半干旱區(qū)不同覆膜方式對土壤水分溫度及馬鈴薯產(chǎn)量的影響

石有太，陳玉梁*，劉世海，厚毅清，裴懷弟，王紅梅，張艷萍

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，甘肅蘭州730070；2.榆中縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅蘭州730100）

半干旱區(qū)不同覆膜方式對土壤水分溫度及馬鈴薯產(chǎn)量的影響

石有太1，陳玉梁1*，劉世海2，厚毅清1，裴懷弟1，王紅梅1，張艷萍1

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所，甘肅蘭州730070；2.榆中縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅蘭州730100）

結(jié)合當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際，在西北半干旱區(qū)旱作梯田中，以‘莊薯3號’為試驗(yàn)材料，對目前旱作區(qū)馬鈴薯不同壟播覆膜方式進(jìn)行對比試驗(yàn)，以探索不同栽培模式對馬鈴薯田間土壤溫度、土壤含水量、物侯期及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：覆膜栽培的馬鈴薯出苗早，生長發(fā)育較快，營養(yǎng)生長期延長，尤其雙壟全膜黑膜覆蓋能優(yōu)化馬鈴薯農(nóng)藝性狀，提高馬鈴薯的產(chǎn)量，降低地溫，有利于馬鈴薯薯塊的生長，在多年高溫少雨的地方，覆白色地膜栽培的馬鈴薯不利于其產(chǎn)量的增加。

覆蓋模式；馬鈴薯；生長發(fā)育；土壤溫度；土壤含水量

西北干旱半干旱區(qū)自然降水極其貧乏，有效水資源緊缺，季節(jié)性干旱發(fā)生頻繁，導(dǎo)致糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)。自然降水是西北旱作農(nóng)業(yè)區(qū)作物生長所需水分的唯一來源，有效利用有限的自然降水成為提高作物產(chǎn)量的首要措施。覆膜栽培能夠減少土壤水分蒸發(fā)[1,2]，提高作物產(chǎn)量，在我國西部干旱地區(qū)得到了廣泛的推廣。夏自強(qiáng)等[3]研究表明，在較長時間無降水條件下，覆膜玉米表層的土壤含水量為田間持水量的70%，而露地則迅速降至田間持水量的20%。覆膜可使馬鈴薯耕層土壤含水量呈上升趨勢[4]。全膜雙壟壟側(cè)栽培是旱作馬鈴薯的最優(yōu)栽培模式，其不同時期的0～20 cm土壤含水量較高[5]，李繼明[6]研究得出，雙壟全膜覆蓋側(cè)播處理保水保墑效果為最好，現(xiàn)蕾期和塊莖膨大期0～30 cm土層土壤平均含水量分別比不覆膜對照高出1.24%和0.86%。起壟種植增產(chǎn)幅度在15.34%以上，是馬鈴薯高產(chǎn)最為有效和簡便的高產(chǎn)種植技術(shù)[7]。本研究根據(jù)當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際，對目前旱作區(qū)馬鈴薯不同壟播覆膜方式進(jìn)行對比試驗(yàn)，從各處理的生育期、經(jīng)濟(jì)性狀、產(chǎn)量和土壤含水量4方面的影響進(jìn)行研究分析，以期篩選出最適合半干旱區(qū)馬鈴薯壟播覆膜栽培方法，為該技術(shù)在馬鈴薯栽培中的應(yīng)用和推廣提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本概況

試驗(yàn)于2009~2010年在榆中縣新營鄉(xiāng)紅坡村張家園子社進(jìn)行，當(dāng)?shù)睾０胃叨? 300 m，年平均氣溫5.3℃，年平均降雨量400 mm左右，無霜期110 d左右。試驗(yàn)田為旱作梯田，土壤類型為旱地黃綿土，前茬玉米，耕層土壤養(yǎng)分有機(jī)質(zhì)13.4 g/kg、全氮0.91 g/kg、堿解氮43.6 mg/kg、有效磷（P2O5）30.24 mg/kg、速效鉀（K2O）118 mg/kg。馬鈴薯全生育期所需水分全靠自然降水，除覆膜方式不同外，其他農(nóng)藝措施（整地、施肥、品種、播種、田間管理等）均相同，并進(jìn)行同等質(zhì)量的田間操作。

供試馬鈴薯品種為‘莊薯3號’原種，由莊浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心選育，晚熟，生育期160 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)6個處理。A：雙壟全膜白膜覆蓋（雙壟白膜），幅寬1.10 m，大壟寬0.70 m，高0.15～0.20 m，小壟寬0.40 m，高0.15～0.20 m。用寬1.20 m，厚0.008 mm的白地膜全膜覆蓋，馬鈴薯呈“品”字型種植在距壟溝0.15 m的大壟上。壟溝打孔滲水；B：雙壟全膜黑膜覆蓋（雙壟黑膜），用黑色地膜全膜覆蓋，其他同A處理；C：半膜覆蓋，幅寬1.10 m，壟寬0.70 m，高0.15～0.20 m，用寬0.90 m，厚0.008 mm的白地膜覆蓋，馬鈴薯呈“品”字型種植在壟上；D：微壟覆膜，壟寬0.30 m，高0.15～0.20 m，溝寬0.25 m，用寬0.90 m，厚0.008 mm的白地膜覆蓋，馬鈴薯按密度要求種植在壟溝；E：露地常規(guī)栽培（對照1，種一空一），按常規(guī)種植方式，種植1行空1行,不起壟，條播；F：露地種2行空2行栽培（對照2，種二空二），按常規(guī)種植方式，種植2行空2行,不起壟，條播。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，共18個小區(qū)，小區(qū)面積35.20 m2，小區(qū)長8.00 m，寬4.40 m，小區(qū)間距0.40 m，667 m2保苗4 000株。施肥按當(dāng)?shù)厮竭M(jìn)行，667 m2施純氮8 kg（尿素17.39 kg純N≥46%），P2O58 kg（磷酸二銨17.39 kg，純N≥18%，P2O5≥46%），K2O 5 kg（硫酸鉀10 kg，K2O≥50%），兩年試驗(yàn)均于4月17日播種，10月6日收獲。

1.3 試驗(yàn)記載項(xiàng)目

1.3.1 土壤含水量的測定

在馬鈴薯播種前、苗期、花蕾期和成熟期，每小區(qū)按5點(diǎn)取樣法用取土鉆分別鉆取0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm深處共5個層次土壤樣品，采用烘干稱重法測定土壤含水量，每小區(qū)求平均值。

1.3.2 土壤溫度

采用分層（5、10、15、20、25 cm）地溫測定法測定壟臺中部地溫。從播種后的5月上旬至9月上旬，于每旬的最后一天進(jìn)行測定，每天分早、中、晚3次（6：00、14：00、19：00）測定，取平均值作為當(dāng)天的土壤溫度。

1.3.3 產(chǎn)量及品質(zhì)指標(biāo)

試驗(yàn)期間觀察出苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期、收獲期等，于開花期隨機(jī)選取30株，調(diào)查馬鈴薯株高、主莖數(shù)、收獲前每區(qū)隨機(jī)取10株考種,單株結(jié)薯數(shù)和單株結(jié)薯重，計(jì)算商品薯率，商品薯率（%）=（單薯75 g以上的產(chǎn)量／馬鈴薯總產(chǎn)）×100%。收獲后薯塊按大薯（75 g以上）、小薯（75 g以下）進(jìn)行分級。收獲時按小區(qū)測實(shí)產(chǎn)，取3次重復(fù)的平均值折算每公頃產(chǎn)量。馬鈴薯全生育期所需水分全靠自然降水，除覆膜方式不同外，其他農(nóng)藝措施均相同。以上指標(biāo)測定參照《農(nóng)作物田間試驗(yàn)記載項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)》[8]中對馬鈴薯各項(xiàng)田間記載標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，試驗(yàn)中得出的數(shù)據(jù)用Excel 2003和SPSS12．0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培方式對馬鈴薯生育期的影響

從表1可以看出，不同覆膜栽培對馬鈴薯全生育期的影響差異不明顯，但覆膜栽培模式較露地栽培馬鈴薯物候期提前，加快了馬鈴薯的生長發(fā)育進(jìn)程，覆膜栽培的馬鈴薯出苗早，現(xiàn)蕾期、開花期、成熟期較露地栽培明顯提前，其中，雙壟全膜白膜處理物候期較裸地提前8～10 d，較其他覆膜處理物候期提前3～5 d。雙壟黑膜栽培的馬鈴薯出苗期較半膜栽培推遲，較微壟栽培提前，主要是由于雙壟黑膜地溫相對較低所致。

2.2 不同栽培方式對土壤含水量的影響

從表2可以看出，播種前土壤含水量存在隨耕

層加深逐漸增加的趨勢。春季播種后一段時間耕層0～20 cm土層的土壤含水量較低，出苗后，耕層土壤含水量受降雨和蒸騰的影響存在不同程度的增加，具體表現(xiàn)為覆膜處理耕層土壤含水量總體高于不覆膜處理，全覆膜處理土壤含水量高于半膜和微壟處理，黑膜處理土壤含水量與白膜處理差異不明顯，壟溝土壤含水量略高于壟面土壤含水量。說明地膜覆蓋對保墑有較好的作用，雙壟全膜覆蓋具有集雨作用?；ɡ倨诤?，土壤含水量較苗期有所降低，雙壟黑膜處理耕層土壤含水量低于雙壟白膜處理，這一時期，馬鈴薯植株已經(jīng)封壟，由于白膜透光多，地面溫度高，膜上形成水氣層，再返回表層土壤使耕層土壤的含水量較高。這一時期的露地耕層土壤含水量也較高，是由于降水引起的。

表1 不同覆膜方式對馬鈴薯生育期的影響（日/月）Table 1 Effects of mulching models on the growth period of potato（Date/Month）

表2 不同生育時期不同深度土壤含水量（%）Table 2 Effects of mulching models on the soil water content（%）

2.3 不同覆膜方式對地溫的影響

從圖1和圖2可看出，播種后28 d和苗期，雙壟全膜白膜覆蓋處理的地溫最高，其次為半膜覆蓋處理，其余各處理之間地溫較接近，說明雙壟全膜白膜覆蓋具有保墑、提高地溫的作用，馬鈴薯出苗較早，但后期地溫較高（圖3），反而不利于馬鈴薯的生長，花蕾期0～25 cm的土壤溫度高于馬鈴薯薯塊生長的適宜溫度18℃；花蕾期，雙壟全膜黑膜覆蓋地溫在0～25 cm土層土壤溫度低于露地對照，受地面溫度變化的影響較小，在25 cm的土層土壤溫度接近露地對照，保墑效果明顯，但提溫效果較差；半膜覆蓋有明顯提高地溫的作用，但保墑效果較差；微壟覆蓋提溫、保墑效果相對其它覆膜方式較差。

圖1 播后28 d不同覆膜方式對馬鈴薯耕層土壤溫度的影響Figure 1 Effects of different mulching models on soil temperature of potato 28 days after sowing

圖2 苗期不同覆膜方式對馬鈴薯耕層土壤溫度的影響Figure 2 Effects of different mulching models on soil temperature of potato at seedling stage

圖3 花蕾期不同覆膜方式對馬鈴薯耕層土壤溫度的影響Figure 3 Effects of different mulching models on soil temperature at budding stage

2.4 不同覆膜方式對農(nóng)藝性狀的影響

從表3可看出，雙壟全膜黑膜覆蓋處理的各主要經(jīng)濟(jì)性狀均達(dá)到了最大值，較露地對照（種1空1）株高、主莖數(shù)、單株結(jié)薯重、單株結(jié)薯數(shù)和商品率分別增加了9.7%、12.2%、40.5%、35.7%和13.0%，但雙壟白膜覆蓋與露地種植的馬鈴薯株高和主莖數(shù)差異不顯著，雙壟全膜黑膜覆蓋馬鈴薯的單株結(jié)薯數(shù)與對照露地處理達(dá)到了極顯著差異水平，其他處理與對照差異不顯著。微壟覆膜處理的株高、主莖數(shù)、單株結(jié)薯重和商品率最低，較對照降低了15.5%、14.6%、4.8%和24.8%。半膜覆蓋處理的馬鈴薯各主要農(nóng)藝性狀也較對照低，其他處理與對照優(yōu)勢不明顯。從上述分析看出，雙壟全膜黑膜覆蓋處理能優(yōu)化馬鈴薯農(nóng)藝性狀，其它覆膜方式相對露地處理不明顯。

表3 不同覆模方式對馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響Table 3 Effects of different mulching models on the economic traits of potato

表4 不同覆膜方式對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of different mulching models on the yield of potato

2.5 不同覆膜方式對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

從表4可看出，雙壟全膜黑膜覆蓋處理馬鈴薯小區(qū)總產(chǎn)量最高，較種1空1和種2空2增產(chǎn)13.8%和18.2%，但與對照1和對照2在小區(qū)大薯產(chǎn)量、小區(qū)小薯產(chǎn)量和小區(qū)總產(chǎn)量上均未達(dá)到顯著性差異水平。小區(qū)總產(chǎn)量上，半膜覆蓋處理產(chǎn)量最低，較對照1減產(chǎn)14.0%，這可能與當(dāng)?shù)囟嗄甑母邷厣儆甑奶鞖庥嘘P(guān)，在馬鈴薯塊莖膨大期，覆白色地膜處理的0～25 cm土層溫度高，不利于馬鈴薯塊莖的膨大。

3 討論

馬鈴薯覆膜栽培在國內(nèi)多有報道，全膜雙壟壟側(cè)栽培的馬鈴薯生長較快，可顯著縮短馬鈴薯生育期，實(shí)現(xiàn)提早成熟，可有效接納降水，減少土壤的水分蒸發(fā)，使土壤的保水性能增強(qiáng)，增加了土壤貯水量，使無謂的物理蒸發(fā)化為有效的生物蒸騰，提高了天然降水的利用率，并且覆蓋栽培使土壤中水分狀況比較穩(wěn)定，不易出現(xiàn)忽干忽濕現(xiàn)象，保證了馬鈴薯植株和根系的正常生長發(fā)育。本研究認(rèn)為覆膜栽培有利于滿足馬鈴薯生長前期對水分的需求，在苗期，覆膜栽培的馬鈴薯土壤含水量高于不覆膜土壤，雙壟全膜黑膜覆蓋的馬鈴薯生長及抗逆性明顯高于不覆膜栽培的馬鈴薯，具體表現(xiàn)為出苗早，生育期提前，生長發(fā)育較快，營養(yǎng)生長期延長，進(jìn)入生殖生長期較慢，有利于養(yǎng)分的積累，進(jìn)而提高產(chǎn)量，這與以前的研究結(jié)論一致[9,10]。其中，雙壟全膜白膜處理物候期較露地提前8～10 d，較其他覆膜處理物候期提前3～5 d。雙壟黑膜栽培的馬鈴薯出苗期較半膜栽培推遲，較微壟栽培提前，主要是由于雙壟黑膜地溫相對較低所致，即增溫效果全膜雙壟溝播栽培的土壤溫度高于半膜平鋪和不覆膜的土壤溫度，降溫效果反之。

雙壟全膜黑膜覆蓋處理的各主要經(jīng)濟(jì)性狀均達(dá)到了最大值，較露地對照（種1空1）株高、主莖數(shù)、單株結(jié)薯重、單株結(jié)薯數(shù)和商品率分別增加了9.7%、12.2%、40.5%、35.7%和13.0%，產(chǎn)量較種1空1和種2空2增產(chǎn)13.8%和18.2%。在馬鈴薯生長的膨大期，正好遇上當(dāng)?shù)馗邷馗珊档臍夂颦h(huán)境，雙壟全膜黑膜覆蓋具有保水和降低溫度的作用，有利于馬鈴薯的增產(chǎn)，而白膜覆蓋具有保溫的作用，在此環(huán)境下反而不利于馬鈴薯塊莖的增大，造成減產(chǎn)。

[1]李貴清.烤煙地膜覆蓋栽培的效果分析[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué), 1993,6:257-259.

[2]劉文雄,王建國,牛志遠(yuǎn),等.寒地玉米地膜覆蓋土壤生態(tài)效應(yīng)研究[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),1992(1):13-17.

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Influence of Different Mulching Models on Soil Moisture and Temperature,and Yield of Potato in Semi-arid Land

SHI Youtai1,CHEN Yuliang1＊,LIU Shihai2,HOU Yiqing1,PEI Huaidi1,WANG Hongmei1，ZHANG Yanping1
(1.Gansu Academy of Agriculture Sciences,Lanzhou,Gansu 730070,China; 2.Yuzhong Agricultural Technique Extension Center,Lanzhou,Gansu 730100,China)

Comparative experimentation was carried out on the semi-arid rain-fed terrace of northwest in China to understand the effects of various mulching models on soil temperature and water content,growing period,and yield of potato based on the currentactualpotato production situation using cv.'Zhuangshu 3'as plantmaterial.The results showed thatpotato cultivation with plastic mulching had earlier emergence,more rapid growth and development and extended vegetative stage.In particular,double ridge mulched completely by black film could optimize potato agronomic traits,improve tuber yield,decrease soil temperature and be beneficial to tuber growth.However,mulching by white film had no benefit to yield increase of potato in the placewith predominanthigh temperatureand less precipitation.

mulching model;potato;growth and development;soil temperature;soil water

S532

B

1672－3635（2013）01-0019-05

2012-07-31

蘭州市科技局項(xiàng)目“彩色馬鈴薯隴薯03-1關(guān)鍵技術(shù)研究與示范推廣”（2008-1-44）。

石有太（1982-），碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事馬鈴薯抗旱育種研究

陳玉梁，博士，副研究員，主要從事馬鈴薯生物技術(shù)育種研究。