膜下滴灌種植關鍵水對冬馬鈴薯產量與質量的影響

尹亞敏，孔維博,2，范春梅，彭爾瑞

（1云南農業大學水利學院，昆明 650201；2中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650201）

0 引言

馬鈴薯是中國第四大糧食作物，按季節來分，馬鈴薯的種植可分為早春作、春作、秋作和冬作[1]。在云南地區冬馬鈴薯既是主要的糧食作物又是重要的經濟作物，現在已發展成云南省第三大糧食作物[2-3]。冬馬鈴薯通常種植于旱地，云南的降水時空分布不均，降水主要集中于每年的6—10月份，在冬馬鈴薯種植期間，缺水會導致其產量和質量的顯著降低[4]，因此冬馬鈴薯生長過程中關鍵水的補給尤為重要。在冬馬鈴薯種植實踐中，把齊苗期、現蕾期、薯塊膨大期所補充的水稱為關鍵水。

覆膜種植冬馬鈴薯能改善土壤溫度，采用覆膜栽培能有效保證馬鈴薯出苗所需的土壤含水量并顯著增產[5-7]。膜下滴灌處理的馬鈴薯植株生長發育狀況優于其他灌溉方式[8-11]。本試驗對關鍵灌水時段進行膜下滴灌補水試驗，探索關鍵期灌水量對冬馬鈴薯生長及產量和質量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種為‘青薯9 號’，云南農業大學薯類研究所引進的栽培品種。種薯選擇25～30 g 的小種薯播種。‘青薯9 號’生育期約109 d，種植時間為2021 年1月6日。

地膜為市場出售的普通黑膜（厚0.01 mm），支管選用φ50PE管，耐壓值大于0.5 Mp，滴灌材料規格為φ16滴灌管及滴頭。

肥料：農家肥18 t/hm2，每株300 g；復合肥750 kg/hm2，每株12.5 g。

1.2 試驗地選擇

試驗地位于云南省大理州喜洲鎮喜洲村，該地海拔1990 m，年降水量1080.10 mm。12月至次年5月為旱季，平均總降雨量147.2 mm，占年降雨量的13.6%，相對濕度49%～54%，其中60%的雨量集中在6—8 月；年均溫度為15.10℃，最熱月為7 月，月平均氣溫20℃，最冷月為1月，月平均氣溫為8.7℃。屬低緯度高原季風氣候。全年日照2282 h，日光充足。其中11月至次年4月，日照時數1312 h，占全年日照時數的62%。霜期一般開始于11月，平均無霜期269 d。

大理喜州村2—5月的月平均氣溫為15.1～18.5℃，接近于塊莖形成膨的最適溫度17.0～20.0℃[12]，有學者研究表明，馬鈴薯適宜種植溫度為15～20℃，土壤濕度≥50%[13-14]，大理喜州村土壤為暗棕壤[15]，土壤肥沃，因此試驗區溫度適合馬鈴薯生長。

1.3 試驗方法

本試驗采用膜下滴灌方式，以灌水時期(T)灌水量(W)為研究對象，設置32個處理（表1），以不灌水(CK)為對照，其中，T1為覆黑膜，苗期膜下滴灌1次；T2為覆黑膜，苗期、花期膜下滴灌各1 次；T3為覆黑膜，苗期、花期、淀粉積累期膜下滴灌各1次；T4為不覆膜，苗期、花期、淀粉積累期各滴灌1次。

表1 冬馬鈴薯不同處理匯總表

由于馬鈴薯的種植區為旱地，大多沒有水源，因此灌溉制度的設置不套用灌溉定額，以需定供。根據馬鈴薯的種植行間距，確定種植60000株/hm2(2250 kg/hm2)，單次灌水量依據每株的用水來確定，分別以每株0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.3、1.5、1.6 kg確定灌水量，大田灌水量分別為W1(24 m3/hm2)、W2(40 m3/hm2)、W3(48 m3/hm2)、W4(60 m3/hm2)、W5(72 m3/hm2)、W6(80 m3/hm2)、W7(90 m3/hm2)、W8(96 m3/hm2)，灌水時間分別在齊苗期、現蕾與開花期，淀粉積累期（塊莖膨大期）各灌水1次，其他管理措施一致。

試驗區長5 m、寬1.5 m，面積7.5 m2，4次重復。每個試驗區均有明顯的標識。試驗采用黑膜覆蓋栽培，每試驗區2墑，1墑1行，株距0.25 m，行距0.75 m，每試驗區種植馬鈴薯40株，共1320株。試驗地頭有固定水源，試驗時可直接引用。支管與水源相連，直通田間，每個試驗區布置一根滲透式滴灌帶，首端有控制閥。不同的社區，由于灌水量的不同，灌水時間也不相同。灌水時間對應上述灌水量，分別是1.25、2.08、2.5、3.125、3.75、4.17、4.69、5 h。冬馬鈴薯不同處理生育期的灌水量設置及灌水制度見表1。

1.4 調查內容

調查記錄不同處理馬鈴薯出苗率，不同處理不同階段的株高和粗莖，收獲時測定產量和計算商品薯率（大于50 g的塊莖為商品薯，商品薯數占總薯數的百分比即為商品薯率）。馬鈴薯出苗率在齊苗期（3 月12日）前分3次進行調查，其中出苗調查見表2；馬鈴薯株高與莖粗的調查，分別在齊苗期（3月12日）、花期（4月10日）、淀粉積累期（4月30日）和成熟期（5月20日）各測量1次，每試驗區隨機選取10株測量，分別用直尺測量株高、游標卡尺量測莖粗，并記錄植株主莖數，株高和莖粗調查結果見表3和表4。

表2 馬鈴薯滴灌試驗出苗率調查 %

表3 不同灌水處理馬鈴薯株高調查表 cm

表4 不同灌水處理莖粗調查表 cm

產量和計算商品薯率的調查，在每個試驗社區隨機選5株馬鈴薯，挖出全部塊莖稱重測產，按大(＞150 g)、中(50～150 g)、小(＜50 g)薯分別稱重，測定大、中、小薯率。大薯率加中薯率合計即為商品率。

2 結果與分析

2.1 不同灌水處理對冬馬鈴薯株高的影響

從表3可看出：（1）膜下滴灌冬馬鈴薯的株高生長集中在出苗后與開花期之間，生長速度特別快，在開花期、淀粉積累期、成熟期也有增長，但相對速度減慢。當灌水量一定時，馬鈴薯的株高隨灌次數的增加而增大。（2）當灌水量為相同時，不同灌水時期馬鈴薯株高的變化趨勢一致，成熟期的株高按從大到小排序為：W5T4＞W4T4＞W3T4＞CK＞W6T4＞W7T4＞W8T4＞W2T4＞W1T4＞W8T4。CK 積累期起馬鈴薯株高大于W1T4、W2T4處理，原因灌水量小，而且是苗期灌水，對馬鈴薯植株高度幾乎沒有影響。W8T4最小是因為沒有覆膜，蒸發大，且塊莖的膨脹期也需要大量的水分補充，沒有多余的水分運用于植株生長。（3）灌水時段相同，灌水量在24～96 m3/hm2時，水分的補給對株高的影響為成熟期＞淀粉沉淀期＞開花期＞苗期。

2.2 不同灌水處理量對冬馬鈴薯莖粗的影響

從表4 可看出：（1）灌水量在40～72 m3/hm2時，馬鈴薯的莖粗隨著灌水量的增加而增大，在苗期、花期、淀粉沉淀期、成熟期增長趨勢一致。

（2）T4處理除外，苗期、花期、淀粉沉淀期、成熟期馬鈴薯的莖粗均大于CK的莖粗，W8T4最小的原因是，因為沒有覆膜，蒸發大，且塊莖的膨脹期也需要大量的水分補充。

（3）灌水時段相同，灌水量在24～96 m3/hm2時，膜下滴灌灌水量的增加對莖粗的影響為：淀粉沉淀期＞成熟期＞開花期＞苗期，淀粉沉淀期的莖粗大于成熟期是由于成熟期馬鈴薯的莖接近衰敗，失去水分有所收縮所致。

2.3 不同灌水處理對冬馬鈴薯產量的影響

2.3.1 不同灌水定額與冬馬鈴薯產量的關系 依據產量和灌水定額進行相關分析。分析不同灌水處理條件下馬鈴薯與產量的關系，結果見表5。

表5 不同灌水定額馬鈴薯產量統計表 kg/hm2

（1）T1處理（苗期1次灌水）。灌水定額為24～60 m3/hm2時，馬鈴薯產量與灌水定額是線性相關；灌水定額為60～72 m3/hm2時，產量急速增加并達到峰值52911.2 kg/hm2；灌水定額為72～96 m3/hm2時，產量急速下降，產量為51207 kg/hm2＞CK。

（2）T2處理（苗期和花期各灌1 次水）。灌水定額為48～80 m3/hm2時，馬鈴薯產量與灌水定額是線性相關；灌水定額為80～96 m3/hm2時，產量急速增加；灌水定額為96～144 m3/hm2時，產量增速減慢并達到峰值58790 kg/hm2；灌水定額為144～192 m3/hm2時，產量急速下降，產量為57407 kg/hm2＞CK。

（3）T3處理（苗期、花期和淀粉沉淀期各灌1次水）。灌水定額為72～180 m3/hm2時，馬鈴薯產量與灌水定額是線性相關；灌水定額為180～216 m3/hm2時，產量急速增加并達到峰值54502 kg/hm2；灌水定額為216～288 m3/hm2時，產量急速下降，產量為51557kg/hm2＞CK。

（4）T4處理（苗期、花期和淀粉沉淀期各灌水1 次不覆膜）。灌水定額為72～144 m3/hm2時，產量急速增加，產量達51758 kg/hm2＞CK；灌水定額為144～216 m3/hm2時，產量增速減慢并達到峰值53412 kg/hm2；灌水定額為216～288 m3/hm2時，產量急速下降，產量為49495 kg/hm2＜CK。

2.3.2 不同處理對冬馬鈴薯產量的影響 從表6 可看出：T1處理下，單次灌水量在24～72 m3/hm2產量呈現增加，72～96 m3/hm2產量呈現減少的趨勢；T2處理下，齊苗期和開花期單次灌水量為72 m3/hm2時產量出現最高值58790 kg/hm2。在種植管理、施肥標準統一的情況下，冬馬鈴薯關鍵水的適宜灌水量為72 m3/hm2，當灌水量為72 m3/hm2時，膜下滴灌一次灌水、兩次灌水、三次灌水的產量分別為52911、58790、54500 kg/hm2，均大于CK 的50681 kg/hm2，且增產率為4.4%、16.0%、7.5%；當灌水量為72 m3/hm2時，不覆膜滴灌時，馬鈴薯產量達53412 kg/hm2。

表6 不同處理馬鈴薯產量統計表

（1）當灌水時段相同，灌水量在24～40 m3/hm2時，水分的補給對產量的影響為T2W＞T3W＞T1W＞T4W，說明覆膜保水效果好，裸地比覆膜地含水量小，蒸發量大，導致馬鈴薯需水量不足，產量降低。

（2）當灌水時段相同，灌水量在40～72 m3/hm2時，水分的補給對產量的影響為T2W＞T3W＞T4W＞T1W，隨著灌水量的增加，產量也迅速增大。其中灌水量為72 m3/hm2，增長幅度大，但T1W處理產量最低，是由于灌水量過小，馬鈴薯需水量不足所致。

（3）T4W7～T4W8產量均小于CK，因此灌3次水適宜的總灌水量應在96～240 m3/hm2之間。當灌水時段相同，單次灌水量在72～96 m3/hm2時，水分的補給對產量的影響為T2W＞T3W＞T1W＞T4W，隨著灌水量的增加而降低，其中單次灌水量為72 m3/hm2，減低幅度小，也就是說，單次灌水量為72 m3/hm2是上限，滿足冬馬鈴薯生育期的關鍵用水。

（4）當馬鈴薯只在苗期灌水，且一次灌水量＜72 m3/hm2時，則馬鈴薯的產量小于CK。

（5）綜上所述：一次關鍵水（苗期），適宜灌水量為72～96 m3/hm2；二次關鍵水（苗期和花期），適宜灌水量為72～192 m3/hm2；三次關鍵水（苗期、花期、淀粉沉淀期），適宜灌水量144～240 m3/hm2。

2.4 不同灌水處理馬鈴薯質量與經濟效益分析

計算經濟效益時，滴灌材料是以平均使用期限為5年來折算，馬鈴薯價格是以2021年馬鈴薯平均銷售價1.9元/kg，復合肥為價格為3.2元/kg，有機肥520元/t，塑膠膜15.2元/kg，農業用水0.4元/t，勞力以100元/（人·d），種薯3150元/hm2來計。計算成果詳見表7。

表7 不同灌水處理方式下馬鈴薯經濟效益

由表7 可知，不同灌水處理馬鈴薯產量在45106～58790 kg/hm2之間，其中以T2處理產量最高，依次是T2處理＞T3處理＞T4處理＞T1處理，說明膜下滴灌處理經濟產量高于未覆膜滴灌處理，當灌水量和灌水時段相同的情況下T3處理＞T4，增產率達2.0%～5.3%，其中以T2處理增產效果最好，增量為12.05%～16.0%，馬鈴薯種植膜下滴灌最高經濟效益可達84059元/hm2。

3 討論與結論

冬馬鈴薯在種植過程中對水分的需求較大，在控制單一變量條件下通過不同灌水對馬鈴薯產量和商品率進行試驗研究，目的在于更好的把握水分在馬鈴薯種植中的使用情況。綜合以上分析的結果，灌關鍵水可以促進馬鈴薯的發芽率、株高、莖粗，進而影響馬鈴薯的產量和品質[16]。膜下滴灌關鍵水是干旱地區種植馬鈴薯的首選，覆膜滴灌處理顯著降低了蒸散量，同時提高了水分利用效，促使馬鈴薯提早出苗，增加了馬鈴薯生長時間，避免了晚疫病的危害，馬鈴薯的產量和質量也顯著提高，與賈振華等[17]的試驗研究一致。當灌水時段為齊苗期和開花期時，單次灌水量為72 m3/hm2，馬鈴薯產量最高(58790 kg//hm2)，商薯率也是最高(95.6%)，經濟效益最高可達（84059 元/hm2）。其他的處理情況產量皆不能達到（齊苗期和開花期2次灌水，單次灌水量為72 m3/hm2）的效果，主要原因有2 個，一是當灌水量沒有達到上述標準時，水分供應不能滿足作物生長需求，限制了作物生長，進而影響作物產量與品質[18]；另一方面是灌水過量，抑制作物的呼吸作用和光合作用，進而影響作物生長，嚴重情況可能會導致作物死亡[19]。因此，冬馬鈴薯膜下滴灌關鍵水的灌水量不可過多或過少，結合本試驗研究結果，云南冬馬鈴薯膜下滴灌關鍵期宜為齊苗期和開花期，單次灌水量適宜為72 m3/hm2。