不同覆膜模式对马铃薯保护地栽培环境及生长特性的影响

马海艳，陈广侠，刘芳，杨晓慧，杨元军，董道峰

(1.滕州市农业局,山东 滕州 277500；2.山东省农业科学院蔬菜花卉研究所/ 山东设施蔬菜生物学重点实验室/国家蔬菜改良中心山东分中心,山东 济南 250100)

不同覆膜模式对马铃薯保护地栽培环境及生长特性的影响

马海艳1，陈广侠2，刘芳2，杨晓慧2，杨元军2，董道峰2

(1.滕州市农业局,山东 滕州 277500；2.山东省农业科学院蔬菜花卉研究所/ 山东设施蔬菜生物学重点实验室/国家蔬菜改良中心山东分中心,山东 济南 250100)

试验研究了四膜覆盖、三膜覆盖、二膜覆盖和地膜覆盖模式下保护地内的温湿度特征和马铃薯的生长发育规律。结果表明，二膜覆盖可抗-2.8℃低温，三膜覆盖可抗-6.8℃低温，四膜覆盖可抗-9.8℃低温。最低气温-11.3℃条件下，10 cm地温地膜覆盖为1.11℃、二膜覆盖4.61℃、三膜覆盖6.61℃、四膜覆盖达到7.11℃。因此， 在山东地区，通过塑料薄膜多层覆盖，可以提高棚内的气温和地温，满足马铃薯生长发育对温度的要求，达到提早播种、提前上市的目的。但是四膜覆盖和三膜覆盖由于播种时间过早，大棚内气温、地温都较低，结薯过早，同时由于多层薄膜覆盖，光线弱，植株长势弱，薯块小，产量偏低。地膜覆盖，虽然地上部植株生长旺盛，但是由于生长后期温度高，地下块茎膨大受到抑制。二膜覆盖前期温度高有利于植株的快速生长，结薯后块茎膨大迅速，高温来临前完成干物质的积累，产量最高。

覆膜方式；马铃薯；保护地栽培；温湿度；生长特性

AbstractIn this study, the characteristics of temperature and humidity, and the growth regularity of potato in protected cultivation were researched under four plastic-film mulching modes, which were four films, three films, two films and one film. The results showed that two-film mulching could resist low temperature of -2.8℃, three-film mulching could resist low temperature of -6.8℃, and four-film mulching could resist low temperature of -9.8℃. Under the condition of external minimum temperature as -11.3℃, the 10-cm deep soil temperature of one-film, two-film, three-film and four-film mulching was 1.11℃, 4.61℃, 6.61℃ and 7.11℃ respectively. Therefore, the potato could be early sowing, early harvesting and enter the market in advance by multilayer plastic-film mulching which could increase the air temperature and soil temperature during the potato growth phase in Shandong Province. However, under four-film and three-film mulching, the air temperature and soil temperature were lower, and the tuber formation was earlier due to the excessively early sowing. Meanwhile, the light was low under multilayer film mulching, so the potato got weak growth vigor, small tubers and low yield. Under one-film mulching, the aboveground part grew vigorously, but the underground tuber expansion was suppressed because of high temperature during the late growth period. Under the two-film mulching, the early high temperature was conducive to the rapid growth of plant, the tuber expanded quickly after formation and achieved dry matter accumulation before the advent of high temperature, so the highest yield could be obtained.

KeywordsPlastic-film mulching mode; Potato; Protected cultivation; Temperature and humidity; Growth regularity

马铃薯为世界第四大粮食作物， 种植面积和产量仅次于水稻、玉米和小麦。我国是世界上马铃薯种植面积最大的国家，由于马铃薯耐干旱、耐瘠薄、抗灾能力强、稳产高产，在保障国家粮食安全、推进农业结构调整、促进农民增收方面有着不可替代的重要作用。

山东省属马铃薯春秋二季作区，马铃薯的单产和效益均居国内前沿，对全国马铃薯产业的发展具有示范和带动作用，目前山东省马铃薯种植面积近18×104hm2。由于马铃薯是喜冷凉的作物[1，2]，本地区春季高温来临快，生长期短，通过保护地栽培，延长了马铃薯的生长时间，产量大大提高，且保护地栽培上市时间早，价格高，效益好，山东省保护地马铃薯的种植面积逐渐扩大，目前种植面积约6×104hm2。

本试验研究马铃薯保护地地膜覆盖栽培、二膜覆盖栽培、三膜覆盖栽培、四膜覆盖栽培方式下的温湿度特征和保温效果，以及不同覆膜条件下马铃薯的生长发育规律，以期为马铃薯保护地栽培的科学调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料及设计

试验于2016年春季在山东省滕州市界河镇试验基地进行。试验田土壤质地为壤土，0～20 cm土层土壤有机质含量113.68 g/kg、碱解氮196.28 mg/kg、速效磷155.11 mg/kg、速效钾517.50 mg/kg，pH值4.62。供试马铃薯品种为鲁引1号。

四膜覆盖(棚长50 m， 宽6.4 m，高2 m，在距离外棚棚顶20 cm下方加盖第二层棚膜，二层棚膜内每三垄再加盖1.2 m高小拱棚，每垄覆盖地膜)栽培1月5日播种；三膜覆盖(棚长50 m，宽6.4 m，高2 m，棚内每三垄再加盖1.2 m高小拱棚，每垄覆盖地膜)栽培1月27日播种；二膜覆盖(棚长40 m；宽4.5 m；高1.6 m，每垄覆盖地膜)栽培2月26日播种；地膜覆盖(每垄覆盖地膜)栽培3月7日播种。四种栽培模式全部在1月5日开始建立保护地构型，同时开始监测各自的气温和地温，分别在棚内中间行的垄内(距离垄顶15 cm)和垄上(距离垄面20 cm)置温湿度记录芯片(美国，Spectrum Watch Dog B101和B102)，同时在平地地下10 cm和地上20 cm处设立对照芯片监测露地10 cm深度土壤温度和距离地面高20 cm气温。播种时将芯片取出，播种完成后，将芯片放置到原先位置继续监测，播种当天的记录数据不作统计。

播种时，首先开沟8 cm深，然后在沟内撒施NPK(16-9-20)三元复合肥1 500 kg/hm2，将肥料与土壤混匀后进行播种。采用单垄双行栽培，垄距75 cm，小行距18 cm，株距30 cm，播种后覆土(薯块到垄顶14 cm)。各栽培模式都在齐苗(出苗率≥80%)70天收获。

1.2测定项目与方法

温度、湿度的测定从埋置芯片开始，每2 h记录一次，直至收获。各栽培模式从齐苗开始，每10天取样一次，每处理选择中间4垄随机3点取样，每点连续取5株，分别测定植株高度、鲜重、匍匐茎长度、数量、结薯块数、薯重等指标。

2 结果与分析

2.1保护地不同覆盖模式下的日平均温湿度变化特征

保护地栽培的目的是提高保护地内的环境温度，满足马铃薯生长发育的条件，从而实现早播种、早上市。山东地区最冷月份为1月下旬到2月中旬，此时期四种覆盖模式平均气温日变化规律见图1。三膜覆盖气温从早晨6时开始温度逐渐上升，中午12时达到最高，然后逐渐下降；其他三种栽培模式的日平均气温变化规律相似，从7时开始，气温逐渐上升，到14时达到最高气温，此后逐渐下降，其中地膜覆盖从晚上20时开始和二膜覆盖从晚上22时开始到第二天早上9时平均气温都处于0℃以下。

图1最冷月份(1月15日至2月14日)不同覆盖模式平均气温(垄上20 cm)日变化规律

地温是决定马铃薯播种期的重要指标。图2为1月中旬到2月中旬不同覆盖模式下10 cm土层处平均地温日变化规律。露地栽培在早晨8时温度达到最低，此后逐渐上升，到16时达到最高，然后逐渐下降。地膜覆盖后，12时左右温度到达最低，此后逐渐上升，其中12—18时的地温低于露地地温，下午18时左右达到最高，此后虽然逐渐下降，但一直高于露地地温。二膜覆盖、三膜覆盖和四膜覆盖比露地和地膜覆盖模式的平均地温显著提高，这三种模式的平均地温在10时左右到达最低，此后逐渐上升，下午18时左右达到最高，然后逐渐下降。三膜覆盖最冷月份平均最低地温为8.53℃，四膜覆盖为9.70℃，二者均能满足马铃薯播种对地温要求。

图2最冷月份(1月15日至2月14日)不同覆盖模式10 cm深度平均地温日变化规律

从图3可以看出，二膜、三膜及四膜覆盖的空气湿度明显高于地膜覆盖的空气湿度。地膜覆盖早晨6—8时空气湿度最高达到90%以上，其他时段都在90%以下，从早晨8时后地膜覆盖空气湿度快速下降， 14时达到最低水平，此后缓慢上升。二膜覆盖从20时到第二天8时，空气湿度都在95%以上，14时达到最低水平。三膜覆盖空气湿度从6时快速下降，12时达到最低水平，此后逐渐上升，从18时到第二天6时空气湿度都在90%以上。四膜覆盖从20时到第二天8时空气湿度都在95%以上，其中2—8时一直高于99%。空气湿度与各种病害的发生密切相关，所以降低空气湿度是马铃薯保护地生产中病害防治的关键。

图3不同覆盖模式空气湿度(垄上20 cm)日变化规律

最低气温是影响马铃薯出苗后能否受到冻害的关键。测定结果(表1)表明，地膜覆盖最低气温达到-11.3℃，二膜覆盖为-8.5℃，三膜覆盖为-4.5℃，四膜覆盖保温效果最好，最低气温只有-1.5℃。依次类推，二膜覆盖可抗-2.8℃低温，三膜覆盖可抗-6.8℃低温，四膜覆盖可抗-9.8℃低温。依次可以根据天气预报推测各种类型保护地内的最低气温，及时采取措施，防治冻害的发生。

最低地温决定了马铃薯播种后能否正常生根、发芽。 测定结果(表1)表明，四膜覆盖最低地温最高，达到7.11℃，其次为三膜覆盖(6.61℃)，然后是二膜覆盖(4.61℃)，地膜覆盖为最低(1.11℃)，露地栽培土壤最低为-1.5℃。说明在覆盖一层地膜的情况下，即使遇到-11.3℃的极端低温天气，马铃薯播种后，薯块也不会受冻，而四膜覆盖在最低地温情况下仍然能正常生长[3]。

表1 不同覆盖模式下最低气温(垄上20 cm)及土壤最低地温(10 cm深)比较 (℃)

2.2保护地不同覆盖模式下马铃薯生育期内气温及10 cm地温变化动态

气温是决定马铃薯植株生长发育的重要条件。由图4看出， 四膜覆盖整个生育期平均气温变化不大，在12～14℃之间。三膜覆盖出苗后气温明显高于四膜覆盖，40 d后由于撤去棚膜，气温有所下降， 50 d后逐渐上升，至收获时平均气温达到18℃。二膜覆盖出苗后前期平均气温在13℃左右，40 d后，气温快速上升，至收获时达到21.44℃。地膜覆盖出苗后，气温较低，30 d后气温明显高于其他三种覆盖模式，到收获时日平均气温达到24.19℃。

图4不同覆盖模式下马铃薯生育期内气温动态

生长期内地温是决定马铃薯结薯性的重要条件。不同栽培模式马铃薯生育期内10 cm深度地温动态与气温动态规律相似 。四膜覆盖整个生育期平均地温在14.5～15.5℃之间。三膜覆盖除收获期土壤平均温度达到17.93℃，其他时期都在15℃左右。二膜覆盖出苗后30 d内土壤平均温度也在15℃左右，出苗后40 d，平均地温最低，之后逐渐上升，到收获时达到18.8℃。地膜覆盖出苗后20 d平均地温最低，为13.54℃，此后逐渐上升，到收获时达到21.97℃。

2.3保护地不同覆盖模式对马铃薯植株生长发育的影响

温度是影响作物生长发育的关键因素，从图5可以看出，由于四膜覆盖马铃薯生长发育期正处于一年中最冷的季节，保护地内温度低，所以植株生长缓慢，高度最低，到收获时株高仅为49.28 cm。三膜覆盖植株生长速度略高于四膜覆盖，收获时株高为53.24 cm。二膜覆盖由于前期气温、地温高，植株生长速度最快，30 d就达64.28 cm，此后株高增长缓慢。地膜覆盖虽然出苗后40 d内株高低于二膜覆盖，但是随着气温的升高，植株生长迅速，到收获时高度达到74.96 cm。

图5不同覆盖模式下马铃薯株高比较

由图6看出，四膜覆盖植株长势弱，鲜重最低，出苗60 d达到最大，此后逐渐下降。而其他三种覆盖模式生长速度较快，50 d鲜重即达到最大，随后随着块茎干物质的积累，植株逐渐衰弱。其中三膜覆盖植株长势略高于四膜覆盖，而二膜覆盖和地膜覆盖植株长势明显高于三膜和四膜覆盖。

图6不同覆盖模式下植株鲜重比较

匍匐茎长度是决定结薯早晚的重要指标，而土壤温度是影响匍匐茎长短的重要因素。从图7可以看出，二膜覆盖匍匐茎长度明显高于其他三种覆盖模式，这是由于二膜覆盖2月26日播种，出苗时已经到3月中旬，随后一个月，正值匍匐茎伸长阶段，气温逐渐升高，光照充足，再加上二层薄膜覆盖，此时地温明显高于其他三种覆盖模式，所以匍匐茎最长。与二膜覆盖相反，四膜覆盖1月5日播种，2月初出苗，匍匐茎伸长阶段正值一年中最冷阶段，所以匍匐茎最短。三膜覆盖匍匐茎伸长阶段在2月下旬到3月上旬，此时土壤温度已经逐渐升高，所以匍匐茎略长于四膜覆盖。地膜覆盖，只覆盖一层地膜，无法形成温室效应，所以匍匐茎伸长阶段地温较低，匍匐茎也短于二膜覆盖。

图7不同覆盖模式下匍匐茎长度比较

匍匐茎形成受地温的影响，由匍匐茎停止伸长顶端膨大形成薯块也受土壤温度的影响。由图8看出，出苗后10 d地膜覆盖匍匐茎数量最多， 20 d达到7条/株，然后逐渐减少，到收获时只有3.76条/株左右。二膜覆盖出苗后30 d匍匐茎数量达到最多，5.72条/株，此后逐渐下降，50 d后匍匐茎数量与地膜覆盖数量相似。出苗后20 d三膜覆盖匍匐茎数量快速增多，达到最多9条/株，然后逐渐减少，到收获时仍然有4.42条/株。四膜覆盖匍匐茎数量增多缓慢，出苗后50 d达到最多的7.80条/株，到收获时减少到5.93条/株。

图8不同覆盖模式下植株匍匐茎数量比较

四种覆盖模式下单株薯块数量不同(图9)。四膜覆盖从出苗后20 d开始，三膜覆盖从出苗后10 d开始，匍匐茎顶端开始膨大形成块茎，两种模式到出苗后50 d单株块茎数达到最高值，然后有所下降，到收获时单株块茎数达5块/株。二膜覆盖和地膜覆盖从出苗后10 d即形成块茎，其中地膜覆盖增长迅速，出苗后20 d单数块茎数达到6.60块/株，然后快速下降，到收获时两种覆盖模式单株块茎数在3.50块/株左右。单株块茎数的下降，可能与块茎间也存在营养竞争有关，初期形成较多的小块茎，但是匍匐茎较粗，对营养竞争能力强的小块茎最终形成大块茎，而竞争力弱的小块茎由于得不到充足的营养，慢慢消解。

图9不同覆盖模式下单株块茎数比较

不同覆膜模式对马铃薯产量的形成有很大影响(图10)。四膜覆盖块茎产量形成最慢，从出苗后40 d开始进入快速增长期，到收获时产量最低，为457 g/株。三膜覆盖块茎产量快速增长从出苗后30 d开始，二膜覆盖从出苗后20 d开始，块茎产量迅速增长，到收获时单株产量最高，达到720 g/株。地膜覆盖从出苗10 d后块茎产量就平稳增长，到收获时单株产量达到590 g/株。

图10不同覆盖模式下单株薯块重量比较

3 讨论与结论

马铃薯是一种喜冷凉怕热的作物[4，5]，不同器官对温度的要求不同，当土温在10～20℃时，幼芽能很快出土，其发育最适温度是13～18℃。茎叶生长要求的最适温度为20～25℃，最低温度为7℃，当日平均温度达到25～27℃时，呼吸作用旺盛，光合作用降低，同时蒸腾作用加强，生长就会受到影响，日平均温度达到29℃以上时，植株呼吸作用过盛，结薯延迟甚至匍匐茎伸出地面变为地上茎[6-8]。块茎膨大的适宜温度为15～20℃，超过20℃，块茎生长渐慢，当温度达到30℃左右时块茎便停止生长[9-11]。

正常情况下，山东省马铃薯露地栽培3月上旬开始播种，四月初开始出苗，到6月上旬高温来临，春季适合马铃薯生长的时间只有65 d左右。本试验结果表明，在山东地区，通过多层覆膜提高气温和地温，满足马铃薯生长发育对温度要求，可以达到提早播种、提前上市的目的。但是四膜覆盖和三膜覆盖由于播种时间过早，大棚内气温、地温都较低，结薯过早，同时由于多层薄膜覆盖，光线弱，植株长势弱，薯块小，产量偏低。地膜覆盖，虽然地上部植株生长旺盛，但是由于植株生长后期地温高，地下块茎膨大受到抑制。二膜覆盖前期温度高有利于植株的快速生长，结薯后块茎膨大迅速，高温来临前完成干物质的积累，产量最高。

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EffectsofDifferentPlastic-FilmMulchingModesonEnvironmentandGrowthCharacteristicsofPotatoinProtectedCultivation

Ma Haiyan1, Chen Guangxia2, Liu Fang2, Yang Xiaohui2, Yang Yuanjun2, Dong Daofeng2

(1.AgriculturalBureauofTengzhou,Tengzhou277500,China; 2.InstituteofVegetablesandFlowers,ShandongAcademyofAgriculturalSciences/ShandongProvincialKeyLaboratoryofGreenhouseVegetableBiology/ShandongBranchofNationalImprovementCenterforVegetable,Jinan250100,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.013

2017-03-17

山东省科技发展计划项目(2015GNC111004)；山东省重大应用技术创新项目

马海艳(1976—)，女，高级农艺师，主要从事马铃薯栽培与病虫害防治研究与推广。E-mail:tzmhy9620@163.com

董道峰(1973—)，男，博士，副研究员，主要从事马铃薯栽培与育种研究。E-mail:feng-dd@126.com

S532.048

A

1001-4942(2017)09-0065-06