覆蓋模式對冬作馬鈴薯根層土壤剖面硝態氮分布特征的影響

管大偉 官利蘭 劉濤 譚微 鄧偉 張新明

摘要 ［目的］探討不同覆蓋模式對冬作馬鈴薯根層土壤剖面硝態氮動態變化及分布特征的影響。［方法］以費烏瑞它馬鈴薯一級脫毒種薯為供試植物，采用完全隨機區組設計，布置3個覆蓋處理：無覆蓋（T1）、6 000 kg/hm2稻殼覆蓋（T2）和黑膜覆蓋（T3），進行田間試驗。［結果］稻殼覆蓋處理與黑膜覆蓋處理的根層剖面硝態氮動態變化基本一致，但均與無覆蓋處理的動態變化存在差異;在冬作馬鈴薯生長前期，無覆蓋處理的土壤硝態氮含量高于覆蓋稻殼處理與黑膜覆蓋處理，后期覆蓋稻殼處理與黑膜覆蓋處理土壤硝態氮含量高于無覆蓋處理；在收獲時，稻殼處理0～20? cm土層的土壤硝態氮含量低于20～40? cm土層，但兩者之間的差異未達到顯著水平（P＞0.05），其他采樣時期和處理的土壤硝態氮含量均表現為0～20? cm的數值高于20～40? cm。［結論］除稻殼覆蓋收獲時20～40? cm土壤硝態氮含量高于0～20? cm土壤外，不同覆蓋模式下，不同時期0～20? cm土層的土壤硝態氮均含量高于20～40? cm土層。

關鍵詞 冬作馬鈴薯;覆蓋模式;稻殼覆蓋;土壤硝態氮;動態

中圖分類號 S532? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）06-0064-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.06.015

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Marked Mulching Model on Nitrate Nitrogen Distribution Characteristics in Root-layer Soil Profile of Winter Potatoes

GUAN Da-wei1，GUAN Li-lan2，LIU Tao1 et al

（1.South China Agricultural University，Guangzhou，Guangdong 510642；2.Enping Agricultural Technology Extension Service Center，Enping，Guangdong? 529400）

Abstract ［Objective］ This study aimed at probing into the effects of the different mulching patterns on the dynamic changes and distribution characteristics of nitrate nitrogen in the root-layer soil profile of winter potato.［Method］In the field experiment，the first grade virus-free seed tuber of Favorita potato was used as the tested plant.Using a completely randomized block design，three covering treatments were arranged： no mulch （T1），6 000 kg/hm2 rice hull mulch （T2），and black film mulch （T3）.［Result］The dynamic changes of nitrate nitrogen in the root-layer profile in terms of rice husk mulching and black film mulching treatments were basically consistent，but there were differences between the dynamic changes of rice husk mulching and black film mulching treatments;In the early stage of winter potato growth，the soil nitrate nitrogen content of no-mulch treatment was higher than that of rice husk and black film mulch treatment，while the soil nitrate nitrogen content of rice husk and black film mulch treatment was higher than that of no-mulch treatment;At harvest time，the soil nitrate nitrogen content in the 0-20 cm soil layer treated with rice husk was lower than that in the 20-40? cm soil layer，but the difference between the two soil layer did not reach a significant level （P>0.05）.The soil nitrate nitrogen content in the other sampling periods and with other treatments showed that the value in 0-20? cm layer was higher than that of 20-40? cm.［Conclusion］Except that the content of nitrate nitrogen in soil 20-40? cm under rice husk mulching was no marked higher than that in soil 0-20? cm at harvest time，the content of nitrate nitrogen in 0-20 ?cm soil layer under different mulching modes was higher than that in soil 20-40 cm at different stages.

Key words Winter potato;Mulching mode;Rice hull mulch;Soil nitrate nitrogen;Dynamics

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.），茄科茄屬一年生草本植物，俗稱土豆、洋芋、荷蘭薯等，適宜在冷涼的環境中生長，生長周期短，適宜在偏酸性、疏松且透氣性好的土壤中生長［1-2］ ，是世界第四大糧食作物［3］。2021年廣東省冬作馬鈴薯種植面積達4.55萬hm2，總產量約為98.90萬t［4］。近年來，廣東省冬作馬鈴薯主產區采用黑膜覆蓋技術，該技術在收獲后部分黑膜殘留在農田或在地頭焚燒，存在環境污染，并影響后茬作物產品質量等問題，一定程度上制約著冬作馬鈴薯產業的可持續性發展［5-6］。有關研究表明，稻殼可作為有機基質栽培作物并應用于馬鈴薯栽培［7］，綜合利用稻殼資源，有利于促進農業綜合效益及其可持續發展。土壤硝態氮作為水溶性負離子，不易被帶負電荷的土壤膠體吸附，易隨水移動，因此在土壤中易發生淋溶損失。不僅造成資源和資金的浪費，且污染環境，進入地下水體，破壞生態系統平衡［8］。研究表明，影響西北地區馬鈴薯品質的主要養分因子為土壤電導率、速效鉀、硝態氮和含水量。土壤硝態氮是影響馬鈴薯產量和維生素C的首要土壤養分因子［9］。在我國冬作馬鈴薯主產區，關于不同覆蓋下的根層土壤硝態氮分布特征的研究未見報道，該研究重點探究冬作馬鈴薯生產過程中不同覆蓋模式技術對馬鈴薯根層土壤剖面硝態氮動態變化及分布特征的影響，旨在為稻殼在冬作馬鈴薯生產中的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

試驗田位于廣東省恩平市恩城街道北郊恩平市農業科學技術研究所試驗基地，恩平市恩城街道深水村（112°20′37″E，22°13′03″N），當地氣候類型為南亞熱帶季風氣候。土壤為水稻土，前茬作物為水稻，土壤質地為輕壤土，0～20 cm土層的pH為5.3，有機質含量為17.11 g/kg，堿解氮的含量為62.7? mg/kg，硝態氮的含量為13.6 mg/kg，銨態氮的含量為4.6 mg/kg，無機氮的含量為18.2 mg/kg，有效磷的含量為79.0? mg/kg，速效鉀的含量為61.5? mg/kg；20～40 cm土層的pH為5.6，有機質含量為7.7 g/kg，堿解氮的含量為18.0? mg/kg，硝態氮的含量為7.8 mg/kg，銨態氮的含量為2.6 mg/kg，無機氮的含量為10.4 mg/kg。

1.2 供試材料

供試植物：費烏瑞它（Solanum tuberosum L.）品種馬鈴薯，一級脫毒種薯。

供試肥料：緩釋復合肥（14-6-24）和生物有機肥（N 12.8 g/kg，P2O5 31.9 g/kg，K2O 8.2 g/kg）。

供試地膜：農用黑色地膜。

供試稻殼：水稻谷粒取掉的外殼，未做其他任何處理。

1.3 試驗設計

1.3.1 試驗方案。

試驗共設置3個處理，具體試驗安排見表1。

1.3.2 田間布局與管理。

試驗采用高壟雙行的種植模式，完全隨機區組排列，每個處理3次重復，每個小區3壟，面積為39 m2（1.3 m×10.0 m×3），中間壟為測產壟，每壟90株。

試驗于2020年11月14播種，采用“一基免追”的施肥模式，并進行水分管理和病蟲害防治等其他田間管理［10］。2021年3月18日收獲，取中間壟的其中5 m測產，大于75 g為商品薯，小于75 g或病薯、爛薯、畸形薯和裂薯的為次品薯，分別稱重并記錄數據。

1.3.3 基礎土樣的采集與測定。

試驗種植之前，采用五點取樣法采集了0～20 cm和20～40 cm根層剖面的土壤，去除大于2 mm的石礫、稻殼及根系等后，放于陰涼干燥處自然風干后過篩保存。基礎土樣測定其土壤質地（比重法）、pH（電位法）、有機質（重鉻酸鉀容量法-外加熱法）、堿解氮（堿解擴散法）、硝態氮（紫外分光光度法）、有效磷（0.5 mol/L NaHCO3浸提分光光度法）、速效鉀（中性NH4OAc浸提-火焰光度法）的含量［11-12］。

1.3.4 動態土樣的采集與測定。

動態土樣采集及前期處理：播種后，冬作馬鈴薯于2020年12月18日齊苗，齊苗后 10 d 開始采樣，每間隔 12 d 采1次樣品，共采 5 次，第6次采樣是在收獲后。采集土壤樣品時，在采取植株樣品處用土鉆分別取0～20、20～40 cm土層的土樣，去除大于2 mm的石礫、稻殼及根系等，混勻后用四分法將每份土樣分為新鮮土樣和風干土樣，將新鮮土樣放于冰柜中-20 ℃冷凍密封保存，風干土樣于陰涼干燥處自然風干后過篩（2.00、1.00、0.15 mm）保存。

測定項目：硝態氮（紫外分光光度法）［12］。

1.4 數據處理與統計

試驗數據采用 Excel 2010 和 DPS14.10 軟件［13］進行統計分析，采用 Duncan 多重比較方法檢驗差異顯著性（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋模式對土壤剖面硝態氮動態變化的影響

2.1.1 不同覆蓋模式對0～20 cm土層土壤硝態氮動態變化的影響。

由圖1可知，0～20 cm土層中，T1硝態氮含量先增加后減少，T3硝態氮含量先增加后減少再增加最后減少，T1與T3整體起伏較大，T2在整個生長期硝態氮的含量均處于較低的水平，且變化起伏較T1和T3要小。

在34 d之前，T1的硝態氮含量均顯著高于T2和T3；在46 d時，T3的硝態氮含量顯著高于T2和T1；在58 d時，T3的硝態氮含量顯著高于T1，T2與T3的硝態氮含量無顯著性差異；在80 d時，T1的硝態氮含量顯著高于T2和T3，T2與T3的硝態氮含量無顯著性差異。

2.1.2 不同覆蓋模式對20～40 cm土層土壤硝態氮動態變化的影響。

由圖2可知，在20～40 cm土層中，收獲前3個處理的土壤硝態氮的含量均呈現出先減小再增加再減小的趨勢，收獲時T1土壤硝態氮含量升高；除在10和58 d，T1的土壤硝態氮含量高于T2和T3，且T1在34 d時土壤硝態氮含量達到最大值，T2和T3在46? d時土壤硝態氮含量達到最大值。在20～40 cm土層中，在10、58和80 d時，3個處理的土壤硝態氮的含量無顯著性差異；在22和34 d時，T1的硝態氮含量顯著高于T2和T3，T2與T3的硝態氮含量無顯著性差異；在46 d時，T1和T2的硝態氮含量顯著高于T3，T1與T2的硝態氮含量無顯著性差異。

2.1.3 不同覆蓋模式對0～40 cm土層土壤硝態氮動態變化的影響。

由圖3 可知，在0～40 cm土層中，整個生長期T1和T2的土壤硝態氮含量先增加后減少，T3的土壤硝態氮含量先增加再減少再增加再減少，T2的土壤硝態氮含量在整個生長期低于T1和T3，且T1在10 d時土壤硝態氮含量達到最大值，T2和T3在46 d時土壤硝態氮含量達到最大值。

在0～40 cm土層中，在10 d時，3個處理的土壤硝態氮的含量存在顯著性差異，T1＞T3＞T2；在 34 d時，3個處理的土壤硝態氮的含量存在顯著性差異，T1＞T2＞T3；在22和80 d時，T1的硝態氮含量顯著高于T2和T3，T2與T3的硝態氮含量無顯著性差異；在46和58 d時，T1和T2的硝態氮含量顯著低于T3，T1與T2的硝態氮含量無顯著性差異。

2.2 不同覆蓋模式對土壤剖面硝態氮分布特征的影響

由圖4 可以看出：無覆蓋處理在不同時期土壤剖面均表現為上層土壤（0～20 cm）硝態氮含量高于下層土壤（20～40 cm）。在10、22、58和80 d時，上層土壤硝態氮與下層土壤硝態氮含量差異顯著（P<0.05）；在34和46 d時，上層土壤硝態氮與下層土壤硝態氮含量差異不顯著（P>0.05）。

由圖5可知，黑膜覆蓋處理在不同時期土壤剖面均表現為上層土壤（0～20 cm）硝態氮含量高于下層土壤（20～40 cm）。在10、22、46和58 d時，上層土壤硝態氮與下層土壤硝態氮含量差異顯著（P<0.05）；在34和80 d時，上層土壤硝態氮與下層土壤硝態氮含量差異不顯著（P>0.05）。

由圖6 可知，稻殼蓋處理在80 d時，土壤剖面表現為上層土壤（0～20 cm）硝態氮含量低于下層土壤（20～40 cm），其他時期土壤剖面硝態氮均表現為上層土壤硝態氮含量高于下層土壤。在10、22、34、46和58 d時，上層土壤硝態氮與下層土壤硝態氮含量差異顯著（P<0.05）；在80 d時，上層土壤硝態氮與下層土壤硝態氮含量差異不顯著（P>0.05）。

3 結論與討論

3.1 不同覆蓋模式對土壤剖面硝態氮動態變化的影響

在北方蔬菜大棚內覆蓋稻殼約20.0 cm厚，可以提高13.5%的速效氮、5.3倍的速效鉀、3.6倍的速效磷，明顯增加土壤有機質含量，并且還可以對土壤起到殺菌消毒作用［14］。高玉紅等［15］兩年試驗表明，覆蓋處理下胡麻現蕾期0～40 cm土層硝態氮含量分別比CK處理增加3.05%～8.61%和 5.05%～6.42%。陳志龍等［16］研究表明，從總體上看，水稻生育前期銨態氮和硝態氮的含量高于生育后期，與前期的施肥有關。在旱作條件下，無論是銨態氮還是硝態氮，均以蓋草處理含量最高，覆膜處理次之，裸露處理最小。研究結果顯示，不同覆蓋模式下，3個不同土層的覆蓋稻殼處理與黑膜覆蓋處理的動態變化基本一致，與無覆蓋處理的動態變化不一致;在冬作馬鈴薯生長前期，無覆蓋處理的土壤硝態氮含量高于稻殼覆蓋處理與黑膜覆蓋處理，在冬作馬鈴薯生長前后期，在0～20 cm土層剖面和0～40 cm土層剖面中黑膜覆蓋處理土壤硝態氮含量高于稻殼覆蓋處理與無覆蓋處理。這與陳志龍等［16］結果不一致。楊靖東等［17］研究表明，稻殼覆蓋條件下種植黃瓜，并且覆蓋厚度適宜，黃瓜幼苗和根系的硝酸還原酶活性增加，氮代謝水平提高，促進了幼苗生長。稻殼可吸附一定的氮素，在作物生長前期吸附硝態氮，減少硝態氮的淋失，在作物生長后期可為作物生長提供硝態氮。

3.2 不同覆蓋模式對土壤剖面硝態氮分布特征的影響

王國玉等［18］研究表明，從各處理土壤硝態氮剖面分布看，地膜覆蓋能有效地促進玉米對土壤硝態氮的吸收。高玉紅等［15］研究表明，特別是在降雨較多的成熟期，覆蓋處理可以減緩硝態氮向下層的遷移，0～40? cm土層土壤硝態氮含量較40～100? cm土層顯著高出3.27%～4.92%；覆蓋處理有利于根系吸收土壤的硝態氮，胡麻成熟期覆蓋處理0～100? cm土層硝態氮積累量較CK處理顯著低6.64%～17.98%，其相關分析表明，胡麻關鍵生育時期不同土層的土壤硝態氮含量與籽粒產量之間有極顯著或顯著的相關關系。 該研究結果顯示，稻殼處理在80 d時0～20 cm土層的土壤硝態氮含量低于20～40 cm土層，2個土層間土壤硝態氮含量差異不顯著（P＞0.05）。除稻殼覆蓋收獲時20～40 cm土壤硝態氮含量高于0～20 cm土壤外，不同覆蓋模式下，不同時期0～20? cm土層的土壤硝態氮含量均高于20～40 cm土層，與高玉紅等［15］結果一致。

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