劉曉偉　孫萬倉　張緒成

摘 要：為探討半干旱區(qū)全膜雙壟溝播對(duì)馬鈴薯耗水規(guī)律的影響，連續(xù)2 a測定了馬鈴薯0～300 cm處土壤水分季節(jié)變化、垂直變化、年際變化、產(chǎn)量及耗水量。試驗(yàn)結(jié)果表明，全膜雙壟溝播（PM）明顯改善了馬鈴薯開花前0～300 cm土壤的水分條件，且與裸地（CK）處理相比，產(chǎn)量、水分利用效率（WUE）都存在顯著差異，2012年和2013年P(guān)M的產(chǎn)量均顯著高于CK，分別提高了20.64%和32.64%，水分利用效率分別提高了27.29%和47.37%，但處理間土壤耗水量無顯著差異。因此，全膜雙壟溝播是通過覆蓋降低棵間蒸發(fā)來調(diào)控馬鈴薯的耗水過程，進(jìn)而提高旱地馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯；全膜雙壟溝播；半旱地；耗水規(guī)律；產(chǎn)量

水分是影響作物生長發(fā)育的主要生態(tài)和環(huán)境因素，與作物生長發(fā)育有著密切的關(guān)系[1，2]。半干旱區(qū)農(nóng)業(yè)主要靠自然降水，無效蒸發(fā)、地表徑流等方式損失的水量占降水量的60%～65%[3]，因此，旱區(qū)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的根本途徑是提高自然降水利用效率[4]，覆草、覆膜等技術(shù)可降低土壤水分的無效消耗[5～7]，對(duì)水、肥、氣、熱資源進(jìn)行合理優(yōu)化，提高水資源的利用率[8～10]。

關(guān)于全膜雙壟溝播對(duì)土壤水熱條件及產(chǎn)量的影響，前人從不同方面進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的研究[6，8]，但對(duì)全膜雙壟溝播條件下馬鈴薯的耗水進(jìn)度、水分平衡等耗水規(guī)律的影響缺乏深入研究，加之以往的研究多關(guān)注生育關(guān)鍵期或者需水關(guān)鍵期馬鈴薯的耗水狀況[11，12]，存在一定的局限性，因?yàn)榘敫珊祬^(qū)由于氣候條件差，降水變率大，土壤墑情也表現(xiàn)出很大的波動(dòng)性，馬鈴薯生長的各時(shí)期都可能表現(xiàn)出水分虧缺。為此，在前人研究基礎(chǔ)上，把馬鈴薯生育關(guān)鍵期和需水關(guān)鍵期結(jié)合起來，通過研究裸地與全膜雙壟溝播條件馬鈴薯各生育階段耗水量、耗水模系數(shù)及全生育期水分利用效率（WUE）的影響，揭示地膜覆蓋后馬鈴薯的耗水特性和水分平衡特點(diǎn)，為提高馬鈴薯水分利用效率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院定西試驗(yàn)站 （104°36′ E，35°35′ N），海拔1 970 m，年輻射總量為5 898 MJ/m2，年日照時(shí)數(shù)為2 500 h，≥10℃積溫為2 075.1℃，年平均氣溫為6.2℃，無霜期為140 d，平均年降水量為415 mm，為典型旱地雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗(yàn)地平均基礎(chǔ)養(yǎng)分為：NH4+-N 4.2 mg/kg，NO3--N 0.85 mg/kg，全P 26.28 mg/kg，全K 126.07 mg/kg，pH值8.1。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用馬鈴薯品種為新大坪，所用地膜為厚度0.008 mm、寬120 cm的聚乙烯黑色地膜。

1.3 試驗(yàn)方法

采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為全膜覆蓋雙壟溝播（PM）和裸地種植（CK），副處理設(shè)2個(gè)灌水量水平：水平1，足量灌溉（FI，保持0～100 cm土層的平均土壤含水量占田間持水量的80%）；水平2，無灌溉（NI）。小區(qū)面積27.5 m2，3次重復(fù)。2012年依照本試驗(yàn)方法實(shí)施，試驗(yàn)前將各處理試驗(yàn)地條件調(diào)成一致；2013年在2012年的試驗(yàn)基礎(chǔ)上接著開展試驗(yàn)，試驗(yàn)前對(duì)試驗(yàn)地塊不做任何處理，因馬鈴薯生育期降水量為484.2 mm，0～100 cm土層貯水量均超過試驗(yàn)設(shè)計(jì)灌溉量，因此，2013年只有全膜覆蓋雙壟溝播（PM）和裸地種植（CK）2個(gè)處理。

1.4 試驗(yàn)測定及方法

用烘干法在2穴馬鈴薯中間位置分別測定播前、收獲后及全生育期0～300 cm土壤含水量（20 cm一層），并根據(jù)苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、塊莖生長期0～100 cm平均土壤水分含量的測定結(jié)果進(jìn)行灌溉。馬鈴薯成熟后，全小區(qū)收獲并考種，稱鮮薯質(zhì)量，采用Microsoft Excel 2007制表繪圖，DPS 11.5軟件進(jìn)行分析方差。

灌溉量（m3）=[80%×田間持水量（%）-土壤含水量（%）]×土壤容重×1 m×小區(qū)面積（27.5 m2）×1.5（灌溉水分損失系數(shù)）。

馬鈴薯耗水量的估算方法是根據(jù)農(nóng)田水量平衡法計(jì)算，在本試驗(yàn)區(qū)，因地下水埋深大于10 m，而且設(shè)計(jì)的單次灌溉量較小，因此公式中的地下水補(bǔ)給量、徑流量和深層滲漏量可忽略不計(jì)，故計(jì)算公式簡化為：ET=P+I-（Wt-W0），式中：ET為時(shí)段t內(nèi)作物的耗水量，P為時(shí)段t內(nèi)的降雨量，I為時(shí)段t內(nèi)的灌水量；W0、Wt為時(shí)段初和時(shí)段末的土體貯水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯0～300 cm土壤貯水量的影響

①馬鈴薯生長關(guān)鍵期不同處理對(duì)0～300 cm土壤貯水量的影響 由圖1、2可知，受生育期和降水的影響，各處理0～300 cm土壤貯水量在不同年份不同生育期變化不同，其中2012年各處理0～100 cm變化較大，100 cm以下各處理差異較小，而2013年各處理在100 cm以下差異均比較明顯。2012年，開花期CKFI處理0～100 cm的土壤貯水量最大，PMFI次之，PMNI處理0～60 cm的貯水量均最小，可能是此階段PMNI耗水量較高且前期無灌溉所致；隨后由于灌水量和降水量大于耗水量，土壤水分被蓄積并下滲，至塊莖生長期各處理100～300 cm土壤貯水量差異不明顯。

薯塊膨大期至成熟期由于馬鈴薯快速生長的需要，40～150 cm土層貯水量迅速下降，至成熟期達(dá)到全生育期的最低值，其中全膜覆蓋的馬鈴薯生長消耗致使此土層貯水量顯著低于裸地。

2012年9月底，馬鈴薯收獲后對(duì)所有處理進(jìn)行了秋覆膜，將休閑期的有限降水蓄積起來并下滲，致使2013年播前所有處理各土層貯水量均有明顯增加，其中從馬鈴薯開花期到塊莖生長期，全膜雙壟溝播處理80 cm以下各土層土壤貯水量明顯高于不覆膜處理，主要是此階段305.6 mm的降水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于馬鈴薯生長的需水量，且以前蓄積的土壤貯水量消耗很少所致。

從開花期到塊莖生長期，處理間深層（150 cm以下）土壤貯水量差異逐漸縮小，至成熟期進(jìn)一步縮小，因?yàn)榇穗A段馬鈴薯的耗水量增大，不僅消耗了淺層水分，且使深層土壤水分逐漸上移，但PM處理在100～300 cm的貯水量明顯高于裸地，表現(xiàn)了較好的蓄水保墑效果。

②不同處理對(duì)馬鈴薯播前收后0～300 cm土壤貯水量的影響 從2012年4月21日播種到2013年9月28日收獲，試驗(yàn)區(qū)降水960.7 mm，PM處理灌水量為56.27 mm，CK灌水量為92.39 mm。全膜雙壟溝播處理0～300 cm各個(gè)層次2013年收后的貯水量均比2012年播前有明顯增加（圖3），裸地0～60 cm和200～300 cm土層貯水量與2012年播前相當(dāng)，60～200 cm增加幅度較大。其中，PM和CK 0～300 cm的土壤貯水量在2013年收后比2012年播前分別增加了201.77 mm和94.45 mm，增幅分別達(dá)到34.45%和11.99%。

2.2 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

不同覆膜方式下各灌水處理馬鈴薯的產(chǎn)量存在顯著差異（圖4）。2 a試驗(yàn)結(jié)果表明，PM比CK處理增產(chǎn)30.46%～32.64%，達(dá)到顯著性水平。

因2013年降水明顯多于2012年，所以馬鈴薯成熟期腐爛現(xiàn)象較嚴(yán)重，導(dǎo)致2013年各處理的產(chǎn)量均低于2012年。

2.3 不同處理對(duì)馬鈴薯耗水量和水分利用效率（WUE）的影響

①不同處理對(duì)馬鈴薯不同生育階段耗水量的影響 馬鈴薯不同生育階段耗水量不盡相同，但總體上隨生育期呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢（表1、圖5）。全膜雙壟溝播馬鈴薯在苗期生長比較緩慢，耗水量比較小，此階段耗水量占整個(gè)生育期耗水量的4%～7%。開花期氣溫明顯升高，植株快速生長，蒸騰迅速增加，此期占總耗水量的18%～25%。隨著馬鈴薯塊莖快速膨大，葉面蒸騰達(dá)到峰值，日平均耗水強(qiáng)度約為9 mm，耗水量占32%～46%，由此判斷，此期即為馬鈴薯的耗水關(guān)鍵期。隨后的淀粉積累期，耗水量占整個(gè)生育期耗水量的10%左右。

苗期—薯塊膨大期，裸地處理由于地表無地膜覆蓋，水分蒸發(fā)較強(qiáng)，耗水量明顯高于覆膜處理，是覆膜處理的1.4～2.0倍，至成熟期2個(gè)處理耗水量差異逐漸縮小。開花期—塊莖形成期，覆膜處理間，足量灌溉小于不灌溉，裸地處理間則相反。淀粉積累期，覆膜處理耗水量均高于裸地。在薯塊生長期到成熟期，2 a試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)不同，其主要原因可能是2012年此階段2個(gè)灌水處理的耗水量相當(dāng)，均顯著高于不灌水處理；2013年試驗(yàn)區(qū)此階段降水量達(dá)273 mm，各處理此時(shí)耗水量基本無差異。

全膜雙壟溝播使馬鈴薯的生育進(jìn)程和耗水過程相對(duì)于裸地種植發(fā)生了一定的變化，前期的耗水量降低，使得生育后期的土壤貯水量較高，這有利于高產(chǎn)。

②不同處理對(duì)馬鈴薯水分利用效率的影響 由表2可知，各處理對(duì)馬鈴薯水分利用效率有顯著影響。PM處理由于土壤貯水量保持在較高水平，促進(jìn)了馬鈴薯的個(gè)體發(fā)育和產(chǎn)量形成，2 a的產(chǎn)量和水分利用效率均顯著高于CK，其中2012年和2013年全膜雙壟溝播足量灌溉和無灌溉處理分別較對(duì)應(yīng)裸地高40.26%，20.66%，32.64%；水分利用效率

2 a分別為66.14，64.13，68.44 kg·hm-2·mm-1，較裸地分別增加了54.32%，27.29%，47.37%。

足量灌溉與不灌溉相比，無論覆膜與否，水分利用效率隨土壤水分的增加無明顯變化，其中裸地足量灌溉處理的水分利用效率低于不灌溉處理，說明足量灌水并不能提高水分利用效率。

3 討論與結(jié)論

地膜覆蓋變更了土壤水分的運(yùn)移，阻斷其蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)了蓄水保墑的目的[13]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，無論覆膜與否，馬鈴薯的耗水規(guī)律基本一致，即總體上呈現(xiàn)前期少、中期多、后期又少的變化趨勢，但全膜雙壟溝播能使馬鈴薯的耗水過程發(fā)生一定的改變，與裸地相比，減少了馬鈴薯生長前期（苗期—現(xiàn)蕾期）的耗水量，增加了生長中期尤其是馬鈴薯生長關(guān)鍵期（薯塊形成期—薯塊膨大期）的耗水量，這極有利于馬鈴薯薯塊的增長和淀粉的積累，是獲得高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。

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