江汉平原地区马铃薯宽垄双行种植方式探究

王清伟 姜洪新 方治国 史明会 梁红艳 吴国文 刘祎 蔡兴奎

收稿日期：2023-08-15；修回日期：2024-02-22

基金項目：国家马铃薯产业技术体系（CARS-09）

作者简介：王清伟，男，硕士，研究方向为马铃薯栽培生理。E-mail：415112583@qq.com

通信作者：蔡兴奎，男，副教授，主要从事马铃薯种薯繁育与种质资源研究。E-mail：caixingkui@mail.hzau.edu.cn

DOI：10.16861/j.cnki.zggc.202423.0520

摘    要：深沟高垄单行栽培是目前马铃薯机械化栽培的主要模式，然而一次性达到规定的垄高对起垄机械要求过高，常需二次起垄，因此为寻找适宜的机械栽培模式，在江汉平原的5个地区采用宽垄双行的栽培模式，垄距分别设计为1.0、1.1和1.2 m，垄上双行距设计为0.15、0.18、0.21 m，以期在提高产量的同时增加垄宽，进而减少二次起垄。结果表明，垄宽为1.1 m时，马铃薯产量最高为2 417.41 kg·667 m-2，垄上双行距为0.15 m时，马铃薯产量最高为2 440.30 kg·667 m-2；综合比较发现，栽培模式D（1.1 m×0.23 m×0.15 m）表现较好，且相比于传统单垄单行栽培模式，马铃薯产量显著提高。栽培模式D相比于人工单垄单行每667 m2增效16.92%，相比于机械单垄单行每667 m2增效55.90%。研究结果在规范江汉平原一带马铃薯机械化种植标准，降低生产成本，提高产量，促进湖北省马铃薯农机农艺融合方面具有重要意义。

关键词：马铃薯；宽垄双行；农机农艺融合

中图分类号：S532              文献标志码：A            文章编号：1673-2871（2024）04-154-08

Study on wide ridge and double row planting of potato in Jianghan Plain

WANG Qingwei1， JIANG Hongxin1， FANG Zhiguo2， SHI Minghui3， LIANG Hongyan4， WU Guowen5， LIU Yi6， CAI Xingkui1

（1. National Key Laboratory for Germplasm Innovation and Utilization for Fruit and Vegetable Horticultural Crop/Key Laboratory of Potato Biology and Biotechnology， Ministry of Agriculture and Rural Affairs/College of  Horticulture & Forestry Sciences， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， Hubei， China; 2. Xiangyang Academy of Agricultural Sciences， Xiangyang 441057， Hubei， China; 3. Yichang Agricultural Technology Promotion Center， Yichang 443000， Hubei， China; 4. Jingzhou Academy of Agricultural Sciences， Jingzhou 434300， Hubei， China; 5. Yunmeng County Government Affairs Center， Yunmeng 432500， Hubei， China; 6. Suixian Agricultural Technology Promotion Station， Suixian 441300， Hubei， China）

Abstract： In the mechanized cultivation of potatoes， deep furrow and high ridge single row planting are the major cultivation methods currently. However， machine raise to the specified ridge height is burden at once， hence requires secondary ridge raising. An experiment was set up in five regions of the Jianghan Plain where potatoes were planted with wide ridge and double row planting， aiming to increase the yield and reduce the requirement of secondary ridging operation. The ridge spacing were designed to be 1.0， 1.1 and 1.2 m， and the double row spacing on the ridge were kept 0.15， 0.18 and 0.21 m. The results show that when the ridge width was 1.1 m and the double row spacing on the ridge was 0.15 m， the potato yield was the highest， with 2 417.41 and 2 440.30 kg·667 m-2， respectively. After comprehensive comparison， the author found that the cultivation mode was 1.1 m× 0.23 m × 0.15 m performs well. In contrast to the manual single ridge single row， the cultivation mode 1.1 m × 0.23 m× 0.15 m has increased income by 16.92% per 667 m2. Similarly， the benefit is income by 55.90% per 667 m2 when compared to mechanical single ridge single row. Hence， this experiment is of great significance for standardizing the mechanized potato planting， reducing production costs， increasing yield， and promoting the integration of agricultural machinery with agronomy in Jianghan Plain of Hubei province.

Key words： Potato; Wide ridge and double row; Integration of agricultural machinery and agronomy

试验研究

2024，37（4）：154-161

马铃薯（Solanum tuberosum L.）作为兼粮食、蔬菜、饲料、工业原料等多种类型于一身的作物[1]，在保障粮食安全、促进农民增收、振兴乡村经济等方面发挥着越来越重要的作用[2-3]。我国马铃薯产业在种植规模上处于世界主导地位，种植面积占比逐年上升，据FAO数据统计，2021年我国马铃薯种植面积为421.8万hm2，总产量944万t，在世界范围内排名第1，占25.08%，但我国马铃薯单位面积产量为16.32 t·hm-2，在世界范围内排名第96，远不及世界平均水平[4]。其中很重要的原因是，我国马铃薯栽培技术推广不到位，生产技术粗放，耕作水平较低，完全不能满足大力发展马铃薯产业的需求，加之没有配套的机械栽培技术，致使单产落后[5-7]。

目前江汉平原地区马铃薯的栽培模式主要为深沟高垄栽培，垄高要求30 cm，但由于垄宽较窄，起垄机械马力较小，需辅助田园耕作机二次起垄以达到栽培高度，且现在的行业标准NY/T 3483－2019《马铃薯全程机械化生产技术规范》中[8]，并没有涉及在西南混作区的马铃薯机械化种植。因此急需找出一套适宜该地区的机械化栽培模式。

研究人员发现，通过调节起垄宽度可显著提高马铃薯产量。很多发达国家，如荷兰、加拿大等，利用大垄宽行（垄宽>85 cm）的栽培模式，一次起垄即可，马铃薯产量相比于我国北方高3倍[9]。韩晓礼[10]在贵州地区进行了不同垄宽栽培试验，结果表明，0.5 m垄宽单行种植、1.0 m垄宽双行种植、1.5 m垄宽3行种植3种栽培模式中，1.0 m垄宽双行栽培的马铃薯产量最高，相比于平作栽培与1.5 m垄宽3行种植均有显著差异，0.5 m垄宽单行种植与1.0 m垄宽双行种植的栽培模式商品薯率较高。李艳军[11]以延薯四号与荷兰七号为试验材料，设计了70、75、80、85、90 cm 等5种垄宽进行单垄单行栽培试验，发现在东北地区垄宽选取80 cm产量最高，其次为75 cm，70 cm产量最低。由此可以看出，不同地区的马铃薯产量在垄宽上表现不一，目前湖北省江汉平原地区对该方面的研究鲜有报道。

在农机农艺融合方面，陈丽等[12]研究发现，在单垄种植马铃薯时，若行距设置为90 cm，这样不仅可以避免拖拉机对种植行的碾压，还能扩大驾驶员的视野，便于机械化操作。朱月浩等[13]通过不同机具的播种效果对比，设计了65、85、105 cm等3种垄宽模式，发现65 cm垄宽单垄单行的机械化播种在马铃薯的长势、产量、收获机作业效率及作业质量方面最高，但该模式下的播种机具较少；85 cm垄宽单垄单行的机械化播种效率，马铃薯的长勢、产量及经济效益处于中间位置，但其最大的缺点是机械化收获的作业质量较差，主要体现在块茎的损伤与漏薯方面；105 cm垄宽大垄双行的机械化生产模式，机械化播种作业质量较好，漏种率仅为1.90%，该模式下的产量最低，明显低于前两种模式。由此可见，宽垄种植在马铃薯播种中具有很大的潜力。在江西省马铃薯种植各个地区均为高垄栽培，但尚未形成标准化种植体系，且行距不统一、人工种植成本高、垄距和种植深度不一，种植行距和拖拉机轮距出现不适应等问题，经常出现马铃薯损伤现象，严重影响了产量与经济效益[14]。因此，仍需加强对马铃薯农机农艺融合方面的研究。笔者在江汉平原的5个地区采用宽垄双行的栽培模式，探究不同栽培模式对马铃薯产量和商品薯率的影响，以期为规范江汉平原马铃薯机械化种植标准提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地情况

江汉平原介于29° 26′ N～31° 37′ N，111° 14′ E～114° 36′ E之间，选择适宜种植马铃薯且种植技术水平较高及条件较好的5个地区（表1）。年均降水量1200 mm，气温较高的4－9月降水量约占年降水总量的70%。

1.2 材料

以中国农业科学院蔬菜花卉研究所育成的目前广泛种植的栽培种马铃薯中薯5号为试验材料。

1.3 方法

1.3.1 试验设计 在不同垄宽与垄上双行距对马铃薯产量的影响研究，采用3种垄距，分别是1.0、1.1和1.2 m。根据排种器的宽度，将垄上的种薯行距分别设置为0.15、0.18、0.21 m 3种模式。选择襄阳、随州、孝感、荆州4个地区进行试验。每个组合播种面积为200 m2。采用随机区组设计，栽培密度为5500株·667 m-2。共计9种组合，播种模式如图1所示。

为方便后续分析，每个组合（垄宽×株距×行距）分别编号。A：1.0 m×0.25 m×0.15 m；B：1.0 m×0.25 m×0.18 m；C：1.0 m×0.25 m×0.21 m；D：1.1 m×0.23 m×0.15 m；E：1.1 m×0.23 m×0.18 m；F：1.1 m×0.23 m×0.21 m；G：1.2 m×0.21 m×0.15 m；H：1.2 m×0.21 m×0.18 m；I：1.2 m×0.21 m×0.21 m。

宜昌地区马铃薯种植面积大，试验结果有较好的引领示范作用。因此选择襄阳、随州、宜昌3个地区进行传统栽培模式与宽垄双行栽培模式的比较试验。传统的单垄单行栽培模式分为人工播种与机械播种，人工播种采用70 cm垄宽，实际播种密度为4827株·667 m-2，机械播种采用80 cm垄宽，实际播种密度为4057株·667 m-2。

1.3.2 试验管理 试验地选择适宜马铃薯种植的田块，排水良好。于2020年12月进行5个试验区的播种。采用机械开种沟、起垄，人工播种的模式进行，均覆盖白色地膜。2021年2月下旬见苗后进行破膜放苗，2021年5月进行5个试验区的收薯工作。各地区病虫害防治根据当地实际情况实施。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 垄距、株距 实际株距、垄距用米尺测量。测量时连续选取11垄进行测量，取平均数，3次重复。

1.4.2 产量 每个处理选取地块中间11 m2收获，3次重复，统计667 m2产量和商品薯产量（单薯质量>50 g且无明显破损）。

商品薯率/%=商品薯总产量/马铃薯总产量×100。

1.4.3 播种效率与经济效益 采用调查问卷的方式，每个地区至少调查3个主体大户，进而比较机械播种与人工播种不同模式下的播种效率与经济效益。

效率=用工/播种量；总投入=人工投入+物质投入；效益=（667 m2产量×单价）-总投入。

1.5 数据分析

采用SPSS 22.0軟件进行数据处理与统计分析，采用Duncan新复极差法进行多重比较；采用Microsoft Excel 2016、Adobe Illustrator CC 2019作图。

2 结果与分析

2.1 不同垄宽对马铃薯产量的影响

对江汉平原5个地区的马铃薯产量进行统计分析，发现不同垄宽对马铃薯产量影响不同。由图2-A可以看出，当垄宽为1.1 m时，马铃薯667 m2产量最高，为2 417.41 kg·667 m-2，且相比于1.2 m垄宽有显著差异，说明1.1 m垄宽更适宜种植马铃薯。

不同地区下不同垄宽对马铃薯产量影响不同。由图2-B可以看出，在襄阳地区，1.2 m垄宽的667 m2马铃薯产量最高，其次为1.1 m，但二者无显著差异；在随州地区，1.1 m垄宽的667 m2马铃薯产量最高，为2 435.56 kg，显著高于其他两种垄宽；在孝感地区，1.0 m垄宽的667 m2马铃薯产量最高，但3种处理间均无显著差异；在荆州地区，1.0 m垄宽的667 m2马铃薯产量最高，为2 404.13 kg，显著高于其他两种垄宽。

2.2 不同垄上双行距对马铃薯产量的影响

不同垄上双行间距对马铃薯产量影响不同。由图3-A可知，当垄上双行间距为0.15 m时，平均667 m2产量最高，为2 440.30 kg，显著高于0.21 m的垄上双行间距。说明双行间距为0.15 m更适宜种植马铃薯。

不同地区不同垄上双行距对马铃薯产量影响不同。由图3-B可以看出，在襄阳地区，垄上双行距为0.18 m的667 m2马铃薯产量最高，其次为0.15 m，但两者无显著差异；在随州地区，垄上双行距为0.15 m的667 m2马铃薯产量最高，三者均无显著差异；在孝感地区，垄上双行距为0.15 m的马铃薯产量最高，为2 957.07 kg·667 m-2，显著高于其他两种垄上双行距；在荆州地区，垄上双行距为0.15 m的667 m2马铃薯产量最高，其次为0.18 m，二者均显著高于0.21 m的垄上双行距。

2.3 不同栽培模式组合对马铃薯产量的影响

对9种栽培模式下江汉平原各地区的试验结果进行综合分析，不同栽培模式对667 m2马铃薯产量的影响如图4所示，产量最高的前3种栽培模式分别是A：1.0 m×0.25 m×0.15 m、E：1.1 m×0.23 m×0.18 m、D：1.1 m×0.23 m×0.15 m。该3种栽培模式之间无显著差异。栽培模式I（1.2 m×0.21 m×0.21 m）的产量最低，显著低于栽培模式A、E、D。综合之前的单因素分析，认为D（1.1 m×0.23 m×0.15 m）的栽培模式较优。

2.4 因素效应对马铃薯产量的影响

在密度一定的情况下，垄宽是影响马铃薯产量的主要因素。由表2可以看出，尽管随州与荆州地区的马铃薯产量在垄宽与垄上行距之间存在显著交互作用，但垄宽达到了极显著影响。垄宽因素除孝感没有显著差异外，其他3个地区的马铃薯产量均受到显著与极显著的影响。

2.5 不同栽培模式对马铃薯商品薯率的影响

在商品薯率方面，不同栽培模式对商品薯率影响较小，9种栽培模式均能达到85%以上（表3）。栽培模式D（1.1 m×0.23 m×0.15 m）在随州地区表现最优。在其他3个地区中，栽培模式D与各地区最优商品薯率模式间无显著差异。

2.6 单垄单行栽培模式与宽垄双行模式产量比较

在传统栽培模式与宽垄双行栽培模式的比较试验中，以随州地区为例，发现宽垄双行栽培模式D（1.1 m×0.23 m×0.15 m）比传统栽培模式马铃薯产量高，667 m2产量为2 629.6 kg。当同样采取传统单垄单行模式时，人工播种比机械播种的马铃薯产量高。3种模式下，宽垄双行栽培模式D与机械单垄单行模式之间呈显著差异，宽垄双行栽培模式D与人工单垄单行模式之间差异不显著（图5）。

2.7 传统栽培模式与机械栽培模式生产效率比较

机械化播种大大提高了马铃薯的播种效率，具体数据见表4。对不同地区人工播种与机械化播种进行比较发现，人工播种平均每人每天播种0.01～0.02 hm2，而机械化播种不同地区的效率差异较大，宜昌地区每人每天播种0.27 hm2，随州地区每人每天播种0.67 hm2，襄阳地区每人每天播种0.50 hm2，不同地区表现出来的差异主要表现在机械操作人员的熟练程度上。

2.8 传统栽培模式与机械宽垄双行栽培模式经济效益比较

以随州地区为例，在马铃薯起垄栽培中，主栽品种为中薯5号，单垄单行种植起垄机器马力小，需要二次起垄才能满足深沟高垄的栽培模式要求，二次起垄旋耕费为300元·667 m-2。人工播种与机械播种的用种量不同，人工单垄单行用种量165 kg、机械单垄单行用种量为150 kg、机械宽垄双行用种量为155 kg，种子价格为4元·kg-1，因此用种价格分别为660、600、620元。在仅考虑播种的情况下，人工单垄单行栽培模式的整体投入最高，为1490元；机械单垄单行模式投入1360元；机械宽垄双行模式投入1090元，明显低于人工单垄单行与机械单垄单行模式，具体情况见表5。

按照以往商品薯平均价格1.6元·kg-1，人工单垄单行667 m2产值4 156.80元，667 m2净收入2 666.80元；机械单垄单行667 m2产值3 360.00元，667 m2净收入2 000.00元，机械比人工单垄单行收益低的主要原因在于马铃薯漏播严重，导致马铃薯出苗密度降低，对产量影响较大；机械宽垄双行栽培667 m2产值4 208.00元，667 m2净收入3 118.00元。该模式相比于人工单垄单行每667 m2增收451.20元，增效16.92%；相比于机械单垄单行每667 m2增收1 118.00元，增效55.90%。

3 讨论与结论

如何利用有限的土地资源创造出更高的作物产量一直是農业工作者的研究热点。在单位面积上，密度主要决定群体的大小，宽窄行配置主要决定群体的均匀度，筛选出适宜的垄距与行距才能创造更高的价值。

在马铃薯起垄栽培中，不同垄宽与株行距对马铃薯的株高、茎粗及块茎质量产生不同程度的影响，进而影响马铃薯产量[15]。范春梅等[16]认为不同株行距下马铃薯的株高与产量之间可能存在着正相关关系。笔者研究发现在江汉平原地区，若采用宽垄双行种植模式，垄上行距越小越有利于马铃薯产量的提高，主要原因可能是当植物株距越小时，由于根系对土壤有吸附力，土壤水分流失越少，植物根系对土壤水分及营养物质利用率越高[17]，进而有助于产量的提高；当马铃薯植株间距较大时，植株之间的土壤水分蒸发较快，易干旱，但具体原因还有待深入探究。另外，在密度一定时，随着株距的增加，马铃薯主茎数、结薯数、产量等呈递减趋势[18]。单垄双行栽培比单垄单行栽培的马铃薯叶片的细胞膜透性差，过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性较低，表明单垄双行栽培相比于单垄单行栽培的马铃薯抗性较强，植物更加健康[19]，进而促进了马铃薯产量的提高。田再民等[20]以冀张薯8号为研究对象，发现在密度（5.25万株·hm-2）一定、株距不同的情况下，处理中最小株距60 cm的光合速率最高，特别是在生育后期，相比于其他处理差异逐渐增大。因此当密度一定时，株距越小，产量越高[21-22]，与本试验窄行距促进产量提高的观点一致。

对于起垄宽度，笔者设计了1.0、1.1、1.2 m的宽度参数，试验设计相比传统垄宽有所增大，当采用宽垄栽培时，机械轮距增大，马力增大，可一次性达到起垄要求。试验结果表明，1.1 m垄宽产量最高，表明垄宽并不是越宽越好，这与前人的研究结果一致[23]。在密度一定的情况下，当垄宽逐渐增加时，株距变窄，马铃薯植株存在相互遮阴问题，降低了叶面积指数，影响了通风与光合作用，而光合作用是影响马铃薯产量积累的主要因素，与产量成正比关系[24]，因此宽垄栽培垄宽不能过大；而当垄宽过小时，植物光能利用率降低，根系营养竞争激烈，不利于产量的积累。因此在马铃薯的宽垄栽培中，本试验得出在垄宽1.1 m时产量表现最优，是该地区较为合适的垄宽与株距配置。此外，汝甲荣[25]研究发现，宽垄相比于窄垄上午温度高，下午温度低，表明宽垄在夜晚散热较慢，温度稳定，更有利于作物生殖生长。马铃薯宽垄栽培改变了土壤及环境条件，使马铃薯株高、块茎质量、块茎个数、生育期等农艺性状指标发生变化，进而对马铃薯产量产生了不同的影响。因此不同垄宽与株行距对马铃薯植株生物学性状及产量构成因子的影响仍需深入探究。

提高马铃薯的经济效益对保障农户种植积极性具有极其重要的意义，马铃薯机械化播种相比于人工播种可显著提高效率及经济效益。但机械化播种难免会存在漏种或分布不均的情况，因此机械化单垄单行播种的产量比人工单垄单行播种的产量低属于正常现象，然而在播种效率上，机械化播种高于人工，后期研究可对机械播种均匀度进一步优化。前人的研究给出人工劳动成本在整个马铃薯种植成本中占到1/3以上[26]，马铃薯机械化播种比人工播种成本可减少76.80%，每667 m2平均节省100元[27]。在劳动力方面，与人工种植相比，种植机的劳动力需求明显降低。机械播种每公顷每小时需56人，而人工种植每公顷每小时需567人。因此机械化种植可以节省90.10%的劳动力[28]。宽垄双行的栽培模式无需进行二次起垄，大大节约了成本。笔者在本试验中在调查机械与人工经济效益时发现，深沟宽垄双行的机械种植模式相比于人工单垄单行栽培每667 m2增效16.92%，相比于机械单垄单行栽培每667 m2增效55.90%，值得注意的是，该结果只计算了播种时的成本，不同栽培模式收获时均可采用机械收获，以减少人工成本的投入。

根据湖北省种植马铃薯的地理环境与土壤条件，秋播马铃薯在生育后期常出现低温寡照、阴雨天气，对马铃薯生产极其不利[29]。采用宽垄双行的栽培模式可改善土壤湿度，降低土壤黏着能力，减少机械能耗，进一步促进了马铃薯农机农艺的融合。

综上所述，采用深沟宽垄1.1 m×0.23 m×0.15 m的机械种植模式无需二次起垄，适宜机械播种，在产量、效率及经济效益等方面表现较好。

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