摘要：優(yōu)化壟溝比是挖掘旱地作物光溫水氣資源利用潛力和生產(chǎn)力的有效措施之一，研究全膜壟上微溝種植技術(shù)與立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合下壟溝比變化對(duì)馬鈴薯水分利用、商品率和產(chǎn)量穩(wěn)定性的影響，為今后標(biāo)準(zhǔn)化半干旱區(qū)旱地馬鈴薯種植栽培參數(shù)和最佳空間配置提供理論支撐。于2021 — 2023年在定西市安定區(qū)采用全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下設(shè)置3個(gè)壟溝比處理（50 cm ∶ 50 cm、60 cm ∶ 40 cm、70 cm ∶ 30 cm）進(jìn)行了比較試驗(yàn)。結(jié)果表明，壟溝比變化對(duì)水分利用效率和馬鈴薯產(chǎn)量的影響與降水年份相關(guān)，在降水較好的年份，增加壟溝比有利于增加馬鈴薯產(chǎn)量，而降水較少的干旱年份增加壟溝比則降低了馬鈴薯產(chǎn)量。從馬鈴薯塊莖折合產(chǎn)量、商品產(chǎn)量、水分利用效率（WUE）和產(chǎn)量穩(wěn)定性方面綜合來看，壟溝比為60 cm ∶ 40 cm的種植模式是全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式的最適規(guī)格。但單一從商品率和商品產(chǎn)量來看，壟溝比為70 cm ∶ 30 cm的種植模式則可以有效地提高馬鈴薯商品率和商品產(chǎn)量，建議在未來降水多的年份適當(dāng)提高壟溝比，可兼顧提高馬鈴薯產(chǎn)量與商品率。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；立式深旋耕作；壟溝比；產(chǎn)量；水分利用效率；產(chǎn)量穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：S532" " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " " " "文章編號(hào)：2097-2172（2025）03-0244-06

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.03.008

Responses of Water Utilization and Efficiency Yield of Potatoes to

Ridge-furrow RatioVariation under Vertically Rotary

Sub-soiling Tillage in Dryland Areas

YIN Jiade 1， 2， 3， HOU Huizhi 1， 2， 3， FANG Yanjie 1， 2， 3， MA Mingsheng 1， 2， 3， LIU Yanlan 1， 2， 3， LEI Kangning 1， 2， 3

（1. Institute of Dryland Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Key Laboratory

of Water Resources Efficient Utilization in Dry Farming Areas of Gansu Province， Lanzhou Gansu 730070， China;

3. Key Laboratory of Northwest Green and Low-carbon Dryland Crops， Ministry of Agriculture and Rural

Affairs， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract： Optimizing the ridge-furrow ratio is an effective strategy to exploit the potential of light， temperature， water， and air resources in dryland crops and improve productivity. This study investigated the effects of ridge-furrow ratio variation within the integrated technology of mini-ditch planting on ridge combined with plastic mulching and vertically rotary sub-soiling on potato water utilization， marketability， and yield stability， providing theoretical support for future standardized planting parameters and optimal spatial configuration in semi-arid dryland potato cultivation. From 2021 to 2023， a comparative experiment was conducted in Anding District， Dingxi City employing full plastic film coverage on ridge with mini-ditch and vertically rotary sub-soiling technology， with 3 ridge-furrow ratio treatments（50 cm∶50 cm， 60 cm∶40 cm， 70 cm∶30 cm）. Results indicated that the impact of ridge-furrow ratio variation on water use efficiency and potato yield was dependent on annual precipitation. In years with higher precipitation， increasing the ridge-furrow ratio enhanced potato yield， whereas in drier years， a higher ridge-furrow ratio led to a yield reduction.Based on tuber yield， commodity yield， water use efficiency （WUE）， and yield stability， the 60 cm∶40 cm ridge-furrow ratio was identified as the optimal specification for the combined planting model using mini-ditch on ridge and vertically rotary sub-soiling tillage technology with full film mulching. However， in terms of commodity rate and commodity yield alone， the 70 cm：30 cm ridge-furrow ratio effectively improved potato commodity rate and commodity yield. It is recommended to moderately increase the ridge-furrow ratio in years with higher precipitation to balance improvements in potato yield and commodity rate.

Key words： Potato; Vertically rotary sub-soiling; Ridge-furrow ratio; Yield; Water use efficiency; Yield stability

黃土高原半干旱區(qū)是我國優(yōu)質(zhì)馬鈴薯的主產(chǎn)區(qū)，尤其在隴中地區(qū)，馬鈴薯是該區(qū)域農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)［1 ］。但是，隴中地區(qū)年降水量?jī)H為250～550 mm，加之極端氣候頻發(fā)引起時(shí)空雨水分配差異大，多為無效降水，導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性差和商品率低，甚至嚴(yán)重減產(chǎn)［2 ］。因此，如何提高降水的有效利用性，也就是提高土壤保水與滲水能力，從而降低農(nóng)田無效徑流與蒸發(fā)損失，是提高該區(qū)域馬鈴薯產(chǎn)量穩(wěn)定性與商品率的核心問題［3 ］。壟溝覆膜集雨種植方法由于集雨和增溫特性，有效解決了隴中旱作區(qū)作物生長(zhǎng)面臨“旱寒”的環(huán)境問題，在玉米和馬鈴薯等作物增產(chǎn)效應(yīng)顯著，得到廣泛應(yīng)［4 - 5 ］。但是，不同的作物種植所采用的壟溝規(guī)格與冠層外形差異導(dǎo)致需要的生長(zhǎng)空間存在較大差異，在隴中地區(qū)，馬鈴薯通常采用全膜覆蓋壟上微溝種植方法，能夠有效地協(xié)同提升作物生長(zhǎng)過程中土壤保墑、集雨和增溫三項(xiàng)能力，顯著提升馬鈴薯產(chǎn)量［6 ］。然而不同的地區(qū)因環(huán)境與作物基因型差異，壟溝比并不一致，壟溝比變化首先影響降水的入滲速率和降水在農(nóng)田中的再分配效率；其次，優(yōu)化農(nóng)田土壤水熱過程，從而提升作物抗旱增產(chǎn)能力，成為重要的栽培參數(shù)指標(biāo)［4， 7 ］。因此，不同區(qū)域，作物基因型和形態(tài)特征的差異則需匹配適宜的壟溝比，以形成合理的資源利用高效的根層—冠層結(jié)構(gòu)，可使空間水熱光氣資源的利用效率最大化，提高抵御寒旱等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)能力，使作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)［8 - 9 ］。

半干旱區(qū)旱作農(nóng)田傳統(tǒng)常規(guī)的耕作深度一般在20 cm以內(nèi)，造成耕層淺和土壤緊實(shí)，使作物根系生長(zhǎng)發(fā)育受阻，成為該地區(qū)馬鈴薯等作物生產(chǎn)潛力受限與不穩(wěn)定因素的另一主要原因［10 ］。針對(duì)此問題，張緒成等［10 - 12 ］提出了適合西北旱作區(qū)的立式深旋耕作技術(shù)，其技術(shù)要點(diǎn)是采用高速旋轉(zhuǎn)機(jī)頭垂直粉碎疏松土壤，該過程不改變土壤的垂直層次，一方面，有助于保留表層土壤內(nèi)部水分和養(yǎng)分，另一方面，降低土壤容重，增加土壤總孔隙度，提高降水入滲效率，從而提高降水有效性和可利用性［10 - 12 ］。因此，全膜壟上微溝種植技術(shù)與立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合能夠增強(qiáng)農(nóng)田集雨效應(yīng)，疏松土壤，顯著促進(jìn)馬鈴薯增產(chǎn)和提高商品率。但是，現(xiàn)有的馬鈴薯全膜覆蓋壟上微溝種植技術(shù)壟溝比參數(shù)變化范圍為壟寬40～80 cm、溝寬40～120 cm、幅寬100～120 cm［6 - 7 ］，目前全膜壟上微溝種植技術(shù)與立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下匹配的標(biāo)準(zhǔn)壟溝比參數(shù)尚無統(tǒng)一定論。因此，在半干旱區(qū)進(jìn)行研究全膜壟上微溝種植技術(shù)與立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下壟溝比對(duì)馬鈴薯水分利用和產(chǎn)量穩(wěn)定性及商品率的影響具有重要意義，有助于為今后標(biāo)準(zhǔn)化半干旱區(qū)旱地馬鈴薯種植栽培參數(shù)和最佳空間配置提供理論依據(jù)。

1" "材料與方法

1.1" "試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于甘肅省定西市安定區(qū)魯家溝鎮(zhèn)小岔口村（35° 84′ N、104° 57′ E），當(dāng)?shù)睾０? 800 m，氣候帶劃分為溫帶半干旱氣候。年均降水量300～400 mm，蒸發(fā)量1 500 mm以上，年平均氣溫7.1 ℃，降水變異率為22.7%，年輻射總量5 898 MJ/m2，年日照時(shí)數(shù)2 500 h，≥10 ℃積溫2 075.1 ℃，無霜期約146 d，70%的降水量集中在6 — 9月，400 mm降水保證率不足50%。試驗(yàn)區(qū)土壤類型以灰鈣土為主，土壤母質(zhì)為黃土，質(zhì)地為砂壤和粉壤，屬于典型的黃土高原丘陵溝壑區(qū)。試驗(yàn)期間，2021 — 2023年全年降水量分別為382.7、250.0、369.6 mm，馬鈴薯全生育期降水量分別為291.5、158.0、201.0 mm，2021年為豐水年份，2022年和2023年均在馬鈴薯盛花期至塊莖膨大期發(fā)生持續(xù)干旱，為典型的干旱年份。

1.2" "供試材料

指示馬鈴薯品種為隴薯10號(hào)原種，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所提供。供試肥料為尿素（含N 46%）、磷酸二銨（含N 18%、P2O5 46%）、氯化鉀（含K2O 60%）、有機(jī)肥（腐熟的雞糞，含有機(jī)質(zhì)≥24%）。

1.3" "試驗(yàn)方法

試驗(yàn)統(tǒng)一采用全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式［10 ］，設(shè)3個(gè)壟溝比處理，分別為L(zhǎng)5D5處理，壟寬50 cm、溝寬50 cm；L6D4處理，壟寬60 cm、溝寬40 cm；處理L7D3，壟寬70 cm，溝寬30 cm。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，每處理4次重復(fù)，小區(qū)面積60 m2（10 m×6 m），小區(qū)四周間隔50 cm。各處理均在壟上的微溝內(nèi)每隔30 cm打孔，便于雨水入滲。播種時(shí)將馬鈴薯原種按“品”字形在壟上微溝兩邊位置上使用馬鈴薯專用穴播器按穴距為30～35 cm種植，密度為60 000 株/ hm2。馬鈴薯生育期施有機(jī)肥15 000 kg/hm2、N 135.0 kg/hm2、P2O5 73.5 kg/hm2、K2O 30.0 kg/hm2，其中全部有機(jī)肥、磷肥、鉀肥和60%氮肥播前基施，在小區(qū)內(nèi)均勻撒施后耕作；40%氮肥在花期用專用施肥穴播器施于壟上。馬鈴薯2021年于4月30日播種，10月4日收獲；2022年于4月28日播種，10月5日收獲；2023年于4月28日播種，10月11日收獲。試驗(yàn)期間各處理除田間人工除草和花期追肥外不進(jìn)行其他田間管理。

1.4" "測(cè)定項(xiàng)目與計(jì)算方法

1.4.1" " 土壤水分" " 在馬鈴薯播前和收獲后，用土鉆法按每20 cm為1層取土樣至300 cm，將土壤土樣分層置于鋁盒，之后及時(shí)測(cè)量土壤鮮重（FW），之后放進(jìn)烘箱在105 ℃下10 h烘干土壤后測(cè)量干重（CW）。然后計(jì)算土壤貯水量（SWS）、生育期總耗水量（ET）和水分利用效率（WUE），具體計(jì)算公式如下：

SWS=（FW-CW）×R×h/100

式中，R為土壤容重，h為土層深度。

ET=SWSs-SWSh+P

式中，SWSs、SWSh分別為馬鈴薯播前和收獲后土壤0～300 cm土層的土壤貯水量，P為馬鈴薯播期至收獲期的降水總量。

WUE=ET/Yd

式中，Yd為收獲期馬鈴薯塊莖產(chǎn)量。

1.4.2" " 塊莖產(chǎn)量和馬鈴薯商品率（CR）" " 收獲前每小區(qū)隨機(jī)選擇30 m2進(jìn)行考種并以馬鈴薯塊莖 gt; 50 g有產(chǎn)量計(jì)算馬鈴薯商品率（CR），馬鈴薯收獲時(shí)按小區(qū)分別稱重塊莖產(chǎn)量并計(jì)算折合產(chǎn)量。

CR=Wcr/W

式中，Wcr為商品薯塊莖重（符合商品薯的單薯重≥150 g），W為馬鈴薯塊莖總重量。

1.4.3" " 產(chǎn)量穩(wěn)定性（CVYS）" " 利用馬鈴薯塊莖平均產(chǎn)量計(jì)算不同處理的產(chǎn)量穩(wěn)定性，CVYS值越小，表明相應(yīng)壟溝處理系統(tǒng)產(chǎn)量穩(wěn)定性越高。

CVYS=St/Y

式中，St馬鈴薯塊莖產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差，Y為馬鈴薯塊莖平均產(chǎn)量。

1.5" "數(shù)據(jù)分析與制圖

利用SPSS 22.0和Microsoft Excel 2019軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理和制圖，顯著性檢驗(yàn)采用LSD法。

2" "結(jié)果與分析

2.1" "壟溝比對(duì)馬鈴薯全生育期總耗水量的影響

壟溝比變化對(duì)全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下馬鈴薯全生育期總耗水量具有一定的影響，特別是干旱年份影響明顯（圖1）。2021年為豐水年份，壟溝比的變化對(duì)馬鈴薯全生育期總耗水量無顯著影響。在降水量較低的干旱年份，增加壟溝比可促進(jìn)馬鈴薯生育期總耗水量增加，其中2022年處理L6D4、L7D3的馬鈴薯全生育期總耗水量較處理L5D5分別提高了8.32%、7.16%，差異達(dá)顯著水平；2023年的馬鈴薯全生育期總耗水量處理L6D4、L7D3較處理L5D5分別提高了9.52%、10.59%，差異達(dá)顯著水平。

2.2" "不同壟溝比處理對(duì)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量和水分利用效率（WUE）的影響

從圖2可以看出，在不同降水年份，壟溝比變化對(duì)全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下馬鈴薯塊莖產(chǎn)量與水分利用效率（WUE）的影響比較明顯。在豐水年份（2021年）隨壟溝比的增加，馬鈴薯塊莖平均折合產(chǎn)量呈逐漸增加趨勢(shì)，以處理L7D3的馬鈴薯塊莖平均折合產(chǎn)量最高，為39 118.8 kg/hm2；處理L5D5馬鈴薯塊莖平均折合產(chǎn)量最低，為37 992.0 kg/hm2。在干旱年份2022、2023年，隨壟溝比的增加，馬鈴薯塊莖平均折合產(chǎn)量呈先增后減趨勢(shì)，均以處理L6D4最高，分別為33 078.3、35 615.6 kg/hm2；以處理L7D3最低，分別為31 794.2、34 365.2 kg/hm2。在豐水年份（2021年）隨壟溝比的增加，水分利用效率呈逐漸增加趨勢(shì)，以處理L7D3最高，為108.76（kg·hm2）/mm；較處理L5D5、L6D4分別增加2.48%、0.19%。在干旱年份2022、2023年，隨壟溝比的增加，水分利用效率呈逐漸降低趨勢(shì)，均以處理L5D5最高，分別為128.19、130.71（kg·hm2）/mm；2022年L5D5較處理L6D4、L7D3分別增加4.30%、9.71%；2023年L5D5較處理L6D4、L7D3分別增加5.11%、12.43%。

2.3" "壟溝比對(duì)馬鈴薯商品薯的影響

從表1可以看出，壟溝比對(duì)全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下馬鈴薯商品率與商品薯產(chǎn)量的影響比較明顯。隨著壟溝比的增加，馬鈴薯商品率在豐水年份（2021年）和干旱年份2022、2023年均呈逐漸增加趨勢(shì)，馬鈴薯平均商品率以處理L7D3最高，為70.6%，較處理L5D5、L6D4分別增加8.9、2.4個(gè)百分點(diǎn)。隨壟溝比的增加，在豐水年份（2021年）馬鈴薯商品薯產(chǎn)量呈逐漸增加趨勢(shì)，在干旱年份2022、2023年，馬鈴薯商品薯產(chǎn)量呈先增后略減趨勢(shì)，2021、2022、2023年的馬鈴薯平均商品薯產(chǎn)量也以處理L7D3最高，為25 029.9 kg/hm2，較處理L5D5、L6D4分別增產(chǎn)15.02%、1.74%。由此可見，增加壟溝比有利于提高馬鈴薯的商品率與商品產(chǎn)量。

2.4" "壟溝比對(duì)產(chǎn)量穩(wěn)定性（CVYS）的影響

壟溝比對(duì)全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下馬鈴薯塊莖產(chǎn)量穩(wěn)定性有著顯著的影響（圖3）。通過對(duì)2021 — 2023年連續(xù)3 a不同壟溝比處理試驗(yàn)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的變異度量化處理顯示，以處理L7D3的CVYS值最高，為0.092 06；處理L7D3次之，為0.077 30；處理L6D4的CVYS值最低，為0.069 10，表明處理L6D4有助于提高全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下馬鈴薯塊莖產(chǎn)量穩(wěn)定性。

3" "討論與結(jié)論

眾多研究表明，壟溝比變化能夠顯著影響農(nóng)田集雨效率，壟溝比增加能夠擴(kuò)大農(nóng)田集雨面積，提高降水入滲效率［4， 9， 13 - 14 ］。但是，不同作物對(duì)壟溝比的要求也有差異，研究表明，玉米全膜雙壟溝栽培條件下，當(dāng)大壟寬度為40 cm、小壟寬和溝寬20 cm時(shí)，空間資源利用與降水水熱效率最優(yōu)［15 - 18 ］，而隴中地區(qū)馬鈴薯當(dāng)壟溝比為60 cm∶40 cm時(shí)，產(chǎn)量和降水利用效率最高［14 ］；其次，壟溝比能夠影響作物根系的生長(zhǎng)，尤其是塊莖類作物，大多屬于淺根系，壟的大小一定程度上引導(dǎo)了根系的生長(zhǎng)分布，最終影響到水分的利用效率［4， 8 - 9 ］。在我們的研究中發(fā)現(xiàn)，在降水較好的年份，壟溝比變化對(duì)生育期總耗水量和水分利用效率（WUE）的影響均不顯著，而在連續(xù)干旱的年份，壟寬50 cm、溝寬50 cm的處理與壟寬60 cm、溝寬40 cm和壟寬70 cm、溝寬30 cm的處理相比，不但降低了馬鈴薯生育期總耗水量，而且提高了水分利用效率（WUE），這表明壟溝比變化對(duì)全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下馬鈴薯水分利用存在一定影響，這一影響主要原因一方面是降低壟溝比減少了蒸發(fā)面積，使蒸發(fā)量降低；另一方面是降低壟的體積這直接影響到根系的生長(zhǎng)，從而降低對(duì)土壤水分利用能力，這些因素綜合影響降水及土壤水分利用?？傊じ采w壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式下增加壟溝比有促使馬鈴薯生育期總耗水量增加趨勢(shì)。

旱地作物生長(zhǎng)面臨各種不確定環(huán)境脅迫因素困擾，商品率與產(chǎn)量穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)旱地馬鈴薯栽培技術(shù)重要指標(biāo)［12， 19 ］。適宜的壟溝比系統(tǒng)能夠優(yōu)化土壤水熱環(huán)境，可促使相匹配的作物根系構(gòu)建更完善的空間結(jié)構(gòu)，降低高溫干旱等脅迫造成的生長(zhǎng)冗余，提高水分和養(yǎng)分吸收潛力，最終獲得高品質(zhì)和產(chǎn)量［4， 7， 9 ］。隴薯10號(hào)是隴中地區(qū)廣泛種植的晚熟馬鈴薯品種［20 ］，相較其他馬鈴薯品種花期冠層結(jié)構(gòu)較大，不適宜太小的壟溝比，而太大的壟溝比又會(huì)造成高蒸發(fā)量，但是降低密度又造成減產(chǎn)問題［7， 9 ］。因此，我們的研究固定密度，壟溝比從50 cm∶50 cm調(diào)整變化至70 cm∶30 cm。連續(xù)3 a研究結(jié)果顯示，在降水較好的年份，增加壟溝比有利于增加馬鈴薯產(chǎn)量，而降水較少的干旱年份增加壟溝比則降低了馬鈴薯產(chǎn)量，這主要原因是，降水充足時(shí)，壟寬有利于根系發(fā)育，同時(shí)增加了地上空間，提高了水熱光氣的利用，促進(jìn)了產(chǎn)量增加；而干旱年增加壟寬增加導(dǎo)致蒸發(fā)量增加干旱脅迫，導(dǎo)致減產(chǎn)。因此，從馬鈴薯塊莖折合產(chǎn)量、商品產(chǎn)量、水分利用效率（WUE）和產(chǎn)量穩(wěn)定性方面綜合來看，壟溝比為60 cm∶40 cm的種植模式是全膜覆蓋壟上微溝和立式深旋耕作技術(shù)復(fù)合種植模式的最適規(guī)格。但是，從單一商品率和商品產(chǎn)量結(jié)果來看，壟溝比為70 cm∶30 cm的種植模式可以有效地提高馬鈴薯商品率和商品產(chǎn)量，這主要的原因是立式深旋耕作下土壤本身較為疏松和土壤水分養(yǎng)分可利用性增強(qiáng)［21 ］，加之壟寬形成適宜馬鈴薯根系生長(zhǎng)的空間結(jié)構(gòu)，提高了單薯質(zhì)量，使得馬鈴薯商品率顯著提升，建議在未來降水多的年份適當(dāng)提高壟溝比，可兼顧提高馬鈴薯產(chǎn)量與商品率。

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