不同集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯產量和土壤含水量的影響

余幫強，萬海霞，張國輝，王收良，吳林科

(寧夏農林科學院固原分院，寧夏 固原 756000)

寧夏南部山區屬半干旱區,具有春遲、夏短、秋早、冬長的特點,光照充足,日照時間長,晝夜溫差大。土層疏松深厚,通透性好,土壤富含鉀素,降水集中于7-9月，十分有利于干物質的制造和積累,這些有利的自然條件為馬鈴薯的大面積種植提供了一個良好的平臺[1]。馬鈴薯是該地區的重要作物，近年來，每年的種植面積基本一直穩定在26.67萬hm2左右，當地農民收入的1/4來自馬鈴薯，為農民增收致富和當地的社會穩定起著關鍵作用[2]。

然而該地區是典型的雨養農業區，干旱少雨，年降水量為350 mm左右，不但降雨量小，而且降水集中在少數幾次降雨過程,小于5 mm的無效降水多,導致徑流損失與蒸發損失,水分供應不足和水分利用效率低成為影響該地區馬鈴薯產量的主要因子,再加上缺乏有效的灌溉條件,嚴重影響了當地馬鈴薯產業的發展。因此,如何充分利用有限的降水資源,提高水分利用效率WUE,成為提高寧南山區馬鈴薯產量的重要途徑。已有研究證明,通過合理的水肥管理和覆膜等技術可提高該地區馬鈴薯產量和水分利用效率WUE[3-5]。所以，如何應用集水、蓄水、保水措施來挖掘現有降水的最大生產潛力，是解決馬鈴薯關鍵生育期缺水影響產量提高的關鍵[6-8]。提高降水利用率有多種途徑，研究表明地膜覆蓋能明顯減少土壤水分蒸發及集5 mm以下的無效降雨為有效降水，從而提高降水利用率[9,10]。

由于寧夏南部山區獨特的氣候、土壤和主栽品種的差異，本試驗根據當地實際情況，設置了不同的覆膜集雨壟面和壟溝寬度，通過分析不同集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量、馬鈴薯產量、商品薯率和產量WUE的影響，為制定該地區最佳的馬鈴薯覆膜集雨種植模式提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區基本概況

試驗于2015年4-10月在寧夏農林科學院固原分院頭營科研基地進行，該年為干旱年份，降雨量僅為243 mm。試驗地位于北緯36°44′，東經106°44′，海拔為1 586 m，年降水量350 mm左右，屬半干旱地區。年平均氣溫7.4 ℃，≥10 ℃以上積溫2 500～2 800 ℃，無霜期130～150 d。供試土壤為湘黃土，肥力水平見表1。

表1 試驗地土壤基本理化性狀

1.2 試驗設計及田間管理

供試品種為當地馬鈴薯主栽品種莊薯3號。本試驗采用單因素4水平隨機區組設計，試驗共設4個處理：不設集雨壟面(CK)；集雨壟面寬40 cm，壟溝寬30 cm(M40G30)；集雨壟面寬50 cm，壟溝寬20 cm(M50G20)；集雨壟面寬60 cm，壟溝寬10 cm(M60G10)。除CK為露地平種壟作種植方式，其余處理的種植方式均為在壟溝內露地種1行。集雨壟高20 cm，株距33 cm，行距70 cm，密度為43 500株/hm2，小區面積4.2 m×10 m=42 m2，重復4次。

試驗統一施基肥，馬鈴薯專用復合肥225 kg/hm2，有機肥3 萬kg/hm2。人工穴播方式播種，6行區種植。4月16日播種， 5月17日出苗，6月8日現蕾，6月25日開花，9月19日收獲。試驗期間不人工補水，人工除草4次，培土起壟2次，防治馬鈴薯晚疫病4次。

1.3 測定指標及方法

土壤含水量：分別于苗期、蕾期、花期、成熟期用土鉆取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土樣，采用烘干法測定土壤含水量，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量的影響。

產量WUE：測定各處理的馬鈴薯產量和整個生育期內的總耗水量，計算產量WUE，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯產量WUE的影響。產量水分利用效率的計算公式為：

WUE=Y/ET

(1)

式中：Y為產量；ET為馬鈴薯耗水量。

結合本試驗地所在地特點，馬鈴薯耗水量公式簡化為：

ET=P+ΔW

(2)

式中：P、ΔW分別代表降水量、土壤貯水量變化量(播前儲水量-收獲后儲水量)。

塊莖產量：成熟期各小區全區進行收獲計產，折合計算各處理每公頃的塊莖產量，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯產量的影響。

商品薯率：收獲時每個小區取3個點，每個點挖取10株，分別稱量10株的塊莖重量和商品薯(75 g以上的塊莖)的重量，計算商品薯率，分析不同覆膜集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯商品薯率的影響。

1.4 統計與分析

所有試驗數據采用Microsoft office Excel 2003計算處理，方差分析Duncar新復極差法多重比較等都由DPS 7.05數據統計軟件進行統計分析。

2 試驗結果與分析

2.1 不同集雨壟面寬度對土壤含水量的影響

試驗分別于苗期(5月27日)、蕾期(6月18日)、花期(7月3日)、成熟期(10月4日)用土鉆取0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土樣，采用烘干法測定土壤含水量，分析不同集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量的影響。

從圖1可以看出，在馬鈴薯的各個生育階段，不同集雨壟面和壟溝寬度對0～100 cm土層的土壤含水量均有不同程度的影響，整體表現為M60G10>M50G20>M40G30>CK，其中M60G10對土壤含水量的影響最大。在苗期、蕾期、花期和成熟期M60G10對不同深度土層土壤含水量的影響具體表現為：對0～20 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加7.3%、14.3%、16.8%和8.5%；對20～40 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加8.0%、15.6%、15.5%和11.6%；對40～60 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加9.6%、14.8%、15.2%和10.8%；對60～80 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加13.4%、14.8%、16.2%和14.3%；對80～100 cm土層，在各生育階段M60G10分別比CK增加14.7%、14.0%、16.9%和12.5%。說明各處理對土壤含水量的影響是隨著集雨壟面寬度的增加而增加。

2.2 不同集雨壟面寬度對產量WUE的影響

從圖2可以看出，不同集雨壟面寬度對產量WUE均有不同程度的影響，具體表現為M50G20>M60G10>M40G30>CK，各處理都和CK差異顯著，M50G20、M60G10和M40G30分別比對照增加21.9%、15.2%和12.9%，其中M50G20的產量WUE顯著高于M60G10和M40G30，M60G10和M40G30之間差異不顯著。說明隨著集雨壟面寬度的增加，產量WUE先升后降，當集雨壟面寬度為50 cm時，產量WUE最大?？梢?，M50G20對馬鈴薯產量水分利用效率影響最大，集雨效果最好。

2.3 不同集雨壟面寬度和壟溝寬度對塊莖產量和商品薯率的影響

由表2可知，不同集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯均有顯著的增產效果，產量均和CK差異顯著，M50G20、M60G10、M40G30分別比CK增產53.8%、34.9%、18.9%。其中，M50G20產量最高，達32 602.5 kg/hm2，分別比M60G10、M40G30增產14.0%和29.3%，并且與M60G10、M40G30產量差異顯著。M60G10比M40G30增產13.4%，二者之間差異顯著。

圖1 不同集雨壟面和壟溝寬度對0～100 cm土層的土壤含水量變化

圖2 不同集雨壟面和壟溝寬度對產量WUE的影響

不同集雨壟面和壟溝寬度對馬鈴薯商品薯率均有顯著影響，具體表現為M50G20>M60G10>M40G30>CK。M50G20、M60G10、M40G30商品薯率分別比CK增加21.0%、16.1%、11.9%，且均與CK差異顯著。其中，M50G20商品薯率最高，達89.2%，分別比M60G10、M40G30的商品薯率高出4.2%和6.7%，并且與M60G10、M40G30差異顯著。從表2可以看出，隨著集雨壟面寬度的增加，產量和商品薯率先升后降，當集雨壟面寬度為50 cm時，產量和商品薯率最大?？梢?，M50G20對馬鈴薯的塊莖產量和商品薯率的影響最大，能顯著增加產量，提高商品薯率，增加經濟效益。

表2 不同集雨壟面寬度對馬鈴薯塊莖產量的影響

3 結 語

在旱作農業區推廣溝壟覆膜栽培已成為提高作物產量和增加經濟效益的一項主要措施。本試驗通過設置不同的覆膜集雨壟面和壟溝寬度，分析了不同集雨壟面和壟溝寬度對土壤含水量、馬鈴薯產量和產量WUE的影響。試驗結果表明，覆膜集雨能夠顯著增加0～100 cm土層的土壤含水量，隨著覆膜集雨壟面寬度的增加，土壤含水量呈上升趨勢。分析原因是由于集雨效果隨著集雨壟面寬度的增大而增強。

研究表明,在黃土高原半干旱地區壟溝覆膜集雨能提高作物的產量,還可以提高降雨的水分利用效率,主要原因是壟面覆蓋地膜的集雨、保墑、增溫效應[11-13]。劉世明[13]通過對溝壟覆膜對馬鈴薯增產機理的研究也表明,地膜覆蓋比一般露地栽培溫度高3.5 ℃, 水分的利用率提高82%，提前早成熟15 d。高世銘,張緒成等[14]研究表明,通過溝壟覆膜種植水分利用效率可以提高39%～58.38%和8.46%～67.97%。本試驗結果表明，不同集雨壟面和壟溝寬度均對產量WUE、產量和商品薯率有顯著的影響，能夠顯著提高產量WUE，增加塊莖產量和商品薯率，與前人研究結果一致。影響具體表現為M50G20>M60G10>M40G30，說明隨著集雨壟面寬度的增加，對產量WUE、產量和商品薯率的影響是先增加，當集雨壟面寬度為50 cm，壟溝寬度為20 cm時影響最大，而后隨著集雨壟面寬度的增加影響逐漸降低。分析原因是可能是由于產量WUE、產量和商品薯率受集雨壟面寬度和壟溝寬度的雙重影響，隨著集雨壟面寬度的增加而增加，隨著壟溝寬度的減少而減少，當集雨壟面寬度為50 cm，壟溝寬度為20 cm時，產量WUE、產量和商品薯率最大。綜合分析，初步推出M50G20這種模式集雨效果最好，能最大程度增加經濟效益。由于該地區降雨時空分布不均勻，所以還需要繼續試驗進一步驗證檢驗試驗結果。

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