尹亞敏，孔維博,2，范春梅，彭爾瑞

（1云南農(nóng)業(yè)大學水利學院，昆明 650201；2中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650201）

0 引言

馬鈴薯是中國第四大糧食作物，按季節(jié)來分，馬鈴薯的種植可分為早春作、春作、秋作和冬作[1]。在云南地區(qū)冬馬鈴薯既是主要的糧食作物又是重要的經(jīng)濟作物，現(xiàn)在已發(fā)展成云南省第三大糧食作物[2-3]。冬馬鈴薯通常種植于旱地，云南的降水時空分布不均，降水主要集中于每年的6—10月份，在冬馬鈴薯種植期間，缺水會導致其產(chǎn)量和質(zhì)量的顯著降低[4]，因此冬馬鈴薯生長過程中關鍵水的補給尤為重要。在冬馬鈴薯種植實踐中，把齊苗期、現(xiàn)蕾期、薯塊膨大期所補充的水稱為關鍵水。

覆膜種植冬馬鈴薯能改善土壤溫度，采用覆膜栽培能有效保證馬鈴薯出苗所需的土壤含水量并顯著增產(chǎn)[5-7]。膜下滴灌處理的馬鈴薯植株生長發(fā)育狀況優(yōu)于其他灌溉方式[8-11]。本試驗對關鍵灌水時段進行膜下滴灌補水試驗，探索關鍵期灌水量對冬馬鈴薯生長及產(chǎn)量和質(zhì)量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試品種為‘青薯9 號’，云南農(nóng)業(yè)大學薯類研究所引進的栽培品種。種薯選擇25～30 g 的小種薯播種。‘青薯9 號’生育期約109 d，種植時間為2021 年1月6日。

地膜為市場出售的普通黑膜（厚0.01 mm），支管選用φ50PE管，耐壓值大于0.5 Mp，滴灌材料規(guī)格為φ16滴灌管及滴頭。

肥料：農(nóng)家肥18 t/hm2，每株300 g；復合肥750 kg/hm2，每株12.5 g。

1.2 試驗地選擇

試驗地位于云南省大理州喜洲鎮(zhèn)喜洲村，該地海拔1990 m，年降水量1080.10 mm。12月至次年5月為旱季，平均總降雨量147.2 mm，占年降雨量的13.6%，相對濕度49%～54%，其中60%的雨量集中在6—8 月；年均溫度為15.10℃，最熱月為7 月，月平均氣溫20℃，最冷月為1月，月平均氣溫為8.7℃。屬低緯度高原季風氣候。全年日照2282 h，日光充足。其中11月至次年4月，日照時數(shù)1312 h，占全年日照時數(shù)的62%。霜期一般開始于11月，平均無霜期269 d。

大理喜州村2—5月的月平均氣溫為15.1～18.5℃，接近于塊莖形成膨的最適溫度17.0～20.0℃[12]，有學者研究表明，馬鈴薯適宜種植溫度為15～20℃，土壤濕度≥50%[13-14]，大理喜州村土壤為暗棕壤[15]，土壤肥沃，因此試驗區(qū)溫度適合馬鈴薯生長。

1.3 試驗方法

本試驗采用膜下滴灌方式，以灌水時期(T)灌水量(W)為研究對象，設置32個處理（表1），以不灌水(CK)為對照，其中，T1為覆黑膜，苗期膜下滴灌1次；T2為覆黑膜，苗期、花期膜下滴灌各1 次；T3為覆黑膜，苗期、花期、淀粉積累期膜下滴灌各1次；T4為不覆膜，苗期、花期、淀粉積累期各滴灌1次。

表1 冬馬鈴薯不同處理匯總表

由于馬鈴薯的種植區(qū)為旱地，大多沒有水源，因此灌溉制度的設置不套用灌溉定額，以需定供。根據(jù)馬鈴薯的種植行間距，確定種植60000株/hm2(2250 kg/hm2)，單次灌水量依據(jù)每株的用水來確定，分別以每株0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.3、1.5、1.6 kg確定灌水量，大田灌水量分別為W1(24 m3/hm2)、W2(40 m3/hm2)、W3(48 m3/hm2)、W4(60 m3/hm2)、W5(72 m3/hm2)、W6(80 m3/hm2)、W7(90 m3/hm2)、W8(96 m3/hm2)，灌水時間分別在齊苗期、現(xiàn)蕾與開花期，淀粉積累期（塊莖膨大期）各灌水1次，其他管理措施一致。

試驗區(qū)長5 m、寬1.5 m，面積7.5 m2，4次重復。每個試驗區(qū)均有明顯的標識。試驗采用黑膜覆蓋栽培，每試驗區(qū)2墑，1墑1行，株距0.25 m，行距0.75 m，每試驗區(qū)種植馬鈴薯40株，共1320株。試驗地頭有固定水源，試驗時可直接引用。支管與水源相連，直通田間，每個試驗區(qū)布置一根滲透式滴灌帶，首端有控制閥。不同的社區(qū)，由于灌水量的不同，灌水時間也不相同。灌水時間對應上述灌水量，分別是1.25、2.08、2.5、3.125、3.75、4.17、4.69、5 h。冬馬鈴薯不同處理生育期的灌水量設置及灌水制度見表1。

1.4 調(diào)查內(nèi)容

調(diào)查記錄不同處理馬鈴薯出苗率，不同處理不同階段的株高和粗莖，收獲時測定產(chǎn)量和計算商品薯率（大于50 g的塊莖為商品薯，商品薯數(shù)占總薯數(shù)的百分比即為商品薯率）。馬鈴薯出苗率在齊苗期（3 月12日）前分3次進行調(diào)查，其中出苗調(diào)查見表2；馬鈴薯株高與莖粗的調(diào)查，分別在齊苗期（3月12日）、花期（4月10日）、淀粉積累期（4月30日）和成熟期（5月20日）各測量1次，每試驗區(qū)隨機選取10株測量，分別用直尺測量株高、游標卡尺量測莖粗，并記錄植株主莖數(shù)，株高和莖粗調(diào)查結(jié)果見表3和表4。

表2 馬鈴薯滴灌試驗出苗率調(diào)查 %

表3 不同灌水處理馬鈴薯株高調(diào)查表 cm

表4 不同灌水處理莖粗調(diào)查表 cm

產(chǎn)量和計算商品薯率的調(diào)查，在每個試驗社區(qū)隨機選5株馬鈴薯，挖出全部塊莖稱重測產(chǎn)，按大(＞150 g)、中(50～150 g)、小(＜50 g)薯分別稱重，測定大、中、小薯率。大薯率加中薯率合計即為商品率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水處理對冬馬鈴薯株高的影響

從表3可看出：（1）膜下滴灌冬馬鈴薯的株高生長集中在出苗后與開花期之間，生長速度特別快，在開花期、淀粉積累期、成熟期也有增長，但相對速度減慢。當灌水量一定時，馬鈴薯的株高隨灌次數(shù)的增加而增大。（2）當灌水量為相同時，不同灌水時期馬鈴薯株高的變化趨勢一致，成熟期的株高按從大到小排序為：W5T4＞W(wǎng)4T4＞W(wǎng)3T4＞CK＞W(wǎng)6T4＞W(wǎng)7T4＞W(wǎng)8T4＞W(wǎng)2T4＞W(wǎng)1T4＞W(wǎng)8T4。CK 積累期起馬鈴薯株高大于W1T4、W2T4處理，原因灌水量小，而且是苗期灌水，對馬鈴薯植株高度幾乎沒有影響。W8T4最小是因為沒有覆膜，蒸發(fā)大，且塊莖的膨脹期也需要大量的水分補充，沒有多余的水分運用于植株生長。（3）灌水時段相同，灌水量在24～96 m3/hm2時，水分的補給對株高的影響為成熟期＞淀粉沉淀期＞開花期＞苗期。

2.2 不同灌水處理量對冬馬鈴薯莖粗的影響

從表4 可看出：（1）灌水量在40～72 m3/hm2時，馬鈴薯的莖粗隨著灌水量的增加而增大，在苗期、花期、淀粉沉淀期、成熟期增長趨勢一致。

（2）T4處理除外，苗期、花期、淀粉沉淀期、成熟期馬鈴薯的莖粗均大于CK的莖粗，W8T4最小的原因是，因為沒有覆膜，蒸發(fā)大，且塊莖的膨脹期也需要大量的水分補充。

（3）灌水時段相同，灌水量在24～96 m3/hm2時，膜下滴灌灌水量的增加對莖粗的影響為：淀粉沉淀期＞成熟期＞開花期＞苗期，淀粉沉淀期的莖粗大于成熟期是由于成熟期馬鈴薯的莖接近衰敗，失去水分有所收縮所致。

2.3 不同灌水處理對冬馬鈴薯產(chǎn)量的影響

2.3.1 不同灌水定額與冬馬鈴薯產(chǎn)量的關系 依據(jù)產(chǎn)量和灌水定額進行相關分析。分析不同灌水處理條件下馬鈴薯與產(chǎn)量的關系，結(jié)果見表5。

表5 不同灌水定額馬鈴薯產(chǎn)量統(tǒng)計表 kg/hm2

（1）T1處理（苗期1次灌水）。灌水定額為24～60 m3/hm2時，馬鈴薯產(chǎn)量與灌水定額是線性相關；灌水定額為60～72 m3/hm2時，產(chǎn)量急速增加并達到峰值52911.2 kg/hm2；灌水定額為72～96 m3/hm2時，產(chǎn)量急速下降，產(chǎn)量為51207 kg/hm2＞CK。

（2）T2處理（苗期和花期各灌1 次水）。灌水定額為48～80 m3/hm2時，馬鈴薯產(chǎn)量與灌水定額是線性相關；灌水定額為80～96 m3/hm2時，產(chǎn)量急速增加；灌水定額為96～144 m3/hm2時，產(chǎn)量增速減慢并達到峰值58790 kg/hm2；灌水定額為144～192 m3/hm2時，產(chǎn)量急速下降，產(chǎn)量為57407 kg/hm2＞CK。

（3）T3處理（苗期、花期和淀粉沉淀期各灌1次水）。灌水定額為72～180 m3/hm2時，馬鈴薯產(chǎn)量與灌水定額是線性相關；灌水定額為180～216 m3/hm2時，產(chǎn)量急速增加并達到峰值54502 kg/hm2；灌水定額為216～288 m3/hm2時，產(chǎn)量急速下降，產(chǎn)量為51557kg/hm2＞CK。

（4）T4處理（苗期、花期和淀粉沉淀期各灌水1 次不覆膜）。灌水定額為72～144 m3/hm2時，產(chǎn)量急速增加，產(chǎn)量達51758 kg/hm2＞CK；灌水定額為144～216 m3/hm2時，產(chǎn)量增速減慢并達到峰值53412 kg/hm2；灌水定額為216～288 m3/hm2時，產(chǎn)量急速下降，產(chǎn)量為49495 kg/hm2＜CK。

2.3.2 不同處理對冬馬鈴薯產(chǎn)量的影響 從表6 可看出：T1處理下，單次灌水量在24～72 m3/hm2產(chǎn)量呈現(xiàn)增加，72～96 m3/hm2產(chǎn)量呈現(xiàn)減少的趨勢；T2處理下，齊苗期和開花期單次灌水量為72 m3/hm2時產(chǎn)量出現(xiàn)最高值58790 kg/hm2。在種植管理、施肥標準統(tǒng)一的情況下，冬馬鈴薯關鍵水的適宜灌水量為72 m3/hm2，當灌水量為72 m3/hm2時，膜下滴灌一次灌水、兩次灌水、三次灌水的產(chǎn)量分別為52911、58790、54500 kg/hm2，均大于CK 的50681 kg/hm2，且增產(chǎn)率為4.4%、16.0%、7.5%；當灌水量為72 m3/hm2時，不覆膜滴灌時，馬鈴薯產(chǎn)量達53412 kg/hm2。

表6 不同處理馬鈴薯產(chǎn)量統(tǒng)計表

（1）當灌水時段相同，灌水量在24～40 m3/hm2時，水分的補給對產(chǎn)量的影響為T2W＞T3W＞T1W＞T4W，說明覆膜保水效果好，裸地比覆膜地含水量小，蒸發(fā)量大，導致馬鈴薯需水量不足，產(chǎn)量降低。

（2）當灌水時段相同，灌水量在40～72 m3/hm2時，水分的補給對產(chǎn)量的影響為T2W＞T3W＞T4W＞T1W，隨著灌水量的增加，產(chǎn)量也迅速增大。其中灌水量為72 m3/hm2，增長幅度大，但T1W處理產(chǎn)量最低，是由于灌水量過小，馬鈴薯需水量不足所致。

（3）T4W7～T4W8產(chǎn)量均小于CK，因此灌3次水適宜的總灌水量應在96～240 m3/hm2之間。當灌水時段相同，單次灌水量在72～96 m3/hm2時，水分的補給對產(chǎn)量的影響為T2W＞T3W＞T1W＞T4W，隨著灌水量的增加而降低，其中單次灌水量為72 m3/hm2，減低幅度小，也就是說，單次灌水量為72 m3/hm2是上限，滿足冬馬鈴薯生育期的關鍵用水。

（4）當馬鈴薯只在苗期灌水，且一次灌水量＜72 m3/hm2時，則馬鈴薯的產(chǎn)量小于CK。

（5）綜上所述：一次關鍵水（苗期），適宜灌水量為72～96 m3/hm2；二次關鍵水（苗期和花期），適宜灌水量為72～192 m3/hm2；三次關鍵水（苗期、花期、淀粉沉淀期），適宜灌水量144～240 m3/hm2。

2.4 不同灌水處理馬鈴薯質(zhì)量與經(jīng)濟效益分析

計算經(jīng)濟效益時，滴灌材料是以平均使用期限為5年來折算，馬鈴薯價格是以2021年馬鈴薯平均銷售價1.9元/kg，復合肥為價格為3.2元/kg，有機肥520元/t，塑膠膜15.2元/kg，農(nóng)業(yè)用水0.4元/t，勞力以100元/（人·d），種薯3150元/hm2來計。計算成果詳見表7。

表7 不同灌水處理方式下馬鈴薯經(jīng)濟效益

由表7 可知，不同灌水處理馬鈴薯產(chǎn)量在45106～58790 kg/hm2之間，其中以T2處理產(chǎn)量最高，依次是T2處理＞T3處理＞T4處理＞T1處理，說明膜下滴灌處理經(jīng)濟產(chǎn)量高于未覆膜滴灌處理，當灌水量和灌水時段相同的情況下T3處理＞T4，增產(chǎn)率達2.0%～5.3%，其中以T2處理增產(chǎn)效果最好，增量為12.05%～16.0%，馬鈴薯種植膜下滴灌最高經(jīng)濟效益可達84059元/hm2。

3 討論與結(jié)論

冬馬鈴薯在種植過程中對水分的需求較大，在控制單一變量條件下通過不同灌水對馬鈴薯產(chǎn)量和商品率進行試驗研究，目的在于更好的把握水分在馬鈴薯種植中的使用情況。綜合以上分析的結(jié)果，灌關鍵水可以促進馬鈴薯的發(fā)芽率、株高、莖粗，進而影響馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)[16]。膜下滴灌關鍵水是干旱地區(qū)種植馬鈴薯的首選，覆膜滴灌處理顯著降低了蒸散量，同時提高了水分利用效，促使馬鈴薯提早出苗，增加了馬鈴薯生長時間，避免了晚疫病的危害，馬鈴薯的產(chǎn)量和質(zhì)量也顯著提高，與賈振華等[17]的試驗研究一致。當灌水時段為齊苗期和開花期時，單次灌水量為72 m3/hm2，馬鈴薯產(chǎn)量最高(58790 kg//hm2)，商薯率也是最高(95.6%)，經(jīng)濟效益最高可達（84059 元/hm2）。其他的處理情況產(chǎn)量皆不能達到（齊苗期和開花期2次灌水，單次灌水量為72 m3/hm2）的效果，主要原因有2 個，一是當灌水量沒有達到上述標準時，水分供應不能滿足作物生長需求，限制了作物生長，進而影響作物產(chǎn)量與品質(zhì)[18]；另一方面是灌水過量，抑制作物的呼吸作用和光合作用，進而影響作物生長，嚴重情況可能會導致作物死亡[19]。因此，冬馬鈴薯膜下滴灌關鍵水的灌水量不可過多或過少，結(jié)合本試驗研究結(jié)果，云南冬馬鈴薯膜下滴灌關鍵期宜為齊苗期和開花期，單次灌水量適宜為72 m3/hm2。