不同栽培模式對馬鈴薯農(nóng)田土壤溫度、生物性狀及產(chǎn)量的影響

達(dá)娃普尺

(西藏日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，西藏 日喀則 857000)

0 引 言

日喀則市馬鈴薯種植歷史悠久，分布范圍廣泛，海拔1 200～4 600 m均有種植。但是在本市馬鈴薯還未形成規(guī)模化及產(chǎn)業(yè)化。由于種植地塊沒有形成連片，面積小，絕大多數(shù)種植戶仍然沿用傳統(tǒng)的屋檐前后和田間散播或條播種植模式，很少采用覆膜栽培，使馬鈴薯容易受氣候影響，導(dǎo)致產(chǎn)量低、品質(zhì)差。適宜的光、溫、水、肥及土等自然條件是作物正常生長發(fā)育的前提保障，作物的產(chǎn)量及其品質(zhì)在很大的程度上都受自然條件的約束，因此，自然條件對于作物的生長發(fā)育及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要[1-3]。馬鈴薯是在土壤中結(jié)實(shí)的農(nóng)作物，土壤溫度、水分及土壤有機(jī)質(zhì)含量對其產(chǎn)量有較大的影響[4]，土壤溫度是馬鈴薯生育前期主要影響因素之一。本研究通過不同的覆膜栽培模式干預(yù)土壤溫度，達(dá)到提高土壤溫度、增強(qiáng)植株長勢、增加馬鈴薯產(chǎn)量的目的[5]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在西藏日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所院內(nèi)7號試驗(yàn)地(29°14′11″N，88°53′58″E)，海拔3 842 m，年平均氣溫6.5 ℃。試驗(yàn)地地勢較平坦，肥力較低，土壤為沙壤土，前茬作物為青稞。速效氮18.8 mg·kg-1，速效磷12.2 mg·kg-1，速效鉀40.6 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)4.6 g·kg-1，pH 8.36，EC 0.19 ms·cm-1。

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種為“艾瑪土豆2號”，由日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所薯類脫毒中心提供。秸稈為日喀則市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所上一年生產(chǎn)的青稞，剁碎成2 cm長的粒徑。參試薄膜為普通農(nóng)用黑膜，厚度0.02 mm。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2019年4月24日播種，9月7日收獲。試驗(yàn)共設(shè)置4個處理：覆膜；添加作物秸稈；添加秸稈再覆膜；對照處理：普通種植(無覆膜、無添加秸稈)(CK)。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小區(qū)面積5 m×2 m=10 m2，每小區(qū)2行，株距0.25 m，行距1.0 m，壟寬0.6 m，每小區(qū)播32株，播種量為32 025株·hm-2，單壟單行種植，秸稈覆蓋馬鈴薯表面1cm厚再覆土起壟。肥料用量為磷酸二銨180 kg·hm-2、尿素360 kg·hm-2、硫酸鉀300 kg·hm-2，肥料均作為基肥一次性施入。

播種前大水漫灌并進(jìn)行深耕，種薯均采用整薯播種。整個生育期，降雨較集中，對試驗(yàn)地進(jìn)行及時排水；出苗期和塊莖膨大期分別人工除草一次；出苗期、塊莖生長期、塊莖膨大期分別灌水一次。

1.4 測定內(nèi)容及方法

1.4.1 土壤溫度及方法。采用曲管地溫計(jì)測定土壤溫度，根據(jù)曲管地溫計(jì)的分層梯度(5 cm)，分別測定15 cm、20 cm以及25 cm土層深度的溫度，將溫度計(jì)放置在兩株馬鈴薯中間，測定時間分別在馬鈴薯的苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期以及成熟期5個時期，選擇在晴天的12時至13時之間測1次，每個處理測3個重復(fù)。

1.4.2 馬鈴薯生物性狀、產(chǎn)量及方法。在試驗(yàn)過程中，記錄出苗時間并調(diào)查出苗率；在馬鈴薯成熟階段，每小區(qū)隨機(jī)選取具有代表性的植株10株，對植株的性狀(株高、莖粗、分枝數(shù))、單株薯重和薯數(shù)、商品薯數(shù)等進(jìn)行測定并記錄；收獲時對小區(qū)產(chǎn)量進(jìn)行記錄。

1.5 數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)

采用Excel軟件和SPSS統(tǒng)計(jì)17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式對土壤溫度的影響

比較15 cm、20 cm、25 cm的橫向土壤溫度(圖1-圖3)，添加秸稈再覆膜處理的土壤溫度在整個馬鈴薯生育期均高于其他處理。出苗期，添加秸稈再覆膜處理和覆膜處理的溫度高于其他處理，這是因?yàn)樵诔雒缙诘乇砣菀捉邮芴柟獾闹鄙?，且黑色地膜具有吸光保溫效果。因此，在這一時期的土壤溫度比沒有地膜處理的栽培方式高。在中后期，雖然空氣溫度較高，但土壤表面被作物覆蓋，對土壤表面接受太陽光造成了影響，同時受陰天降雨的影響，造成土壤溫度逐漸下降并趨于平衡。

圖1 15 cm土壤溫度變化Fig.1 Soil temperature variation at 15 cm soil layer

圖2 20 cm土壤溫度變化Fig.2 Soil temperature variation at 20 cm soil layer

圖3 25 cm土壤溫度變化Fig.3 Soil temperature variation at 25 cm soil layer

在太陽光的直射下，添加秸稈再覆膜處理的黑膜能夠吸收太陽光，秸稈具有蓄溫作用，因此能夠?qū)⒑谀の盏年柟?，相對持久地保存在土壤中，同時秸稈在腐爛過程中也會釋放熱量，同樣也提高了土壤溫度，導(dǎo)致添加秸稈的溫度比沒有添加的高，所以添加秸稈再覆膜處理的溫度高于覆膜處理。同樣，添加作物秸稈處理的溫度高于和對照處理的溫度。

7月上旬前，將不同栽培模式的田間土壤溫度情況分為三個層次(表1)，平均溫度變化為添加秸稈再覆膜處理>覆膜處理>添加作物秸稈處理>對照處理。添加秸稈再覆膜處理分別比覆膜處理、添加作物秸稈處理、對照處理高2.32%、4.73%、8.4%。之所以添加秸稈再覆膜處理溫度高，分析原因是黑膜具有吸熱強(qiáng)，且20 cm之下的秸稈具有蓄溫作用，從而達(dá)到增溫保溫效果。而對照處理，因?yàn)闆]有任何措施，熱交換快，散熱也快，導(dǎo)致土壤溫度較低。

表1 7月上旬前馬鈴不同栽培方式不同層土壤溫度(單位：℃)Table 1 Soil temperature at different layers on the first ten days of July from different cultivation patterns

2.2 不同栽培模式對馬鈴薯生育期的影響

不同栽培模式均在2019年4月24日播種，但出苗時間差異較大(表2)。覆膜處理出苗時間最早(5月28日)，添加秸稈再覆膜處理第二(6月2日)，對照處理第三(6月8日)，添加作物秸稈處理最晚(6月12日)。覆膜處理分別比添加作物秸稈處理、添加秸稈再覆膜處理、對照處理早出苗14 d、4 d和11 d。各處理的出苗率基本一致，但覆膜處理出苗整齊，于5月26-28日完全出苗，添加作物秸稈處理和對照處理出苗整齊度較差，全出苗期分別為18 d和14 d，分析其原因?yàn)樘砑幼魑锝斩捥幚怼⑻砑咏斩捲俑材ぬ幚沓雒缡芙斩捰绊戄^大，導(dǎo)致出苗較慢、整齊度較差。各處理出苗時間不同，成熟時間不同，生育期也不同。添加作物秸稈處理的生育期最短為79 d，其次是對照處理為84 d，再次是添加秸稈再覆膜處理為95 d，覆膜處理最長為100 d，生育期差異較大。

表2 不同栽培模式對馬鈴薯生育期的影響Table 2 Effects of different cultivation patterns on potato growth stage

2.3 不同栽培模式對馬鈴薯生物性狀的影響

各處理間株高、莖粗有差異(表3)，添加秸稈再覆膜處理株高最高為75.1 cm，其次為覆膜處理，分別比對照株高顯著高39.6%和37.0%(P<0.05)。除添加秸稈再覆膜處理莖粗比對照處理顯著高19.6%(P<0.05)外，其余處理之間莖粗均無顯著差異。各處理的馬鈴薯的分支數(shù)基本一致，覆膜處理、添加作物秸稈處理、添加秸稈再覆膜處理的分支數(shù)分別比對照處理分支數(shù)多0.5個、0.1個和0.3個。

表3 不同栽培模式對馬鈴薯生物性狀的影響Table 3 Effects of different cultivation patterns on potato biological traits

2.4 不同栽培模式對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

不同栽培模式對馬鈴薯單株薯重有顯著差異的影響(表4)。同對照相比，添加秸稈再覆膜處理、覆膜處理和添加作物秸稈處理單株薯重分別顯著增加了148%、89.4%和10.7%(P<0.05)。各處理的單株薯數(shù)也不同，其中添加秸稈再覆膜處理單株數(shù)最多為15.9個，覆膜處理單株數(shù)次之為15.4個，分別比對照處理多40.7%和36.3%(P<0.05)。添加秸稈再覆膜處理商品薯數(shù)最多為8.3個，其次為覆膜處理(5.4個)，分別比對照處理多6個和3.1個(P<0.05)。添加秸稈再覆膜處理實(shí)際小區(qū)產(chǎn)量最多為44.0 kg，折合產(chǎn)量為44 022 kg·hm-2，比對照處理增產(chǎn)108.7%(P<0.05)；覆膜處理的實(shí)際小區(qū)產(chǎn)量次之為39.5 kg、折合產(chǎn)量39 490 kg·hm-2，比對照處理增產(chǎn)87.2%(P<0.05)；添加作物秸稈處理的實(shí)際小區(qū)產(chǎn)量為22.2 kg、折合產(chǎn)量22 211 kg·hm-2，同對照處理無顯著差異。

表4 不同栽培模式對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of different cultivation patterns on potato yield

3 討 論

在馬鈴薯生育前期，覆膜種植模式對土壤溫度具有顯著的干預(yù)作用，在覆膜種植模式下，土壤溫度明顯高于普通種植，說明黑色薄膜在不受作物枝葉等遮光條件下，吸熱蓄溫作用明顯；而添加作物秸稈種植模式的土壤溫度比普通種植略高，有一定的蓄溫效果，但效果不明顯。分析原因可能是本試驗(yàn)所使用秸稈的厚度只有1 cm左右，導(dǎo)致其作用不太明顯。呂巨智等[6]研究結(jié)果表明，覆蓋稻草厚8 cm及覆蓋稻草厚2 cm后再覆膜的栽培模式對土壤保溫和馬鈴薯產(chǎn)量作用最好。因此，覆膜和添加秸稈均對土壤溫度起到有利作用，而覆膜作用效果更好。

本研究表明，覆膜處理能促使馬鈴薯提早出苗，且出苗整齊度高。覆膜處理的出苗最早，較對照提早11 d，比添加秸稈再覆膜處理提早4 d，比添加秸稈處理提早14 d。這是因?yàn)楹谏∧ぞ哂形馇冶刈饔?，提高土壤溫度，促使馬鈴薯種子在合適的溫度下，利用自身營養(yǎng)和水分得到提早出苗。而添加秸稈的處理出苗較慢，分析原因可能是種子在發(fā)芽后還要經(jīng)過一道秸稈層導(dǎo)致。這與鄧仁菊等[7]和何長征等[8]的研究結(jié)果一致。而添加秸稈再覆膜的處理，因?yàn)槭茈p重干擾元素作用，而且覆膜作用更明顯，從而導(dǎo)致其出苗提前于添加秸稈的處理。普通種植的出苗比添加秸稈的處理提前，分析原因?yàn)樘砑? cm厚的秸稈保溫效果不明顯，且馬鈴薯發(fā)芽后還要經(jīng)過一道秸稈層，致使添加秸稈的出苗較慢。

本試驗(yàn)表明，馬鈴薯生育期總體提前，出現(xiàn)添加作物秸稈處理生育期最短為79 d，其次是對照處理為84 d，再次是添加秸稈再覆膜處理為95 d，最后是覆膜處理為100 d，生育期存在顯著差異。這與“艾瑪土豆2號”的特性：晚熟品種，生育期110 d左右(出苗到收獲)，有著較大的差異。分析可能與馬鈴薯塊莖生長期(7月初至8月中旬)降雨量大且密集，澇水比較嚴(yán)重，后期又少雨干燥，導(dǎo)致莖葉提早干枯，使得全生育期提早。這種氣候原因不可或缺地影響馬鈴薯莖葉的正常呼吸和光合作用，導(dǎo)致馬鈴薯膨大素率降低，從而使馬鈴薯的產(chǎn)量受到了影響。

不同栽培模式下，單株薯重、商品薯數(shù)、商品率以及折合產(chǎn)量的順序?yàn)椋禾砑咏斩捲俑材ぬ幚?覆膜處理>添加作物秸稈處理>對照處理。這說明覆膜處理具有很好的干預(yù)土壤條件作用，增產(chǎn)明顯。同時，本試驗(yàn)表明，添加秸稈也可以干預(yù)土壤條件，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)目的，但效果不太明顯。這可能是因?yàn)榻斩捄穸? cm左右，沒有達(dá)到明顯的干預(yù)作用，還需要進(jìn)行秸稈厚度梯度試驗(yàn)來研究合適的添加秸稈厚度。

4 結(jié) 論

在馬鈴薯生育前期，添加秸稈再覆膜處理土壤平均溫度明顯高于其他處理，而且株高、莖粗均顯著高于其他處理，其中株高較其他處理增加了1.9%～39.6%，莖粗較其他處理增加了13.7%～22.6%；添加秸稈再覆膜處理產(chǎn)量達(dá)到44 022 kg·hm-2，比普通種植(21 091 kg·hm-2)增產(chǎn)109%；覆膜處理產(chǎn)量為39 490 kg·hm-2，比普通種植增產(chǎn)87.2%；添加秸稈處理產(chǎn)量為222 11 kg·hm-2，比普通種植增產(chǎn)5.3%。因此，單壟添加秸稈起壟再覆膜的栽培模式能夠顯著提高馬鈴薯田間土壤溫度、增強(qiáng)長勢以及增加產(chǎn)量。同時，添加適當(dāng)厚度的秸稈也具備蓄溫和提高馬鈴薯產(chǎn)量的作用。