今 芝，陳瑞英，烏 蘭，關(guān) 婷，趙培榮，賈立國(guó)，吳云霞

（1.烏蘭察布市土壤肥料站，內(nèi)蒙古 集寧 012000；2.四子王旗農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，內(nèi)蒙古 烏蘭花 011899；3.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010019；4.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031）

內(nèi)蒙古自治區(qū)作為我國(guó)馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)之一[1]，為糧食安全作出了重要貢獻(xiàn)。陰山北麓是內(nèi)蒙古自治區(qū)馬鈴薯主要種植區(qū)域，夏季冷涼的氣候條件非常適合馬鈴薯生長(zhǎng)。但是，該地區(qū)水資源量?jī)H占全區(qū)水資源總量的6%[2]，年降水量只有300～350 mm，干旱少雨和水資源匱乏成為制約馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。為了高效利用水資源，近年來，噴灌和滴灌技術(shù)發(fā)展迅猛，實(shí)用面積逐年增加[3-4]，尤其是膜下滴灌技術(shù)在馬鈴薯增產(chǎn)提質(zhì)、提高水肥利用效率、土壤增溫保墑等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)[5-9]。然而，由于地膜在田間難以分解且殘膜回收機(jī)具不成熟、地膜回收率低等客觀因素，地膜在土壤中長(zhǎng)期積累對(duì)生態(tài)環(huán)境和土壤健康造成了一系列潛在危害[10-12]。因此，尋找節(jié)水、節(jié)膜，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的新技術(shù)勢(shì)在必行。無(wú)膜淺埋滴灌技術(shù)是根據(jù)膜下滴灌技術(shù)改進(jìn)的一項(xiàng)新型實(shí)用技術(shù)模式，近年來在玉米、苜蓿等作物上進(jìn)行的研究表明，無(wú)膜淺埋滴灌技術(shù)可以有效提高水肥利用效率，在提高馬鈴薯品質(zhì)的同時(shí)又能達(dá)到增產(chǎn)效果[13-16]，但淺埋滴灌技術(shù)在陰山北麓馬鈴薯上的應(yīng)用未見報(bào)道。本試驗(yàn)對(duì)高壟滴灌、膜下滴灌、淺埋滴灌3種節(jié)水模式下馬鈴薯干物質(zhì)積累、轉(zhuǎn)運(yùn)、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了研究，為陰山北麓適合的節(jié)水滴灌技術(shù)的推廣提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年在烏蘭察布市四子王旗烏蘭花鎮(zhèn)進(jìn)行，位于北緯41°30′41.62″、東經(jīng)111°40′5.29″，無(wú)霜期110 d，屬于典型的中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，生育期降水量（5—9月）308 mm。試驗(yàn)地土壤類型為栗鈣土，0～20 cm 土壤pH值為8.1、有機(jī)質(zhì)含量為14.20 g/kg、全氮含量為1.36 g/kg、有效磷含量為13.20 mg/kg、速效鉀含量為141.50 mg/kg、土壤容重為1.50 g/cm3。

1.2 材料與設(shè)計(jì)

供試馬鈴薯品種為克新1 號(hào)原種。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為淺埋滴灌（SBDI）、膜下滴灌（UMDI）、高壟滴灌（HRDI），副處理為2 個(gè)灌水梯度，梯度1 為1 500 m3/hm2，梯度2 為1 950 m3/hm2，共6 個(gè)處理。5月4日播種，6月10日出苗，6月16日中耕，9月15日測(cè)產(chǎn)。淺埋滴灌模式采取大壟雙行一帶種植，壟距130 cm，大行距90 cm，小行距40 cm，壟高25 cm，株距33 cm，種植密度47 550 株/hm2，中耕時(shí)鋪設(shè)毛管與培土同時(shí)進(jìn)行，滴灌帶埋深距地面5 cm。膜下滴灌模式播種時(shí)覆膜與鋪設(shè)毛管同時(shí)進(jìn)行，其他管理同淺埋滴灌模式。高壟滴灌模式行距90 cm，株距20 cm，壟高40 cm，種植密度55 500 株/hm2，中耕培土?xí)r鋪設(shè)毛管。各處理小區(qū)面積800.8 m2（77.0 m×10.4 m），每個(gè)處理分成上、中、下3 段代表3 個(gè)重復(fù)，順序排列。馬鈴薯生育期施氮肥315.00 kg/hm2、磷肥135.00 kg/hm2、鉀肥300.00 kg/hm2，播種時(shí)基施復(fù)合肥（22-16-16）843.75 kg/hm2，氮、磷、鉀肥基施量分別為185.50、135.00、135.00 kg/hm2；生育期灌水6 次，各處理施肥量一致，磷肥作為基肥一次性施用，氮、鉀肥的追肥量、施肥次數(shù)及不同處理梯度灌水量見表1。

表1 馬鈴薯生育期灌水與追肥情況

1.3 測(cè)定內(nèi)容

在馬鈴薯苗期（出苗后23 d）、塊莖形成期（出苗后40 d）、塊莖膨大期（出苗后63 d）、淀粉積累期（出苗后79 d）、成熟期（出苗后98 d）分別取3 株具有代表性的植株分部位（根、莖、葉、塊莖）在烘箱105 ℃殺青30 min 后，80 ℃烘干至恒重，稱取各部位干重。測(cè)產(chǎn)時(shí)，每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取3.33 m2（2.56 m×1.30 m）樣方測(cè)定塊莖商品性狀（大小薯數(shù)、商品薯率）和產(chǎn)量，折合成公頃產(chǎn)量。

按照參考文獻(xiàn)［14］的方法，計(jì)算馬鈴薯干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率，計(jì)算公式如下

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量（T）/（g/株）=最大干物質(zhì)積累量-成熟期干物質(zhì)積累量 （1）

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率（TE）/%=（干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/最大干物質(zhì)積累量）×100 （2）

干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率（TC）/%=（干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量/成熟期塊莖干物質(zhì)積累量）×100 （3）

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2003 和SPSS 24.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同節(jié)水模式對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)積累量的影響

由表2 可知，隨著生育期的推進(jìn)各處理馬鈴薯根、莖、葉干物質(zhì)呈先增加后減少的“單峰型”曲線變化，塊莖干物質(zhì)隨著生育期的推進(jìn)呈上升趨勢(shì)。在馬鈴薯全生育期SBDI1 處理根的干物質(zhì)積累量高于其他處理，最大值出現(xiàn)在塊莖膨大期，為5.08 g/株。各處理莖的干物質(zhì)積累量最大值出現(xiàn)在淀粉積累期，SBDI1 處理莖的干物質(zhì)積累量最高，為45.87 g/株，顯著高于其他處理（P＜0.05），全生育期各處理莖的干物質(zhì)積累量無(wú)明顯變化規(guī)律。對(duì)于葉片而言，在塊莖膨大期SBDI1 處理葉的干物質(zhì)積累量最高，為47.92 g/株，其次是SBDI2 處理，為46.55 g/株，這2 個(gè)處理顯著高于其他處理（P＜0.05），全生育期各處理葉的干物質(zhì)積累量無(wú)明顯變化規(guī)律。對(duì)于塊莖而言，在塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期SBDI1 處理塊莖干物質(zhì)積累量都是最高，分別為19.21、105.06、249.84 g/株；在成熟期，SBDI2 處理的塊莖干物質(zhì)積累量最高，為253.64 g/株，SBDI1 處理次之，為246.46 g/株，這2 個(gè)處理的塊莖干物質(zhì)積累量顯著高于其他處理（P＜0.05），最少的是UMDI2 處理，為166.23 g/株。

從馬鈴薯全株干物質(zhì)積累量來看，苗期UMDI1處理和UMDI2 處理全株干物質(zhì)積累量顯著高于其他處理（P＜0.05）；塊莖形成期和塊莖膨大期SBDI1處理全株干物質(zhì)積累量最高，分別為68.87、190.36 g/株，顯著高于其他處理（P＜0.05）。成熟期，SBDI2 處理和SBDI1 處理全株干物質(zhì)積累量分別為286.05、274.67 g/株，顯著高于其他處理（P＜0.05）?？傮w來看，在馬鈴薯全生育期SBDI 處理全株干物質(zhì)積累量高于HRDI、UMDI 處理。

表2 不同節(jié)水模式下馬鈴薯各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量 單位：g/株

2.2 不同節(jié)水模式對(duì)馬鈴薯干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響

由表3 可知，不同處理馬鈴薯根、莖、葉干物質(zhì)都向塊莖轉(zhuǎn)運(yùn)，為塊莖干物質(zhì)形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)。各處理干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率均表現(xiàn)為葉＞莖＞根。對(duì)于根而言，HRDI2 處理根干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量最大、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率最高、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率也最高，分別為3.93 g/株、77.82%、2.26%。對(duì)于莖而言，SBDI1 處理莖干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率均為最大，分別為26.65 g/株、58.10%、10.81%，UMDI2 處理均為最小。對(duì)于葉片而言，SBDI1 處理葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率最高，分別為40.72 g/株和16.52%，UMDI1 處理葉的干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率最高，為87.06%。從不同灌水量梯度分析，1 500 m3/hm2灌水量下莖和葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率總體上都高于1 950 m3/hm2灌水量處理。

表3 不同節(jié)水模式下馬鈴薯干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)情況

2.3 不同節(jié)水模式對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及商品性狀的影響

由表4 可知，各處理產(chǎn)量由高到低依次為SBDI1＞HRDI1＞UMDI1＞SBDI2＞HRDI2＞UMDI2，SBDI1處理的產(chǎn)量比HRDI1、UMDI1、SBDI2、HRDI2 和UMDI2處理分別提高1.61%、2.27%、3.27%、6.54%、10.23%，SBDI1 處理產(chǎn)量顯著高于HRDI2 和UMDI2 處理（P＜0.05），與其他處理差異不顯著（P＞0.05）。在相同灌水量條件下，馬鈴薯產(chǎn)量均表現(xiàn)為SBDI＞HRDI＞UMDI，灌水量1 500 m3/hm2條件下3種節(jié)水模式馬鈴薯產(chǎn)量均高于灌水量1 950 m3/hm2處理。SBDI2處理單株結(jié)薯數(shù)和單株薯重最大，分別為6.65 個(gè)和1.24 kg，均顯著高于HRDI1 和HRDI2 處理（P＜0.05）。SBDI2 處理馬鈴薯塊莖商品薯率最高，為90.80%，顯著高于HRDI1 和UMDI2 處理（P＜0.05）。

表4 不同節(jié)水模式下馬鈴薯產(chǎn)量與商品性狀

2.4 不同節(jié)水模式下馬鈴薯經(jīng)濟(jì)效益分析

由表5 可知，各處理投入差異主要體現(xiàn)在種薯、地膜、滴灌帶、電費(fèi)、地膜回收等方面，HRDI1 處理和HRDI2 處理在種薯和滴灌帶上投入最多，分別為4 680 元/hm2和1 665 元/hm2；UMDI1 處理和UMDI2處理在地膜和地膜回收上投入最多，分別為720 元/hm2和300 元/hm2；1 950 m3/hm2灌水量下電費(fèi)為61 元/hm2，較1 500 m3/hm2灌水量高14 元/hm2。從不同投入來看，HRDI2 處理投入最高，合計(jì)為6 406 元/hm2，SBDI1 處理投入最少，合計(jì)為5 162 元/hm2。各處理按照馬鈴薯塊莖商品薯率計(jì)算產(chǎn)值，產(chǎn)值由高到低依 次 為SBDI2 ＞SBDI1 ＞UMDI1 ＞HRDI2 ＞HRDI1 ＞UMDI2，SBDI2 處理產(chǎn)值最高，為54 174 元/hm2，UMDI2處理產(chǎn)值最低，為47 471 元/hm2。經(jīng)濟(jì)效益與產(chǎn)值高低一致，經(jīng)濟(jì)效益最高的是SBDI2 處理，為22 748 元/hm2，最低的是UMDI2 處理，為15 025 元/hm2。SBDI2 處理比UMDI2 處理經(jīng)濟(jì)效益增加7 723 元/hm2，增幅為51.40%；SBDI2 處理比SBDI1 處理經(jīng)濟(jì)效益增加144 元/hm2，增幅為0.63%，這2 個(gè)處理之間經(jīng)濟(jì)效益差距很小。

表5 不同節(jié)水模式下馬鈴薯投入產(chǎn)出結(jié)果 單位：元/hm2

3 討論與結(jié)論

水資源極度短缺和土壤面源污染是陰山北麓長(zhǎng)期面臨的問題，為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和水資源永續(xù)利用，把合理的水資源管理制度和新型的高效節(jié)水技術(shù)結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)低投入、高產(chǎn)出和高收益，從而保證農(nóng)業(yè)健康發(fā)展。本試驗(yàn)采用的淺埋滴灌技術(shù)是在膜下滴灌技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)，把滴灌帶埋到距離土壤表面5 cm 左右深處，既解決了覆蓋地膜造成的面源污染（無(wú)膜），又能有效減少表層土壤水分揮發(fā)、降低水分消耗。本試驗(yàn)中，苗期膜下滴灌2 個(gè)處理馬鈴薯全株干物質(zhì)積累量顯著高于其他處理，可能是因?yàn)樵诘? 次灌水之前，覆膜能夠有效提高地溫、減少土壤水分的無(wú)效蒸發(fā)，促進(jìn)馬鈴薯生育進(jìn)程。本試驗(yàn)第1 次灌水時(shí)間較晚，對(duì)高壟滴灌和淺埋滴灌種植馬鈴薯苗期生長(zhǎng)具有一定影響。因此，可在今后應(yīng)用中適當(dāng)提前苗期灌水時(shí)間，使馬鈴薯苗期水分得到充足供應(yīng)，以保證后期塊莖的高產(chǎn)。

馬鈴薯產(chǎn)量是同化產(chǎn)物積累的結(jié)果，90%以上的塊莖產(chǎn)量來自光合產(chǎn)物，單株干物質(zhì)積累量越大，塊莖產(chǎn)量就越高[17]。本試驗(yàn)中，SBDI1 處理在塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期都保持最高的全株干物質(zhì)積累量，莖和葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率也最高，為產(chǎn)量形成提供了更多光合產(chǎn)物，為后期高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。根系是植株吸收養(yǎng)分的主要器官，根系會(huì)在馬鈴薯生育后期逐漸枯萎死亡。本試驗(yàn)中，HRDI2 處理根干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、根干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率、根干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率都最高，說明其根系衰老速度快，從土壤當(dāng)中吸收水分和養(yǎng)分的速度變慢，對(duì)產(chǎn)量形成造成影響。

李媛媛等[14]在玉米上研究發(fā)現(xiàn)，高水分處理有利于干物質(zhì)積累，但向經(jīng)濟(jì)器官中轉(zhuǎn)移的干物質(zhì)少，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。本試驗(yàn)也得出在1 500 m3/hm2灌水量下莖和葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量、干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)效率和干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)率都高于1 950 m3/hm2灌水量的結(jié)果。因此，在本試驗(yàn)條件下1 500 m3/hm2灌水量比1 950 m3/hm2灌水量更有利于協(xié)調(diào)馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系，能夠促進(jìn)光合產(chǎn)物向經(jīng)濟(jì)器官轉(zhuǎn)運(yùn)，提高塊莖產(chǎn)量。本試驗(yàn)中，淺埋滴灌節(jié)水模式能夠有效促進(jìn)馬鈴薯塊莖數(shù)量增加，單株結(jié)薯數(shù)顯著高于高壟滴灌節(jié)水模式，加強(qiáng)水肥管理后具有更大的增產(chǎn)潛力，可在今后的推廣應(yīng)用中適當(dāng)增加鉀肥用量，提高單株薯重。試驗(yàn)證明，在相同灌水量條件下馬鈴薯產(chǎn)量均表現(xiàn)為淺埋滴灌＞高壟滴灌＞膜下滴灌，且灌水量1 500 m3/hm2處理馬鈴薯產(chǎn)量均高于灌水量1 950 m3/hm2處理；從經(jīng)濟(jì)效益來看，淺埋滴灌2 個(gè)處理經(jīng)濟(jì)效益高于其他處理，且淺埋滴灌2 個(gè)處理之間經(jīng)濟(jì)效益差距很小，從該地區(qū)水資源情況綜合考慮，從水資源節(jié)約利用角度出發(fā)，1 500 m3/hm2灌水量更適合在陰山北麓推廣。

綜上所述，淺埋滴灌模式能夠在節(jié)水節(jié)膜的前提下提高馬鈴薯產(chǎn)量，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。淺埋滴灌技術(shù)不僅能夠減少地膜覆蓋、降低回收成本，也能保護(hù)耕地免受地膜污染，同時(shí)達(dá)到節(jié)約農(nóng)業(yè)水資源的效果。因此，可以將灌水量為1 500 m3/hm2的淺埋滴灌種植模式作為新型高效節(jié)水技術(shù)在馬鈴薯生育期降水量為300～400 mm 的陰山北麓推廣。