土壤貯水量計(jì)算公式為：

W=h×ρ×ω×10

式中,W為土壤貯水量(mm)；h為土層深度(cm)；ρ為土壤容重(g·cm-3)；ω為土壤含水率(%)。

生育期農(nóng)田耗水量計(jì)算公式為：

ET=(W1-W2)+P

式中，ET為馬鈴薯生育期耗水量(mm)，包括植株蒸騰量和植株間地表蒸發(fā)量；W1為播種前土壤貯水量(mm)；W2為收獲后土壤貯水量(mm)；P為作物生育期≥5 mm的有效降雨量。

1.3.4 產(chǎn)量及水分利用效率 在收獲期，每小區(qū)隨機(jī)選取15株進(jìn)行考種，依據(jù)重量分為3個(gè)等級(jí)[17]：大(>100 g)、中(50～100 g)和小(<50 g)，分別調(diào)查每個(gè)等級(jí)的數(shù)量并稱重，計(jì)算商品薯率。

商品薯率(%)=(單薯50 g以上的產(chǎn)量(kg)/馬鈴薯總產(chǎn)(kg))×100%

收獲時(shí)按小區(qū)測實(shí)產(chǎn)，取3次重復(fù)的平均值折算每公頃產(chǎn)量。產(chǎn)量水分利用效率計(jì)算公式為：

WUE=Y/ET

式中,WUE為水分利用效率(kg·mm-1·hm-2)；Y為馬鈴薯產(chǎn)量(kg·hm-2)。

1.3.5 馬鈴薯生長指標(biāo) 在馬鈴薯關(guān)鍵生育時(shí)期(塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期、收獲期)，每重復(fù)隨機(jī)選取5株測定作物單株結(jié)薯個(gè)數(shù)、單株產(chǎn)量及莖葉干重。莖葉干重為地上莖、葉的總和，稱完鮮重后放進(jìn)105℃的烘箱中殺青30 min，再經(jīng)85℃恒溫烘干24 h后得到。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與統(tǒng)計(jì)分析，方差分析使用最小顯著差異法(LSD)(P<0.05)，用Microsoft Excel 2007作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋及耕作方式對(duì)馬鈴薯生育期土壤溫度的影響

2.1.1 不同處理對(duì)全生育期0～25 cm土層土壤平均溫度的影響 不同處理全生育期0～25 cm土層平均土壤溫度變化如圖2，由圖2可知，0～25 cm土層全生育期土壤平均溫度處理間差異顯著(P<0.05)，表明覆蓋及耕作對(duì)土壤溫度有顯著影響。與CK相比，地膜覆蓋較CK提高了土壤溫度，秸稈帶狀覆蓋較CK降低了土壤溫度，以新覆膜(T4)增溫最顯著，較CK高0.62℃，秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)降溫最顯著，較CK低0.50℃。秸稈覆蓋條件下局部旋耕(T3)明顯較不旋耕(T2)降低了全生育期土壤溫度。新覆膜(T4)明顯較舊膜直播(T1)提高了全生育期土壤溫度。

注：不同字母表示在P<0.05水平下差異顯著，下同。 Note: Different letter represent significant difference at P<0.05. The same below.圖2 不同處理全生育期0～25 cm土層平均土壤溫度Fig.2 Average soil temperature in 0～25 cm layer during whole growth period under different treatments

2.1.2 不同處理0～25 cm土層土壤平均溫度隨生育時(shí)期的變化 0～25 cm土層土壤平均溫度隨生育進(jìn)程的變化見圖3。由圖3可知，各處理0～25 cm土層土壤溫度隨生育進(jìn)程的推進(jìn)總體呈下降-上升-下降的趨勢。處理間0～25 cm土層土壤平均溫度新覆膜(T4)大多數(shù)時(shí)期高于舊膜直播(T1)、秸稈帶狀覆蓋(T2、T3)及CK；舊膜直播(T1)在塊莖膨大期前明顯高于秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)、秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)及CK，在塊莖膨大期后明顯低于兩種秸稈覆蓋方式(T2、T3)及CK；兩種秸稈覆蓋方式(T2、T3)大多數(shù)生育時(shí)期均低于CK，秸稈帶狀覆蓋下種植帶旋耕(T3)顯著低于不旋耕(T2)。處理間差異，淀粉積累期(8月24日)差異最大，相差2.63℃(T4與CK)。各處理與CK的差異，T1、T4在淀粉積累期(8月24日)最大，分別較CK高1.82℃、2.63℃，T2、T3在苗期(6月13日)最大，分別較CK低0.64℃，1.67℃。

由統(tǒng)計(jì)分析可知，不同生育時(shí)期間T1、T2、T3、T4、CK的變異系數(shù)分別為10.18%、10.81%、9.79%、10.81%、12.25%。表明各覆蓋處理較CK能夠平抑全生育期土壤溫度變化；覆蓋處理間，秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)較秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)及新舊膜覆蓋(T1、T4)能夠平抑全生育期土壤溫度變化，秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)與新覆膜(T4)對(duì)全生育期土壤溫度的抑制效應(yīng)基本一致。

圖3 不同處理0～25 cm土層土壤平均溫度隨生育時(shí)期的變化Fig.3 The change of average soil temperature in 0～25 cm layer with the growth periodunder different treatments

2.1.3 不同處理各生育期0～25 cm土層土壤溫度的時(shí)空變化 不同生育時(shí)期0～25 cm土層土壤溫度隨土層深度的變化見圖4。由圖4可知，不同處理各生育時(shí)期土層間溫度有顯著性差異(P<0.05)。處理間差異，收獲期20 cm土層差異最大，相差2.68 ℃(T2與CK)，淀粉積累期20 cm土層差異次之，相差2.78 ℃(T2與CK)；塊莖形成期5 cm土層差異最小，相差1.15 ℃(T3與T4)。土層間差異，T3苗期差異最大，相差4.27 ℃(5 cm與20 cm)，T2苗期次之，相差4.73 ℃(5 cm與25 cm)；T4收獲期差異最小，相差0.7 ℃(20 cm與25 cm)。

整個(gè)觀測期內(nèi)，與CK相比，不同處理的增溫點(diǎn)次比(各時(shí)期各土層總增溫點(diǎn)次與總測定點(diǎn)次的比值)舊膜直播(T1)為45.7%，秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)為40.0%，秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)為25.71%，新覆膜(T4)為62.86%。由此可見，各覆蓋處理均具有增溫降溫的雙重效應(yīng)，其中新覆膜(T4)全生育期主要表現(xiàn)為增溫效應(yīng)，以淀粉積累期5 cm土層的增溫幅度最大，達(dá)4.38 ℃；T1、T2、T3主要表現(xiàn)為降溫效應(yīng)，其中降溫幅度舊膜直播(T1)以塊莖形成期10 cm土層最大，達(dá)2.19 ℃，秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)以苗期25 cm土層最大，達(dá)2.16℃，秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)以苗期20 cm土層最大，達(dá)2.29℃。

2.2 不同覆蓋及耕作方式對(duì)馬鈴薯生育期土壤水分的影響

2.2.1 不同處理對(duì)全生育期0～200 cm土層土壤平均含水率的影響 全生育期0～200 cm土層土壤平均含水率差異見圖5。由圖5可知，各處理全生育期內(nèi)0～200 cm土層土壤含水率差異顯著(P<0.05)，全生育期內(nèi)以新覆膜(T4)最高，較CK高0.66個(gè)百分點(diǎn)，秸稈帶狀覆蓋不旋耕(T2)最低，較CK低0.38個(gè)百分點(diǎn)。覆蓋方式之間的差異，秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)顯著大于秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)，新覆膜(T4)顯著大于舊膜直播(T1)，秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)與新覆膜(T4)之間差異不顯著，但顯著大于舊膜直播(T1)。表明秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕在馬鈴薯全生育期的蓄水保墑作用與新覆膜相近，明顯大于舊膜覆蓋及秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕。

圖4 不同處理下0～25 cm土層土壤溫度的動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of soil temperature in 0～25 cm soil layer under different treatments

圖5 不同處理全生育期0～200 cm土層土壤 平均含水率的變化Fig.5 Mean soil water in 0～200 cm layer during whole growth period under different treatments

圖6 不同處理0～200 cm土層土壤平均 含水率隨生育時(shí)期的變化Fig.6 The change of average soil water in 0～200 cm layer with the growth period under different treatments

2.2.2 不同處理0～200 cm土層土壤平均含水率隨生育時(shí)期的變化 由圖6可知，各處理0～200 cm土層土壤含水率隨生育進(jìn)程的推進(jìn)總體均呈先升后降的趨勢。處理間0～200 cm土層平均含水率T3、T4大多數(shù)時(shí)期高于T1、T2及CK，T1、T2大多數(shù)時(shí)期低于CK。處理間差異，淀粉積累期(8月25日)差異最大，相差1.88個(gè)百分點(diǎn)(T1與T4)；塊莖膨大期(8月10日)差異最小，相差0.88個(gè)百分點(diǎn)。各處理與CK的差異，T1在淀粉積累期(8月25日)最大，較CK低1.14個(gè)百分點(diǎn)，T2在收獲期(9月20日)最大，較CK低0.77個(gè)百分點(diǎn)，T3在塊莖形成期(7月24日)最大，較CK高0.87個(gè)百分點(diǎn)，T4在苗期(6月8日)最大，較CK高2.31個(gè)百分點(diǎn)。

由統(tǒng)計(jì)分析可知，T1、T2、T3、T4及CK不同生育時(shí)期間的變異系數(shù)分別為18.94%，16.12%，15.59%，18.22%，14.77%。表明各覆蓋處理較CK加劇了生育時(shí)期間土壤水分變化，秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)及秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)較舊膜直播(T1)及新覆膜(T4)緩和了不同生育時(shí)期間土壤水分變化。

2.2.3 不同處理下各生育期0～200 cm土層土壤含水率的時(shí)空變化 由圖7可知，不同處理各生育時(shí)期不同土層間土壤含水率有顯著性差異(P<0.05)。處理間差異，苗期5 cm土層差異最大，相差7.33個(gè)百分點(diǎn)(T3與T4)，淀粉積累期5 cm土層差異次之，相差4.36個(gè)百分點(diǎn)(T2與T4)。土層間差異，以T2淀粉積累期差異最大，相差11.16個(gè)百分點(diǎn)(20 cm與200 cm)，收獲期次之，相差8.66個(gè)百分點(diǎn)(20 cm與200 cm)。

與CK相比，T1、T2、T3及T4觀測期內(nèi)的增墑點(diǎn)次比(各時(shí)期各土層總增墑點(diǎn)次與總測定點(diǎn)次的比值)分別為32.5%、37.5%、67.5%、70.0%。由此可見，各覆蓋處理均具有增墑降墑的雙重效應(yīng)，其中舊膜直播(T1)及秸稈帶狀覆蓋種植帶不旋耕(T2)主要表現(xiàn)為降墑效應(yīng)，T1以淀粉積累期120 cm土層的降墑幅度最大，達(dá)2.65個(gè)百分點(diǎn)，T2以收獲期5 cm土層的降墑幅度最大，達(dá)3.64個(gè)百分點(diǎn)；秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)及新覆膜(T4)主要表現(xiàn)為增墑效應(yīng)，T3以淀粉積累期180 cm土層的增墑幅度最大，達(dá)3.0個(gè)百分點(diǎn)，T4以苗期150 cm土層的增墑幅度最大，達(dá)3.87個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 不同覆蓋和耕作方式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響

不同處理下馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率差異見表1。由表1可知，各處理間作物產(chǎn)量、商品薯率及水分利用效率存在顯著性差異(P<0.05)，耗水量處理間無顯著性差異。T1、T2、T3、T4較CK顯著提高產(chǎn)量(14.24%～56.33%)、商品薯率(1.21%～22.60%)及水分利用效率(8.28%～55.39%)(P<0.05)，以T4最好，T3次之。覆蓋處理間，產(chǎn)量、商品薯率及水分利用效率新覆膜高于舊膜及秸稈帶狀覆蓋，舊膜與秸稈帶狀覆蓋間差異不顯著。秸稈帶狀覆蓋條件下，局部耕作與不耕作產(chǎn)量及水分利用效率無顯著差異，但商品薯率有顯著差異，局部耕作較不耕作顯著提高了商品薯率。

2.4 不同覆蓋和耕作方式對(duì)馬鈴薯生長指標(biāo)的影響

不同處理下單株結(jié)薯數(shù)、單株薯干重及莖葉干重的變化如表2。由表2可知，各處理對(duì)單株薯干重、單株結(jié)薯數(shù)及莖葉干重的影響差異顯著(P<0.05)。覆蓋處理在塊莖形成期至淀粉積累期較CK提高了單株結(jié)薯數(shù)50.0%～1500.0%、單株薯干重118.0%～720.0%(P<0.05)，以T4最好；在塊莖膨大期較CK降低了莖葉干重21.3%～49.4%，以T4降幅最大；在收獲期，較CK提高了單株薯干重2.53%～19.13%，以T4增幅最大，T3次之。由變異系數(shù)可知，各處理對(duì)塊莖形成期單株薯干重的影響最大，變異系數(shù)為71.6%，對(duì)收獲期單株結(jié)薯數(shù)的影響最小，變異系數(shù)為6.9%。

圖7 不同處理下0～200 cm土層土壤含水率的動(dòng)態(tài)變化Fig.7 Dynamic changes of soil water content in soil layer of 0～200 cm under different treatments

2.5 馬鈴薯產(chǎn)量及生長指標(biāo)間的相關(guān)分析

不同處理下產(chǎn)量、生長指標(biāo)及產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)之間的相關(guān)分析如表3。由表3可知，收獲期實(shí)測產(chǎn)量與塊莖形成期及收獲期的單株薯干重高度正相關(guān)(r=0.744～0.846)，與塊莖膨大期的單株莖葉干重高度負(fù)相關(guān)(r=-0.652)，塊莖形成期的單株薯干重與塊莖形成期的單株結(jié)薯數(shù)高度正相關(guān)(r=0.748)。表明馬鈴薯產(chǎn)量的增加主要通過提高塊莖形成期單株結(jié)薯數(shù)及單株薯干重來實(shí)現(xiàn)。

3 討論與結(jié)論

大量研究表明，覆蓋方式能夠改善農(nóng)田土壤水熱環(huán)境，促進(jìn)作物生長，提高產(chǎn)量。本試驗(yàn)研究表明，舊膜覆蓋、秸稈帶狀覆蓋局部耕作及不耕作、新覆膜均較CK提高產(chǎn)量、商品薯率及水分利用效率(P<0.05)，這與湯瑛芳等[1]、王紅麗等[2]的研究結(jié)論基本一致。其中覆蓋處理的產(chǎn)量及水分利用效率以新覆膜(T4)最高，秸稈帶狀覆蓋局部耕作(T3)次之，均高于舊膜直播(T1)，這與吳兵等[8]在胡麻上的研究結(jié)論一致。覆蓋處理較CK增產(chǎn)主要原因是提高了塊莖形成期至淀粉積累期的單株結(jié)薯數(shù)(50.0%～1500.0%)及單株薯干重(118.0%～720.0%)，降低了塊莖膨大期的莖葉干重(21.28%～49.44%)。

表1 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響

注：不同字母表示在P<0.05水平下差異顯著，下同。

Note:Different letter represent significant difference atP<0.05.The same blow.

表2 不同處理對(duì)馬鈴薯生長及產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)的影響

注：jss為單株結(jié)薯數(shù)，sgz為單株薯干重，jygz為單株莖葉干重，下同。

Note: jss— potato number per plant, sgz— potato dry weight of per plant, jygz— stem and leaf dry weight of per plant. The same below.

表3 馬鈴薯產(chǎn)量、生長指標(biāo)及產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)之間的相關(guān)分析

注：*表示相關(guān)性達(dá)到5%水平；**表示相關(guān)性達(dá)到1%水平。

Note: *,** represent significant correlation at 5% and 1% level respectively.

與CK相比，全生育期各覆蓋處理均具有增溫降溫、增墑降墑的雙重效應(yīng)，這與紀(jì)曉玲等[18]在陜西橫山縣馬鈴薯上的研究結(jié)論一致。本試驗(yàn)研究表明全生育期舊膜直播(T1)、秸稈帶狀覆蓋局部不耕作(T2)主要表現(xiàn)為降溫、降墑效應(yīng)，尤其是降低了塊莖形成期0～25 cm土層土壤溫度(圖3)及塊莖形成期至收獲期0～200 cm土層的土壤含水率(圖6)，雖然降溫有利于馬鈴薯塊莖的形成，為塊莖形成創(chuàng)造了條件，但因后期缺水，制約了馬鈴薯塊莖膨大，影響產(chǎn)量；秸稈帶狀覆蓋局部耕作(T3)主要表現(xiàn)為降溫、增墑效應(yīng)，同時(shí)還能較其余覆蓋處理平抑生育時(shí)期間土壤溫度及水分的變化，這與蔡太義等[19]、李博文等[20]研究結(jié)論一致；T3的降溫、增墑效應(yīng)有利于馬鈴薯塊莖的形成及膨大，提高單株結(jié)薯數(shù)及單株產(chǎn)量，這與韓凡香等[12]的研究結(jié)論一致。新覆膜(T4)主要表現(xiàn)為增溫、增墑效應(yīng)，尤其是增加了苗期0～25 cm土層土壤溫度，降低塊莖形成期0～25 cm土層土壤溫度，有利于促進(jìn)幼苗早期生長及馬鈴薯塊莖的形成，提高產(chǎn)量。這可能是該試驗(yàn)條件下，引起處理間產(chǎn)量差異的原因。

結(jié)合本試驗(yàn)研究，從生產(chǎn)成本、生態(tài)環(huán)保及產(chǎn)量等方面考慮，雖然舊膜直播(T1)較CK提高了產(chǎn)量及水分利用效率，但明顯低于秸稈帶狀覆蓋處理(T2、T3)及新覆膜(T4)。秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)較舊膜直播(T1)及新覆膜(T4)能夠減少地膜使用量，改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤有機(jī)質(zhì)，增加馬鈴薯產(chǎn)量，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展；同時(shí)秸稈覆蓋種植技術(shù)能夠解決秸稈閑置堆放及焚燒帶來的環(huán)境污染，有利于秸稈綜合利用，與國家綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求一致。雖然本試驗(yàn)中秸稈帶狀覆蓋種植帶旋耕(T3)的產(chǎn)量低于新覆膜(T4)，但蓄水保墑效應(yīng)二者基本一致，同時(shí)T3較其余覆蓋處理具有較好的降溫增墑效應(yīng)，有利于促進(jìn)馬鈴薯塊莖的形成及膨大。

本研究是以隴薯7號(hào)為供試品種，在甘肅省中部雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行了一年的田間試驗(yàn)，主要測定馬鈴薯生育期的土壤水分、溫度、生長指標(biāo)及產(chǎn)量，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析得出上述結(jié)論，缺乏對(duì)多個(gè)品種以及不同覆蓋處理對(duì)植株生理生態(tài)指標(biāo)的相關(guān)研究，以后還需對(duì)其進(jìn)行多年多品種的連續(xù)試驗(yàn)研究，進(jìn)一步探明舊膜覆蓋、新膜覆蓋、秸稈帶狀覆蓋局部耕作與不耕作的增產(chǎn)機(jī)制。