半干旱区马铃薯不同覆膜方式对土壤水分、温度及产量的影响

刘五喜，董 博，张立功，苏忠太

（1.庄浪县农业技术推广中心，甘肃 庄浪 744699；2.甘肃省农业科学院旱地农业研究所，甘肃 兰州 730070）

庄浪县地处六盘山西麓，海拔1 400～2 857 m，年均降雨量498 mm，年均气温8.1℃，属雨养农业区。马铃薯是庄浪县第二大作物，也是特色优势作物。近年来，随着旱作农业的发展，马铃薯全膜栽培面积不断扩大，常年播种面积2万hm2以上[1]。然而马铃薯的栽培模式比较单一，且产量不稳定。为此，在总结玉米全膜双垄沟播栽培的基础上，提出了马铃薯全膜双垄垄播和全膜垄作侧播栽培技术，并在干旱半干旱地区大面积推广应用，推动了马铃薯地膜覆盖栽培进入全覆盖时代。然而，在马铃薯全膜覆盖栽培大田应用中，农户施用有机肥不足，导致庄浪县耕地地力下降，玉米秸秆资源的浪费对环境造成的污染等问题。因此，马铃薯全膜覆盖栽培技术亟待进一步完善和提高。近年来，国内对旱地马铃薯地膜覆盖栽培模式研究较多[2-5]，但对马铃薯秸秆覆盖研究报道较少，为了进一步提高庄浪县耕地质量，实现秸秆资源化利用，减轻废旧地膜对环境造成的污染，探索马铃薯秸秆带状覆盖技术代替地膜覆盖技术的可行性，于2015年进行了马铃薯不同栽培模式试验研究，探讨半干旱地区马铃薯的最佳栽培模式，以达到对降水资源的高效利用。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设于2015年庄浪县南湖镇寺门村，E 105°58'44.8''，N 35°22'38.9''，海拔 1 800 m，年均气温7.9℃，无霜期145 d，≥0℃的积温3 310℃，≥10℃活动积温2 690℃，年均降雨量498 mm，其中＜10 mm的降雨占总降雨量的47.73%，平均蒸发量为1 289.1 mm，空气相对湿度67%，干燥度1.55。试验地土壤为黑垆土，容重1.30 g/cm3，有机质15.26 g/kg，速效氮54.8 mg/kg，速效磷18.14 mg/kg，速效钾186.3 mg/kg，pH 8.56。试验地肥力中等、均匀，地块平坦。

1.2 供试材料

供试氮肥为尿素（N 46.4%，甘肃刘家峡化工总厂），磷肥为普钙（P2O516%，云南禄丰勤攀磷化工有限公司），钾肥为硫酸钾（K2O 33%，山东鲁丰钾肥有限公司）；地膜为天水天宝塑业有限责任公司生产的黑色地膜，幅宽120cm；秸秆为已收获的半风干玉米秸秆，马铃薯采用庄浪县农业技术推广中心生产的‘庄薯3号’品种的脱毒一级种薯。

1.3 试验设计与方法

试验采用随机区组设计，共设6个处理。

T1：通用全膜垄沟栽培垄上播种，垄底宽33 cm，垄面宽20 cm，垄高15 cm，采用120 cm黑色地膜覆盖，一幅地膜覆盖3垄2沟，每隔20 cm打渗水孔，垄沟组合为“3垄-2沟”，马铃薯播于垄面上，平均行距33cm，密度52500穴/hm2。

T2：全膜双垄垄播，垄型呈“凹”型，在垄底宽70 cm，垄面宽50 cm，垄高15 cm的大垄上，纵向沿中线开挖一条微沟，即成“凹”型双垄，微沟宽20cm，深10cm。垄沟组合为“凹型垄-大沟”，大沟宽40 cm，深15 cm，用120 cm黑色地膜全覆盖，两幅地膜接于大沟处，并用土压住地膜。凹槽内覆少量土，并每隔20 cm打渗水孔，宽行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，马铃薯播于垄面上。

T3：黑色全膜垄作侧播种植，垄成“弓”型，垄底宽70 cm，垄面宽50 cm，垄高15 cm，垄沟组合“弓型垄-沟”，沟宽40cm，沟深10cm，采用120cm黑色地膜覆盖，一幅地膜覆盖1垄1沟，宽行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，一垄播双行，马铃薯播于垄侧。

T4：起垄单沟秸秆覆盖，垄底宽70 cm，垄面宽50 cm，垄高15 cm的大垄，其他规格同T2，形成大小双沟，在小沟内均匀覆秸秆与垄面高度持平，并用土压住秸秆，垄沟组合为“凹型垄-单沟秸秆”，马铃薯播于垄面上。宽行距70cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2。

T5：起垄双沟秸秆覆盖，垄底宽70 cm，垄面宽50cm，垄高15cm的大垄，其他规格同T2，在大、小沟内均匀覆秸秆与垄面高度持平，并用土压住秸秆，垄沟组合为“凹型垄-双沟秸秆”，宽行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，马铃薯播于垄面上。

T6：露地栽培（CK），宽行距70 cm，窄行距40cm，密度52500穴/hm2，马铃薯平地播种，现蕾前施肥培土成垄。试验采用随机区组排列，重复3次，小区面积（4.8 m×6 m）28.8 m2，试验走道及小区间距50cm，设置保护行。

试验于2014年11月上旬覆膜，按试验要求整株覆盖玉米秸秆，覆盖量为8 250 kg/hm2。试验于2015年4月13日统一播种，采用简易马铃薯穴播器播种；结合播前整地，各处理施腐熟鸡粪4.5t/hm2，施纯 N 90 kg/hm2，P2O590 kg/hm2，K2O 45 kg/hm2。于6月10日用点播器打孔追施纯N 90 kg/hm2，深度15 cm。其他管理措施同当地大田，于10月12日统一收获。

1.4 试验记载和测定项目

1.4.1 生育期记载

试验期间观察记载出苗期、现蕾期、开花期、成熟期以及生育期。

1.4.2 土壤含水量的测定

用烘干法测定土壤含水量。播种前、收获后测0～20， 20～40，40～60， 60～80， 80～100， 100～120，120～140，140～160，160～180和 180～200 cm 土壤含水量，出苗期、现蕾期、开花期、成熟期测0～20，20～40，40～60，60～80 和 80～100 cm 土壤含水量。所取土样在105～110℃烘箱中烘6～8h至恒重后称重。

土壤重量含水量（%）=（土壤湿重-土壤干重）/土壤干重×100

土壤贮水量（mm）=土壤重量含水量（%）×容重（g/cm3）×土层厚度（cm）×10

耗水量（mm）=播前贮水量（mm）-收后贮水量（mm）+生育期降水（mm）

水分利用效率（kg/hm2·mm）=经济产量（kg/hm2）/耗水量（mm）

1.4.3 土壤温度的测定

用曲管温度计测定土壤温度。分别在马铃薯出苗期、现蕾期、开花期、成熟期，选择晴朗的天气，于上午11点，测定小区中心位置的马铃薯播种带相邻2株之间5，10，15，20和25cm的地温。

1.4.4 产量和经济性状的测定

试验收获前，每小区中间行按5点取样法，取30株考种样考查株高、结薯数量和薯块鲜重，按小区收获计实产。薯块大小按小薯（＜75 g）、中薯（75～150g）、大薯（＞150g）标准统计。

1.5 数据处理

试验用Excel 2007进行数据处理，用DPS 7.05处理软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 生育期

地膜和秸秆覆盖对马铃薯的生育期有明显影响（表1），地膜覆盖（T1、T2、T3）较T6（CK）各个生育期提前，出苗期提前4 d，现蕾期、开花期、成熟期提前7 d，生育期提前3 d。秸秆覆盖（T4、T5）较T6（CK）生育期略有推迟，开花期、成熟期推迟1d，生育期延长1d。

2.2 经济性状

不同模式对马铃薯的性状有明显的影响（表2），T1、T2、T3、T4和T5单株结薯数分别较T6（CK）增加1.5，1.5，1.2，0.8和0.9个，大中薯数分别较T6（CK）增加1.4，1.2，1.1，1.0和0.8个，单株结薯数T1、T2、T3间差异不显著，T3、T4、T5间差异不显著，其余处理间差异均显著；T1、T2、T3、T4和T5单株薯重分别较 T6（CK）增加 180，240，80，40和70 g；大中薯重分别较T6（CK）增加200，230，90，60和70 g，单株薯重T3、T4、T5间差异不显著，其余处理间差异均显著。T1、T2、T3、T4和T5大中薯重量比分别较T6（CK）增加4.6，2.2，2.4，3.1和1.1个百分点，地膜覆盖、秸秆还田较露地栽培显著提高了单株结薯数和单株薯重，大中薯率也明显增加。

表1 各处理生育期Table 1 Growth stages of different treatments

表2 各处理经济性状Table 2 Economic characteristics of different treatments

表3 0～25 cm土壤温度（℃）Table 3 Soil temperature in 0-25 cm

2.3 土壤温度

马铃薯全生育期0～25 cm土壤温度变化明显（表3），地膜覆盖处理（T1、T2、T3）土壤平均温度17.9～19.1℃，较T6（CK）提高0.4～1.6℃；秸秆覆盖处理（T4、T5）土壤温度16.5℃左右，较T6（CK）降低1℃左右。

2.4 土壤含水量及水分利用效率

马铃薯全生育期地膜覆盖处理（T1、T2、T3）土壤含水量平均为21.5%～22.3%，较T6（CK）高1.6～2.4个百分点；秸秆覆盖处理（T4、T5）土壤含水量平均为20.6%～20.8%，较T6（CK）高0.7～0.9个百分点（表4）；水分利用效率地膜覆盖处理（T1、T2、T3）为78.8～93.3 kg/hm2·mm，较T6（CK）高11.6～26.1 kg/hm2·mm；

秸秆覆盖处理（T4、T5）73.2～76.9 kg/hm2·mm，较T6（CK）高6.0～9.7 kg/hm2·mm（表5）。不同栽培及覆盖方式对马铃薯水分利用效率影响十分明显，水分利用效率T1、T2间差异不显著，T3、T4、T5间差异不显著，T4、T6间差异不显著，其余处理间差异均显著。

表4 0～100 cm土壤含水量（%）Table 4 Soil moisture content in 0-100 cm

表5 水分利用效率Table 5 Water use efficiency(WUE)

表6 产量及经济效益Table 6 Yield and economic benefit

2.5 产 量

从表6可以看出，全膜双垄垄播栽培产量和纯收入最高，即T2处理产量和纯收入分别为52 989 kg/hm2、34 495.2元/hm2，较T6（CK）产量和纯收入增加12 675 kg/hm2、8 556元/hm2；其次为T1处理，产量和纯收入分别为50 837 kg/hm2、32 773.2元/hm2，较T6（CK）分别增加10523kg/hm2、6834元/hm2，第3位的是T3处理，产量和纯收入分别为45 246 kg/hm2、28 300.8 元/hm2，较 T6（CK）分别增加 4 932 kg/hm2、2 361.6元/hm2，T5处理产量和纯收入排第4位，分别为45 072 kg/hm2、28 185.6元/hm2，较T6（CK）分别增加4 758 kg/hm2、2 246.4元/hm2，T4处理产量和纯收入分别为43 406 kg/hm2、26 882.4元/hm2，分别较T6（CK）增加 3 092 kg/hm2、943.2 元/hm2，T6（CK）产量和纯收入最低，分别仅为40 314 kg/hm2、25 939.2元/hm2。对产量结果进行方差分析，处理间差异达到极显著水平，区组间未达到显著水平，T1、T2间差异不显著，T3、T4、T5间差异不显著，其余处理间差异均显著。

3 讨 论

马铃薯全膜双垄垄播栽培可达到节水、增产，提高水分利用效率。试验结果表明，全膜双垄垄播栽培（T2）较露地（CK）种植增产12 675 kg/hm2，增幅31.4%，水分利用效率提高26.1kg/hm2·mm，大中薯重量比提高了2.2个百分点。与前人研究结果基本一致[6-10]。

马铃薯全膜双垄垄播栽培技术用黑色地膜全地面覆盖，马铃薯播于小垄上，沟内覆土打渗水孔集雨的栽培技术，该技术集蓄水保墒、增温于一体，并有效地调节垄内土壤水分，干旱年不旱，丰水年不涝，其增产增收效果十分显著，且技术流程简单，简便易行，是马铃薯全膜覆盖栽培技术创新和丰富，采用黑色地膜覆盖可以抑制杂草和减少绿头薯[11,12]。

秸秆覆盖能抑制土壤水分蒸发，改善作物生长的水环境，促进马铃薯对土壤水分的有效利用，进而提高马铃薯产量和大中薯率。秸秆覆盖（T4、T5）种植较露地（CK）种植增产3 092～4 758 kg/hm2，增幅7.7%～11.8%，大中薯重量比提高了1.1～3.1个百分点。与前人研究结果基本一致[13]。

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