半干旱區(qū)不同種植模式對(duì)覆膜馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響

何萬(wàn)春，譚偉軍，王 娟，黃 凱，何小謙，韓儆仁，張娟寧

（定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000）

馬鈴薯是中國(guó)繼水稻、小麥、玉米和豆類之后的第五大糧食作物，也是重要的糧菜飼兼用型作物[1]。甘肅省是中國(guó)重要的馬鈴薯種薯和商品薯生產(chǎn)基地，位于甘肅省中部的定西市是典型的干旱半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，馬鈴薯栽培歷史悠久，是中國(guó)最佳馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)之一[2]。馬鈴薯的種植模式多種多樣，主要形式有敞土常規(guī)栽培、地膜覆蓋栽培、無(wú)土栽培等，其中地膜覆蓋栽培因其具有增溫保墑、抗旱保苗、改善土壤生態(tài)環(huán)境、活化土壤養(yǎng)分、提高養(yǎng)分有效性和利用率而大面積推廣。但該地區(qū)馬鈴薯種植模式比較混亂，因此找到一種高產(chǎn)高效的馬鈴薯種植模式對(duì)于定西馬鈴薯的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)玉米研究表明，合理密植是玉米高產(chǎn)的主要措施[3,4]，合理的行距可以改善冠層內(nèi)的光照、溫度、濕度等微氣候環(huán)境，影響群體的光合效率和作物產(chǎn)量[5-8]。不同區(qū)域限制馬鈴薯產(chǎn)量提高的因素不同[9]。不同種植模式對(duì)覆膜馬鈴薯產(chǎn)量的研究較多，但缺少一種適合隴中干旱半干旱條件下馬鈴薯高產(chǎn)高效的種植模式。因此，本試驗(yàn)在干旱半干旱條件下研究了不同種植模式和密度對(duì)覆膜馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響，以期為該地區(qū)馬鈴薯的可持續(xù)生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)設(shè)在定西市安定區(qū)定西百泉馬鈴薯有限公司香泉鎮(zhèn)基地，該地區(qū)海拔2 109 m，年均輻射量592.85 kJ/cm2，年均氣溫6.4 ℃，≥10 ℃積溫2 239.1 ℃，年均降水量415.2 mm，年蒸發(fā)量1 531 mm，具體情況見(jiàn)表1、2。

表1 2017年試驗(yàn)期間氣象數(shù)據(jù)Table 1 Meteorological data during experimentation in 2017

1.2 供試品種

試驗(yàn)品種為‘隴薯10 號(hào)’，由甘肅省定西市百泉馬鈴薯有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在2017 年5 月1 日播種，10 月1 日收獲。每處理3 次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積5.5 m × 10 m = 55 m2。播前結(jié)合整地施氮肥（N）4 kg/667m2，磷肥（P2O5）8 kg/667m2，鉀肥（K2O）5 kg/667m2，在馬鈴薯始花期追施氮肥6 kg/667m2。所用肥料為撒可富（N∶P∶K=18∶18∶18）、尿素（N 46%）、過(guò)磷酸鈣（P2O512%）和硫酸鉀（K2O 50%）。試驗(yàn)處理組合見(jiàn)表3。

1.4 樣品采集與分析

在馬鈴薯生育期間，分別于盛花期（7 月20日）、塊莖膨大期（8 月24 日）和成熟期（9 月24 日）取3次樣，每小區(qū)每次7株，按地上部、根和塊莖分別稱鮮重。

1.5 調(diào)查測(cè)定項(xiàng)目

1.5.1 生育期馬鈴薯生長(zhǎng)指標(biāo)記載

試驗(yàn)期間觀察記載馬鈴薯出苗率和盛花期、塊莖膨大期及成熟期馬鈴薯葉面積指數(shù)（LAI）、SPAD，在各生育期每小區(qū)取7 株測(cè)定馬鈴薯地上部和根鮮重、單株塊莖數(shù)、單株塊莖重。

表2 供試土壤理化性狀Table 2 Physicochemical property of tested soil

表3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 3 Experiment treatment

馬鈴薯出苗率（%）=小區(qū)馬鈴薯出苗數(shù)/小區(qū)馬鈴薯總數(shù)×100

生育期葉面積指數(shù)（Leaf area index，LAI）用葉面積指數(shù)儀（ECA-GG05，北京益康農(nóng)科技有限公司）測(cè)定，SPAD（Soil and plant analyzer development，SPAD）值用SPAD儀（SPAD-520Plus，山東恒美電子科技有限公司）測(cè)定。

1.5.2 土壤含水量的測(cè)定

利用烘干法測(cè)定播前、關(guān)鍵生育期（始花期、塊莖膨大期）、收獲后土壤0～300 cm 土壤含水量，所取土樣在105 ℃烘箱中烘6～8 h 至恒重稱重，計(jì)算水分利用效率（WUE）。

水分利用效率（WUE）（kg/hm2·mm）= Y/ETa，Y 為馬鈴薯產(chǎn)量（kg/hm2），ETa 為全生育期實(shí)際蒸散量。

土壤重量含水量（%）=（土壤濕重- 土壤干重）/土壤干重×100

補(bǔ)灌量（mm）：作物生育期補(bǔ)充灌溉的水量實(shí)際蒸散量（ETa，mm）=播前土壤貯水量＋降雨量＋補(bǔ)灌量－收后土壤貯水量

貯水量（mm）= 重量含水量× 土壤容重× 土壤層厚度（mm）

1.5.3 產(chǎn)量和商品薯率的測(cè)定

收獲時(shí)測(cè)定未采樣1 行馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和商品薯率，面積為1.1 m×10 m=11 m2。

馬鈴薯商品薯率（%）= 小區(qū)大于100 g 塊莖重/小區(qū)塊莖總重×100

1.6 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，并使用SPSS 19 對(duì)各處理數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和最小顯著極差法檢驗(yàn)（LSR法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯田間生長(zhǎng)的影響

表4 是馬鈴薯的出苗率和盛花期、塊莖膨大期、收獲前所測(cè)的馬鈴薯葉面積指數(shù)（LAI）、葉綠素含量（SPAD）以及冠層溫度。由表4 可以看出，不同的栽培模式對(duì)馬鈴薯出苗率沒(méi)有顯著影響，同樣，對(duì)盛花期、塊莖膨大期和成熟期的葉綠素含量（SPAD）和冠層溫度也沒(méi)有顯著影響；在同一種種植模式下密度為5 000 株/667m2處理的葉面積指數(shù)各生育期均要大于密度為4 000 株/667m2處理；而在同一密度之間，4 000 株/667m2的T2 處理葉面積指數(shù)（LAI）大于其他處理，5 000株/667m2的T6 處理葉面積指數(shù)（LAI）大于其他處理，也就是隨著壟寬的變寬和壟溝的變窄葉面積指數(shù)（LAI）隨之變小。

2.2 不同處理對(duì)馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響

表5 是不同處理對(duì)馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響，馬鈴薯地上部和根鮮重都隨著馬鈴薯生育進(jìn)程的推進(jìn)呈先增后減的趨勢(shì)，在塊莖膨大期達(dá)到最大值。在盛花期、塊莖膨大期和成熟期，當(dāng)密度為4 000 株/667m2，T2 處理地上部和根鮮重最高，而當(dāng)密度為5 000 株/667m2，T6 處理地上部和根鮮重最高；在同一種植模式下，一般來(lái)說(shuō)，4 000 株/667m2的處理地上部鮮重和根鮮重要高于5 000株/667m2的處理，但無(wú)論密度為4 000株/667m2還是5 000 株/667m2，同為壟上微溝種植時(shí)，隨著壟寬的變寬和壟溝的變窄，地上部和根鮮重都逐漸減小。

表4 不同處理對(duì)馬鈴薯出苗率和不同生育期LAI、SPAD、冠層溫度的影響Table 4 Effects of different treatments on potato emergence rates and LAI, SPAD and canopy temperature at different growing stages

表5 不同處理對(duì)馬鈴薯各生育期地上部和根鮮重的影響Table 5 Effects of different treatments on aboveground and root fresh weights at different growing stages

2.3 不同處理對(duì)馬鈴薯生育期塊莖動(dòng)態(tài)變化的影響

由表6可以看出，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)馬鈴薯塊莖數(shù)和單株塊莖重都逐漸增加。無(wú)論盛花期、塊莖膨大期、成熟期，當(dāng)密度為4 000 株/667m2時(shí)，T2 處理馬鈴薯塊莖重高于其他處理，而當(dāng)密度為5 000 株/667m2時(shí)，T6 處理馬鈴薯塊莖重高于其他處理?？傮w上，T2處理馬鈴薯塊莖重在各生育期都最高，在成熟期，與T1、T3、T4、T5、T6、T7和T8 相比，T2 處理塊莖重分別高6.90%、11.51%、13.07%、25.79%、9.87%、25.84%和41.75%；在同一種植模式條件下，5 000株/667m2處理的塊莖數(shù)整體大于4 000株/667m2處理，但塊莖重卻小于4 000株/667m2的處理。無(wú)論密度為5 000 株/667m2還是4 000株/667m2時(shí)，同為壟上微溝種植時(shí)，隨著壟寬的變寬和壟溝的變窄，塊莖重逐漸減小，在各生育期都是50 cm壟寬和50 cm壟溝塊莖重最大。

2.4 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率的影響

表7 是不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率的影響。由表7可以看出，T2處理產(chǎn)量最高，與T1、T3、T4、T5、T6、T7 和T8 相 比，分 別 高13.01%、19.11%、24.25%、5.60%、2.82%、13.39%和16.67%；商品薯率也是T2 處理最高，與T1、T3、T4、T5、T6、T7 和T8 相比，分別高18.43、8.72、12.40、6.49、8.12、9.51 和9.31 個(gè)百分點(diǎn)；無(wú)論密度為5 000 株/667m2還是4 000 株/667m2，同為壟上微溝種植時(shí)，隨著壟寬的變寬和壟溝的變窄產(chǎn)量降低，當(dāng)密度為4 000株/667m2時(shí)，隨著壟寬的變寬和壟溝的變窄商品薯率也隨之降低，但都高于壟溝種植時(shí)的商品薯率；而當(dāng)密度為5 000株/667m2時(shí)，商品薯率則壟上微溝種植都低于壟溝種植。

表6 不同處理對(duì)馬鈴薯生育期塊莖動(dòng)態(tài)變化的影響Table 6 Effects of different treatments on tuber numbers and tuber weights at different growing stages

表7 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 7 Effects of different treatments on tuber yields

表8 不同處理對(duì)水分利用效率的影響Table 8 Effect of different treatments on water use efficiency

2.5 不同處理對(duì)水分利用效率的影響

從表8 可以看出，不同處理對(duì)馬鈴薯水分利用效率有顯著影響，T2處理水分利用效率最高，與T1、T3、T4、T5、T6、T7 和T8 相比，分別高1.82%、9.36% 、 17.51% 、 9.32% 、 1.43% 、 16.76% 和19.20%?？傮w而言，在同一種植模式條件下，4 000株/667m2處理的水分利用效率高于5 000 株/667m2處理的水分利用效率，2 種密度下都是50 cm 壟寬和50 cm壟溝時(shí)水分利用效率最高。

3 討 論

良好的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)是馬鈴薯產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)[10]，只有在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段形成健壯的植株體，才能在生殖生長(zhǎng)階段形成足夠多的干物質(zhì)從而有最大的產(chǎn)量。有對(duì)玉米的研究表明，密度、光溫條件是玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵決定因素之一，種植模式的改變可以顯著影響玉米群體產(chǎn)量[4,11]，本研究結(jié)果表明在相同的種植模式條件下，馬鈴薯葉面積指數(shù)（LAI）5 000 株/667m2處理要大于4 000 株/667m2處理，而地上部和根鮮重小于4 000 株/667m2處理，且都隨著壟寬的變寬和壟溝的變窄而減小，但是，從產(chǎn)量表現(xiàn)看，T2 處理的產(chǎn)量和商品率最高，說(shuō)明并不是葉面積指數(shù)（LAI）越大，地上部鮮重、根鮮重和產(chǎn)量越高；原因可能是在壟寬50 cm和壟溝50 cm 的條件下有利于馬鈴薯冠層間的通氣和光能的利用，而當(dāng)壟寬變寬、壟溝變窄時(shí)壟溝邊兩行馬鈴薯相互遮蔭，即不利于通氣，也不利于光能的利用，從而影響馬鈴薯產(chǎn)量的形成，這與武志海等[6]對(duì)玉米的研究結(jié)果相似，但還需進(jìn)一步研究。

有研究表明[12,13]，不同的種植模式對(duì)作物的生長(zhǎng)指標(biāo)有顯著影響，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著密度增加塊莖數(shù)增加，但塊莖重卻減少，無(wú)論密度為5 000 株/667m2還 是4 000 株/667m2，同 為 壟上微溝種植時(shí)，隨著壟寬的變寬和壟溝的變窄，塊莖重逐漸減小，這和胡文慧[12]、陳哲明[13]研究結(jié)果相似?？赡苁怯捎趬艤咸瓡r(shí)，會(huì)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)空間和養(yǎng)分，從而影響馬鈴薯塊莖的生長(zhǎng)發(fā)育；4 000株/667m2處理的的水分利用效率高于5 000 株/667m2處理的水分利用效率，且在相同密度的條件下，壟上微溝種植（50 cm 壟寬、50 cm 壟溝）時(shí)的水分利用效率高于壟溝種植時(shí)的水分利用效率，都是50 cm 壟寬和50 cm 壟溝時(shí)水分利用效率最高，這和秦舒浩等[14]的研究結(jié)果一致，由此可見(jiàn)，50 cm 壟寬和50 cm 壟溝、密度為4 000株/667m2、壟上微溝種植是適合隴中干旱半干旱條件下馬鈴薯高產(chǎn)高效的種植模式。