半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水分及马铃薯产量的影响

王 娟 谭伟军 黄 凯 何万春 马海涛 徐祺昕 陈自雄 孟红梅

（1 甘肃省定西市农业科学研究院，定西 743000；2 甘肃省马铃薯工程技术研究中心，定西 743000；3 甘肃定西百泉马铃薯有限公司，定西 743000）

马铃薯是粮菜兼用作物，耐逆抗灾，在贫困地区是农民赖以生存的主要作物，也是国家增粮和农民增收、产业扶贫的重要作物。在西北黄土高原半干旱区，马铃薯全膜覆盖垄沟种植技术是当地马铃薯的主要栽培模式，它是一项集保墒、集雨、增温为一体的抗旱种植技术，通过养分管理来调控作物的水分利用过程，实现水肥资源高效利用，也实现了旱作区水资源量的最大化[1]。在该项技术得到大面积应用之后，西北半干旱区马铃薯产量得以大幅度提高，为当地农业增产和农民增收发挥了支撑性作用[2-3]，但全膜覆盖垄沟种植技术在养分管理方面存在较多问题[4-5]。随着旱作农业技术的不断发展和改进，通过改善作物种植结构、作物水分利用状况来提高降水利用效率外，通过农艺措施降低田间无效蒸发和提高自然降水入渗效率成为当前旱地农业作物栽培领域研究的热点问题，提高自然降水利用效率是旱区作物稳产高产的根本途径[6-7]。为了提高旱地马铃薯生产潜力及生产效益，研究人员在长期大田试验和技术示范基础上，对马铃薯全膜覆盖垄沟种植进行了改进，集成了马铃薯全膜覆盖垄上微沟技术，该技术起垄后在垄上营建微沟，并用地膜全地面覆盖，增加了集雨面，使垄面上的降水向垄上微沟和大沟内聚集叠加，较普通的全膜双垄沟播显著提高降水利用效率；可以促进马铃薯对土壤水分的利用，提高降水利用效率和马铃薯产量[8]。定西是马铃薯主产区，马铃薯种植效益的提高急需水分利用效率高的栽培技术。本研究针对当前陇中半干旱区地膜马铃薯降水利用效率低、技术操作不规范等问题，引进旱地马铃薯全膜覆盖垄上微沟播种植技术，重点研究该技术模式下不同垄沟配置、种植密度条件下土壤水分效应和马铃薯产量，比较分析全膜覆盖垄播和全膜覆盖垄上微沟播的栽培模式效应、适宜播种密度，以期建立资源高效、持续增产的旱作马铃薯全膜覆盖集水垄作技术模式，为旱作马铃薯种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况本试验在定西市安定区香泉镇试验基地实施，该地区海拔高度为2109m，年均辐射量592.85kJ/cm2，年均气温6.4 ℃，≥10 ℃积温2239.1℃，年均降水量415.2mm，年蒸发量1531mm。供试土壤类型为黄绵土，土壤肥力中等。播前0～20cm 土壤有机质21.80g/kg，速效氮22.6mg/kg，速效磷35.5mg/kg，速效钾143.5mg/kg。

1.2试验材料有机肥料选用撒可富（N 15%、P2O515%、K2O 15%），常规肥料选用尿素（N 46%）、过磷酸钙（P2O516%）、硫酸钾（K2O 52%）。供试马铃薯品种为陇薯10 号，种薯级别为原种。

1.3试验设计与方法试验采用裂区设计，主区为全膜覆盖垄播、全膜覆盖垄上微沟播，副区为密度，设 置45000 株/hm2、52500 株/hm2、60000 株/hm2和67500 株/hm24 个密度，共计8 个处理，3 次重复，具体见表1。小区长10m、宽5m，小区面积50m2。每hm2施肥种类及肥料用量：纯N 180kg、P2O5180kg、K2O 220kg。地膜选用宽120cm、厚度为0.008mm 的黑色地膜。两种栽培模式均为单垄双行种植，垄播模式垄宽60cm，垄沟宽40cm，垄高20cm；垄上微沟播模式垄宽60cm，沟宽40cm，垄高20cm，垄上微沟宽20cm、深10cm。马铃薯种植在垄面上。在播种前用机械起垄、人工覆膜，用穴播器点播。播种时间为2016 年5 月12 日，收获期为9 月30 日。试验期间气象资料见表2。

表1 试验处理

表2 试验期间气象资料

1.4调查测定项目播前和收获后测定0～200cm 土层土壤水分含量，每20cm 为1 层，共计10 层。用土钻取土，烘干法测定，取样在垄上2 穴马铃薯株间。

在马铃薯生育期测定各处理出苗率；马铃薯生长指标（主茎数、株高、分枝数）；产量及产量性状（单株块茎数、单株块茎重、单株薯重、商品薯率、小区产量）。

水分利用效率（WUE，kg/hm2·mm）=Y/ETa，Y为马铃薯产量（kg/hm2），ETa 为全生育期实际蒸散量（mm）。

补灌量（mm）：作物生育期补充灌溉的水量。

实际蒸散量（ETa，mm）=播前土壤贮水量+降雨量+补灌量-收后土壤贮水量。

贮水量（mm）=重量含水量×土壤容重×土壤层厚度（mm）。

使用Excel 2003 和SPSS 19.0 对各处理数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1不同种植模式对马铃薯生育期的影响由表3可以看出，全膜覆盖垄播和全膜覆盖垄上微沟播两种种植模式对陇薯10 号生育期无影响。因陇薯10号属于晚熟抗旱抗病品种，试验采用的两种种植模式均为起垄覆膜处理，所以对生育期无影响。

表3 各处理生育期

2.2不同种植模式对马铃薯出苗率及生长指标的影响由表4 可以看出，两种种植方式下陇薯10 号出苗率在85.1%～91.1%之间，总体上全膜覆盖垄播出苗率高于全膜覆盖垄上微沟播，但各处理之间差异不明显。两种种植模式下陇薯10 号主茎数、分枝数、株高无显著差异。

表4 各处理出苗率及生长指标

2.3不同种植模式对马铃薯产量的影响由表5 可以看出，两种种植模式下陇薯10 号单株块茎数、单株块茎重、单薯重、商品薯率无显著差异。全膜覆盖垄上微沟播的平均单株块茎数为6.0 个，平均较单垄垄播多1.0 个；单株块茎重方面全膜覆盖垄上微沟播平均为736.5g，较全膜覆盖垄播高52.9g；全膜覆盖垄上微沟播处理的平均单薯质量较单垄垄播小14.6g，商品薯率小1.1%。产量方面全膜覆盖垄上微沟播和垄播处理的平均产量分别为40148.1kg/hm2和36994.3kg/hm2，前者比后者增产8.5%，产量高低顺序为T2M3＞T2M2＞T2M4＞T1M3＞T2M1＞T1M4＞T1M1＞T1M2。T1M1 和T1M2 处理的产量显著小于其他各处理。种植密度方面，两种种植模式下均以种植密度为60000 株/hm2时产量最高，当密度增加到67500 株/hm2时产量下降，说明两种种植模式下的最佳种植密度为60000 株/hm2。

表5 各处理产量指标

2.4不同种植模式对马铃薯土壤水分利用效率的影响由表6 可以看出，播前0～200cm 土层的含水量在17.34%～22.74%之间，在0～100cm 和100～200cm 之间，随着土层的下降，含水量分别呈下降的趋势。由表7 可以看出，收获后0～100cm 土层全膜覆盖垄播的平均含水量比全膜覆盖垄上微沟播处理含水量低0.66%，而100～200cm 土层则是前者高于后者0.34%。当种植密度相同时，0～100cm土层，平均含水量T1M1大于T2M1，T1M2 大于T2M2，而T1M3 和T1M4 处理则分别小于T2M3 和T2M4处理，说明在0～100cm 土 层中，随着种植密度的增加，全膜覆盖垄上微沟播较全膜覆盖垄播积聚水分。在100～200cm 土层中，除T1M1 小于T2M1 外，其他相同密度条件下，土壤含水量均是全膜覆盖垄播小于全膜覆盖垄上微沟播处理，说明在该土层，微沟播处理更能吸纳水分。

表6 播前土壤含水量

表7 收获后各处理土壤含水量

由表8 可以看出，收获后全膜覆盖垄播和全膜覆盖垄上微沟播处理的平均贮水量分别为402.7mm和406.2mm，后者比前者高3.54mm。水分利用效率方面全膜覆盖垄播和全膜覆盖垄上微沟播处理的平均值分别为70.7kg/hm2·mm 和77.2kg/hm2·mm，全膜覆盖垄上微沟播处理比全膜覆盖垄播处理高6.5kg/hm2·mm，说明全膜覆盖垄上微沟能够促进马铃薯对土壤水分的利用，更能充分地发挥旱作区马铃薯的水分生产潜力[9-10]。全膜覆盖垄播以T1M1处理最高，达到75.7kg/hm2·mm，T1M4 处理最低为65.6kg/hm2·mm。全膜覆盖垄上微沟播处理以T2M3 处理最高，达到81.5kg/hm2·mm，所有处理以T1M4 处理最低。两种栽培模式下，当种植密度为67500 株/hm2时产量水分利用率均最低。全膜覆盖垄上微沟播处理当种植密度为60000 株/hm2时产量水分利用率最高。

表8 各处理土壤水分利用效率

3 讨论

全膜覆盖垄播和全膜覆盖垄上微沟播两种种植模式对马铃薯生育期、主茎数、分枝数、株高无明显影响。全膜覆盖垄上微沟播蓄水效果优于全膜覆盖垄播，水分利用效率高于全膜覆盖垄播6.5kg/hm2·mm，说明地膜全覆盖增加了集雨面，使垄面上的降水向垄上微沟和大沟内聚集叠加，较普通的全膜双垄沟播显著提高降水利用效率；全膜覆盖垄上微沟播产量高于全膜覆盖垄播，平均增产8.5%，说明全膜覆盖垄上微沟播更有助于提高产量。两种种植模式下种植密度以60000 株/hm2最佳，均能取得较高的产量。全膜覆盖垄上微沟播能够促进马铃薯对土壤水分的利用，更加充分地发挥旱作区马铃薯的水分生产潜力，该技术在西北干旱区马铃薯种植中有较为广泛的应用前景。