隴中半干旱區(qū)不同耕作方式對馬鈴薯生長的影響

何萬春 韓敬仁 王紅梅 姚喬花 張娟寧 黃凱

摘要：合理耕作可增強土壤水分供給能力和促進作物根系發(fā)育， 進而提高作物抗旱性和生產(chǎn)力。為了給馬鈴薯高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供最佳種植模式，進一步挖掘隴中半干旱區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量潛力，以隴薯10號為指示品種，在壟上微溝種植技術(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)置4個不同耕作方式處理，研究了各耕作方式下的耕作環(huán)境效應(yīng)及其對土壤水分和馬鈴薯生長發(fā)育的影響。試驗結(jié)果表明，立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子能夠顯著提高馬鈴薯葉面積指數(shù)、地上部鮮重、根鮮重，有利于塊莖的形成和產(chǎn)量的提高，塊莖折合產(chǎn)量達48 168.0 kg/hm2，較其余處理增產(chǎn)12.01%～40.62%?？梢?，采用立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子是隴中半干旱區(qū)馬鈴薯高產(chǎn)高效種植最佳模式。

關(guān)鍵詞：立式深旋松耕；馬鈴薯；壟上微溝種植；綠肥；塊莖產(chǎn)量

中圖分類號：S532? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2097-2172（2023）11-1038-04

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.11.011

Effects of Different Cultivation Modes on the Growth of Potatoes in the

Semi-arid Regions of Central Gansu

HE Wanchun 1， HAN Jingren 1， WANG Hongmei 2， YAO Qiaohua 3， ZHANG Junning 1， HUANG Kai 1

（1. Dingxi Academy of Agricultural Sciences， Dingxi Gansu 743000， China; 2. Biotechnology Institute， Gansu Academy of

Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 3. Dingxi Agricultural Technology Service Centre，

Dingxi Gansu 743000， China）

Abstract： Rational tillage can enhance soil water supply capacity and promote crop root development， thereby improving crop drought resistance and productivity. In order to provide the best cultivation mode for high yield and efficient production of potatoes， and further explore the yield potential of potatoes in the semi-arid regions of central Gansu， Longshu 10 was used as an indicator variety， based on the micro-furrow planting on ridge technology， 4 different cultivation methods were set up to study the environmental effects of each cultivation method and its impact on soil moisture and potato growth and development. Results showed that micro-furrow planting of potatoes on ridge using vertically rotary sub-soiling tillage plus planting green manure as hair vetch in the furrows could significantly increase the leaf area index， fresh aboveground weight， and fresh root weight of potatoes， which is conducive to the formation of tubers and the improvement of yield. The equivalent yield of tubers reached 48 168.0 kg/ha， which was increased by 12.01% to 40.62% in comparison with other treatments. It can be seen that the best mode for high yield and efficient potato cultivation in the semi-arid regions of central Gansu is to use vertically rotary sub-soiling tillage with micro-furrow planting of potatoes on ridge and planting hair vetch in the furrow.

Key words： Vertically rotary sub-soiling tillage; Potato; Micro-furrow planting on ridge; Green manure; Tuber yield

收稿日期：2023 - 03 - 23；修訂日期：2023 - 05 - 28

基金項目：甘肅省科技計劃項目（技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)計劃）（ 21CX1NA364）；定西市科技計劃項目（DX2020N09、DX2021BZ08、DX2022BZ40）。

作者簡介：何萬春（1988 — ），男，甘肅定西人，助理研究員，碩士，主要從事土壤肥料研究工作。Email： 714631793@qq.com。

通信作者：黃? ?凱（1987 — ），男，甘肅定西人，助理研究員，碩士，主要從事馬鈴薯栽培及新品種選育工作。Email：443468500@qq.com。

耕作是調(diào)控土壤水肥氣熱的重要措施，通過改進耕作措施實現(xiàn)對土壤理化性狀的改善，提高土壤水分利用效率，是旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)的一個重要方向［1 ］。合理耕作可增強土壤水分供給能力和促進作物根系發(fā)育， 進而提高作物抗旱性和生產(chǎn)力［2 ］， 是進一步挖掘半干旱區(qū)作物產(chǎn)量潛力的有效途徑。立式深旋松耕技術(shù)是近年由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所科研人員在廣西粉壟技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)的一種新型土壤耕作方法，通過深松土壤打破犁底層，形成疏松的耕作層，改善作物生長環(huán)境，提高作物產(chǎn)量。該方法是由一個或多個螺旋鉆頭粉碎土壤，在不改變土壤垂直層次的基礎(chǔ)上，耕作深度 35 cm 以上，可顯著提高土壤孔隙度，降低緊實度，打破土壤犁底層，兼顧表土松碎，松耙結(jié)合，能較好地改善作物生長的土壤環(huán)境，增強土壤蓄存和供應(yīng)水分能力，促進作物根系發(fā)育，有效緩解季節(jié)性干旱脅迫并提高作物產(chǎn)量［2 - 3 ］。立式深旋松耕能顯著優(yōu)化土壤的水分特性， 提高有效水含量， 是適合于黃土高原半干旱區(qū)馬鈴薯抗旱增產(chǎn)、水分高效的耕作方法。我們以隴薯10號為指示品種，在馬鈴薯壟上微溝種植技術(shù)基礎(chǔ)上，研究了不同耕作方式下的耕作環(huán)境效應(yīng)對土壤水分及馬鈴薯生長發(fā)育的影響，旨在為隴中半干旱區(qū)馬鈴薯高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供最佳種植模式。

1? ?材料與方法

1.1? ?供試材料

馬鈴薯指示品種為隴薯10號，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所提供。供試綠肥品種為毛苕子，由定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.2? ?試驗方法

試驗共設(shè)4個處理，分別為處理T1，立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯，即播前采用立旋深松機深耕土壤，壟上微溝播種植時起壟規(guī)格為壟寬 60 cm、溝寬 40 cm、壟高 20 cm，壟上微溝寬 20 cm、深 10 cm，覆膜后馬鈴薯播種在壟面微溝中；處理T2，壟上微溝種植馬鈴薯，播前未對土壤進行立式深旋松耕，直接起壟覆膜后播種馬鈴薯；處理T3，立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子；處理T4，壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子。試驗隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積50.0 m2（10.0 m×5.0 m），小區(qū)四周設(shè)保護行。試驗施肥量參照定西甲天下農(nóng)產(chǎn)品馬鈴薯合作社歷年施肥標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即施N 150 kg/hm2、P2O5 120 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2、農(nóng)家肥45 t/hm2。馬鈴薯種植密度為60 000株/hm2，毛苕子播種量為75? kg/hm2。馬鈴薯于5月11日播種，毛苕子于馬鈴薯開花期播種在壟溝內(nèi)。

1.3? ?觀測指標(biāo)及其測定方法

田間記載各處理的馬鈴薯出苗期、開花期、盛花期、塊莖膨大期、收獲期。馬鈴薯出苗期調(diào)查各處理出苗率。在馬鈴薯播前、苗期、盛花期、塊莖膨大期、收獲后等時期每小區(qū)采用“S”采樣法分別采集0～100 cm土壤樣品，每小區(qū)均采集5個點，將樣品混合后保留1.0 kg土樣裝袋密封后用烘干法測定土壤含水量。每小區(qū)標(biāo)記10株馬鈴薯，測定馬鈴薯盛花期、塊莖膨大期的冠層溫度、葉面積指數(shù)（LAI）、葉片SPAD值等。馬鈴薯盛花期、塊莖膨大期、成熟期每次在每小區(qū)隨機抽取5株測定地上部、根鮮重，并統(tǒng)計單株結(jié)薯數(shù)、單株薯重。于10月4日按小區(qū)及時收獲計產(chǎn)并統(tǒng)計馬鈴薯商品率。

1.4? ?統(tǒng)計方法

用Excel 2010進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總，用SPSS.19對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和顯著性檢驗。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同處理對馬鈴薯生育時期及田間生長情況的影響

田間觀測結(jié)果表明，不同處理馬鈴薯的生育期表現(xiàn)一致，各處理對馬鈴薯生育期無影響。從表1可以看出，不同處理的馬鈴薯出苗率為86.35%～91.25%，以處理T3最高，為91.25%，較其余處理增加3.72～4.90個百分點，各處理間均差異不顯著。各處理對馬鈴薯盛花期和塊莖膨大期的葉片SPAD值、冠層溫度均無顯著影響。冠層溫度在盛花期以處理T3最高，為28.67 ℃；塊莖膨大期以處理T4最高，為29.46 ℃。葉片SPAD值盛花期、塊莖膨大期均以處理T3最高，分別為58.65、60.23。不同處理對馬鈴薯葉面積指數(shù)（LAI）有明顯影響，盛花期以處理T3最高，為0.98，與處理T4之間差異不顯著，顯著高于其他處理；塊莖膨大期也以處理T3最高，為1.31，也均顯著高于其他處理。由此說明，立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子有利于土壤養(yǎng)分的運移，從而有利于馬鈴薯營養(yǎng)器官生長發(fā)育。

2.2? ?不同處理對馬鈴薯地上部鮮重和根鮮重的影響

馬鈴薯的產(chǎn)量形成有賴于良好的營養(yǎng)生長，從表2可以看出，各處理地上部鮮重隨生育進程均呈先增后減趨勢。在盛花期、塊莖膨大期、成熟期均以處理T3最重，分別為736.61、829.94、546.61 g/株；根鮮重隨生育進程則有增有減，表現(xiàn)不一，無明顯規(guī)律。在盛花期、塊莖膨大期、成熟期也均以處理T3最重，分別為49.41、46.08、44.41 g/株。以說明立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子可有效促進馬鈴薯植株及根系的生長。

2.3? ?不同處理對馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)和單株薯重的影響

從表3可知，隨著馬鈴薯生育期的變化，各處理單株結(jié)薯數(shù)和單株薯重逐漸增加。單株結(jié)薯數(shù)在盛花期、塊莖膨大期、成熟期均以處理T3最多，分別為3.52、7.33、9.06個，較其余處理分別增加0.32～1.29、0.09～3.13、1.40～2.35個。單株薯重在盛花期、塊莖膨大期、成熟期也均以處理T3最重，分別為29.82、342.94、1112.77 g，較其余處理增幅分別為2.52～8.11、29.99～133.00、208.19～300.41 g。說明立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子有利于馬鈴薯營養(yǎng)器官的生長發(fā)育，從而有利于塊莖產(chǎn)量的形成。

2.4? ?不同處理對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和商品率的影響

由表3可以看出，馬鈴薯塊莖折合產(chǎn)量以處理T3最高，為48 168.0 kg/hm2，較處理T1、T2、T4分別增產(chǎn)12.01%、17.42%、40.62%，差異均達顯著水平；處理T1次之，為43 001.4 kg/hm2，較處理T2、T4分別增產(chǎn)4.83%、25.54%，與處理T2差異不顯著，但與處理T4差異顯著；處理T2居第3位，為41 020.5 kg/hm2，較處理4增產(chǎn)19.76%，與處理T4差異顯著；處理T4最低，僅為34 253.1 kg/hm2。馬鈴薯商品薯率也以處理T3最高，為76.37%，較處理T1、T2、T4分別增加5.24、2.73、4.01個百分點；各處理間差異均不顯著。說明立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子有利于馬鈴薯生長發(fā)育，從而提高了馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和商品率。

2.5? ?不同處理對土壤水分含量的影響

從表4可以看出，不同處理0～100 cm土層的土壤水分含量基本處于同一水平（差異不顯著）。苗期土壤水分含量以處理T1最高，為171.30 g/kg，較播前減少24.44 g/kg；處理T4最低，為155.78 g/kg，較播前減少39.96 g/kg。盛花期以處理T3最高，為209.50 g/kg，較播前增加13.76 g/kg；處理T4最低，為188.46 g/kg，較播前減少7.28 g/kg。塊莖膨大期以處理T1最高，為217.04 g/kg，較播前增加21.66 g/kg；處理T4最低，為195.12 g/kg，較播前減少0.62 g/kg。收獲后以處理T3最高，為179.66 g/kg，較播前減少16.08 g/kg；處理T4最低，為161.62 g/kg，較播前減少34.12 g/kg。由此可見，因耕作方式不同導(dǎo)致0～100 cm土層的土壤水分含量不同，進而影響到塊莖產(chǎn)量。在同等條件下，立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子能增強土壤蓄存和供應(yīng)水分能力，減小馬鈴薯耗水量，同時有效提高馬鈴薯的抗旱性和產(chǎn)量水平。盛花期、塊莖膨大期土壤含水量出現(xiàn)不降反升的原因則是地膜覆蓋、降水和補水等。

3? ?討論與結(jié)論

深松是隨著保護性耕作而發(fā)展起來的一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)翻耕的土壤耕作方式，可松碎土壤而不亂土層，能打破犁底層，降低表層土壤容重，增加土壤通透性，增加土壤含水量，提高水分入滲深度［4 - 5 ］，立式深旋松耕是通過深松土壤打破犁底層，形成疏松的耕作層，以改善作物生長環(huán)境，從而提高作物產(chǎn)量［6 - 10 ］。本研究表明，立式深旋松耕壟上微溝種植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子能夠顯著提高馬鈴薯葉面積指數(shù)、地上部鮮重、根鮮重，從而能夠積累更多的干物質(zhì)含量，有利于馬鈴薯塊莖的形成和產(chǎn)量的提高，塊莖折合產(chǎn)量達48 168.0 kg/hm2，較其余處理增產(chǎn)12.01%～40.62%，增產(chǎn)差異均達顯著水平?？梢姡捎昧⑹缴钚筛麎派衔戏N植馬鈴薯+溝內(nèi)種植綠肥毛苕子是隴中半干旱區(qū)馬鈴薯高產(chǎn)高效最佳種植模式，宜在適宜區(qū)大力推廣。

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