溝壟二元覆蓋對(duì)旱作馬鈴薯耗水特征、產(chǎn)量及水分利用效率的影響

李 芬 侯賢清 李 榮

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏銀川 750021)

寧夏回族自治區(qū)(以下簡(jiǎn)稱“寧夏”)南部山區(qū)干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈,無(wú)效降水次數(shù)多、有效降水次數(shù)少,導(dǎo)致作物產(chǎn)量和水分利用效率不高,水分不足嚴(yán)重限制了旱作區(qū)的作物生長(zhǎng),以及產(chǎn)量和水分利用效率的提高。因此,如何充分利用有限的自然降水,提高作物水分利用效率是保證旱區(qū)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的根本途徑[1]。溝壟集雨栽培技術(shù)也稱田間微集雨技術(shù),是旱區(qū)集雨農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)中的重要表現(xiàn)形式之一[2]。該技術(shù)利用壟面調(diào)控雨水徑流,使降雨匯集至溝中,將無(wú)效降雨變成有效降雨,從而形成雨水的富集與高效利用[3],結(jié)合地表覆蓋減少水分蒸發(fā)[4],從而延長(zhǎng)土壤水分的有效性,提高作物產(chǎn)量和對(duì)水分的利用效率[5]。

為進(jìn)一步提高對(duì)有限降雨的利用效率,在已有研究的基礎(chǔ)上,韓思明教授提出了溝壟微型聚水二元覆蓋技術(shù)[6]。它是一種將溝壟集水種植與覆蓋措施相結(jié)合的溝壟覆蓋集雨種植技術(shù)。目前,該技術(shù)已成為旱區(qū)農(nóng)業(yè)抗旱節(jié)水栽培的主要技術(shù)措施之一,廣泛應(yīng)用于多種農(nóng)作物栽培,增產(chǎn)和提高水分利用效率的效果顯著。謝軍紅等[7]研究表明,與半膜平作相比,全覆膜溝壟作能明顯提高玉米的水分利用效率,增幅為10.6%～25.2%；秦舒浩等[8]研究發(fā)現(xiàn),覆膜與溝壟種植模式能明顯提高旱作馬鈴薯的水分利用效率,且平畦覆膜、全膜雙壟溝播、全膜雙壟壟播、半膜膜側(cè)種植和半膜溝壟壟播種植方式的水分利用效率較傳統(tǒng)平畦不覆膜均顯著提高；李榮等[9]研究表明,溝壟二元覆蓋下玉米產(chǎn)量均較傳統(tǒng)平作顯著增加,其中以壟覆地膜溝覆地膜、壟覆地膜溝覆生物降解膜和壟覆地膜溝覆秸稈處理最高；胡廣榮[10]也發(fā)現(xiàn)采用田間壟溝集雨種植技術(shù),與無(wú)覆蓋相比,壟上覆蓋生物可降解地膜,溝內(nèi)覆蓋液體地膜和生物可降解膜可顯著增加青貯玉米和高粱產(chǎn)量。

不同溝壟覆蓋模式會(huì)改變作物耗水過(guò)程,影響作物源的建成及作物產(chǎn)量和水分利用效率[11]。宋婷等[12]研究表明,全膜覆土穴播和全沙覆蓋平作能改善小麥前期生長(zhǎng)的水分環(huán)境,促進(jìn)出苗后耗水,加快小麥對(duì)土壤深層水分的利用,進(jìn)而提高產(chǎn)量。侯慧芝等[13]研究發(fā)現(xiàn)全膜微壟穴播能提高冬小麥播前和返青期0～200 cm土層土壤貯水量,促進(jìn)小麥灌漿期間耗水,提高小麥產(chǎn)量和水分利用效率。李輝等[14]研究表明,秸稈覆蓋能有效降低馬鈴薯生育期內(nèi)總耗水量,進(jìn)而提高水分利用效率。因此,合理調(diào)配作物耗水過(guò)程對(duì)提高作物水分高效利用,進(jìn)一步提高產(chǎn)量具有重要意義[15]。目前,關(guān)于溝壟二元覆蓋的蓄水保墑、調(diào)溫及對(duì)小麥和玉米生長(zhǎng)發(fā)育的研究已有大量報(bào)道,在渭北旱塬區(qū)已大面積推廣應(yīng)用[16],但在寧南旱作區(qū),從土壤水分特征——作物階段性耗水特性-作物產(chǎn)量及水分利用效率的角度,對(duì)溝壟二元覆蓋模式下馬鈴薯的增產(chǎn)效應(yīng)研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究在寧夏南部山區(qū),通過(guò)壟上覆蓋普通地膜,溝內(nèi)分別覆蓋普通地膜、秸稈、生物降解膜、液態(tài)地膜、麻纖維地膜和溝不覆蓋,以傳統(tǒng)平作為對(duì)照(CK),研究溝壟二元覆蓋對(duì)土壤水分、馬鈴薯階段性耗水特性、產(chǎn)量及水分利用效率的影響,明確溝壟二元覆蓋技術(shù)對(duì)土壤水分利用和馬鈴薯增產(chǎn)的理論基礎(chǔ),以期為該區(qū)推廣溝壟二元覆蓋技術(shù)實(shí)現(xiàn)馬鈴薯高產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2016年5-10月在寧夏固原市彭陽(yáng)縣城陽(yáng)鄉(xiāng)長(zhǎng)城塬村(106°45′N(xiāo),35°79′E)進(jìn)行。 試驗(yàn)區(qū)位于寧夏東南部邊緣,六盤(pán)山東麓,海拔 1 800 m,年均蒸發(fā)量1 050 mm,年降水量350 mm左右,年際降水變化很大,年內(nèi)分布不均,主要集中在7-9月,其他時(shí)間段多為無(wú)效降雨,年均溫6.8～8.1℃。由圖1可知,2016年降水總量為345.3 mm,馬鈴薯生育期(5-10月)降水量為248.4 mm,根據(jù)作物生育期40年平均降雨量(322.7 mm)可知,2016年為枯水年。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為黃土正常新成土(黃綿土),質(zhì)地組成為砂粒14%、粉粒26%、黏粒 60%,為粉質(zhì)壤土,耕層(0～40 cm)土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1,土壤肥力屬低等肥力。

圖1 馬鈴薯生育期降水量分布情況Fig.1 Distribution of precipitation during potato growth stage

1.2 試驗(yàn)材料

供試普通塑料地膜為聚乙烯白色地膜(膜厚0.008 mm、寬0.8 m,山西運(yùn)城塑料廠),生物降解膜由生物材料和聚合物構(gòu)成(膜厚0.008 mm、寬0.8 m,陜西華宇高科生物有限公司)；麻纖維地膜主要以麻類(lèi)纖維為原料合成(膜厚0.22～0.31 mm、寬0.8 m,湖南省沅江市潤(rùn)澤科技有限公司)；液態(tài)地膜(北京金尚禾生物科技有限公司)主要是以腐植酸類(lèi)物質(zhì)為原料合成,以推薦產(chǎn)品/水體積比1∶5進(jìn)行稀釋后,以使用量450 L·hm-2將其噴施于種植溝內(nèi)。壟覆地膜溝覆秸桿處理的玉米秸稈以9 000 kg·hm-2覆蓋量切成15 cm左右覆于溝內(nèi)。

表1 試驗(yàn)區(qū)耕層土壤主要理化性質(zhì)Table1 Main physical and chemical properties of soil at arable layer in experimental site

供試馬鈴薯品種為隴薯3號(hào),購(gòu)自寧夏農(nóng)墾局良種繁育經(jīng)銷(xiāo)中心,寬窄行種植(寬行60 cm,窄行40 cm),株距40 cm；種植密度5萬(wàn)株·hm-2,種薯穴播5 cm深度之后立即蓋土。整個(gè)試驗(yàn)期間無(wú)灌溉,定期進(jìn)行人工除草。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用溝壟二元覆蓋種植模式,壟上覆蓋普通塑料地膜,溝內(nèi)分別覆蓋普通塑料地膜、秸稈、生物降解膜、液態(tài)地膜、麻纖維地膜和溝不覆蓋,共設(shè)置7個(gè)處理:壟覆地膜+溝覆普通塑料地膜(DD)；壟覆地膜+溝覆秸稈(DJ)；壟覆地膜+溝覆生物降解膜(DS)；壟覆地膜+溝覆麻纖維地膜(DM)；壟覆地膜+溝覆液體地膜(DY)；壟覆地膜+溝不覆蓋(DB)；以傳統(tǒng)平作為對(duì)照(CK)。每個(gè)處理3次重復(fù),每小區(qū)面積為28 m2(長(zhǎng)7 m×4 m),共21個(gè)小區(qū),采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。

試驗(yàn)開(kāi)始前30 d,進(jìn)行修溝起壟,壟溝比為60 cm∶40 cm,壟高20 cm,且壟面平整、呈拱型。溝壟二元覆蓋與平作處理均一次性施入同等基肥:尿素(N≥46%)291 kg·hm-2、磷酸二銨(N≥18%,P2O5≥46%)195 kg·hm-2、硫酸鉀(K2O≥50%)180 kg·hm-2,溝壟二元覆蓋處理的肥料施于種植溝內(nèi),翻入土壤后進(jìn)行覆蓋,馬鈴薯溝內(nèi)膜壟兩側(cè)種植。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 土壤水分指標(biāo)的測(cè)定 采用土鉆取土烘干法測(cè)定馬鈴薯生育期(播種、苗期、現(xiàn)蕾、塊莖形成、塊莖膨大和收獲)作物種植行間0～200 cm土層土壤含水量,每20 cm土層測(cè)定1次,3次重復(fù),并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。按照公式分別計(jì)算土壤蓄水量(soil water storage,W)[17]、作物耗水量[18](evapotranspiration,ET)、水分利用效率[19](water use efficiency,WUE)、耗水模系數(shù)[20]和耗水強(qiáng)度[21]:

式中,h:土層深度(cm)；a:土壤容重(g·cm-3)；b:土壤質(zhì)量含水量(%)；10:換算系數(shù)。

式中,W1:播種期土壤蓄水量(mm)；W2:收獲期土壤蓄水量(mm)；P:作物生育期降雨量(mm)。

式中,Y:作物產(chǎn)量(kg·hm-2)。

式中,ETi:作物各生育階段耗水量(mm)。

式中,d:作物某個(gè)生育階段天數(shù)。

1.4.2 馬鈴薯產(chǎn)量性狀 馬鈴薯收獲期,對(duì)小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn),分別記錄大薯(＞150 g)、中薯(75～150 g)、小薯(＜75 g)個(gè)數(shù)和重量,其中個(gè)數(shù)表示為每公頃的薯數(shù),并計(jì)算大、中、小薯商品薯率[22]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 8.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,LSD法進(jìn)行差異顯著性比較；Microsoft Office Excel 2016制圖。

多年來(lái)，由于良種指數(shù)的提高，優(yōu)良品種的引用，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲得了巨大的發(fā)展。氮偏施氮肥使鉀素不足成為作物產(chǎn)量和肥效的限制因素。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溝壟二元覆蓋下馬鈴薯生育期土壤蓄水量變化

由圖2可知,不同溝壟二元覆蓋種植模式對(duì)馬鈴薯田0～200 cm土層土壤蓄水量均有影響,且各處理不同生育時(shí)期土壤蓄水量與降雨分布密切相關(guān)。各處理0～200 cm土層土壤蓄水量隨著生育期的推進(jìn)總體呈下降趨勢(shì)。由于播前降雨(49.7 mm)的補(bǔ)充,使馬鈴薯播種期土壤墑情較好。在馬鈴薯苗期-現(xiàn)蕾期,降水(184.7 mm)進(jìn)一步補(bǔ)充,此階段各處理土壤蓄水量存在差異；苗期DJ、DD處理的保水效果最佳,較CK分別顯著提高17.28%和9.97%；現(xiàn)蕾期DJ、DY處理的保水效果最佳,較 CK分別顯著提高19.75%和19.39%。

在馬鈴薯塊莖形成-膨大期,由于階段降水較少(46.3 mm),馬鈴薯生長(zhǎng)旺盛,對(duì)土壤水分消耗大且蒸發(fā)蒸騰強(qiáng)烈,各處理土壤蓄水量降低,而DJ處理土壤蓄水量在塊莖形成期較CK提高10.13%,塊莖膨大期顯著提高22.21%。在馬鈴薯收獲期,隨著作物對(duì)土壤水分消耗減少,且降水較少,各處理0～200 cm土層土壤蓄水量降低,DJ處理土壤蓄水量均高于各處理,且與DB、DS、DM處理差異顯著。結(jié)果表明,溝壟二元覆蓋對(duì)土壤水分具有一定的保墑效果,其中DJ處理效果最佳。

圖2 不同溝壟二元覆蓋下馬鈴薯生育期土壤蓄水量變化Fig.2 Soil water storage under dual-mulching of ridge and furrow patterns during growth stage of potato

2.2 不同溝壟二元覆蓋下土壤含水量的垂直變化特征

馬鈴薯田0～200 cm土層土壤含水量垂直變化與覆蓋材料、作物生育時(shí)期降雨量分布密切相關(guān)。在整個(gè)生育期,各處理0～200 cm土層土壤水分垂直變化均隨著土層加深而逐漸降低,均以DJ處理最高,尤其是耕土層(0～40 cm)土壤含水量最多。馬鈴薯苗期,各處理均隨著土層的加深土壤含水量逐漸降低(圖3-A)。DJ處理下各土層土壤含水量均最高,平均較CK提高17.87%,其他不同覆蓋模式與CK差異均不明顯。

馬鈴薯現(xiàn)蕾期,作物耗水量加大,不同覆蓋材料下的保墑效果存在差異。各處理0～200 cm土層土壤水分垂直變化與苗期相似,隨著土層的加深而逐漸降低(圖3-B)。由于該時(shí)期降水(114.5 mm)較多,土壤水分得到補(bǔ)給,各處理各土層的土壤含水量均明顯提高,尤其以DJ、DY處理下0～200 cm各土層土壤含水量最多,平均較CK分別提高16.96%和16.44%。其他各處理均低于CK。塊莖形成期是馬鈴薯生長(zhǎng)旺盛階段,而該時(shí)期降雨僅為17.5 mm,各處理各土層土壤含水量較現(xiàn)蕾期明顯減少。除DY、DJ處理外,各處理0～200 cm土層土壤含水量垂直變化基本呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)(圖3-C)。DJ處理下各土層土壤含水量均最高,平均較CK提高13.36%。除DJ、DY、DM處理外,其他各處理在60～200 cm土層土壤含水量均低于CK,這可能與該時(shí)期馬鈴薯需水量較大、降雨量較少以及覆蓋材料不同有關(guān)。

塊莖膨大期,馬鈴薯生長(zhǎng)旺盛,對(duì)水分需求最多,但該時(shí)期降雨較少(28.8 mm),各處理0～200 cm土層土壤水分垂直變化規(guī)律與現(xiàn)蕾期相似,隨著土層的加深而逐漸降低,其中0～80 cm土層土壤含水量明顯下降(圖3-D)。DJ、DM處理下各土層土壤含水量較高,平均較CK分別提高22.31%和16.62%,但DY、DD與CK間均無(wú)顯著差異。收獲期降水明顯減少(15.6 mm),各處理0～200 cm土層土壤含水量隨著土層的加深而逐漸降低(圖3-E)。 DJ、DD、DY、DS處理下各土層土壤含水量均較高,平均分別較CK提高25.69%、17.10%、16.85%和15.53%,DB處理0～200 cm土層土壤含水量均低于CK；DM處理在60～200 cm土層土壤含水量均低于CK。

2.3 不同溝壟二元覆蓋對(duì)馬鈴薯階段性耗水特征的影響

由表2可知,不同溝壟二元覆蓋模式下馬鈴薯階段性耗水量存在差異,這與馬鈴薯生育期土壤水分含量及當(dāng)年降雨量有關(guān)。馬鈴薯播種-苗期,各處理耗水量、耗水強(qiáng)度、耗水模系數(shù)均表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì),依次表現(xiàn)為DS＞DY＞DM＞CK＞DB＞DD＞DJ,其中DS處理下馬鈴薯耗水量(104.66 mm)、耗水強(qiáng)度(1.90 mm·d-1)、耗水模系數(shù)(35.28%)均達(dá)到最大,DY處理次之,DJ處理最低。DS處理馬鈴薯階段耗水量、耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)分別較 CK顯著提高22.29%、21.79%和33.99%。

圖3 不同處理下馬鈴薯田0～200 cm土壤含水量垂直變化Fig.3 Vertical dynamics of soil water content in 0-200 cm soil under different treatments

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苗期-現(xiàn)蕾期,降雨量明顯增加(114.5 mm),各處理耗水量、耗水強(qiáng)度、耗水模系數(shù)均依次表現(xiàn)為DD＞DM＞DB＞CK＞DS＞DJ＞DY,DY、DD 與 CK 間差異顯著,其他各處理與CK間無(wú)顯著差異；DD處理下馬鈴薯耗水量(147.13 mm)、耗水強(qiáng)度(7.36 mm·d-1)、耗水模系數(shù)(49.46%)均達(dá)到最大,DM次之,DY處理最低。DD、DM、DB處理的馬鈴薯耗水量分別較 CK提高57.73%、34.43%和 32.77%,耗水強(qiáng)度分別提高57.94%、34.55%和 32.83%,耗水模系數(shù)分別提高72.33%、35.0%和30.98%。

2.4 溝壟二元覆蓋下馬鈴薯產(chǎn)量與水分利用效率

由表3可知,不同溝壟二元覆蓋模式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率影響不同。馬鈴薯總產(chǎn)量以DJ、DD處理最高,DM、DY處理較高,四個(gè)處理分別較CK顯著提高 47.77%、44.84%、18.07%和 17.02%,而 DB與CK間無(wú)顯著差異；不同溝壟二元覆蓋處理大薯產(chǎn)量以DY、DM、DD、DJ處理最佳,較 CK分別顯著提高123.86%、121.14%、119.35%、110.36%；中薯產(chǎn)量以DJ處理最高,較CK顯著提高38.33%；而小薯產(chǎn)量各處理與CK間均無(wú)顯著差異。商品薯率以DJ、DS處理較高,分別較 CK提高11.69%、8.75%,而 DY、DB處理與CK無(wú)顯著差異。

不同溝壟二元覆蓋模式能調(diào)控作物的耗水狀況,可明顯提高作物產(chǎn)量和水分利用效率。不同溝壟二元覆蓋處理下水分利用效率依次表現(xiàn)為DJ＞DD＞DY＞DS＞DM＞DB＞CK,DJ處理的水分利用效率最高(68.2 kg·hm-2·mm-1),較CK 顯著提高59.11%；其次為DD、DY、DS處理,較CK分別顯著提高58.57%、23.58%、23.14%,而DM、DB處理與CK間均無(wú)顯著差異。結(jié)果表明,壟上覆蓋地膜溝內(nèi)覆蓋不同材料均能起到不同程度的保水保墑作用,調(diào)控作物階段耗水,從而提高作物產(chǎn)量和水分利用效率,且均以壟覆地膜溝覆秸稈處理效果最佳。

3 討論

3.1 溝壟二元覆蓋模式對(duì)土壤水分的調(diào)控效應(yīng)

不同溝壟集雨栽培模式可有效蓄集雨水,增加農(nóng)田土壤水分,從而改善作物的水分狀況[23]。王紅麗等[24]研究表明,與裸地平作相比,黑膜全覆蓋壟溝種植顯著提高了0～200 cm土層土壤蓄水量；夏芳琴等[25]研究也發(fā)現(xiàn),壟覆膜溝覆草較傳統(tǒng)耕作顯著提高了馬鈴薯田0～100 cm土層土壤含水量,這與本研究結(jié)果相似。本研究中,不同溝壟二元覆蓋種植模式在作物不同生育期對(duì)土壤的保水效果存在差異,其中,苗期DD、DJ處理保水效果最佳,現(xiàn)蕾期為DJ、DY處理,塊莖形成期-塊莖膨大期為DM、DJ處理,收獲期為DJ、DS、DY、DD處理。DJ處理在馬鈴薯整個(gè)生育期土壤蓄水量最高,DD處理在馬鈴薯苗期蓄水效果好,而在中后期蓄水效果低于苗期,這可能由于在作物生長(zhǎng)前期地膜覆蓋能有效抑制土壤水分蒸發(fā),在中后期雖能抑制蒸發(fā),但補(bǔ)給的雨水不能直接滲入,而是從地膜表面直接蒸發(fā)；秸稈覆蓋能減少土壤流失,增加降水入滲,對(duì)馬鈴薯生育中后期土壤水分狀況的改善效果明顯[26]。

周昌明等[27]研究表明,液態(tài)地膜覆蓋種植在作物生長(zhǎng)前期保水效果明顯,這與本研究結(jié)果相同。本研究中,DY處理下現(xiàn)蕾期對(duì)土壤保水效果明顯。申麗霞等[28]研究發(fā)現(xiàn)與露地栽培相比,可降解地膜覆蓋能明顯提高玉米播種至大喇叭口期耕土層土壤水分。這與本研究結(jié)果不同。本研究中,DS處理在苗期-塊莖膨大期對(duì)土壤保水效果并不顯著,這可能與生物降解膜的物質(zhì)組成成分及受光、溫、水等環(huán)境條件的影響有關(guān)[29]。劉艷紅[30]研究表明,在小麥不同生育期,壟覆地膜溝覆秸稈處理下小麥田0～100 cm土層土壤含水量均最高,其次是壟覆地膜溝覆液膜。這與本研究結(jié)果相同。本研究中,在馬鈴薯不同生育期,壟覆地膜溝覆秸稈處理下馬鈴薯田0～200 cm土層土壤含水量均最高,后期壟覆地膜溝覆液膜次之。這可能與秸稈增加地表粗糙度、利于水分下滲,減少地表蒸發(fā)有關(guān),而液膜在馬鈴薯生育后期降解風(fēng)化使其保墑效果減弱[16]。張惠等[31]研究發(fā)現(xiàn)在玉米不同生育階段壟覆地膜溝覆普通地膜和溝覆生物降解膜處理0～200 cm土層土壤含水量均顯著高于對(duì)照。這與本研究結(jié)果不一致。本研究中,在馬鈴薯苗期至塊莖膨大期,壟覆地膜溝覆通地膜、溝覆生物降解膜處理0～200 cm土層土壤含水量均低于傳統(tǒng)平作(CK),收獲期高于CK。這可能與馬鈴薯前期、中期生長(zhǎng)較快,需水較多,對(duì)土壤水分消耗量過(guò)大有關(guān)[32]。此外,DM處理對(duì)苗期和現(xiàn)蕾期土壤保水效果并不明顯,略低于CK,這與李榮等[33]在馬鈴薯生長(zhǎng)前期,麻地膜處理略低于對(duì)照的結(jié)論一致。

3.2 溝壟二元覆蓋模式下馬鈴薯耗水特征

Qin等[34]研究表明,溝壟種植條件下不同生長(zhǎng)階段作物耗水量,各處理在馬鈴薯生長(zhǎng)前期耗水量較小,生長(zhǎng)中期植株耗水量達(dá)到最大,馬鈴薯成熟期,耗水量逐漸減少；王紅麗等[35]研究認(rèn)為,玉米耗水高峰與當(dāng)年降雨分布基本吻合,全膜雙壟溝播和全沙覆蓋平作促進(jìn)了玉米拔節(jié)后期耗水。這與本研究結(jié)果基本一致。本研究中,馬鈴薯在生長(zhǎng)前期作物耗水量小,生長(zhǎng)中期耗水量達(dá)到最大,后期減少,各處理在馬鈴薯生長(zhǎng)中期對(duì)土壤水利用加強(qiáng)。

王紅麗等[36]研究發(fā)現(xiàn)全膜雙壟溝播、全沙覆蓋處理玉米生育期耗水量顯著高于裸地處理。這與本研究結(jié)果不同。本研究中,全生育期各處理耗水量均不同。DY處理全生育期耗水量顯著低于CK,這可能與不同覆蓋材料有關(guān),秸稈和地膜覆蓋能減少棵間土壤水分蒸發(fā),使總耗水量有所減少[37],生物降解膜、麻地膜、液態(tài)地膜和溝壟覆蓋顯著提高了土壤水分含量,作物耗水量低于傳統(tǒng)平作[27,33]。

3.3 溝壟二元覆蓋模式下馬鈴薯產(chǎn)量與水分利用效率

溝壟二元覆蓋可有效改善土壤水分狀況,進(jìn)而影響作物產(chǎn)量,其中壟覆地膜溝覆秸稈處理的蓄水保墑作用最佳,小麥增產(chǎn)效果最顯著[17]。溝壟覆蓋能明顯提高馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率,尤其壟覆地膜溝覆蓋秸稈在馬鈴薯產(chǎn)量、水分利用效率的提高上更為明顯[33]。與露地平作相比,全膜壟作模式能顯著提高土壤含水量和馬鈴薯產(chǎn)量[38]。本研究結(jié)果表明,溝壟二元覆蓋各處理均能提高馬鈴薯產(chǎn)量以及水分利用效率,以DJ、DD處理最高,這是由于地膜和秸稈覆蓋具有顯著的蓄水保墑作用,可抑制土壤水分蒸發(fā),促進(jìn)作物對(duì)水分的高效利用,進(jìn)而提高作物產(chǎn)量[26,32]。本研究發(fā)現(xiàn)DS、DY處理的馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率與CK差異顯著。這與王建武等[39]和段義忠等[40]的研究結(jié)果相似。王朝云等[41]研究表明,麻地膜覆蓋能改善土壤環(huán)境,促進(jìn)作物生長(zhǎng),并提高作物產(chǎn)量,這與本研究結(jié)果基本相同。本研究中,DM處理下馬鈴薯產(chǎn)量與對(duì)照差異顯著,這可能與麻地膜的降解物對(duì)土壤具有一定的培肥作用有關(guān)[42]。

4 結(jié)論

溝壟二元覆蓋模式能有效改善馬鈴薯生育期土壤水分狀況,其中壟覆地膜溝覆秸稈處理的0～200 cm土層土壤蓄水量較CK顯著增加,保水效果顯著。不同溝壟二元覆蓋種植模式下0～200 cm土層土壤含水量隨土層的加深而逐漸降低,整個(gè)生育期內(nèi),各土層土壤含水量以DJ處理最高。各處理下馬鈴薯各生育階段耗水量、耗水強(qiáng)度、耗水模系數(shù)不同,總體表現(xiàn)為前期耗水量、耗水強(qiáng)度、耗水模系數(shù)小,中期最大,后期逐漸減小。不同溝壟二元覆蓋模式能夠提高馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率,以壟覆地膜溝覆秸稈和壟覆地膜溝覆地膜處理的增產(chǎn)效果最佳。綜上,壟覆地膜溝覆秸稈能調(diào)控馬鈴薯階段耗水,其增產(chǎn)和提高作物水分利用效率效果顯著,可作為寧南旱作馬鈴薯覆膜栽培的高產(chǎn)模式。