旱作區(qū)馬鈴薯不同覆蓋材料栽培模式試驗(yàn)

李繼明，潘麗娟*，李成德，冉 平，楊 瑩，董懷軍

（1.甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，甘肅 定西 743000；2.甘肅省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站，甘肅 蘭州 730020）

甘肅省定西市安定區(qū)屬黃土高原丘陵溝壑區(qū)和干旱半干旱地區(qū)[1]，海拔1 750～2 580 m，年平均氣溫6.3 ℃，年降雨量380 mm 左右，雨熱相對(duì)充足期正好與馬鈴薯塊莖膨大期相吻合，所產(chǎn)馬鈴薯具有薯塊大、薯皮光滑、塊莖整齊、干物質(zhì)含量高、口感好、耐運(yùn)輸、耐貯藏等特點(diǎn)。自2009年推廣旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)以來，以地膜覆蓋為主的栽培技術(shù)得到了廣泛推廣使用，使得當(dāng)?shù)丶Z食產(chǎn)量獲得了大幅度提升，保障了糧食生產(chǎn)安全[2]。但隨著該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，一方面產(chǎn)生了大量的玉米秸稈，堆放在田間地頭；另一方面，也產(chǎn)生了大量的廢舊地膜，造成對(duì)土壤和環(huán)境的污染。安定區(qū)常年地膜覆蓋面積達(dá)7.8萬多hm2，使用農(nóng)膜9 000多t，回收利用5 000多t，其余沒有回收利用[3]。降解地膜是為適應(yīng)社會(huì)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的需要而產(chǎn)生的一種新型地膜，是今后中國地膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是發(fā)展可持續(xù)性農(nóng)業(yè)的必要前提[4]。為此，本文進(jìn)行了馬鈴薯不同覆蓋材料栽培模式試驗(yàn)，開展了對(duì)玉米秸稈的資源化利用和降解膜的試驗(yàn)示范推廣，為實(shí)現(xiàn)旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展探索新的覆蓋材料和覆蓋技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在內(nèi)官鎮(zhèn)永豐村的馬鈴薯生產(chǎn)基地中，土壤類型為黑麻壚土，試驗(yàn)地海拔2 122 m，年平均降雨量400 mm，年平均氣溫6.3 ℃，≥10 ℃有效積溫2 239.1 ℃，耕層土壤（0～20 cm）含有機(jī)質(zhì)12.35 g/kg，速效氮92 mg/kg，速效磷25.3 mg/kg，速效鉀134 mg/kg，試驗(yàn)地前茬為馬鈴薯，肥力中等，地力均勻。結(jié)合耕作施足基肥，生育期不再追肥，施農(nóng)家肥45 000 kg/hm2，撒可富馬鈴薯配方專用肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）600 kg/hm2。史丹利復(fù)混肥料（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）800 kg/hm2。

1.2 試驗(yàn)材料

參試馬鈴薯品種為‘青薯9號(hào)’。玉米秸稈由當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶提供，用量9 000 kg/hm2。普通聚乙烯黑色地膜，厚度0.012 cm，甘肅宏鑫農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)。黑色降解地膜，山東天壯環(huán)?？萍加邢薰咎峁?/p>

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4 個(gè)處理，3 次重復(fù)。處理1：黑色全膜覆蓋；處理2：降解地膜覆蓋；處理3：玉米整稈帶狀覆蓋；處理4：露地種植（對(duì)照）。小區(qū)面積44 m2（長8 m×寬5.5 m），各處理播種密度57 000 株/hm2。試驗(yàn)于2017 年5 月2 日播種，10 月20 日收獲。其他田間管理措施同大田[5]。各處理覆膜方法是：黑色全膜覆蓋，大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，用寬120 cm的地膜全地面覆蓋，在大壟壟側(cè)種植馬鈴薯；降解地膜覆蓋，大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，用寬120 cm的降解地膜全地面覆蓋，在大壟壟側(cè)種植馬鈴薯；玉米整稈帶狀覆蓋，馬鈴薯種植帶壟寬70 cm，高20 cm，播種2行馬鈴薯，不覆蓋秸稈，壟溝寬50 cm，用玉米秸稈覆蓋，總帶幅120 cm，秸稈覆蓋度42%。露地種植（CK），大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，在大壟壟側(cè)種植馬鈴薯。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 生育期和形態(tài)指標(biāo)觀測(cè)

主要生育時(shí)期情況：每小區(qū)選1個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)定位30株，進(jìn)行定位觀測(cè)。當(dāng)30株的10%進(jìn)入某一發(fā)育階段時(shí)，即為該生育期的始期，當(dāng)50%進(jìn)入某一發(fā)育階段時(shí)，即為進(jìn)入該生育期。采用以上的定位株，在馬鈴薯生長的各個(gè)生育時(shí)期進(jìn)行株高和干物質(zhì)積累量（包括塊莖）的測(cè)定。觀察塊莖性狀特征、塊莖數(shù)目、單株薯塊重[6]。

1.4.2 土壤溫度測(cè)定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，每小區(qū)分10，20和30 cm共3個(gè)土層使用直角地溫計(jì)分別測(cè)定。出苗期將地溫計(jì)埋入種植帶2 行間，全生育期均在固定地方讀取地溫。各生育期地溫測(cè)定均選在干燥晴天進(jìn)行[7]，分別在早上9：00、中午13：00和傍晚17：00分3次測(cè)定，日均溫度取早中晚3次測(cè)定平均值。

1.4.3 土壤水分測(cè)定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，各小區(qū)分0～10，10～20和20～30 cm共3個(gè)土層分別取土樣，各處理取樣位置均在種植帶2 行間，用烘干法測(cè)定土壤含水量。計(jì)算公式為：土壤含水量（%）=（土壤鮮質(zhì)量-土壤干質(zhì)量）/土壤干質(zhì)量×100[8]。

1.4.4 產(chǎn)量與大薯率測(cè)定

收獲時(shí)各小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)。按大小分級(jí)，50 g以下為中小薯，50 g以上為大薯，大薯所占的重量百分比為大薯率[9]。

1.4.5 馬鈴薯干物質(zhì)積累量的測(cè)定

分別在幼苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期、成熟期各取樣1次，共取樣5次；每次每小區(qū)取樣3株，將鮮樣風(fēng)干后，在80 ℃恒溫干燥箱烘8～10 h，稱其干重，并粉碎裝袋，待分析測(cè)定[10]。馬鈴薯塊莖品質(zhì)檢驗(yàn)由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測(cè)試中心檢測(cè)。

1.4.6 降解膜測(cè)定內(nèi)容

通過定期的人為肉眼觀測(cè)，記錄地膜顏色、形態(tài)以及表面完整情況的變化。每個(gè)處理定位10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，定期進(jìn)行觀測(cè)，記錄每個(gè)位置出現(xiàn)裂縫等的時(shí)期，10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)中，如果有5個(gè)都出現(xiàn)了該階段的特征時(shí)，即可認(rèn)為是達(dá)到了該階段。地膜表觀狀況的觀測(cè)方法為，第一階段：誘導(dǎo)階段，即開始鋪膜到出現(xiàn)小裂縫的時(shí)間階段（小裂縫的標(biāo)準(zhǔn)為小于1 cm的裂縫）；記錄出現(xiàn)小裂縫的時(shí)間。第二階段：破裂期，即肉眼清楚看到大裂縫的時(shí)間（大裂縫為大于3 cm的裂縫）；記錄出現(xiàn)大裂縫的時(shí)間。第三階段：崩解期，即地膜已經(jīng)裂解成大碎塊，沒有完整的膜面（出現(xiàn)大于5 cm的裂縫，或者有的裂口合并出現(xiàn)碎塊）；記錄出現(xiàn)膜崩裂的時(shí)間。第四階段：完全崩解期。地面無大塊殘膜存在，仍有小碎片的時(shí)間階段。第五階段：地膜在地表基本消失的階段[11]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和統(tǒng)計(jì)分析軟件（SAS 9.4）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯物候期的影響

由表1可以看出，各處理出苗期以黑色全膜覆蓋處理為最早，是5月27日，較降解地膜覆蓋處理早1 d；較玉米整稈帶狀覆蓋處理和露地種植（CK）處理早7 d出苗；開花期以黑色全膜覆蓋處理為最早，是7月8日，較降解地膜覆蓋處理早2 d；較玉米整稈帶狀覆蓋處理早7 d；較露地種植（CK）處理早9 d；成熟期以黑色全膜覆蓋處理為最早，是10月2日，較降解地膜覆蓋處理早3 d；較玉米整稈帶狀覆蓋處理早11 d，較露地種植（CK）處理早8 d。各處理生育期以玉米整稈帶狀覆蓋處理為最長，是132 d，較黑色全膜覆蓋處理延長4 d；較降解地膜覆蓋處理延長2 d；較露地種植（CK）處理延長3 d。

表1 不同處理對(duì)馬鈴薯物候期的影響Table 1 Effects of different treatments on potato phenology

2.2 不同處理對(duì)土壤含水量變化的影響

從表2可看出，在馬鈴薯生長不同時(shí)期，采用不同栽培模式土壤0～30 cm 耕層含水量有明顯差異，以黑色全膜覆蓋處理的保水保墑效果最好，其次是降解地膜覆蓋處理，最差是玉米整稈帶狀覆蓋處理。全生育期0～30 cm土壤含水量黑色全膜覆蓋處理平均為11.15%，降解地膜覆蓋處理平均為10.85%，玉米整稈帶狀覆蓋處理平均為10.03%，露地種植（CK）處理平均為9.82%。在出苗期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是10.66%，較降解地膜覆蓋處理高0.41個(gè)百分點(diǎn)；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.08個(gè)百分點(diǎn)，較露地種植（CK）處理高1.16個(gè)百分點(diǎn)。在開花初期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是11.42%，較降解地膜覆蓋處理高0.40個(gè)百分點(diǎn)；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.84 個(gè)百分點(diǎn)，比露地種植（CK）處理高1.92個(gè)百分點(diǎn)。在淀粉積累期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是12.13%，較降解地膜覆蓋處理高0.10個(gè)百分點(diǎn)；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高0.56個(gè)百分點(diǎn)，較露地種植（CK）處理高0.97個(gè)百分點(diǎn)。在收獲期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是10.39%，較降解地膜覆蓋處理高0.30個(gè)百分點(diǎn)；較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.00個(gè)百分點(diǎn)，較露地種植（CK）處理高1.28個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 不同處理對(duì)土壤溫度變化的影響

從表3可看出，各處理以黑色全膜覆蓋處理的保溫增溫效果最好，其次是降解地膜覆蓋處理，最差是玉米整稈帶狀覆蓋處理（開花初期除外）。全生育期0～30 cm 土壤溫度黑色全膜覆蓋處理平均為19.78 ℃，降解地膜覆蓋處理平均為19.27 ℃，玉米整稈帶狀覆蓋處理平均為18.11 ℃，露地種植（CK）處理平均為18.47 ℃。在出苗期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是17.90 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.13 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.67 ℃，較露地種植（CK）處理高1.43 ℃；在開花初期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是20.40 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.13 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.13 ℃，較露地種植（CK）處理高1.20 ℃；在淀粉積累期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是21.37 ℃，較降解地膜覆蓋處理高1.04 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高2.00 ℃，較露地種植（CK）處理高1.44 ℃；在收獲期，以黑色全膜覆蓋處理為最高，平均是19.47 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.77 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.90 ℃，較露地種植（CK）處理高1.20 ℃。

表2 不同處理對(duì)土壤含水量的影響（%）Table 2 Effects of different treatments on soil moisture contents

表3 不同處理對(duì)土壤溫度的影響Table 3 Effects of different treatments on soil temperature

2.4 不同處理對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表4可以看出，各處理對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀有較明顯的影響，以黑色全膜覆蓋處理為最好，其次是玉米整稈帶狀覆蓋處理，最差是降解地膜覆蓋處理。株高以黑色全膜覆蓋處理為最高，是83.5 cm，較降解地膜覆蓋處理高3.9 cm，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高7.4 cm，較露地種植（CK）處理高11.2 cm。單株塊莖數(shù)以黑色全膜覆蓋處理為最高，是7.8個(gè)，較降解地膜覆蓋處理高1.3個(gè)，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高0.5個(gè)，較露地種植（CK）處理高2.4個(gè)。單株塊莖重以黑色全膜覆蓋處理為最高，是0.81 kg/株，較降解地膜覆蓋處理高0.18 kg/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高0.07 kg/株，較露地種植（CK）處理高0.29 kg/株。大薯率以黑色全膜覆蓋處理為最高，是69.14%，較降解地膜覆蓋處理高12.00 個(gè)百分點(diǎn)，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高4.28個(gè)百分點(diǎn)，較露地種植（CK）處理高17.22個(gè)百分點(diǎn)。

2.5 降解膜降解情況

從表5可看出，該降解膜未能完全降解，降解至崩解期，沒有達(dá)到預(yù)期效果。在地表形成了較大的地膜碎塊，不利于保溫保墑，如不采取人工撿拾會(huì)造成土壤污染。

2.6 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表6可看出，各處理以玉米整稈帶狀覆蓋處理的產(chǎn)量為最高，是33 538 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋處理增產(chǎn)1 379 kg/hm2，增產(chǎn)率為4.29%；較降解地膜覆蓋處理增產(chǎn)6 030 kg/hm2，增產(chǎn)率為21.92%；較露地種植（CK）增產(chǎn)8 720 kg/hm2，增產(chǎn)率為35.13%。黑色全膜覆蓋處理的產(chǎn)量次之，是32 159 kg/hm2，較降解地膜覆蓋處理增產(chǎn)4 651 kg/hm2，增產(chǎn)率為16.91%；較露地種植（CK）增產(chǎn)7 341 kg/hm2，增產(chǎn)率29.58%。降解地膜覆蓋處理產(chǎn)量最低，是27 508 kg/hm2，較露地種植（CK）增產(chǎn)2 690 kg/hm2，增產(chǎn)率10.84%。

表4 不同處理對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響Table 4 Effects of different treatments on potato economic traits

表5 降解膜不同降解時(shí)期Table 5 Degradation time of degradable film

表6 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 6 Effects of different treatments on potato yields

表7 不同處理對(duì)馬鈴薯各個(gè)生育期干物質(zhì)積累量影響Table 7 Effects of different treatments on dry matter accumulation at each growth stage of potato

2.7 不同處理對(duì)馬鈴薯各個(gè)生育期干物質(zhì)積累量的影響

從表7可看出，在幼苗期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以黑色全膜覆蓋處理為最高，是15.8 g/株，較降解地膜覆蓋處理高0.3 g/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.1 g/株，較露地種植（CK）處理高1.3 g/株；在塊莖形成期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以黑色全膜覆蓋處理為最高，是61.3 g/株，較降解地膜覆蓋處理高8.5 g/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高3.9 g/株，較露地種植（CK）處理高12.7 g/株；在塊莖膨大期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以黑色全膜覆蓋處理為最高，是125.6 g/株，較降解地膜覆蓋處理高9.9 g/株，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高3.8 g/株，較露地種植（CK）處理高17.2 g/株；在淀粉積累期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以玉米整稈帶狀覆蓋處理為最高，是267.3 g/株，較黑色全膜覆蓋處理高28.8 g/株，較降解地膜覆蓋處理高57.6 g/株，較露地種植（CK）處理高62.8 g/株；在成熟期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以玉米整稈帶狀覆蓋處理為最高，是215.5 g/株，較黑色全膜覆蓋處理高8.3 g/株，較降解地膜覆蓋處理高31.9 g/株，較露地種植（CK）處理高39.2 g/株。

3 討 論

近幾年來，定西市安定區(qū)大力發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)，探索推廣應(yīng)用適宜于旱作區(qū)可持續(xù)發(fā)展的集雨保墑技術(shù)，特別是玉米全膜雙壟溝播技術(shù)和馬鈴薯黑膜覆蓋技術(shù)的推廣應(yīng)用，使糧食產(chǎn)量和旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)獲得了較大的提升，實(shí)現(xiàn)了糧食的穩(wěn)定增產(chǎn)、農(nóng)民持續(xù)增收。但是玉米秸稈隨意堆放焚燒和地膜污染問題日益嚴(yán)重[12]。該試驗(yàn)選擇降解地膜覆蓋、玉米秸稈覆蓋和黑色地膜覆蓋3個(gè)處理，驗(yàn)證不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯的保墑增產(chǎn)技術(shù)，研究安定區(qū)玉米秸稈的合理利用及降解地膜替代普通地膜，減少環(huán)境污染。試驗(yàn)結(jié)果表明，黑色全膜覆蓋處理具有良好的保溫保墑效果，全生育期平均0～30 cm土壤含水量和土壤溫度分別是11.15%和19.78 ℃，較降解地膜覆蓋處理高0.30個(gè)百分點(diǎn)和0.51 ℃，較玉米整稈帶狀覆蓋處理高1.12個(gè)百分點(diǎn)和1.67 ℃，但增產(chǎn)效果低于玉米整稈帶狀覆蓋。降解地膜覆蓋處理的保溫保墑和增產(chǎn)效果表現(xiàn)較差，也沒有完全降解。陳小花[13]研究了不同降解膜對(duì)馬鈴薯生長特性及產(chǎn)量的影響，降解膜存在不完全降解或提前降解的問題。蒲忠貴等[14]進(jìn)行了旱地馬鈴薯秸稈帶狀覆蓋栽培試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了秸稈覆蓋帶狀種植馬鈴薯技術(shù)的豐產(chǎn)性、抗旱性、抗病性及與黑膜全覆蓋壟上側(cè)播、露地栽培相比較的節(jié)本增收效果。這些研究結(jié)果與該試驗(yàn)研究結(jié)果基本一致。因此，在安定區(qū)，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)降解膜的試驗(yàn)研究，積極開展秸稈覆蓋技術(shù)的示范推廣，實(shí)現(xiàn)旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。