張邦彥，何文壽，李惠霞，陳彥云，何進(jìn)宇

(1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，寧夏 銀川 750021；3.寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，寧夏 銀川 750021)

寧夏南部山區(qū)(簡(jiǎn)稱“寧南山區(qū)”)是我國(guó)北方主要馬鈴薯產(chǎn)區(qū)之一[1]。馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)是目前僅次于水稻、小麥和玉米的世界第四大糧食作物[2]，它以抗旱、高產(chǎn)、高效的特色優(yōu)勢(shì)成為寧南山區(qū)農(nóng)民增收和發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的特色支柱產(chǎn)業(yè)。全區(qū)馬鈴薯種植面積已經(jīng)接近21萬(wàn)hm2[2-3]。寧南山區(qū)降水稀少、氣候干燥、蒸發(fā)強(qiáng)烈，且降水時(shí)空分布不均，農(nóng)業(yè)灌溉嚴(yán)重依賴自然降雨，屬于典型干旱半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，因此有效降水的高效利用是寧夏旱作區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的主要問(wèn)題[4]。而合理的耕作措施可改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤蓄水保墑能力，從而達(dá)到充分利用自然降雨的目的。

耕作措施可以影響土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響土壤物理性質(zhì)。合理的耕作措施能有效改善土壤的水、肥、氣、熱條件，以物理方式提升土壤肥力，從而達(dá)到作物增產(chǎn)提質(zhì)的效果[5]。傳統(tǒng)耕作方式以鏵犁式翻耕為主，長(zhǎng)期連年翻耕會(huì)使土壤耕層變淺、結(jié)構(gòu)緊實(shí)、物理性狀惡化,導(dǎo)致根系難以下扎，出現(xiàn)作物可利用的水分減少、耕地質(zhì)量和土壤蓄水保肥能力嚴(yán)重下降等問(wèn)題[6-7]。近年來(lái)廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院韋本輝研究員[8]研究提出一種新的農(nóng)耕方法——粉壟耕作技術(shù)，它是按照不同作物種植對(duì)耕層松土深淺程度需求不同，利用粉壟機(jī)械上并列的多個(gè)螺旋形鉆頭(替代傳統(tǒng)耕作犁等)，一次性將土壤垂直旋磨粉碎并自然懸浮成壟的方法?？赏ㄟ^(guò)控制鉆頭的入土深度，完成不同的作業(yè)深度，目前最深可至100 cm。該方法具有深耕深松不亂土層，打破犁底層，激活土壤速效養(yǎng)分，作物種植帶下呈現(xiàn)“U”型松土槽可積聚雨水等優(yōu)點(diǎn)[8-10]。地膜覆蓋具有增溫、保墑、抑制雜草、將積蓄降水無(wú)效變?yōu)橛行У葍?yōu)點(diǎn)，在發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)方面具有巨大潛力[11-12]。近年來(lái)，黑色地膜覆蓋成為干旱半干旱地區(qū)馬鈴薯增產(chǎn)的主要技術(shù)手段,黑膜透光率低、輻射熱透過(guò)小，控溫和降溫效果較好。能夠抑制雜草，防止馬鈴薯變綠，改善農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境，提高水分利用率，進(jìn)一步增加馬鈴薯產(chǎn)量[12-14]。

前人研究表明，耕作結(jié)合覆膜的種植方式保水保溫效果明顯，可促進(jìn)作物干物質(zhì)的積累，有利于玉米、馬鈴薯產(chǎn)量及水分利用效率的提高[5,15]。然而，目前尚缺乏旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)耕作與覆膜措施交互在馬鈴薯方面的研究，特別是粉壟耕作結(jié)合覆膜的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究以‘青薯9號(hào)’為研究對(duì)象，采用土壤耕作處理(傳統(tǒng)耕作與粉壟)與黑色地膜覆蓋相結(jié)合的種植模式，針對(duì)寧南山區(qū)春季干旱少雨、嚴(yán)重制約馬鈴薯生產(chǎn)的特征，研究粉壟耕作、黑膜覆蓋及二者交互對(duì)土壤物理性質(zhì)及馬鈴薯產(chǎn)量的影響，從而篩選出適合寧南山區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)的最佳粉壟覆膜模式，以期為馬鈴薯高產(chǎn)高效栽培提供實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019—2020年在寧夏固原市西吉縣白城村馬鈴薯科研試驗(yàn)基地(105°31′E，36°6′N)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)域?qū)儆诟珊蛋敫珊祹В医邓枯^少，年均降水量在437.9 mm(2020年均降水量為444.5 mm)，平均海拔2 026.4 m、無(wú)霜期146 d左右、年均氣溫6.8℃，≥10℃活動(dòng)積溫2 000℃～2 300℃，光照資源充足，無(wú)灌溉條件，屬于典型雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗(yàn)期內(nèi)降雨量、氣溫如圖1所示。土壤類型為侵蝕黑壚土，耕層平均土壤有機(jī)質(zhì)含量為12.6 g·kg-1，全氮0.73 g·kg-1，全磷0.45 g·kg-1，堿解氮、速效磷、速效鉀分別為26.4、22.2、103.7 mg·kg-1，屬低等肥力水平。

圖1 馬鈴薯生育期內(nèi)降雨量、氣溫特征

1.2 供試材料

試驗(yàn)用種為青薯9號(hào)原種。供試肥料為尿素(含N≥46%，寧夏和寧化學(xué)有限公司)，磷酸二銨(含N≥18%，P2O5≥46%，白銀九星農(nóng)化科技有限公司)，硫酸鉀(含K2O≥50%，國(guó)投新疆羅布泊鉀鹽有限責(zé)任公司)。地膜采用黑色地膜(寬度1 200 mm，厚度0.008 mm的聚乙烯微膜，靈武市塑料制品有限公司)，供試機(jī)械為五豐機(jī)械研制的第四代粉壟機(jī)(型號(hào)YC6MK400-T301)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

田間試驗(yàn)采用雙因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)耕作方式和覆膜2個(gè)因子，主處理為耕作方式，分別為傳統(tǒng)耕作20 cm(CT)、粉壟30 cm(FL30)、粉壟45 cm(FL45)、粉壟60 cm(FL60)4種耕作方式；副處理為覆膜，分別為不覆膜(NM)、覆黑膜(BM)2種覆膜措施，試驗(yàn)共設(shè)8個(gè)處理，3次重復(fù)，共24個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積80 m2(8 m×10 m)，隨機(jī)區(qū)組排列。為了便于實(shí)施耕作，主處理采用大區(qū)，每個(gè)處理面積為480 cm2(60 m×80 m)。耕作處理如下：(1)粉壟處理：2019年10月初秋作物收獲后，采用粉壟機(jī)進(jìn)行作業(yè)，耕作深度30～60 cm，次年4月下旬穴播馬鈴薯。(2)傳統(tǒng)耕作處理：2019年10月初秋作物收獲后采用傳統(tǒng)的鏵式犁拖拉機(jī)耕翻土壤，耕作深度20～25 cm，次年4月中旬再次耕翻土壤，耕后耙耱各1 次，4月下旬穴播馬鈴薯。耕作前一次性表施化學(xué)肥料尿素375 kg·hm-2，磷酸二銨255 kg·hm-2，硫酸鉀180 kg·hm-2，現(xiàn)蕾期追肥尿素75 kg·hm-2。折合純氮磷鉀養(yǎng)分比為17∶8∶6。

試驗(yàn)地前茬作物為馬鈴薯，一直采用傳統(tǒng)翻耕。試驗(yàn)期間無(wú)灌溉，采用起壟覆膜雙行種植，人工點(diǎn)播，膜寬1.2 m，株距40 cm，行距50 cm，種植深度15～20 cm，密度50 000株·hm2，穴播后蓋土5 cm，小區(qū)間打埂(高20 cm，底寬30 cm)，苗期、現(xiàn)蕾期中耕培土2次。試驗(yàn)于2020年4月26日覆膜、播種。播種后出苗前3～5葉期用藥防止病蟲(chóng)害，試驗(yàn)期間進(jìn)行人工除草，2020年10月7日收獲測(cè)產(chǎn)。

圖2 馬鈴薯全膜覆蓋起壟雙行種植模式圖

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 土壤容重 采用環(huán)刀法測(cè)定0～80 cm土層土壤容重。在試驗(yàn)地挖取深度為100 cm的土壤剖面，用環(huán)刀以20 cm為間隔分層取樣，測(cè)定深度為80 cm，每層重復(fù)3次。

1.4.2 土壤總孔隙度[16]土壤總孔隙度(%)=(1-土壤體積質(zhì)量/土壤比重)×100%，土壤比重取近似值，2.65 g·cm-3。

1.4.3 土壤團(tuán)聚體含量 在2020年10月馬鈴薯收獲后，各小區(qū)均按0～20、20～40、40～60 cm土層采集原狀土樣，每小區(qū)3次重復(fù)，帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，沿土壤結(jié)構(gòu)的自然裂痕剝離成直徑約為1 cm3的小團(tuán)塊并剔除有機(jī)殘?bào)w和石塊，利用干篩法測(cè)定土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的粒級(jí)分布及穩(wěn)定性[17]。>0.25 m(>5、2～5、1～2、0.5～1、0.25～0.5 m)團(tuán)聚體含量計(jì)算公式為：

(1)

式中,DR0.25為>0.25 mm 土壤團(tuán)聚體含量，%；Wi為對(duì)應(yīng)粒級(jí)團(tuán)聚體百分含量，%。

1.4.4 土壤水分 馬鈴薯生育期(播種、苗期、現(xiàn)蕾、塊莖形成、塊莖膨大和收獲)在每個(gè)處理馬鈴薯植株附近10 cm區(qū)域隨機(jī)采取3個(gè)重復(fù)，采用土鉆取土，烘干法測(cè)定0～80 cm土層土壤含水率。

1.4.5 土壤貯水量[18]

W=h×a×b×10

(2)

式中，W為土壤貯水量，mm；h為土層深度，cm；a為土壤容重(干基)，g·cm-3；b為土壤質(zhì)量含水量，%。

1.4.6 氣象數(shù)據(jù) 降雨量和氣溫等數(shù)據(jù)來(lái)源于試驗(yàn)基地氣象生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀(TRM-ZS2型，錦州陽(yáng)光氣象科技有限公司)。

1.4.7 馬鈴薯產(chǎn)量 在馬鈴薯收獲期，分小區(qū)進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，根據(jù)馬鈴薯商品薯分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)分別記錄大(單薯質(zhì)量大于150 g)、中(單薯質(zhì)量75～150 g)、小薯(單薯質(zhì)量小于75 g)質(zhì)量，折算產(chǎn)量，并計(jì)算其商品薯率、小薯率。商品薯率為75 g以上單薯產(chǎn)量占馬鈴薯總產(chǎn)量的百分比。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS 18.0進(jìn)行裂區(qū)設(shè)計(jì)方差分析，Duncan法進(jìn)行多重比較，并利用Origin 2019b進(jìn)行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 粉壟與覆膜對(duì)土壤容重及孔隙度的影響

由圖3可知，耕作方式對(duì)于0～80 cm土層土壤容重具有顯著影響，而覆膜措施對(duì)0～80 cm土層土壤容重?zé)o顯著影響。同一覆膜措施下，粉壟耕作較傳統(tǒng)耕作0～80 cm容重均有不同程度的下降，降幅達(dá)4.8%～11.3%。其中，0～20 cm土層與CT處理相比，F(xiàn)L45容重下降幅度最顯著達(dá)7.3%。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM處理降幅最為顯著(P<0.05)，達(dá)10.2%。FL60×BM處理次之，降幅為9.6%。20～40 cm土層與CT處理相比，F(xiàn)L45容重下降幅度最顯著達(dá)5.7%。在所有處理組合中，F(xiàn)L30×BM和FL45×NM處理土壤容重分別較CT處理降低7.3%和6.5%。而40～60 cm和60～80 cm土層各處理間無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，F(xiàn)L45處理相對(duì)于傳統(tǒng)耕作方式可有效降低土壤的容重。

注:不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。

粉壟處理下0～60 cm土壤孔隙度均比CT明顯增加，且隨土層的加深而減小(圖3b)，而60～80 cm土層粉壟處理土壤容重和孔隙度變化不顯著，可能由于作業(yè)深度沒(méi)達(dá)到60～80 cm，無(wú)法疏松土壤。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM、FL60×BM處理0～20 cm土層土壤孔隙度顯著高于CT×NM處理8.5%和7.9%；20～40 cm土層提高4.46%和4.69%。40～60 cm土層FL60×NM處理較CT×NM提高10.71%；而60～80 cm土層各處理間無(wú)顯著差異。表明FL45處理可使耕層土壤孔隙狀況得到改善，促進(jìn)良好土壤結(jié)構(gòu)的形成。

2.2 粉壟與覆膜對(duì)馬鈴薯生育期土壤水分的影響

2.2.1 0～80 cm土層水分的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化 如表1所示，耕作方式、覆膜措施對(duì)馬鈴薯播種期0～80 cm 土層土壤貯水量均有極顯著影響。在同一覆膜措施下，F(xiàn)L30、FL45處理土壤貯水量較CT處理顯著增加4.0%和1.2%。而在同一耕作措施下，覆膜均較不覆膜貯水量顯著增加，增幅達(dá)1.1%～6.2%。在所有處理組合中，F(xiàn)L30×BM處理下土壤貯水量最高，F(xiàn)L45×BM 處理次之，分別較CT×NM 處理顯著提高6.95%和3.28%。覆膜對(duì)馬鈴薯苗期0～80 cm 土層貯水量有極顯著影響，無(wú)論何種耕作方式，BM處理較NM處理平均土壤貯水量顯著提高5.82%。而在同一覆膜措施下，F(xiàn)L45處理土壤貯水量最高，其次為FL60、FL30和CT 處理，但各耕作處理間差異不顯著。

耕作與覆膜措施可顯著影響馬鈴薯關(guān)鍵生育期(開(kāi)花期、塊莖形成期和塊莖膨大期)0～80 cm土層土壤貯水量。耕作方式對(duì)開(kāi)花期、塊莖形成期和塊莖膨大期土壤貯水量影響極顯著，而覆膜措施對(duì)全生育期土壤水分影響極顯著，耕作與覆膜交互作用對(duì)塊莖形成期和塊莖膨大期土壤貯水量影響極顯著(表1)。馬鈴薯開(kāi)花期，4種耕作方式中FL30處理平均土壤貯水量最高，其次為FL60、FL45處理，CT處理最低。在所有處理組合中，F(xiàn)L60×BM處理下土壤貯水量最高，而CT×NM處理最低，較CT×NM處理顯著提高24.82%。同一耕作方式下，BM處理平均土壤貯水量顯著高于NM處理8.8%。馬鈴薯塊莖形成期(7月中旬)，作物耗水量增加，各處理下0～80 cm土層土壤貯水量下降。同一耕作方式下，BM處理平均土壤貯水量顯著高于NM處理6.38%。而4種耕作方式中土壤平均貯水量表現(xiàn)為 FL60>FL30>FL45>CT，并且各處理與CT間均差異顯著。在所有處理組合中，F(xiàn)L60×BM處理土壤貯水量最高，而CT×NM 處理最低，較CT×NM顯著提高19.97%。馬鈴薯進(jìn)入塊莖膨大期(8月中旬—9月初)，作物耗水大幅度增加，使得0～80 cm土層土壤貯水量降至最低，但下降幅度不大，可能因?yàn)?月中下旬降雨較多(圖1)，降水的補(bǔ)充使土壤水分狀況得以恢復(fù)。同一耕作方式下BM處理平均土壤貯水量顯著高于NM處理12.02%。而同一覆膜措施下FL30處理平均土壤貯水量最高，CT處理最低，但耕作處理間差異均不顯著。在所有處理組合中，F(xiàn)L30×BM處理土壤貯水量最高，較CT×NM處理顯著提高24.50%。

馬鈴薯成熟期0～80 cm土層土壤貯水量受耕作方式、覆膜措施及其交互作用和生育后期降水量的影響較大(表1)。耕作方式對(duì)土壤貯水量的影響顯著，而覆膜措施影響極顯著。同一覆膜措施下不同耕作方式土壤貯水量表現(xiàn)為FL60>FL30>FL45>CT，而耕作處理間均無(wú)顯著差異。在同一耕作方式下不同覆膜措施平均土壤貯水量表現(xiàn)為BM>NM，與NM處理相比，BM處理顯著增加27.45%。耕作與覆膜交互對(duì)成熟期土壤貯水量影響顯著，在所有處理組合中，F(xiàn)L60×BM處理土壤貯水量最高，F(xiàn)L30×BM處理次之，其土壤貯水量分別較CT×NM處理顯著提高27.84%和17.47%。

表1 各處理馬鈴薯不同生育時(shí)期0～80 cm土層貯水量/mm

2.2.2 0～80 cm土層水分的垂直變化 對(duì)不同生育期而言，土壤水分隨著土層深度的變化不同(圖4)。粉壟提高了馬鈴薯生育期0～80 cm土層的土壤含水量。播種期0～40 cm土層PL45、PL60、PL30處理較CT分別顯著增加了18.49%、13.60%和11.39%。苗期和開(kāi)花期(圖4b、c)，0～80 cm土層含水量隨著土壤深度的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)。在所有處理組合中，0～40 cm土層的土壤含水量到40 cm時(shí)為垂直深度上最高。40～80 cm土層土壤中，處理PL60×BM的土壤含水量最高，苗期和開(kāi)花期分別為19.54%和24.49%。8月中旬—9月初，馬鈴薯進(jìn)入塊莖形成～膨大期，作物耗水量增加，蒸發(fā)強(qiáng)烈，使0～40 cm土層土壤水分降至較低。但40～80 cm土層含水量波動(dòng)幅度不大，是由于這個(gè)時(shí)期降水量多，降水的補(bǔ)充使土壤水分狀況得以恢復(fù)(圖1，圖4d、e)。成熟期(圖4f)各粉壟處理的土壤含水量與苗期相比差異性增大，可能是由于地膜老化破損、耕層水分下移導(dǎo)致集水能力急劇下降，也可能與降水量、土壤表層水分蒸發(fā)及該時(shí)期馬鈴薯耗水特點(diǎn)有關(guān)。

圖4 各處理馬鈴薯不同生育時(shí)期0～80 cm土層土壤水分含量變化

2.3 粉壟與覆膜對(duì)耕層土壤團(tuán)聚體含量的影響

由表2可知，耕作方式對(duì)0～60 cm土層土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體均有顯著影響。經(jīng)過(guò)粉壟耕作處理后，0～60 cm土層>0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(DR0.25)均較傳統(tǒng)耕作顯著提高，而<0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)比傳統(tǒng)耕作顯著降低。0～20 cm 土層，>5 mm、2～5 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于其他粒徑，而1～2 mm和0.5～1mm 粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)變幅在6.38%～19.80%之間，<0.25 mm、0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在3.45%～8.65%之間。粉壟各處理20～40 cm土層2～5 mm粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于傳統(tǒng)耕作不覆膜，提高幅度達(dá)23.37%～76.26%；0.25～2 mm 粒徑團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在3.68%～18.84%之間。粉壟各處理2～5 mm、1～2 mm粒徑土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量均隨40～60 cm土層的加深而增加，0.5～1 mm、0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體數(shù)量相對(duì)比較穩(wěn)定。而粉壟耕作覆黑膜>5 mm土壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量隨土層的加深呈減小趨勢(shì)，均較傳統(tǒng)耕作覆黑膜顯著提高，增幅為27.97%～49.89%和31.11%～95.21%。

表2 各處理0～80 cm土層土壤團(tuán)聚體粒徑分布/%

同一覆膜措施下，粉壟耕作措施可顯著增加0～60 cm土層土壤團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)。0～60 cm土層，F(xiàn)L30處理>0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(DR0.25)均為最高。在所有處理組合中，0～60 cm土層均為FL30×BM處理下>0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)(DR0.25)最高，F(xiàn)L45×NM處理次之，0～20、20～40、40～60 cm土層分別較CT×NM 處理顯著提高5.86%、3.38%，3.33%、3.12%，6.86%、3.98%。4種耕作方式下，各處理均以大于0.25 mm粒徑團(tuán)聚體(DR0.25)為優(yōu)勢(shì)團(tuán)聚體，并且相對(duì)于其他3種耕作方式，F(xiàn)L30處理下團(tuán)聚體向DR0.25粒徑的團(tuán)聚體轉(zhuǎn)化趨勢(shì)更明顯。

2.4 粉壟與覆膜對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

耕作方式、覆膜措施均可顯著改善旱作馬鈴薯的產(chǎn)量構(gòu)成(馬鈴薯大薯、中薯和小薯產(chǎn)量)，從而顯著提高其商品薯率和馬鈴薯總產(chǎn)量。而耕作與覆膜交互作用對(duì)馬鈴薯大薯、中薯產(chǎn)量和總產(chǎn)量無(wú)顯著影響，對(duì)馬鈴薯小暑產(chǎn)量和商品薯率的影響均呈極顯著水平。同一耕作方式下, 大薯、中薯和總產(chǎn)量均表現(xiàn)為BM>NM；同一覆膜措施下馬鈴薯大薯產(chǎn)量表現(xiàn)為FL45>FL60>FL30>CT，而中薯產(chǎn)量表現(xiàn)為FL60>FL45>FL30>CT，小薯產(chǎn)量表現(xiàn)為CT>FL60>FL45>FL30。在所有處理組合中，大薯產(chǎn)量以FL45×BM處理最高，中薯產(chǎn)量以FL60×BM 處理最高，分別較CT×NM 處理顯著增加45.75%、71.59%，小薯產(chǎn)量以CT×NM處理最高。

耕作方式、覆膜措施對(duì)馬鈴薯總產(chǎn)量影響顯著。同一耕作方式下BM處理馬鈴薯總產(chǎn)量較高，而同一覆膜措施下，4種耕作方式中，F(xiàn)L45處理馬鈴薯平均總產(chǎn)量最高，其次是FL60和FL30處理。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM 處理的馬鈴薯產(chǎn)量最高，F(xiàn)L60×BM處理次之，分別較CT×NM處理顯著提高69.69%和65.04%。商品薯率與馬鈴薯總產(chǎn)量變化一致，無(wú)論是耕作方式、覆膜措施及其交互作用對(duì)馬鈴薯商品薯率均有極顯著影響。在所有處理組合中，F(xiàn)L45×BM處理的商品薯率最高，其次為FL30×BM處理，分別較CT×NM處理顯著提高15.15%和14.92%。綜上分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)L45×BM處理對(duì)提高馬鈴薯總產(chǎn)量和商品薯率效果最優(yōu)。

表3 各處理的馬鈴薯產(chǎn)量及商品薯率

3 討 論

土壤物理性質(zhì)是土壤功能的重要指標(biāo)之一，耕作方式是優(yōu)化土壤物理性質(zhì)最普通的農(nóng)業(yè)措施, 能為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的條件[19-20]。然而近年來(lái)，連年翻耕導(dǎo)致耕層變淺、犁底層堅(jiān)硬、土壤保水保肥能力下降，同時(shí)阻礙了根系的下扎[21]。相關(guān)研究表明，深松結(jié)合不同覆膜方式相對(duì)于傳統(tǒng)耕作可有效降低土壤容重，改善耕層土壤孔隙狀況[6]。本研究結(jié)果表明，粉壟覆膜處理相對(duì)于傳統(tǒng)耕作不覆膜方式，可使土壤容重有不同程度的降低，并顯著改善耕層土壤孔隙狀況。分析其可能原因主要有2個(gè)方面：①粉壟耕作能夠打破犁底層，顯著改善土壤耕層物理結(jié)構(gòu)，使耕層疏松深厚，并顯著降低了土壤容重，同時(shí)覆膜減少了人畜踐踏和雨滴對(duì)地表的直接沖擊，使耕層土壤孔隙狀況得到改善[22-23]。②土壤團(tuán)聚體的空間排布和各粒級(jí)土壤團(tuán)聚體的組成與土壤孔隙分布密切相關(guān),閆雷等[24]發(fā)現(xiàn)土壤孔隙度與2～5、1～2 mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量呈顯著正相關(guān)。因此粉壟耕作增加了2～5、1～2 mm粒級(jí)土壤團(tuán)聚體含量，從而增加了土壤孔隙度。本試驗(yàn)結(jié)果表明，粉壟覆膜方式下，與傳統(tǒng)耕作不覆膜相比，耕層土壤>0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體數(shù)量顯著增加。而粉壟覆膜方式下土壤<0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體數(shù)量較傳統(tǒng)耕作顯著降低。這是由于：①傳統(tǒng)耕作連年翻耕，減少了穩(wěn)定性膠結(jié)劑的產(chǎn)生，使土壤有機(jī)質(zhì)快速礦化[25], 而粉壟能有效提高旱地耕層土壤總有機(jī)碳含量[26]。同時(shí)粉壟結(jié)合覆膜促進(jìn)了土壤礦化量碳與各結(jié)構(gòu)指標(biāo)相關(guān)性[27]。而章征程等[28]研究表明，土壤大團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)與土壤有機(jī)碳量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，并且有機(jī)物質(zhì)在大團(tuán)聚體形成中起重要的作用。②耕作方式可影響微團(tuán)聚體與大團(tuán)聚體之間的相互轉(zhuǎn)化和再分布, 而大團(tuán)聚體的形成是微團(tuán)聚體在有機(jī)碳作用下相互膠結(jié)而成[29-30]。李榮[6]和王少博[31]等認(rèn)為，深松覆膜相對(duì)于傳統(tǒng)耕作，使0～40 cm土層>0.25 mm機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體數(shù)量顯著增加，有利于增強(qiáng)土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這與本研究結(jié)果一致。

已有研究表明[32]，深旋耕(粉壟)能夠顯著改變土壤水分狀況, 進(jìn)而影響土壤貯水量和作物耗水量。何進(jìn)等[33]研究指出，玉米深松覆膜的土壤含水率分別比傳統(tǒng)耕作高7.8%。蔣發(fā)輝等[23]研究認(rèn)為，粉壟耕作顯著提高了降雨后耕層土壤的貯水量。張緒成等[34]研究發(fā)現(xiàn)，立式深旋松耕較深松和旋耕能顯著提高干旱年份土壤有效貯水量，顯著優(yōu)化0～40 cm土層的土壤物理性狀和水分特性。侯賢清等[35]認(rèn)為，耕作與覆膜交互作用對(duì)作物苗期土壤蓄水量有顯著影響。本研究發(fā)現(xiàn)，耕作方式、覆膜措施以及二者交互作用對(duì)土壤貯水量均有顯著影響，其中FL60×BM處理馬鈴薯關(guān)鍵生育期土壤貯水量最高，這是由于粉壟耕作能夠有效打破犁底層，疏松深厚耕層，使降雨下滲較深，土壤調(diào)蓄水分能力增強(qiáng)。而且粉壟耕作使得土壤表面骨骼顆粒細(xì)化，排列規(guī)整且緊密，表面光滑和孔隙發(fā)達(dá)。對(duì)水分吸收利用性能增強(qiáng)[9]。同時(shí)粉壟覆膜減少了表土跑墑和地表蒸發(fā)，進(jìn)一步起到了蓄水保墑的作用[10]。

張莉等[21]研究結(jié)果表明，深旋松耕能在一定程度上改善馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成因素，有利于花后光合產(chǎn)物積累及其向塊莖的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而使馬鈴薯顯著增產(chǎn)38.68%。PERVAIZ等[36]認(rèn)為，耕作方式對(duì)玉米產(chǎn)量無(wú)顯著影響，而覆膜措施、耕作與覆膜交互作用對(duì)玉米產(chǎn)量影響顯著。齊智娟等[15]研究發(fā)現(xiàn)，壟作全膜覆蓋可以優(yōu)化耕層土壤水熱環(huán)境，提高玉米穗行數(shù)和穗粒數(shù)，利于干物質(zhì)的積累，促進(jìn)滴灌條件下的玉米產(chǎn)量形成。李軼冰等[37]發(fā)現(xiàn)，粉壟加蓋地膜灌漿漸增期灌漿速率優(yōu)勢(shì)明顯，穗粒數(shù)、百粒重和產(chǎn)量顯著提高，且耕作深度越深優(yōu)勢(shì)越明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，耕作方式、覆膜措施及其二者交互作用均可改善馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成，從而顯著提高馬鈴薯總產(chǎn)量和商品薯率，尤其以FL45×BM處理最為顯著。究其原因是粉壟耕作能有效打破犁底層，降低容重，提高孔隙度，疏松增厚耕層，提高有效貯水量[23, 32]，易于調(diào)用深層水分，從而提高了土壤供水能力，顯著優(yōu)化了耕層的土壤物理性狀和水分特性[10]。同時(shí)覆膜后克服了表土跑墑，進(jìn)一步改善了土壤水溫狀況、促進(jìn)了馬鈴薯苗期生長(zhǎng)，提高了塊莖產(chǎn)量[35, 37]。因此解決了旱作條件下制約馬鈴薯生長(zhǎng)最重要的影響因子，故產(chǎn)量得以提高[6]。而張緒成等[32]在西北黃土高原雨養(yǎng)區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，旋耕深度為60cm時(shí)，雖改善了土壤水分狀況，但促進(jìn)了馬鈴薯花前耗水，使總耗水量增加，對(duì)馬鈴薯塊莖形成不利。因此在半干旱旱作區(qū), 馬鈴薯種植的粉壟深度以40 cm為佳, 可優(yōu)化土壤水分環(huán)境和耗水過(guò)程，顯著提高產(chǎn)量[38-39]，這與本研究結(jié)果一致。

因此，粉壟耕作方式能夠打破犁底層、增加土壤孔隙度，改善土壤物理性狀，進(jìn)而促使水分在土壤中的垂直運(yùn)移，而覆膜進(jìn)一步減少了水分蒸發(fā)，克服了表土跑墑的缺點(diǎn)，減少了耗水量，提高了土壤貯水量，改善土壤微環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)作物的水分吸收，提高花后干物質(zhì)積累量及其向塊莖的分配比例，使得大薯產(chǎn)量和中暑產(chǎn)量維持較高水平，最終獲得較高的馬鈴薯總產(chǎn)量。所以，本試驗(yàn)條件下粉壟覆膜是提高寧南山區(qū)馬鈴薯塊莖產(chǎn)量的適宜種植模式，但粉壟耕作的增產(chǎn)效果是否受降雨豐缺年份、耕作時(shí)間、土壤質(zhì)地和作物種類等因素的影響仍有待進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié) 論

1)與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟均可有效降低耕層土壤容重，改善土壤孔隙度，以粉壟45 cm處理下效果最好。與傳統(tǒng)耕作相比，粉壟耕作可使0～60 cm土層>0.25 mm 機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體數(shù)量顯著增加。粉壟覆蓋地膜有利于0～80 cm土層土壤水分保蓄，其中以粉壟60 cm、45 cm覆膜處理提高水分效果較好。

2)粉壟耕作與覆膜對(duì)馬鈴薯總產(chǎn)量和商品薯率具有顯著或極顯著影響，在所有處理組合中，粉壟45 cm覆膜處理的馬鈴薯塊莖總產(chǎn)量和商品薯率最高，較傳統(tǒng)耕作不覆蓋處理分別顯著提高69.69% 和15.15%?？梢?jiàn)，粉壟結(jié)合覆膜措施可顯著改善馬鈴薯耕層土壤結(jié)構(gòu)、水分環(huán)境，有利于馬鈴薯個(gè)體和群體發(fā)育，其抗旱增產(chǎn)增收效果顯著。