陳怡平，蘇翠翠，王祥龍, ，王 益，王凱博，張維斌，張光紅，張潤生

1.中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所 黃土與第四紀地質(zhì)國家重點實驗室，西安 710061

2.西北師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，蘭州 730070

3.延安惠民農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司，延安 716000

黃土高原是中華文明的重要發(fā)祥地之一，總面積約64萬km2。黃土高原位于半濕潤與半干旱氣候區(qū)的過渡帶，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。黃土高原主要為風(fēng)塵堆積而成，土壤疏松多孔，極易滲水侵蝕（朱顯謨和祝一志，1992），加之全年降雨集中在7 — 9月，且以暴雨形式為主，導(dǎo)致黃土高原成為全球水土流失最為嚴重的區(qū)域之一。長期嚴重的水土流失，嚴重阻礙該地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展（閆云霞，2006）。

中華人民共和國成立以來，黨和國家高度重視黃土高原生態(tài)環(huán)境治理，先后經(jīng)歷了坡面治理、小流域治理與退耕還林草工程，每個階段均取得較好的成效，尤其是退耕還林草工程的效果十分顯著（陳怡平，2019-09-03）。自1999年實施退耕還林草工程以來，黃土高原植被覆蓋度從1999年的31.6%提高至2013年的59.5%，植被蓋度提高了28%，入黃泥沙減小至1.73億t（Chen et al，2015），有效遏制了黃土高原水土流失，改善了當?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境。

研究表明黃土高原大于15°的坡面適于實施退耕還林草工程，在保障人均耕地0.1 hm2的前提下，黃土高原退耕還林草面積上限為236萬hm2。但 是，至2008年 已 退 耕483萬hm2（Lü et al，2012）。過度退耕還林草導(dǎo)致黃土高原局部地區(qū)出現(xiàn)人-地矛盾突出的現(xiàn)象，尤其是陜西延安市。延安地處黃土高原腹地，1999年率先實施退耕還林草工程，成為了“全國退耕還林第一市”。截止2012年底，全市共計退耕還林還草60.67萬hm2（魏宏安和王介勇，2013），占到延安市耕地面積的50%以上（周懷龍，2012），導(dǎo)致該地區(qū)人口-耕地-糧食生產(chǎn)矛盾尤為突出。為保障延安糧食安全、增加延安農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力、促進延安經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，2013 — 2017年延安市實施治溝造地工程，總投資51億，新造耕地3.33萬hm2（陳怡平等，2015；賀春雄，2015）。

2014 — 2015年對延安新造耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物產(chǎn)量不足傳統(tǒng)淤地壩和坡耕地的三分之一?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)新造耕地土壤貧瘠，土壤結(jié)構(gòu)致密，通氣透水性差，主要體現(xiàn)在土壤容重大，大粒徑的沙粒含量低，新造耕地土壤肥力不足，有機質(zhì)含量低，土壤酶活性低，土壤細菌、真菌及放線菌等微生物豐度及多樣性低，自然熟化難（Ma et al，2020）。如何合理利用新造耕地，篩選出新造耕地適生農(nóng)作物以及高產(chǎn)品種，盡快發(fā)揮新造耕地在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，是亟待解決的生產(chǎn)實踐問題。為此，本研究在延安市安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)南溝村選擇2015年新造耕地，開展連續(xù)三年（2016 — 2018年）的大田實驗研究，篩選延安新造貧瘠耕地適生農(nóng)作物及其高產(chǎn)品種篩選，旨在指導(dǎo)延安新造耕地的科學(xué)利用，推動延安經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于黃土高原丘陵溝壑區(qū)的延安市安 塞 區(qū) 高 橋 鎮(zhèn) 南 溝 流 域（107°39′ — 110°33′E，35°20′ — 37°30′N），屬于暖溫帶半濕潤易旱氣候區(qū)，全年氣候變化受制于季風(fēng)環(huán)流，海拔1000 m左右，年日照2418 h，日照百分率55%，≥0℃的積溫3878.1℃，年平均無霜期162 d，年均降雨量在300 — 600 mm，降水多集中夏季，且多暴雨，強度大，10月至次年5月降水僅占年總量的29%，為典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，是具有代表性的黃土高原小流域。

1.2 新造耕地適生農(nóng)作物篩選

2016年4月，在延安市安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)南溝村新造耕地上種植紅薯、馬鈴薯、白蘿卜、白菜、油菜、春小麥（種子為當?shù)鼐用裉峁?，每個樣方面積約333 m2，每種作物種植3個重復(fù)，且每個重復(fù)隨機排列，共計18個試驗樣方，同時設(shè)3個空白對照樣方。整個生長期沒有施加任何肥料，2016年9月，分別采集每種作物試驗樣方區(qū)內(nèi)土壤樣品和空白對照樣方土壤，分析不同作物對土壤理化性質(zhì)的影響；收獲農(nóng)作物，計產(chǎn)量，根據(jù)當年市場價格估算產(chǎn)值，篩選適生農(nóng)作物。

1.3 新造耕地適生馬鈴薯品質(zhì)篩選

根據(jù)2016年篩選結(jié)果，馬鈴薯為新造耕地適生作物。為此，2017年在甘肅收集11種廣泛栽培的馬鈴薯品種（夏波蒂、新大坪、青薯168、青薯9號、隴薯3號、隴薯6號、隴薯7號、隴薯10號、費烏瑞它、克新18號和克新1號）在延安市安塞區(qū)高橋鎮(zhèn)南溝村進行最佳馬鈴薯品種篩選，同時以本地廣泛栽培品種為對照。每個樣方面積約為333 m2，每個品種3個重復(fù)試驗，且每個重復(fù)隨機排列，共36個試驗小區(qū)。2017年9月收獲并篩選適生馬鈴薯品種。2018年，根據(jù)2017年試驗表現(xiàn)較好的新大坪、青薯168、隴薯7號和克新1號繼續(xù)進行綜合篩選試驗（樣方設(shè)置同2017年）。2018年9月收獲，并對其各項參數(shù)進行綜合評價。

種植方式采用起壟覆膜的方法，壟寬60 cm，左右交叉種植，馬鈴薯的株距在20 cm左右，人工點播。在其生長發(fā)育期間及時進行田間管理，定期進行中耕除草，并及時施藥預(yù)防病蟲害的發(fā)生。

1.4 相關(guān)指標測定方法

1.4.1 土壤理化性質(zhì)測定

2016年9月采集不同作物根際土樣，帶回實驗室風(fēng)干，然后揀去動植物殘體（如根、莖、葉等），將風(fēng)干土樣倒入陶瓷研缽中進行研磨過篩，然后進行物理化學(xué)參數(shù)分析。土壤pH值采用便攜式pH計進行測定，土壤含水量采用烘干法進行測定，土壤容重采用環(huán)刀法進行測定，土壤有機質(zhì)含量釆用重鉻酸鉀容量法測定，土壤全氮采用凱氏定氮法測定，土壤堿解氮釆用堿解擴散法測定，土壤全磷測定采用鉬銻抗比色法，速效磷的測定采用0.5 mol ? L?1NaHCO3浸 提-鉬銻 抗 比 色 法，以上具體測定方法參照《土壤農(nóng)化分析》（鮑士旦，2000）。

1.4.2 出苗率與形態(tài)測定

在馬鈴薯播種45 d進行統(tǒng)計，每個樣方選取200株，統(tǒng)計出苗率。待馬鈴薯收獲后，選取10窩具有代表性且形狀、大小均勻的馬鈴薯，用電子天平稱量馬鈴薯個體重量，用直尺測量每個的長和寬，計算長寬比。

1.4.3 光合參數(shù)的測定

在馬鈴薯生長較為旺盛的8月上旬進行光合參數(shù)測定，每天上午08∶30 — 11∶30和下午14∶30 — 17∶30利用Li-6400光合儀測定光合作用相關(guān)參數(shù)。在測量馬鈴薯光合參數(shù)的當天晚上20∶00 — 22∶00測定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。葉片首先經(jīng)過0.5 h的暗處理，然后用MINI-PAM熒光儀進行葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定。

1.4.4 干物質(zhì)含量的測定

待馬鈴薯收獲后，洗干凈馬鈴薯表面，晾干后稱重（質(zhì)量記為m1），然后切成厚度約0.5 cm的薄片，放入烘箱中，105℃殺青30 min后，80℃烘干至恒重后稱重（記為m2），干物質(zhì)含量（%） =m2/m1×100%。

1.4.5 生化指標測定方法

淀粉含量的測定參照碘-淀粉比色法（張永成和田豐，2007），還原糖含量的測定參照3,5-二硝基水楊酸比色法（趙凱等，2008），蛋白質(zhì)含量的測定參照凱氏定氮法（中華人民共和國國家衛(wèi)生和計劃生育委員會和國家食品藥品監(jiān)督管理總局，2016），維生素C含量的測定參照2,6-二氯酚滴定法（朱娟娟等，2016），礦質(zhì)元素含量的測定參照原子吸收光譜法（劉強，2015）。

1.4.6 不同品種馬鈴薯綜合評價

不同品種馬鈴薯綜合評價采用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法，首先計算不同品種馬鈴薯單個指標的隸屬函數(shù)值，再求各品種的平均隸屬函數(shù)值，平均隸屬函數(shù)值越大，表明馬鈴薯品種的綜合品質(zhì)越好。用于馬鈴薯品質(zhì)綜合評價的隸屬函數(shù)值[X(μ1)，X(μ2)]的計算公式為：

式中：X為某一馬鈴薯品種某一指標的測定值；Xmax為所有馬鈴薯品種中該指標的最大值；Xmin為所有馬鈴薯品種中該指標的最小值。采用X(μ1)表示與綜合品質(zhì)呈正相關(guān)指標的隸屬值；用X(μ2)表示與綜合品質(zhì)呈負相關(guān)指標的隸屬值。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行分析，利用單因素方差分析（ANOVA）對土壤及作物各項參數(shù)的指標進行差異分析，采用LSD進行多重比較分析，顯著性水平為0.05，并采用Origin 9.1軟件繪圖。

2 結(jié)果分析

2.1 不同農(nóng)作物對新造耕地土壤理化性質(zhì)的影響

新造耕地土壤為堿性土，沒有種植任何農(nóng)作物的土壤pH值約為9.45（對照組）。與對照相比（表1），種植紅薯、馬鈴薯，油菜、蘿卜、白菜與春小麥均顯著降低了土壤pH值（P＜0.05），尤其是油菜效果最為顯著。種植油菜對土壤含水量沒有顯著性影響（P＞0.05），種植白菜土壤水分顯著降低（P＜0.05），種植紅薯、馬鈴薯、春小麥和蘿卜土壤含水量顯著提升（紅薯＞馬鈴薯＞春小麥≈蘿卜，P＜0.05）。與對照相比，種植六種農(nóng)作物顯著降低了土壤容重（P＜0.05），具體為：蘿卜＞馬鈴薯＞春小麥＞紅薯＞油菜＞白菜（土壤容重）。除了蘿卜之外，其他五種農(nóng)作物均顯著增加了土壤中值粒徑（P＜0.05），具體為：白菜＞油菜＞紅薯＞馬鈴薯＞春小麥＞蘿卜（土壤中值粒徑）。

表1 不同農(nóng)作物對新造耕地土壤性質(zhì)的影響Tab. 1 Effects of different crops on soil physical and chemical properties on newly created farmland

與對照相比，種植紅薯、馬鈴薯與油菜，土壤有機質(zhì)含量分別提高了23%（P＜0.01）、23%（P＜0.01）和8.2%（P＜0.05）；種 植 白 菜、蘿卜和春小麥土壤有機質(zhì)含量均顯著降低（P＜0.05）。種植六種農(nóng)作物均不同程度提高土壤氮和堿解氮含量（P＜0.05）；但是，全磷均有不同程度的降低（P＜0.05）；除了紅薯之外，種植其他作物均使土壤速效磷含量顯著降低（P＜0.05）。

2.2 不同農(nóng)作物產(chǎn)量與產(chǎn)值差異分析

由于不同農(nóng)作物對土壤養(yǎng)分要求不同，因此在新造耕地上種植不同農(nóng)作物其產(chǎn)量必然有差異。在沒有添加任何養(yǎng)分的情況下，在新造耕地上種植六種農(nóng)作物其產(chǎn)量均相對較低。其中春小麥產(chǎn)量最低，約為1500 kg ? hm?2。油菜、白菜、蘿卜、馬鈴薯、紅薯產(chǎn)量均顯著高于春小麥，其產(chǎn)量分別為2250 kg ? hm?2、3750 kg ? hm?2、7500 kg ? hm?2、9000 kg ? hm?2和10005 kg ? hm?2（圖1a）。按照當年市場價格，每公頃新造耕地種植紅薯、馬鈴薯、蘿卜、白菜、油菜和春小麥，其產(chǎn)值分別為15000元、18000元、4500元、1950元、4500元和3195元（圖1b）。從產(chǎn)值來看，種植馬鈴薯經(jīng)濟效益最高。

圖1 新造耕地6種不同作物（紅薯、馬鈴薯、蘿卜、白菜、油菜及春小麥）產(chǎn)量（a）及產(chǎn)值（b）Fig.1 Differences response of six crop’s yield (a) to newly created farmland on the Loess Plateau and output value (b)accounted according to market value

2.3 不同品種馬鈴薯出苗率、水分利用效率、主要光合參數(shù)與產(chǎn)量分析

與本地品種相比（表2），除了夏波蒂之外，新大坪、青薯168、青薯9號、隴薯6號、隴薯7號、費烏瑞它、克新18號和克新1號的出苗率均極顯著高于本地品種（P＜0.01），隴薯3號和隴薯10號顯著高于本地品種（P＜0.05）。夏波蒂、青薯9號、隴薯3號、克新18號的水分利用率均顯著高于本地品種（P＜0.05），隴薯6號、隴薯7號、隴薯10號和費烏瑞它顯著低于本地品種（P＜0.05），新大坪、青薯168和克新1號沒有顯著性差異（P＞0.05）。夏波蒂、新大坪、青薯168、青薯9號、隴薯3號、隴薯6號和克新1號的凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均極顯著高于本地品種（P＜0.01），隴薯7號的氣孔導(dǎo)度也顯著高于本地品種（P＜0.01）。除了克新18號之外，其余10個品種蒸騰速率顯著高于本地品種（P＜0.05），其中新大坪、青薯168、隴薯6號和隴薯7號與本地品種有極顯著性差異（P＜0.01）。夏波蒂、新大坪、青薯168、隴薯3號、隴薯6號、隴薯7號的胞間CO2濃度極顯著高于本地品種（P＜0.01），青薯9號、隴薯10號和克新1號的胞間CO2濃度顯著高于本地品種（P＜0.05）。新大坪、青薯168和克新1號產(chǎn)量分別高于本地品種58%（P＜0.01）、100%（P＜0.01）和74%（P＜0.01），隴薯3號與費烏瑞它分別高于本地品種22.5%（P＜0.05）和24%（P＜0.05），其他六個品種與本地品種的產(chǎn)量沒有統(tǒng)計學(xué)意義上的差異（P＞0.05）。

表2 不同品種馬鈴薯在新造耕地上生長生理參數(shù)差異Tab. 2 Differences in physiological parameters and growth parameters of different potato cultivar on newly created farmland

2.4 高產(chǎn)馬鈴薯品種綜合評價

2.4.1 高產(chǎn)馬鈴薯出苗率與生長

新大坪，青薯168和克新1號在11個品種中產(chǎn)量最高，從產(chǎn)量來考慮，是理想的推廣品種，然而隴薯7號雖然產(chǎn)量低，每株結(jié)實數(shù)量少，但是馬鈴薯個頭大，表面光滑，賣相好。為了篩選出最佳適生品種，2018年再次對新大坪、青薯168、克新1號和隴薯7號進行綜合評價。與本地品種相比（本地品種的出苗率為76%），青薯168和新大坪出苗率均極顯著高于本地品種（P＜0.01），克新1號和隴薯7號的出苗率顯著高于本地品種（P＜0.05），其中新大坪的出苗率最高，約為88%（圖2a）。開花期新大坪、青薯168、隴薯7號株高均顯著高于本地品種（P＜0.05），其中：新大坪的株高最高，約為16.25 cm；克新1號最低，為10.50 cm（圖2b），且略低于本地品種（P＞0.05）。

圖2 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)馬鈴薯的出苗率（a）及株高（b）Fig. 2 The emergence rate (a) and plant height (b) of high-yield potatoes and local cultivar potato

2.4.2 高產(chǎn)馬鈴薯品光合作用能力評價

為了進一步比較新大坪、青薯168、克新1號和隴薯7號產(chǎn)量與品質(zhì)，精準篩選出適宜延安新造耕地推廣的品種，2018年分析其形態(tài)學(xué)指標（馬鈴薯長度、寬度、長寬比、平均重量），光合能力參數(shù)（凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率、最大光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSⅡ潛在活性、光化學(xué)淬滅系數(shù)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)、電子傳遞速率），產(chǎn)量與品質(zhì)指標（干重、淀粉含量、還原糖含量、蛋白質(zhì)含量、維生素含量）。

與本地品種相比（表3），新大坪的凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率、PSⅡ潛在活性、蒸騰速率均顯著高于本地品種（P＜0.05），而光化學(xué)淬滅系數(shù)、電子傳遞速率均顯著小于本地品種（P＜0.05）。最大光化學(xué)量子產(chǎn)量和非光化學(xué)淬滅系數(shù)與本地品種沒有顯著性差異（P＞0.05）。青薯168的凈光合速率、胞間CO2濃度、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率、最大光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSⅡ潛在活性、非光化學(xué)淬滅系數(shù)顯著高于本地品種（P＜0.05），光化學(xué)淬滅系數(shù)顯著低于本地品種（P＜0.05），電子傳遞速率與本地品種沒有顯著性差異（P＞0.05）。隴薯7號的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率均顯著低于本地品種（P＜0.05），胞間CO2濃度和蒸騰速率均高于本地品種（P＜0.05），其他五個參數(shù)（最大光化學(xué)量子產(chǎn)量、PSⅡ潛在活性、光化學(xué)淬滅系數(shù)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)、電子傳遞速率）與本地品種沒有顯著性差異（P＞0.05）。克新1號的PSⅡ潛在活性、光化學(xué)淬滅系數(shù)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)顯著高于本地品種（P＜0.05），電子傳遞效率顯著低于本地品種（P＜0.05），其他參數(shù)（凈光合速率、胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率、最大光化學(xué)量子產(chǎn)量）與本地品種沒有顯著性差異（P＞0.05）。

2.4.3 高產(chǎn)馬鈴薯品種形態(tài)指標及品質(zhì)分析

新大坪的兩個形態(tài)指標（長度、長寬比）、五個品質(zhì)參數(shù)（干物質(zhì)、淀粉、還原糖、蛋白質(zhì)、維生素C）及其產(chǎn)量與本地品種有顯著差異（P＜0.05）（表3），其中長度、長寬比和干物質(zhì)顯著小于本地品種，產(chǎn)量、淀粉、還原糖、蛋白質(zhì)和維生素C分別高于本地品種68.0%（P＜0.01）、38.0%（P＜0.01）、568.0%（P＜0.01）、19.8%（P＜0.01）和12.6%（P＜0.01）。青薯168的長度、長寬比、干物質(zhì)、平均重量和維生素C含量顯著小于本地品種（P＜0.05），產(chǎn)量和還原糖含量分別高于本地品種70.0%（P＜0.01）和300.0%（P＜0.05）。隴薯7號的長度、長寬比和平均重量顯著小于本地品種（P＜0.05），維生素C含量高于本地品種26.0%（P＜0.01）?？诵?號的長度、長寬比、干物質(zhì)、淀粉和蛋白質(zhì)含量顯著低于本地品種（P＜0.05），還原糖和維生素C含量分別高于本地品種175.0%和34.0%（P＜0.01）。

表3 新造耕地馬鈴薯品種的生理生長參數(shù)差異Tab. 3 Physiological and growth parameters of different potato cultivar on newly created farmland

2.4.4 高產(chǎn)馬鈴薯品種礦質(zhì)元素含量分析

與對照相比（表4），新大坪、青薯168、隴薯7號和克新1號馬鈴薯中鉀元素、鈣元素、鎂元素、鐵元素和鈷元素含量均顯著高于本地品種（P＜0.01）。新大坪與青薯168的錳元素含量顯著低于本地品種（P＜0.01），隴薯7號與克新1號的錳元素含量顯著高于本地品種（P＜0.01）。新大坪、青薯168、隴薯7號的鋅元素含量顯著低于本地品種，而銅元素含量顯著高于本地品種（P＜0.01）?？诵?號的鋅元素含量顯著高于本地品種（P＜0.01），銅元素含量顯著低于本地品種（P＜0.01）。除青薯168的鉬元素含量顯著低于本地品種（P＜0.01）外，新大坪、隴薯7號和克新1號的鉬元素含量均顯著高于本地品種（P＜0.01）。

表4 不同品種馬鈴薯礦質(zhì)元素含量比較Tab. 4 Comparison of mineral elements of different potato cultivar on newly created farmland

3 討論

3.1 適生農(nóng)作物篩選

黃土高原地區(qū)農(nóng)耕歷史悠久，以旱作農(nóng)業(yè)為主，種植的農(nóng)作物種類主要以春小麥、玉米、小米、高粱、大豆、馬鈴薯、白菜、蘿卜、油菜、紅薯等為主。延安新造耕地土壤貧瘠，生物酶活性不足，物理性質(zhì)不良，不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要（Chen et al，2019），治溝造地每公頃國家投入約15萬元，僅能滿足造地工程費用（賀春雄，2015），人工改良也需要三年時間（Ma et al，2020）。要在短時間內(nèi)提升新造耕地的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效率，除了對耕地土壤進行改良之外，篩選適宜當?shù)貧夂?、土壤條件的農(nóng)作物及其適生品種顯得尤為重要。

因為不同物種的遺傳基礎(chǔ)不同，因此不同物種對生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性差別較大。作物的生態(tài)適應(yīng)性是作物在不同生態(tài)環(huán)境下，通過調(diào)節(jié)自身功能以適應(yīng)環(huán)境變化，從而實現(xiàn)自我生殖繁育的能力（郭水良和方芳，2003）。六種不同作物在新造耕地上的實驗結(jié)果表明，馬鈴薯和紅薯的產(chǎn)量和產(chǎn)值均較高。光照強度和光周期是塊莖類作物（如馬鈴薯）生長、形態(tài)建成和產(chǎn)量的關(guān)鍵生態(tài)因子（Struik and van Heusden，1989；劉夢蕓等，1994）。馬鈴薯作為高產(chǎn)經(jīng)濟作物，對光照要求相對較高，只有充足的光照條件才能滿足它的光合作用需求，保證塊莖的不斷膨大，形成優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)馬鈴薯。黃土高原地區(qū)日照較多，太陽輻射較強。全年日照時數(shù)2250 — 3000 h，且由東南向西北遞增（韓虹等，2008）。全年接受太陽總輻射量4993.2 — 5842.6 MJ ? m?2，尤其是西北部，白天日照強，晝夜溫差大，有利于馬鈴薯的生長發(fā)育和營養(yǎng)成分積累，且馬鈴薯的投入產(chǎn)出比大，是新造耕地上產(chǎn)量表現(xiàn)較好的作物，適宜在新造耕地上種植。

3.2 不同作物對新造耕地性質(zhì)的影響

作物的生長發(fā)育狀況與土壤肥力有直接關(guān)系，土壤肥沃則作物生長發(fā)育茂盛，反之則發(fā)育不良。同時，作物生長發(fā)育也影響土壤肥力，彼此之間相互依存，相互影響。不同農(nóng)作物在新造耕地的產(chǎn)量表現(xiàn)是受土壤肥力與氣候因子綜合影響的結(jié)果，作物通過利用大氣CO2進行光合作用，合成有機物，向地下運輸營養(yǎng)物質(zhì)滿足地下根營養(yǎng)需求，通過根系分泌進入土壤，增加土壤有機成分；同時，大氣含氮化合物等也可以通過氣孔進入作物體內(nèi)，參與蛋白質(zhì)合成，合成的蛋白質(zhì)同樣也可運輸根部，供給根系活動，代謝脫落物進入土壤，改善根際土壤營養(yǎng)，從而增加土壤有機質(zhì)和氮含量。本研究結(jié)果表明：種植不同作物對土壤的物理化學(xué)性質(zhì)有顯著影響，但是參數(shù)變化趨勢也不完全相同。主成分分析發(fā)現(xiàn)：第一主成分中，全氮、土壤堿解氮、全磷和速效磷對土壤肥力的貢獻最大，為41.10%；第二主成分中，土壤容重和pH對土壤肥力的貢獻最大，貢獻率為30.71%；第三主成分中，土壤含水量和有機質(zhì)對土壤肥力的貢獻最大，為14.83%。三個主成分的累積方差貢獻率達86.64%。經(jīng)標準化的數(shù)據(jù)處理，六種不同作物在三個主成分上的得分排序為：馬鈴薯＞紅薯＞對照＞白蘿卜＞小麥＞白菜＞油菜。由此可見馬鈴薯生長發(fā)育過程對土壤理化性質(zhì)的積極影響較大，對土壤改良效果最好（表1）。究其原因，可能是馬鈴薯具有發(fā)達根系、匍匐莖冠，能有效截留土壤徑流水，減少土壤水分流失（田豐和張永成，2004；徐秋良，2006），同時，匍匐莖覆蓋在土壤表面又進一步減少了地表水分蒸騰，向地下運輸了更多的營養(yǎng)物質(zhì)，發(fā)達根系分泌更多的有機物質(zhì)，根系的生長活動一定程度上降低了土壤緊實度，改善了新造耕地耕層土壤結(jié)構(gòu)，降低了土壤容重（馮強等，2016）。

3.3 高產(chǎn)適生馬鈴薯品種評價

品種是人工培育形成的適合一定地區(qū)氣候、生態(tài)條件、具有一定穩(wěn)定遺傳性狀和較好經(jīng)濟價值的農(nóng)作物類型（潘家駒，1994）。針對黃土高原丘陵溝壑區(qū)新造耕地的土壤及當?shù)貧夂驐l件，選擇了11個品種與當?shù)剞r(nóng)家種植品種進行比較，發(fā)現(xiàn)新大坪、青薯168、克新1號產(chǎn)量均顯著高于本地品種，隴薯7號個頭大、賣相較好，因此2018年針對這四個品種做了更為全面的評價。

光合作用是植物主要的生理代謝過程，它是植物將光能轉(zhuǎn)換為生命過程中的化學(xué)能，將能量儲存在合成的有機物中，光合產(chǎn)物占馬鈴薯塊莖干物質(zhì)重的95%以上（張寶林等，2003），品質(zhì)變化及作物產(chǎn)量形成取決于光合能力的強弱。而植物光合作用過程中光系統(tǒng)對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等更能直接體現(xiàn)光合作用效果。光系統(tǒng)吸收的光能一般認為有三種消耗途徑：一部分用于光化學(xué)反應(yīng)，熒光參數(shù)ΦPSⅡ可表示其變化趨勢；一部分用于天然熱耗散；一部分以熒光的形式釋放（Atsushi et al，2005）。因此葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)量的高低與強弱可以反映植物光合作用能力（Kruskopf and Flynn，2006）。但是，凈光合速率（Pn）、實際光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）、最大光化學(xué)量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）、光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)淬滅系數(shù)（NPQ）、電子傳遞速率（ETR）等參數(shù)與品質(zhì)參數(shù)（干物質(zhì)、淀粉、還原糖、蛋白質(zhì)、維生素）和產(chǎn)量變化趨勢并不完全一致，并非線性關(guān)系。王紹輝等（2006）利用隸屬函數(shù)的方法評價了蘿卜的綜合營養(yǎng)品質(zhì)；劉建輝等（2005）利用綜合評價指數(shù)的方法評價了不同番茄品種的營養(yǎng)品質(zhì)；田世龍和袁麗卿（1997）提出利用相對營養(yǎng)值的方法來評價蘿卜等蔬菜的綜合營養(yǎng)品質(zhì)。目前尚無一個統(tǒng)一的方法來評價蔬菜綜合指標。但是，利用隸屬函數(shù)分析方法可以在多指標測定的基礎(chǔ)上對其進行綜合評價。趙春波等（2011）利用此方法對14種不同品種的馬鈴薯做了綜合評價；文國宏等（2108）也利用此方法對14種不同隴薯系列馬鈴薯做了綜合評價。

本文測定馬鈴薯參數(shù)指標較多，光合作用的直接表現(xiàn)是產(chǎn)量和品質(zhì)，因此以產(chǎn)量與品質(zhì)參數(shù)為指標，利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)法對不同品種馬鈴薯做綜合評價。計算不同指標的平均隸屬值（圖3）發(fā)現(xiàn)：新大坪的平均隸屬值為0.756，隴薯7號隸屬度為0.584，青薯168隸屬度為0.487，這三個品種隸屬度均大于本地品種（0.369），而克新1號隸屬度為0.306，小于本地品種。因此，新大坪、隴薯7號、青薯168為適宜在延安新造耕地廣泛推廣的馬鈴薯品種。

圖3 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)馬鈴薯及本地品種馬鈴薯的隸屬度值Fig. 3 Subordination values of high-quality potatoes and local cultivar potato

4 結(jié)論

馬鈴薯具有適應(yīng)性廣、豐產(chǎn)、加工價值高和用途廣泛等特點，是中國繼水稻、小麥、玉米之后的第四大糧食作物。其生長發(fā)育與產(chǎn)量很大程度上受制于當?shù)匦夂?、土壤肥力狀況、栽培措施、施肥技術(shù)等。經(jīng)過大田實驗發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯不但產(chǎn)量與產(chǎn)值高，而且有利于降低土壤pH值，改善土壤團粒結(jié)構(gòu)，提升有機質(zhì)與氮磷含量，適宜于新造貧瘠耕地種植。

通過連續(xù)兩年大田實驗，馬鈴薯品種新大坪出苗率、株高、凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、淀粉、蛋白質(zhì)與維生素C含量以及產(chǎn)量均顯著好于本地品種；利用模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)分析方法，發(fā)現(xiàn)新大坪的平均隸屬值最大，即各項指標的綜合評價最高，為新造耕地上最適宜種植的馬鈴薯品種，可考慮在當?shù)胤N植推廣，其次為隴薯7號與青薯168品種。