半干旱區(qū)全膜覆蓋壟上微溝種植對土壤水分及馬鈴薯產(chǎn)量的影響

王 娟 譚偉軍 黃 凱 何萬春 馬海濤 徐祺昕 陳自雄 孟紅梅

（1 甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，定西 743000；2 甘肅省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，定西 743000；3 甘肅定西百泉馬鈴薯有限公司，定西 743000）

馬鈴薯是糧菜兼用作物，耐逆抗災(zāi)，在貧困地區(qū)是農(nóng)民賴以生存的主要作物，也是國家增糧和農(nóng)民增收、產(chǎn)業(yè)扶貧的重要作物。在西北黃土高原半干旱區(qū)，馬鈴薯全膜覆蓋壟溝種植技術(shù)是當(dāng)?shù)伛R鈴薯的主要栽培模式，它是一項(xiàng)集保墑、集雨、增溫為一體的抗旱種植技術(shù)，通過養(yǎng)分管理來調(diào)控作物的水分利用過程，實(shí)現(xiàn)水肥資源高效利用，也實(shí)現(xiàn)了旱作區(qū)水資源量的最大化[1]。在該項(xiàng)技術(shù)得到大面積應(yīng)用之后，西北半干旱區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量得以大幅度提高，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收發(fā)揮了支撐性作用[2-3]，但全膜覆蓋壟溝種植技術(shù)在養(yǎng)分管理方面存在較多問題[4-5]。隨著旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，通過改善作物種植結(jié)構(gòu)、作物水分利用狀況來提高降水利用效率外，通過農(nóng)藝措施降低田間無效蒸發(fā)和提高自然降水入滲效率成為當(dāng)前旱地農(nóng)業(yè)作物栽培領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題，提高自然降水利用效率是旱區(qū)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的根本途徑[6-7]。為了提高旱地馬鈴薯生產(chǎn)潛力及生產(chǎn)效益，研究人員在長期大田試驗(yàn)和技術(shù)示范基礎(chǔ)上，對馬鈴薯全膜覆蓋壟溝種植進(jìn)行了改進(jìn)，集成了馬鈴薯全膜覆蓋壟上微溝技術(shù)，該技術(shù)起壟后在壟上營建微溝，并用地膜全地面覆蓋，增加了集雨面，使壟面上的降水向壟上微溝和大溝內(nèi)聚集疊加，較普通的全膜雙壟溝播顯著提高降水利用效率；可以促進(jìn)馬鈴薯對土壤水分的利用，提高降水利用效率和馬鈴薯產(chǎn)量[8]。定西是馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，馬鈴薯種植效益的提高急需水分利用效率高的栽培技術(shù)。本研究針對當(dāng)前隴中半干旱區(qū)地膜馬鈴薯降水利用效率低、技術(shù)操作不規(guī)范等問題，引進(jìn)旱地馬鈴薯全膜覆蓋壟上微溝播種植技術(shù)，重點(diǎn)研究該技術(shù)模式下不同壟溝配置、種植密度條件下土壤水分效應(yīng)和馬鈴薯產(chǎn)量，比較分析全膜覆蓋壟播和全膜覆蓋壟上微溝播的栽培模式效應(yīng)、適宜播種密度，以期建立資源高效、持續(xù)增產(chǎn)的旱作馬鈴薯全膜覆蓋集水壟作技術(shù)模式，為旱作馬鈴薯種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況本試驗(yàn)在定西市安定區(qū)香泉鎮(zhèn)試驗(yàn)基地實(shí)施，該地區(qū)海拔高度為2109m，年均輻射量592.85kJ/cm2，年均氣溫6.4 ℃，≥10 ℃積溫2239.1℃，年均降水量415.2mm，年蒸發(fā)量1531mm。供試土壤類型為黃綿土，土壤肥力中等。播前0～20cm 土壤有機(jī)質(zhì)21.80g/kg，速效氮22.6mg/kg，速效磷35.5mg/kg，速效鉀143.5mg/kg。

1.2試驗(yàn)材料有機(jī)肥料選用撒可富（N 15%、P2O515%、K2O 15%），常規(guī)肥料選用尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O516%）、硫酸鉀（K2O 52%）。供試馬鈴薯品種為隴薯10 號，種薯級別為原種。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為全膜覆蓋壟播、全膜覆蓋壟上微溝播，副區(qū)為密度，設(shè) 置45000 株/hm2、52500 株/hm2、60000 株/hm2和67500 株/hm24 個(gè)密度，共計(jì)8 個(gè)處理，3 次重復(fù)，具體見表1。小區(qū)長10m、寬5m，小區(qū)面積50m2。每hm2施肥種類及肥料用量：純N 180kg、P2O5180kg、K2O 220kg。地膜選用寬120cm、厚度為0.008mm 的黑色地膜。兩種栽培模式均為單壟雙行種植，壟播模式壟寬60cm，壟溝寬40cm，壟高20cm；壟上微溝播模式壟寬60cm，溝寬40cm，壟高20cm，壟上微溝寬20cm、深10cm。馬鈴薯種植在壟面上。在播種前用機(jī)械起壟、人工覆膜，用穴播器點(diǎn)播。播種時(shí)間為2016 年5 月12 日，收獲期為9 月30 日。試驗(yàn)期間氣象資料見表2。

表1 試驗(yàn)處理

表2 試驗(yàn)期間氣象資料

1.4調(diào)查測定項(xiàng)目播前和收獲后測定0～200cm 土層土壤水分含量，每20cm 為1 層，共計(jì)10 層。用土鉆取土，烘干法測定，取樣在壟上2 穴馬鈴薯株間。

在馬鈴薯生育期測定各處理出苗率；馬鈴薯生長指標(biāo)（主莖數(shù)、株高、分枝數(shù)）；產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀（單株塊莖數(shù)、單株塊莖重、單株薯重、商品薯率、小區(qū)產(chǎn)量）。

水分利用效率（WUE，kg/hm2·mm）=Y/ETa，Y為馬鈴薯產(chǎn)量（kg/hm2），ETa 為全生育期實(shí)際蒸散量（mm）。

補(bǔ)灌量（mm）：作物生育期補(bǔ)充灌溉的水量。

實(shí)際蒸散量（ETa，mm）=播前土壤貯水量+降雨量+補(bǔ)灌量-收后土壤貯水量。

貯水量（mm）=重量含水量×土壤容重×土壤層厚度（mm）。

使用Excel 2003 和SPSS 19.0 對各處理數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同種植模式對馬鈴薯生育期的影響由表3可以看出，全膜覆蓋壟播和全膜覆蓋壟上微溝播兩種種植模式對隴薯10 號生育期無影響。因隴薯10號屬于晚熟抗旱抗病品種，試驗(yàn)采用的兩種種植模式均為起壟覆膜處理，所以對生育期無影響。

表3 各處理生育期

2.2不同種植模式對馬鈴薯出苗率及生長指標(biāo)的影響由表4 可以看出，兩種種植方式下隴薯10 號出苗率在85.1%～91.1%之間，總體上全膜覆蓋壟播出苗率高于全膜覆蓋壟上微溝播，但各處理之間差異不明顯。兩種種植模式下隴薯10 號主莖數(shù)、分枝數(shù)、株高無顯著差異。

表4 各處理出苗率及生長指標(biāo)

2.3不同種植模式對馬鈴薯產(chǎn)量的影響由表5 可以看出，兩種種植模式下隴薯10 號單株塊莖數(shù)、單株塊莖重、單薯重、商品薯率無顯著差異。全膜覆蓋壟上微溝播的平均單株塊莖數(shù)為6.0 個(gè)，平均較單壟壟播多1.0 個(gè)；單株塊莖重方面全膜覆蓋壟上微溝播平均為736.5g，較全膜覆蓋壟播高52.9g；全膜覆蓋壟上微溝播處理的平均單薯質(zhì)量較單壟壟播小14.6g，商品薯率小1.1%。產(chǎn)量方面全膜覆蓋壟上微溝播和壟播處理的平均產(chǎn)量分別為40148.1kg/hm2和36994.3kg/hm2，前者比后者增產(chǎn)8.5%，產(chǎn)量高低順序?yàn)門2M3＞T2M2＞T2M4＞T1M3＞T2M1＞T1M4＞T1M1＞T1M2。T1M1 和T1M2 處理的產(chǎn)量顯著小于其他各處理。種植密度方面，兩種種植模式下均以種植密度為60000 株/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，當(dāng)密度增加到67500 株/hm2時(shí)產(chǎn)量下降，說明兩種種植模式下的最佳種植密度為60000 株/hm2。

表5 各處理產(chǎn)量指標(biāo)

2.4不同種植模式對馬鈴薯土壤水分利用效率的影響由表6 可以看出，播前0～200cm 土層的含水量在17.34%～22.74%之間，在0～100cm 和100～200cm 之間，隨著土層的下降，含水量分別呈下降的趨勢。由表7 可以看出，收獲后0～100cm 土層全膜覆蓋壟播的平均含水量比全膜覆蓋壟上微溝播處理含水量低0.66%，而100～200cm 土層則是前者高于后者0.34%。當(dāng)種植密度相同時(shí)，0～100cm土層，平均含水量T1M1大于T2M1，T1M2 大于T2M2，而T1M3 和T1M4 處理則分別小于T2M3 和T2M4處理，說明在0～100cm 土 層中，隨著種植密度的增加，全膜覆蓋壟上微溝播較全膜覆蓋壟播積聚水分。在100～200cm 土層中，除T1M1 小于T2M1 外，其他相同密度條件下，土壤含水量均是全膜覆蓋壟播小于全膜覆蓋壟上微溝播處理，說明在該土層，微溝播處理更能吸納水分。

表6 播前土壤含水量

表7 收獲后各處理土壤含水量

由表8 可以看出，收獲后全膜覆蓋壟播和全膜覆蓋壟上微溝播處理的平均貯水量分別為402.7mm和406.2mm，后者比前者高3.54mm。水分利用效率方面全膜覆蓋壟播和全膜覆蓋壟上微溝播處理的平均值分別為70.7kg/hm2·mm 和77.2kg/hm2·mm，全膜覆蓋壟上微溝播處理比全膜覆蓋壟播處理高6.5kg/hm2·mm，說明全膜覆蓋壟上微溝能夠促進(jìn)馬鈴薯對土壤水分的利用，更能充分地發(fā)揮旱作區(qū)馬鈴薯的水分生產(chǎn)潛力[9-10]。全膜覆蓋壟播以T1M1處理最高，達(dá)到75.7kg/hm2·mm，T1M4 處理最低為65.6kg/hm2·mm。全膜覆蓋壟上微溝播處理以T2M3 處理最高，達(dá)到81.5kg/hm2·mm，所有處理以T1M4 處理最低。兩種栽培模式下，當(dāng)種植密度為67500 株/hm2時(shí)產(chǎn)量水分利用率均最低。全膜覆蓋壟上微溝播處理當(dāng)種植密度為60000 株/hm2時(shí)產(chǎn)量水分利用率最高。

表8 各處理土壤水分利用效率

3 討論

全膜覆蓋壟播和全膜覆蓋壟上微溝播兩種種植模式對馬鈴薯生育期、主莖數(shù)、分枝數(shù)、株高無明顯影響。全膜覆蓋壟上微溝播蓄水效果優(yōu)于全膜覆蓋壟播，水分利用效率高于全膜覆蓋壟播6.5kg/hm2·mm，說明地膜全覆蓋增加了集雨面，使壟面上的降水向壟上微溝和大溝內(nèi)聚集疊加，較普通的全膜雙壟溝播顯著提高降水利用效率；全膜覆蓋壟上微溝播產(chǎn)量高于全膜覆蓋壟播，平均增產(chǎn)8.5%，說明全膜覆蓋壟上微溝播更有助于提高產(chǎn)量。兩種種植模式下種植密度以60000 株/hm2最佳，均能取得較高的產(chǎn)量。全膜覆蓋壟上微溝播能夠促進(jìn)馬鈴薯對土壤水分的利用，更加充分地發(fā)揮旱作區(qū)馬鈴薯的水分生產(chǎn)潛力，該技術(shù)在西北干旱區(qū)馬鈴薯種植中有較為廣泛的應(yīng)用前景。