張邦彥，何文壽，李惠霞，陳彥云，何進宇

(1.寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學土木與水利工程學院，寧夏 銀川 750021；3.寧夏大學生命科學學院，寧夏 銀川 750021)

寧夏南部山區(qū)(簡稱“寧南山區(qū)”)是我國北方主要馬鈴薯產(chǎn)區(qū)之一[1]。馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是目前僅次于水稻、小麥和玉米的世界第四大糧食作物[2]，它以抗旱、高產(chǎn)、高效的特色優(yōu)勢成為寧南山區(qū)農(nóng)民增收和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟的特色支柱產(chǎn)業(yè)。全區(qū)馬鈴薯種植面積已經(jīng)接近21萬hm2[2-3]。寧南山區(qū)降水稀少、氣候干燥、蒸發(fā)強烈，且降水時空分布不均，農(nóng)業(yè)灌溉嚴重依賴自然降雨，屬于典型干旱半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，因此有效降水的高效利用是寧夏旱作區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要問題[4]。而合理的耕作措施可改良土壤結構，提高土壤蓄水保墑能力，從而達到充分利用自然降雨的目的。

耕作措施可以影響土壤結構，進而影響土壤物理性質(zhì)。合理的耕作措施能有效改善土壤的水、肥、氣、熱條件，以物理方式提升土壤肥力，從而達到作物增產(chǎn)提質(zhì)的效果[5]。傳統(tǒng)耕作方式以鏵犁式翻耕為主，長期連年翻耕會使土壤耕層變淺、結構緊實、物理性狀惡化,導致根系難以下扎，出現(xiàn)作物可利用的水分減少、耕地質(zhì)量和土壤蓄水保肥能力嚴重下降等問題[6-7]。近年來廣西農(nóng)業(yè)科學院韋本輝研究員[8]研究提出一種新的農(nóng)耕方法——粉壟耕作技術，它是按照不同作物種植對耕層松土深淺程度需求不同，利用粉壟機械上并列的多個螺旋形鉆頭(替代傳統(tǒng)耕作犁等)，一次性將土壤垂直旋磨粉碎并自然懸浮成壟的方法。可通過控制鉆頭的入土深度，完成不同的作業(yè)深度，目前最深可至100 cm。該方法具有深耕深松不亂土層，打破犁底層，激活土壤速效養(yǎng)分，作物種植帶下呈現(xiàn)“U”型松土槽可積聚雨水等優(yōu)點[8-10]。地膜覆蓋具有增溫、保墑、抑制雜草、將積蓄降水無效變?yōu)橛行У葍?yōu)點，在發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)方面具有巨大潛力[11-12]。近年來，黑色地膜覆蓋成為干旱半干旱地區(qū)馬鈴薯增產(chǎn)的主要技術手段,黑膜透光率低、輻射熱透過小，控溫和降溫效果較好。能夠抑制雜草，防止馬鈴薯變綠，改善農(nóng)作物生長環(huán)境，提高水分利用率，進一步增加馬鈴薯產(chǎn)量[12-14]。

前人研究表明，耕作結合覆膜的種植方式保水保溫效果明顯，可促進作物干物質(zhì)的積累，有利于玉米、馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的提高[5,15]。然而，目前尚缺乏旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)耕作與覆膜措施交互在馬鈴薯方面的研究，特別是粉壟耕作結合覆膜的研究鮮見報道。本研究以‘青薯9號’為研究對象，采用土壤耕作處理(傳統(tǒng)耕作與粉壟)與黑色地膜覆蓋相結合的種植模式，針對寧南山區(qū)春季干旱少雨、嚴重制約馬鈴薯生產(chǎn)的特征，研究粉壟耕作、黑膜覆蓋及二者交互對土壤物理性質(zhì)及馬鈴薯產(chǎn)量的影響，從而篩選出適合寧南山區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)的最佳粉壟覆膜模式，以期為馬鈴薯高產(chǎn)高效栽培提供實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019—2020年在寧夏固原市西吉縣白城村馬鈴薯科研試驗基地(105°31′E，36°6′N)進行。試驗區(qū)域?qū)儆诟珊蛋敫珊祹?，且降水量較少，年均降水量在437.9 mm(2020年均降水量為444.5 mm)，平均海拔2 026.4 m、無霜期146 d左右、年均氣溫6.8℃，≥10℃活動積溫2 000℃～2 300℃，光照資源充足，無灌溉條件，屬于典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗期內(nèi)降雨量、氣溫如圖1所示。土壤類型為侵蝕黑壚土，耕層平均土壤有機質(zhì)含量為12.6 g·kg-1，全氮0.73 g·kg-1，全磷0.45 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀分別為26.4、22.2、103.7 mg·kg-1，屬低等肥力水平。

圖1 馬鈴薯生育期內(nèi)降雨量、氣溫特征

1.2 供試材料

試驗用種為青薯9號原種。供試肥料為尿素(含N≥46%，寧夏和寧化學有限公司)，磷酸二銨(含N≥18%，P2O5≥46%，白銀九星農(nóng)化科技有限公司)，硫酸鉀(含K2O≥50%，國投新疆羅布泊鉀鹽有限責任公司)。地膜采用黑色地膜(寬度1 200 mm，厚度0.008 mm的聚乙烯微膜，靈武市塑料制品有限公司)，供試機械為五豐機械研制的第四代粉壟機(型號YC6MK400-T301)。

1.3 試驗設計與田間管理

田間試驗采用雙因素裂區(qū)設計，設耕作方式和覆膜2個因子，主處理為耕作方式，分別為傳統(tǒng)耕作20 cm(CT)、粉壟30 cm(FL30)、粉壟45 cm(FL45)、粉壟60 cm(FL60)4種耕作方式；副處理為覆膜，分別為不覆膜(NM)、覆黑膜(BM)2種覆膜措施，試驗共設8個處理，3次重復，共24個小區(qū)，小區(qū)面積80 m2(8 m×10 m)，隨機區(qū)組排列。為了便于實施耕作，主處理采用大區(qū)，每個處理面積為480 cm2(60 m×80 m)。耕作處理如下：(1)粉壟處理：2019年10月初秋作物收獲后，采用粉壟機進行作業(yè)，耕作深度30～60 cm，次年4月下旬穴播馬鈴薯。(2)傳統(tǒng)耕作處理：2019年10月初秋作物收獲后采用傳統(tǒng)的鏵式犁拖拉機耕翻土壤，耕作深度20～25 cm，次年4月中旬再次耕翻土壤，耕后耙耱各1 次，4月下旬穴播馬鈴薯。耕作前一次性表施化學肥料尿素375 kg·hm-2，磷酸二銨255 kg·hm-2，硫酸鉀180 kg·hm-2，現(xiàn)蕾期追肥尿素75 kg·hm-2。折合純氮磷鉀養(yǎng)分比為17∶8∶6。

試驗地前茬作物為馬鈴薯，一直采用傳統(tǒng)翻耕。試驗期間無灌溉，采用起壟覆膜雙行種植，人工點播，膜寬1.2 m，株距40 cm，行距50 cm，種植深度15～20 cm，密度50 000株·hm2，穴播后蓋土5 cm，小區(qū)間打埂(高20 cm，底寬30 cm)，苗期、現(xiàn)蕾期中耕培土2次。試驗于2020年4月26日覆膜、播種。播種后出苗前3～5葉期用藥防止病蟲害，試驗期間進行人工除草，2020年10月7日收獲測產(chǎn)。

圖2 馬鈴薯全膜覆蓋起壟雙行種植模式圖

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤容重 采用環(huán)刀法測定0～80 cm土層土壤容重。在試驗地挖取深度為100 cm的土壤剖面，用環(huán)刀以20 cm為間隔分層取樣，測定深度為80 cm，每層重復3次。

1.4.2 土壤總孔隙度[16]土壤總孔隙度(%)=(1-土壤體積質(zhì)量/土壤比重)×100%，土壤比重取近似值，2.65 g·cm-3。

1.4.3 土壤團聚體含量 在2020年10月馬鈴薯收獲后，各小區(qū)均按0～20、20～40、40～60 cm土層采集原狀土樣，每小區(qū)3次重復，帶回實驗室自然風干，沿土壤結構的自然裂痕剝離成直徑約為1 cm3的小團塊并剔除有機殘體和石塊，利用干篩法測定土壤機械穩(wěn)定性團聚體的粒級分布及穩(wěn)定性[17]。>0.25 m(>5、2～5、1～2、0.5～1、0.25～0.5 m)團聚體含量計算公式為：

(1)

式中,DR0.25為>0.25 mm 土壤團聚體含量，%；Wi為對應粒級團聚體百分含量，%。

1.4.4 土壤水分 馬鈴薯生育期(播種、苗期、現(xiàn)蕾、塊莖形成、塊莖膨大和收獲)在每個處理馬鈴薯植株附近10 cm區(qū)域隨機采取3個重復，采用土鉆取土，烘干法測定0～80 cm土層土壤含水率。

1.4.5 土壤貯水量[18]

W=h×a×b×10

(2)

式中，W為土壤貯水量，mm；h為土層深度，cm；a為土壤容重(干基)，g·cm-3；b為土壤質(zhì)量含水量，%。

1.4.6 氣象數(shù)據(jù) 降雨量和氣溫等數(shù)據(jù)來源于試驗基地氣象生態(tài)環(huán)境監(jiān)測儀(TRM-ZS2型，錦州陽光氣象科技有限公司)。

1.4.7 馬鈴薯產(chǎn)量 在馬鈴薯收獲期，分小區(qū)進行測產(chǎn)，根據(jù)馬鈴薯商品薯分級標準分別記錄大(單薯質(zhì)量大于150 g)、中(單薯質(zhì)量75～150 g)、小薯(單薯質(zhì)量小于75 g)質(zhì)量，折算產(chǎn)量，并計算其商品薯率、小薯率。商品薯率為75 g以上單薯產(chǎn)量占馬鈴薯總產(chǎn)量的百分比。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2019進行數(shù)據(jù)處理，SPSS 18.0進行裂區(qū)設計方差分析，Duncan法進行多重比較，并利用Origin 2019b進行制圖。

2 結果與分析

2.1 粉壟與覆膜對土壤容重及孔隙度的影響

由圖3可知，耕作方式對于0～80 cm土層土壤容重具有顯著影響，而覆膜措施對0～80 cm土層土壤容重無顯著影響。同一覆膜措施下，粉壟耕作較傳統(tǒng)耕作0～80 cm容重均有不同程度的下降，降幅達4.8%～11.3%。其中，0～20 cm土層與CT處理相比，F(xiàn)L45容重下降幅度最顯著達7.3%。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM處理降幅最為顯著(P<0.05)，達10.2%。FL60×BM處理次之，降幅為9.6%。20～40 cm土層與CT處理相比，F(xiàn)L45容重下降幅度最顯著達5.7%。在所有處理組合中，F(xiàn)L30×BM和FL45×NM處理土壤容重分別較CT處理降低7.3%和6.5%。而40～60 cm和60～80 cm土層各處理間無顯著差異。可見，F(xiàn)L45處理相對于傳統(tǒng)耕作方式可有效降低土壤的容重。

注:不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

粉壟處理下0～60 cm土壤孔隙度均比CT明顯增加，且隨土層的加深而減小(圖3b)，而60～80 cm土層粉壟處理土壤容重和孔隙度變化不顯著，可能由于作業(yè)深度沒達到60～80 cm，無法疏松土壤。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM、FL60×BM處理0～20 cm土層土壤孔隙度顯著高于CT×NM處理8.5%和7.9%；20～40 cm土層提高4.46%和4.69%。40～60 cm土層FL60×NM處理較CT×NM提高10.71%；而60～80 cm土層各處理間無顯著差異。表明FL45處理可使耕層土壤孔隙狀況得到改善，促進良好土壤結構的形成。

2.2 粉壟與覆膜對馬鈴薯生育期土壤水分的影響

2.2.1 0～80 cm土層水分的時間動態(tài)變化 如表1所示，耕作方式、覆膜措施對馬鈴薯播種期0～80 cm 土層土壤貯水量均有極顯著影響。在同一覆膜措施下，F(xiàn)L30、FL45處理土壤貯水量較CT處理顯著增加4.0%和1.2%。而在同一耕作措施下，覆膜均較不覆膜貯水量顯著增加，增幅達1.1%～6.2%。在所有處理組合中，F(xiàn)L30×BM處理下土壤貯水量最高，F(xiàn)L45×BM 處理次之，分別較CT×NM 處理顯著提高6.95%和3.28%。覆膜對馬鈴薯苗期0～80 cm 土層貯水量有極顯著影響，無論何種耕作方式，BM處理較NM處理平均土壤貯水量顯著提高5.82%。而在同一覆膜措施下，F(xiàn)L45處理土壤貯水量最高，其次為FL60、FL30和CT 處理，但各耕作處理間差異不顯著。

耕作與覆膜措施可顯著影響馬鈴薯關鍵生育期(開花期、塊莖形成期和塊莖膨大期)0～80 cm土層土壤貯水量。耕作方式對開花期、塊莖形成期和塊莖膨大期土壤貯水量影響極顯著，而覆膜措施對全生育期土壤水分影響極顯著，耕作與覆膜交互作用對塊莖形成期和塊莖膨大期土壤貯水量影響極顯著(表1)。馬鈴薯開花期，4種耕作方式中FL30處理平均土壤貯水量最高，其次為FL60、FL45處理，CT處理最低。在所有處理組合中，F(xiàn)L60×BM處理下土壤貯水量最高，而CT×NM處理最低，較CT×NM處理顯著提高24.82%。同一耕作方式下，BM處理平均土壤貯水量顯著高于NM處理8.8%。馬鈴薯塊莖形成期(7月中旬)，作物耗水量增加，各處理下0～80 cm土層土壤貯水量下降。同一耕作方式下，BM處理平均土壤貯水量顯著高于NM處理6.38%。而4種耕作方式中土壤平均貯水量表現(xiàn)為 FL60>FL30>FL45>CT，并且各處理與CT間均差異顯著。在所有處理組合中，F(xiàn)L60×BM處理土壤貯水量最高，而CT×NM 處理最低，較CT×NM顯著提高19.97%。馬鈴薯進入塊莖膨大期(8月中旬—9月初)，作物耗水大幅度增加，使得0～80 cm土層土壤貯水量降至最低，但下降幅度不大，可能因為8月中下旬降雨較多(圖1)，降水的補充使土壤水分狀況得以恢復。同一耕作方式下BM處理平均土壤貯水量顯著高于NM處理12.02%。而同一覆膜措施下FL30處理平均土壤貯水量最高，CT處理最低，但耕作處理間差異均不顯著。在所有處理組合中，F(xiàn)L30×BM處理土壤貯水量最高，較CT×NM處理顯著提高24.50%。

馬鈴薯成熟期0～80 cm土層土壤貯水量受耕作方式、覆膜措施及其交互作用和生育后期降水量的影響較大(表1)。耕作方式對土壤貯水量的影響顯著，而覆膜措施影響極顯著。同一覆膜措施下不同耕作方式土壤貯水量表現(xiàn)為FL60>FL30>FL45>CT，而耕作處理間均無顯著差異。在同一耕作方式下不同覆膜措施平均土壤貯水量表現(xiàn)為BM>NM，與NM處理相比，BM處理顯著增加27.45%。耕作與覆膜交互對成熟期土壤貯水量影響顯著，在所有處理組合中，F(xiàn)L60×BM處理土壤貯水量最高，F(xiàn)L30×BM處理次之，其土壤貯水量分別較CT×NM處理顯著提高27.84%和17.47%。

表1 各處理馬鈴薯不同生育時期0～80 cm土層貯水量/mm

2.2.2 0～80 cm土層水分的垂直變化 對不同生育期而言，土壤水分隨著土層深度的變化不同(圖4)。粉壟提高了馬鈴薯生育期0～80 cm土層的土壤含水量。播種期0～40 cm土層PL45、PL60、PL30處理較CT分別顯著增加了18.49%、13.60%和11.39%。苗期和開花期(圖4b、c)，0～80 cm土層含水量隨著土壤深度的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。在所有處理組合中，0～40 cm土層的土壤含水量到40 cm時為垂直深度上最高。40～80 cm土層土壤中，處理PL60×BM的土壤含水量最高，苗期和開花期分別為19.54%和24.49%。8月中旬—9月初，馬鈴薯進入塊莖形成～膨大期，作物耗水量增加，蒸發(fā)強烈，使0～40 cm土層土壤水分降至較低。但40～80 cm土層含水量波動幅度不大，是由于這個時期降水量多，降水的補充使土壤水分狀況得以恢復(圖1，圖4d、e)。成熟期(圖4f)各粉壟處理的土壤含水量與苗期相比差異性增大，可能是由于地膜老化破損、耕層水分下移導致集水能力急劇下降，也可能與降水量、土壤表層水分蒸發(fā)及該時期馬鈴薯耗水特點有關。

圖4 各處理馬鈴薯不同生育時期0～80 cm土層土壤水分含量變化

2.3 粉壟與覆膜對耕層土壤團聚體含量的影響

由表2可知，耕作方式對0～60 cm土層土壤機械穩(wěn)定性團聚體均有顯著影響。經(jīng)過粉壟耕作處理后，0～60 cm土層>0.25 mm 機械穩(wěn)定性團聚體質(zhì)量分數(shù)(DR0.25)均較傳統(tǒng)耕作顯著提高，而<0.25 mm 機械穩(wěn)定性團聚體質(zhì)量分數(shù)比傳統(tǒng)耕作顯著降低。0～20 cm 土層，>5 mm、2～5 mm粒徑團聚體質(zhì)量分數(shù)均高于其他粒徑，而1～2 mm和0.5～1mm 粒徑團聚體質(zhì)量分數(shù)變幅在6.38%～19.80%之間，<0.25 mm、0.25～0.5 mm粒徑團聚體質(zhì)量分數(shù)穩(wěn)定在3.45%～8.65%之間。粉壟各處理20～40 cm土層2～5 mm粒徑團聚體質(zhì)量分數(shù)均高于傳統(tǒng)耕作不覆膜，提高幅度達23.37%～76.26%；0.25～2 mm 粒徑團聚體質(zhì)量分數(shù)穩(wěn)定在3.68%～18.84%之間。粉壟各處理2～5 mm、1～2 mm粒徑土壤機械穩(wěn)定性團聚體含量均隨40～60 cm土層的加深而增加，0.5～1 mm、0.25～0.5 mm粒徑團聚體數(shù)量相對比較穩(wěn)定。而粉壟耕作覆黑膜>5 mm土壤機械穩(wěn)定性團聚體含量隨土層的加深呈減小趨勢，均較傳統(tǒng)耕作覆黑膜顯著提高，增幅為27.97%～49.89%和31.11%～95.21%。

表2 各處理0～80 cm土層土壤團聚體粒徑分布/%

同一覆膜措施下，粉壟耕作措施可顯著增加0～60 cm土層土壤團聚體質(zhì)量分數(shù)。0～60 cm土層，F(xiàn)L30處理>0.25 mm 機械穩(wěn)定性團聚體質(zhì)量分數(shù)(DR0.25)均為最高。在所有處理組合中，0～60 cm土層均為FL30×BM處理下>0.25 mm 機械穩(wěn)定性團聚體質(zhì)量分數(shù)(DR0.25)最高，F(xiàn)L45×NM處理次之，0～20、20～40、40～60 cm土層分別較CT×NM 處理顯著提高5.86%、3.38%，3.33%、3.12%，6.86%、3.98%。4種耕作方式下，各處理均以大于0.25 mm粒徑團聚體(DR0.25)為優(yōu)勢團聚體，并且相對于其他3種耕作方式，F(xiàn)L30處理下團聚體向DR0.25粒徑的團聚體轉(zhuǎn)化趨勢更明顯。

2.4 粉壟與覆膜對馬鈴薯產(chǎn)量和產(chǎn)量構成因素的影響

耕作方式、覆膜措施均可顯著改善旱作馬鈴薯的產(chǎn)量構成(馬鈴薯大薯、中薯和小薯產(chǎn)量)，從而顯著提高其商品薯率和馬鈴薯總產(chǎn)量。而耕作與覆膜交互作用對馬鈴薯大薯、中薯產(chǎn)量和總產(chǎn)量無顯著影響，對馬鈴薯小暑產(chǎn)量和商品薯率的影響均呈極顯著水平。同一耕作方式下, 大薯、中薯和總產(chǎn)量均表現(xiàn)為BM>NM；同一覆膜措施下馬鈴薯大薯產(chǎn)量表現(xiàn)為FL45>FL60>FL30>CT，而中薯產(chǎn)量表現(xiàn)為FL60>FL45>FL30>CT，小薯產(chǎn)量表現(xiàn)為CT>FL60>FL45>FL30。在所有處理組合中，大薯產(chǎn)量以FL45×BM處理最高，中薯產(chǎn)量以FL60×BM 處理最高，分別較CT×NM 處理顯著增加45.75%、71.59%，小薯產(chǎn)量以CT×NM處理最高。

耕作方式、覆膜措施對馬鈴薯總產(chǎn)量影響顯著。同一耕作方式下BM處理馬鈴薯總產(chǎn)量較高，而同一覆膜措施下，4種耕作方式中，F(xiàn)L45處理馬鈴薯平均總產(chǎn)量最高，其次是FL60和FL30處理。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM 處理的馬鈴薯產(chǎn)量最高，F(xiàn)L60×BM處理次之，分別較CT×NM處理顯著提高69.69%和65.04%。商品薯率與馬鈴薯總產(chǎn)量變化一致，無論是耕作方式、覆膜措施及其交互作用對馬鈴薯商品薯率均有極顯著影響。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM處理的商品薯率最高，其次為FL30×BM處理，分別較CT×NM處理顯著提高15.15%和14.92%。綜上分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)L45×BM處理對提高馬鈴薯總產(chǎn)量和商品薯率效果最優(yōu)。

表3 各處理的馬鈴薯產(chǎn)量及商品薯率

3 討 論

土壤物理性質(zhì)是土壤功能的重要指標之一，耕作方式是優(yōu)化土壤物理性質(zhì)最普通的農(nóng)業(yè)措施, 能為作物生長發(fā)育創(chuàng)造良好的條件[19-20]。然而近年來，連年翻耕導致耕層變淺、犁底層堅硬、土壤保水保肥能力下降，同時阻礙了根系的下扎[21]。相關研究表明，深松結合不同覆膜方式相對于傳統(tǒng)耕作可有效降低土壤容重，改善耕層土壤孔隙狀況[6]。本研究結果表明，粉壟覆膜處理相對于傳統(tǒng)耕作不覆膜方式，可使土壤容重有不同程度的降低，并顯著改善耕層土壤孔隙狀況。分析其可能原因主要有2個方面：①粉壟耕作能夠打破犁底層，顯著改善土壤耕層物理結構，使耕層疏松深厚，并顯著降低了土壤容重，同時覆膜減少了人畜踐踏和雨滴對地表的直接沖擊，使耕層土壤孔隙狀況得到改善[22-23]。②土壤團聚體的空間排布和各粒級土壤團聚體的組成與土壤孔隙分布密切相關,閆雷等[24]發(fā)現(xiàn)土壤孔隙度與2～5、1～2 mm粒級團聚體含量呈顯著正相關。因此粉壟耕作增加了2～5、1～2 mm粒級土壤團聚體含量，從而增加了土壤孔隙度。本試驗結果表明，粉壟覆膜方式下，與傳統(tǒng)耕作不覆膜相比，耕層土壤>0.25 mm 機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量顯著增加。而粉壟覆膜方式下土壤<0.25 mm 機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量較傳統(tǒng)耕作顯著降低。這是由于：①傳統(tǒng)耕作連年翻耕，減少了穩(wěn)定性膠結劑的產(chǎn)生，使土壤有機質(zhì)快速礦化[25], 而粉壟能有效提高旱地耕層土壤總有機碳含量[26]。同時粉壟結合覆膜促進了土壤礦化量碳與各結構指標相關性[27]。而章征程等[28]研究表明，土壤大團聚體質(zhì)量分數(shù)與土壤有機碳量呈顯著正相關關系，并且有機物質(zhì)在大團聚體形成中起重要的作用。②耕作方式可影響微團聚體與大團聚體之間的相互轉(zhuǎn)化和再分布, 而大團聚體的形成是微團聚體在有機碳作用下相互膠結而成[29-30]。李榮[6]和王少博[31]等認為，深松覆膜相對于傳統(tǒng)耕作，使0～40 cm土層>0.25 mm機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量顯著增加，有利于增強土壤結構穩(wěn)定性，這與本研究結果一致。

已有研究表明[32]，深旋耕(粉壟)能夠顯著改變土壤水分狀況, 進而影響土壤貯水量和作物耗水量。何進等[33]研究指出，玉米深松覆膜的土壤含水率分別比傳統(tǒng)耕作高7.8%。蔣發(fā)輝等[23]研究認為，粉壟耕作顯著提高了降雨后耕層土壤的貯水量。張緒成等[34]研究發(fā)現(xiàn)，立式深旋松耕較深松和旋耕能顯著提高干旱年份土壤有效貯水量，顯著優(yōu)化0～40 cm土層的土壤物理性狀和水分特性。侯賢清等[35]認為，耕作與覆膜交互作用對作物苗期土壤蓄水量有顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn)，耕作方式、覆膜措施以及二者交互作用對土壤貯水量均有顯著影響，其中FL60×BM處理馬鈴薯關鍵生育期土壤貯水量最高，這是由于粉壟耕作能夠有效打破犁底層，疏松深厚耕層，使降雨下滲較深，土壤調(diào)蓄水分能力增強。而且粉壟耕作使得土壤表面骨骼顆粒細化，排列規(guī)整且緊密，表面光滑和孔隙發(fā)達。對水分吸收利用性能增強[9]。同時粉壟覆膜減少了表土跑墑和地表蒸發(fā)，進一步起到了蓄水保墑的作用[10]。

張莉等[21]研究結果表明，深旋松耕能在一定程度上改善馬鈴薯產(chǎn)量構成因素，有利于花后光合產(chǎn)物積累及其向塊莖的轉(zhuǎn)運，從而使馬鈴薯顯著增產(chǎn)38.68%。PERVAIZ等[36]認為，耕作方式對玉米產(chǎn)量無顯著影響，而覆膜措施、耕作與覆膜交互作用對玉米產(chǎn)量影響顯著。齊智娟等[15]研究發(fā)現(xiàn)，壟作全膜覆蓋可以優(yōu)化耕層土壤水熱環(huán)境，提高玉米穗行數(shù)和穗粒數(shù)，利于干物質(zhì)的積累，促進滴灌條件下的玉米產(chǎn)量形成。李軼冰等[37]發(fā)現(xiàn)，粉壟加蓋地膜灌漿漸增期灌漿速率優(yōu)勢明顯，穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量顯著提高，且耕作深度越深優(yōu)勢越明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，耕作方式、覆膜措施及其二者交互作用均可改善馬鈴薯產(chǎn)量構成，從而顯著提高馬鈴薯總產(chǎn)量和商品薯率，尤其以FL45×BM處理最為顯著。究其原因是粉壟耕作能有效打破犁底層，降低容重，提高孔隙度，疏松增厚耕層，提高有效貯水量[23, 32]，易于調(diào)用深層水分，從而提高了土壤供水能力，顯著優(yōu)化了耕層的土壤物理性狀和水分特性[10]。同時覆膜后克服了表土跑墑，進一步改善了土壤水溫狀況、促進了馬鈴薯苗期生長，提高了塊莖產(chǎn)量[35, 37]。因此解決了旱作條件下制約馬鈴薯生長最重要的影響因子，故產(chǎn)量得以提高[6]。而張緒成等[32]在西北黃土高原雨養(yǎng)區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，旋耕深度為60cm時，雖改善了土壤水分狀況，但促進了馬鈴薯花前耗水，使總耗水量增加，對馬鈴薯塊莖形成不利。因此在半干旱旱作區(qū), 馬鈴薯種植的粉壟深度以40 cm為佳, 可優(yōu)化土壤水分環(huán)境和耗水過程，顯著提高產(chǎn)量[38-39]，這與本研究結果一致。

因此，粉壟耕作方式能夠打破犁底層、增加土壤孔隙度，改善土壤物理性狀，進而促使水分在土壤中的垂直運移，而覆膜進一步減少了水分蒸發(fā)，克服了表土跑墑的缺點，減少了耗水量，提高了土壤貯水量，改善土壤微環(huán)境，進而促進作物的水分吸收，提高花后干物質(zhì)積累量及其向塊莖的分配比例，使得大薯產(chǎn)量和中暑產(chǎn)量維持較高水平，最終獲得較高的馬鈴薯總產(chǎn)量。所以，本試驗條件下粉壟覆膜是提高寧南山區(qū)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的適宜種植模式，但粉壟耕作的增產(chǎn)效果是否受降雨豐缺年份、耕作時間、土壤質(zhì)地和作物種類等因素的影響仍有待進一步深入研究。

4 結 論

1)與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟均可有效降低耕層土壤容重，改善土壤孔隙度，以粉壟45 cm處理下效果最好。與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟耕作可使0～60 cm土層>0.25 mm 機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量顯著增加。粉壟覆蓋地膜有利于0～80 cm土層土壤水分保蓄，其中以粉壟60 cm、45 cm覆膜處理提高水分效果較好。

2)粉壟耕作與覆膜對馬鈴薯總產(chǎn)量和商品薯率具有顯著或極顯著影響，在所有處理組合中，粉壟45 cm覆膜處理的馬鈴薯塊莖總產(chǎn)量和商品薯率最高，較傳統(tǒng)耕作不覆蓋處理分別顯著提高69.69% 和15.15%?？梢?，粉壟結合覆膜措施可顯著改善馬鈴薯耕層土壤結構、水分環(huán)境，有利于馬鈴薯個體和群體發(fā)育，其抗旱增產(chǎn)增收效果顯著。