绿洲膜下滴灌调亏对马铃薯土壤环境及产量的影响

薛道信，张恒嘉，巴玉春，张 明，王世杰

(1.甘肃农业大学 工学院，甘肃 兰州 730070；2.民乐县洪水河管理处，甘肃 民乐 734503)

绿洲膜下滴灌调亏对马铃薯土壤环境及产量的影响

薛道信1，张恒嘉1，巴玉春2，张 明2，王世杰1

(1.甘肃农业大学 工学院，甘肃 兰州 730070；2.民乐县洪水河管理处，甘肃 民乐 734503)

为测定膜下滴灌调亏马铃薯全生育期内不同调亏水平土壤养分、土壤水热动态、生长动态、产量效应和水分利用效率，于2016年在河西荒漠绿洲灌区民乐县益民灌溉试验站开展了马铃薯不同生育阶段水分调亏灌溉的试验研究，结果表明，马铃薯膜下滴灌调亏土壤水热变化均匀且利用率高，有利于马铃薯对土壤养分的充分吸收和利用；土壤养分是土壤肥力的核心，是植物在生长发育过程中不可或缺的重要因素，膜下滴灌调亏栽培能有效减少土壤速效养分的流失，并提高马铃薯对土壤速效养分的利用效率；不同生育阶段马铃薯耗水量受水分调亏程度影响较大，其耗水量随调亏程度增大而显著减少(P<0.05)，水分调亏处理马铃薯全生育期总耗水量均低于全生育期充分灌水CK处理。块茎形成期轻度水分亏缺马铃薯水分利用效率、灌溉水利用效率、生物量均达到最大，较全生育期充分灌水显著提高29.04%，35.61%。因此，块茎形成期轻度水分亏缺灌溉方式能使马铃薯根区土壤始终保持湿润状态，有效减少渗漏损失和植株间无效蒸发损失，改善土壤水、肥和热量状况，有利于提高作物水分利用效率，且不显著降低马铃薯最终产量。

马铃薯；产量；调亏灌溉；土壤养分；水分利用

马铃薯是中国五大主食之一，其营养价值高、适应能力强、产量高，是全球第三大重要粮食作物，仅次于小麦和玉米，但其种植面积居世界第一[1]。马铃薯生长对土壤水、热变化十分敏感[2]，干旱是限制我国西北地区马铃薯生产发展的重要因素之一[3]。试验研究表明，调亏灌溉不仅有利于提高马铃薯薯块产量和改善块茎品质[4-6]，而且对马铃薯全生育期需水和耗水规律均有显著影响[7-8]。在我国甘肃河西荒漠绿洲区，马铃薯已成为第三大特色农作物，随着我国马铃薯加工业的逐步兴起，马铃薯质与量的需求迅猛增长，其种植面积快速扩大[9]，马铃薯种植业亟须科学的理论指导和技术支持。

膜下滴灌栽培技术是一项新型栽培技术，是把地膜覆盖保墒技术与滴灌节水技术等优点充分结合[10]。就目前试验研究而言，膜下滴灌技术主要用在甜椒、棉花和菘蓝等[11-13]作物上，在马铃薯作物种植方面研究较少。有关膜下滴灌调亏灌溉马铃薯的试验研究较少[14-15]，该技术是薯种在温度和湿度合适条件下，采用起垄覆膜与膜下滴灌相结合的栽培方法，改变了马铃薯的传统种植模式，将起垄、覆膜与滴灌3种耕作技术的优点充分结合起来。滴灌调亏是马铃薯高产高效的关键技术，研究不同生育期膜下灌溉调亏对马铃薯土壤环境、产量及水分利用的影响，可为马铃薯高效水管理提供理论依据。目前，国内外关于马铃薯膜下滴灌栽培种植技术的研究还不多，技术-理论体系尚不完善，尤其是马铃薯各生育期对土壤水分和热量要求等问题还处于初步探索阶段[9，16-17]。因此，本试验在前人研究的基础上[18-24]，将起垄覆膜、膜下滴灌和亏缺灌溉节水技术措施相结合，重点研究膜下滴灌调亏灌溉技术条件下马铃薯全生育期的需水耗水规律、水分利用效率(WUE)、产量、品质和土壤肥力等指标，提出调亏灌溉的最佳时期、亏缺程度及土壤含水状态等，以此达到节水、增产、高效和优质的目的，为我国马铃薯膜下滴灌栽培技术的应用与推广提供科学的理论依据及技术指导。

1 材料和方法

1.1 试验区基本情况

试验于2016年4-10月在甘肃省张掖市民乐县益民灌溉试验站进行，地理坐标东经100°43′，北纬38°39′，属于洪水河灌区。该试验区属典型的半干旱气候区，大陆性荒漠草原气候，年总降雨量为183～285 mm，降雨稀少且分布不均，河源来水不足，干旱频繁，供需矛盾突出，但具有丰富的光热资源和昼夜温差大等特点，为各类农作物进行有效光合作用、有机物质积累、产量形成等创造了适宜的条件。试验区平均海拔约1 970 m，年平均气温6.0 ℃，≥0 ℃积温3 500 ℃，≥10 ℃有效积温2 985 ℃，极端最高气温37.8 ℃，极端最低气温-33.3 ℃，无霜期109～174 d，年日照时数3 000 h左右。试验地为中壤土，地面平整，土层深厚，土壤肥沃，有机质含量丰富，灌水方便，耕层田间最大持水量(Field capacity，简称FC)为24%，平均容重1.48 t/m3，pH值7.22，地下水位低且无盐碱化影响。试区是以种植马铃薯、小麦、菘蓝等为主的一年一熟作物种植区。

益民灌溉试验站共有试验地约1.5 hm2，全自动气象观测场1个，具备基本气象资料的观测，土壤含水率、土壤容重、降雨量、蒸发量等试验仪器和设备条件。

1.2 试验设计及方法

试验根据水分调亏水平和调亏生育阶段共设8个调亏处理(WD1～WD8)和1个对照(CK)，分别在幼苗期、块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期4个生育阶段进行水分调亏处理，试验设计方案见表1。

试验所用马铃薯(SolanumtuberosumL.)材料为青薯168，由青海省农业科学院作物研究所选育，属晚熟菜用型和淀粉加工兼用型品种。马铃薯于2016年4月8日播种，9月26日收获，全生育期历时172 d。该品种具有幼苗直立，枝叶繁茂，生长势强，淀粉含量高和耐贮藏等特点[25]。按照《灌溉试验规范》中作物生长发育阶段的划分标准，结合本马铃薯实际生育进程，划分以下4个阶段：幼苗期Ⅰ(从播种至现蕾为标志)；块茎形成期Ⅱ(从现蕾-初花为标志)；块茎膨大期Ⅲ(从始花-终花为标志)；淀粉积累期Ⅳ(从终花-枯萎为标志)。

采用起垄覆普通塑料地膜与膜下滴灌相结合的单垄双行栽培模式，土垄宽80 cm，垄高20 cm，沟宽40 cm，行距40 cm，株距20 cm。每条垄中间铺设一条迷宫式流道滴灌带，滴灌带内径为16 mm，滴头间距20 cm，具有输水效果好、抗堵塞能力强等特点。试验采用单因素随机区组设计，南北走向种植，每个处理3次重复，试验小区面积33.6 m2(7 m×4.8 m)，试验田总面积907.2 m2。每个小区为一个滴灌支管控制单位，支管单元入口安装有闸阀和水表，在每垄上安装一条薄壁式滴灌带，并覆一层宽120 cm聚乙烯普通塑料薄膜。

表1 试验设计方案

注：表中数据为土壤含水量占田间持水量的百分数。

Note：The data in the table are the soil water content in percent of field capacity.

1.3 测定指标及方法

1.3.1 土壤容重 通过环刀法(农业部标准NY/T 1121.4-2006)测定试验田不同深度剖面土壤容重，分层取样，每层重复3次，在(105±2) ℃恒温干燥箱中烘至恒重，干土质量和环刀体积比就是该土层土壤容重。

1.3.2 土壤温度 地温计布置在每个处理的第2个重复，分为5个层次(5，10，15，20，25 cm)分别测定土壤温度。在全生育期内每天8：00，14：00，20：00分3次进行观测。

1.3.3 土壤含水量 本试验主要采用传统的土壤水分测定方法即土钻取土烘干称重法，其优点是可以直接测定土壤含水量，并且测定结果比较精确；马铃薯根系主要分布于0～40 cm土层范围内[26]，根据西北绿洲试验区实际情况，每个小区随机选取一条土垄进行人工取土。本试验在马铃薯播种前及收获后取土深度为100 cm，分为6个剖面梯度测定分别为：0～10 cm，10～20 cm，20～40 cm，40～60 cm，60～80 cm，80～100 cm。生育期内每隔7～10 d取土1次，取土深度为60 cm，分为6个梯度土壤剖面取土，并且在灌水前后与降水后适时各加测1次。

1.3.4 灌水量 采用干、支管管道输水与膜下滴灌带滴灌方式灌水，每个试验小区均安装水表，灌水量由水表严格控制，记录每次灌水时间和灌水量。灌水量由灌水定额计算公式确定[27]。

1.3.5 耗水量 试验采用水量平衡法计算马铃薯全生育期实际腾发量。根据《灌溉试验规范》(SL-2015)规定，利用测定土壤含水率来测定作物腾发量时，腾发量可按以下公式计算：

式中：ET为阶段作物耗水量， mm；i为土层编号；n为土壤层次总数；ri为第i层土壤干容积密度，g/cm3；Hi为第i层土层厚度， cm；Wi1、Wi2为第i层土壤该时段始、末质量含水率，%；M为该时段内灌水量， mm；P为该时段内有效降雨量， mm；K为该时段内深层地下水补给量， mm；C为该时段内深层渗漏量， mm，最大灌水上限为田间持水量的75%，故不会产生向100 cm土层以下的深层渗漏。试验区地下水埋深大于20 m，故K=C=0。

1.3.6 生长指标 在马铃薯每个生育期末，每个小区选取3株用钢卷尺(精度为1 mm)测定株高；叶面积用长×宽×叶面积系数法测定，马铃薯叶面积修正系数0.76[28]；用精度为0.02 mm的游标卡尺测定主茎茎粗。

1.3.7 产量 用烘干称重法测定干物质含量，植株鲜、干质量用精度为0.01 g的电子天平测定，收获时每个小区随机选取3株进行考种并按小区收获计算产量。

1.3.8 土壤养分 播种和收获时分别用TPY系列土壤养分速测仪TPY-6A(浙江托普仪器有限公司生产)测定0～40 cm土层土壤速效养分(铵态氮、速效磷、有效钾)含量。

1.3.9 气象资料 通过试验站气象场观测记载降水、蒸发、温度、日照时数和风速等。马铃薯全生育期大气及地面温度变化见图1。

1.4 数据处理及分析

采用Microsoft Office Excel 2007软件对数据进行处理；用SPSS(Statistical Product and Service Solutions)19.0统计软件进行方差分析，采用LSD和Duncan法进行差异显著性多重比较(P<0.05)；用Origin Pro 8.5绘图。

图1 马铃薯全生育期大气及地面温度变化

2 结果与分析

2.1 膜下滴灌调亏对土壤环境的影响

2.1.1 土壤养分 0～40 cm土层土壤养分测定结果表明(表2)，马铃薯播前不同处理及对照间土壤铵态氮(N)、速效磷(P)和有效钾(K)等速效养分均不存在显著性差异(P>0.05)，说明播前土地平整效果较好，试验地土壤肥力均匀，为本试验的正常开展和测定结果的合理性、客观性和科学性提供了最基本的保证。在马铃薯收获时，不同亏缺处理及对照处理间土壤铵态氮、有效钾差异均达到显著水平(P<0.05)。马铃薯收获时铵态氮含量以CK最高(6.40 mg/kg)，比最低处理WD2(2.87 mg/kg)显著高123.00%，比产量最低的处理WD5(5.17 mg/kg)高23.79%。速效磷含量以WD6和CK处理最高(9.33 mg/kg)，比最低处理WD5(3.70 mg/kg)显著高152.16%，WD5处理消耗量最大(13.30 mg/kg)。有效钾消耗量最多为WD1处理(51.00 mg/kg)，最少为CK(31.00 mg/kg)，CK处理K含量比产量最低WD5处理显著高60.64%。收获时速效磷和有效钾含量普遍比播种时低，亏缺灌溉对土壤养分含量影响显著。

表2 马铃薯各处理N、P、K元素含量变化

注：表中数值为3次重复的平均值；同列字母不同表示在0.05水平上差异显著。表3-5同。

Note：Values are means of three replicates； Data within one column followed by different letters are significantly different atP<0.05. The same as Tab.3-5.

2.1.2 土壤温度 马铃薯全生育期(4月8日-9月26日)内不同深度土壤温度变化过程见图2，3，土壤温度均为全天观测平均值。一般情况下在同一天内，不同深度的土层土壤温度基本都呈现出低-高-低的单峰波动循环规律，但在马铃薯全生育期内，土壤温度变化受灌水和大气温度影响较大。试验数据表明：各层次土壤温度从4月初播种到8月中旬都呈现出上升的趋势，8月中旬之后各层次土壤温度呈现出趋于稳定或略有下降趋势。一方面，随着灌水的实施，土壤温度波动比较明显，每次灌水后土壤温度都会下降，随着水分的不断消耗土壤温度又逐渐上升。另一方面从4月初马铃薯播种到8月中旬总体上气温是在持续上升，之后气温趋于稳定略有下降趋势。虽然观测土壤剖面深度不同，但土壤温度在马铃薯全生育期内各剖面变化趋势是相同的，5 cm深度土壤温度在一天之中波动幅度最大，25 cm深度土壤温度在一天中波动幅度最小且迟于5 cm处，一般情况下5 cm处土壤温度高于25 cm处。5 cm处土壤温度受外界气温干扰较为严重，上层土壤水分下渗和消耗比较快，因此，上层土壤受水分影响时间较为短暂，而温度波动较为剧烈。25 cm处土壤温度受土壤水分影响较大，受气温的直接调节作用不明显，因此，波动幅度趋于平缓稳定。地膜覆盖的增温效应随着马铃薯的生育进程而不断变化。膜下滴灌调亏灌溉为马铃薯生长创造了良好的水热条件，提高了水热利用效率，对马铃薯节水增产具有一定促进作用。

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图2 马铃薯全生育期5 cm土层土壤温度变化规律

图3 马铃薯全生育期25 cm土层土壤温度变化规律

2.1.3 土壤水分 根据试验结果(图4)分析各处理土壤水分变化动态，马铃薯播种后由于调亏程度不同，各处理的土壤含水率差异日趋明显，在每次灌水或降水后土壤含水量快速上升，达到调亏灌溉上限形成峰值，随着土壤水分的消耗，土壤含水率逐渐下降，灌水和有效降水次数影响土壤含水率峰值出现的频率。0～40 cm土层土壤水分变化较40～60 cm大，由于马铃薯根系主要生长在0～40 cm内且灌水和降水量有限，主要入渗土壤上层部分湿润根区。幼苗期马铃薯植株叶面积比较小，蒸腾作用消耗水量较少，此时土壤水分变化受外界环境影响较大，土壤水分消耗主要是用于株间无效蒸发，地膜的存在使得株间蒸发速度减缓，土壤含水率波动幅度较小；从块茎形成期-块茎膨大期土壤水分消耗速度快，土壤含水率波动剧烈，一方面是由于此时马铃薯植株较大，生长旺盛，另一方面是由于气温比较高，腾发量比幼苗期和淀粉积累期都多；进入淀粉积累期后气温逐渐回落，昼夜温差增大，植株地上部分衰老，蒸腾和蒸发强度减弱，土壤水分消耗速度减慢，土壤含水率波动幅度有所减小。地膜覆盖不仅可以使土壤具有较好的持水能力，还能有效改善土壤团粒结构。在适当的亏水范围内，土壤含水量可以保持在可供马铃薯高效利用的范围内，不会造成土壤过分干燥或过分湿润，实现了“少、勤、匀”的灌溉特点，符合农田小环境和作物需水规律要求，地膜覆盖与膜下滴灌技术相结合有利于进一步提高作物水分利用效率，节水增产效果明显。因此，合理调节控制土壤水分含量，达到“以水调温、以水调肥、水温肥结合”的目的，促进作物生长。

图4 马铃薯全生育期不同水分调亏处理土壤含水率变化

2.2 膜下滴灌调亏对马铃薯生长动态影响

由表3可知，各水分亏缺处理马铃薯株高在块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期差异不大，各处理及对照间均不显著(P>0.05)。而在幼苗期有较明显变化，中度水分亏缺WD6和轻度水分亏缺WD7比全生育期充分灌溉CK显著低28.07%，9.77%(P<0.05)，其他处理间无显著性差异。在块茎膨大期株高和茎粗生长速度最快，株高与茎粗变化趋势一致。马铃薯植株从幼苗期-块茎膨大期植株高度和茎粗呈持续上升趋势，进入淀粉积累期后主茎粗略有下降，茎粗呈现出先升高再下降的单峰规律。从块茎形成期-收获水分调亏对马铃薯植株高度有一定影响，但差异不显著(表3)。

膜下滴灌调亏灌溉马铃薯全生育期主茎粗的变化趋势为幼苗期-块茎形成期增长缓慢，块茎形成期-块茎膨大期增长较快，块茎膨大期-淀粉积累期略有下降。幼苗期中度水分亏缺处理WD6和轻度水分亏缺处理WD7分别比全生育期充分灌溉CK显著低41.87%，24.27%(P<0.05)，其他处理间无显著性差异。块茎形成期轻度水分亏缺处理WD1最细为11.75 mm，WD2处理最粗为14.25 mm，WD1茎粗比WD2显著低17.54%。块茎膨大期和淀粉积累期水分亏缺主茎粗虽有影响但各处理及对照间差异均不显著(P>0.05)，所以，生育前期水分亏缺对马铃薯主茎粗影响显著，中后期水分亏缺对主茎粗未产生显著性影响。

表3 马铃薯不同调亏处理株高、茎粗变化动态

2.3 膜下滴灌调亏对马铃薯对干物质积累的影响

马铃薯各生育阶段干物质积累动态如表4所示，幼苗期由于薯种未能完全消耗各处理差异不显著(P>0.05)；块茎形成期中度水分亏缺处理WD4受水分亏缺影响，比全生育期充分灌溉CK显著低34.19%(P<0.05)；块茎膨大期水分亏缺WD2和WD5处理分别比对照CK显著减少8.64%，15.69%；淀粉积累期WD2和WD5处理单株干物质分别比CK显著减少16.09%和24.71%。因此，水分不足会导致马铃薯群体干物质积累和产量显著下降，而适时适度的水分亏缺并不会显著影响干物质的积累，且有利于提高作物水分利用效率。

表4 马铃薯群体干物质积累动态

2.4 膜下滴灌调亏对马铃薯产量的影响

不同调亏水平马铃薯产量及其构成要素见表5，膜下滴灌调亏马铃薯对其单株结薯数、单株薯重和薯块产量均有显著影响(P<0.05)。轻度水分亏缺WD3处理单株结薯数显著少于WD5处理17.04%。幼苗期水分亏缺WD7和WD6处理单株结薯数与全生育期充分灌水CK相比未形成显著性差异。CK单株薯重最大579.56 g，分别比WD2、WD5和WD8显著高53.04%，75.03%，27.96%，且WD8比WD2、WD5显著高19.60%，36.79%，但WD6、WD7、CK间及WD1、WD3、WD4间单株薯重差异不显著(P>0.05)。WD4、WD5处理虽然单株结薯数较多，但由于其在块茎形成期和块茎膨大期受土壤水分亏缺的影响，其单株薯重显著低于(P<0.05)全生育期充分灌水CK处理。此外，各水分调亏处理及对照间薯块纵径和横径均未达到显著性差异。

马铃薯薯块产量以全生育期充分灌水CK处理最高(36 037.23 kg/hm2)，以块茎膨大期中度水分亏缺WD5处理最低(20 066.11 kg/hm2)。幼苗期水分亏缺WD6、WD7处理与CK间薯块产量差异不显著(P>0.05)，其他水分亏缺处理薯块产量均显著低于CK(P<0.05)。块茎形成期轻度水分亏缺WD1薯块产量比同期中度水分亏缺WD4和淀粉积累期轻度水分亏缺WD3显著提高15.41%，32.65%，而WD5薯块产量降低幅度最大，与同期轻度水分亏缺WD2相比减产22.34%。因此，在膜下滴灌条件下水分亏缺程度对马铃薯块茎产量影响显著。

表5 马铃薯产量及其构成要素

2.5 膜下滴灌调亏对马铃薯水分利用状况的影响

从图5可看出，块茎形成期轻度水分亏缺WD1处理水分利用效率最高(7.616 kg/m3)，比全生育期充分灌水CK处理(5.902 kg/m3)显著提高29.04%，WD4次之(6.999 kg/m3)，较CK显著提高18.59%(P<0.05)；各调亏处理及CK间差异显著。试验研究表明，在适宜的生育时期适度的水分亏缺条件下可以显著提高WUE。从马铃薯全生育过程看，过量灌溉只会造成水分的无效损耗，对马铃薯最终产量形成无促进作用。就全生育期充分灌水且灌水量最大的CK处理而言，当土壤含水率过高时，作物光合作用达到最高时将不再随土壤含水率的增加而增强，但蒸腾作用依然保持上升趋势势必导致大量水分被无效损失，这是导致马铃薯CK水分利用效率严重低下的重要原因之一。

不同字母表示在0.05水平上差异显著。

块茎膨大期中度水分调亏处理WD5灌溉水利用效率最低(7.512 kg/m3)，较最高的WD1(13.092 kg/m3)显著低42.62%，也比对照CK及WD6显著低10.89%，31.60%(P<0.05)；CK比WD1、WD4和WD6显著低35.61%，33.22%，23.20%；WD1与WD4及WD2与CK间灌溉水利用效率差异不显著(P>0.05)。

3 结论与讨论

在西北干旱区，水分是农业生产中最主要的环境限制因子，农业生产的主要目标是获取较高的产量和水分利用效率(WUE)[29]。在实际生产过程中只有保证适宜的土壤水分含量才能实现马铃薯节水、增产、高效和优质[30]。马铃薯作为一种低投入高产出的粮食兼经济作物，需水量少。一般农户只求高产常采用垄膜沟灌的灌溉方式，灌水量大且WUE低下；采用膜下滴灌的灌溉方式节水增产效果明显[31]。本试验研究了河西荒漠绿洲灌区膜下滴灌调亏灌溉对马铃薯土壤水热状况、产量、水分利用效率、灌溉水利用效率以及土壤养分等指标的影响，并根据马铃薯栽培特点，给出了河西荒漠绿洲灌区膜下滴灌马铃薯节水高产最适宜的种植模式，相关结论如下：

起垄覆膜与膜下滴灌相结合的灌水方式，可明显改善作物根系土壤水热环境，改善农田小气候，提高土壤温度[32-33]，对作物生长和产量形成一定影响[34-36]。试验研究表明，膜下滴灌增温保墒效果明显，有效调控了土壤水热状况。生育前期植株矮小，覆盖度低，地膜增温和保温效果明显，生育中后期植株覆盖度高增温效果降低；地膜覆盖增温效果随土层深度的增加而降低，随植株覆盖度的增加而降低。全生育期土壤温度变化受气温和灌水影响较大且土壤温度波动次数与灌水及气温变化有明显关系；可通过灌水调节土壤温度，灌水后土壤温度整体下降，且浅层变化较深层明显[10]。

土壤含水率作为诊断水分亏缺程度的重要指标，受降水、灌溉等因素的共同影响[31]。过多的灌水量会影响植株的正常生长，还会造成块茎腐烂和不耐储藏、运输等不利影响；适宜的亏缺条件对马铃薯单株重、横径及薯块产量等影响均较大；块茎膨大期是马铃薯群体干物质积累关键时期，此期间缺水，将直接导致减产。块茎形成期轻度水分亏缺(田间持水量FC的55%～65%)，马铃薯薯块产量虽有所下降，但WUE和IWUE较CK显著提高29.04%和35.61%，而块茎形成期中度调亏(田间持水量FC的45%～55%)、块茎膨大期轻、中度调亏和淀粉积累期轻、中度调亏则显著降低马铃薯薯块产量，与张恒嘉等[9，16]研究相一致；块茎膨大期产量最低，减产44.32%。产量和WUE是同时追求的目标，合理有效的控制土壤水分，使土壤含水率达到马铃薯生长的最佳状态[10]，促进生长和产量形成，最大限度提高WUE[37]。

幼苗期由于其植株鲜嫩抗逆性弱，土壤水分亏缺对马铃薯主茎粗和株高影响显著，块茎形成期主茎粗受调亏影响显著，株高差异不显著；其他生育时期各处理及对照间株高、主茎粗差异均不显著。块茎膨大期和淀粉积累期，即使土壤水分亏缺，植株高度也不会出现明显萎缩、低矮、萎蔫等状况。对照CK干物质积累在马铃薯整个生育期内均保持较高水平，所以CK最终产量也较高。因此，在马铃薯实际生产过程中，采取合理的水分亏缺水平以及科学的灌溉制度，是维持作物正常生长和保证产量的重要措施。

随着生活水平的不断提高和我国马铃薯加工产业的快速发展，人们对马铃薯的薯块品质越来越重视[38]。马铃薯块茎干物质和淀粉含量是影响马铃薯品质的重要指标。马铃薯块茎含有大量的淀粉且淀粉是食用马铃薯的主要能量来源，马铃薯薯块品质受水分影响[38]。块茎形成期适度调亏有利于提高马铃薯块茎淀粉含量，尤其是块茎形成期轻度水分亏缺效果最佳[18]，可通过适度水分调亏处理改善马铃薯薯块品质。

土壤养分是土壤肥力的核心要素，是所有植物生长发育不可缺少的重要因素。收获时WD1的铵态氮和有效钾含量显著低于其他处理，而速效磷含量较高。土壤养分是农业生产的基础，膜下滴灌调亏灌溉减少土壤速效养分的流失，促进了作物对氮、钾等营养元素的吸收利用，进而促进了最终产量的形成。农业生产在重视土壤养分可持续利用的同时还要兼顾其他方面因素[39]。全面了解土壤养分与作物生育关系，确定适宜的栽培耕作措施，提高并充分利用土壤肥力。

本试验是在河西荒漠绿洲实施，研究所得数据、指标和结论与相关研究可能存在差异。在生产实践中应根据具体条件为获得最高经济效益、生态效益、水分利用效率等制定相应的灌溉制度。膜下滴灌栽培技术还应与其他节水、高产等措施相结合，为马铃薯栽培开辟新途径。

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Effects of Regulated Deficit Irrigation on Soil Environment and Yield of Potato under Drip Irrigation in Oasis Region

XUE Daoxin1，ZHANG Hengjia1，BA Yuchun2，ZHANG Ming2，WANG Shijie1

(1.School of Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China；2.Administration of Hongshui River，Minle 734503，China)

In this paper，the experimental study of regulated deficit irrigation (RDI) of potato at different growth stages was carried out at Yimin Irrigation Experimental Station in Minle County in Hexi Oasis Region in 2016. The soil nutrient and soil water and heat in the different growth stages dynamics，growth dynamics，yield effects and water use efficiency were measured. The results showed that the water deficit of potato under drip irrigation was uniform and the utilization rate was high，which was beneficial to the full absorption and utilization of soil nutrient. The soil nutrient was the core of soil fertility and plant was indispensable in the growth and development.Regulated deficit irrigation under plastic film drip irrigation could effectively reduce the loss of soil available nutrients and improved the utilization efficiency of soil available nutrients.The water consumption of potato in different growing stages was affected by the degree of water deficit and the amount of water consumption decreased significantly with the increase of water deficit. The water consumption of potato during the whole growth period with regulation of water deficit was lower than that of full irrigation.It was found that the water use efficiency, irrigation water use efficiency of the potato were the highest during the tuber initiation with slightly water-deficit (WD1),and the water use efficiency,irrigation water use efficiency of the potato were 29.04%, 35.61% higher than that of CK control group with full irrigation all the time (CK control) significantly. Therefore，the medium water deficit irrigation in the tuber initiation stage could keep the soil in the potato root area moist all the time，effectively reduce the leakage loss and the evaporation loss between the plants，improve the soil water，fertilizer and heat status，and improve the crop water use efficiency，without significantly reducing the final tuber yield of potatoes.

Potato； Yield； Regulated deficit irrigation； Soil nutrients；Water use

2017-04-06

国家自然科学基金项目(51669001)；甘肃省高等学校基本科研业务费项目(2012)

薛道信(1990-)，男，江苏徐州人，在读硕士，主要从事作物节水灌溉研究。

张恒嘉(1974-)，男，甘肃天水人，教授，博士，博士生导师，主要从事农业水土资源高效利用研究。

S152.7； S158.2； S275.6

A

1000-7091(2017)03-0229-10

10.7668/hbnxb.2017.03.35