干旱半干旱區不同耕作方式對馬鈴薯塊莖產量和土壤質量的影響

徐祺昕 陳自雄

(定西市農業科學研究院，甘肅 定西 743000)

干旱半干旱西北地區降雨量少，蒸發強，但土層深厚，是天然的“水庫”，馬鈴薯的機械化種植提高了馬鈴薯的生產效率，但卻形成了相對堅硬的犁底層，從而導致了土壤質量的下降，并由此導致土壤生產力的下降[1-3]。

馬鈴薯是世界第4大糧食作物，是全世界公認的糧菜食品[4-6]，是甘肅省第3大糧食作物，特別是在定西地區，馬鈴薯是重要的經濟作物，對于定西市經濟發展和農民增收具有重大意義，定西市馬鈴薯年種植面積在6.67萬hm2，然而，在馬鈴薯機械化生產中連作已成為影響馬鈴薯塊莖產量、品質和土壤質量的重要因素，連作導致馬鈴薯產量降低、品質下降、土壤質量退化等問題，因而研究不同耕作方式對定西市馬鈴薯產業健康綠色發展具有重要意義。

有研究表明，旋耕0～30cm土層的土壤容重隨土層深度增加呈增大趨勢,形成了較為堅硬的犁底層，使作物產量下降[7]。石磊等[8]在陜北黃土高原調查結果顯示，土壤犁底層變淺、容重和緊實度增加，影響作物根系下扎和水分養分運移，是長期旋耕造成土壤障礙的主要因素，導致生產力明顯下降。也有研究表明[9-11]，深旋松(立式深旋耕作)能夠顯著降低土壤容重，提高土壤通透性，提高土壤蓄水能力，促進植物根系生長發育，能有效提高作物產量和水分利用效率。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

供試品種為“隴薯10號”。

試驗設在定西市安定區團結鎮，海拔1971m，年平均氣溫6.3℃，年平均降水量390mm，全年無霜期140d。試驗地土壤為黃綿土，地力均勻，前茬作物為馬鈴薯。

田間試驗設3個處理：傳統旋耕作(T，深20cm)、深翻(S，深40cm)和立旋深松(L，深60cm)3種耕作方式。試驗為大區試驗，小區面積200m2，不設重復。肥料用量為純N 12kg·667m-2，P2O512kg·667m-2，K2O 10kg·667m-2。試驗采用全膜覆蓋壟上微溝種植，壟寬60cm，壟溝40cm，壟高20cm，微溝深10cm，每壟種植馬鈴薯2行，播種密度4500株·667m-2。

供試黑色地膜幅寬100cm，厚0.01mm，由鴻百圣公司生產。氮肥選用尿素(N≥46%)，由甘肅劉化集團有限責任公司生產；磷肥選用普通過磷酸鈣(含P2O5≥16%)，由云南金星化工有限公司生產；鉀肥選用硫酸鉀鎂肥(含K2O≥24%)，由青海聯宇鉀肥有限公司生產。

1.2 測定內容與方法

1.2.1 生育期

播種期、出苗期、分枝期、開花期、塊莖膨大期、成熟期。

1.2.2 出苗率

馬鈴薯出苗后15d內，調查出苗數，計算出苗率。

1.2.3 理化指標

采用環刀法測定土壤容重馬鈴薯播前、花期和收獲期0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重，計算田間持水量：

田間持水量(%)=(浸泡后土質量-烘干土質量)/100

1.2.4 塊莖產量

收獲時按小區面積測定產量。

1.3 統計方法

試驗數據使用Excel 2010進行統計匯總，并使用SPSS 19對各處理數據進行方差分析和最小顯著性檢驗(LSR法)。

2 結果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯生育期的影響

表2為馬鈴薯物候期，由表2可知，不同的處理馬鈴薯生育期都是126d，不同耕作方式對馬鈴薯生育期無影響。

表2 物候期記載表

2.2 不同處理對馬鈴薯出苗率和產量的影響

由表3可知，不同處理對馬鈴薯出苗率無顯著影響，但立旋深松要高于深翻和傳統旋耕，分別高出2.92%和3.91%；傳統旋耕、深翻和立旋深松的產量分別為2492.41kg·667m-2、2839.80kg·667m-2和3115.49kg·667m-2，深翻和立旋深松的產量要顯著高于傳統旋耕，分別高347.39kg·667m-2和623.08kg·667m-2，深翻和立旋深松之間無顯著差異；不同處理對馬鈴薯商品薯率也無顯著影響。

表3 不同處理對馬鈴薯塊莖產量、商品薯率和出苗率的影響

2.3 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重的影響

由表4可知，不同處理0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重隨著生育期的增加而逐漸增加；在播前，土壤容重隨著深度的增加而增加，0～10cm到10～20cm深土壤容重增幅較小，而到20～40cm深土壤容重增加則較快；花期不同處理0～10cm和10～20cm各處理土壤容重無顯著差異，但20～40cm土壤容重則傳統旋耕(T)顯著大于深翻(S)和立旋深松(L)，立旋深松處理土壤容重最小，為1.22g·cm-3，同樣收獲期也是0～10cm和10～20cm各處理土壤容重無顯著差異，但20～40cm土壤容重則傳統旋耕(T)顯著大于深翻(S)和立旋深松(L)。

表4 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤容重的影響

2.4 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm萎蔫系數的影響

由表5可知，不同處理0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤萎蔫系數隨著生育期的推進先增加后減小，在花期各層次土壤萎蔫系數達到最大值，這可能是由于在播種時使用了有機肥，從而增加了土壤有機質含量，隨著土層深度的增加，不同處理播前、花期和收獲后土壤萎蔫系數都逐漸減小。不同處理間相比，花期20～40cm傳統旋耕土壤萎蔫系數顯著高于深翻和立旋深松，分別高2.53%和5.44%，在收獲期傳統旋耕0～10cm、10～20cm、20～40cm土壤萎蔫系數均高于深翻和立旋深松，特別是20～40cm土壤萎蔫系數分別高3.53%和13.22%。

表5 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm萎蔫系數的影響

2.5 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm田間持水量的影響

由表6可知，不同處理0～10cm、10～20cm、20～40cm田間持水量隨著生育期的推進先增加后減小，在花期各層次土壤田間持水量達到最大值，這主要由于施用有機肥增加了土壤有機質，從而提高了土壤持水能力；隨著土層深度的增加，不同處理播前、花期和收獲后土壤田間持水量都逐漸減小，其中立旋深松處理各生育期不同深度田間持水量高于傳統旋耕和深松，但無顯著差異。

表6 不同處理對0～10cm、10～20cm、20～40cm田間持水量的影響

3 結論

根系的健康生長發育是馬鈴薯塊莖產量提高的關鍵因素，而良好的土壤質量是根系生長的基礎。研究表明，隨著生育期的推進，不同處理各層次土壤容重都逐漸增加，但立旋深松和深翻處理土壤容重低于傳統旋耕，特別是能夠顯著降低20～40cm土壤容重，從而更有利于馬鈴薯根系的生長發育，這和王慧杰[2]等人的研究結果相似。相比于傳統旋耕和深松，立旋深松減小了土壤萎蔫系數，說明立旋深松提高了土壤有效水含量，能夠更好地為馬鈴薯的生長發育提供水分；立旋深松提高了土壤田間持水量，從而提高了土壤的保水能力，這也說明立旋深松能夠更有效地為馬鈴薯的生長提供水分。表現在產量結果上，相比于傳統旋耕和深松，立旋深松則顯著提高了馬鈴薯塊莖產量，說明立旋深松能夠較好地改善作物的生長環境，從而提高作物產量。