不同補水量對‘寧薯16號’水分利用和產(chǎn)量的影響

余幫強　吳林科　郭志乾　張國輝　頡瑞霞

摘? ? 要： 為了探索膜下滴灌條件下馬鈴薯‘寧薯16號合理補水量，設(shè)置6個不同水平的補水量，研究了膜下滴灌條件下不同補水量對‘寧薯16號水分利用及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，‘寧薯16號在生育期內(nèi)土壤含水量隨著土層深度的增加而基本呈現(xiàn)增加趨勢，但在蕾期的20～40 cm土層和花期的40～60 cm土層土壤含水量顯著低于其他土層，除花期外各生育期補水量的不同對0～60 cm土層土壤含水量影響差異顯著，對60～100 cm影響較小;隨著補水量的增加水分利用效率呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢，當補水量為2 250 m3·hm-2時達到最大值，而且顯著高于其他補水處理，S3750顯著低于對照S0;隨著補水量的增加，單株塊莖質(zhì)量、單薯質(zhì)量、產(chǎn)量、增產(chǎn)率和商品薯率均呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢。綜合考慮產(chǎn)量與生產(chǎn)效益，認為膜下滴灌條件下‘寧薯16號最佳補水量為2 250 m3·hm-2。

關(guān)鍵詞： 馬鈴薯; ‘寧薯16號; 補水量; 水分利用; 產(chǎn)量

Abstract： In this experiment， six different levels of water supplementation were set to study the effects of different water supplementation on the water utilization and yield of a potato variety ‘Ningshu No. 16 under film drip irrigation. The results showed that the soil moisture content of Ningshu No. 16 basically increased with the increase of soil depth during the growth period. However， soil moisture contents in soil layer 20-40 cm in bud stage and 40-60 cm in flower stage were significantly lower than those in other soil layers. The soil moisture content in 0-60 cm soil layer was significantly affected by water supplementation， while the 60-100 cm soil layer was less affected. With the increase of water supplementation， the water use efficiency increased firstly and then decreased， it reached the maximum value when the amount of replenishment was 2 250 m3·hm-2， which was significant higher than other rehydration treatments， S3750 was significantly lower than that of the control group. With the increase of water supplementation， tuber weight per plant， single potato weight， yield， yield increase rate and commercial potato rate were all increased firstly and then decreased. Considering yield and production efficiency，? 2 250 m3·hm-2 was the best water supplementation for Ningshu No. 16 under drip irrigation under plastic film cultivation

Key words： Potato; Ningshu No. 16; Water supplementation; Water utilization; Yield

馬鈴薯是世界主要作物之一，在100多個國家和地區(qū)都有栽培，總產(chǎn)和栽培面積僅次于小麥、水稻和玉米，位居第四[1]。寧夏南部山區(qū)年降雨量為350 mm左右，是我國典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，土壤鉀含量豐富，土層通透性好，降雨期較為集中且與馬鈴薯需水高峰期相吻合，非常適合馬鈴薯生長，是我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)之一[2]。但是寧夏屬于干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，由于季節(jié)性干旱，水分是限制馬鈴薯增產(chǎn)的主要非生物因子，該地區(qū)馬鈴薯單產(chǎn)在全國排名倒數(shù)[3-4]，因此，合理補水能有效提高雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量與品質(zhì)。

關(guān)于水分對馬鈴薯產(chǎn)量與水分利用效率的影響，王鳳新等[5]試驗結(jié)果表明，灌水次數(shù)及灌水量對馬鈴薯塊莖的生長有明顯影響，灌水次數(shù)及灌水量與馬鈴薯塊莖生長呈正相關(guān)關(guān)系，產(chǎn)量與水分利用效率呈正相關(guān)關(guān)系。Fabeiro[6]研究認為，土壤水分虧缺會使小薯率變大，作物耗水量與水分利用效率不一定呈負相關(guān)關(guān)系。江俊燕等[7]研究表明，在一定灌水量范圍內(nèi)，增加灌水量和灌水頻率能顯著增加馬鈴薯株高，產(chǎn)量也隨著灌水量的增加而增大，但并不是灌水量越大產(chǎn)量越高，而當灌水定額確定時，灌水周期越短越有利于產(chǎn)量的提高。韓文鋒等[8]研究表明，減少滴灌水定額雖然提高水分利用效率，但卻是以犧牲馬鈴薯產(chǎn)量為前提，所以應(yīng)綜合考慮產(chǎn)量和水分利用效率之間的關(guān)系。但是針對膜下滴灌條件下馬鈴薯‘寧薯16號水分利用研究沒有報道，因此，期望通過本研究為寧夏雨養(yǎng)農(nóng)田膜下滴灌條件下馬鈴薯‘寧薯16號合理補水提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)基本概況

試驗從2017年3—10月在西吉縣馬蓮鄉(xiāng)向豐農(nóng)場進行。該區(qū)域是寧夏南部山區(qū)典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，也是寧夏馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)，東經(jīng)106°44'，北緯36°10'，海拔1 350 m，年平均降水量為410 mm，年均蒸發(fā)量1 800 mm左右，平均氣溫8.3 ℃，無霜期145 d，屬半干旱半濕潤地區(qū)，供試土壤類型為黃綿土。

1.2 供試品種

馬鈴薯‘寧薯16號，由寧夏農(nóng)林科學院固原分院選育而成，屬于全粉加工型品種。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素6水平隨機區(qū)組設(shè)計，補水量設(shè)6個水平，分別為0、750、1 500、2 250、3 000、3 750 m3·hm-2，處理有1：S0（CK）;2：S750;3：S1500;4：S2250;5：S3000;6：S3750。氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）按照試驗點推薦用量施用，施用量分別為150、90、60 kg·hm-2。小區(qū)行距3.3 m，長10 m，小區(qū)面積為33 m2，4次重復(fù)。采用起壟覆膜膜下滴灌方式種植，一壟雙行一帶布置，壟面寬70 cm，壟溝寬40 cm，壟高15 cm，行距50 cm，株距33 cm，壟面覆黑膜（規(guī)格：寬度120 cm，厚度0.008 mm）。利用滴灌系統(tǒng)補水補肥，在馬鈴薯苗期、蕾期、開花期和淀粉積累期分別補水1次、2次、2次和1次，全生育期共補水6次，補水次數(shù)及定額見表1。

1.4 測定項目與方法

土壤含水量采用烘干法測取各層土壤含水量，通過加權(quán)平均法計算整個土體含水量，土壤含水量/%= （烘干前土壤質(zhì)量-烘干后土壤質(zhì)量）/（烘干后土壤質(zhì)量-空盒質(zhì)量）×100;WUE=Y/ET，式中Y為經(jīng)濟產(chǎn)量，ET為馬鈴薯耗水量，ET=P+I+ΔW式中P、I、ΔW分別代表降水量、灌水量、播種時與收獲時土壤貯水量之差，土壤貯水量/mm=土層厚度（mm）×土壤容重（g·cm-3） ×土壤含水量（%）;在成熟期按小區(qū)分別取20株馬鈴薯測定塊莖個數(shù)和產(chǎn)量，計算單株塊莖數(shù)、單株塊莖質(zhì)量、單薯質(zhì)量;產(chǎn)量采用小區(qū)實際收獲產(chǎn)量。

1.5 試驗操作時間

試驗于2017年4月8整地，4月12—15日起壟、鋪滴灌帶、覆膜，4月21日播種，9月16—20日收獲。補水補肥時間與取樣時間見表2。

表2 補水時間與土壤取樣時間

[記錄項目 次

數(shù) 苗期 蕾期 花期 淀粉

積累期 成熟期 補水補肥 1 5月18日 6月2日 6月19日 7月21日 2 6月6日 6月23日 取樣 5月23日 6月12日 6月27日 7月27日 9月9日 ]

1.6 統(tǒng)計與分析

所有試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007計算處理，方差分析Duncar新復(fù)極差法多重比較等采用SPSS 22.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同補水量對土壤含水量的影響

土壤水分狀況直接影響作物生長發(fā)育和作物產(chǎn)量。由圖1可以看出，在馬鈴薯整個生育期內(nèi)，不同補水處理各土層土壤含水量變化范圍為9.57%～17.37%。各生育期各土層土壤含水量均隨著補水量的增加而基本呈現(xiàn)增加趨勢;各生育期土壤含水量隨著深度的增加而基本呈現(xiàn)增加趨勢，但在需水量較大的蕾期和花期出現(xiàn)一定的波動變化?；ㄆ诓煌a水量對0～100 cm土層土壤含水量均影響明顯，苗期、蕾期和淀粉積累期補水量的不同對0～60 cm土層土壤含水量影響差異明顯，對60～100 cm影響較小。

在苗期，不同處理的土壤含水量隨著土層深度的增加而逐漸增加，其中對照S0增加幅度最大，各補水處理0～40 cm土層土壤含水量均明顯高于對照S0，其中S3750、S3000、S2250明顯高于S1500和S750，40～60 cm土層S3750、S3000、S2250土壤含水量明顯高于S1500、S750、S0，各處理60～100 cm土層土壤含水量差異不明顯;在蕾期，0～60 cm土層土壤含水量隨著補水量的增加而逐漸增加，其中各補水處理明顯均高于對照S0，各處理20～40 cm土層土壤含水量均低于其他土層，其中S1500、S750、S0明顯低于S3750、S3000、S2250;在花期，不同補水處理0～60 cm土層土壤含水量均明顯高于對照S0，各處理40～60 cm土層土壤含水量明顯下降，明顯低于其他土層，0～100 cm土壤含水量呈現(xiàn)了先降低再升高的“V”形變化趨勢;在淀粉積累期，不同處理的土壤含水量隨著土層深度的增加而逐漸增加，其中S3750、S3000、S2250較S1500、S750、S0增加的曲線更為平緩，0～60 cm土層土壤含水量隨著補水量的增加呈現(xiàn)增加趨勢，80～100 cm土層各補水處理間差異不明顯。

2.2 不同補水量對水分利用效率的影響

水分利用效率（WUE）是評價作物吸收利用水資源產(chǎn)生的目標數(shù)量的主要指標[9]。由表3可以看出，隨著補水量的增加，‘寧薯16號耗水量逐漸增加，各處理之間差異顯著;WUE隨著補水量的增加呈現(xiàn)先增加后降低變化趨勢，具體表現(xiàn)為S2250> S1500> S3000> S750> S0> S3750，當補水量為2 250 m3·hm-2時WUE最高，比對照S0增加19.5%，而且S2250顯著高于其他補水處理，繼續(xù)增加補水量WUE反而逐漸降低，其中S2250、S1500、S3000、S750 WUE均顯著高于對照S0，增幅為6.1%～19.5%， S750與S3000之間沒有顯著差異，S3750顯著低于對照S0，WUE比對照降低8.1%。試驗結(jié)果表明，適當?shù)难a水有利于提高‘寧薯16號水分利用效率，最佳補水量為2 250 m3·hm-2，超過最佳補水量時WUE逐漸降低甚至低于不補水處理。

2.3 不同補水量對產(chǎn)量構(gòu)成及產(chǎn)量的影響

由表4可以看出，單株塊莖數(shù)隨著補水量的增加先逐漸增加，當補水量超過2 250 m3·hm-2后基本趨于穩(wěn)定;隨著補水量的增加，單株塊莖質(zhì)量、單薯質(zhì)量、產(chǎn)量、增產(chǎn)率和商品薯率均呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢，其中，當補水量為2 250 m3·hm-2時，單薯質(zhì)量和商品薯率達到最大值，分別比對照S0增加19.3%和41.1%，當補水量為3 000 m3·hm-2時，單株塊莖質(zhì)量、產(chǎn)量和增產(chǎn)率達到最大值，S2250、S3000、S3750產(chǎn)量顯著高于其他處理，且此3者之間產(chǎn)量差異不顯著。

由圖2可知，補水量在3 000 m3·hm-2范圍內(nèi)時，‘寧薯16號產(chǎn)量隨著補水量的增加而增加，當補水量為3 000 m3·hm-2時產(chǎn)量達到最高，但是補水量為3 000 m3·hm-2與2 250 m3·hm-2之間產(chǎn)量差異不顯著，并且進一步加大補水量反而抑制產(chǎn)量的增加。試驗條件下對補水量與產(chǎn)量之間進行水分效應(yīng)模擬，可得到模擬方程為：y = -0.001 7 x2 + 12.636 x + 22 654，式中補水量的一次項系數(shù)為正，而二次項系數(shù)為負，表明了典型的拋物線線性關(guān)系;相關(guān)指數(shù)R? =0.944 2，表明方程模擬效果好，決定系數(shù)表明‘寧薯16號產(chǎn)量94.42%依存于外部補水量。

3 討論與結(jié)論

水是馬鈴薯塊莖形成的主要組成部分，約占塊莖總質(zhì)量的75%左右，而干物質(zhì)只有25%左右[10]。土壤水分含量大小直接影響馬鈴薯產(chǎn)量高低。本試驗結(jié)果表明，‘寧薯16號在生育期內(nèi)土壤含水量隨著土層深度的增加而基本呈現(xiàn)增加趨勢，但在蕾期的20～40 cm土層和花期的40～60 cm土層土壤含水量明顯低于其他土層，分析原因主要是因為蕾期和花期馬鈴薯生長加快，根系吸水量明顯增加，這2個時期馬鈴薯根系分別多位于20～40 cm和40～60 cm土層，大量吸收此土層附近水分，從而導致該土層土壤含水量明顯下降。

張慶霞等[11]通過對寧夏旱作區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，土壤水分含量決定馬鈴薯的產(chǎn)量，尤其在塊莖形成到塊莖膨大期對產(chǎn)量的影響更為明顯。井濤等[12]研究認為，膜下滴灌條件下灌水量1 350 m3·hm-2時，馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率都顯著高于灌水量為900 m3·hm-2。郭寶等[13]研究表明，馬鈴薯全生育期灌水量要達到1 750 m3·hm-2以上才能獲得高產(chǎn)，適當減少灌水量卻能夠提高水分利用效率。王玉明等[14]研究表明，膜下滴灌比露地滴灌馬鈴薯平均增產(chǎn)26%，水分利用效率提高28.5%。本試驗結(jié)果顯示，隨著補水量的增加，‘寧薯16號水分利用效率和產(chǎn)量均呈現(xiàn)先增加后減少的單峰曲線變化趨勢，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量隨著灌水量的增加呈先增加后降低的趨勢，馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與灌水量之間符合二次拋物線關(guān)系，此結(jié)果與夏騰宵[15]研究結(jié)果一致，說明補水量對膜下滴灌馬鈴薯生產(chǎn)影響顯著。當補水量分別為2 250 m3·hm-2和3 000 m3·hm-2時水分利用效率和產(chǎn)量分別達到最大值，水分利用效率和產(chǎn)量沒有在同一補水量達到最大值，原因是S2250和S3000產(chǎn)量雖然有差異，但是差異不顯著，補水量較小的處理S2250水分利用效率更大。

綜合考慮產(chǎn)量與生產(chǎn)效益，筆者認為膜下滴灌條件下‘寧薯16號最佳補水量為2 250 m3·hm-2。

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