楊成存，黃金文，韓凡香，包正育，柴守璽，程宏波，馬建濤，黃彩霞，常 磊

(1.甘肅省干旱生境作物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，蘭州 730070；2.蘭州城市學(xué)院 城市環(huán)境學(xué)院，蘭州 730070；3.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730070；4.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利水電工程學(xué)院，蘭州 730070)

西北半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)降水資源有限且利用率低，降雨少且時(shí)空分布不均，土壤水分虧缺是限制旱作區(qū)農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的首要因素。因此，如何抑制土壤蒸發(fā)、保墑蓄水是提升旱作區(qū)作物產(chǎn)量和降水利用效率的關(guān)鍵[1]。

馬鈴薯是西北半干旱區(qū)的主栽作物之一，常年播種面積達(dá)75萬(wàn)hm2，位居全國(guó)第二[2]。目前，旱作區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)主要以地膜覆蓋種植為主，該技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地提升了馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率。諸多研究證實(shí)[3-7]，地膜覆蓋具有較好的抑蒸保墑效果，能顯著提高馬鈴薯生育期內(nèi)土壤水分16.4%～77.1%，進(jìn)而能提高產(chǎn)量19.7%～73.3%。但地膜覆蓋在保墑的同時(shí)也明顯增加了膜下土壤溫度[8]，在馬鈴薯生長(zhǎng)后期，膜下長(zhǎng)期的高溫高濕環(huán)境不利于塊莖增長(zhǎng)及淀粉積累，易造成減產(chǎn)。此外，聚乙烯地膜的長(zhǎng)期使用會(huì)致使農(nóng)田“白色污染”加重，已不符合當(dāng)前綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展方向[9]。近年來(lái)，秸稈覆蓋種植技術(shù)逐漸被運(yùn)用于旱農(nóng)區(qū)作物生產(chǎn)中，有研究發(fā)現(xiàn)[10-13]，秸稈覆蓋具有顯著的調(diào)溫保墑及提高作物產(chǎn)量的作用。在西北旱地冬小麥生產(chǎn)中，秸稈覆蓋能顯著提高冬小麥全生育期土壤水分 10.0%～16.2%，進(jìn)而產(chǎn)量提高19.0%～52.1%，水分利用效率提高16.1%～61.0%[14-16]。在馬鈴薯生產(chǎn)上，秸稈覆蓋可顯著提高馬鈴薯生育期內(nèi)土壤水分，能顯著使馬鈴薯增產(chǎn)10.5%～34.2%[17-18]。但秸稈覆蓋的增產(chǎn)效應(yīng)也受覆蓋時(shí)間、方式及生態(tài)區(qū)氣候的影響較大。

甘肅旱作區(qū)玉米常年種植面積為80 萬(wàn)hm2[19]，玉米秸稈資源豐富，僅30%利用于飼料，大量的玉米秸稈閑置，堆放于莊前屋后，存在著安全隱患，秸稈的資源化利用問(wèn)題受到更廣泛的關(guān)注[20-21]。近年來(lái)，甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)干旱生境作物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作物高產(chǎn)高效栽培和生態(tài)生理研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)的利用玉米秸稈進(jìn)行局部覆蓋的栽培技術(shù)得以推廣應(yīng)用，能明顯增加馬鈴薯產(chǎn)量 10.5%～34.2%[22]，但之前對(duì)馬鈴薯增產(chǎn)效應(yīng)的研究多以秋季地表覆蓋為主，對(duì)于不同覆蓋時(shí)期及覆蓋方式下馬鈴薯產(chǎn)量效應(yīng)的對(duì)比研究較少，且土壤溫度監(jiān)測(cè)均使用曲管式地溫計(jì)，未能起到對(duì)土壤溫度的連續(xù)監(jiān)測(cè)，為此，本研究設(shè)置不同地表時(shí)期覆蓋(春季覆蓋和秋季覆蓋)及覆蓋方式(秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋)，以傳統(tǒng)露地平作為對(duì)照，并使用電子地溫計(jì)連續(xù)監(jiān)測(cè)土壤溫度的動(dòng)態(tài)變化，研究不同覆蓋時(shí)期及覆蓋方式對(duì)旱地馬鈴薯土壤水熱變化及產(chǎn)量的影響，旨在進(jìn)一步明確和探究旱地馬鈴薯秸稈帶狀覆蓋技術(shù)的增產(chǎn)機(jī)理，為旱地馬鈴薯高產(chǎn)栽培及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018—2019年在甘肅省通渭縣甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地(35°11′ N，105°19′ E)進(jìn)行，該區(qū)域?qū)僦袦貛О敫珊禋夂?，年均氣溫和海拔分別為7.2 ℃和1 750 m，年日照時(shí)數(shù)和無(wú)霜期分別為2 100～2 430 h和120～170 d，為典型半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，為一年一熟區(qū)。多年平均降水量390.7 mm，且60%以上的降雨集中于7—9月。試驗(yàn)區(qū)土壤為黃綿土，0～2.0 m土體土壤平均體積質(zhì)量為1.25 g/cm3。0～20 cm耕作層土壤含有機(jī)質(zhì)11.72 g/kg、全氮0.79 g/kg、速效磷 11.63 mg/kg、速效鉀122.7 mg/kg、pH為 8.5。2018年和2019年馬鈴薯生育期內(nèi)有效降水分別為364.8 mm和423.9 mm，較常年分別多74.3 mm和18.6 mm，均屬豐水年份(圖1)。

圖1 2018-2019年馬鈴薯全生育期降水量及大氣溫度

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)秸稈帶狀秋覆蓋(FSM)、黑膜大壟秋覆蓋(FPM)、秸稈帶狀春覆蓋(SSM)、黑膜大壟春覆蓋(SPM)和露地平作(CK)共5個(gè)處理，3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積90 m2(長(zhǎng) 18 m×5 m)。具體處理如下：

FSM：分60 cm的秸稈覆蓋帶和90 cm的種植帶，相間排列。秸稈覆蓋帶采用玉米整稈秋季進(jìn)行覆蓋，覆蓋量約5.25×104株/hm2，折合風(fēng)干秸稈重約9×103kg/hm2，約為1 hm2旱地玉米秸稈量；每種植帶在距離秸稈覆蓋邊緣5 cm處呈“品”字型穴播3行馬鈴薯，總帶寬150 cm，株距38 cm，行距26 cm。

SSM：秸稈覆蓋帶采用玉米整稈春季進(jìn)行覆蓋，覆蓋量及種植方式同秋覆蓋處理(FSM)。

FPM：使用聚乙烯黑色地膜(幅寬120 cm，厚度 0.01 mm)地面起大壟秋季進(jìn)行覆膜，大壟寬約100 cm，壟高10 cm，壟溝寬約20 cm，在大壟兩側(cè)呈“品”字型穴播2行馬鈴薯，壟寬120 cm，株距32 cm，行距60 cm。

SPM：使用聚乙烯黑色地膜地面起大壟春季進(jìn)行覆膜，種植方式同秋覆蓋處理(FPM)。

露地平作(CK)：傳統(tǒng)不覆蓋平作，播種時(shí)呈“品”字型穴播2行馬鈴薯，株距32 cm，行距 60 cm。

各處理播種密度均為5.25×104株/hm2。兩個(gè)馬鈴薯生長(zhǎng)季均在播種前7 d對(duì)試驗(yàn)地進(jìn)行深翻1次(耕深0.3 m)，旋耕1次(耕深0.2 m)，后進(jìn)行覆膜、覆稈。各小區(qū)施純氮120 kg/hm2、P2O590 kg/hm2，全部作為基肥在深翻旋耕前一次性施入，馬鈴薯生育期內(nèi)不再追肥。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水量 用土鉆法分別在馬鈴薯苗期、現(xiàn)蕾期、塊莖膨大期、淀粉積累期和成熟期按0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150、150～180和180～200 cm共8個(gè)土層，在各處理馬鈴薯植株間取土樣，在(105±0.5)℃的恒溫下用烘干法測(cè)定土壤質(zhì)量含水量。

土壤質(zhì)量含水量=(土壤鮮質(zhì)量―烘干土質(zhì)量)/烘干土質(zhì)量×100%

1.3.2 土壤貯水量 貯水量按公式W=h×ρ×ω×10 計(jì)算，式中：h為土層深度(cm)；ρ為土壤體積質(zhì)量(g/cm3)；ω為土壤質(zhì)量含水量(%)；W為土壤貯水量(mm)。全生育期土壤平均貯水量為各生育時(shí)期土壤貯水量的算術(shù)平均值。

1.3.3 土壤溫度 采用iButton溫度記錄儀(美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司)，設(shè)置為連續(xù)間隔1 h記錄監(jiān)測(cè)馬鈴薯土壤5 cm、15 cm和25 cm 3個(gè)土層晝夜溫度變化。

1.3.4 水分利用效率 耗水量按公式ET=(W1-W2)+P計(jì)算，式中：ET是馬鈴薯生育期內(nèi)耗水量(mm)；P是有效降雨量(馬鈴薯生長(zhǎng)時(shí)期≥5 mm)；W1是播前土壤貯水量(mm)；W2是收獲時(shí)土壤貯水量(mm)。水分利用效率按公式WUE=Y/ET計(jì)算，式中：WUE是水分利用效率[kg/(hm2·mm)]；Y是干薯產(chǎn)量(kg/hm2)；ET是生育期總耗水量(mm)。

1.3.5 經(jīng)濟(jì)效益 成熟期按小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)，按當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)，馬鈴薯商品薯1.5元/kg，非商品薯 0.6元/kg，總經(jīng)濟(jì)收益為商品薯與非商品薯的經(jīng)濟(jì)收益之和。

1.3.6 產(chǎn)量測(cè)定 在馬鈴薯收獲前，各處理隨機(jī)選取15株進(jìn)行室內(nèi)考種，依據(jù)薯質(zhì)量分大型薯(>150 g)、中型薯(75～150 g)和小型薯(<75 g)，分別調(diào)查各等級(jí)薯的個(gè)數(shù)并稱(chēng)量，計(jì)算商品薯率。商品薯率=(單薯鮮質(zhì)量75 g以上的產(chǎn)量/馬鈴薯總產(chǎn))×100%。馬鈴薯成熟時(shí)按小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)，折算每公頃產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2016和SPSS 24.0軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，采用Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，顯著水平為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆蓋時(shí)期和方式對(duì)全生育期0～200 cm土壤平均貯水量的影響

由圖2可知，覆蓋能顯著改善馬鈴薯全生育期0～200 cm土壤平均貯水量，增墑效應(yīng)地膜覆蓋大于秸稈帶狀覆蓋、秋覆蓋大于春覆蓋。與CK相比，覆蓋處理平均增加7.2%，其中，秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋分別較CK顯著平均提高 5.8%和8.6%，秋覆蓋(9.3%)的增墑幅度大于春覆蓋(5.1%)，這是由于秋季地表覆蓋能夠有效保持秋季降水并減少春季土壤蒸發(fā)，秋季覆蓋蓄水保墑效果優(yōu)于春季覆蓋。具體講，2018生長(zhǎng)季，與CK相比，秸稈帶狀覆蓋分別平均提高 3.7%，增墑幅度均以秋覆蓋(4.4%)大于春覆蓋(2.9%)；地膜覆蓋平均提高6.1%，增墑幅度均以秋覆蓋(6.9%)大于春覆蓋(5.3%)。2019生長(zhǎng)季，與CK相比，秸稈帶狀覆蓋平均提高 8.0%，增墑幅度均以秋覆蓋(10.7%)大于春覆蓋(5.4%)；地膜覆蓋平均提高11.1%，增墑幅度也是秋覆蓋(15.2%)大于春覆蓋(7.0%)。

不同小寫(xiě)字母表示處理間在0.05水平上差異顯著，下同

2.2 覆蓋時(shí)期和方式對(duì)各生育時(shí)期0～200 cm土壤平均貯水量的影響

由圖3可知，覆蓋能明顯提高馬鈴薯各生育時(shí)期0～200 cm土層平均貯水量。2018年生長(zhǎng)季，與CK相比，F(xiàn)PM和SPM處理分別平均提高10.0%和7.5%，受降水影響，各生育期僅淀粉積累期存在差異，F(xiàn)SM較CK顯著提高6.7%，其他時(shí)期各處理間無(wú)顯著差異。各時(shí)期，地膜覆蓋與秸稈帶狀覆蓋差異不顯著。2019年生長(zhǎng)季，覆蓋處理能普遍提高馬鈴薯各生育時(shí)期土壤貯水量，與CK相比，F(xiàn)SM和FPM處理均能顯著提高不同生育時(shí)期土壤貯水量，平均較CK提高 11.0%～15.4%。SSM處理僅在現(xiàn)蕾期、塊莖膨大期和淀粉積累期存在顯著差異，分別增加 7.2%、8.6%和5.5%，其他時(shí)期與CK無(wú)顯著差異。而SPM處理除在成熟期與CK無(wú)顯著差異外，其余時(shí)期均顯著高于CK，平均增加13.9%～20.2%。同樣，地膜覆蓋與秸稈帶狀覆蓋無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，秸稈帶狀覆蓋具有與地膜覆蓋相似的增墑效果，但無(wú)論是秸稈帶狀覆蓋還是地膜覆蓋，其增墑效應(yīng)均以秋季覆蓋大于春季覆蓋，這主要是由于秋季覆蓋抑蒸保墑效果明顯，能夠有效增加降水入滲并有效阻止土壤水分蒸發(fā)，秋季覆蓋抑蒸保墑效果更優(yōu)于春季覆蓋。

ST.苗期；BT.現(xiàn)蕾期；TE.塊莖膨大期；SA.淀粉積累期；MT.成熟期。下同

2.3 覆蓋時(shí)期和方式對(duì)全生育期0～25 cm土層平均溫度的影響

地表覆蓋顯著影響土壤溫度變化(圖4)，秸稈帶狀覆蓋全生育期具有明顯的降溫效應(yīng)，地膜覆蓋則存在增溫效應(yīng)。與CK相比，秸稈帶狀覆蓋平均降低0.7 ℃，降溫幅度秋覆蓋(0.8 ℃)大于春覆蓋(0.5 ℃)，同時(shí)，地膜覆蓋平均增溫 0.5 ℃，增溫幅度秋覆蓋(0.5 ℃)小于春覆蓋(0.6 ℃)，主要原因在于地膜覆蓋在地表形成一層物理阻隔層，阻絕土壤熱量散失，使得土壤溫度得以保持，而秸稈帶狀覆蓋能夠有效阻止太陽(yáng)輻射直接到達(dá)地面，使土壤溫度在晝夜間變化更為平緩，縮小晝夜溫差，明顯平抑了土壤溫度波動(dòng) 變化。

圖4 不同處理下2018—2019年馬鈴薯各生育時(shí)期0～25 cm土壤平均溫度

具體看，2018年生長(zhǎng)季，與CK相比，秸稈帶狀覆蓋具有普遍的降溫效應(yīng)，F(xiàn)SM和SSM處理均能顯著降低各生育時(shí)期土壤溫度，分別降低 0.3～1.1 ℃和0.1～0.8 ℃，其FSM處理在淀粉積累期降溫幅度最大，較CK降溫1.1 ℃，秋覆蓋大于春覆蓋。地膜覆蓋存在增溫和降溫雙重效應(yīng)，F(xiàn)PM處理除淀粉積累期降溫外，其余各生育時(shí)期存在明顯增溫效應(yīng)，平均較CK增溫0.1～1.2 ℃；SPM處理在塊莖膨大和淀粉積累分別顯著降溫0.4 ℃、0.6 ℃，苗期、現(xiàn)蕾期和成熟期分別增溫1.3 ℃、0.4 ℃和0.2 ℃。2019年生長(zhǎng)季，秸稈帶狀覆蓋具有明顯的降溫效應(yīng)，與CK相比，F(xiàn)SM和SSM處理分別降低0.4～1.8 ℃和0.5～1.4 ℃,其FSM處理苗期降溫幅度最大，較CK降溫1.8 ℃，秋覆蓋大于春覆蓋。地膜覆蓋具有普遍的增溫效應(yīng)，與CK相比，F(xiàn)PM和SPM處理分別增加0.1～1.1 ℃和0.2～1.7 ℃，其SPM處理在苗期增溫幅度最大，較CK增溫1.7 ℃，春覆蓋大于秋覆蓋?？梢?jiàn)，覆蓋能顯著影響馬鈴薯各生育時(shí)期0～25 cm土層平均溫度變化，且秸稈帶狀覆蓋的降溫效應(yīng)，秋覆蓋大于春覆蓋，地膜覆蓋增溫效應(yīng)，秋覆蓋明顯小于春覆蓋。

2.4 覆蓋時(shí)期和方式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響

覆蓋種植可顯著提高馬鈴薯干薯產(chǎn)量、鮮薯產(chǎn)量和水分利用效率(表1)，秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋分別平均較CK增加干薯產(chǎn)量和鮮薯產(chǎn)量7.6%、22.6%和9.8%、25.3%，增產(chǎn)幅度秋覆蓋(19.9%)大于春覆蓋(12.7%)。這主要是由于地膜覆蓋主要促進(jìn)了馬鈴薯出苗，加快了生育進(jìn)程，顯著提高馬鈴薯單薯質(zhì)量，而秸稈帶狀覆蓋能顯著提高馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)，從而提高了馬鈴薯產(chǎn)量。地膜覆蓋與秸稈覆蓋均能顯著改善土壤水熱環(huán)境，但秋季地膜覆蓋與秸稈覆蓋抑蒸保墑效果優(yōu)于春季覆蓋，從而使秋季覆蓋增產(chǎn)效果大于春季覆蓋。具體來(lái)看，在2018生長(zhǎng)季，與CK相比，秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋干薯產(chǎn)量和鮮薯產(chǎn)量分別增產(chǎn)11.9%、32.3%和10.8%、32.6%，增產(chǎn)幅度依次為FPM(33.9%)>SPM(31.0%)>FSM(12.2%)>SSM(10.5%)。在2019生長(zhǎng)季，僅FPM處理干薯產(chǎn)量和鮮薯產(chǎn)量較CK顯著增產(chǎn) 24.1%和27.1%，其他處理與CK均無(wú)顯著差異。

表1 不同處理下2018-2019年馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的變化

覆蓋能明顯提高馬鈴薯水分利用效率，覆蓋處理干薯水分利用效率平均提高4.8%～13.5%。2018生長(zhǎng)季，F(xiàn)SM、SSM處理干薯水分利用效率與CK均無(wú)顯著差異，而FPM、SPM處理較CK顯著提高21.3%和20.1%。2019生長(zhǎng)季，F(xiàn)SM和FPM較CK顯著提高1.7%和 14.8%，SSM和SPM與CK均無(wú)顯著差異。

覆蓋增產(chǎn)的主要原因是顯著提高了馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)和單薯質(zhì)量。兩個(gè)生長(zhǎng)季，覆蓋處理單薯質(zhì)量和單株結(jié)薯數(shù)分別提高2.6%～38.4%、6.1%～16.4%。具體講，在2018生長(zhǎng)季，與CK相比，單株結(jié)薯數(shù)各處理與CK無(wú)顯著差異，單薯質(zhì)量除SSM與CK無(wú)顯著差異外，F(xiàn)SM、FPM、和SPM處理分別增加13.8%、36.1%和38.4%。商品薯率較CK的增幅依次為SPM(18.4%)>FPM(16.4%)>FSM(15.0%)>SSM(11.1%)，2019生長(zhǎng)季，與CK相比，單株結(jié)薯數(shù)FSM和SSM分別顯著提高6.8%和16.4%，而FPM和SPM分別降低9.6%和9.6%；單薯質(zhì)量FSM和SSM分別顯著增加13.8%和8.2%，F(xiàn)PM和SPM，較CK顯著增加26.1%和23.5%。單薯質(zhì)量的增加有利馬鈴薯商品薯率的提高，商品薯率較CK的增幅依次為SPM(15.4%)>FPM(12.7%)>FSM(10.2%)>SSM(9.0%)。

2.5 土壤水熱與馬鈴薯產(chǎn)量的相關(guān)性

兩年試驗(yàn)中全生育期土壤貯水量與馬鈴薯單薯質(zhì)量(r=0.796**)、干薯產(chǎn)量(r=0.822**)和鮮薯產(chǎn)量(r=0.846**)關(guān)系最密切；全生育期土壤溫度與馬鈴薯干薯產(chǎn)量(r=0.589*)和鮮薯產(chǎn)量(r=0.596*)呈顯著相關(guān)，而與單薯質(zhì)量(r=0.846**)和單株結(jié)薯數(shù)(r=-0.856**)關(guān)系最顯著(表 2)。表明，覆蓋后土壤貯水量的增加對(duì)馬鈴薯干薯產(chǎn)量和鮮薯產(chǎn)量的提高顯著高于溫度變化引起的差異；覆蓋后秸稈帶狀覆蓋的降溫效應(yīng)有利于提高馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)和淀粉積累，進(jìn)而提高產(chǎn)量。可見(jiàn)，覆蓋種植馬鈴薯增產(chǎn)的原因主要是通過(guò)提高馬鈴薯單株結(jié)薯和單薯質(zhì)量數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，秸稈帶狀覆蓋的降溫保墑效應(yīng)有利于馬鈴薯淀粉積累，更有利于馬鈴薯塊莖生長(zhǎng)，進(jìn)而提高馬鈴薯產(chǎn)量，這也是半干旱區(qū)秸稈帶狀覆蓋種植馬鈴薯較CK顯著增產(chǎn)的重要機(jī)制。

表2 不同覆蓋處理下馬鈴薯全生育土壤水熱與產(chǎn)量及產(chǎn)量要素的相關(guān)性

2.6 覆蓋時(shí)期和方式對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

本研究中，秸稈帶狀覆蓋是將大量的閑置廢棄的玉米秸稈就地利用，因此將秸稈投入成本按0元/hm2計(jì)算。由表3可知，兩個(gè)生長(zhǎng)季中，F(xiàn)SM和SSM均能明顯提高馬鈴薯純經(jīng)濟(jì)收益和產(chǎn)投比且最高；FPM和SPM雖能明顯增加各品種馬鈴薯純經(jīng)濟(jì)收益，但其產(chǎn)投比普遍不如FSM和SSM。具體表現(xiàn)為：2018生長(zhǎng)季，與CK相比，F(xiàn)SM和SSM分別增加純收入和產(chǎn)投比34.6%、30.9%和39.2%、36.3%，F(xiàn)PM和SPM分別增加純收入44.5%和41.7%，但產(chǎn)投比基本一致。2019生長(zhǎng)季，與CK相比，F(xiàn)SM和SSM處理分別增加純收入和產(chǎn)投比26.5%、22.3%和35.9%、32.3%，F(xiàn)PM和SPM分別增加純收入31.4%和6.8%，F(xiàn)PM增加20.1%，而SPM降低純收入 4.5%，F(xiàn)PM和SPM降低產(chǎn)投比6.0%和 18.5%。秸稈帶狀秋覆蓋與地膜秋覆蓋純經(jīng)濟(jì)收益更優(yōu)于春覆蓋，地膜覆蓋處理的產(chǎn)投比明顯低于CK，可見(jiàn)，與CK相比，秸稈帶狀覆蓋在馬鈴薯上是節(jié)本且高效的種植技術(shù)。

表3 不同處理下2018—2019年馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益分析

3 討 論

3.1 覆蓋時(shí)期和方式對(duì)土壤水熱的影響

覆蓋栽培能夠提高自然降水的有效利用，減少地表蒸發(fā)，改善土壤墑情，蓄水保墑作用顯著，從而影響旱地馬鈴薯田土壤水熱環(huán)境，但不同覆蓋方式和時(shí)期對(duì)土壤水熱的影響不同。李娜娜等[23]研究表明，地膜秸稈二元覆蓋能夠集雨提墑，有效阻止水分蒸發(fā)，增強(qiáng)旱地作物對(duì)深層土壤水分上升和利用，有利于加快水分在土壤-植物-大氣間的運(yùn)轉(zhuǎn)?；糨W珍等[24]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋能抑制土壤蒸發(fā)，增加降水入滲，能夠顯著改善馬鈴薯生育期土壤水分。本研究表明，地膜和秸稈覆蓋處理其土壤增墑都顯著高于露地平作，增墑作用顯著，在馬鈴薯全生育期，由于地膜覆蓋阻止了土壤水分的蒸發(fā)，促進(jìn)了作物對(duì)土壤深層水分的調(diào)用，秸稈覆蓋可降低地表蒸發(fā)，具有明顯的保水效應(yīng)，這與李輝等[25]研究結(jié)果一致。夏芳琴等[26]研究表明，秋季覆蓋能夠保持秋季降水并減少春季土壤蒸發(fā)，秋季覆蓋蓄水保墑效果優(yōu)于春季覆蓋，這與本研究結(jié)果相似。地膜覆蓋對(duì)馬鈴薯生育期土壤具有顯著的增溫效果，玉米秸稈覆蓋具有顯著的降溫效果[27]。玉米秸稈覆蓋種植在平衡土壤溫度方面效果明顯，且玉米秸稈覆蓋能夠很好地降低馬鈴薯生育期地表溫度，有利于馬鈴薯生長(zhǎng)[28]；Wu等[29]采用傳統(tǒng)水銀地溫計(jì)在玉米各生育時(shí)期測(cè)定土壤溫度，研究表明，地膜覆蓋能提高玉米生育期的土壤溫度，從而提高出苗率，加快生長(zhǎng)進(jìn)程。但本研究采用電子溫度計(jì)在馬鈴薯全生育期連續(xù)監(jiān)測(cè)土壤溫度，結(jié)果表明，地膜覆蓋增溫效果明顯，但溫度過(guò)高不利于馬鈴薯薯塊的形成與膨大；而秸稈帶狀覆蓋較露地平作降溫效果顯著，能夠明顯抑制土壤溫度波動(dòng)變化，這是由于秸稈帶狀覆蓋能夠有效阻止太陽(yáng)輻射直接到達(dá)地面，使土壤溫度在晝夜間變化更為平緩，更有利于馬鈴薯塊莖的形成與膨大，且地膜秋覆蓋的土壤增溫效果更優(yōu)于春覆蓋，秸稈帶狀秋覆蓋的土壤降溫效果更優(yōu)于春覆蓋，這與張淑敏等[30]和Chen等[10]的研究結(jié)果一致。

3.2 覆蓋時(shí)期和方式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響

覆蓋栽培能夠更有效地保持和利用水分，在降雨有限水平下，能夠顯著提高產(chǎn)量和水分利用效率[31-33]。Zhang等[34]研究表明，覆蓋措施對(duì)土壤水分有效利用、降水利用和作物生產(chǎn)力均有顯著的促進(jìn)作用，顯著提高了玉米籽粒產(chǎn)量、水分利用效率。Hou等[35]在干旱條件下，秸稈覆蓋在提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和水分利用效率方面均優(yōu)于地膜覆蓋。這與本研究結(jié)果不一致，原因可能是本研究?jī)赡暝囼?yàn)都在豐水年份進(jìn)行，降雨充沛，具有良好的水熱環(huán)境，地膜覆蓋促進(jìn)了馬鈴薯出苗，加快了生育進(jìn)程，顯著提高馬鈴薯單薯質(zhì)量，秸稈帶狀覆蓋在馬鈴薯塊莖膨大期和淀粉積累期降溫幅度較大，顯著提高馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)，從而提高了馬鈴薯產(chǎn)量。鄧浩亮等[36]研究表明，地膜覆蓋種植可以顯著改善玉米土壤水熱環(huán)境，增溫保墑效果顯著，進(jìn)而顯著提高玉米產(chǎn)量和水分利用效率。本研究結(jié)果表明，覆蓋處理均能顯著提高產(chǎn)量和水分利用效率，且秋覆蓋提高幅度更優(yōu)于春覆蓋，這與普雪可等[37]和毛安然等[38]的研究結(jié)果一致。Li等[39]研究表明，地膜覆蓋和秸稈覆蓋能分別使馬鈴薯增產(chǎn)24.3%和16.0%，水分利用效率分別提高28.7%和5.6%。本研究得到相似結(jié)論，即秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋能夠顯著改善土壤水熱環(huán)境，顯著提高旱地馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率，且秋覆蓋的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益更優(yōu)于春覆蓋，其中秸稈帶狀秋覆蓋具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

從田間實(shí)際生產(chǎn)角度考慮，甘肅中部馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)都以小農(nóng)戶為主，秸稈帶狀覆蓋技術(shù)采用人工覆蓋秸稈的方式，依靠現(xiàn)有小型機(jī)械即可完成，充分利用了閑置的玉米秸稈資源，從而避免秸稈焚燒引起的安全問(wèn)題及環(huán)境污染。與人工覆蓋地膜相比，甘肅中部馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的小農(nóng)戶大部分還是需要多人合作進(jìn)行人工覆蓋地膜，收獲時(shí)需人工清理地膜，而相比秸稈帶狀覆蓋技術(shù)，其操作更為簡(jiǎn)單、方便、快捷，可顯著降低勞動(dòng)強(qiáng)度和投入成本。

4 結(jié) 論

覆蓋種植能明顯調(diào)控馬鈴薯全生育期土壤溫度，秸稈帶狀覆蓋能明顯降低馬鈴薯全生育期土壤溫度0.5～0.8 ℃，降溫幅度秋覆蓋大于春覆蓋，而地膜覆蓋則增加了馬鈴薯全生育期土壤溫度0.5～0.6 ℃，增溫幅度春覆蓋大于秋覆蓋。秸稈帶狀覆蓋和地膜覆蓋均具有顯著的蓄水保墑作用，分別顯著較CK提高馬鈴薯全生育期0～200 cm土層土壤水分5.8%和8.6%，產(chǎn)量7.6%和22.6%及水分利用效率4.8%和13.5%，且增墑、增產(chǎn)幅度秋覆蓋大于春覆蓋。秸稈帶狀覆蓋具有降溫、增墑作用，這正好利于西北半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育，增產(chǎn)效果明顯，是適宜于西北半干旱區(qū)推廣應(yīng)用。