陇中半干旱区不同耕作方式对马铃薯生长的影响

何万春 韩敬仁 王红梅 姚乔花 张娟宁 黄凯

摘要：合理耕作可增強土壤水分供给能力和促进作物根系发育， 进而提高作物抗旱性和生产力。为了给马铃薯高产高效生产提供最佳种植模式，进一步挖掘陇中半干旱区马铃薯产量潜力，以陇薯10号为指示品种，在垄上微沟种植技术基础上，设置4个不同耕作方式处理，研究了各耕作方式下的耕作环境效应及其对土壤水分和马铃薯生长发育的影响。试验结果表明，立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子能够显著提高马铃薯叶面积指数、地上部鲜重、根鲜重，有利于块茎的形成和产量的提高，块茎折合产量达48 168.0 kg/hm2，较其余处理增产12.01%～40.62%。可见，采用立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子是陇中半干旱区马铃薯高产高效种植最佳模式。

关键词：立式深旋松耕；马铃薯；垄上微沟种植；绿肥；块茎产量

中图分类号：S532             文献标志码：A              文章编号：2097-2172（2023）11-1038-04

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.11.011

Effects of Different Cultivation Modes on the Growth of Potatoes in the

Semi-arid Regions of Central Gansu

HE Wanchun 1， HAN Jingren 1， WANG Hongmei 2， YAO Qiaohua 3， ZHANG Junning 1， HUANG Kai 1

（1. Dingxi Academy of Agricultural Sciences， Dingxi Gansu 743000， China; 2. Biotechnology Institute， Gansu Academy of

Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. Dingxi Agricultural Technology Service Centre，

Dingxi Gansu 743000， China）

Abstract： Rational tillage can enhance soil water supply capacity and promote crop root development， thereby improving crop drought resistance and productivity. In order to provide the best cultivation mode for high yield and efficient production of potatoes， and further explore the yield potential of potatoes in the semi-arid regions of central Gansu， Longshu 10 was used as an indicator variety， based on the micro-furrow planting on ridge technology， 4 different cultivation methods were set up to study the environmental effects of each cultivation method and its impact on soil moisture and potato growth and development. Results showed that micro-furrow planting of potatoes on ridge using vertically rotary sub-soiling tillage plus planting green manure as hair vetch in the furrows could significantly increase the leaf area index， fresh aboveground weight， and fresh root weight of potatoes， which is conducive to the formation of tubers and the improvement of yield. The equivalent yield of tubers reached 48 168.0 kg/ha， which was increased by 12.01% to 40.62% in comparison with other treatments. It can be seen that the best mode for high yield and efficient potato cultivation in the semi-arid regions of central Gansu is to use vertically rotary sub-soiling tillage with micro-furrow planting of potatoes on ridge and planting hair vetch in the furrow.

Key words： Vertically rotary sub-soiling tillage; Potato; Micro-furrow planting on ridge; Green manure; Tuber yield

收稿日期：2023 - 03 - 23；修訂日期：2023 - 05 - 28

基金项目：甘肃省科技计划项目（技术创新引导计划）（ 21CX1NA364）；定西市科技计划项目（DX2020N09、DX2021BZ08、DX2022BZ40）。

作者简介：何万春（1988 — ），男，甘肃定西人，助理研究员，硕士，主要从事土壤肥料研究工作。Email： 714631793@qq.com。

通信作者：黄   凯（1987 — ），男，甘肃定西人，助理研究员，硕士，主要从事马铃薯栽培及新品种选育工作。Email：443468500@qq.com。

耕作是调控土壤水肥气热的重要措施，通过改进耕作措施实现对土壤理化性状的改善，提高土壤水分利用效率，是旱作节水农业的一个重要方向［1 ］。合理耕作可增强土壤水分供给能力和促进作物根系发育， 进而提高作物抗旱性和生产力［2 ］， 是进一步挖掘半干旱区作物产量潜力的有效途径。立式深旋松耕技术是近年由甘肃省农业科学院旱地农业研究所科研人员在广西粉垄技术的基础上研发的一种新型土壤耕作方法，通过深松土壤打破犁底层，形成疏松的耕作层，改善作物生长环境，提高作物产量。该方法是由一个或多个螺旋钻头粉碎土壤，在不改变土壤垂直层次的基础上，耕作深度 35 cm 以上，可显著提高土壤孔隙度，降低紧实度，打破土壤犁底层，兼顾表土松碎，松耙结合，能较好地改善作物生长的土壤环境，增强土壤蓄存和供应水分能力，促进作物根系发育，有效缓解季节性干旱胁迫并提高作物产量［2 - 3 ］。立式深旋松耕能显著优化土壤的水分特性， 提高有效水含量， 是适合于黄土高原半干旱区马铃薯抗旱增产、水分高效的耕作方法。我们以陇薯10号为指示品种，在马铃薯垄上微沟种植技术基础上，研究了不同耕作方式下的耕作环境效应对土壤水分及马铃薯生长发育的影响，旨在为陇中半干旱区马铃薯高产高效生产提供最佳种植模式。

1   材料与方法

1.1   供试材料

马铃薯指示品种为陇薯10号，由甘肃省农业科学院马铃薯研究所提供。供试绿肥品种为毛苕子，由定西市农业科学研究院提供。

1.2   试验方法

试验共设4个处理，分别为处理T1，立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯，即播前采用立旋深松机深耕土壤，垄上微沟播种植时起垄规格为垄宽 60 cm、沟宽 40 cm、垄高 20 cm，垄上微沟宽 20 cm、深 10 cm，覆膜后马铃薯播种在垄面微沟中；处理T2，垄上微沟种植马铃薯，播前未对土壤进行立式深旋松耕，直接起垄覆膜后播种马铃薯；处理T3，立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子；处理T4，垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子。试验随机区组排列，3次重复，小区面积50.0 m2（10.0 m×5.0 m），小区四周设保护行。试验施肥量参照定西甲天下农产品马铃薯合作社历年施肥标准执行，即施N 150 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2、农家肥45 t/hm2。马铃薯种植密度为60 000株/hm2，毛苕子播种量为75  kg/hm2。马铃薯于5月11日播种，毛苕子于马铃薯开花期播种在垄沟内。

1.3   观测指标及其测定方法

田间记载各处理的马铃薯出苗期、开花期、盛花期、块茎膨大期、收获期。马铃薯出苗期调查各处理出苗率。在马铃薯播前、苗期、盛花期、块茎膨大期、收获后等时期每小区采用“S”采样法分别采集0～100 cm土壤样品，每小区均采集5个点，将样品混合后保留1.0 kg土样装袋密封后用烘干法测定土壤含水量。每小区标记10株马铃薯，测定马铃薯盛花期、块茎膨大期的冠层温度、叶面积指数（LAI）、叶片SPAD值等。马铃薯盛花期、块茎膨大期、成熟期每次在每小区随机抽取5株测定地上部、根鲜重，并统计单株结薯数、单株薯重。于10月4日按小区及时收获计产并统计马铃薯商品率。

1.4   统计方法

用Excel 2010进行试验数据统计汇总，用SPSS.19对试验数据进行方差分析和显著性检验。

2   结果与分析

2.1   不同处理对马铃薯生育时期及田间生长情况的影响

田间观测结果表明，不同处理马铃薯的生育期表现一致，各处理对马铃薯生育期无影响。从表1可以看出，不同处理的马铃薯出苗率为86.35%～91.25%，以处理T3最高，为91.25%，较其余处理增加3.72～4.90个百分点，各处理间均差异不显著。各处理对马铃薯盛花期和块茎膨大期的叶片SPAD值、冠层温度均无显著影响。冠层温度在盛花期以处理T3最高，为28.67 ℃；块茎膨大期以处理T4最高，为29.46 ℃。叶片SPAD值盛花期、块茎膨大期均以处理T3最高，分别为58.65、60.23。不同处理对马铃薯叶面积指数（LAI）有明显影响，盛花期以处理T3最高，为0.98，与处理T4之间差异不显著，显著高于其他处理；块茎膨大期也以处理T3最高，为1.31，也均显著高于其他处理。由此说明，立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子有利于土壤养分的运移，从而有利于马铃薯营养器官生长发育。

2.2   不同处理对马铃薯地上部鲜重和根鲜重的影响

马铃薯的产量形成有赖于良好的营养生长，从表2可以看出，各处理地上部鲜重随生育进程均呈先增后减趋势。在盛花期、块茎膨大期、成熟期均以处理T3最重，分别为736.61、829.94、546.61 g/株；根鲜重随生育进程则有增有减，表现不一，无明显规律。在盛花期、块茎膨大期、成熟期也均以处理T3最重，分别为49.41、46.08、44.41 g/株。以说明立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子可有效促进马铃薯植株及根系的生长。

2.3   不同处理对马铃薯单株结薯数和单株薯重的影响

从表3可知，随着马铃薯生育期的变化，各处理单株结薯数和单株薯重逐渐增加。单株结薯数在盛花期、块茎膨大期、成熟期均以处理T3最多，分别为3.52、7.33、9.06个，较其余处理分别增加0.32～1.29、0.09～3.13、1.40～2.35个。单株薯重在盛花期、块茎膨大期、成熟期也均以处理T3最重，分别为29.82、342.94、1112.77 g，较其余处理增幅分别为2.52～8.11、29.99～133.00、208.19～300.41 g。说明立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子有利于马铃薯营养器官的生长发育，从而有利于块茎产量的形成。

2.4   不同处理对马铃薯块茎产量和商品率的影响

由表3可以看出，马铃薯块茎折合产量以处理T3最高，为48 168.0 kg/hm2，较处理T1、T2、T4分别增产12.01%、17.42%、40.62%，差异均达显著水平；处理T1次之，为43 001.4 kg/hm2，较处理T2、T4分别增产4.83%、25.54%，与处理T2差异不显著，但与处理T4差异显著；处理T2居第3位，为41 020.5 kg/hm2，较处理4增产19.76%，与处理T4差异显著；处理T4最低，仅为34 253.1 kg/hm2。马铃薯商品薯率也以处理T3最高，为76.37%，较处理T1、T2、T4分别增加5.24、2.73、4.01个百分点；各处理间差异均不显著。说明立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子有利于马铃薯生长发育，从而提高了马铃薯块茎产量和商品率。

2.5   不同处理对土壤水分含量的影响

从表4可以看出，不同处理0～100 cm土层的土壤水分含量基本处于同一水平（差异不显著）。苗期土壤水分含量以处理T1最高，为171.30 g/kg，较播前减少24.44 g/kg；处理T4最低，为155.78 g/kg，较播前减少39.96 g/kg。盛花期以处理T3最高，为209.50 g/kg，较播前增加13.76 g/kg；处理T4最低，为188.46 g/kg，较播前减少7.28 g/kg。块茎膨大期以处理T1最高，为217.04 g/kg，较播前增加21.66 g/kg；处理T4最低，为195.12 g/kg，较播前减少0.62 g/kg。收获后以处理T3最高，为179.66 g/kg，较播前减少16.08 g/kg；处理T4最低，为161.62 g/kg，较播前减少34.12 g/kg。由此可见，因耕作方式不同导致0～100 cm土层的土壤水分含量不同，进而影响到块茎产量。在同等条件下，立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子能增强土壤蓄存和供应水分能力，减小马铃薯耗水量，同时有效提高马铃薯的抗旱性和产量水平。盛花期、块茎膨大期土壤含水量出现不降反升的原因则是地膜覆盖、降水和补水等。

3   讨论与结论

深松是随着保护性耕作而发展起来的一种代替传统翻耕的土壤耕作方式，可松碎土壤而不乱土层，能打破犁底层，降低表层土壤容重，增加土壤通透性，增加土壤含水量，提高水分入渗深度［4 - 5 ］，立式深旋松耕是通过深松土壤打破犁底层，形成疏松的耕作层，以改善作物生长环境，从而提高作物产量［6 - 10 ］。本研究表明，立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子能够显著提高马铃薯叶面积指数、地上部鲜重、根鲜重，从而能够积累更多的干物质含量，有利于马铃薯块茎的形成和产量的提高，块茎折合产量达48 168.0 kg/hm2，较其余处理增产12.01%～40.62%，增产差异均达显著水平。可见，采用立式深旋松耕垄上微沟种植马铃薯+沟内种植绿肥毛苕子是陇中半干旱区马铃薯高产高效最佳种植模式，宜在适宜区大力推广。

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