薛道信，張恒嘉，巴玉春，王玉才，王世杰

(1. 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2. 民樂縣洪水河管理處，甘肅 民樂 734503)

馬鈴薯是世界第三大重要糧食作物，其種植面積居世界第一位[1]。中國是世界第一大馬鈴薯生產(chǎn)國，目前全世界馬鈴薯種植面積約2 000萬公頃，總產(chǎn)量約為3.5億噸，我國馬鈴薯種植面積為48.8萬公頃，種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一位，均約為全世界的四分之一[1]。甘肅省是我國重要的馬鈴薯生產(chǎn)區(qū)，種植面積和產(chǎn)量均居全國前列，馬鈴薯種植業(yè)是西北地區(qū)最具發(fā)展?jié)摿Ξa(chǎn)業(yè)之一。在河西荒漠綠洲地區(qū)，馬鈴薯已成繼小麥與大麥之后的第三大特色作物，隨著我國馬鈴薯加工業(yè)的逐步興起，馬鈴薯需求量迅猛增長，種植面積快速擴(kuò)大[2]，然而河西荒漠綠洲灌區(qū)水資源嚴(yán)重短缺，降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)度大，灌溉水利用效率極低，河西荒漠綠洲地區(qū)馬鈴薯單產(chǎn)水平與世界先進(jìn)相比仍有較大差距，馬鈴薯種植業(yè)亟需科學(xué)的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

膜下滴灌栽培技術(shù)可將地膜覆蓋增溫、保墑與滴灌節(jié)水、增產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)充分結(jié)合[3]。國內(nèi)外大量試驗(yàn)研究表明，虧缺灌溉對馬鈴薯生育期內(nèi)的土壤水分時空分布和需耗水規(guī)律影響顯著[4]，且在提高馬鈴薯薯塊產(chǎn)量和改善塊莖品質(zhì)上也有著較為明顯的作用[5]。甘肅河西綠洲灌區(qū)，地處西北干旱內(nèi)陸河流域，水資源短缺成為該區(qū)作物生長的主要限制因素[6]，而推廣應(yīng)用膜下滴灌技術(shù)能在一定程度上改善這一現(xiàn)狀。因此，本試驗(yàn)是在前人研究的基礎(chǔ)上[7-10]，將起壟覆膜、膜下滴灌和虧缺灌溉節(jié)水技術(shù)措施相結(jié)合，重點(diǎn)研究膜下滴灌虧缺灌溉技術(shù)條件下馬鈴薯全生育期的需水耗水規(guī)律、水分利用效率等指標(biāo)，以達(dá)到節(jié)水、增產(chǎn)、高效和優(yōu)質(zhì)的目的。

膜下滴灌節(jié)水灌溉綜合技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)是提高灌溉水利用效率、作物產(chǎn)量等。本文以馬鈴薯為供試作物，采用普通塑料地膜覆蓋與膜下滴灌的灌溉方法，將計劃濕潤層的深度設(shè)為常數(shù)且不隨生育時期推進(jìn)而變化，通過比較分析不同生育時期水分虧缺處理馬鈴薯的植株生長動態(tài)、果實(shí)產(chǎn)量及水分利用效率等指標(biāo)，以期對綠洲馬鈴薯高產(chǎn)高效栽培和農(nóng)業(yè)水土資源高效利用提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

馬鈴薯膜下調(diào)虧滴灌大田試驗(yàn)于2016年4-10月在甘肅省民樂縣洪水河管理處進(jìn)行，試驗(yàn)站地理坐標(biāo)東經(jīng)100°43′，北緯38°39′，屬于洪水河灌區(qū)。該試驗(yàn)區(qū)屬典型的半干旱荒漠氣候區(qū)，大陸性荒漠綠洲草原氣候，多年平均降水量為183～285 mm，該區(qū)降水稀少且分布極不均勻，蒸發(fā)強(qiáng)度大，干旱頻繁，供需矛盾日益突出，但具有豐富的光熱資源和晝夜溫差大等特點(diǎn)，為各類作物進(jìn)行光合作用和有機(jī)物質(zhì)積累等創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。試驗(yàn)區(qū)平均海拔約1 970 m，年平均氣溫為6.0℃，≥0℃有效積溫3 500℃，≥10℃有效積溫2 985℃，極端最高溫度37.8℃，極端最低溫度-33.3℃，無霜期109～174 d，年日照總時數(shù)3 000 h左右。試驗(yàn)地為中壤土，土地平整，土層深厚，土壤肥沃，耕層田間最大持水量為24%，土壤容重1.48×103kg·m-3，pH值7.22，地下水位較低且無鹽堿化影響。試驗(yàn)區(qū)為以種植馬鈴薯、小麥、玉米等為主的一年一熟作物種植區(qū)。

益民灌溉試驗(yàn)站有試驗(yàn)地約1.5 hm2，全自動氣象觀測場1個，具備觀測基本氣象資料，測定土壤含水率、土壤容重、蒸發(fā)量等的儀器和設(shè)備條件。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計及方法

試驗(yàn)根據(jù)虧缺水平和虧缺生育階段不同共設(shè)8個虧水處理(RD1～RD8)和1個充分灌水處理(CK)，分別在幼苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期分別進(jìn)行不同程度水分虧缺處理，試驗(yàn)設(shè)計方案見表1。

試驗(yàn)材料為馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)“青薯168”，由青海省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所選育，屬晚熟菜用型和淀粉加工兼用型品種。該品種具有幼苗直立，枝葉繁茂，生長勢強(qiáng)，淀粉含量高和耐貯藏運(yùn)輸?shù)忍攸c(diǎn)。按照《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》[11]中作物生長發(fā)育階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本區(qū)域馬鈴薯實(shí)際生育進(jìn)程，劃分為以下4個階段：幼苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期。馬鈴薯于2016年4月8日播種，9月26日收獲，全生育期歷時172 d。采用膜下滴灌單壟雙行栽培模式，土壟寬0.8 m，壟高0.2 m，無覆蓋溝寬0.4 m，行株距40 cm×20 cm。每條土壟中間鋪設(shè)一條薄壁式滴灌帶，滴灌帶內(nèi)徑16 mm，滴頭間距0.2 m，具有輸水效果好、抗堵塞能力強(qiáng)等特點(diǎn)。該試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，南北走向種植，每個處理3次重復(fù)，試驗(yàn)小區(qū)面積33.6 m2(7 m×4.8 m)，試驗(yàn)田總占地面積907.2 m2。每個小區(qū)為一個滴灌支管控制單位，支管單元入口安裝有閘閥和水表。聚乙烯普通塑料薄膜厚0.008 mm，寬為1.2 m。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤容重 土壤容重是指單位容積內(nèi)烘干土的質(zhì)量。通過環(huán)刀法測定試驗(yàn)田土壤不同深度剖面土壤容重，重復(fù)3次，在105℃±2℃恒溫干燥箱中烘至恒重，干土質(zhì)量和環(huán)刀體積比即為該土壤容重。計算公式如下：

式中，ρb為土壤容重(g·cm-3)；m1為環(huán)刀的質(zhì)量(g)；m2為環(huán)刀+烘干土粒質(zhì)量(g)；v1為環(huán)刀內(nèi)容積(cm3)。

表1 試驗(yàn)設(shè)計Table 1 Experimental design

1.3.2 土壤含水率 采用土鉆取土烘干稱重法，每個小區(qū)隨機(jī)選取一條壟進(jìn)行人工取土。在馬鈴薯播種前及收獲后取土,取土深度為100 cm，分別為0～10、10～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm。生育期內(nèi)每隔7～10 d取土1次，取土深度為60 cm，每10 cm分層，分6個梯度土壤剖面取土，并且在灌水前后與降水后適時各加測一次。

式中，βj為j層土壤質(zhì)量含水率(%)；mj2為j層田間自然濕土重(g)；mj1為j層烘干干土粒重(g)。

當(dāng)土壤含水量下降至處理虧缺控制下限時，應(yīng)立即進(jìn)行灌水，當(dāng)達(dá)到虧缺控制上限時立即停止。

1.3.3 土壤溫度 土壤溫度計布置在每個處理的第2個重復(fù)，位于土壟中間，分為5個剖面層次(5、10、15、20 cm及25 cm)分別測定土壤溫度。在全生育期內(nèi)每天8∶00、14∶00、20∶00分三次進(jìn)行觀測，灌水后第二日從8∶00到20∶00每整點(diǎn)觀測記錄一次。

1.3.4 灌水量 采用干、支管管道輸水與膜下滴灌帶滴灌方式灌水，灌水量由水表嚴(yán)格控制，記錄每次灌水時間和灌水量。灌水量由灌水定額[12]計算公式確定：

M=10ρbH(βi-βj)

式中，M為灌水量(mm)；ρb為計劃濕潤層土壤容重，為1.48 g·cm-3；H為計劃濕潤層深度，為60 cm；βi為目標(biāo)土壤含水量上限；βj為灌水前土壤實(shí)際含水量，灌水量應(yīng)通過水表進(jìn)行精確計量。

所得灌水量換算公式為：

IR=15(667M/1000)=10.0M

式中，IR為單位面積灌水量(m3·hm-2)；M為灌水層厚度(mm)。

另外，降雨量換算公式為：

P=15(667P0/1000)=10.0P0

式中，P為單位面積降雨量(m3·hm-2)；P0為降雨量(mm)。

1.3.5 耗水量 本試驗(yàn)采用水量平衡法計算馬鈴薯全生育期內(nèi)實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量。根據(jù)《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》[11]，利用土壤含水率來測定作物騰發(fā)量時，騰發(fā)量可按以下公式計算：

式中，ET為作物階段耗水量(mm)；i為土層編號；n為土壤層次總數(shù)；ri為第i層土壤干容積密度(g·cm-3)；Hi為第i層土層厚度(cm)；Wi1、Wi2為第i層土壤該時段始、末質(zhì)量含水率(%)；M為該時段內(nèi)灌水量(mm)；P為該時段內(nèi)有效降雨量(mm)；K為該時段內(nèi)深層地下水補(bǔ)給量(mm)；C為該時段內(nèi)深層滲漏量(mm)。試區(qū)地下水埋深>20 m，故K=C=0。

1.3.6 生長指標(biāo)與產(chǎn)量 馬鈴薯每個生育期末，在每個試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取5株用鋼卷尺測定植株高度；葉面積用葉面積系數(shù)法測定，馬鈴薯葉面積修正系數(shù)為0.76[13]；采用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測定植株主莖莖粗。用烘干稱重法測定干物質(zhì)含量，馬鈴薯植株鮮、干重均用精度為0.01 g的電子天平測定，收獲時每個試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取5株進(jìn)行人工收獲，按小區(qū)單獨(dú)考種并計算產(chǎn)量。

1.3.7 光合勢 光合勢是反映作物光合作用效率的指標(biāo)，指單位耕地面積上作物群體葉面積日增長速率，能夠反映出作物光合作用的強(qiáng)弱。光合勢LAD越大，光合作用效果越好，產(chǎn)量也就越高[10]。

式中，LA1、LA2為T1、T2時間的葉面積。

1.3.8 作物水分利用狀況 作物水分利用效率(WUE)：

式中，WUE為水分利用效率(kg·m-3)；Y為單位面積薯塊產(chǎn)量(kg·hm-2)；ETa為全生育期實(shí)際單位面積耗水量(有效降水與灌水之和)(m3·hm-2)。

灌溉水利用效率(IWUE)：

式中，IWUE為灌溉水利用效率(kg·m-3)；Y為單位面積薯塊產(chǎn)量(kg·hm-2)；IR為全生育期單位面積灌水量(m3·hm-2)。

1.3.9 氣象資料 通過試驗(yàn)站自動氣象場觀測記載降水、濕度、蒸發(fā)、溫度、日照時數(shù)和風(fēng)速等。馬鈴薯全生育期氣象資料見表2。

表2 試驗(yàn)?zāi)甓锐R鈴薯生長季月平均氣溫及其他氣象要素Table 2 Experimental annual potato growing season monthly mean temperature and other meteorological factors

注:數(shù)據(jù)在民樂縣氣象局益民灌溉試驗(yàn)站氣象場測定。

Note: The data from the meteorological field of Yimin Irrigation Experiment Station of Minle County Meteorological Bureau.

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Microsoft Office Excel 2007處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；用SPSS 19.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，用LSD和Duncan(D)檢驗(yàn)法進(jìn)行差異顯著性多重比較分析(顯著水平0.05)，并用Person簡單秩距相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析；并用Origin Pro 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 調(diào)虧灌溉對馬鈴薯生長的影響

2.1.1 葉面積 表3表明，膜下滴灌調(diào)虧灌溉馬鈴薯單株葉面積(LA)發(fā)展動態(tài)呈現(xiàn)單峰規(guī)律，塊莖形成期塊莖膨大期迅速生長且達(dá)到高峰，進(jìn)入淀粉積累期后葉片逐漸衰老、脫落，葉面積LA減少較快。從幼苗期到塊莖形成期主要是營養(yǎng)生長，各處理葉面積生長速度均較快，塊莖形成期到塊莖膨大期葉面積增長較快，持續(xù)時間較長，有利于馬鈴薯群體干物質(zhì)的形成與積累。全生育期充分灌水處理(CK)葉面積始終保持較高的水平。不同灌溉處理間馬鈴薯LA及LAI在塊莖形成期無顯著性差異(P>0.05)，而在幼苗期、塊莖膨大期和淀粉積累期LA差異顯著(P<0.05)。幼苗期虧水處理RD6、RD7單株葉面積較對照CK顯著低45.72%、17.19%；塊莖膨大期中度虧缺RD5單株葉面積較CK顯著低10.25%；淀粉積累期由于葉片衰老、脫落等只有CK和RD1處于較高水平，其他處理間差異不顯著。因此，可通過適度水分虧缺以調(diào)節(jié)馬鈴薯群體葉面積發(fā)展趨勢。

馬鈴薯幼苗期水分虧缺處理RD6、RD7葉面積指數(shù)(LAI)較對照CK分別降低46.64%、17.13%(P<0.05)，其他虧缺處理及對照間差異均不顯著(P>0.05，表4)。塊莖形成期LAI差異不顯著。塊莖膨大期中度水分虧缺RD5處理LAI較CK降低10.25%，達(dá)顯著水平，其他處理間均無顯著性差異。在淀粉積累期，RD1、CK葉面積指數(shù)顯著高于其他處理。

2.1.2 光合勢 光合勢(LAD)是反映作物光合作用效率的重要指標(biāo)。一般情況下，光合勢愈大，則光合作用效果越好，產(chǎn)量也就愈高[10]。由表4和表5可知，膜下滴灌虧缺灌溉馬鈴薯全生育期葉面積指數(shù)與光合勢的變化趨勢基本一致，均呈現(xiàn)生育前期植株矮小，緩慢增長，中期快速上升，生育后期略有下降趨勢。在播種～幼苗期虧缺處理RD6、RD7光合勢較對照CK(P<0.05)降低45.76%、17.25%，差異顯著，而其他處理及對照間差異不顯著(P>0.05)；幼苗期～塊莖形成期處理RD6、RD7光合勢顯著較低，其他處理及對照間差異不顯著；塊莖形成期～塊莖膨大期處理RD5光合勢較對照CK顯著低9.74%；塊莖膨大期～淀粉積累期，虧缺處理RD1和CK的LAD較其他水處理顯著提高，其他處理間光合勢差異不顯著。表明在馬鈴薯生長發(fā)育關(guān)鍵階段，保持土壤水分滿足作物正常需水要求對提升作物L(fēng)AI和LAD具有顯著效果。

表3 調(diào)虧灌溉下馬鈴薯單株葉面積變化/(cm2·株-1)Table 3 Changes of leaf area of per potato plant with regulated deficit irrigation/(cm2·plant-1)

注:表中數(shù)值為每個處理3次重復(fù)的平均值；同列字母不同表示處理在P<0.05水平上差異顯著。下同。

Note: Values are means of three replicates for each treatment. Data within one column followed by different letters are significantly different atP<0.05. The same below.

表4 調(diào)虧灌溉對馬鈴薯葉面積指數(shù)的影響Table 4 Effects of regulated deficit irrigation on potato leaf area index

表5 調(diào)虧灌溉下馬鈴薯光合勢變化動態(tài)Table 5 Dynamics of potato leaf area duration under regulated deficit irrigation

2.2 調(diào)虧灌溉對馬鈴薯耗水的影響

2.2.1 階段耗水特征 由表6可知，馬鈴薯各水分虧缺處理在生育期內(nèi)受虧水作用影響其耗水量均顯著(P<0.05)低于對照處理。在幼苗期水分虧缺處理RD6、RD7與CK間耗水量差異顯著，較CK低49.69%、44.99%，其他處理及對照間差異均不顯著(P>0.05)。在塊莖形成，復(fù)水后的RD6、RD7處理耗水量僅次于CK與RD3處理，且差異不顯著，虧缺處理RD1、RD4與CK間耗水量差異顯著，分別較CK減少41.81%和52.89%；在塊莖膨大期，虧缺處理RD2、RD5與對照CK間耗水量差異均達(dá)顯著水平，分別比對照CK減少20.95%和64.30%。在淀粉積累期，復(fù)水后RD2與RD5處理耗水量明顯增加，而此生育時期經(jīng)受輕度虧缺RD3、RD8耗水量分別低于CK對照48.98%、49.49%，呈現(xiàn)出前期消耗少，中期增大，后期降低的單峰規(guī)律。因此，虧缺程度嚴(yán)重影響馬鈴薯各生育階段耗水量，且隨虧缺程度增大，則此生育階段耗水量減少越明顯。

所有虧缺處理(RD1～RD8)馬鈴薯全生育期耗水量低于CK 11.62%～34.48%；RD4全生育期消耗水量最少，較CK低34.48%，且低于其他虧缺處理5.70%～21.34%；水分虧缺處理RD1、RD4與RD5間、RD2與RD3間全生育期消耗水量差異不顯著(P>0.05)；在水分虧缺處理中，全生育期消耗水量以RD7處理最多，高于其它虧缺處理3.6%～21.34%。隨著虧缺程度的加深消耗水量有所降低。

表6 調(diào)虧灌溉對馬鈴薯階段耗水量的影響/mmTable 6 Effects of regulated deficit irrigation on water consumption at different potato growth stages

2.2.2 日耗水特征 馬鈴薯日耗水強(qiáng)度由高到低依次為：塊莖形成期>塊莖膨大期>淀粉積累期>幼苗期(表7)，與馬鈴薯作物全生育期生育進(jìn)程、生理特性、所處環(huán)境條件等密切相關(guān)。由表7可看出，幼苗期馬鈴薯植株矮小，且大氣溫度較低，日耗水強(qiáng)度較低，該時段日耗水強(qiáng)度低于之后其他生育時期；水分虧缺處理RD6和RD7日耗水強(qiáng)度顯著低于CK及其他未虧水處理(P<0.05)。進(jìn)入塊莖形成期，日耗水強(qiáng)度達(dá)到最大，復(fù)水后的RD6、RD7處理日耗水強(qiáng)度增加但不顯著(P>0.05)；馬鈴薯植株生長較快，薯塊逐漸形成，且伴隨著大氣溫度的不斷上升，日蒸發(fā)量逐漸增大，輕度水分虧缺處理(RD1)和中度水分虧缺處理(RD4)日耗水強(qiáng)度顯著低于其他處理。塊莖膨大期日耗水強(qiáng)度較大，輕、中度水分虧缺處理RD2、RD5較對照CK日耗水強(qiáng)度分別顯著降低41.86%和57.77%。進(jìn)入淀粉積累期后，馬鈴薯植株逐漸衰老，生理活動強(qiáng)度降低，且此階段大氣溫度降低，日耗水強(qiáng)度較塊莖膨大期呈下降趨勢；輕度水分虧缺處理RD3和中度水分虧缺處理RD8日耗水強(qiáng)度均顯著低于充分灌水CK及其他水分虧缺處理。

表7 不同生育階段馬鈴薯日耗水強(qiáng)度及耗水模數(shù)Table 7 Potato daily water consumption intensity and modulus of water consumption at different growth stages

注:表中數(shù)值為每個處理3次重復(fù)的平均值；同列字母不同表示處理在P<0.05水平上差異顯著。

Note: Values are means of three replicates for each treatment. Data within one column followed by different letters are significantly different atP<0.05.

2.3 調(diào)虧灌溉對馬鈴薯水分利用的影響

2.3.1 水分利用效率 水分利用效率(WUE)常被用來衡量水資源利用水平的高低，WUE值愈大，說明作物對水分利用率越高。在干旱半干旱氣候環(huán)境條件下膜下滴灌虧缺可顯著提高馬鈴薯水分利用效率(P<0.05，圖1)。幼苗期水分虧缺處理RD6、RD7水分利用效率均顯著低于塊莖形成期輕度虧缺RD1，同時高于CK對照(P<0.05)，幼苗期虧缺可提高WUE，而RD6、RD7差異不顯著(P>0.05)；塊莖形成期輕度水分虧缺處理RD1水分利用效率最高，同期中度虧缺處理RD4次之，分別較對照CK提高29.04%、18.59%；塊莖膨大期虧缺RD3、RD5處理水分利用效率均較低，虧缺處理RD5較RD1、對照CK低41.57%、24.60%；對照CK顯著低于虧缺處理RD4、RD6和RD7。各虧缺處理及對照間差異均顯著。全生育期充分灌水處理(CK)雖然產(chǎn)量最高，但WUE顯著低于虧水處理RD1、RD4，塊莖形成期為水分虧缺最佳時期；RD5產(chǎn)量和WUE最低，顯著低于CK和其他虧水處理，且塊莖膨大期水分虧缺敏感程度最高。

2.3.2 灌溉水利用效率 灌溉水利用效率(IWUE)是指作物產(chǎn)量與灌溉水量的比值。塊莖膨大期中度水分虧缺RD5處理IWUE最低，較塊莖形成期輕度水分虧缺處理RD1降低42.62%，較對照CK及虧缺處理RD6顯著降低10.89%、31.60%(P<0.05，圖1)；充分灌水(CK)較虧水處理RD1、RD4和RD6低35.61%、33.22%和23.20%；虧缺處理RD1與RD4及RD2與CK間IWUE差異不顯著(P>0.05)。幼苗期與塊莖形成期水分虧缺可顯著提高IWUE和WUE，塊莖形成期水分虧缺效果更佳；而塊莖膨大期和淀粉積累期中度水分虧缺亦可顯著降低WUE和IWUE；塊莖形成期輕度虧缺RD1處理IWUE最高。

2.4 調(diào)虧灌溉對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

2.4.1 馬鈴薯產(chǎn)量 顯著性分析發(fā)現(xiàn)，干旱環(huán)境條件下，虧缺灌溉對馬鈴薯塊莖產(chǎn)量影響顯著。全生育期充分灌水(CK)塊莖產(chǎn)量最高，塊莖膨大期中度水分虧缺RD5處理產(chǎn)量最低，較CK低44.32%(P<0.05，表8)。幼苗期水分虧缺RD6、RD7處理與對照CK間薯塊產(chǎn)量差異不顯著(P>0.05)，其它水分虧缺處理薯塊產(chǎn)量均顯著低于CK。塊莖形成期輕度虧缺處理RD1薯塊產(chǎn)量比同期中度水分虧缺RD4和淀粉積累期輕度水分虧缺RD3處理提高15.41%、32.65%，而塊莖膨大期中度虧缺的RD5薯塊產(chǎn)量減產(chǎn)幅度最大，與同期輕度水分虧缺的RD2相比減產(chǎn)22.34%。在膜下滴灌條件下塊莖形成期以后水分虧缺對馬鈴薯最終塊莖產(chǎn)量形成影響顯著。

圖1 調(diào)虧灌溉下馬鈴薯水分利用狀況Fig. 1 Water use status of potato under regulated deficit irrigation

表8 膜下水分虧缺滴灌馬鈴薯產(chǎn)量、生物量及收獲指數(shù)Table 8 Yield, biomass and harvest index of potato tubers under regulated deficit irrigation

2.4.2 馬鈴薯莖干重 方差分析發(fā)現(xiàn)，塊莖形成期輕度水分虧缺RD1塊莖干重產(chǎn)量最高，塊莖膨大期中度水分虧缺RD5處理最低，較RD1降低45.55%(P<0.05，表8)，而同時期輕度水分虧缺RD2處理較RD1降低30.54%。RD3、RD4和RD8分別比RD1低16.01%、15.06%和28.00%(P<0.05)。RD1、RD6、RD7處理和CK的生物量差異不顯著(P>0.05)。因此，適時適當(dāng)?shù)乃痔澣辈⒉粫@著影響塊莖干物質(zhì)的積累，且有利于提高作物水分利用效率。

2.4.3 馬鈴薯收獲指數(shù) 分析發(fā)現(xiàn)，RD1處理收獲指數(shù)最高，較充分灌水(CK)高11.30%；RD5處理收獲指數(shù)最低，較對照CK低34.38%(P<0.05)；RD1比RD5提高52.34%；RD3比RD1低15.63%(P<0.05)；RD2和RD8處理分別比RD1低24.74%、26.82%(P<0.05)。RD6、RD7處理和CK及RD2、RD8處理間未發(fā)現(xiàn)顯著性差異(P>0.05)。干旱氣候條件下虧缺灌溉馬鈴薯收獲指數(shù)(HI)隨薯塊產(chǎn)量的增加而增加，隨生物量的增加而遞減。

3 結(jié)論與討論

馬鈴薯作為我國西北干旱區(qū)一種低投入、高產(chǎn)出的糧食兼經(jīng)濟(jì)作物，采用地面常規(guī)灌溉方式，需水量大，采用膜下滴灌，節(jié)水效果非常顯著[14]。本文研究了膜下滴灌馬鈴薯生長指標(biāo)、產(chǎn)量、水分利用效率、耗水規(guī)律等，并根據(jù)馬鈴薯栽培特點(diǎn)提出了適宜民樂荒漠綠洲灌溉條件的膜下滴灌馬鈴薯節(jié)水增產(chǎn)栽培與灌溉模式，相關(guān)結(jié)論如下：

1)幼苗期和塊莖形成期馬鈴薯主要以根、莖和葉生長為中心，幼苗期虧缺RD6、RD7處理LA和LAI顯著低于其他處理；塊莖形成期輕度水分虧缺RD1，其LAI與其他水處理相比明顯上升，LAD始終保持較高水平。塊莖形成期中度水分虧缺對該時期LAI與LAD的變化沒有影響或影響不顯著；塊莖膨大期與淀粉積累期受水分虧缺影響，LAI及LAD均有不同程度的下降。淀粉積累期為需水關(guān)鍵期，此時段水分虧缺會引起馬鈴薯植株光合作用效率下降，進(jìn)而造成馬鈴薯產(chǎn)量下降。

2)膜下滴灌馬鈴薯不同生育階段耗水量及日耗水強(qiáng)度依次為：塊莖形成期>塊莖膨大期>幼苗期>淀粉積累期。水分生態(tài)特征受外界環(huán)境和作物品種影響較大，本試驗(yàn)研究中，供試馬鈴薯為晚熟品種，塊莖形成期正值6月中旬至7月下旬，此時馬鈴薯植株繁茂、生長旺盛、大氣溫度較高且蒸發(fā)強(qiáng)度大；塊莖膨大期大氣溫度和光照強(qiáng)度趨于下降趨勢，馬鈴薯植株蒸騰和棵間蒸發(fā)量減少，耗水量也相應(yīng)減小。馬鈴薯各生育階段耗水量受水分虧缺影響較大，虧缺程度越高，其階段耗水量降低的越顯著，與李晶等研究相一致[3,15]。馬鈴薯塊莖膨大期水分虧缺影響深遠(yuǎn)，而在幼苗期、塊莖形成期和淀粉積累期進(jìn)行輕度水分虧缺有利于提高作物水分利用效率，降低日耗水強(qiáng)度和耗水模數(shù)，同時又能達(dá)到節(jié)水與增產(chǎn)的雙重目的。

3)膜下滴灌虧缺可顯著提高荒漠綠洲灌區(qū)馬鈴薯作物水分利用效率、灌溉水利用效率、薯塊產(chǎn)量與生物產(chǎn)量等。本研究發(fā)現(xiàn)，塊莖形成期輕度水分虧缺RD1效果較好，較全生育期充分灌水產(chǎn)量略有下降并不顯著，而水分利用效率和灌溉水利用效率均較充分灌水CK高，而塊莖膨大期水分虧缺會導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量、水分利用效率和灌溉水利用效率顯著下降(P<0.05)，表明在塊莖形成期進(jìn)行水分虧缺更有利于提升馬鈴薯水分利用效率和灌溉水利用效率。在塊莖形成期進(jìn)行輕度水分虧缺灌溉，可實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水增產(chǎn)的雙重目的。受嚴(yán)重干旱脅迫影響作物收獲指數(shù)下降顯著(P<0.05)，只有在適時適度的水分虧缺條件下可提高馬鈴薯收獲指數(shù)，收獲指數(shù)、生物產(chǎn)量、塊莖產(chǎn)量的表現(xiàn)則說明，提高馬鈴薯的生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)是獲得作物高產(chǎn)的重要方面。收獲指數(shù)和生物產(chǎn)量雖然互為基礎(chǔ)，但相關(guān)性不顯著，與前人[16-18]研究相一致。提高作物產(chǎn)量主要有以下兩種途徑：在生物產(chǎn)量一定的情況下提高收獲指數(shù)；在收獲指數(shù)一定的情況下提高生物產(chǎn)量。