魏 杰王巧云孫 翔王延玲

（1.滕州市農(nóng)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)站 山東滕州277599；2.嘉祥縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局 山東嘉祥272400；3.滕州市農(nóng)村能源服務(wù)中心 山東滕州277599）

滕州市是馬鈴薯的主產(chǎn)區(qū)，也是我國面積最大的中原地區(qū)春秋二季作馬鈴薯種植基地，當(dāng)?shù)靥厣臍夂?、水質(zhì)及土壤條件非常適宜馬鈴薯生長，全年拱棚馬鈴薯種植面積65萬畝[1]。在馬鈴薯生產(chǎn)過程中，合理灌溉是馬鈴薯優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效的關(guān)鍵技術(shù)之一。農(nóng)戶傳統(tǒng)灌水方式為壟灌，要求整地質(zhì)量高，不宜壟溝太長，不適合規(guī)模種植和水肥一體化管理。為提高作物產(chǎn)量和水分利用效率，本試驗根據(jù)馬鈴薯不同生育期需水規(guī)律，設(shè)計0～40 cm土層土壤進(jìn)行膜下滴灌[2]至不同土壤目標(biāo)含水量，評價水肥一體化條件下各生育期內(nèi)不同土壤含水量對馬鈴薯農(nóng)藝及產(chǎn)量性狀的影響，篩選出最佳水分灌溉方案和灌溉定額，為馬鈴薯生產(chǎn)節(jié)本增效和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017-2019年的1～5月在滕州市大市莊村進(jìn)行。供試土壤為沙質(zhì)壤土。試驗期間氣象數(shù)據(jù)及播種前0～20 cm土層土壤養(yǎng)分指標(biāo)分別見表1、表2。試驗地塊地勢平整，土壤肥力較好且具有代表性，施肥管理一致。采用拱棚+黑白地膜+膜下滴灌+膜上覆土保護(hù)地種植技術(shù)。

表1 2017-2019年試驗期間氣象數(shù)據(jù)

表2 2017-2019年播種前0～20 cm土層供試土壤養(yǎng)分指標(biāo)

1.2 供試材料

供試品種為費(fèi)烏瑞它優(yōu)質(zhì)脫毒種薯。采用內(nèi)鑲貼片滴灌帶，基本參數(shù)為內(nèi)徑Φ16 mm，滴頭間距30 cm，滴頭流速2.0 L/h。

1.3 試驗設(shè)計

2017年，試驗使用3個拱棚，每個拱棚2畝，設(shè)計7個不同水分處理，3個拱棚為3次重復(fù)。超出目標(biāo)相對含水量的不澆水，不足的補(bǔ)灌至目標(biāo)相對含水量。2018年，除灌水目標(biāo)與2017年不同外，其余均相同。2019年篩選出3個較好的灌溉方案進(jìn)行驗證，具體試驗設(shè)計見表3。

表3 2017-2019年不同生育時期的目標(biāo)相對含水量

1.4 田間栽培管理

2017年1月21 日播種，2018年1月24日播種，2019年1月23日播種?；噬镉袡C(jī)肥40 kg/畝，復(fù)合肥料80 kg/畝；馬鈴薯膨大期追施水溶肥2.5 kg/畝。人工播種，行距0.68 m，株距0.21 m，定植4 600株/畝左右。播種后，覆土12 cm（薯塊到壟頂），鋪設(shè)滴灌帶，然后覆蓋黑白膜。播種后10～15 d，用覆土機(jī)在地膜表面覆蓋一層2 cm厚細(xì)土。2017年5月22日收獲，2018年5月28日收獲，2019年5月25日收獲。

收獲時植株健壯，沒有完全衰老。

1.5 測定項目與方法

1.5.1 補(bǔ)灌水量 采用烘干法計算土壤質(zhì)量含水量和相對含水量；土壤容重、田間持水量在前茬作物收獲后、春季馬鈴薯整地耕作之前采用環(huán)刀法進(jìn)行測定。補(bǔ)灌水量計算公式[3]如下：

式中，a為測墑土層土壤平均容重 （g/cm3），H為測墑土層深度（cm），B1為目標(biāo)土壤質(zhì)量含水量（田間持水量乘以目標(biāo)相對含水量），B2為灌溉前土壤質(zhì)量含水量。

1.5.2 出苗率 在馬鈴薯出苗后7 d調(diào)查各處理出苗率。每處理對角線5點取樣，每點連續(xù)調(diào)查20穴出苗的株數(shù)，計算各處理出苗率。

1.5.3 生物產(chǎn)量 對馬鈴薯苗期、團(tuán)棵期、開花期、塊莖膨大期和成熟期的生物產(chǎn)量進(jìn)行測定。在每個處理的5個對角線點連續(xù)測定2株馬鈴薯的植株和塊莖鮮重。

1.5.4 產(chǎn)量、商品薯價格 馬鈴薯成熟后，每處理實收3點，每點去除邊行，人工實收中間45 m2測產(chǎn)并觀察記載各處理薯塊的商品薯產(chǎn)量 （按分級標(biāo)準(zhǔn)），結(jié)合滕州市馬鈴薯收購市場實際情況計算產(chǎn)值。商品性分級標(biāo)準(zhǔn)[4]：1級薯，單個薯塊≥150 g且無蟲咬傷、無青頭，平均市場收購價格4元/kg；2級薯，單個薯塊≥75 g且無蟲咬傷、無青頭，平均市場收購價格4元/kg；3級薯，單個薯塊＜75 g無蟲咬傷無青頭，平均市場收購價格1.2元/kg；4級薯，蟲咬傷及青頭、畸形薯，平均市場收購價格0.4元/kg。

1.6 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 15.10統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析，Duncan新復(fù)極差檢驗處理間差異顯著性，采用Origin 8.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 2017年不同生育時期補(bǔ)灌至目標(biāo)土壤相對含水量試驗

2.1.1 不同水分處理對出苗率的影響 由圖1可知，2017年出苗情況，除Wa1與CK相比出苗率減少19.71%，差異顯著外，其余處理與CK的出苗率差異不顯著。但Wa2與CK相比出苗率減少9.75%，雖然方差分析未達(dá)到顯著水平，但是對產(chǎn)量會造成影響，故處理Wa2在實際生產(chǎn)中不可用，建議使用Wa3，即播種后至苗期第1次灌水時將土壤相對含水量補(bǔ)灌至50%，對出苗沒有影響。

2.1.2 不同水分處理對生物產(chǎn)量的影響 由圖2可知，苗期Wa1生物產(chǎn)量最低，比CK少31.5 g，Wa2次之，比CK少20.7 g，Wa1、Wa2生物產(chǎn)量顯著低于CK；Wa6生物產(chǎn)量最高，比CK高2.5 g；其余處理與CK比較差異不顯著。故處理Wa1、Wa2灌水方案不可用，建議苗期水分處理采用Wa3，即苗期灌水至土壤相對含水量50%。不同生育時期依次分析可知，建議團(tuán)棵期灌水至土壤相對含水量60%或80%、開花期為70%、結(jié)薯盛期為70%或80%、結(jié)薯中后期為70%或80%。收獲期，處理Wa1植株的生物產(chǎn)量最低，比CK少211.8 g，差異顯著；處理Wa6最高，比CK高5.4 g，但差異不顯著； 處理Wa1、Wa2、Wa3、Wa4生物產(chǎn)量少于CK，對比差異顯著；處理Wa5、Wa6與CK比較差異不顯著。塊莖與植株的生物產(chǎn)量數(shù)據(jù)趨勢基本一致，故處理Wa5表現(xiàn)最好。綜合上述分析，2017年全生育期理想灌溉方案為相對含水量分別控制苗期50%、團(tuán)棵期60%、開花期70%、結(jié)薯盛期70%、結(jié)薯中后期70%；或苗期50%、團(tuán)棵期80%、開花期70%、結(jié)薯盛期80%、結(jié)薯中后期80%。

圖2 2017年不同水分處理對不同生育時期生物產(chǎn)量的影響

2.1.3 不同水分處理對商品薯產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響由表4可知，CK的產(chǎn)量、產(chǎn)值均較高。處理Wa5產(chǎn)量、產(chǎn)值與CK相差最少，分別比CK減少24.1 kg/畝和461.3元/畝，差異不顯著；處理Wa4產(chǎn)量和產(chǎn)值與CK相比較差異不顯著；Wa6產(chǎn)量、產(chǎn)值均低于CK且達(dá)顯著差異水平；其余處理產(chǎn)量和產(chǎn)值均顯著低于CK，且處理間差異顯著；Wa1產(chǎn)值最低，與CK相差最多 （少3 521.4元/畝）。故2017年各水分處理中Wa5產(chǎn)值最高，表現(xiàn)最好，Wa4次之，其余處理表現(xiàn)較差。

表4 2017年不同水分處理對商品薯產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

綜合分析，2017年不同水分處理對馬鈴薯生長及產(chǎn)量性狀影響研究發(fā)現(xiàn)，在田間管理相同的前提下不同生育期對水分的需求量不同，水分過多過少均不利于馬鈴薯生長，在播種后至苗期，灌水至土壤相對含水量為50%不影響出苗和植株的生長，團(tuán)棵期灌水至60%、開花期以后灌水至70%不影響植株生長。從收獲后的產(chǎn)量及產(chǎn)值效益分析，灌水量過低導(dǎo)致馬鈴薯早衰減產(chǎn)，灌水量過高土壤板結(jié)、壟面土壤流失導(dǎo)致減產(chǎn)且薯塊青頭嚴(yán)重，商品性降低。灌水至土壤相對含水量為60%、70%時雖比壟灌產(chǎn)值低但差異不顯著，故需進(jìn)一步研究塊莖膨大期灌水至土壤相對含水量為60%、70%對產(chǎn)量產(chǎn)值的影響。

2.2 2018年不同生育時期補(bǔ)灌至目標(biāo)土壤相對含水量試驗

2.2.1 不同水分處理對生物產(chǎn)量的影響 2018年結(jié)合2017年試驗結(jié)論與分析方法，由圖3可知，苗期各處理生物產(chǎn)量與CK相比較均差異不顯著，與2017年苗期灌水目標(biāo)相對含水量為50%一致，故苗期最佳灌水量為50%。依次分析可知，團(tuán)棵期目標(biāo)相對含水量為60%、開花期70%、結(jié)薯盛期70%、結(jié)薯中后期70%。收獲期各處理植株的生物產(chǎn)量與CK比較，處理Wa1植株生物產(chǎn)量最低，比CK少111.8 g；處理Wa6最高，比CK少4.6 g。處理Wa1、Wa2、Wa3、Wa4與CK對比差異顯著，Wa5、Wa6與CK比較差異不顯著。塊莖與植株的生物產(chǎn)量數(shù)據(jù)趨勢基本一致，處理Wa4、Wa5、Wa6與CK比較差異不顯著。故灌水方案Wa4、Wa5、Wa6均可采用，從節(jié)水的角度考慮，處理Wa4方案最好，即相對含水量分別控制在苗期50%、團(tuán)棵期60%、開花期以后70%。

圖3 2018年不同水分處理對不同生育時期生物產(chǎn)量的影響

2.2.2 不同水分處理對商品薯產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響由表5可知，經(jīng)調(diào)查產(chǎn)量、計算產(chǎn)值，Wb4、Wb5產(chǎn)值與CK相差較少 （分別較CK少356.6元/畝和391.4元/畝），Wb4、Wb5產(chǎn)值與CK間差異不顯著，其余處理均顯著低于CK，且其余處理與Wb4、Wb5對比差異顯著，Wb6與CK相差最多，產(chǎn)值最低 （較CK少2 077.4元/畝）。2018年各水分處理中Wb4產(chǎn)值最高，表現(xiàn)最好，Wb5次之，其余處理表現(xiàn)較差，Wb6產(chǎn)值最低，表現(xiàn)最差。

表5 2018年不同水分處理下商品薯產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

綜合分析，2018年不同水分處理對生物產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀影響研究進(jìn)一步驗證了2017年試驗結(jié)論，即播后至苗期，灌水量至土壤相對含水量50%；團(tuán)棵期灌水量至土壤相對含水量60%；開花期以后灌水量至土壤相對含水量70%，此處理下生物產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀與CK比較無顯著差異，為最佳灌溉方案。

2.3 2019年不同生育時期補(bǔ)灌至目標(biāo)土壤相對含水量試驗

2.3.1 不同水分處理對生物產(chǎn)量的影響 2019年結(jié)合2017年、2018年試驗結(jié)論依次分析，由圖4可知，苗期灌水目標(biāo)相對含水量為50%；團(tuán)棵期60%；開花期，2019年結(jié)果與2017年、2018年的結(jié)果不同，有待進(jìn)一步驗證，建議70%～80%；結(jié)薯盛期建議70%～80%；結(jié)薯中后期70%。收獲期，各處理植株的生物產(chǎn)量與CK相比較，Wa1植株的生物產(chǎn)量最低，比CK少76.5 g，差異極顯著；Wc2最高，但比CK少18.4 g，差異不顯著；Wc3與CK差異顯著。塊莖生物產(chǎn)量Wc1與CK差異顯著；Wc2、Wc3與CK差異不顯著。從節(jié)水角度考慮，故采用處理Wc2方案。

圖4 2019年不同水分處理對不同生育時期生物產(chǎn)量的影響

2.3.2 不同水分處理對商品薯產(chǎn)量產(chǎn)值的影響 由表6可知，經(jīng)調(diào)查產(chǎn)量、計算產(chǎn)值，Wc2、Wc3與CK相差較少（分別較CK少222.4元/畝和261.9元/畝），三者之間的產(chǎn)值差異不顯著。Wc1產(chǎn)值顯著低于Wc2、Wc3，產(chǎn)值最少（較CK少647.3元/畝）。2019年各水分處理中Wc2表現(xiàn)較好，Wc3次之，Wc1最差。

表6 2019年不同水分處理下商品薯產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

綜合分析，2019年開花期、結(jié)薯盛期的植株和塊莖生物產(chǎn)量與2017年、2018年有差異，這可能與取樣有關(guān)，有待進(jìn)一步驗證。從收獲期處理Wc2、Wc3塊莖產(chǎn)量、產(chǎn)值和節(jié)水分析，全生育期灌水采用Wc2的灌水方案最佳。與2018年全生育期灌水量基本一致。即灌水目標(biāo)相對含水量分別為播種至苗期50%、團(tuán)棵期60%、開花期以后70%。

2.4 不同水分處理全生育期灌水量

由表7可知，2018年、2019年最佳水分處理分別為Wb4（總灌水量83.5 m3/畝）、Wc2（總灌水量84.6 m3/畝），分別比CK節(jié)約用水31.8%和31.1%，2年平均比CK節(jié)水31.5%。

表7 2017-2019年不同水分處理下全生育期需水量

3 討論

根據(jù)滕州馬鈴薯生長需水規(guī)律控制水量分配，制定科學(xué)的灌溉制度，對指導(dǎo)當(dāng)?shù)伛R鈴薯綠色高效生產(chǎn)、促進(jìn)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展意義深遠(yuǎn)。本研究表明，在采用拱棚、黑白地膜、膜下滴灌種植條件下，播后和苗期適宜土壤相對含水量為50%，3年來苗期灌水量平均占全生育期總耗水量的14.8%，與韋冬萍等[5]研究認(rèn)為苗期占全生育期總耗水量的10%～15%相一致。團(tuán)棵期灌水的目標(biāo)相對含水量以60%為分界線，開花期及以后以70%為分界線，這與田英等[6]馬鈴薯最佳的水分下限指標(biāo)為苗期65%、塊莖形成期75%、塊莖增長期80%、淀粉積累期60%～65%的研究結(jié)論基本相符。拱棚膜下滴灌條件下，全生育期灌溉方案按播種補(bǔ)灌至50%+苗期補(bǔ)灌至50%+團(tuán)棵期60%+開花期以后補(bǔ)灌至70%進(jìn)行灌溉時灌水量約為80 m3/畝，2年較CK平均節(jié)約用水31.5%，與CK產(chǎn)量和效益差異不顯著。雖然CK產(chǎn)值多收入約300元/畝，足夠彌補(bǔ)農(nóng)戶多灌水的費(fèi)用，但是從節(jié)約水資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的角度考慮，上述方案不僅馬鈴薯產(chǎn)量、產(chǎn)值高，節(jié)水率也高，各性狀表現(xiàn)理想，達(dá)到了既高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)又節(jié)水高效的目的，對提高缺水干旱地區(qū)馬鈴薯水分利用率及產(chǎn)量效益、以及未來大農(nóng)場保護(hù)地馬鈴薯生產(chǎn)實現(xiàn)水肥一體化智能自動灌溉均具有重大意義。