楊志楠 黃金文 韓凡香 李亞偉 馬建濤柴守璽 程宏波 楊德龍 常 磊

（1甘肅農業(yè)大學農學院/甘肅省干旱生境作物學重點實驗室，730070，甘肅蘭州；2蘭州城市學院地理與環(huán)境工程學院，730070，甘肅蘭州；3甘肅農業(yè)大學生命科學技術學院，730070，甘肅蘭州）

西北干旱及半干旱雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)是中國糧食的主要產區(qū)之一，該區(qū)干旱少雨，降水少且時空分布不均，生產中存在春季旱寒并存、伏期高溫少雨和干旱頻發(fā)等問題[1-2]，因此探索適宜該地區(qū)農業(yè)發(fā)展的種植技術成為了主要的研究方向。覆蓋栽培具有儲水保墑、調節(jié)土溫、減少土壤蒸發(fā)、降低土壤鹽漬化和減少土壤侵蝕等優(yōu)點[3-7]，近年來已廣泛應用于旱作農業(yè)中。常用的覆蓋材料包括地膜（塑料地膜、生物降解膜及滲水地膜等）、砂石和農作物秸稈等。

馬鈴薯是西北雨養(yǎng)區(qū)重要的糧食作物，該區(qū)普遍以露地種植和地膜覆蓋為主，秸稈覆蓋較少。研究[8-10]認為，露地種植受土壤水分的限制，其產量效益較低，覆蓋直接作用于土壤溫度和水分，對土壤水熱和產量影響顯著。地膜覆蓋能顯著提高土壤溫度，改善水分利用率，增產幅度大，產量效益高[11-13]，但在馬鈴薯生長中后期會出現(xiàn)高溫和高濕脅迫，加劇蒸騰作用，嚴重影響塊莖的生長，造成減產[14]，而且連續(xù)多年的地膜種植造成了嚴重的環(huán)境污染，不利于綠色農業(yè)發(fā)展[15-16]。秸稈覆蓋有顯著的降溫、提高土壤水分含量和水分利用效率的作用，能減少土壤溫度波動，避免了高溫和高濕脅迫，表現(xiàn)出較高的增產效益[17-21]。秸稈帶狀覆蓋作為一種新的覆蓋方式，具有儲水保墑和調節(jié)土溫的作用，已有研究[22-24]表明，其在小麥和馬鈴薯上增產效果顯著。目前，對于秸稈帶狀覆蓋下土壤水熱變化研究較多，但是針對在不同覆蓋時期覆蓋馬鈴薯大田對溫度梯度傳導影響的研究較少。本研究以馬鈴薯為研究對象，設置秸稈覆蓋和地膜覆蓋2個覆蓋方式，以及春秋2個覆蓋時期，以露地種植為對照，研究不同覆蓋方式對馬鈴薯農田溫度、溫度梯度傳遞及產量的影響，為西北半干旱雨養(yǎng)區(qū)馬鈴薯的可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年4月-2019年10月在甘肅省通渭縣甘肅農業(yè)大學試驗基地（105°19′ E，35°11′ N，海拔1750m）進行。試驗區(qū)位于西北典型的雨養(yǎng)農業(yè)區(qū)，屬中溫帶半干旱氣候，年日照時數(shù) 2100～2430h，無霜期120～170d，年均氣溫7.2℃，年蒸發(fā)量1500mm。多年平均降水量390.7mm，且降雨季節(jié)分布不均，主要集中在7-9月，2018年馬鈴薯生育期內有效降水量（≥5mm）364.8mm（圖1a），2019年生育期內有效降水量（≥5mm）423.9mm（圖1b），與多年平均降水量（390.7mm）相比，2年均屬于豐水年份。試驗區(qū)土壤為黃綿土，0～30cm土層平均容重1.25g/cm3。

圖1 2018-2019年試驗點馬鈴薯全生育期降水分布Fig.1 Distribution of precipitation during the whole growth of potato at the experiment site in 2018 and 2019

1.2 試驗材料及設計

1.2.1 試驗材料 供試馬鈴薯品種為隴薯7號（甘肅一航薯業(yè)科技有限責任公司提供）；黑色地膜為當?shù)仄胀ǖ啬?，?120cm，厚 0.01mm；秸稈為玉米整稈。

1.2.2 試驗設計 試驗設置2個覆蓋時期（秋季覆蓋、春季覆蓋）和2種覆蓋材料（地膜覆蓋、秸稈帶狀覆蓋），以露地無覆蓋作對照，共5個處理，3次重復，隨機區(qū)組排列，具體試驗處理措施如表1。在前茬玉米收獲后進行試驗布置，秋季整地前全部肥料做基肥一次性施入，施純氮 105kg/hm2，P2O5105kg/hm2，不施鉀肥，生育期內無追肥。各處理密度和播種深度保持一致，密度52 500株/hm2，用穴播器播種，播種深度 15cm，2行植株錯開呈三角形。各處理除地膜覆蓋需及時放苗外，其他生產管理方式同大田，馬鈴薯生育期不培土。2018年4月14日播種，9月16日收獲，2019年4月16日播種，10月1日收獲。

表1 試驗設計Table 1 Experiment design

1.3 測定指標與方法

1.3.1 溫度 大氣溫度和土壤溫度監(jiān)測均采用iButton溫度記錄儀（Dallas半導體公司），大氣溫度置于1m處百葉箱內，土壤溫度置于種植帶和覆蓋帶，分5cm、15cm和25cm處3個土層，大氣和土壤溫度記錄時間間隔均設置為1h。

1.3.2 溫度傳導

（1）式中GradT為土壤溫度梯度（℃/m），其物理意義表示單位垂直距離內的溫度變化和垂直方向的熱量傳輸強度，熱量傳導方向與溫度梯度相反。T和Z分別表示2層間的溫度差（℃）和深度差（m），其中2層間溫度差為ΔT1=T15-T5，ΔT2=T25-T15，而深度差 ΔZ1=ΔZ2=0.1m。T5、T15和T25分別表示5、15和25cm土層日間地溫值。

（2）式中GradTh為土壤橫向溫度梯度（℃/m），其物理意義表示單位水平距離內溫度變化和水平方向的熱量傳輸強度，熱量傳導方向與溫度梯度相反。Th和Zh分別表示2層間的溫度差（℃）和長度差（m），其中2層間溫度差為：ΔTh=T種植帶-T覆蓋帶，而長度差ΔZh=0.6m。

1.3.3 產量及相關指標 馬鈴薯收獲時，每小區(qū)選擇2行，人工挖20株，進行室內考種。按商品薯分級標準（單薯重＞150g為大薯，75≤單薯重≤150g為中薯，單薯重＜75g為小薯），計算各級薯率和商品薯率。收獲時產量按3次重復小區(qū)實際鮮薯產量的平均值折算。商品薯率（%）=單薯鮮重≥75g的產量/馬鈴薯鮮薯總產量×100。

1.4 數(shù)據(jù)整理與分析

使用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理，SPSS 22.0進行統(tǒng)計分析，LSD法進行多重比較，Excel 2010和SigmaPlot 22.0作圖。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋方式對馬鈴薯耕層土壤溫度的影響

2.1.1 全生育期0～25cm土壤平均溫度 覆蓋對馬鈴薯耕層（0～25cm）土壤平均溫度存在顯著影響，秸稈帶狀覆蓋表現(xiàn)為降溫效應，降溫幅度JQ處理大于JC處理；地膜覆蓋表現(xiàn)為增溫效應。與CK處理相比，地膜覆蓋2018和2019年分別平均增溫 0.3℃和 0.7℃，其中 2018年 MQ處理增溫0.4℃，MC處理增溫0.2℃，2019年MQ處理增溫0.4℃，MC處理0.9℃；秸稈帶狀覆蓋2年分別平均降溫0.6℃和0.9℃，其中2018年JQ處理降溫0.9℃，JC處理降溫0.3℃，2019年JQ處理降溫0.9℃，JC處理降溫0.8℃（圖2）。

圖2 不同處理全生育期0～25cm土層土壤平均溫度Fig.2 Average soil temperature of 0-25cm depth in whole growth period under different treatments

由圖3可知，各處理土壤日均溫波動也存在顯著差異，土壤日平均溫度的差異隨生育時期推進呈先升后降的趨勢，秸稈帶狀覆蓋明顯抑制土壤溫度波動。秸稈帶狀覆蓋全生育期存在顯著的降溫效應，但在2018年播種后73～122d和2019年播種后125～155d內表現(xiàn)出不連續(xù)且微弱的增溫效應，JQ和JC處理降溫效應存在差異，降溫幅度JQ處理大于JC；地膜覆蓋在2018年存在增溫和降溫雙重效應，前期增溫，后期降溫，全生育期增溫效應大于降溫效應，2019年除播種后87～95d外均表現(xiàn)增溫效應，且2年MQ處理增溫效應大于MC處理。

圖3 不同處理馬鈴薯全生育期0～25cm土層土壤平均溫度動態(tài)變化Fig.3 Dynamic variation of soil average temperature in 0-25 cm soil layer during the potato whole growth period under different treatments

2.1.2 馬鈴薯關鍵生育期0～25cm土層的溫度日變化 不同覆蓋方式對溫度日變化影響明顯（圖4）。2個生長季馬鈴薯關鍵生育期（盛花期，2018年7月20日，2019年7月25日）溫度日變化均呈先下降后上升的趨勢，且隨著土層加深溫度波動較小，對大氣溫度的響應均表現(xiàn)出明顯的滯后效應，且隨土層的加深滯后效應越明顯，2個生長季最高溫5、15和25cm的時滯時間分別為2、5和8h，最低溫5、15和25cm的時滯時間分別為3、5和8h。與CK相比，秸稈帶狀覆蓋整體表現(xiàn)降溫效應，2年間年降溫3.6℃～4.6℃，其中JQ處理降溫4.8℃～5.6℃，JC處理降溫2.5℃～3.3℃，但在低溫時間段表現(xiàn)出一定的增溫效應，2018年在 5:00-10:00增溫1.9℃～2.0℃，2019 年 5:00-9:00增溫 0.8℃～1.0℃。地膜覆蓋整體表現(xiàn)明顯的增溫效應，但凌晨表現(xiàn)出略微的降溫效應，2年間增溫5.3℃～6.5℃，其中MQ處理增溫4.3℃～7.8℃，MC處理增溫4.9℃～5.1℃。可見，秸稈帶狀覆蓋日均溫表現(xiàn)降溫與增溫的雙重效應，且JQ處理降溫效應優(yōu)于JC處理，地膜覆蓋日均溫表現(xiàn)增溫效應，且MQ處理優(yōu)于MC處理。

圖4 馬鈴薯盛花期耕層土壤溫度和大氣溫度的日變化Fig.4 Diurnal variation of soil temperature and atmospheric temperature in surface layer during flowering of potato

不同覆蓋方式對土壤溫度日較差有顯著影響。與CK相比，地膜覆蓋能提高日較差，2018年5cm溫度日較差提高2.0℃～2.3℃，2019年提高1.6℃～1.7℃；15cm土層2018年和2019年分別提高0.6℃～0.7℃和0.5℃～0.6℃；25cm土層溫度日較差提高不超過0.1℃。秸稈帶狀覆蓋降低日較差，2018年5cm溫度日較差降低1.4℃～1.5℃，2019年降低0.7℃～0.8℃；15cm土層2018年和2019年分別降低0.3℃～0.5℃和0.4℃；25cm土層溫度日較差降低不超過0.05℃?？梢?，覆蓋能顯著影響土壤表層的溫度日較差，對深層土壤溫度影響不明顯。

2.1.3 0～25cm土層土壤溫度的梯度傳導 土壤溫度梯度是衡量熱量在土壤中的垂直傳輸方向和強度的物理量，能反映單位土層深度內土壤溫度階梯式遞減或遞增的變化，且土壤熱量傳輸方向與土壤溫度梯度方向相反，即熱量傳輸方向指向地下時土壤溫度梯度為負值，相反，當熱量傳輸方向指向地表時，土壤溫度梯度為正值。此外，土壤溫度梯度的絕對值越大，表示熱量傳輸?shù)膹姸仍酱螅喾?，熱量傳輸?shù)膹姸仍叫　?/p>

各生育時期選取日間溫度最低點（7:00）和日間溫度最高點（17:00）計算溫度梯度傳遞（圖5和圖6）。在日間溫度最低點（7:00）土壤溫度梯度多為正值，說明熱量由深層土壤傳向表層土壤。不同覆蓋的溫度梯度均降低，可見覆蓋處理在日低溫時段能有效抑制地下熱量向大氣散失。與CK處理相比，不同覆蓋材料間差異顯著（P＜0.05），全生育期，2018和 2019年秸稈覆蓋溫度梯度降低 7.3～7.8℃/m，地膜覆蓋降低3.4～6.3℃/m。2018年秸稈覆蓋從苗期到成熟期比地膜覆蓋溫度梯度分別降低11.1、1.0、2.5、0.8和1.4℃/m，除塊莖膨大期外均達到顯著水平；2019年分別降低5.9、4.0、3.6、3.9和1.5℃/m，除成熟期外均達到顯著水平。

圖5 不同處理對最低點（7:00）土壤溫度梯度的影響Fig.5 The effects of different treatments on the soil temperature gradient at the lowest point (7:00)

圖6 不同處理對最高點（17:00）土壤溫度梯度的影響Fig.6 The effects of different treatments on the soil temperature gradient at the highest point (17:00)

不同覆蓋時期間土壤溫度梯度差異也顯著，2018和2019年秋覆蓋溫度梯度降低6.6～7.1℃/m，春覆蓋溫度梯度降低4.0～8.2℃/m，除2018年苗期外，2年秋覆蓋降低溫度梯度的效應均比春覆蓋好。2個生長季土壤溫度梯度隨著生育進程的推進從苗期到塊莖膨大期的趨勢一致，均表現(xiàn)先降后升再降，苗期最大，現(xiàn)蕾期最小。但2018年在成熟期溫度梯度減小，2019年在成熟期溫度梯度增大。綜上可知，日低溫段對地熱散失的抑制效應表現(xiàn)為秸稈覆蓋優(yōu)于地膜覆蓋，秋覆蓋優(yōu)于春覆蓋。

日間溫度最高點（17:00）土壤溫度梯度多為負值，表明表層土壤在日間經過太陽輻射吸收熱量后溫度增加，然后熱量由表層向深層土壤傳導。與CK處理相比，2018和2019年秸稈帶狀覆蓋溫度梯度分別降低0.22和0.35個百分點，地膜覆蓋溫度梯度分別降低0.18和0.28個百分點；年際間相比，2018和 2019年秋覆蓋溫度梯度分別降低 0.21和0.31個百分點，春覆蓋溫度梯度分別降低 0.18和0.28個百分點。日最高溫對熱量吸收的阻礙作用秸稈覆蓋優(yōu)于地膜覆蓋，秋覆蓋優(yōu)于春覆蓋。熱量傳遞強度趨勢與日間溫度最低點（7:00）相似?？梢?，覆蓋具有“雙抑制效應”，即在低溫時段抑制了土壤熱量向大氣散失，高溫時段抑制了地表對太陽輻射熱量的吸收，且秸稈覆蓋優(yōu)于地膜覆蓋，秋覆蓋優(yōu)于春覆蓋。

2.1.4 關鍵生育時期秸稈帶狀覆蓋熱量的橫向傳導（種植帶與覆蓋帶） 在水平方向上，熱量的傳輸可以反映熱量的傳輸方向和傳輸強度，熱量傳輸方向由覆蓋帶向種植帶為負值，由種植帶向覆蓋帶傳輸時為正值。熱量的橫向傳輸在不同深度土層間差異明顯（圖7）。不論春覆蓋還是秋覆蓋，熱量的橫向傳導均為 5cm＞15cm＞25cm，隨著土層的加深，種植帶與覆蓋帶間的溫度傳遞逐漸減小且趨于穩(wěn)定。不同覆蓋時期相比，2018年春秋覆蓋各土層日均值均為負，即熱量都是由覆蓋帶向種植帶傳遞，數(shù)值越小，向種植帶傳遞的熱量越多；3個土層JQ處理比JC處理分別少1.8、3.3和7.6℃/m，除5cm土層1:00-10:00外，其余各土層時間段JC處理溫度梯度均大于JQ處理。2019年春秋覆蓋5和15cm為正值，25cm為負值，整體上為正值，即熱量由種植帶向覆蓋帶傳遞，數(shù)值越大傳遞的熱量越多，覆蓋帶的阻礙作用越小，在5和15cm JQ處理比JC處理少傳遞0.4和0.2℃/m，25cm無差異。上述結果表明，秋覆蓋對熱量的橫向散發(fā)有更大的阻礙作用，保證了種植帶上熱量的截留，更加有效地阻礙種植帶上熱量的橫向散失。

圖7 秸稈覆蓋處理橫向溫度梯度日變化Fig.7 Diurnal variation of transverse temperature gradient of straw mulch treatments

2.2 不同覆蓋處理對馬鈴薯產量的影響

覆蓋能顯著提高馬鈴薯產量（表2）。與CK處理相比，2個生長季秸稈帶狀覆蓋平均增產14.68%，JQ處理增產幅度大于JC處理，但無顯著差異；地膜覆蓋平均增產25.3%，但MQ處理增產幅度大于MC處理，秋覆膜與春覆膜處理間差異顯著性年際間表現(xiàn)不一致。

表2 馬鈴薯產量及相關性狀Table 2 Potato yield and yield factors

與CK處理相比，2年地膜覆蓋和秸稈覆蓋分別顯著提高單薯重31.0%和6.3%，但春、秋覆蓋間無顯著差異，商品薯率分別提高0.08和0.16個百分點。產量與單薯重（0.773**、0.719**）呈高度正相關（相關表略）。單薯重的處理間變異系數(shù)（9.4%～16.9%）大于單株結薯數(shù)（5.9%～10.0%），處理間結薯數(shù)差異較小。可見，覆蓋增產的主要原因在于提高了馬鈴薯單薯重。

3 討論

3.1 覆蓋對土壤溫度的影響

土壤溫度作為作物生長的重要環(huán)境因素之一，地面覆蓋對光輻射吸收轉化和熱量傳導均有影響，改變了土壤的熱流狀況。目前覆蓋對土壤溫度影響的觀點總結為秸稈覆蓋降溫，地膜覆蓋增溫，但也有不同觀點[17,25-28]?；糨W珍等[29]研究認為，普通地膜覆蓋和秸稈覆蓋能顯著提高馬鈴薯生育前中期溫度5.95℃和1.55℃，生育后期地膜和秸稈覆蓋的地溫依然顯著高于裸地不覆蓋。但本研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋顯著提高土壤日均溫度0.3℃～0.7℃，馬鈴薯生育前期土壤溫度增加較無覆蓋種植方式明顯，但生育后期2018年表現(xiàn)微弱的降溫效應，即在2018年地膜覆蓋表現(xiàn)了增溫與降溫的雙重效應；秸稈覆蓋 2年顯著降低了土壤溫度 0.6℃～0.9℃，秸稈覆蓋馬鈴薯生育前中期的降溫效應顯著，且秋覆蓋降溫效應優(yōu)于春覆蓋，而且2個生長季生育后期秸稈覆蓋均表現(xiàn)出微弱且不連續(xù)的增溫效應，這與霍軼珍等[29]的研究結果不同。地膜覆蓋顯著增加 5和15cm土層溫度日較差1.8℃～2.0℃和0.5℃～0.6℃，秸稈覆蓋顯著降低5和15cm土層溫度日較差1.0℃～1.2℃和 0.3℃～0.4℃，2種覆蓋方式均對深層土壤（25cm）無明顯影響，說明覆蓋對日較差的影響隨著土層的加深而減弱，這與以往研究[29]結論類似。土壤溫度變化隨氣溫變化存在明顯的滯后現(xiàn)象，隨土層加深，滯后效應越明顯[29]，但本研究發(fā)現(xiàn)淺層土壤（5cm）對大氣溫度最高溫和最低溫的響應時間不一致（2、3h），而15和25cm土層對大氣最高溫和最低溫的響應時間一致（5、8h）。在溫度日變化中地膜覆蓋表現(xiàn)出顯著的增溫效應，且MQ處理增溫效應優(yōu)于MC處理。秸稈覆蓋在日變化中表現(xiàn)降溫與增溫的雙重效應，即在日低溫時段增溫，高溫時段降溫，且JQ處理雙重效應優(yōu)于JC處理，這是因為玉米秸稈是熱的不良導體，所以在高溫時段將大量的太陽輻射熱量存儲在秸稈內部，起到了降低地溫的效果，在低溫時段阻礙了地溫的散失，起到了保溫作用。

3.2 覆蓋對溫度梯度的影響

土壤溫度梯度是衡量熱量在土壤中的垂直傳輸方向和強度的物理量，能反映單位土層深度內土壤溫度階梯式遞減或遞增的變化，溫度梯度變化對馬鈴薯生長發(fā)育影響深遠[30-33]。本研究發(fā)現(xiàn)，在日間溫度最低點（7:00）覆蓋能顯著抑制地熱的散失，2個生長季秸稈覆蓋溫度梯度降低7.3～7.8℃/m，地膜覆蓋降低3.4～6.3℃/m，秋覆蓋溫度梯度降低6.6～7.1℃/m，春覆蓋溫度梯度降低4.0～8.2℃/m；在日間溫度最高點（17:00）覆蓋能顯著抑制地表對太陽輻射熱量的吸收，2個生長季秸稈覆蓋溫度梯度分別降低0.22和0.35個百分點，地膜覆蓋溫度梯度分別降低0.18和0.28個百分點。秋覆蓋溫度梯度分別降低0.21和0.31個百分點，春覆蓋溫度梯度分別降低0.18和0.28個百分點。覆蓋處理無論是在低溫段對地熱散失的抑制作用，還是高溫段對地表吸熱的抑制作用，均表現(xiàn)為秸稈覆蓋＞地膜覆蓋，秋覆蓋＞春覆蓋。說明覆蓋對于土壤溫度梯度變化具有緩沖作用，且秸稈覆蓋顯著優(yōu)于地膜覆蓋，這是因為2種覆蓋材料的導熱性不同[34]，由于地膜透光性和密封性保持了土壤溫度，但材料本身導熱性較好，不能有效地將熱量截留在地膜層上，所以在一定程度上緩沖了熱量的傳遞，但緩沖效果一般；而秸稈自身導熱性差，加之秸稈之間存在一定的縫隙，覆蓋層能截留更多的熱量，所以其緩沖效果好，甚至土壤溫度過低時能將自身截留的熱量傳遞到土層中，表現(xiàn)出在低溫時段的增溫效應，這與馬稚桐等[31]構建的水汽熱耦合模型得出日尺度剖面溫度的變化規(guī)律類似。2年間土壤溫度梯度隨著生育進程的推進從苗期到塊莖膨大期的趨勢基本一致，均表現(xiàn)“先降后升再降”，在苗期出現(xiàn)最大值，但在2018年成熟期溫度梯度減小，2019年成熟期溫度梯度增大。出現(xiàn)這種變化的原因是隨著生育時期的推進地上部分生長旺盛，地上部分本身對太陽輻射有一定的緩沖作用，所以其他時期溫度梯度均比苗期小，而盛花期處于一年中溫度最高的時期，覆蓋無法有效抑制劇烈的溫度波動，所以盛花期溫度梯度又上升，2018年馬鈴薯成熟期溫度梯度下降是因為當年該時期陰天較多，大氣溫度波動較小導致土壤溫度傳遞也變小，2019年馬鈴薯成熟期天氣晴朗，加之馬鈴薯地上部分在成熟期開始枯萎，所以其溫度梯度又增高。本研究還發(fā)現(xiàn)，同一年際間溫度梯度在高溫段和低溫段隨生育進程的變化趨勢相同。

在秸稈覆蓋熱量的橫向傳遞中，2018年熱量總體上由覆蓋帶向種植帶轉移，3個土層中秋覆蓋比春覆蓋分別少1.7、3.3和7.6℃/m，說明秋覆蓋的覆蓋帶向種植帶傳遞的熱量在各土層均比春覆蓋少，即秋覆蓋更能有效抑制熱量橫向傳導，且這種抑制效應隨著土層加深遞增；2019年熱量總體上由種植帶向覆蓋帶轉移，秋覆蓋較春覆蓋在5和15cm土層明顯抑制了熱量的傳遞，說明秋覆蓋對熱量的橫向散發(fā)有更大的阻礙作用，保證了種植帶上熱量的截留，更加有利于馬鈴薯生長。但2年溫度傳遞的方向不一致，可能與試驗田所在位置、坡向和坡度等有關，具體原因尚不清楚。

3.3 覆蓋對馬鈴薯產量的影響

大多數(shù)研究[10,17,22]發(fā)現(xiàn)，覆蓋可增加作物產量，但增產效應隨區(qū)域環(huán)境、氣候條件、覆蓋方式、作物種類及膜類型的不同存在較大差異。蘇建云等[35]發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋顯著提高了馬鈴薯的產量和產值，本研究中地膜覆蓋均較CK顯著增產，2年分別增產32.57%和17.97%，且地膜秋覆蓋增產率比春覆蓋提高0.03和0.18個百分點，說明地膜覆蓋的增產效應高于秸稈覆蓋，秋覆蓋高于春覆蓋。秸稈覆蓋對作物產量的影響也隨作物種類、區(qū)域環(huán)境、覆蓋方式的不同存在較大差異，在小麥、玉米和甘蔗種植中秸稈覆蓋均表現(xiàn)出顯著的增產效應[36]，本研究發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋2年分別較CK顯著增產15.62%和13.75%，這與前人研究結果類似。但也有研究[37-38]表明，地膜覆蓋和秸稈覆蓋有減產效應，本研究中均未有體現(xiàn)，可能與氣候、海拔和降雨等差異有關。覆蓋種植能顯著增加馬鈴薯產量的主要原因是增加了單薯鮮重，這與馬建濤等[39]研究結果相符。

4 結論

不同覆蓋方式均可顯著影響0～25cm土層土壤溫度。其中，2個生長季秸稈帶狀覆蓋顯著降低0～25cm土層土壤溫度0.6℃～0.9℃，降溫幅度秋覆蓋大于春覆蓋，地膜覆蓋提高土壤溫度0.3℃～0.7℃。而且地表覆蓋存在增溫和降溫的雙重效應，降溫效應秸稈帶狀覆蓋大于地膜覆蓋，而增溫效應地膜覆蓋大于秸稈帶狀覆蓋。地溫日變化隨氣溫的變化存在明顯的滯后效應。覆蓋具有“雙抑制效應”，在低溫時段抑制了土壤熱量向大氣的散失，高溫時段抑制了地表對太陽輻射熱量的吸收，且秸稈覆蓋優(yōu)于地膜覆蓋，秋覆蓋優(yōu)于春覆蓋。在日間溫度最低點（7:00），覆蓋能顯著抑制地熱的散失，2個生長季秸稈覆蓋溫度梯度降低 7.3～7.8℃/m，地膜覆蓋降低3.4～6.3℃/m，在日間溫度最高點（17:00）覆蓋能顯著抑制地表對太陽輻射熱量的吸收，2個生長季秸稈覆蓋溫度梯度分別降低0.22和0.35個百分點，地膜覆蓋溫度梯度分別降低0.18和0.28個百分點。覆蓋處理無論是在低溫段對地熱散失的抑制作用，還是高溫段對地表吸熱的抑制作用均表現(xiàn)為秸稈覆蓋＞地膜覆蓋，秋覆蓋＞春覆蓋。覆蓋處理均可提高馬鈴薯產量，其中秸稈帶狀覆蓋增產14.7%，地膜覆蓋增產25.3%，單薯重的差異是引起處理間產量差異的主要因素。