不同覆膜模式對(duì)馬鈴薯保護(hù)地栽培環(huán)境及生長特性的影響

馬海艷，陳廣俠，劉芳，楊曉慧，楊元軍，董道峰

(1.滕州市農(nóng)業(yè)局,山東 滕州 277500；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所/ 山東設(shè)施蔬菜生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國家蔬菜改良中心山東分中心,山東 濟(jì)南 250100)

不同覆膜模式對(duì)馬鈴薯保護(hù)地栽培環(huán)境及生長特性的影響

馬海艷1，陳廣俠2，劉芳2，楊曉慧2，楊元軍2，董道峰2

(1.滕州市農(nóng)業(yè)局,山東 滕州 277500；2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所/ 山東設(shè)施蔬菜生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國家蔬菜改良中心山東分中心,山東 濟(jì)南 250100)

試驗(yàn)研究了四膜覆蓋、三膜覆蓋、二膜覆蓋和地膜覆蓋模式下保護(hù)地內(nèi)的溫濕度特征和馬鈴薯的生長發(fā)育規(guī)律。結(jié)果表明，二膜覆蓋可抗-2.8℃低溫，三膜覆蓋可抗-6.8℃低溫，四膜覆蓋可抗-9.8℃低溫。最低氣溫-11.3℃條件下，10 cm地溫地膜覆蓋為1.11℃、二膜覆蓋4.61℃、三膜覆蓋6.61℃、四膜覆蓋達(dá)到7.11℃。因此， 在山東地區(qū)，通過塑料薄膜多層覆蓋，可以提高棚內(nèi)的氣溫和地溫，滿足馬鈴薯生長發(fā)育對(duì)溫度的要求，達(dá)到提早播種、提前上市的目的。但是四膜覆蓋和三膜覆蓋由于播種時(shí)間過早，大棚內(nèi)氣溫、地溫都較低，結(jié)薯過早，同時(shí)由于多層薄膜覆蓋，光線弱，植株長勢弱，薯塊小，產(chǎn)量偏低。地膜覆蓋，雖然地上部植株生長旺盛，但是由于生長后期溫度高，地下塊莖膨大受到抑制。二膜覆蓋前期溫度高有利于植株的快速生長，結(jié)薯后塊莖膨大迅速，高溫來臨前完成干物質(zhì)的積累，產(chǎn)量最高。

覆膜方式；馬鈴薯；保護(hù)地栽培；溫濕度；生長特性

AbstractIn this study, the characteristics of temperature and humidity, and the growth regularity of potato in protected cultivation were researched under four plastic-film mulching modes, which were four films, three films, two films and one film. The results showed that two-film mulching could resist low temperature of -2.8℃, three-film mulching could resist low temperature of -6.8℃, and four-film mulching could resist low temperature of -9.8℃. Under the condition of external minimum temperature as -11.3℃, the 10-cm deep soil temperature of one-film, two-film, three-film and four-film mulching was 1.11℃, 4.61℃, 6.61℃ and 7.11℃ respectively. Therefore, the potato could be early sowing, early harvesting and enter the market in advance by multilayer plastic-film mulching which could increase the air temperature and soil temperature during the potato growth phase in Shandong Province. However, under four-film and three-film mulching, the air temperature and soil temperature were lower, and the tuber formation was earlier due to the excessively early sowing. Meanwhile, the light was low under multilayer film mulching, so the potato got weak growth vigor, small tubers and low yield. Under one-film mulching, the aboveground part grew vigorously, but the underground tuber expansion was suppressed because of high temperature during the late growth period. Under the two-film mulching, the early high temperature was conducive to the rapid growth of plant, the tuber expanded quickly after formation and achieved dry matter accumulation before the advent of high temperature, so the highest yield could be obtained.

KeywordsPlastic-film mulching mode; Potato; Protected cultivation; Temperature and humidity; Growth regularity

馬鈴薯為世界第四大糧食作物， 種植面積和產(chǎn)量僅次于水稻、玉米和小麥。我國是世界上馬鈴薯種植面積最大的國家，由于馬鈴薯耐干旱、耐瘠薄、抗災(zāi)能力強(qiáng)、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，在保障國家糧食安全、推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)農(nóng)民增收方面有著不可替代的重要作用。

山東省屬馬鈴薯春秋二季作區(qū)，馬鈴薯的單產(chǎn)和效益均居國內(nèi)前沿，對(duì)全國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有示范和帶動(dòng)作用，目前山東省馬鈴薯種植面積近18×104hm2。由于馬鈴薯是喜冷涼的作物[1，2]，本地區(qū)春季高溫來臨快，生長期短，通過保護(hù)地栽培，延長了馬鈴薯的生長時(shí)間，產(chǎn)量大大提高，且保護(hù)地栽培上市時(shí)間早，價(jià)格高，效益好，山東省保護(hù)地馬鈴薯的種植面積逐漸擴(kuò)大，目前種植面積約6×104hm2。

本試驗(yàn)研究馬鈴薯保護(hù)地地膜覆蓋栽培、二膜覆蓋栽培、三膜覆蓋栽培、四膜覆蓋栽培方式下的溫濕度特征和保溫效果，以及不同覆膜條件下馬鈴薯的生長發(fā)育規(guī)律，以期為馬鈴薯保護(hù)地栽培的科學(xué)調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料及設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年春季在山東省滕州市界河鎮(zhèn)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤質(zhì)地為壤土，0～20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量113.68 g/kg、堿解氮196.28 mg/kg、速效磷155.11 mg/kg、速效鉀517.50 mg/kg，pH值4.62。供試馬鈴薯品種為魯引1號(hào)。

四膜覆蓋(棚長50 m， 寬6.4 m，高2 m，在距離外棚棚頂20 cm下方加蓋第二層棚膜，二層棚膜內(nèi)每三壟再加蓋1.2 m高小拱棚，每壟覆蓋地膜)栽培1月5日播種；三膜覆蓋(棚長50 m，寬6.4 m，高2 m，棚內(nèi)每三壟再加蓋1.2 m高小拱棚，每壟覆蓋地膜)栽培1月27日播種；二膜覆蓋(棚長40 m；寬4.5 m；高1.6 m，每壟覆蓋地膜)栽培2月26日播種；地膜覆蓋(每壟覆蓋地膜)栽培3月7日播種。四種栽培模式全部在1月5日開始建立保護(hù)地構(gòu)型，同時(shí)開始監(jiān)測各自的氣溫和地溫，分別在棚內(nèi)中間行的壟內(nèi)(距離壟頂15 cm)和壟上(距離壟面20 cm)置溫濕度記錄芯片(美國，Spectrum Watch Dog B101和B102)，同時(shí)在平地地下10 cm和地上20 cm處設(shè)立對(duì)照芯片監(jiān)測露地10 cm深度土壤溫度和距離地面高20 cm氣溫。播種時(shí)將芯片取出，播種完成后，將芯片放置到原先位置繼續(xù)監(jiān)測，播種當(dāng)天的記錄數(shù)據(jù)不作統(tǒng)計(jì)。

播種時(shí)，首先開溝8 cm深，然后在溝內(nèi)撒施NPK(16-9-20)三元復(fù)合肥1 500 kg/hm2，將肥料與土壤混勻后進(jìn)行播種。采用單壟雙行栽培，壟距75 cm，小行距18 cm，株距30 cm，播種后覆土(薯塊到壟頂14 cm)。各栽培模式都在齊苗(出苗率≥80%)70天收獲。

1.2測定項(xiàng)目與方法

溫度、濕度的測定從埋置芯片開始，每2 h記錄一次，直至收獲。各栽培模式從齊苗開始，每10天取樣一次，每處理選擇中間4壟隨機(jī)3點(diǎn)取樣，每點(diǎn)連續(xù)取5株，分別測定植株高度、鮮重、匍匐莖長度、數(shù)量、結(jié)薯塊數(shù)、薯重等指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1保護(hù)地不同覆蓋模式下的日平均溫濕度變化特征

保護(hù)地栽培的目的是提高保護(hù)地內(nèi)的環(huán)境溫度，滿足馬鈴薯生長發(fā)育的條件，從而實(shí)現(xiàn)早播種、早上市。山東地區(qū)最冷月份為1月下旬到2月中旬，此時(shí)期四種覆蓋模式平均氣溫日變化規(guī)律見圖1。三膜覆蓋氣溫從早晨6時(shí)開始溫度逐漸上升，中午12時(shí)達(dá)到最高，然后逐漸下降；其他三種栽培模式的日平均氣溫變化規(guī)律相似，從7時(shí)開始，氣溫逐漸上升，到14時(shí)達(dá)到最高氣溫，此后逐漸下降，其中地膜覆蓋從晚上20時(shí)開始和二膜覆蓋從晚上22時(shí)開始到第二天早上9時(shí)平均氣溫都處于0℃以下。

圖1最冷月份(1月15日至2月14日)不同覆蓋模式平均氣溫(壟上20 cm)日變化規(guī)律

地溫是決定馬鈴薯播種期的重要指標(biāo)。圖2為1月中旬到2月中旬不同覆蓋模式下10 cm土層處平均地溫日變化規(guī)律。露地栽培在早晨8時(shí)溫度達(dá)到最低，此后逐漸上升，到16時(shí)達(dá)到最高，然后逐漸下降。地膜覆蓋后，12時(shí)左右溫度到達(dá)最低，此后逐漸上升，其中12—18時(shí)的地溫低于露地地溫，下午18時(shí)左右達(dá)到最高，此后雖然逐漸下降，但一直高于露地地溫。二膜覆蓋、三膜覆蓋和四膜覆蓋比露地和地膜覆蓋模式的平均地溫顯著提高，這三種模式的平均地溫在10時(shí)左右到達(dá)最低，此后逐漸上升，下午18時(shí)左右達(dá)到最高，然后逐漸下降。三膜覆蓋最冷月份平均最低地溫為8.53℃，四膜覆蓋為9.70℃，二者均能滿足馬鈴薯播種對(duì)地溫要求。

圖2最冷月份(1月15日至2月14日)不同覆蓋模式10 cm深度平均地溫日變化規(guī)律

從圖3可以看出，二膜、三膜及四膜覆蓋的空氣濕度明顯高于地膜覆蓋的空氣濕度。地膜覆蓋早晨6—8時(shí)空氣濕度最高達(dá)到90%以上，其他時(shí)段都在90%以下，從早晨8時(shí)后地膜覆蓋空氣濕度快速下降， 14時(shí)達(dá)到最低水平，此后緩慢上升。二膜覆蓋從20時(shí)到第二天8時(shí)，空氣濕度都在95%以上，14時(shí)達(dá)到最低水平。三膜覆蓋空氣濕度從6時(shí)快速下降，12時(shí)達(dá)到最低水平，此后逐漸上升，從18時(shí)到第二天6時(shí)空氣濕度都在90%以上。四膜覆蓋從20時(shí)到第二天8時(shí)空氣濕度都在95%以上，其中2—8時(shí)一直高于99%?？諝鉂穸扰c各種病害的發(fā)生密切相關(guān)，所以降低空氣濕度是馬鈴薯保護(hù)地生產(chǎn)中病害防治的關(guān)鍵。

圖3不同覆蓋模式空氣濕度(壟上20 cm)日變化規(guī)律

最低氣溫是影響馬鈴薯出苗后能否受到凍害的關(guān)鍵。測定結(jié)果(表1)表明，地膜覆蓋最低氣溫達(dá)到-11.3℃，二膜覆蓋為-8.5℃，三膜覆蓋為-4.5℃，四膜覆蓋保溫效果最好，最低氣溫只有-1.5℃。依次類推，二膜覆蓋可抗-2.8℃低溫，三膜覆蓋可抗-6.8℃低溫，四膜覆蓋可抗-9.8℃低溫。依次可以根據(jù)天氣預(yù)報(bào)推測各種類型保護(hù)地內(nèi)的最低氣溫，及時(shí)采取措施，防治凍害的發(fā)生。

最低地溫決定了馬鈴薯播種后能否正常生根、發(fā)芽。 測定結(jié)果(表1)表明，四膜覆蓋最低地溫最高，達(dá)到7.11℃，其次為三膜覆蓋(6.61℃)，然后是二膜覆蓋(4.61℃)，地膜覆蓋為最低(1.11℃)，露地栽培土壤最低為-1.5℃。說明在覆蓋一層地膜的情況下，即使遇到-11.3℃的極端低溫天氣，馬鈴薯播種后，薯塊也不會(huì)受凍，而四膜覆蓋在最低地溫情況下仍然能正常生長[3]。

表1 不同覆蓋模式下最低氣溫(壟上20 cm)及土壤最低地溫(10 cm深)比較 (℃)

2.2保護(hù)地不同覆蓋模式下馬鈴薯生育期內(nèi)氣溫及10 cm地溫變化動(dòng)態(tài)

氣溫是決定馬鈴薯植株生長發(fā)育的重要條件。由圖4看出， 四膜覆蓋整個(gè)生育期平均氣溫變化不大，在12～14℃之間。三膜覆蓋出苗后氣溫明顯高于四膜覆蓋，40 d后由于撤去棚膜，氣溫有所下降， 50 d后逐漸上升，至收獲時(shí)平均氣溫達(dá)到18℃。二膜覆蓋出苗后前期平均氣溫在13℃左右，40 d后，氣溫快速上升，至收獲時(shí)達(dá)到21.44℃。地膜覆蓋出苗后，氣溫較低，30 d后氣溫明顯高于其他三種覆蓋模式，到收獲時(shí)日平均氣溫達(dá)到24.19℃。

圖4不同覆蓋模式下馬鈴薯生育期內(nèi)氣溫動(dòng)態(tài)

生長期內(nèi)地溫是決定馬鈴薯結(jié)薯性的重要條件。不同栽培模式馬鈴薯生育期內(nèi)10 cm深度地溫動(dòng)態(tài)與氣溫動(dòng)態(tài)規(guī)律相似 。四膜覆蓋整個(gè)生育期平均地溫在14.5～15.5℃之間。三膜覆蓋除收獲期土壤平均溫度達(dá)到17.93℃，其他時(shí)期都在15℃左右。二膜覆蓋出苗后30 d內(nèi)土壤平均溫度也在15℃左右，出苗后40 d，平均地溫最低，之后逐漸上升，到收獲時(shí)達(dá)到18.8℃。地膜覆蓋出苗后20 d平均地溫最低，為13.54℃，此后逐漸上升，到收獲時(shí)達(dá)到21.97℃。

2.3保護(hù)地不同覆蓋模式對(duì)馬鈴薯植株生長發(fā)育的影響

溫度是影響作物生長發(fā)育的關(guān)鍵因素，從圖5可以看出，由于四膜覆蓋馬鈴薯生長發(fā)育期正處于一年中最冷的季節(jié)，保護(hù)地內(nèi)溫度低，所以植株生長緩慢，高度最低，到收獲時(shí)株高僅為49.28 cm。三膜覆蓋植株生長速度略高于四膜覆蓋，收獲時(shí)株高為53.24 cm。二膜覆蓋由于前期氣溫、地溫高，植株生長速度最快，30 d就達(dá)64.28 cm，此后株高增長緩慢。地膜覆蓋雖然出苗后40 d內(nèi)株高低于二膜覆蓋，但是隨著氣溫的升高，植株生長迅速，到收獲時(shí)高度達(dá)到74.96 cm。

圖5不同覆蓋模式下馬鈴薯株高比較

由圖6看出，四膜覆蓋植株長勢弱，鮮重最低，出苗60 d達(dá)到最大，此后逐漸下降。而其他三種覆蓋模式生長速度較快，50 d鮮重即達(dá)到最大，隨后隨著塊莖干物質(zhì)的積累，植株逐漸衰弱。其中三膜覆蓋植株長勢略高于四膜覆蓋，而二膜覆蓋和地膜覆蓋植株長勢明顯高于三膜和四膜覆蓋。

圖6不同覆蓋模式下植株鮮重比較

匍匐莖長度是決定結(jié)薯早晚的重要指標(biāo)，而土壤溫度是影響匍匐莖長短的重要因素。從圖7可以看出，二膜覆蓋匍匐莖長度明顯高于其他三種覆蓋模式，這是由于二膜覆蓋2月26日播種，出苗時(shí)已經(jīng)到3月中旬，隨后一個(gè)月，正值匍匐莖伸長階段，氣溫逐漸升高，光照充足，再加上二層薄膜覆蓋，此時(shí)地溫明顯高于其他三種覆蓋模式，所以匍匐莖最長。與二膜覆蓋相反，四膜覆蓋1月5日播種，2月初出苗，匍匐莖伸長階段正值一年中最冷階段，所以匍匐莖最短。三膜覆蓋匍匐莖伸長階段在2月下旬到3月上旬，此時(shí)土壤溫度已經(jīng)逐漸升高，所以匍匐莖略長于四膜覆蓋。地膜覆蓋，只覆蓋一層地膜，無法形成溫室效應(yīng)，所以匍匐莖伸長階段地溫較低，匍匐莖也短于二膜覆蓋。

圖7不同覆蓋模式下匍匐莖長度比較

匍匐莖形成受地溫的影響，由匍匐莖停止伸長頂端膨大形成薯塊也受土壤溫度的影響。由圖8看出，出苗后10 d地膜覆蓋匍匐莖數(shù)量最多， 20 d達(dá)到7條/株，然后逐漸減少，到收獲時(shí)只有3.76條/株左右。二膜覆蓋出苗后30 d匍匐莖數(shù)量達(dá)到最多，5.72條/株，此后逐漸下降，50 d后匍匐莖數(shù)量與地膜覆蓋數(shù)量相似。出苗后20 d三膜覆蓋匍匐莖數(shù)量快速增多，達(dá)到最多9條/株，然后逐漸減少，到收獲時(shí)仍然有4.42條/株。四膜覆蓋匍匐莖數(shù)量增多緩慢，出苗后50 d達(dá)到最多的7.80條/株，到收獲時(shí)減少到5.93條/株。

圖8不同覆蓋模式下植株匍匐莖數(shù)量比較

四種覆蓋模式下單株薯塊數(shù)量不同(圖9)。四膜覆蓋從出苗后20 d開始，三膜覆蓋從出苗后10 d開始，匍匐莖頂端開始膨大形成塊莖，兩種模式到出苗后50 d單株塊莖數(shù)達(dá)到最高值，然后有所下降，到收獲時(shí)單株塊莖數(shù)達(dá)5塊/株。二膜覆蓋和地膜覆蓋從出苗后10 d即形成塊莖，其中地膜覆蓋增長迅速，出苗后20 d單數(shù)塊莖數(shù)達(dá)到6.60塊/株，然后快速下降，到收獲時(shí)兩種覆蓋模式單株塊莖數(shù)在3.50塊/株左右。單株塊莖數(shù)的下降，可能與塊莖間也存在營養(yǎng)競爭有關(guān)，初期形成較多的小塊莖，但是匍匐莖較粗，對(duì)營養(yǎng)競爭能力強(qiáng)的小塊莖最終形成大塊莖，而競爭力弱的小塊莖由于得不到充足的營養(yǎng)，慢慢消解。

圖9不同覆蓋模式下單株塊莖數(shù)比較

不同覆膜模式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的形成有很大影響(圖10)。四膜覆蓋塊莖產(chǎn)量形成最慢，從出苗后40 d開始進(jìn)入快速增長期，到收獲時(shí)產(chǎn)量最低，為457 g/株。三膜覆蓋塊莖產(chǎn)量快速增長從出苗后30 d開始，二膜覆蓋從出苗后20 d開始，塊莖產(chǎn)量迅速增長，到收獲時(shí)單株產(chǎn)量最高，達(dá)到720 g/株。地膜覆蓋從出苗10 d后塊莖產(chǎn)量就平穩(wěn)增長，到收獲時(shí)單株產(chǎn)量達(dá)到590 g/株。

圖10不同覆蓋模式下單株薯塊重量比較

3 討論與結(jié)論

馬鈴薯是一種喜冷涼怕熱的作物[4，5]，不同器官對(duì)溫度的要求不同，當(dāng)土溫在10～20℃時(shí)，幼芽能很快出土，其發(fā)育最適溫度是13～18℃。莖葉生長要求的最適溫度為20～25℃，最低溫度為7℃，當(dāng)日平均溫度達(dá)到25～27℃時(shí)，呼吸作用旺盛，光合作用降低，同時(shí)蒸騰作用加強(qiáng)，生長就會(huì)受到影響，日平均溫度達(dá)到29℃以上時(shí)，植株呼吸作用過盛，結(jié)薯延遲甚至匍匐莖伸出地面變?yōu)榈厣锨o[6-8]。塊莖膨大的適宜溫度為15～20℃，超過20℃，塊莖生長漸慢，當(dāng)溫度達(dá)到30℃左右時(shí)塊莖便停止生長[9-11]。

正常情況下，山東省馬鈴薯露地栽培3月上旬開始播種，四月初開始出苗，到6月上旬高溫來臨，春季適合馬鈴薯生長的時(shí)間只有65 d左右。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在山東地區(qū)，通過多層覆膜提高氣溫和地溫，滿足馬鈴薯生長發(fā)育對(duì)溫度要求，可以達(dá)到提早播種、提前上市的目的。但是四膜覆蓋和三膜覆蓋由于播種時(shí)間過早，大棚內(nèi)氣溫、地溫都較低，結(jié)薯過早，同時(shí)由于多層薄膜覆蓋，光線弱，植株長勢弱，薯塊小，產(chǎn)量偏低。地膜覆蓋，雖然地上部植株生長旺盛，但是由于植株生長后期地溫高，地下塊莖膨大受到抑制。二膜覆蓋前期溫度高有利于植株的快速生長，結(jié)薯后塊莖膨大迅速，高溫來臨前完成干物質(zhì)的積累，產(chǎn)量最高。

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EffectsofDifferentPlastic-FilmMulchingModesonEnvironmentandGrowthCharacteristicsofPotatoinProtectedCultivation

Ma Haiyan1, Chen Guangxia2, Liu Fang2, Yang Xiaohui2, Yang Yuanjun2, Dong Daofeng2

(1.AgriculturalBureauofTengzhou,Tengzhou277500,China; 2.InstituteofVegetablesandFlowers,ShandongAcademyofAgriculturalSciences/ShandongProvincialKeyLaboratoryofGreenhouseVegetableBiology/ShandongBranchofNationalImprovementCenterforVegetable,Jinan250100,China)

10.14083/j.issn.1001-4942.2017.09.013

2017-03-17

山東省科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(2015GNC111004)；山東省重大應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目

馬海艷(1976—)，女，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事馬鈴薯栽培與病蟲害防治研究與推廣。E-mail:tzmhy9620@163.com

董道峰(1973—)，男，博士，副研究員，主要從事馬鈴薯栽培與育種研究。E-mail:feng-dd@126.com

S532.048

A

1001-4942(2017)09-0065-06