不同生育期的外源水分補(bǔ)給對(duì)旱作馬鈴薯水分利用效率及產(chǎn)量的影響

宋怡，裴國(guó)平

（天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅天水741001）

不同生育期的外源水分補(bǔ)給對(duì)旱作馬鈴薯水分利用效率及產(chǎn)量的影響

宋怡，裴國(guó)平*

（天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅天水741001）

在大田條件下研究了定量灌水對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及水分特性的影響。以水分和品種為影響因素，水分5水平，品種2水平，采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，以外源水分補(bǔ)給為主區(qū)，品種為副區(qū)，在馬鈴薯不同生長(zhǎng)時(shí)期測(cè)定其水分利用效率，并對(duì)各小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。結(jié)果表明，外源水分補(bǔ)給能提高旱作馬鈴薯產(chǎn)量，‘莊薯3號(hào)’產(chǎn)量增幅在6.2%～18.6%，苗期外源水分補(bǔ)給產(chǎn)量高于薯塊膨大期，苗期外源水分補(bǔ)給50 mm具有超補(bǔ)償效應(yīng)，外源水分補(bǔ)給100 mm具有高補(bǔ)償效應(yīng)，低量定額外源水分補(bǔ)給有利于水分利用效率的提高，且苗期外源水分補(bǔ)給高于薯塊膨大期?！笪餮蟆瘜?duì)水分利用效率較高，在薯塊膨大期由于降水影響，爛薯的比率增加。馬鈴薯在苗期灌水，水分利用效率較高，而薯塊膨大期水分的需求較敏感，水分過(guò)多會(huì)造成減產(chǎn)。

外源水分補(bǔ)給；馬鈴薯；產(chǎn)量；水分利用效率

在田間生產(chǎn)中，農(nóng)作物的補(bǔ)水方法很多，滴灌、噴灌、大水漫灌等都是較為常用的灌溉方式。一般認(rèn)為，滴灌與噴灌的水資源利用率較高，是解決旱作農(nóng)業(yè)的重要途徑[1]，但二者過(guò)高的灌水頻率延緩了根系的伸長(zhǎng)與生長(zhǎng)，影響了作物對(duì)土壤水分的吸收利用，從而降低了作物總水分利用效率，同時(shí)，過(guò)高的成本制約了滴灌的推廣與普及。經(jīng)查文獻(xiàn)，有關(guān)水分脅迫對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)及生理變化的影響研究還處于小范圍的盆栽水平和試管階段，不能代表大田實(shí)際情況，而限量外源水分補(bǔ)給對(duì)馬鈴薯的補(bǔ)償效應(yīng)研究尚未有相關(guān)報(bào)道[2,3]。為此，本研究對(duì)馬鈴薯水分臨界期和需水關(guān)鍵期進(jìn)行外源水分補(bǔ)給，研究限量外源水分補(bǔ)給條件下對(duì)旱作馬鈴薯產(chǎn)量形成及用水效率的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)地

供試材料選用‘莊薯3號(hào)’，對(duì)照品種為‘大西洋’。試驗(yàn)于2014年種植于天水市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所中梁試驗(yàn)站（E 105°69'，N 34°61'，海拔1 650 m），屬半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，年均降雨量470～610 mm，土壤類型主要為黃綿土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為水分和品種二因素試驗(yàn)，其中水分設(shè)5個(gè)水平，分別為G1：CK（不灌水），G2：苗期灌水50 mm，G3：苗期灌水100 mm，G4：薯塊膨大期灌水50 mm，G5：薯塊膨大期灌水100 mm；品種2個(gè)，‘莊薯3號(hào)’和‘大西洋’。采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以水分為主區(qū)，品種為副區(qū)；先對(duì)主區(qū)隨機(jī)排列，再對(duì)副區(qū)進(jìn)行排列，重復(fù)3次。小區(qū)長(zhǎng)寬為6.9 m× 7.1 m，株行距分別為30和70 cm，每小區(qū)共留230株。各小區(qū)直接留80 cm走廊，小區(qū)周邊播種2 m寬保護(hù)區(qū)。采用平畦栽培，薯塊膨大期補(bǔ)水前起壟，壟高約10 cm。播前施專用肥（N∶P∶K=15∶12∶13）800 kg/hm2，生長(zhǎng)期間同施專用肥800 kg/hm2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

成熟后，按小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)，產(chǎn)量標(biāo)記為Y，每小區(qū)取10株考種，分析產(chǎn)量構(gòu)成因素。

增產(chǎn)率為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的增產(chǎn)百分率，計(jì)算公式為：（G2G3G4G5-G1）/G1×100%。

單個(gè)塊莖重大于50 g的薯塊為商品薯，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量是指商品薯的產(chǎn)量。

1.3.2 水分指標(biāo)測(cè)定

補(bǔ)水利用效率（IWUE）=（Y外源水分補(bǔ)給處理-Y對(duì)照）/外源水分補(bǔ)給量；土壤水分蒸散量（EG）=播前土壤貯水量+降雨量+外源水分補(bǔ)給量-收后土壤貯水量。水分利用效率=Y/EG，Y為產(chǎn)量，EG為土壤水分蒸散量。土壤貯水量=土壤容重×重量含水量×土壤層厚度。土壤水分含量用烘干法測(cè)定，每15 d測(cè)定1次，測(cè)深為1.5 m，其中0～30 cm，每10 cm測(cè)定1層，30 cm以下時(shí)每20 cm測(cè)定1層。

1.3.3 土壤容重測(cè)定

在試驗(yàn)保護(hù)區(qū)挖深為1.8 m的土壤剖面，再用200 cm3的環(huán)刀每10 cm為1層取樣，測(cè)至1.5 m，重復(fù)3次，計(jì)算各層的土壤容重（g/cm3）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2003和SPSS 16.0，產(chǎn)量多重比較分析采用LSD方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同外源水分補(bǔ)給條件下馬鈴薯產(chǎn)量表現(xiàn)

從表1可以看出，對(duì)于‘莊薯3號(hào)’來(lái)說(shuō)，各個(gè)外源水分補(bǔ)給處理與對(duì)照相比產(chǎn)量都得到了提高，特別是苗期外源水分補(bǔ)給產(chǎn)量增幅高于薯塊膨大期，苗期外源水分補(bǔ)給100 mm的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量增幅最大。外源水分補(bǔ)給后的增產(chǎn)率為6.2%～18.6%，其中薯塊膨大期外源水分補(bǔ)給50 mm的增產(chǎn)率為8.4%，苗期外源水分補(bǔ)給100 mm增產(chǎn)率最大為18.6%。G2、G3與G1、G4、G5間的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量差異均達(dá)到了顯著水平，而G2與G3間及G1與G4、G5間的差異均不顯著；其生物產(chǎn)量亦表現(xiàn)出相似的趨勢(shì)，且G2、G3與G1間差異達(dá)顯著水平。對(duì)于‘大西洋’來(lái)說(shuō)，苗期外源水分補(bǔ)給產(chǎn)量提高，且外源水分補(bǔ)給100 mm增幅最大，最高達(dá)52.1%，而薯塊膨大期外源水分補(bǔ)給減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度為17.7%（50 mm）和37.6%（100 mm）。生物產(chǎn)量的變化趨勢(shì)與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量一致。苗期高額外源水分補(bǔ)給產(chǎn)量增幅大于低額外源水分補(bǔ)給，而薯塊膨大期高額外源水分補(bǔ)給產(chǎn)量降低幅度高于低額外源水分補(bǔ)給。

對(duì)于‘莊薯3號(hào)’和‘大西洋’2個(gè)品種，限量外源水分補(bǔ)給對(duì)薯塊膨大期的增產(chǎn)不同，‘莊薯3號(hào)’在外源水分補(bǔ)給后增產(chǎn)，‘大西洋’在薯塊膨大期減產(chǎn)，苗期‘大西洋’產(chǎn)量大幅度提高。

表1 不同外源水分補(bǔ)給條件下馬鈴薯產(chǎn)量表現(xiàn)Table 1 Yield of potato under different supplied water

2.2 不同外源水分補(bǔ)給條件下馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

由表2可知，‘莊薯3號(hào)’在苗期外源水分補(bǔ)給后的單株薯重增幅較大，大薯增加，中薯和小薯減少，在薯塊膨大期，中薯、爛薯和綠薯的增加較為明顯。且苗期外源水分補(bǔ)給100 mm較外源水分補(bǔ)給50 mm的單株結(jié)薯數(shù)多0.4個(gè)，單株薯重相同。在薯塊膨大期，外源水分補(bǔ)給50 mm較外源水分補(bǔ)給100 mm的單株結(jié)薯數(shù)增多，單株薯重相同。

表2 不同外源水分補(bǔ)給條件下馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素比較Table 2 Comparison of potato yield components under different supplied water

對(duì)于‘大西洋’來(lái)說(shuō)，苗期外源水分補(bǔ)給后單株結(jié)薯數(shù)和單株薯重均增長(zhǎng)1倍左右，苗期外源水分補(bǔ)給100 mm更為明顯，大中小薯比例基本沒(méi)有發(fā)生變化，而且沒(méi)有出現(xiàn)爛薯，在薯塊膨大期，外源水分補(bǔ)給50和100 mm卻造成‘大西洋’的減產(chǎn)。

2.3 不同外源水分補(bǔ)給條件下馬鈴薯的水分利用效率、補(bǔ)水利用效率

表3表明，對(duì)于‘莊薯3號(hào)’來(lái)說(shuō)，低定額外源水分補(bǔ)給有利于水分利用效率（Water use efficiency，WUE）的提高，且苗期外源水分補(bǔ)給高于薯塊膨大期。而補(bǔ)水利用效率（Irrigation water use efficiency，IWUE）表現(xiàn)為苗期外源水分補(bǔ)給優(yōu)于薯塊膨大期，尤其在薯塊膨大期低定額外源水分補(bǔ)給優(yōu)于高定額外源水分補(bǔ)給。苗期外源水分補(bǔ)給50和100 mm的水分利用效率和補(bǔ)水利用效率較高，薯塊膨大期外源水分補(bǔ)給50 mm較外源水分補(bǔ)給100 mm的補(bǔ)水利用效率和水分利用效率高。

對(duì)于‘大西洋’來(lái)說(shuō)，苗期外源水分補(bǔ)給100 mm明顯具有很高的水分利用效率（WUE）和補(bǔ)水利用效率（IWUE），苗期的外源水分補(bǔ)給高于薯塊膨大期，苗期外源水分補(bǔ)給50和100 mm對(duì)‘大西洋’的補(bǔ)水利用效率和水分利用效率極高，苗期外源水分補(bǔ)給100 mm具有高補(bǔ)償效應(yīng)，苗期外源水分補(bǔ)給50 mm具有超補(bǔ)償效應(yīng)，而其他處理具有低補(bǔ)償效應(yīng)。

表3 不同外源水分補(bǔ)給條件下馬鈴薯的水分利用效率、補(bǔ)水利用效率Table 3 Water use efficiency and irrigation water use efficiency of potato under different supplied water

3 討論

在水分嚴(yán)重匱乏的干旱地區(qū)，以大量外源補(bǔ)水來(lái)獲取高產(chǎn)是不實(shí)際的，因此在水分利用與調(diào)控方面要尋求產(chǎn)量、效益與水分利用效率（WUE）的最佳結(jié)合點(diǎn)[4]。本試驗(yàn)表明，限量外源水分補(bǔ)給能提高旱作馬鈴薯的產(chǎn)量水平及用水效率，但這在品種間、外源水分補(bǔ)給時(shí)期和外源水分補(bǔ)給量方面均存在差異。與CK相比，‘莊薯3號(hào)’所有外源水分補(bǔ)給處理均不同程度增產(chǎn)；其中，苗期外源水分補(bǔ)給效果優(yōu)于薯塊膨大期，具有超補(bǔ)償效應(yīng)和高補(bǔ)償效應(yīng)?！笪餮蟆缙谕庠此盅a(bǔ)給增產(chǎn)幅度高于‘莊薯3號(hào)’，后期外源水分補(bǔ)給造成減產(chǎn)，這與該品種的早熟性有關(guān)[2]。因此，苗期外源水分補(bǔ)給50 mm和苗期外源水分補(bǔ)給100 mm是旱作馬鈴薯最優(yōu)外源水分補(bǔ)給方案。

查閱氣象資料得知2014年是一個(gè)相對(duì)豐水年，降雨量高于多年平均值，且前期降雨少，后期降雨多，這可能也是馬鈴薯在薯塊膨大期外源水分補(bǔ)給時(shí)減產(chǎn)的原因[5]。由于塊莖生長(zhǎng)在地下，過(guò)多的雨水和人工外源補(bǔ)給加速了田間病害的發(fā)生和傳播，增加了塊莖的腐爛率，二者的共同累加作用造成了一定的減產(chǎn)，這一點(diǎn)也可以從薯塊膨大期外源水分補(bǔ)給爛薯率比較高看出。所以，天水市在大田種植馬鈴薯時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)馬鈴薯薯塊膨大期的外源水分補(bǔ)給或減少外源水分補(bǔ)給的措施，提高產(chǎn)量，達(dá)到最大效益[6]。

[1]馬力,馬達(dá),張峰.不同灌溉方式在馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用效果[J].中國(guó)馬鈴薯,2011,25(2):89-91.

[2]李玲玲,秦舒浩.隴中半干旱區(qū)集雨外源水分補(bǔ)給小麥玉米復(fù)合群體產(chǎn)量及水分效應(yīng)[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23(6): 38-41.

[3]張步翀,劉玉春,李鳳民,等.集雨外源水分補(bǔ)給條件下旱塬小麥玉米帶田節(jié)水灌溉試驗(yàn)研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2004,23(5): 56-58.

[4]周娜娜,王剛.水肥耦合條件下馬鈴薯產(chǎn)量和NO3-N動(dòng)態(tài)變化研究[J].瓊州大學(xué)學(xué)報(bào),2005,12(5):49-51.

[5]Eldred E P,Holmes Z A,Mosley A R,et al.The effects of transitory water stress on potato tuber stem-end reducing sugar and fry color[J]. American Potato Journal,1996,73(11):517-530.

[6]田園,李鳳民,劉效蘭.半干旱區(qū)不同壟溝集雨種植馬鈴薯模式對(duì)土壤蒸發(fā)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2007,18(4):795-800.

公示

2017年中國(guó)馬鈴薯大會(huì)期間，中國(guó)作物學(xué)會(huì)馬鈴薯專業(yè)委員會(huì)決議通過(guò)新增補(bǔ)委員17人，新團(tuán)體會(huì)員單位4個(gè)，現(xiàn)將名單公布如下：

新委員17人：程玉堂（嵐縣農(nóng)業(yè)委員會(huì)）、張斌（嵐縣農(nóng)業(yè)委員會(huì)）、宋景榮（呼倫貝爾市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院）、李闖（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)植物研究所）、王永志（吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)植物研究所）、卞曉波（金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院）、徐洪巖（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院）、李志新（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院）、婁樹(shù)寶（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院）、邱廣偉（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院）、宋繼玲（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院）、孫繼英（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院）、高劍華（恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院）、馮耀斌（山西省農(nóng)業(yè)種子總站）、劉柏林（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院）、楊星星（湖南省農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)與良種繁育中心）、杜鵑（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)）。

新團(tuán)體會(huì)員單位4個(gè)：比利時(shí)楊森制藥公司（世紀(jì)五洲（北京）國(guó)際商貿(mào)有限公司）、遼寧津大肥業(yè)有限公司、嵐縣馬鈴薯主糧化研發(fā)推廣中心、吉林省晰晰農(nóng)業(yè)有限公司。

中國(guó)作物學(xué)會(huì)馬鈴薯專業(yè)委員會(huì)

2017年6月20日于貴州畢節(jié)

Effects on Water Use Efficiency and Yield of Water Supply at Different Growth Stages of Poato in Dry Land

SONG Yi,PEI Guoping＊
(Tianshui Institute of Agricultural Sciences,Tianshui,Gansu 741001,China)

The effects of irrigation on yield and water use characteristics of potato under field conditions were investigated.The experiment was conducted in a split-plot design with water irrigation in main plot and variety in sub-plot and replications were three.The water use efficiency of potato was measured at different growth stages,and the yield of each plot was also recorded.Water supply increased the yield of dry land potato,and'Zhuangshu 3' increased by 6.2%-18.6%when compared the control.The yield of water supply at seedling stage was higher than that at tuber bulking stage.Water supply of 50 mm at seedling stage had super compensation effect,and 100 mm had high compensation effect.The low amount of water supply was conducive to the improvement of the water use efficiency,and the water supply at seedling stage was better than that at tuber bulking stage.'Atlantic'had a high water use efficiency. Due to the influence of precipitation during the tuber bulking stage,the ratio of rotten potato increased.Water use efficiency was high at potato seedling irrigation,but the needs of water at tuber bulking stage of potato was more sensitive,and too much water caused a reduction in tuber yield.

water supply;potato;yield;water use efficiency

S532

B

1672－3635（2017）04-0216-05

2015-12-28

宋怡（1981-），女，助理研究員，主要從事科研管理工作。

裴國(guó)平，研究員，主要從事作物栽培工作，E-mail:peigp2008@163.com。