安定旱作區(qū)秸稈覆蓋馬鈴薯種植模式研究

楊 瑩，李繼明，冉 平，董懷軍，陳小花，馬旭鳳

（甘肅省定西市安定區(qū)農業(yè)技術推廣服務中心，甘肅 定西 743000）

甘肅省定西市安定區(qū)是典型的雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)，馬鈴薯單產水平受降雨量的影響大[1]。近幾年推廣的地膜覆蓋技術，是目前安定區(qū)旱作農業(yè)領域增產增收相對穩(wěn)定的技術，也是安定區(qū)推廣應用最為成功的旱作農業(yè)技術[2]。當前，安定區(qū)馬鈴薯種植面積6.7萬多hm2，基本全部采用黑色全膜雙壟側播種植技術，但隨著連年使用地膜，土壤中殘膜積累越來越多，局部地區(qū)形成了殘留污染和視覺污染，產生了一系列生產和環(huán)境問題[3]。研究應用新的無污染、綠色、環(huán)保的覆蓋材料和技術，減輕地膜覆蓋對農田環(huán)境污染的壓力，是旱作農業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)綠色高效發(fā)展的必然途徑[4]。研究表明，秸稈覆蓋及秸稈還田能明顯提高土壤肥力、調節(jié)地溫、促進土壤養(yǎng)分轉化與分解、保護土壤表層、改善土壤物理性狀、增加團粒結構、增加孔隙率和降低土壤耕層容重[5]。張偉梅等[6]研究也表明，秸稈覆蓋還地具有明顯的增產能力，全年增幅達19.2%，在低溫的生育時期能有效提高土壤溫度，在高溫的生育時期則能有效降低土溫；在少雨的季節(jié)，能有效降低土壤水分的蒸發(fā)，土壤含水量較對照高1%～2%，改善了作物生存環(huán)境。劉志祖和楊昕霞[7]的研究也指出，旱地馬鈴薯秸稈帶狀覆蓋高產栽培技術，不僅有明顯的增產保墑效果，而且生態(tài)環(huán)保，有利于秸稈還田和培肥地力，消化大量剩余玉米秸稈資源，降低結薯期土壤高溫脅迫，提高品質，減輕病害。為綜合評價旱作區(qū)秸稈覆蓋還田效果，探索秸稈覆蓋還田代替地膜覆蓋技術可行性，開展了秸稈覆蓋代替地膜覆蓋試驗，研究秸稈粉碎覆蓋對馬鈴薯產量以及經(jīng)濟性狀的影響，以期尋求新的馬鈴薯綠色環(huán)保覆蓋高效模式，為旱作區(qū)馬鈴薯的生產種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在魯家溝鎮(zhèn)小岔口村五社的旱川地中，試驗地為黑壚土，地勢平坦，肥力中等。前茬作物玉米。試驗地海拔1 750 m，年平均降雨量340 mm，平均氣溫6.3 ℃，≥10 ℃有效積溫2 239.1 ℃。耕層土壤（0～20 cm）含有機質12.63 g/kg，速效氮162 mg/kg，速效磷10.85 g/kg，速效鉀326 mg/kg。

1.2 試驗材料

參試馬鈴薯品種為‘隴薯10 號’，一級種，由甘肅定西百泉馬鈴薯有限公司提供。玉米秸稈由當?shù)剞r戶提供。普通聚乙烯黑色地膜，厚度0.012 cm，甘肅宏鑫農業(yè)科技有限公司生產。有機物料腐熟劑（有效菌種：枯草芽孢桿菌、釀酒酵母、米曲霉。有效活性菌≥0.5億/g）由江蘇植豐生物科技有限公司提供。

1.3 試驗方法

該試驗采用單因子隨機區(qū)組設計，設4 個處理，3 次重復，隨機排列，小區(qū)面積72 m2（6 m ×12 m）。各處理分別為處理1：秸稈覆蓋起壟種植；處理2：秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植；處理3：黑色全膜雙壟側播種植；處理4：露地起壟種植（CK）。

各處理秸稈覆蓋和覆膜時間為2017 年11 月5日。播種時間為2018年5月2日，種植密度57 000株/hm2，收獲時間10月15日，其他田間管理措施與大田一致。

1.4 種植方法

前茬作物收獲后及時旋耕滅茬，打耱保墑，結合整地，施農家肥30 000 kg/hm2，六國化工馬鈴薯配方專用肥（N∶P2O5∶K2O=10∶15∶20）1 500 kg/hm2。

處理1：秸稈覆蓋起壟種植。機械或人工起壟，壟面寬70 cm，壟高20 cm，壟距40 cm。在壟側10 cm處播種2行馬鈴薯，然后將玉米秸稈粉碎成3 cm左右的細碎秸稈，均勻撒在每一壟面上，秸稈用量（干）6 000 kg/hm2，散施秸稈腐熟劑15.0 kg/hm2、尿素（N 46%）75.0 kg/hm2，再在秸稈上撒一定量的細土（覆蓋度達到1/3左右為宜）。

處理2：秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植。大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，起壟后，用3 cm左右的玉米細碎秸稈，均勻撒在大壟壟面上，秸稈用量（干）6 000 kg/hm2，散施秸稈腐熟劑15.0 kg/hm2、尿素75.0 kg/hm2，然后用120 cm寬的黑色地膜全地面覆蓋，在大壟壟側種植2行馬鈴薯。

處理3：黑色全膜雙壟側播種植。機械或人工起壟，大壟寬70 cm，高20 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，用120 cm寬的黑色地膜全地面覆蓋，在大壟壟側種植2行馬鈴薯。

處理4：露地起壟種植（CK）。機械或人工起壟，壟面寬70 cm，壟高20 cm，壟距40 cm，在大壟壟側10 cm處播種2行馬鈴薯。

1.5 數(shù)據(jù)測定與測產

土壤水分測定[8]：分別在馬鈴薯苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、塊莖膨大期及成熟期對每一小區(qū)測定，各處理取平均值。測定深度為0～20，20～40，40～60，60～80和80～100 cm共5個層次。測定位置：沿行向在2株馬鈴薯中間位置測定。測定方法：采用烘干法。計算公式為：土壤含水量（%）=（土壤鮮質量-土壤干質量）/土壤干質量×100。

土壤溫度測定時間與方法[9]：對每一小區(qū)用曲管地溫表分別在馬鈴薯苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、塊莖膨大期及成熟期測定，各處理取平均值。選擇天氣晴朗的一天，于上午11：00沿行向在2株馬鈴薯中間位置測定不同土層的地溫。測定深度分別為5，10，15，20和25 cm共5個層次。

生物學性狀及產量測定：成熟后，選擇晴朗的天氣，對每一小區(qū)全部采挖，測定產量。同時，在采挖時，每一小區(qū)按5點采樣法選取10株，每一處理共30株，調查生物學性狀[10]。

大薯率：按大小分級，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[11]。

株高：每小區(qū)在盛花期隨機抽取10 株測量株高，取平均值。

塊莖生長狀況：每小區(qū)隨機抽取10株觀察塊莖性狀特征、塊莖數(shù)目、單株薯塊重[12]。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和統(tǒng)計分析軟件（SAS 9.4）進行方差分析和統(tǒng)計。

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯生育期的影響

由表1 可以看出，各處理出苗期以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最早，為5 月28日，較秸稈覆蓋起壟種植處理早6 d，較黑色全膜雙壟側播種植處理早2 d，較露地起壟種植（CK）處理早7 d；現(xiàn)蕾期以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最早，為6 月15 日，較秸稈覆蓋起壟種植處理早8 d，較黑色全膜雙壟側播種植處理早4 d 出苗，較露地起壟種植（CK）處理早10 d；開花期以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最早，為7 月3 日，較秸稈覆蓋起壟種植處理早9 d，較黑色全膜雙壟側播種植處理早5 d，較露地起壟種植（CK）處理早12 d；成熟期以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最早，是9 月24 日，較秸稈覆蓋起壟種植處理早13 d，較黑色全膜雙壟側播種植處理早5 d，較露地起壟種植（CK）處理早16 d；各處理對馬鈴薯生育期的影響有差別，以秸稈覆蓋起壟種植處理的生育期最長，為126 d，較秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理延長8 d，較黑色全膜雙壟側播種植處理延長5 d，較露地起壟種植（CK）處理提早2 d。

表1 不同處理對馬鈴薯生育期的影響Table 1 Effects of different treatments on potato phenophase

2.2 不同處理對土壤含水量的影響

從表2可看出，各處理對0～100 cm土壤含水量的影響有明顯差異，以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理的保墑效果為最好，其次是黑色全膜雙壟側播種植處理，最差是秸稈覆蓋起壟種植處理。在出苗期，土壤含水量以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均是11.23%，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.53個百分點，較秸稈覆蓋起壟種植處理高0.86個百分點，較露地起壟種植（CK）處理高1.33個百分點，但是差異均不顯著；在現(xiàn)蕾期，土壤含水量以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均是11.96%，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.50個百分點，較秸稈覆蓋起壟種植處理高1.15個百分點，較露地起壟種植（CK）處理高1.58個百分點；在開花期，土壤含水量以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均是11.80%，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.27個百分點，較秸稈覆蓋起壟種植處理高0.94個百分點，較露地起壟種植（CK）處理高0.94個百分點；在塊莖膨大期，土壤含水量以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均是12.17%，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.18個百分點，較秸稈覆蓋起壟種植處理高1.05個百分點，較露地起壟種植（CK）處理高1.23個百分點；在成熟期，土壤含水量以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均是11.07%，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.44個百分點，較秸稈覆蓋起壟種植處理高0.50 個百分點，較露地起壟種植（CK）處理高0.77個百分點。

2.3 不同處理對土壤溫度的影響

從表3可看出，不同處理對土壤溫度（0～25 cm）的影響有較大差異，以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理保溫效果為最好，黑色全膜雙壟側播種植處理次之，秸稈覆蓋起壟種植處理最差。在出苗期，以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均為11.9 ℃，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.3 ℃，較秸稈覆蓋起壟種植處理高1.1 ℃，較露地起壟種植（CK）處理高1.4 ℃；在現(xiàn)蕾期，以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均為15.2 ℃，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.5 ℃，較秸稈覆蓋起壟種植處理高2.1 ℃，較露地起壟種植（CK）處理高2.8 ℃；在開花期，以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均為18.8 ℃，較黑色全膜雙壟側播種植處理高1.0 ℃，較秸稈覆蓋起壟種植處理高2.9 ℃，較露地起壟種植（CK）處理高4.6 ℃；在塊莖膨大期，以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均為22.9 ℃，較黑色全膜雙壟側播種植處理高1.3 ℃，較秸稈覆蓋起壟種植處理高3.8 ℃，較露地起壟種植（CK）處理高5.4 ℃；在成熟期，以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，平均為17.6 ℃，較黑色全膜雙壟側播種植處理高2.1 ℃，較秸稈覆蓋起壟種植處理高4.1 ℃，較露地起壟種植（CK）處理高5.3 ℃。

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

2.4 不同處理對馬鈴薯經(jīng)濟性狀的影響

從表4 可以看出，株高以秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理為最高，為78.8 cm，較黑色全膜雙壟側播種植處理高2.6 cm，較秸稈覆蓋起壟種植處理高6.5 cm，較露地起壟種植（CK）處理高13.5 cm；單株塊莖數(shù)以秸稈覆蓋起壟種植處理為最高，為7.5 粒，較秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理高0.4 粒，較黑色全膜雙壟側播種植處理高1.4 粒，較露地起壟種植（CK）處理高1.7 粒；單株塊莖重以秸稈覆蓋起壟種植處理為最高，為0.78 kg，較秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理高0.05 kg，較黑色全膜雙壟側播種植處理高0.11 kg，較露地起壟種植（CK）處理高0.16 kg；大薯率以秸稈覆蓋起壟種植處理為最高，為73.1%，較秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理高6.0 個百分點，較黑色全膜雙壟側播種植處理高11.9 個百分點，較露地起壟種植（CK）處理高16.6 個百分點。

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

表4 不同處理對馬鈴薯經(jīng)濟性狀的影響Table 4 Effects of different treatments on potato economic characters

2.5 不同處理對馬鈴薯產量的影響

由表5 可看出，各處理以秸稈覆蓋起壟種植處理的產量最高，為41 339 kg/hm2，較秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理增產5 163 kg/hm2，增產率為14.3%，較黑色全膜雙壟側播種植處理增產9 072 kg/hm2，增產率為28.1%，較露地起壟種植（CK）處理增產12 539 kg/hm2，增產率為43.5%；其次是秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理，產量是36 176 kg/hm2，較露地起壟種植（CK）處理增產7 376 kg/hm2，增產率為25.6%；黑色全膜雙壟側播種植處理的產量較低，是32 267 kg/hm2，較露地起壟種植（CK）處理增產3 467 kg/hm2，增產率為12.0%。經(jīng)對小區(qū)產量結果進行方差分析知，F(xiàn) = 10.23 ＞F0.01=9.78，各處理間差異極顯著。

表5 不同處理對馬鈴薯產量的影響Table 5 Effects of different treatments on potato yield

3 討 論

近幾年來，農田地膜污染問題引起了人們的高度關注，一方面，地膜覆蓋栽培技術有效促進了旱作區(qū)農業(yè)生產發(fā)展，通過地膜的保墑增溫作用，較大幅度地提高了單位面積產量和作物種植的適應性，增強了旱作農業(yè)發(fā)展的多樣性和可控性，顯著提高了旱作農業(yè)的效益，確保了旱作區(qū)糧食的穩(wěn)定增產和農民脫貧致富；另一方面，旱作區(qū)地膜使用面積越來越大，廢舊地膜也越來越多，有些地塊連續(xù)多年使用地膜覆蓋，殘膜對農業(yè)面源污染日益嚴重，地膜殘留破壞了土壤結構，影響作物出苗和生長發(fā)育，降低了農作物產量和農產品品質[13]。因此，實現(xiàn)旱作農業(yè)可持續(xù)發(fā)展，既發(fā)揮覆蓋技術的保墑增溫增產作用，又減少殘膜的農業(yè)面源污染，是現(xiàn)實而緊迫的問題。杜璇[14]研究指出粉碎秸稈處理可提高土壤的田間持水量，且粉末狀秸稈比長秸稈處理更有利于田間持水量的增加，施入粉碎秸稈處理可顯著提高土壤中的有機質、堿解氮、速效鉀含量。鞏杰等[15]研究結果表明秸稈覆蓋對表層（0～10 cm）土溫變化有明顯的調節(jié)作用，在低溫時有增溫作用，高溫時有降溫作用；覆蓋有一定的抑蒸保墑作用，可提高作物水分利用效率9.61%～20.93%，適量秸稈覆蓋有利于尋求適宜作物生長發(fā)育的水熱組合，具有良好的農田綜合效應，可提高產量12.47%～29.63%。這些研究結果均表明秸稈粉碎覆蓋能提高田間持水量，調節(jié)地溫，增加土壤養(yǎng)分含量，提高作物產量，但這些研究多集中在秸稈粉碎還田后種植小麥等夏季作物，對旱作區(qū)秸稈粉碎覆蓋種植馬鈴薯等秋糧作物研究較少。該研究采用秸稈粉碎覆蓋地面，與安定區(qū)常規(guī)種植模式黑色全膜覆蓋和露地種植進行比較，結果表明，秸稈覆蓋起壟種植處理能延長馬鈴薯的生育期，雖保墑、保溫效果不及秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理和黑色全膜雙壟側播種植處理，但單株塊莖數(shù)、單株塊莖重、大薯率高于其他處理，進而提高了單位面積產量，以秸稈覆蓋起壟種植處理的產量為最高，為41 339 kg/hm2，較秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理增產5 163 kg/hm2，增產率為14.3%，較黑色全膜雙壟側播種植處理增產9 072 kg/hm2，增產率為28.1%，較露地起壟種植（CK）處理增產12 539 kg/hm2，增產率為43.5%。研究結果與其他研究具有相似之處，秸稈黑膜雙層覆蓋雙壟側播種植處理的保墑保溫和培肥地力效果優(yōu)于秸稈覆蓋起壟種植處理，在于地膜秋季覆蓋后，保墑保溫效果好，有利于秸稈腐化，還田效果好；而在馬鈴薯塊莖膨大期，其地溫較高，不利于塊莖膨大，影響了產量，所以，在旱作農業(yè)區(qū)，秸稈粉碎覆蓋種植馬鈴薯是一種值得進一步探討的栽培模式。