新鮮玉米秸稈覆蓋對馬鈴薯產量及效益的影響

楊建波 黃冬霞 凌健珍 劉蕓渟 吳秋云 陳華

摘 要：為探究新鮮玉米秸稈在南方馬鈴薯生產中的應用價值，通過隨機區組田間試驗研究了6種覆蓋栽培方式對馬鈴薯產量及效益的影響。結果表明，不同覆蓋方式對馬鈴薯單薯質量、商品薯數量比率、薯長徑和長短徑比有顯著影響，其中單薯質量和薯長徑對鮮薯產量的直接效應較大，通徑系數分別達到258.5和88.7。黑膜下覆蓋3 cm厚粉碎秸稈處理的薯長徑、長短徑比、單薯質量、鮮薯產量和商品薯數量比率分別可達82.95 mm、1.62、0.153 kg、20 528 kg·hm-2和42.0%，黑膜下覆蓋6 cm厚粉碎秸稈處理的分別可達82.91 mm、1.62、0.157 kg、19 369 kg·hm-2和41.5%，而黑膜下覆蓋9 cm厚整根秸稈處理的則分別為82.36 mm、1.60、0.146 kg、15 102 kg·hm-2和32.5%。與膜下覆土栽培處理相比，黑膜下覆蓋3 cm或6 cm厚粉碎秸稈處理的薯長徑、長短徑比、單薯質量、鮮薯產量以及單薯質量≥100 g的商品薯的產出均無顯著差異，僅商品薯數量比率顯著降低，而黑膜下覆蓋9 cm厚整根秸稈處理的鮮薯產量、商品薯數量比率以及單薯質量≥100 g的商品薯的產出均顯著降低?？梢姡谀は赂采w3 cm或6 cm厚粉碎秸稈的馬鈴薯覆蓋栽培的生產表現與常規覆土栽培無明顯差異，通過機械化進行膜下覆蓋3～6 cm厚新鮮粉碎玉米秸稈的馬鈴薯覆蓋栽培可實現冬種馬鈴薯的高效生產。

關鍵詞：馬鈴薯;覆蓋栽培;玉米秸稈;產量;經濟效益

中圖分類號：S532+S141.4 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）02-030-06

Effects of fresh corn stalks mulching on yield and benefit of potato

YANG Jianbo， HUANG Dongxia， LING Jianzhen， LIU Yunting， WU Qiuyun， CHEN Hua

（College of Agriculture and Food Engineering， Baise University， Baise 533000， Guangxi， China）

Abstract： To explore the application value of fresh corn stalks in the production of potato in southern China， a randomized block field trial was carried out to study the effects of six mulching cultivation methods on potato yield and economic benefits， the results showed that different mulching cultivation methods had significant effects on the single potato weight， rate of commercial potato amount， long potato diameter and ratio of long potato diameter to short potato diameter. The direct effect of single potato weight and long potato diameter on potato yield was larger， and the path coefficients of them were 258.5 and 88.7， respectively. The long potato diameter， ratio of long potato diameter to short potato diameter， single potato weight， potato yield and rate of commercial potato amount in the treatment with 3 cm thick grinding corn stalks mulching under black plastic film were 82.95 mm， 1.62， 0.153 kg， 20 528 kg·hm-2 and 42.0%， respectively， and those of the treatment with 6 cm thick grinding corn stalks mulching under black plastic film were 82.91 mm， 1.62， 0.157 kg， 19 369 kg·hm-2 and 41.5%， respectively， while those of the treatment with 9 cm thick whole corn stalks mulching under black plastic film were 82.36 mm， 1.60， 0.146 kg， 15 102 kg·hm-2 and 32.5%， respectively. Compared with the conventional overlay cultivation under black plastic film， no significant reduction was observed in the indexes like long potato diameter， ratio of long potato diameter to short potato diameter， single potato weight， potato yield and produce of commercial potato with single potato weight≥100 g， but the rate of commercial potato amount was decreased， while potato yield， rate of commercial potato amount and produce of commercial potato with single potato weight ≥100 g in the treatment with 9 cm thick whole corn stalks mulching under black plastic film were significantly lower. In conclusion， the performance of potato cultivation mulching with 3 cm or 6 cm thick thick grinding corn stalks under black plastic film was not significantly different from that of conventional overlay cultivation， and more efficient production of winter potato could be achieved by mechanized potato mulching cultivation with 3-6 cm thick grinding fresh corn stalks under plastic film.

Key words： Potato; Mulching cultivation; Corn stalks; Yield; Economic benefit

馬鈴薯（Solanum tuberosum）塊莖富含淀粉、蛋白質等營養物質[1]，是全球第三大重要的糧食作物。馬鈴薯是一種喜冷涼的作物，適應性強且產量高，在我國東西部地區廣泛種植，特別是在北方一季作區和西南二季作區，種植面積占到全國馬鈴薯種植面積的80%左右。我國南方冬季農業區氣候溫和濕潤，閑置土地資源豐富，為馬鈴薯生產提供了充分條件。我國冬薯市場價格高，種植效益好，南方冬薯種植面積逐漸擴大[2]。馬鈴薯少耕覆蓋栽培是近年來發展起來的馬鈴薯輕簡栽培技術之一，具有省時、省力、產量高、質量好等方面的優勢[3]。在稻作區，稻草覆蓋馬鈴薯免耕栽培技術不僅對地面溫度、土壤濕度有很好的調節功能，還可顯著提高產量[4]，而少耕覆蓋稻草耕作方式是提高冬作區馬鈴薯產量最有效的方式之一[5];但覆蓋厚度及均勻度對產量、商品率的影響較大[6]，覆蓋厚度在7 cm以上為宜[5，7-8]，稻草覆蓋量在18.0～22.5 t·hm-2最好[9-10]。若結合稻草覆蓋和黑色地膜覆蓋則生產表現更佳[5，8，11-12]。鑒于用量大、分布不均等造成馬鈴薯冬作區稻草的供應不足，占據主糧地位且擁有廣闊種植面積和可觀生物產量的玉米秸稈可在免耕馬鈴薯覆蓋栽培中作為覆蓋物稻草的補充和替代，因此具有巨大的潛在應用價值。在廣大旱作區，免耕覆蓋秸稈處理可有效降低耕層土壤容重和增加耕層機械穩定性團聚體含量并改善土壤空隙狀況和水分保蓄效果[13]，能夠有效提高土壤含水率和儲水量進而達到緩解季節性干旱的效果[14]。無論玉米整根秸稈覆蓋，還是玉米秸稈粉碎物覆蓋，主要農藝性狀均較優，而最佳覆蓋量分別為12 t·hm-2和18 t·hm-2 [15-16]。毛妍婷等[14]研究表明，以免耕馬鈴薯玉米秸稈覆蓋+寬行地膜覆蓋栽培模式的增產增效效果為最佳。廣西冬季水熱充足，無霜期長甚至全年無霜凍，水稻、玉米等作物種植面積廣，而且秋季水稻或玉米收獲后的田地多閑置，適宜馬鈴薯冬種。考慮到馬鈴薯覆蓋栽培中稻草資源的缺乏及玉米秸稈的廣闊應用前景，筆者結合黑膜覆蓋保溫、保墑和抑制雜草的作用，以直接覆膜處理和傳統常規栽培中的黑膜下覆土處理作為對照，分別探究膜下覆土與覆秸稈的差異和膜下覆秸稈與否對馬鈴薯生長的影響，并通過田間試驗對比不同方式、不同厚度的玉米秸稈覆蓋在南方冬種馬鈴薯覆蓋栽培中的應用效果，尋找最適宜的覆蓋方式，探究南方冬季玉米-馬鈴薯輪作制度下的馬鈴薯玉米秸稈覆蓋栽培技術的應用推廣價值，也為廣西右江河谷地區馬鈴薯的高產、優質栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019年1—4月在廣西壯族自治區百色市右江區楊屋村責任田中進行，田塊位于東經106°38′9″、北緯23°51′22″。該地區位于右江河谷盆地，屬南亞熱帶季風氣候，全年夏長冬短，日照時間長，熱量充足，氣候濕潤，降雨量適中且比較集中，6—8月份的降雨量占全年的75%左右，平均年降雨量1 115 mm，年平均氣溫在22.1 ℃左右。試驗周期內該地區平均氣溫20.1 ℃，累計降水150 mm左右，大約占平均年降水量的13.5%。

試驗田前茬為玉米，壤土，排灌方便。土壤pH 6.13，基本肥力為：有機質（w，后同）15.8 g·kg-2，水解性氮74.4 mg·kg-2，有效磷27.6 mg·kg-2，速效鉀94.6 mg·kg-2，全氮0.90 g·kg-2，全磷0.95 g·kg-2，全鉀8.74 g·kg-2。

1.2 材料

供試馬鈴薯品種為‘費烏瑞它，種子級別為GB 18133—2012規定的大田用種，供種單位為內蒙古希森馬鈴薯種業有限公司;供試秸稈為前茬玉米秸稈，品種為‘桂糯519。

1.3 試驗設計

采用隨機區組設計，3次重復。共設置6個處理，分別為黑膜下覆蓋9 cm厚整根秸稈（A）、黑膜下覆蓋3 cm厚粉碎秸稈（B）、黑膜下覆蓋6 cm厚粉碎秸稈（C）、黑膜下覆蓋9 cm厚粉碎秸稈（D）、直接覆黑膜（E）和黑膜下覆土（F），其中E和F為對照。試驗區面積共計432 m2，分為3個小區（重復）;小區面積144 m2，種植12壟，每個處理2壟;小區之間種植保護行2行。壟長10 m、寬60 cm，壟底間距30 cm。每壟種植2行，行距30 cm，株距25 cm，品字形擺種。

于2019年1月13—14日播種，2019年4月11—12日收獲測產。播種期平整土地并施入基肥，所用肥料為史丹利三安復合肥（mN∶mP∶mK=18∶18∶18），用量750 kg·hm-2。其他田間管理同常規種植。

1.4 試驗指標測定

收獲時取各壟中部連續30穴（株）進行馬鈴薯考種和測產，觀測鮮薯的長徑、短徑、畸形薯個數、單株結薯個數、單株商品薯（≥75 g）個數、單薯質量、單株產量、鮮薯產量和商品薯產量等一級指標，并進一步計算長短徑比、畸形薯率、商品薯數量比率和產值等二級指標。

長短徑比=薯長徑/薯短徑;

畸形薯率/%=畸形薯個數/結薯個數;

商品薯數量比率/%=商品薯個數/結薯個數×100;

產值=一級商品薯產量×一級商品薯價格+二級商品薯產量×二級商品薯價格+三級商品薯產量×三級商品薯價格，分級標準參照鮮食型商品薯評級標準[17]。

1.5 數據分析

數據處理及圖表制作采用Microsoft Excel 2007，方差顯著性統計分析采用SPSS 15.0軟件。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋栽培處理對馬鈴薯形狀的影響

由表1可以看出，各處理鮮薯的短徑和畸形薯率差異不顯著;秸稈覆蓋4種處理之間、4種處理和覆土處理F之間鮮薯長徑均無顯著差異，且5種處理鮮薯長徑均顯著小于處理E;秸稈覆蓋4種處理之間、4種處理和覆土處理F之間鮮薯長短徑比無顯著差異，處理A和D的鮮薯長短徑比顯著小于處理E，而處理B和C的鮮薯長短徑比與處理E、F無顯著差異?？梢姡Y合黑膜覆蓋的秸稈覆蓋栽培對馬鈴薯形狀的影響不大，與處理F無顯著差異，但其他5種處理所生產的鮮薯薯塊比處理E的更加圓厚、接近圓球形。

[注] 同列數字后不同小寫字母表示不同栽培模式間在0.05水平差異顯著，下同。

2.2 不同覆蓋栽培處理對產量的影響

如表2所示，不同栽培處理馬鈴薯的單株結薯數、單株產量的差異不顯著，但處理間商品薯數量比率、商品薯單薯質量以及鮮薯產量差異不同。其中，秸稈覆蓋栽培的馬鈴薯單株結薯數高于對照，且覆蓋3 cm厚粉碎秸稈的處理最優，但差異未達顯著水平。秸稈覆蓋處理馬鈴薯的商品薯數量比率均顯著低于處理F;單薯質量則均與處理F沒有顯著差異，處理A、D顯著小于處理E。鮮薯總產量以處理F和膜下覆蓋3 cm厚粉碎秸稈2個處理為最高，且膜下粉碎秸稈覆蓋處理的產量與對照無明顯差異，但膜下整根秸稈覆蓋的商品薯數量比率和鮮薯產量均顯著低于處理F。可見，不同栽培處理對單株結薯的數量和產量影響不大，主要是通過影響商品薯的比率和單薯質量進而影響經濟產量。

按照單薯質量分級進行統計，如表3所示：不同覆蓋栽培處理的鮮薯質量在75～100 g范圍內的鮮薯個數及產量的處理間差異不顯著;而質量在100～150 g范圍內的鮮薯個數及產量以膜下覆蓋6 cm厚粉碎秸稈處理的為最高，其次為處理F，且膜下覆蓋3 cm或6 cm厚粉碎秸稈的處理與處理F之間差異均不顯著;在質量大于150 g的鮮薯個數及產量中，粉碎秸稈覆蓋處理的鮮薯個數及產量與處理F均無明顯差異，但整根秸稈覆蓋處理的表現則明顯低于處理F。

2.3 不同覆蓋栽培處理的馬鈴薯產量的相關分析及通徑分析

由表4不同覆蓋栽培處理馬鈴薯的產量及性狀的相關分析顯示，鮮薯產量與單株產量、商品薯數和商品薯產量具有極顯著相關性，單株產量與商品薯數、商品薯產量之間也有極顯著相關性，而商品薯產量與單薯質量呈顯著正相關，與商品薯數呈極顯著正相關，可能受商品薯數和單薯質量決定的商品薯產量可影響到單株產量，進而影響鮮薯產量。另外，薯長徑與單薯質量呈極顯著正相關，薯短徑和單薯質量也呈顯著正相關，這說明結薯過程中薯徑的增大都有可能形成大薯，進而影響到產量，但長短徑比與商品薯數量比率呈顯著負相關，意味著產生較小的馬鈴薯長短徑比的處理更容易獲得更高的商品薯數量比率。

由表5通徑分析顯示，產量性狀中的單薯質量、薯長徑和單株結薯數對鮮薯產量的直接效應比較大，通徑系數分別達到258.5、88.7和-15.6。各指標通過單薯質量、薯長徑對鮮薯產量的間接效應也比較大，其中單株結薯數和結薯總數表現出較強的間接的負效應。商品薯數對鮮薯產量的直接效應為1.28，且幾乎相當于商品薯產量通過商品薯數對鮮薯產量的間接效應。

2.4 不同覆蓋栽培處理對經濟效益的影響

由表6可知，6種覆蓋栽培處理中，處理F的鮮薯產量及商品薯產量最高，其次分別為膜下覆蓋3 cm和6 cm厚粉碎秸稈處理。按照商品數分級標準和當時市場銷售價格計算，處理F的產值最大，其次為覆蓋6 cm厚粉碎秸稈的處理，而整根秸稈覆蓋處理的產值最低。在人工種收的情況下，由于包括秸稈粉碎、覆蓋在內的人工成本比較高，最終使得處理E和處理F的經濟效益較高，而秸稈覆蓋栽培處理中則以覆蓋3 cm厚粉碎秸稈的處理為最佳。相比人工種收，機械種收所需時間、人工成本大大縮減，每hm2可節省成本1 4362元至4 4071元不等。結合多功能聯合機械的應用，馬鈴薯秸稈覆蓋栽培的經濟效益將大幅提高，最終使得覆蓋6 cm厚粉碎秸稈的處理的經濟效益僅低于處理F，而覆蓋3 cm厚粉碎秸稈的處理的經濟效益與處理E相當。

3 討論與結論

隨著馬鈴薯成為我國的第四大糧食作物，其種植面積逐漸擴大。在廣大南方地區，冬種馬鈴薯常在秋季稻或秋季鮮食玉米之后播種，伴隨著秸稈的大量產生和處理，非常適合就地利用秸稈進行馬鈴薯覆蓋栽培。無論膜下覆蓋栽培還是膜上點播，都有良好的水土保持作用，而且可以通過促進秸稈和殘茬的直接還田而增加有機質含量，從而達到培肥地力的效果[5，8，11-12，18]。

理論上，商品薯產量主要由有效株數、單株結薯數、商品薯數量比率和商品薯單薯質量決定。在本試驗中，不同栽培處理對單株結薯數的影響不顯著，而主要通過影響有效苗數、商品薯數量比率和單薯質量進而影響產量。通徑分析結果表明，產量性狀中的單薯質量和薯長徑對鮮薯產量呈較強的直接正效應，且各指標通過單薯質量、薯長徑對鮮薯產量的間接正效應也比較大，而單株結薯數則對鮮薯產量有較強的直接負效應和較強的間接負效應。其中，薯長徑與單薯質量呈極顯著正相關且通過單薯質量而最終對鮮薯產量表現出正效應，而鮮薯長短徑之比與商品薯數量比率呈顯著負相關，這意味著在鮮薯短徑差異不顯著的情況下，適當減小鮮薯長徑可能會降低單薯質量，但減小長短徑比又可能獲得更高的商品薯數量比率。正如試驗結果所顯示的，秸稈覆蓋處理和處理F的鮮薯長徑均顯著小于處理E，即所生產的鮮薯薯塊會比處理E的稍小，更加圓厚，而其中膜下粉碎秸稈覆蓋的鮮薯長徑、長短徑之比以及單薯質量、鮮薯產量均與處理F之間沒有顯著差異。雖然各處理單株結薯數差異不顯著，但膜下整根秸稈覆蓋的商品薯數量比率以及商品薯中的中、大薯的數量和產量均顯著低于處理F，因此鮮薯產量也明顯低于處理F。

目前南方冬作區馬鈴薯生產中應用最廣泛的覆膜技術主要為黑色地膜覆膜和秸稈覆蓋，它們能有效調節土壤微環境和抑制水分蒸發，提高水分利用率和作物產量，有利于提高馬鈴薯產量和商品率，其中地膜覆蓋對馬鈴薯生育前期土壤水分有較好的保蓄效果，而秸稈帶狀覆蓋對生育中后期土壤水分狀況有明顯改善[19]。隨著該技術的推廣，可以有效地控制農田秸稈焚燒現象，達到土壤凈化、減少土壤污染和生態環境保護的效果。結合緩釋肥料施用，免耕覆膜處理的馬鈴薯薯質量、產量較稻草覆蓋處理有顯著提高，而壟作不覆膜處理的表現尚不及稻草覆蓋處理[20]。雖然無論是產值還是經濟效益，都以覆土栽培處理的為最高，直接覆膜處理的也比較高，但因為粉碎秸稈覆蓋處理的產量與對照組沒有明顯差異，因此它們的產值也相當。人工成本的提高使得機械化成為農業的必然趨勢，所以，如果統一采用機械化種收，粉碎秸稈覆蓋處理的經濟效益也與對照組相當。機械化秸稈覆蓋壟上雙行種植馬鈴薯，用粉碎的玉米秸稈代替地膜覆蓋，既可有效地納雨保墑、抑制土壤風蝕和水土流失，又可以通過玉米秸稈的腐解增強土壤中微生物的活性，提高土壤有機質含量和土壤通透性[21]。

綜上所述，不同覆蓋方式及秸稈厚度的馬鈴薯覆蓋栽培處理對馬鈴薯單薯質量、商品薯數量比率、薯長徑和長短徑比有不同程度的影響。其中黑膜下覆蓋3 cm和6 cm厚粉碎秸稈的處理在單薯質量、產量、產值等方面的表現良好，可作為馬鈴薯常規覆土栽培的替代模式，因此，本研究推薦進行機械化的膜下覆蓋3～6 cm厚新鮮粉碎玉米秸稈的馬鈴薯覆蓋栽培，從而推動南方玉米-馬鈴薯的輪作、玉米秸稈的還田和冬閑耕地的有效利用，為農民增收提供有效途徑。

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