干旱半干旱區(qū)不同耕作方式對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和土壤質(zhì)量的影響

徐祺昕 陳自雄

(定西市農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 定西 743000)

干旱半干旱西北地區(qū)降雨量少，蒸發(fā)強，但土層深厚，是天然的“水庫”，馬鈴薯的機械化種植提高了馬鈴薯的生產(chǎn)效率，但卻形成了相對堅硬的犁底層，從而導致了土壤質(zhì)量的下降，并由此導致土壤生產(chǎn)力的下降[1-3]。

馬鈴薯是世界第4大糧食作物，是全世界公認的糧菜食品[4-6]，是甘肅省第3大糧食作物，特別是在定西地區(qū)，馬鈴薯是重要的經(jīng)濟作物，對于定西市經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民增收具有重大意義，定西市馬鈴薯年種植面積在6.67萬hm2，然而，在馬鈴薯機械化生產(chǎn)中連作已成為影響馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤質(zhì)量的重要因素，連作導致馬鈴薯產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降、土壤質(zhì)量退化等問題，因而研究不同耕作方式對定西市馬鈴薯產(chǎn)業(yè)健康綠色發(fā)展具有重要意義。

有研究表明，旋耕0～30cm土層的土壤容重隨土層深度增加呈增大趨勢,形成了較為堅硬的犁底層，使作物產(chǎn)量下降[7]。石磊等[8]在陜北黃土高原調(diào)查結(jié)果顯示，土壤犁底層變淺、容重和緊實度增加，影響作物根系下扎和水分養(yǎng)分運移，是長期旋耕造成土壤障礙的主要因素，導致生產(chǎn)力明顯下降。也有研究表明[9-11]，深旋松(立式深旋耕作)能夠顯著降低土壤容重，提高土壤通透性，提高土壤蓄水能力，促進植物根系生長發(fā)育，能有效提高作物產(chǎn)量和水分利用效率。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

供試品種為“隴薯10號”。

試驗設在定西市安定區(qū)團結(jié)鎮(zhèn)，海拔1971m，年平均氣溫6.3℃，年平均降水量390mm，全年無霜期140d。試驗地土壤為黃綿土，地力均勻，前茬作物為馬鈴薯。

田間試驗設3個處理：傳統(tǒng)旋耕作(T，深20cm)、深翻(S，深40cm)和立旋深松(L，深60cm)3種耕作方式。試驗為大區(qū)試驗，小區(qū)面積200m2，不設重復。肥料用量為純N 12kg·667m-2，P2O512kg·667m-2，K2O 10kg·667m-2。試驗采用全膜覆蓋壟上微溝種植，壟寬60cm，壟溝40cm，壟高20cm，微溝深10cm，每壟種植馬鈴薯2行，播種密度4500株·667m-2。

供試黑色地膜幅寬100cm，厚0.01mm，由鴻百圣公司生產(chǎn)。氮肥選用尿素(N≥46%)，由甘肅劉化集團有限責任公司生產(chǎn)；磷肥選用普通過磷酸鈣(含P2O5≥16%)，由云南金星化工有限公司生產(chǎn)；鉀肥選用硫酸鉀鎂肥(含K2O≥24%)，由青海聯(lián)宇鉀肥有限公司生產(chǎn)。

1.2 測定內(nèi)容與方法

1.2.1 生育期

播種期、出苗期、分枝期、開花期、塊莖膨大期、成熟期。

1.2.2 出苗率

馬鈴薯出苗后15d內(nèi)，調(diào)查出苗數(shù)，計算出苗率。

1.2.3 理化指標

采用環(huán)刀法測定土壤容重馬鈴薯播前、花期和收獲期0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重，計算田間持水量：

田間持水量(%)=(浸泡后土質(zhì)量-烘干土質(zhì)量)/100

1.2.4 塊莖產(chǎn)量

收獲時按小區(qū)面積測定產(chǎn)量。

1.3 統(tǒng)計方法

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2010進行統(tǒng)計匯總，并使用SPSS 19對各處理數(shù)據(jù)進行方差分析和最小顯著性檢驗(LSR法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯生育期的影響

表2為馬鈴薯物候期，由表2可知，不同的處理馬鈴薯生育期都是126d，不同耕作方式對馬鈴薯生育期無影響。

表2 物候期記載表

2.2 不同處理對馬鈴薯出苗率和產(chǎn)量的影響

由表3可知，不同處理對馬鈴薯出苗率無顯著影響，但立旋深松要高于深翻和傳統(tǒng)旋耕，分別高出2.92%和3.91%；傳統(tǒng)旋耕、深翻和立旋深松的產(chǎn)量分別為2492.41kg·667m-2、2839.80kg·667m-2和3115.49kg·667m-2，深翻和立旋深松的產(chǎn)量要顯著高于傳統(tǒng)旋耕，分別高347.39kg·667m-2和623.08kg·667m-2，深翻和立旋深松之間無顯著差異；不同處理對馬鈴薯商品薯率也無顯著影響。

表3 不同處理對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、商品薯率和出苗率的影響

2.3 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重的影響

由表4可知，不同處理0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重隨著生育期的增加而逐漸增加；在播前，土壤容重隨著深度的增加而增加，0～10cm到10～20cm深土壤容重增幅較小，而到20～40cm深土壤容重增加則較快；花期不同處理0～10cm和10～20cm各處理土壤容重無顯著差異，但20～40cm土壤容重則傳統(tǒng)旋耕(T)顯著大于深翻(S)和立旋深松(L)，立旋深松處理土壤容重最小，為1.22g·cm-3，同樣收獲期也是0～10cm和10～20cm各處理土壤容重無顯著差異，但20～40cm土壤容重則傳統(tǒng)旋耕(T)顯著大于深翻(S)和立旋深松(L)。

表4 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重的影響

2.4 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm萎蔫系數(shù)的影響

由表5可知，不同處理0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤萎蔫系數(shù)隨著生育期的推進先增加后減小，在花期各層次土壤萎蔫系數(shù)達到最大值，這可能是由于在播種時使用了有機肥，從而增加了土壤有機質(zhì)含量，隨著土層深度的增加，不同處理播前、花期和收獲后土壤萎蔫系數(shù)都逐漸減小。不同處理間相比，花期20～40cm傳統(tǒng)旋耕土壤萎蔫系數(shù)顯著高于深翻和立旋深松，分別高2.53%和5.44%，在收獲期傳統(tǒng)旋耕0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤萎蔫系數(shù)均高于深翻和立旋深松，特別是20～40cm土壤萎蔫系數(shù)分別高3.53%和13.22%。

表5 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm萎蔫系數(shù)的影響

2.5 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm田間持水量的影響

由表6可知，不同處理0～10cm、10～20cm、20～40cm田間持水量隨著生育期的推進先增加后減小，在花期各層次土壤田間持水量達到最大值，這主要由于施用有機肥增加了土壤有機質(zhì)，從而提高了土壤持水能力；隨著土層深度的增加，不同處理播前、花期和收獲后土壤田間持水量都逐漸減小，其中立旋深松處理各生育期不同深度田間持水量高于傳統(tǒng)旋耕和深松，但無顯著差異。

表6 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm田間持水量的影響

3 結(jié)論

根系的健康生長發(fā)育是馬鈴薯塊莖產(chǎn)量提高的關(guān)鍵因素，而良好的土壤質(zhì)量是根系生長的基礎。研究表明，隨著生育期的推進，不同處理各層次土壤容重都逐漸增加，但立旋深松和深翻處理土壤容重低于傳統(tǒng)旋耕，特別是能夠顯著降低20～40cm土壤容重，從而更有利于馬鈴薯根系的生長發(fā)育，這和王慧杰[2]等人的研究結(jié)果相似。相比于傳統(tǒng)旋耕和深松，立旋深松減小了土壤萎蔫系數(shù)，說明立旋深松提高了土壤有效水含量，能夠更好地為馬鈴薯的生長發(fā)育提供水分；立旋深松提高了土壤田間持水量，從而提高了土壤的保水能力，這也說明立旋深松能夠更有效地為馬鈴薯的生長提供水分。表現(xiàn)在產(chǎn)量結(jié)果上，相比于傳統(tǒng)旋耕和深松，立旋深松則顯著提高了馬鈴薯塊莖產(chǎn)量，說明立旋深松能夠較好地改善作物的生長環(huán)境，從而提高作物產(chǎn)量。