馬菊花，黃彩霞*，李亞珍，楊永，陳志丕，李虹彩，李擁軍，胡亮亮，王龍龍，張乾

秸稈覆蓋量與覆蓋方式對(duì)馬鈴薯耗水特性及產(chǎn)量的影響

馬菊花1，黃彩霞1*，李亞珍1，楊永1，陳志丕2，李虹彩3，李擁軍2，胡亮亮1，王龍龍1，張乾1

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利水電工程學(xué)院，蘭州 730070；2.定西市水利科學(xué)研究所，甘肅 定西 743000；3.定西市水務(wù)局，甘肅 定西 743000）

【目的】探明覆蓋對(duì)黃土高原旱作區(qū)馬鈴薯耗水規(guī)律、水分利用效率及產(chǎn)量的影響?！痉椒ā恳詡鹘y(tǒng)露地平作種植為對(duì)照（CK），設(shè)地膜覆蓋（PM）、高壟秸稈局部高覆蓋量（RSM9）、高壟秸稈局部低覆蓋量（RSM6）、平作秸稈局部高覆蓋量（PSM9）、平作秸稈局部低覆蓋量（PSM6）、秸稈全覆蓋（FC）的種植模式，共7個(gè)處理，秸稈覆蓋量與覆蓋方式對(duì)馬鈴薯耗水特性及產(chǎn)量的影響?！窘Y(jié)果】①與CK相比，秸稈局部覆蓋處理薯塊產(chǎn)量和分別平均提高11.8%～21.7%、15.9%～26.7%；局部覆蓋處理間，與平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）相比，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）薯塊產(chǎn)量和分別平均提高1.5%和1.7%；與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產(chǎn)量和分別平均提高6.1%和6.5%。②與CK相比，秸稈局部覆蓋處理有增墑和降墑的雙重效應(yīng)，且增墑點(diǎn)次遠(yuǎn)多于降墑點(diǎn)次；局部覆蓋各處理間土壤貯水量均表現(xiàn)為RSM6處理>PSM6處理>RSM9處理>PSM9處理。③與CK相比，秸稈局部覆蓋處理馬鈴薯塊莖形成—淀粉積累期的耗水量、日耗水強(qiáng)度及耗水模系數(shù)分別高4.6 mm、0.11 mm/d、2.7%；局部覆蓋處理間，塊莖膨大—收獲期耗水特征均表現(xiàn)為RSM處理>PSM處理，而在播種—塊莖膨大期為PSM處理>RSM處理?！窘Y(jié)論】秸稈局部覆蓋通過(guò)降低塊莖膨大期前耗水，增加塊莖膨大期后耗水，平衡馬鈴薯關(guān)鍵生育期耗水需求，促進(jìn)馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育達(dá)到增產(chǎn)效果。因此，在馬鈴薯覆蓋栽培模式中，推薦高壟秸稈局部覆蓋（RSM）+6 000 kg/hm2的秸稈覆蓋量為最優(yōu)種植模式。

秸稈局部覆蓋；平作；高壟；耗水特性；馬鈴薯

0 引 言

【研究意義】農(nóng)業(yè)水資源匱乏、降水供需時(shí)空錯(cuò)位、季節(jié)性干旱已成為西北干旱半干旱區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)量低而不穩(wěn)的主要原因[1]。馬鈴薯（L.）是世界上僅次于玉米、水稻、小麥之后的第四大糧食作物[2-3]。甘肅省定西市是全國(guó)馬鈴薯三大主產(chǎn)區(qū)之一，是馬鈴薯主糧化的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)。因此，研發(fā)馬鈴薯抑蒸保墑、增加土壤含水率、充分利用降水、平衡作物關(guān)鍵生育期耗水、提高水分利用率的旱作種植技術(shù)是實(shí)現(xiàn)旱地馬鈴薯穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的關(guān)鍵?！狙芯窟M(jìn)展】近年來(lái)，定西市政府全面貫徹國(guó)家關(guān)于馬鈴薯主糧化的思想，在馬鈴薯栽培方面探索推廣了“脫毒種薯+全膜覆蓋+配方施肥+節(jié)水灌溉+專業(yè)化防治+機(jī)械化耕作”的標(biāo)準(zhǔn)栽培技術(shù)，其中全膜雙壟壟側(cè)和大壟栽培模式被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部樹立為全國(guó)干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)高效的典范，但隨著推廣面積迅速增大，農(nóng)膜用量急劇增加，舊膜被翻耕留存農(nóng)田引起土壤質(zhì)量下降、農(nóng)膜隨意丟棄造成生態(tài)環(huán)境污染及部分農(nóng)膜焚燒引起大氣污染等問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，這與國(guó)家倡導(dǎo)的“生態(tài)、優(yōu)質(zhì)、健康”農(nóng)業(yè)發(fā)展理念相悖。秸稈覆蓋是一種生態(tài)環(huán)保、種養(yǎng)結(jié)合、可實(shí)現(xiàn)秸稈資源化循環(huán)利用的可持續(xù)綠色生產(chǎn)技術(shù)[4]，但傳統(tǒng)的全面、全程覆蓋模式卻因其保墑降溫效應(yīng)不利于作物出苗，往往導(dǎo)致作物大幅減產(chǎn)[5-6]，不適合在黃土高原冷涼地區(qū)推廣應(yīng)用。秸稈局部覆蓋是一種旱地綠色栽培技術(shù)，采用“種的地方不覆、覆的地方不種”方式避免了苗期土壤溫度過(guò)低（土壤平均降溫0.2～1.1 ℃）[7-8]引起出苗不全的問(wèn)題，具有明顯增產(chǎn)效應(yīng)[7,9-10]?！厩腥朦c(diǎn)】但目前關(guān)于這項(xiàng)技術(shù)主要集中在小麥增產(chǎn)機(jī)理研究方面，對(duì)秸稈局部覆蓋馬鈴薯的生產(chǎn)模式還在探索，尤其是適宜的壟高和秸稈覆蓋量的研究還不夠成熟。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】為此，以傳統(tǒng)露地平作種植為對(duì)照，研究秸稈覆蓋方式及覆蓋量對(duì)黃土高原旱作區(qū)馬鈴薯耗水規(guī)律、水分利用率及產(chǎn)量的影響，旨在為西北旱作區(qū)馬鈴薯秸稈覆蓋栽培模式的研究及應(yīng)用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年4—10月在甘肅省定西市安定區(qū)灌溉試驗(yàn)基地（104°36′E，35°33′N，海拔1 900 m）進(jìn)行。該試驗(yàn)基地屬溫帶半干旱大陸性氣候。該區(qū)多年平均降水量450 mm，且降水主要集中在7—9月，蒸發(fā)量高達(dá)1 500 mm，無(wú)霜期141 d，年均日照時(shí)間2 433 h，年平均氣溫6.3 ℃，≥10 ℃積溫2 075.2 ℃。試驗(yàn)區(qū)土壤以黃綿土為主，有機(jī)質(zhì)量在1.0%～1.5%，土壤平均體積質(zhì)量為1.6 g/cm3。圖1為試驗(yàn)區(qū)2020年馬鈴薯全生育期總降水量371.89 mm，有效降水量（≥5 mm）為319.65 mm。

圖1 2020年度馬鈴薯生育期降水量及日平均氣溫變化

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共7個(gè)處理，分別為高壟秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理（RSM6）、高壟秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理（RSM9）、平作秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理（PSM6）、平作秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理（PSM9）、秸稈全覆蓋處理（FC）、地膜覆蓋（PM）處理，傳統(tǒng)露地平作種植（CK）為對(duì)照，采用玉米秸稈整桿覆蓋方式，每個(gè)處理3次重復(fù)。各處理小區(qū)面積均為60 m2。7種處理田間布置見圖2。各處理技術(shù)要點(diǎn)為：RSM9：壟上種植，壟溝覆蓋，秸稈覆蓋量為9 000 kg/hm2；RSM6：壟上種植，壟溝覆蓋，秸稈覆蓋量為6 000 kg/hm2；PSM9：平作，種植帶與覆蓋帶相間排列，秸稈覆蓋為9 000 kg/hm2；PSM6：平作，種植帶與覆蓋帶相間排列，秸稈覆蓋為6 000 kg/hm2；FC：平作，秸稈全地面覆蓋，覆蓋量為9 000 kg/hm2；FM：全地面進(jìn)行覆膜，平作，覆膜后穴播；CK：傳統(tǒng)裸地平作種植，不覆蓋。馬鈴薯供試品種為新大坪。除裸地種植及秸稈全覆蓋種植為等行距種植外，其余各處理株、行距相同，株距30 cm，行距60 cm。各處理播種時(shí)2行間植株縱向平行、橫向錯(cuò)位種植，形成行間種植植株呈三角形布置，種植方式均為人工穴播，穴播深度15 cm。

播種前7天按照設(shè)計(jì)方案整地，整地起壟后即覆秸稈和覆膜。其他生產(chǎn)管理方式與當(dāng)?shù)剞r(nóng)民生產(chǎn)習(xí)慣一致，全生育期無(wú)灌水。

圖2 馬鈴薯田間種植示意

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤含水率

在馬鈴薯各生育期（播種期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期及收獲期）用直徑為5 cm的土鉆分別在馬鈴薯各小區(qū)種植帶及覆蓋帶行間分7個(gè)土層（0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150 cm和150～180 cm）鉆取土樣，采用（105.0±2.0）℃的恒溫下烘干后加權(quán)平均計(jì)算土壤含水率。

土壤含水率（%）=（鮮土質(zhì)量-烘干土質(zhì)量）/烘干土質(zhì)量×100%。 （1）

1.3.2 土壤貯水量與農(nóng)田耗水特性計(jì)算

土壤貯水量計(jì)算式為：

10， （2）

式中：為土壤貯水量（mm）；為土層深度（cm）；為土壤體積質(zhì)量（g/cm3）；為質(zhì)量土壤含水率（%）。

農(nóng)田耗水量計(jì)算式為：

(12)＋， （3）

式中：為馬鈴薯生育期內(nèi)的農(nóng)田總耗水量（mm）；為作物生育期≥5 mm有效降水量（mm）；數(shù)據(jù)由試驗(yàn)基地自制小型氣象站測(cè)得；12分別為播前和收獲期土壤貯水量（mm）。

生育階段耗水量計(jì)算式為：

ET=ΔW＋P， （4）

式中：ET為第個(gè)生育時(shí)期的耗水量（mm）；ΔW為第個(gè)生育時(shí)期的土壤供水量（mm）；即第個(gè)生育期前與生育期后土壤貯水量的差值；P為第個(gè)生育時(shí)期內(nèi)的有效降水量（mm）。

耗水模系數(shù)計(jì)算式為：

CP=ET/ET，（5）

式中：為耗水模系數(shù)（無(wú)量綱單位）；ET為各生育階段耗水量（mm）。

日耗水強(qiáng)度計(jì)算式為：

CD=ET/d， （6）

式中：為日耗水強(qiáng)度（mm/d）；為作物某個(gè)生育階段持續(xù)時(shí)間（d）。

1.3.3 水分利用效率（）計(jì)算

水分利用效率計(jì)算式為：

， （7）

式中：為水分利用效率（kg/（hm2·mm））；為馬鈴薯塊莖產(chǎn)量（kg/hm2）；為馬鈴薯農(nóng)田耗水量（mm）。

1.3.4 產(chǎn)量測(cè)定

待馬鈴薯完全成熟后，各處理隨機(jī)挖取15株馬鈴薯進(jìn)行考種，并將單個(gè)鮮薯依據(jù)質(zhì)量分為3個(gè)等級(jí)：大型薯（>150 g）、中型薯（75～150 g）和小型薯（<75 g），分別統(tǒng)計(jì)各等級(jí)馬鈴薯個(gè)數(shù)并稱量，計(jì)算馬鈴薯商品薯率。將各處理考種后的15株馬鈴薯塊莖鮮薯在105 ℃下烘干，折算各處理的塊莖含水率及干薯產(chǎn)量，并從中選取代表性薯塊，稱取鮮質(zhì)量，切片后于烘箱中105 ℃殺青0.5 h后，80 ℃烘干至恒質(zhì)量，求得馬鈴薯出干率。

商品薯率（%）=單薯鮮質(zhì)量75g以上的產(chǎn)量/

馬鈴薯總產(chǎn)量×100%， （8）

塊莖含水率（%）=（1-馬鈴薯塊莖干質(zhì)量/

馬鈴薯塊莖鮮質(zhì)量）×100%， （9）

干薯產(chǎn)量=小區(qū)實(shí)測(cè)鮮薯產(chǎn)量×

（1-塊莖含水率）， （10）

馬鈴薯出干率（%）=代表性薯塊烘干質(zhì)量（g）/

代表性薯塊鮮薯質(zhì)量×100%。 （11）

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)及作圖，使用SPSS 22.0進(jìn)行方差分析及相關(guān)性分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析，顯著性水平設(shè)置為=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯關(guān)鍵生育期土壤含水率差異

秸稈覆蓋顯著影響馬鈴薯各生育期不同土層土壤含水率（圖3）。與CK相比，覆蓋處理在塊莖形成期0～180 cm土層、塊莖膨大期0～60 cm土層、淀粉積累期及成熟期0～180 cm土層均表現(xiàn)增墑效應(yīng)，其余土層表現(xiàn)降墑效應(yīng)，尤其以馬鈴薯根系最大活動(dòng)層0～60 cm土層土壤增墑效應(yīng)最突出；秸稈局部覆蓋處理除在塊莖膨大期20～180 cm土層存在降墑效應(yīng)外，其余時(shí)期各土層均表現(xiàn)為增墑效應(yīng)，且以塊莖形成期和收獲期0～60 cm土層增墑效應(yīng)最突出，2個(gè)時(shí)期0～60 cm土層土壤含水率增加42.0%和37.7%。

與PM處理相比，秸稈局部覆蓋亦具有增墑和降墑的雙重效應(yīng)，其中，塊莖形成期90～150 cm土層、塊莖膨大期0～180 cm土層及淀粉積累期40～60 cm土層表現(xiàn)降墑效應(yīng)，土壤含水率依次降低11.3%、11.2%及26.8%；塊莖形成期（除90～150 cm土層）、淀粉積累期（除40～60 cm土層）和收獲期各土層表現(xiàn)為增墑效應(yīng)，土壤含水率各時(shí)期依次增加36.3%、9.2%和22.3%。與FC處理相比，秸稈局部覆蓋各處理在馬鈴薯塊莖膨大期—收獲期各土層均表現(xiàn)降墑效應(yīng)，其中以塊莖膨大期降墑最突出。局部覆蓋處理間，RSM6處理在塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和收獲期40～60 cm土層土壤含水率最高，依次分別為21.1%、15.1%、17.9%、20.2%，且在塊莖形成期0～180 cm土層土壤含水率高于其余3個(gè)局部覆蓋處理。

圖3 各關(guān)鍵生育期0～180 cm各土層土壤水分分布

2.2 馬鈴薯不同生育期土壤貯水量

圖4為馬鈴薯各生育期0～180 cm土層土壤貯水量，圖中誤差線表示平均值的標(biāo)準(zhǔn)誤（=3），不同小寫字母表示各處理在＜0.05水平上差異顯著，下同。隨著馬鈴薯生育期推進(jìn)，覆蓋處理土壤貯水量呈“升-降-升”的趨勢(shì)，塊莖膨大期0～180 cm土層土壤貯水量最少，為368.0 mm（圖4）。與CK相比，覆蓋顯著增加了馬鈴薯全生育期0～180 cm土層土壤貯水量增加了45.4～69.0 mm，秸稈覆蓋的貯水性能好于地膜覆蓋，二者平均相差31.2 mm。具體來(lái)看，與CK相比，秸稈局部覆蓋處理在馬鈴薯塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和收獲期4個(gè)關(guān)鍵生育期0～180 cm土層土壤貯水量平均增加了3.4%～33.8%、6.0%～13.0%、5.6%～10.5%、26.8%～30.7%；與PM處理相比，秸稈局部覆蓋處理在馬鈴薯4個(gè)關(guān)鍵生育期0～180 cm土層土壤貯水量平均增加4.9%～6.2%、2.9%～9.7%、5.3%～10.3%、20.8%～24.5%。局部覆蓋處理間，RSM6處理在馬鈴薯4個(gè)關(guān)鍵生育期0～180 cm土層土壤貯水量均最高?？梢?，馬鈴薯局部覆蓋0～180 cm土層土壤貯水量RSM處理優(yōu)于PSM處理，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理優(yōu)于秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理。

圖4 馬鈴薯各生育期0～180 cm土層土壤貯水量

2.3 馬鈴薯不同生育階段耗水特征差異

表1為馬鈴薯各生育階段耗水量、日耗水強(qiáng)度、耗水模系數(shù)。由表1可看出，各處理馬鈴薯不同生育期的階段耗水量、日耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)均呈先升高后降低的趨勢(shì)，階段耗水量和耗水模系數(shù)在塊莖形成—塊莖膨大期達(dá)到最高，日耗水強(qiáng)度最高值出現(xiàn)在塊莖膨大—淀粉積累期。

表1 馬鈴薯各生育階段耗水量、日耗水強(qiáng)度、耗水模系數(shù)

與CK相比，秸稈覆蓋降低播種—塊莖形成期、塊莖膨大—淀粉積累期（除耗水模系數(shù)）、淀粉積累期—收獲期階段的耗水量、日耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)，而增加塊莖形成期—膨大期的階段耗水量、日耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)。具體來(lái)看，與CK相比，秸稈覆蓋處理馬鈴薯播種—塊莖形成期、塊莖膨大—淀粉積累期、淀粉積累—收獲期的階段耗水量、日耗水強(qiáng)度及耗水模系數(shù)分別顯著降低了12.5 mm、0.24 mm/d、2.7%、0.03 mm、0.02 mm/d、-0.9%和8.1 mm、0.81 mm/d、2.3%，而塊莖形成—膨大期的耗水量、日耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)顯著增加了7.8 mm、0.18 mm/d、4.0%。與PM處理相比，秸稈覆蓋處理馬鈴薯全生育階段的耗水量、日耗水強(qiáng)度和淀粉積累—收獲期的耗水模系數(shù)分別顯著降低了2.9 mm、0.20 mm/d、1.7%，而播種—淀粉積累期耗水模系數(shù)顯著增加了1.6%。

秸稈覆蓋處理間，除播種—塊莖形成期及淀粉積累—收獲期外，F(xiàn)C處理在關(guān)鍵生育階段塊莖形成—淀粉積累期的耗水量、日耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)均低于秸稈局部覆蓋處理；平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）除在生育后期塊莖膨大—收獲期外，生育前期播種—塊莖膨大期的階段耗水量、日耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)均高于高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）。具體來(lái)看，PSM6、RSM9處理和PSM9處理的階段耗水量、日耗水強(qiáng)度和耗水模系數(shù)分別在播種—塊莖形成期、塊莖形成期—塊莖膨大期和塊莖膨大期—收獲期階段均表現(xiàn)最高的耗水特征，而RSM6處理各生育階段的耗水特征指標(biāo)始終處于中間水平，但覆蓋處理間無(wú)顯著差異?？梢姡斩捑植扛采w可降低塊莖膨大期前耗水，增加塊莖膨大期后馬鈴薯生長(zhǎng)關(guān)鍵期的耗水，且秸稈局部低覆蓋量處理更能加劇馬鈴薯全生育期的耗水，具有調(diào)控生育期耗水的作用，這在一定程度上可緩解馬鈴薯需水關(guān)鍵期水分不足對(duì)產(chǎn)量的影響。

2.4 馬鈴薯產(chǎn)量、商品薯率及水分利用效率的差異

覆蓋影響馬鈴薯各處理薯塊產(chǎn)量、、干薯產(chǎn)量、大薯率、中薯率及商品薯率見表2所示。與CK相比，秸稈局部覆蓋薯塊產(chǎn)量及干薯產(chǎn)量顯著提高11.8%～21.7%和5.9%～26.7%，及大薯率提高15.9%～26.7%和19.7%～52.2%，中薯率（除RSM9處理）及商品薯率分別顯著提高6.9%～30.8%和23.3%～29.9%；與PM處理相比，秸稈局部覆蓋處理馬鈴薯薯塊產(chǎn)量及干薯產(chǎn)量顯著降低0.8%～8.8%和4.2%～19.9%，（RSM6、PSM6處理除外）及大薯率降低1.8%～5.9%和18.7%～28.4%，商品薯率降低8.0%～12.7%，而中薯率（除RSM9處理）提高9.3%～33.6%。

表2 馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率

秸稈局部覆蓋處理間，與PSM處理相比，RSM處理薯塊產(chǎn)量及提高了1.5%和1.7%，且PSM6、RSM6處理具有較高的薯塊產(chǎn)量和，但二者無(wú)顯著差異；與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產(chǎn)量及提高了6.1%和6.5%。

相關(guān)分析表明，馬鈴薯薯塊產(chǎn)量與水分利用效率（=0.982**）、大薯率（=0.639**）、商品薯率（=0.582**）及干薯產(chǎn)量（=0.806**）均呈極顯著正相關(guān)，而與小薯率（=-0.582**）極顯著負(fù)相關(guān)。可見，秸稈覆蓋處理較CK增產(chǎn)主要是通過(guò)提高大薯比例、商品薯率及水分利用效率，降低小薯率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.5 馬鈴薯階段耗水量、耗水模系數(shù)、日耗水強(qiáng)度與產(chǎn)量形成的相關(guān)關(guān)系

表3為馬鈴薯生育期階段耗水與產(chǎn)量要素的相關(guān)關(guān)系。由表3可看出，馬鈴薯耗水指標(biāo)與產(chǎn)量及其性狀指標(biāo)存在相關(guān)關(guān)系。馬鈴薯薯塊產(chǎn)量、、大薯率、商品薯率與馬鈴薯播種—塊莖形成期（Ⅰ）的耗水量、日耗水強(qiáng)度及耗水模系數(shù)極顯著負(fù)相關(guān)，與塊莖形成—淀粉積累期（Ⅱ）的耗水量、日耗水強(qiáng)度存在顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，在淀粉積累—收獲期（Ⅲ）的耗水量、日耗水強(qiáng)度及耗水模系數(shù)與馬鈴薯薯塊產(chǎn)量及存在顯著或極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，而馬鈴薯干薯產(chǎn)量及小薯率與馬鈴薯播種—塊莖形成期（Ⅰ）及塊莖形成—淀粉積累期（Ⅱ）的耗水指標(biāo)存在顯著或極顯著相關(guān)關(guān)系外，其余性狀指標(biāo)相關(guān)性均不顯著，說(shuō)明覆蓋通過(guò)降低播種—塊莖形成期（Ⅰ）耗水，提高塊莖形成—淀粉積累期（Ⅱ）耗水，從而滿足馬鈴薯塊莖生長(zhǎng)關(guān)鍵期需水，進(jìn)而提高大薯比例、大薯率、商品薯率及，最終達(dá)到增產(chǎn)目的。

表3 馬鈴薯生育期階段耗水與產(chǎn)量要素的相關(guān)關(guān)系

注 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、分別指生育時(shí)期播種—塊莖形成期、塊莖形成—淀粉積累期、淀粉積累—收獲期。*和**分別表示在<0.05 和<0.01水平顯著相關(guān)。

3 討 論

3.1 覆蓋對(duì)土壤水環(huán)境的影響

覆蓋改變作物耗水結(jié)構(gòu)，提高作物蒸騰性生產(chǎn)耗水[11-15]，充分利用降水，實(shí)現(xiàn)旱地作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的根本途徑[16]，對(duì)旱作農(nóng)田土壤水環(huán)境有顯著影響[17]。秸稈帶狀覆蓋抑蒸的同時(shí)降低地表徑流[18]，增加降水入滲，改善土壤水分狀況[8,19]。馬建濤等[20]研究發(fā)現(xiàn)，秸稈帶狀覆蓋對(duì)降水貯存效果最好，且降低苗期—現(xiàn)蕾期和膨大—成熟期的耗水，增加塊莖形成—膨大期的耗水，這與李芬等[21]研究結(jié)果一致，覆蓋在馬鈴薯生育前期和成熟期的耗水較小，而在中后期耗水量達(dá)最大，后期隨馬鈴薯成熟，耗水減少。此外，覆蓋可較裸地提高作物生育期0～200 cm土層土壤水分[16,20,22]，平衡作物生育期水分的供需矛盾[23-25]，這與本研究結(jié)果相似。本試驗(yàn)中，覆蓋能顯著提高馬鈴薯生育期0～180 cm土層土壤貯水量，蓄水保墑效果顯著，土壤墑情總體表現(xiàn)為覆稈優(yōu)于覆膜，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）優(yōu)于平作秸稈局部覆蓋處理（PSM），秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理優(yōu)于秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理，而耗水量、日耗水強(qiáng)度及耗水模系數(shù)均呈先升后降的趨勢(shì)，且在生長(zhǎng)中期塊莖形成—淀粉積累期均達(dá)到峰值。分析原因：一是采用玉米整稈進(jìn)行覆蓋，秸稈內(nèi)部大量親水纖維結(jié)構(gòu)和外部豐富的蠟質(zhì)層利于土壤水分保蓄，從而提高土壤貯水[26]，盡管塊莖膨大期貯水達(dá)最低，但由于收獲前降水較多，故到淀粉積累期各處理貯水又略有回升。二是秸稈局部覆蓋的種植帶與覆蓋帶相間排列，覆蓋帶覆蓋量大，與土壤緊密結(jié)合時(shí)降溫效應(yīng)也較為突出[27]，秸稈局部覆蓋為半開放覆蓋方式，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）較平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）未封閉面積大，更利于降水收集入滲，且馬鈴薯關(guān)鍵生長(zhǎng)階段正值試驗(yàn)?zāi)甓认募荆邷囟嘤辏魑锷a(chǎn)性蒸騰耗水加劇，耗水達(dá)峰值，但隨作物成熟，蒸騰耗水減弱。三是覆膜及秸稈全覆蓋土壤基本處于全封閉狀態(tài)，阻隔覆蓋層下土壤水與大氣水間的轉(zhuǎn)換流通，蒸發(fā)損耗減少，但覆膜土壤增溫效應(yīng)高于秸稈，導(dǎo)致植株蒸騰加劇，耗水加快和土壤含水率下降，盡管生育期有較多降水補(bǔ)給，但膜收集入滲水不如秸稈，大多降水直接從膜上蒸發(fā)，故地膜墑情不如秸稈覆蓋，同時(shí)增加作物生產(chǎn)性蒸騰耗水，改善土壤水分狀況，最終提高馬鈴薯水分利用及產(chǎn)量是覆蓋模式較CK增產(chǎn)的主要原因。

3.2 覆蓋對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的影響

在溝壟種植中采用全覆膜和秸稈溝覆壟播種植方式均可改善土壤水分狀況，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，最終顯著提高產(chǎn)量、水分利用效率和純經(jīng)濟(jì)收益[28-33]。秸稈覆蓋在馬鈴薯上的響應(yīng)更為顯著，利于馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率的提高[22]。陳超等[15]研究發(fā)現(xiàn)，溝覆秸稈能調(diào)控作物生育期土壤水熱狀況，促使馬鈴薯總產(chǎn)量較露地顯著增產(chǎn)47.8%。本研究得到相似結(jié)論，覆膜、覆秸稈均可較露地顯著提高馬鈴薯塊莖產(chǎn)量、干薯產(chǎn)量、水分利用效率?？梢?，與CK相比，覆蓋種植馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率顯著提高，且地膜覆蓋處理最高；局部覆蓋處理間，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）好于平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）；局部覆蓋量間，與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產(chǎn)量、干薯產(chǎn)量及水分利用效率分別提高6.1%、8.4%、6.5%。分析原因可能是由于覆蓋在馬鈴薯各生育時(shí)期均能起到顯著的蓄水保水作用，同時(shí)對(duì)土壤的抑蒸作用促進(jìn)了馬鈴薯塊莖對(duì)土壤水分的利用，進(jìn)而使馬鈴薯產(chǎn)量較CK大幅增加。另外，本試驗(yàn)?zāi)甓锐R鈴薯生育期有效降水較多，對(duì)秸稈全地面覆蓋及局部覆蓋高覆蓋（9 000 kg/hm2）處理影響較為嚴(yán)重，且髙壟秸稈局部覆蓋處理較平作秸稈局部覆蓋處理更有利于降水收集，增加降水入滲，改善土壤水分狀況，從而提高土壤貯水及水分利用效率，故高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）產(chǎn)量好于平作秸稈局部覆蓋處理（PSM），秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理產(chǎn)量好于秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理。

4 結(jié) 論

1）與CK相比，秸稈局部覆蓋馬鈴薯薯塊產(chǎn)量和顯著提高了16.8%及21.3%，RSM處理薯塊產(chǎn)量和顯著提高了18.6%及23.3%，低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產(chǎn)量和提高了21.1%、26.2%。局部覆蓋處理間，與PSM處理相比，RSM處理薯塊產(chǎn)量及提高了1.5%和1.7%；與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋（6 000 kg/hm2）處理薯塊產(chǎn)量及提高了6.1%和6.5%。

2）覆蓋能顯著提高馬鈴薯生育期0～180 cm土層土壤水分，改善土壤墑情。與CK相比，秸稈局部覆蓋增墑效應(yīng)顯著，且增墑效果表現(xiàn)為RSM處理>PSM處理，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理>秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理。

3）與CK相比，覆蓋處理顯著降低馬鈴薯全生育期平均總耗水量，其中以秸稈局部覆蓋PSM6處理和RSM6處理降幅最大，顯著降低了13.0 mm及13.4 mm，且馬鈴薯生育期總耗水量及耗水特征總體均呈先增大后減小的趨勢(shì)。

4）從蓄水保墑、增產(chǎn)高效等方面考慮，推薦髙壟秸稈局部覆蓋（RSM）+6 000 kg/hm2的覆蓋量作為西北旱作區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)上較為適宜的種植方式。

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The Way and Amount of Straw Mulching Impact Water Consumption and Yield of Potato

MA Juhua1, HUANG Caixia1*, LI Yazhen1, YANG Yong1, CHEN Zhipi2, LI Hongcai3,LI Yongjun2, HU Liangliang1, WANG Longlong1, ZHANG Qian1

(1. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;2. Dingxi Hydraulic Research Institute, Dingxi 743000, China; 3. Dingxi Water Resources Bureau, Dingxi 743000, China)

【Objective】Straw mulching and ridge tillage is an improved agronomic technology to sustain crop production in the loess plateau in northwestern China. How their combination impacts water uptake and crop yield is not well understood. This paper is to fill this knowledge gap.【Method】The experiment was conducted in a potato field and compared ridge tillage and traditional flatten tillage. For the ridge tillage, there were three mulching treatments: film mulching (PM), locally high straw mulching (RSM9), andlocally low straw mulching (RSM6). For the traditional flatten tillage, there were also three treatments: locally high straw mulching (PSM9), locally low straw mulching (PSM6), and full straw mulching (FC). The control is flatten tillage without mulching.【Result】①Compared with CK, mulching increased the yield andof the potato by 11.8%～21.7% and 15.9%～26.7%, respectively. Compared with PSM treatments, RSM treatments increased the yield andof the potato by 1.5% and 1.7%, respectively. Compared with the locally high straw mulching (9 000 kg/hm2), the locally low straw mulching (6 000 kg/hm2) increased the yield andby 6.1% and 6.5%, respectively. ② Compared with CK, local straw mulching increased soil moisture in some regions and reduced it in other regions, but overall, it increased soil water content. The increased soil water storage under different treatments was ranked in the order of RSM6 >PSM6 >RSM9 >PSM9 treatment. ③ Compared with CK, partial straw mulching increased total water consumption, daily water consumption, and water consumption coefficient for potato tuber formation and starch accumulation by 4.6 mm, 0.11 mm/d and 2.7%, respectively. Water consumption during tuber expansion and harvest was greater in RSM than in PSM, while the opposite was true during soil-tuber expansion.【Conclusion】Straw mulching can reduce water consumption before tuber expansion, increase water consumption after tuber expansion, balance water consumption and demand during key growth stages, and promote potato growth and development. For all treatments we compared, ridge tillage coupled with partial straw mulching at 6 000 kg/hm2was most effective.

local straw mulching; culture; high ridge; water consumption characteristics; potato

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2022-04-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31960380）；甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院青年教師科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目（SLXY-NQ-2020-02）

馬菊花（1995-），女。碩士研究生，主要研究方向?yàn)楣?jié)水灌溉及旱作農(nóng)業(yè)水資源高效利用。E-mail: 2726473909@qq.com

黃彩霞（1980-），女。副教授，研究生導(dǎo)師，主要從事節(jié)水灌溉及旱作農(nóng)業(yè)水資源高效利用研究。E-mail: xlish2008@163.com

1672 - 3317（2023）03 - 0057 - 09

S532；S152

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022204

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