羅 磊，李亞杰，姚彥紅，王 娟，張曉靜，李德明

(1.定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院， 甘肅 定西 7430002； 2.甘肅省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心， 甘肅 定西 743000)

干旱是旱作農(nóng)業(yè)區(qū)最主要的氣象災(zāi)害，直接影響到當(dāng)?shù)丶Z食作物的豐歉[1-2]。馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)具有耐旱、耐寒、耐瘠薄的特點(diǎn)，適宜范圍廣，增產(chǎn)空間大，是隴中旱作區(qū)主栽作物，但產(chǎn)量?jī)H為12～18 t·hm-2，這主要是因?yàn)樵搮^(qū)域春季地面蒸發(fā)強(qiáng)烈，導(dǎo)致自然降雨的利用效率較低和大量土壤水分散失，影響馬鈴薯的播種和出苗[3-4]；其次，在馬鈴薯出苗期至開花期正逢伏旱天氣，少量降雨不能有效滲入土壤，導(dǎo)致土壤水分虧缺，使馬鈴薯前期生長(zhǎng)發(fā)育受阻[5]。自然降水是旱地土壤水分的唯一來源，降水利用程度的高低受到耕作栽培措施的直接影響，研究旱作農(nóng)業(yè)區(qū)抑制土壤水分蒸發(fā)、保墑，提高降水利用效率的技術(shù)是該區(qū)研究的熱點(diǎn)問題[6]。壟作種植馬鈴薯能提高耕作層土壤水分含量，達(dá)到抗旱保墑增加產(chǎn)量的效果[7]。覆蓋壟作作為一種有效的節(jié)水措施被應(yīng)用到馬鈴薯種植上，但是覆蓋壟作對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響說法不一，有研究表明[8-12]覆蓋可以有效的增加地溫，積蓄自然降水，使馬鈴薯產(chǎn)量增加，也有研究表明[13-14]覆蓋會(huì)導(dǎo)致土壤通氣性變差以及土壤溫度過高而對(duì)作物產(chǎn)生高溫脅迫進(jìn)而導(dǎo)致作物大幅減產(chǎn)。馬鈴薯塊莖淀粉和粗蛋白含量及P、K、S、Ca、Mg、Mn、Cu、Zn等元素含量受遺傳因素和外界環(huán)境條件的影響[15-17]。本試驗(yàn)旨在通過覆蓋壟作種植方式改良傳統(tǒng)的平作培土和坑種技術(shù)，有效增加馬鈴薯生長(zhǎng)前期的土壤溫度和濕度，從而提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)，為提高旱地馬鈴薯生產(chǎn)水平提供一定的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)點(diǎn)概況

試驗(yàn)于2014年4—10月在定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院作物育種基地實(shí)施，試驗(yàn)點(diǎn)海拔1 920 m,年平均氣溫6.3℃，年均降水量380 mm,年蒸發(fā)量1 530 mm,干燥度2.53，為典型的半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。土壤類型為黃綿土，0～20 cm土層含有機(jī)質(zhì)10.8 g·kg-1，堿解氮48 mg·kg-1，有效磷19.96 mg·kg-1，速效鉀114.39 mg·kg-1，土壤pH值為7.7。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)6個(gè)處理(見表1)，各處理株距40 cm，行距70 cm，小區(qū)面積為44 m2(8.0 m×5.5 m)，1個(gè)小區(qū)種植200株，3次重復(fù)。4月3日土壤解凍時(shí)起壟覆膜，起壟前施用900 kg·hm-2(N：180 kg·hm-2；P：39.3 kg·hm-2；K：74.7 kg·hm-2)穩(wěn)定性復(fù)合肥(總養(yǎng)分≥40%，N-P2O5-K2O，20-10-10，施可豐化工股份有限公司生產(chǎn))，結(jié)合施肥用40%甲基異硫磷乳油7.5 kg加細(xì)土制成毒土施入土壤，防治地下害蟲。起壟要求壟面平整細(xì)致，覆膜時(shí)力求達(dá)到緊、平、嚴(yán)的標(biāo)準(zhǔn)，全覆膜時(shí)在溝中膜上打孔以利于水分滲入膜下土壤。4月25日播種，9月30日收獲。馬鈴薯全生育期所需水分全靠自然降水，除覆蓋方式不同外，其它農(nóng)藝措施(整地、施肥、品種、播種、田間管理等)均相同，進(jìn)行同等質(zhì)量的田間操作。供試馬鈴薯品種為定薯4號(hào)(定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育)，中晚熟品種，生育期114 d，薯形扁圓，淡黃皮黃肉。種薯等級(jí)為原種。地膜厚度0.008～0.010 mm，全膜覆蓋膜寬120 cm，半膜覆蓋膜寬100 cm。壟上蓋草為燕麥草。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

全生育期按播種期至生理成熟期計(jì)算。用直尺測(cè)定株高(土壤表面到主莖第一花序分支處的高度，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽查20株測(cè)量株高，求平均值)。用直尺測(cè)定開展度(地上部植株外圍最大直徑，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽查20株測(cè)量開展度，求平均值)。成熟期按小區(qū)單收記產(chǎn)。鮮薯品質(zhì)測(cè)定方法：直接干燥法測(cè)定干物質(zhì)含量，凱氏定氮法測(cè)定粗蛋白含量，旋光法測(cè)定粗淀粉含量，熒光法測(cè)定維生素C含量；用HNO3-H2O2消煮，原子吸收分光光度法測(cè)定Zn、Fe、Ga、Se含量(干樣測(cè)定)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)產(chǎn)量及生育期、農(nóng)藝性狀、各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)等數(shù)據(jù)均采用方差分析法，顯著性分析用新復(fù)極差法(SSR法)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)用Excel制表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯生育期和農(nóng)藝性狀的影響

由表2可見，不同覆蓋處理縮短了生育期，成熟期比對(duì)照提早了5～18 d；處理CK和E全生育期與其它處理差異顯著，CK最長(zhǎng)，為151 d；處理C和A與處理B和D差異顯著，處理D最短，為133 d。不同覆蓋處理出苗率較對(duì)照提高了5.7～11.6個(gè)百分點(diǎn)；處理A、B和C出苗率與其它處理差異顯著，處理A最高，為99.2%，處理D和E與CK差異顯著，CK最低，為87.6%。不同覆蓋處理株高較對(duì)照增加了1.2～10.5 cm；處理A和C與其它處理差異顯著，處理A株高最高，為45.7 cm，處理B與處理E和D差異顯著，處理E和D與CK差異顯著，CK株高最低，為35.2 cm。不同覆蓋處理植株開展度較對(duì)照擴(kuò)大了11.1%～42.1%；處理A與其它處理差異顯著，處理A開展度最大，為82.3 cm，處理C較處理B、D和E差異顯著，CK開展度顯著低于其它處理，為57.9 cm。說明不同覆蓋壟作種植馬鈴薯具有縮短生育期，提早成熟，提高出苗率，增加株高和擴(kuò)大植株開展度的作用。

表2 不同覆蓋措施對(duì)馬鈴薯全生育期和農(nóng)藝性狀的影響 Table 2 Effect of mulching models on the growth period and agronomic traits of potato

2.2 不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表3可見，不同覆蓋處理較對(duì)照單株結(jié)薯數(shù)增加0.61～2.82個(gè)，單株結(jié)薯重增加3.2%～15.6%，小區(qū)大薯重增加0.02%～29.1%，小區(qū)小薯重增加4.5%～56.6%，產(chǎn)量增加11.5%～31.2%，除處理B和E較CK商品薯率提高1.82～3.06個(gè)百分點(diǎn)，其它覆蓋處理較CK降低0.16～7.02個(gè)百分點(diǎn)。覆蓋處理單株結(jié)薯數(shù)均顯著高于CK，其中處理A最高，為7.63個(gè)，CK最低，為4.81個(gè)，覆蓋處理中處理D單株結(jié)薯數(shù)最低。處理A單株結(jié)薯重較處理C、E和D差異不顯著，顯著高于處理B和CK，處理B、C、D、E和CK差異不顯著；其中處理A最高，為0.717 kg，CK最低，為0.620 kg。處理A和C間小區(qū)大薯重差異不顯著，但顯著高于其它處理，處理B和E顯著高于處理D和CK；其中處理A最高，為115.84 kg·m-2，CK最低，為89.72 kg·m-2。處理D小區(qū)小薯重最高，為29.49 kg·m-2，顯著高于其它處理，處理B最低，較CK差異不顯著，為17.47 kg·m-2。處理B商品薯率最高，為85.71%，與處理E和CK差異不顯著，顯著高于其它處理，處理C和A顯著高于處理D，處理D最低，只有81.38%。處理A產(chǎn)量最高，為32.37 kg·hm-2，與處理C差異不顯著，顯著高于其它處理，CK最低，為24.68 kg·hm-2，與處理B和D差異不顯著。說明覆蓋種植能不同程度地增加馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、單株結(jié)薯重和產(chǎn)量，白膜雙壟全覆膜壟播和壟播蓋草能提高馬鈴薯商品薯率；單株結(jié)薯數(shù)和單株結(jié)薯重的增加是不同覆蓋種植模式產(chǎn)量增加的主要因素。

表3 不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響 Table 3 Effect of mulching models on the yield of potato

2.3 不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

為探討不同覆蓋種植模式下商品薯的營(yíng)養(yǎng)成分是否發(fā)生變化，測(cè)定成熟馬鈴薯薯塊的相關(guān)營(yíng)養(yǎng)成分。由表4可見，各處理薯塊干物質(zhì)含量介于18.68%～23.59%之間，CK為22.64%；其中處理A干物質(zhì)含量顯著低于其它處理,為18.68%，較CK降低17.49%；處理B、D和E干物質(zhì)含量與CK差異不顯著，其中處理B含量最高，為23.59%，較CK增加4.2%；處理C干物質(zhì)含量低于對(duì)照且差異顯著，降低7.2%。

表4 不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響 Table 4 Effect of mulching models on the quality of potato

各處理薯塊粗淀粉含量介于13.28%～15.78%之間，CK為15.33%；其中處理A粗淀粉含量顯著低于其它處理,為13.28%，較CK降低13.37%；處理B、D和E粗淀粉含量與CK相當(dāng)，其中處理B含量最高，為15.78%，較CK增加2.94%；處理C粗淀粉含量低于對(duì)照且差異顯著，降低6.98%。

各處理薯塊粗蛋白含量介于20.33～22.43 g·100g-1之間，CK粗蛋白含量最高，為22.43 g·100g-1，其次為處理E，為21.57 g·100g-1，兩者間差異不顯著，但與其它處理差異顯著，而其它處理間粗蛋白含量差異不顯著；處理A粗蛋白含量最低，為20.33 g·100g-1，不同覆蓋處理較CK粗蛋白含量降低3.83%～9.36%。

各處理間薯塊維生素C含量差異不顯著，其中CK維生素C含量最高，為124.4 mg·100g-1；其次為處理A，為122.4 mg·100g-1；處理D維生素C含量最低，為105.2 mg·100g-1；不同覆蓋處理較CK維生素C含量降低1.61%～15.43%。

在薯塊微量元素含量方面，不同覆蓋處理Zn和Ga含量均高于CK，分別增加10.22%～21.17%和17.93%～84.14%；不同覆蓋處理間Zn含量差異不顯著，但較CK差異顯著，其中處理B薯塊中Zn含量最高，為16.6 mg·kg-1；處理A、B和E間Ga含量差異不顯著，但較處理C、D和CK差異顯著，處理C、D和CK間Ga含量差異不顯著，其中處理A薯塊中Ga含量最高，為0.267 g·kg-1。不同覆蓋處理Fe含量較CK降低22.12%～28.32%，且差異顯著；CK處理Fe含量為22.6 mg·kg-1，處理C薯塊中Fe含量最低，為16.2 mg·kg-1。處理A、B和E間Se含量差異不顯著，處理B、C、D、E和CK間Se含量差異不顯著，處理A Se含量較處理C、D和CK差異顯著；處理A Se含量最高，為1.28 μg·kg-1，處理C Se含量最低，為1.06 μg·kg-1。

總體來說，覆蓋種植馬鈴薯薯塊品質(zhì)較裸地種植降低，說明覆蓋種植雖然較裸地種植提高了馬鈴薯的產(chǎn)量但品質(zhì)卻變差。經(jīng)過比對(duì)分析，處理E綜合品質(zhì)好于其它覆蓋處理。

2.4 不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表5可見，不同覆蓋種植與常規(guī)裸地種植相比，種薯和肥料的投資額相同，但是不同覆蓋種植地膜和草等覆蓋材料的投資額為900～2 100元·hm-2，而裸地種植不需要這方面的投資；在每公頃投入的人工費(fèi)方面，不同覆蓋種植因需要在種植前覆膜覆草和收獲后回收殘膜剩草投入一些勞動(dòng)力，所以要比裸地種植多投入750～1 500元·hm-2。不同處理因產(chǎn)量和商品薯率的不同，產(chǎn)值和純收入不同，產(chǎn)值在14 279～18 440 元·hm-2，純收入在2 414～6 385 元·hm-2；其中處理E純收入最高，為6 385 元·hm-2，比CK(5 279 元·hm-2)增加1 106 元·hm-2，增加20.95%，其次為處理A，為6 140 元·hm-2，比CK增加861 元·hm-2，增加16.31%，處理D純收入最低，為2 414 元·hm-2，比CK減少2 865 元·hm-2，減少54.27%。說明在經(jīng)濟(jì)效益上雖然不同覆蓋種植每公頃的產(chǎn)量和產(chǎn)值高于常規(guī)裸地種植，但由于總投入費(fèi)用不同，而使每公頃的純收入并不全都高于裸地種植，只有在覆草、黑膜雙壟全覆膜和黑膜單壟覆膜時(shí)純收入高于裸地種植，尤以覆草處理最佳。

表5 不同覆蓋方式對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益的影響/(元·hm-2) Table 5 Effect of mulching models on the economic benefits of potato/(yuan·hm-2)

注:產(chǎn)值按2014年馬鈴薯商品薯價(jià)格0.7 元·kg-1計(jì)算。

Note: Output by 2014, commodity potato price 0.7 yuan·kg-1.

3 討論與結(jié)論

旱作農(nóng)業(yè)區(qū)土壤水分的唯一來源是自然降水，因此充分利用有限的自然降水，提高土壤集雨保墑能力是實(shí)現(xiàn)該地區(qū)旱地馬鈴薯增產(chǎn)的重要途徑。地膜和秸稈覆蓋為主的地表覆蓋栽培技術(shù)具有明顯的增溫、保墑和增產(chǎn)效果[18-24]。買自珍等[6]就不同覆膜時(shí)期、方式與膜色對(duì)土壤水分變化的研究表明，在0～100 cm土層土壤含水量，裸地平均含水量為16.5%，早春頂凌覆膜時(shí)黑、白膜雙壟全覆膜和黑、白膜單壟覆膜同層平均含水量在16.9%～18.8%，較裸地平均含水量增加0.4～2.3個(gè)百分點(diǎn)；高世銘[12]和趙天武[25]等研究表明，壟播覆草能明顯改善0～80 cm土層土壤貯水量，提高了馬鈴薯出苗率，產(chǎn)量顯著高于裸地種植；王東[8]、代海林[9]和張立功[10]等研究了溝壟覆膜栽培對(duì)旱作馬鈴薯生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，覆膜種植使馬鈴薯株高、開展度明顯增加，擴(kuò)大植株的生長(zhǎng)量，改善植株形態(tài)，提高了單株結(jié)薯重，尤其是提高了大中薯率，使產(chǎn)量顯著增加；本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同覆蓋種植提高馬鈴薯出苗率，增加株高和擴(kuò)大植株開展度，提高單株結(jié)薯數(shù)、結(jié)薯重和大薯產(chǎn)量，達(dá)到提高產(chǎn)量的目的，同時(shí)縮短生育期，提早成熟；說明在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)采用地膜和秸稈覆蓋可以顯著改善馬鈴薯形態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量要素的構(gòu)成，特別是改善了馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育的微環(huán)境，促進(jìn)了馬鈴薯的生長(zhǎng)及產(chǎn)量要素的構(gòu)成[9]。而Baghour M[13]和聶站聲[14]等研究認(rèn)為覆膜使膜下土壤通氣性變差和溫度升高，影響馬鈴薯塊莖的生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致減產(chǎn)；這可能是由于試驗(yàn)所在地氣候、土壤條件差異和供試材料不同等原因造成的。

李峰等[26]在不同栽培模式對(duì)小麥籽粒中Zn、Fe、Mn、Cu含量的影響研究中得出，地膜覆蓋和秸稈覆蓋栽培可提高小麥籽粒中Zn、Fe、Mn、Cu含量；廖佳麗[26]研究認(rèn)為水分對(duì)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響是復(fù)雜的；康玉林等[28]報(bào)道，常干旱處理和常濕潤(rùn)處理對(duì)馬鈴薯薯塊淀粉含量影響不顯著；王東等[8]研究表明，覆膜栽培對(duì)馬鈴薯薯塊干物質(zhì)、淀粉和蛋白質(zhì)含量的影響不顯著；王正榮[29]研究表明，冬季覆蓋栽培馬鈴薯在一定程度上提高了薯塊干物質(zhì)、淀粉和維生素C含量；而本試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同覆蓋處理薯塊除Fe含量較裸地種植顯著降低，Zn、Ga和Se等含量較裸地種植有不同程度的增加，各處理薯塊維生素C含量差異不顯著，不同覆蓋處理薯塊干物質(zhì)、粗淀粉和粗蛋白含量較裸地種植減少，總體而言，覆蓋種植馬鈴薯薯塊品質(zhì)較裸地種植降低；這與武秀俠等[30]研究相一致。不同研究者的試驗(yàn)結(jié)論不盡相同，可能是因?yàn)椴煌贩N在不同地區(qū)、年份和施肥條件下，馬鈴薯薯塊營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累量高低有明顯差異[15]。

本試驗(yàn)得出，不同覆蓋種植可提高馬鈴薯出苗率，增加株高和擴(kuò)大植株開展度，提高單株結(jié)薯數(shù)、結(jié)薯重和大薯產(chǎn)量，達(dá)到提高產(chǎn)量的目的，同時(shí)縮短生育期，提早成熟，但馬鈴薯品質(zhì)較裸地種植變差；在經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)上，只有在覆草、黑膜雙壟全覆膜和黑膜單壟覆膜種植時(shí)每公頃的純收入高于裸地種植，尤以覆草處理最佳。

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