余幫強(qiáng)，萬海霞，張國輝，王收良，吳林科

(寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院，寧夏 固原 756000)

寧夏南部山區(qū)屬半干旱區(qū),具有春遲、夏短、秋早、冬長的特點(diǎn),光照充足,日照時(shí)間長,晝夜溫差大。土層疏松深厚,通透性好,土壤富含鉀素,降水集中于7-9月，十分有利于干物質(zhì)的制造和積累,這些有利的自然條件為馬鈴薯的大面積種植提供了一個(gè)良好的平臺[1]。馬鈴薯是該地區(qū)的重要作物，近年來，每年的種植面積基本一直穩(wěn)定在26.67萬hm2左右，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入的1/4來自馬鈴薯，為農(nóng)民增收致富和當(dāng)?shù)氐纳鐣€(wěn)定起著關(guān)鍵作用[2]。

然而該地區(qū)是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，干旱少雨，年降水量為350 mm左右，不但降雨量小，而且降水集中在少數(shù)幾次降雨過程,小于5 mm的無效降水多,導(dǎo)致徑流損失與蒸發(fā)損失,水分供應(yīng)不足和水分利用效率低成為影響該地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的主要因子,再加上缺乏有效的灌溉條件,嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)伛R鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,如何充分利用有限的降水資源,提高水分利用效率WUE,成為提高寧南山區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量的重要途徑。已有研究證明,通過合理的水肥管理和覆膜等技術(shù)可提高該地區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率WUE[3-5]。所以，如何應(yīng)用集水、蓄水、保水措施來挖掘現(xiàn)有降水的最大生產(chǎn)潛力，是解決馬鈴薯關(guān)鍵生育期缺水影響產(chǎn)量提高的關(guān)鍵[6-8]。提高降水利用率有多種途徑，研究表明地膜覆蓋能明顯減少土壤水分蒸發(fā)及集5 mm以下的無效降雨為有效降水，從而提高降水利用率[9,10]。

由于寧夏南部山區(qū)獨(dú)特的氣候、土壤和主栽品種的差異，本試驗(yàn)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，設(shè)置了不同的覆膜集雨壟面和壟溝寬度，通過分析不同集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量、馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率和產(chǎn)量WUE的影響，為制定該地區(qū)最佳的馬鈴薯覆膜集雨種植模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本概況

試驗(yàn)于2015年4-10月在寧夏農(nóng)林科學(xué)院固原分院頭營科研基地進(jìn)行，該年為干旱年份，降雨量僅為243 mm。試驗(yàn)地位于北緯36°44′，東經(jīng)106°44′，海拔為1 586 m，年降水量350 mm左右，屬半干旱地區(qū)。年平均氣溫7.4 ℃，≥10 ℃以上積溫2 500～2 800 ℃，無霜期130～150 d。供試土壤為湘黃土，肥力水平見表1。

表1 試驗(yàn)地土壤基本理化性狀

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及田間管理

供試品種為當(dāng)?shù)伛R鈴薯主栽品種莊薯3號。本試驗(yàn)采用單因素4水平隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理：不設(shè)集雨壟面(CK)；集雨壟面寬40 cm，壟溝寬30 cm(M40G30)；集雨壟面寬50 cm，壟溝寬20 cm(M50G20)；集雨壟面寬60 cm，壟溝寬10 cm(M60G10)。除CK為露地平種壟作種植方式，其余處理的種植方式均為在壟溝內(nèi)露地種1行。集雨壟高20 cm，株距33 cm，行距70 cm，密度為43 500株/hm2，小區(qū)面積4.2 m×10 m=42 m2，重復(fù)4次。

試驗(yàn)統(tǒng)一施基肥，馬鈴薯專用復(fù)合肥225 kg/hm2，有機(jī)肥3 萬kg/hm2。人工穴播方式播種，6行區(qū)種植。4月16日播種， 5月17日出苗，6月8日現(xiàn)蕾，6月25日開花，9月19日收獲。試驗(yàn)期間不人工補(bǔ)水，人工除草4次，培土起壟2次，防治馬鈴薯晚疫病4次。

1.3 測定指標(biāo)及方法

土壤含水量：分別于苗期、蕾期、花期、成熟期用土鉆取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土樣，采用烘干法測定土壤含水量，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量的影響。

產(chǎn)量WUE：測定各處理的馬鈴薯產(chǎn)量和整個(gè)生育期內(nèi)的總耗水量，計(jì)算產(chǎn)量WUE，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯產(chǎn)量WUE的影響。產(chǎn)量水分利用效率的計(jì)算公式為：

WUE=Y/ET

(1)

式中：Y為產(chǎn)量；ET為馬鈴薯耗水量。

結(jié)合本試驗(yàn)地所在地特點(diǎn)，馬鈴薯耗水量公式簡化為：

ET=P+ΔW

(2)

式中：P、ΔW分別代表降水量、土壤貯水量變化量(播前儲水量-收獲后儲水量)。

塊莖產(chǎn)量：成熟期各小區(qū)全區(qū)進(jìn)行收獲計(jì)產(chǎn)，折合計(jì)算各處理每公頃的塊莖產(chǎn)量，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯產(chǎn)量的影響。

商品薯率：收獲時(shí)每個(gè)小區(qū)取3個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)挖取10株，分別稱量10株的塊莖重量和商品薯(75 g以上的塊莖)的重量，計(jì)算商品薯率，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯商品薯率的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft office Excel 2003計(jì)算處理，方差分析Duncar新復(fù)極差法多重比較等都由DPS 7.05數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同集雨壟面寬度對土壤含水量的影響

試驗(yàn)分別于苗期(5月27日)、蕾期(6月18日)、花期(7月3日)、成熟期(10月4日)用土鉆取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土樣，采用烘干法測定土壤含水量，分析不同集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量的影響。

從圖1可以看出，在馬鈴薯的各個(gè)生育階段，不同集雨壟面和壟溝寬度對0～100 cm土層的土壤含水量均有不同程度的影響，整體表現(xiàn)為M60G10>M50G20>M40G30>CK，其中M60G10對土壤含水量的影響最大。在苗期、蕾期、花期和成熟期M60G10對不同深度土層土壤含水量的影響具體表現(xiàn)為：對0～20 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加7.3%、14.3%、16.8%和8.5%；對20～40 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加8.0%、15.6%、15.5%和11.6%；對40～60 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加9.6%、14.8%、15.2%和10.8%；對60～80 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加13.4%、14.8%、16.2%和14.3%；對80～100 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加14.7%、14.0%、16.9%和12.5%。說明各處理對土壤含水量的影響是隨著集雨壟面寬度的增加而增加。

2.2 不同集雨壟面寬度對產(chǎn)量WUE的影響

從圖2可以看出，不同集雨壟面寬度對產(chǎn)量WUE均有不同程度的影響，具體表現(xiàn)為M50G20>M60G10>M40G30>CK，各處理都和CK差異顯著，M50G20、M60G10和M40G30分別比對照增加21.9%、15.2%和12.9%，其中M50G20的產(chǎn)量WUE顯著高于M60G10和M40G30，M60G10和M40G30之間差異不顯著。說明隨著集雨壟面寬度的增加，產(chǎn)量WUE先升后降，當(dāng)集雨壟面寬度為50 cm時(shí)，產(chǎn)量WUE最大?？梢?，M50G20對馬鈴薯產(chǎn)量水分利用效率影響最大，集雨效果最好。

2.3 不同集雨壟面寬度和壟溝寬度對塊莖產(chǎn)量和商品薯率的影響

由表2可知，不同集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯均有顯著的增產(chǎn)效果，產(chǎn)量均和CK差異顯著，M50G20、M60G10、M40G30分別比CK增產(chǎn)53.8%、34.9%、18.9%。其中，M50G20產(chǎn)量最高，達(dá)32 602.5 kg/hm2，分別比M60G10、M40G30增產(chǎn)14.0%和29.3%，并且與M60G10、M40G30產(chǎn)量差異顯著。M60G10比M40G30增產(chǎn)13.4%，二者之間差異顯著。

圖1 不同集雨壟面和壟溝寬度對0～100 cm土層的土壤含水量變化

圖2 不同集雨壟面和壟溝寬度對產(chǎn)量WUE的影響

不同集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯商品薯率均有顯著影響，具體表現(xiàn)為M50G20>M60G10>M40G30>CK。M50G20、M60G10、M40G30商品薯率分別比CK增加21.0%、16.1%、11.9%，且均與CK差異顯著。其中，M50G20商品薯率最高，達(dá)89.2%，分別比M60G10、M40G30的商品薯率高出4.2%和6.7%，并且與M60G10、M40G30差異顯著。從表2可以看出，隨著集雨壟面寬度的增加，產(chǎn)量和商品薯率先升后降，當(dāng)集雨壟面寬度為50 cm時(shí)，產(chǎn)量和商品薯率最大?？梢?，M50G20對馬鈴薯的塊莖產(chǎn)量和商品薯率的影響最大，能顯著增加產(chǎn)量，提高商品薯率，增加經(jīng)濟(jì)效益。

表2 不同集雨壟面寬度對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的影響

3 結(jié) 語

在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)推廣溝壟覆膜栽培已成為提高作物產(chǎn)量和增加經(jīng)濟(jì)效益的一項(xiàng)主要措施。本試驗(yàn)通過設(shè)置不同的覆膜集雨壟面和壟溝寬度，分析了不同集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量、馬鈴薯產(chǎn)量和產(chǎn)量WUE的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，覆膜集雨能夠顯著增加0～100 cm土層的土壤含水量，隨著覆膜集雨壟面寬度的增加，土壤含水量呈上升趨勢。分析原因是由于集雨效果隨著集雨壟面寬度的增大而增強(qiáng)。

研究表明,在黃土高原半干旱地區(qū)壟溝覆膜集雨能提高作物的產(chǎn)量,還可以提高降雨的水分利用效率,主要原因是壟面覆蓋地膜的集雨、保墑、增溫效應(yīng)[11-13]。劉世明[13]通過對溝壟覆膜對馬鈴薯增產(chǎn)機(jī)理的研究也表明,地膜覆蓋比一般露地栽培溫度高3.5 ℃, 水分的利用率提高82%，提前早成熟15 d。高世銘,張緒成等[14]研究表明,通過溝壟覆膜種植水分利用效率可以提高39%～58.38%和8.46%～67.97%。本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同集雨壟面和壟溝寬度均對產(chǎn)量WUE、產(chǎn)量和商品薯率有顯著的影響，能夠顯著提高產(chǎn)量WUE，增加塊莖產(chǎn)量和商品薯率，與前人研究結(jié)果一致。影響具體表現(xiàn)為M50G20>M60G10>M40G30，說明隨著集雨壟面寬度的增加，對產(chǎn)量WUE、產(chǎn)量和商品薯率的影響是先增加，當(dāng)集雨壟面寬度為50 cm，壟溝寬度為20 cm時(shí)影響最大，而后隨著集雨壟面寬度的增加影響逐漸降低。分析原因是可能是由于產(chǎn)量WUE、產(chǎn)量和商品薯率受集雨壟面寬度和壟溝寬度的雙重影響，隨著集雨壟面寬度的增加而增加，隨著壟溝寬度的減少而減少，當(dāng)集雨壟面寬度為50 cm，壟溝寬度為20 cm時(shí)，產(chǎn)量WUE、產(chǎn)量和商品薯率最大。綜合分析，初步推出M50G20這種模式集雨效果最好，能最大程度增加經(jīng)濟(jì)效益。由于該地區(qū)降雨時(shí)空分布不均勻，所以還需要繼續(xù)試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果。

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