西藏地區(qū)不同旱作方式對馬鈴薯水分利用率和產(chǎn)量的影響

馮攀 韓玉娥 張毅 王改花 王建林

摘 要：該研究在西藏半干旱區(qū)設置常規(guī)條播（T1）、壟膜單行溝種（T2）、壟膜雙行溝種（T3）、起壟溝播（T4）4個處理，分別測定土壤含水量和馬鈴薯產(chǎn)量，計算馬鈴薯生育期耗水量、貯水量、水分利用效率等參數(shù)，以此為依據(jù)分析了不同處理模式對馬鈴薯水分利用效率的影響。結果表明：覆膜溝播處理可以有效地提高0～80cm土壤的貯水量。T2在成熟期時，土壤貯水量要顯著高于T1。與T1相比，T2、T3種植模式可以顯提高馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率、水分利用率，其中，T2、T3的馬鈴薯產(chǎn)量分別比T1提高45.61%、64.33%，商品薯率分別比T1提高8.87%、20.09%，水分利用效率分別比T1提高 53.64%、103.63%。

關鍵詞：西藏地區(qū)；種植模式；土壤貯水量；水分利用率；產(chǎn)量

中圖分類號 S532 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）08-0029-05

The Impact of Different planting Mode on the Water Efficiency and Production of Potatoes in Tibet Area

Feng Pan et al.

（College of Plant Science，Tibet Agriculture & Animal Husbandry University，Linzhi 860000，China）

Abstract：This paper studied the conventional drilling （T1） and single groove ridge membrane （T2），double line groove ridge membrane （T3），the corrugation （T4），four processing，determination of soil water content and the potato production in the semi-arid area of Tibet.The effects of different treatment modes on water utilization efficiency of potato were studied by calculating the water consumption，water storage and water utilization efficiency.The results show that the water storage of 0～80cm soil can be improved effectively by the treatment of mulch.When T2 is in the mature stage，soil water storage is significantly higher than T1.Compared with T1，the planting mode of T2 and T3 can significantly improve potato yield，commodity potato rate and water utilization rate.Among them，the potato yield increased by 45.61% and 64.33% respectively than T1，and the rate of product potato was 8.87% and 20.09% higher than T1，respectively，which was 53.64% and 103.63% respectively.

Key words：Tibet area；Planting mode；Soil water storage；Water utilization rate；Production

西藏馬鈴薯主栽區(qū)主要位于高原溫帶的半干旱氣候區(qū)，該地區(qū)光照充足、溫度適中、日溫差大、年溫差小、積溫高，太陽年輻射總量為4007.5～7938.7MJ/m2，光合有效輻射總量為3000～3400J/m2[1]，充足的光熱資源利于馬鈴薯光合產(chǎn)物積累。但由于西藏馬鈴薯多種植在無灌溉條件的山區(qū)和干旱、半干旱地區(qū)，易發(fā)生春旱與夏旱，尤其是7—8月太陽輻射強烈[2]，此時大氣自然降水少，相對濕度低，蒸發(fā)旺盛，從而加速了土壤水分的散失，另一方面馬鈴薯又處于需水關鍵時期，土壤含水量低導致使馬鈴薯產(chǎn)量降低。因此，抑制蒸發(fā)、蓄水保墑是西藏馬鈴薯種植業(yè)發(fā)展的突破點。

目前，國內學者通過起壟、覆蓋、深松等多種方式改變田間微地形，產(chǎn)生高度差異促使水分疊加[3]，其目的是改善土壤的團粒結構、孔隙度，減緩水分蒸發(fā)散失，積蓄10mm以下無效降水，提高地溫和生育期的有效積溫[4，5]。目前各項種植措施對改善馬鈴薯的生長環(huán)境，提高光合效率、水分利用率方面均取得了顯著的成效。但由于歷史與地理因素的限制，西藏地區(qū)馬鈴薯種植業(yè)發(fā)展緩慢，種植模式的相關研究并不多見，無法為西藏馬鈴薯的種植提供科學合理的理論與實踐支持。為此，本文綜合了西藏地區(qū)馬鈴薯生長氣候條件、水熱條件、土壤條件等多種因素，選取3種國內較為成熟的種植模式與當?shù)胤N植模式進行對照試驗，以期從水分利用率和產(chǎn)量角度，找出一種相對系統(tǒng)、完整、高產(chǎn)的種植模式，為西藏地區(qū)馬鈴薯種植模式選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 馬鈴薯品種為大西洋。地膜為寬度70cm、厚0.008mm的白色地膜。

1.2 試驗區(qū)概況 試驗于2016在西藏自治區(qū)日喀則市邊雄鄉(xiāng)進行，該地地理坐標為N29°19′12.14″，E89°03′7.26″，海拔3830m。屬半干旱溫帶季風氣候，年平均氣溫6.3℃，無霜期118d，年均降水量421.9mm，5—8月為豐水期降水量達到390mm占全年降水量的96%，年均蒸發(fā)量為降水量的5～8倍，最高可達2600mm。全年日照時數(shù)3231.2h，日照百分率為73%，太陽總輻射值8053.47MJ/m2。試驗地土壤為典型的沙壤土，土質松軟，質地均勻，貯水性較好。

1.3 試驗方法 試驗共設4種栽培模式，隨機區(qū)組排列，分別為：常規(guī)條播（T1）、壟膜單行溝種（T2）、壟膜雙行溝種（T3）、起壟溝播（T4）（詳見表1）。小區(qū)面積為25.3m2，區(qū)組間距0.5m，3次重復，隨機排列。播種時選擇無凍害、無病蟲、35g以上的馬鈴薯塊莖做種薯，對較大的薯塊進行切塊，切塊大小為30～45g。2017年4月28日整地施肥，按照基施二銨50kg/hm2，氯化鉀25kg/hm2，一次性施用（純N∶P2O5∶K2O=9∶23∶15），后期不再追肥。2017年4月30日壟上覆蓋白色地膜，2017年5月2日以56000株/hm2的密度播種，深度為6cm，播種時芽眼朝向地面。2017年9月28日收獲測產(chǎn)，收獲時，各小區(qū)分別收獲計產(chǎn)，并分大、中、小薯分寫進行統(tǒng)計。期間生育期田間管理與大田相同（全生育期所需水分全部來源于大氣降水）。

1.4 測定與計算方法

1.4.1 土壤水分測定 在馬鈴薯播種前、塊莖形成期、塊莖膨大期、成熟期測定0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm、100～120cm、120～140cm、140～160cm、160～180cm、180～200cm土層的土壤水分。采用烘干法測量。由下式計算土壤含水量：

SWS=R×H×W （1）

式中：SWS為土壤貯水量，R為土壤容重，H為土層厚度，W為土壤含水率。

馬鈴薯水分利用效率（WUE）測定：

水分利用效率（WUE）=Y/ET （2）

式中：Y為作物產(chǎn)量，ET為生育期內總耗水量。

1.4.2 產(chǎn)量測定 待馬鈴薯進入成熟期后，進行收獲，將各個小區(qū)內薯塊稱重換算為單產(chǎn)，并隨機調查10株，統(tǒng)計單株結薯數(shù)、單株薯塊重、商品薯、小薯個數(shù)（50g以上為商品薯、50g以下為小薯），并計算商品薯率與小薯率。

1.5 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excle 2016，Origin8.0對試驗數(shù)據(jù)進行處理繪制，采用DPS 17.10進行方差分析統(tǒng)計。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式馬鈴薯田土壤貯水量垂直水分動態(tài)變化 從圖1可以看出，土壤水分因為種植模式帶來的空間變化較大。在播種前由于受到氣候和降水的影響，0～200cm馬鈴薯田的土壤貯水量總體表現(xiàn)都很低，處理之間也并無明顯差異。塊莖形成期各處理0～200cm土層貯水量為：T2優(yōu)于T4，T4優(yōu)于T3，T3優(yōu)于T1。其中T2和T4種植模式在0～200cm的土層貯水量分別為335.39mm和326.49mm，分別高于對照（T1）20.12mm和11.22mm，均達到顯著水平。T3種植模式略高于對照，但與T2仍存在較大的差異，低于T2模式15.76mm。說明壟膜單溝種植模式在塊莖形成期可以蓄積更多降水，提高土壤貯水量。塊莖膨大期在0～80cm的土層中T1模式多于T2模式6.89mm，多于T3模式4.37mm，多于T4模式4.25mm。其中T2模式在0～80cm土層中貯水量最低為100.45mm。

塊莖膨大期80～200cm的土層中，土壤貯水量表現(xiàn)為：T2>T4>T3>T1，但處理之間并無顯著差異。成熟期相對其他時期來看，在60～200cm土層中的土壤貯水量要明顯多于播種期、塊莖形成期、塊莖膨大期。T2貯水量在60～200mm土層中的土壤貯水量為334.10mm，高于對照49.51mm；高于T3模式36.65mm；高于T4模式47.789mm。說明T2模式在此階段的降雨完全可以滿足馬鈴薯的需求，因此多余水分下滲到更深的土層中。

2.2 不同種植模式馬鈴薯田土壤貯水量水平水分動態(tài)變化 從圖2可以看出，各處理在除成熟期以外的其他3個時期0～40mm土層的土壤貯水量基本表現(xiàn)一致，但在全生育期中覆膜壟溝種植模式的土壤貯水量較未覆覆膜處理有所提高。在播種前，由于降水較少，所以土壤貯水量少。在塊莖形成期隨著降雨的增多達到一個峰值，其中T4種植模式最高為57.87mm，其次為T3土壤貯水量最低為57.06mm，分別高于對照（T1）6.37mm、5.56mm；在成熟期T2土壤貯水量為55.40mm與T1、T3、T4差異顯著，高于對照11.26mm。

在40～80cm土層中，土壤貯水量動態(tài)變化基本呈“S”型曲線。在塊莖形成期，T2、T3、T4處理比對照有所提高，增長幅度在6%～12%。但在塊莖膨大期時，對照的土壤貯水要多于其他3種種植模式，土壤貯水量表現(xiàn)為：T1>T4>T3>T2。說明T2在成熟期時40～80cm的土層耗水量最大，其次為T3。

通過圖2馬鈴薯全生育期80～200cm的土壤貯水量的動態(tài)變化，可以明顯看出成熟期的土壤貯水量高于其他3個時期，其中高于播種期26～46個百分點、塊莖形成期18～33個百分點、成熟期21～39個百分點，差異顯著。處理間的差異在播種期、塊莖形成期、塊莖膨大期并不顯著在2～12mm左右。但從塊莖膨大期后開始逐步變化顯著，在成熟期處理間差異顯著，其中T2土壤貯水量最多為299.40mm，比對照250.78mm高出19.39mm。T3土壤貯水量次之為264.58mm，高出對照5.51個百分點?？傮w來看，在全生育期中80～200cm土層的土壤貯水量表現(xiàn)為T2>T3>T4>T1，T2與其他3種模式間差異顯著，但T1、T3、T4處理之間并無顯著差異。因此，膜壟單行溝種植模式（T2）在成熟期可以明顯改善80～200cm土層的土壤貯水量。

貯水水平動態(tài)變化

不同處理間在全生育期中，0～200cm土層的土壤貯水量變化動態(tài)基本一致（圖3）。播種前為整個生育期土壤貯水量低谷，處理間基本無差異。當開始進入塊莖形成期時隨著降雨量的增多，土壤貯水量也隨之增多，處理間差異較為明顯。其中T2種植模式的土壤貯水最多為335.39mm與T1相比增加量20.12mm，其次是T4種植模式較T1模式增長了11.22mm的土壤貯水量。隨后由于馬鈴薯塊莖與地上生物量的快速生長，耗水量與蒸發(fā)量的增大，導致土壤貯水量在塊莖膨大期出現(xiàn)下降，但此時處理之間無明顯差異。塊莖形成期的土壤貯水量達到了全生育期中的最大值，處理間差異也更加顯著。與對照（T1）的土壤貯水量351.71mm相比，T2提高了65.60mm，T3提高了17.88mm，T4下降了0.98mm。通過0～200mm土層貯水量在全生育期中的對比，可以看出覆膜壟溝處理明顯提高了馬鈴薯土壤貯水量。

2.3 不同種植模式對馬鈴薯耗水量與水分利用率的影響 從表2可以看出，4種模式之間水分利用效率存在著較大差異，具體表現(xiàn)為：T2>T3>T4>T1。其中T2、T3模式明顯高于對照T1（P<0.01），差異達到極顯著水平，分別高于對照99.26kg/hm2·mm、51.38kg/hm2·mm，水分利用效率分別提高了103.63個百分點和53.64個百分點。說明T2、T3種植模式可以明顯提高馬鈴薯水分利用效率。T4模式高于對照9.00kg/hm2·mm并無顯著差異。說明起壟覆膜溝種模式對于馬鈴薯水分利用效率的提高具有顯著作用。

2.4 不同種植模式對馬鈴薯產(chǎn)量及其構成因素的影響

在不同種植模式下馬鈴薯單株結薯數(shù)表現(xiàn)為T3>T1>T4>T2（表3），T3高于對照1.7個，呈極顯著差異（P<0.01）。T2、T4分別低于對照3.3個、1.7個，呈極顯著差異（P<0.01）。從單株薯重看T2>T3>T4>T1，其中T2單株薯重為980g，與對照單株薯重582g達到了極顯著水平，高于對照68.38個百分點。T3、T4單株薯重分別為870g、687g，與對照單株薯重582g達到了極顯著水平（P<0.01），高于對照49.48個百分點、18.04個百分點。由此說明無論是壟膜單行還是壟膜雙行，或者起壟溝播模式，通過改變田間微地形可以顯著提高馬鈴薯單株薯重；從商品薯率來看T2的商品薯率為51.43個百分點，T3商品薯率為40.23%與對照T1的商品薯率相比分別提高了20.09個百分點、8.87個百分點。T4模式的商品薯率為36.57個百分點與對照（T1）31.36個百分點相比提高了5.21個百分點。整體表現(xiàn)為T2優(yōu)T3，T3優(yōu)于T4，T4優(yōu)于對照T1。說明覆膜種植在提高馬鈴薯大薯率方面要優(yōu)于未覆膜的種植模式。

不同種植模式下馬鈴薯產(chǎn)量表現(xiàn)不同，由圖4可知，T2、T3明顯高于對照T1，產(chǎn)量表現(xiàn)為T2>T3>T4>T1。T2產(chǎn)量為53423kg/hm2，對照的產(chǎn)量為32510kg/hm2，T2較CK增加20913kg/hm2，增產(chǎn)率達64.33%。T3產(chǎn)量為47336kg/hm2，與對照相比增加14826kg/hm2，增產(chǎn)率達45.61%。T4產(chǎn)量為35510kg/hm2，與T1相比增加3000kg/hm2，增產(chǎn)率為9.23%，但并無明顯差異。因此，壟膜單行溝種（T2）與壟膜雙行溝種（T3）可以起到增加馬鈴薯產(chǎn)量的作用。

3 討論

3.1 覆膜壟溝處理能提高土壤貯水量與水分利用效率 在全生育期0～40cm土層的土壤貯水量中，T2、T3、T4、土壤貯水量較T1有顯著的的提高，以T2模式最優(yōu)。由于馬鈴薯在溝內種植，壟面的抬高為溝內蓄積了更多的降水。T4模式為起壟溝播，壟面并未覆蓋地膜，因此對于無效降水（<10mm）的蓄積作用較小，而T2與T3模式因為地膜的覆蓋，減少了水分向壟面的下滲，使更多的降水集流到壟溝內，提高了0～40cm的土壤貯水量。在0～80cm土層中，除塊莖膨大期外，各測定時期T2、T3、T4種植模式較對照處理均有一定的提高。上述結果與王亞宏、馮應建、趙天武等[6-8]，覆蓋處理可以明顯改善0～80cm土層土壤貯水量的研究結果一致。由于在塊莖膨大期，T2、T3、T4模式地上部生物量的增多與地下塊莖的快速生長，需水量急劇上升，耗水量增大。因此，在此階段0～80cm土層中T2、T3、T4種植模式的土壤貯水量要低于對照，此研究結果與侯慧芝、董浩、鄭成巖等[9-11]研究結果一致。不同種植模式處理中，T2水分利用效率高于其他處理，并與對照T1、T4差異達到顯著性。其中T3的水分利用效率略低于T2種植模式，但與T1、T4種植模式差異達到顯著性。T4略高于對照T1，但并未達到顯著性差異。因此T2、T3種植模式水分利用效率于對照相比顯示出明顯的優(yōu)勢。

3.2 覆膜壟溝處理能增加產(chǎn)量提高商品薯率 不同種植模式處理下，馬鈴薯的產(chǎn)量及商品薯率，以T2模式處理最高，其次為T3，與對照T1相比均達到了顯著性差異。馬鈴薯產(chǎn)量比對照分別高64.33%和45.61個百分點，商品薯率高出23.10個百分點和10.51個百分點。而T4與對照（T1）相比產(chǎn)量高出3000kg/hm2，卻未達到顯著性差異。但商品薯率高出對照5.21個百分點，達到極顯著差異。分析可知，覆膜壟溝處理由于在壟面覆蓋地膜，減少了水分向壟面的下滲。壟面與壟溝的之間高度差異使馬鈴薯田間差生了微地形差異，促進雨水向溝內的蓄積，與未覆膜處理相比，可以增加土壤的水分含量。尤其在馬鈴薯的出苗期，遭受嚴重旱情，覆膜壟溝處理減少壟面水分下滲、蓄積降雨、減少蒸發(fā)的作用就更為重要為。因此，覆膜壟溝處理可以保證馬鈴薯苗期生長安全渡過低溫、干旱等生理逆境，為后期光合積累和根系生長奠定了良好的基礎，從而達到高產(chǎn)、高商品率的目的。

4 結論

馬鈴薯壟膜單行溝種在土壤貯水量、水分利用率、單株薯重、商品薯率、產(chǎn)量方面均高于起壟溝播和常規(guī)條播，差異顯著。表明馬鈴薯壟膜單行溝種在適應西藏地區(qū)氣候條件的同時，可以充分發(fā)掘西藏地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量潛力與水分潛力，值得在西藏地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)中推廣。

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（責編：張宏民）