秸稈覆蓋量與覆蓋方式對馬鈴薯耗水特性及產量的影響

馬菊花，黃彩霞*，李亞珍，楊永，陳志丕，李虹彩，李擁軍，胡亮亮，王龍龍，張乾

秸稈覆蓋量與覆蓋方式對馬鈴薯耗水特性及產量的影響

馬菊花1，黃彩霞1*，李亞珍1，楊永1，陳志丕2，李虹彩3，李擁軍2，胡亮亮1，王龍龍1，張乾1

（1.甘肅農業大學 水利水電工程學院，蘭州 730070；2.定西市水利科學研究所，甘肅 定西 743000；3.定西市水務局，甘肅 定西 743000）

【目的】探明覆蓋對黃土高原旱作區馬鈴薯耗水規律、水分利用效率及產量的影響。【方法】以傳統露地平作種植為對照（CK），設地膜覆蓋（PM）、高壟秸稈局部高覆蓋量（RSM9）、高壟秸稈局部低覆蓋量（RSM6）、平作秸稈局部高覆蓋量（PSM9）、平作秸稈局部低覆蓋量（PSM6）、秸稈全覆蓋（FC）的種植模式，共7個處理，秸稈覆蓋量與覆蓋方式對馬鈴薯耗水特性及產量的影響。【結果】①與CK相比，秸稈局部覆蓋處理薯塊產量和分別平均提高11.8%～21.7%、15.9%～26.7%；局部覆蓋處理間，與平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）相比，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）薯塊產量和分別平均提高1.5%和1.7%；與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產量和分別平均提高6.1%和6.5%。②與CK相比，秸稈局部覆蓋處理有增墑和降墑的雙重效應，且增墑點次遠多于降墑點次；局部覆蓋各處理間土壤貯水量均表現為RSM6處理>PSM6處理>RSM9處理>PSM9處理。③與CK相比，秸稈局部覆蓋處理馬鈴薯塊莖形成—淀粉積累期的耗水量、日耗水強度及耗水模系數分別高4.6 mm、0.11 mm/d、2.7%；局部覆蓋處理間，塊莖膨大—收獲期耗水特征均表現為RSM處理>PSM處理，而在播種—塊莖膨大期為PSM處理>RSM處理。【結論】秸稈局部覆蓋通過降低塊莖膨大期前耗水，增加塊莖膨大期后耗水，平衡馬鈴薯關鍵生育期耗水需求，促進馬鈴薯生長發育達到增產效果。因此，在馬鈴薯覆蓋栽培模式中，推薦高壟秸稈局部覆蓋（RSM）+6 000 kg/hm2的秸稈覆蓋量為最優種植模式。

秸稈局部覆蓋；平作；高壟；耗水特性；馬鈴薯

0 引 言

【研究意義】農業水資源匱乏、降水供需時空錯位、季節性干旱已成為西北干旱半干旱區農業產量低而不穩的主要原因[1]。馬鈴薯（L.）是世界上僅次于玉米、水稻、小麥之后的第四大糧食作物[2-3]。甘肅省定西市是全國馬鈴薯三大主產區之一，是馬鈴薯主糧化的優勢產區。因此，研發馬鈴薯抑蒸保墑、增加土壤含水率、充分利用降水、平衡作物關鍵生育期耗水、提高水分利用率的旱作種植技術是實現旱地馬鈴薯穩產、高產的關鍵。【研究進展】近年來，定西市政府全面貫徹國家關于馬鈴薯主糧化的思想，在馬鈴薯栽培方面探索推廣了“脫毒種薯+全膜覆蓋+配方施肥+節水灌溉+專業化防治+機械化耕作”的標準栽培技術，其中全膜雙壟壟側和大壟栽培模式被農業農村部樹立為全國干旱半干旱地區農業增產高效的典范，但隨著推廣面積迅速增大，農膜用量急劇增加，舊膜被翻耕留存農田引起土壤質量下降、農膜隨意丟棄造成生態環境污染及部分農膜焚燒引起大氣污染等問題越來越嚴重，這與國家倡導的“生態、優質、健康”農業發展理念相悖。秸稈覆蓋是一種生態環保、種養結合、可實現秸稈資源化循環利用的可持續綠色生產技術[4]，但傳統的全面、全程覆蓋模式卻因其保墑降溫效應不利于作物出苗，往往導致作物大幅減產[5-6]，不適合在黃土高原冷涼地區推廣應用。秸稈局部覆蓋是一種旱地綠色栽培技術，采用“種的地方不覆、覆的地方不種”方式避免了苗期土壤溫度過低（土壤平均降溫0.2～1.1 ℃）[7-8]引起出苗不全的問題，具有明顯增產效應[7,9-10]。【切入點】但目前關于這項技術主要集中在小麥增產機理研究方面，對秸稈局部覆蓋馬鈴薯的生產模式還在探索，尤其是適宜的壟高和秸稈覆蓋量的研究還不夠成熟。【擬解決的關鍵問題】為此，以傳統露地平作種植為對照，研究秸稈覆蓋方式及覆蓋量對黃土高原旱作區馬鈴薯耗水規律、水分利用率及產量的影響，旨在為西北旱作區馬鈴薯秸稈覆蓋栽培模式的研究及應用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020年4—10月在甘肅省定西市安定區灌溉試驗基地（104°36′E，35°33′N，海拔1 900 m）進行。該試驗基地屬溫帶半干旱大陸性氣候。該區多年平均降水量450 mm，且降水主要集中在7—9月，蒸發量高達1 500 mm，無霜期141 d，年均日照時間2 433 h，年平均氣溫6.3 ℃，≥10 ℃積溫2 075.2 ℃。試驗區土壤以黃綿土為主，有機質量在1.0%～1.5%，土壤平均體積質量為1.6 g/cm3。圖1為試驗區2020年馬鈴薯全生育期總降水量371.89 mm，有效降水量（≥5 mm）為319.65 mm。

圖1 2020年度馬鈴薯生育期降水量及日平均氣溫變化

1.2 試驗設計

本試驗采用隨機區組設計，共7個處理，分別為高壟秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理（RSM6）、高壟秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理（RSM9）、平作秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理（PSM6）、平作秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理（PSM9）、秸稈全覆蓋處理（FC）、地膜覆蓋（PM）處理，傳統露地平作種植（CK）為對照，采用玉米秸稈整桿覆蓋方式，每個處理3次重復。各處理小區面積均為60 m2。7種處理田間布置見圖2。各處理技術要點為：RSM9：壟上種植，壟溝覆蓋，秸稈覆蓋量為9 000 kg/hm2；RSM6：壟上種植，壟溝覆蓋，秸稈覆蓋量為6 000 kg/hm2；PSM9：平作，種植帶與覆蓋帶相間排列，秸稈覆蓋為9 000 kg/hm2；PSM6：平作，種植帶與覆蓋帶相間排列，秸稈覆蓋為6 000 kg/hm2；FC：平作，秸稈全地面覆蓋，覆蓋量為9 000 kg/hm2；FM：全地面進行覆膜，平作，覆膜后穴播；CK：傳統裸地平作種植，不覆蓋。馬鈴薯供試品種為新大坪。除裸地種植及秸稈全覆蓋種植為等行距種植外，其余各處理株、行距相同，株距30 cm，行距60 cm。各處理播種時2行間植株縱向平行、橫向錯位種植，形成行間種植植株呈三角形布置，種植方式均為人工穴播，穴播深度15 cm。

播種前7天按照設計方案整地，整地起壟后即覆秸稈和覆膜。其他生產管理方式與當地農民生產習慣一致，全生育期無灌水。

圖2 馬鈴薯田間種植示意

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤含水率

在馬鈴薯各生育期（播種期、塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期及收獲期）用直徑為5 cm的土鉆分別在馬鈴薯各小區種植帶及覆蓋帶行間分7個土層（0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150 cm和150～180 cm）鉆取土樣，采用（105.0±2.0）℃的恒溫下烘干后加權平均計算土壤含水率。

土壤含水率（%）=（鮮土質量-烘干土質量）/烘干土質量×100%。 （1）

1.3.2 土壤貯水量與農田耗水特性計算

土壤貯水量計算式為：

10， （2）

式中：為土壤貯水量（mm）；為土層深度（cm）；為土壤體積質量（g/cm3）；為質量土壤含水率（%）。

農田耗水量計算式為：

(12)＋， （3）

式中：為馬鈴薯生育期內的農田總耗水量（mm）；為作物生育期≥5 mm有效降水量（mm）；數據由試驗基地自制小型氣象站測得；12分別為播前和收獲期土壤貯水量（mm）。

生育階段耗水量計算式為：

ET=ΔW＋P， （4）

式中：ET為第個生育時期的耗水量（mm）；ΔW為第個生育時期的土壤供水量（mm）；即第個生育期前與生育期后土壤貯水量的差值；P為第個生育時期內的有效降水量（mm）。

耗水模系數計算式為：

CP=ET/ET，（5）

式中：為耗水模系數（無量綱單位）；ET為各生育階段耗水量（mm）。

日耗水強度計算式為：

CD=ET/d， （6）

式中：為日耗水強度（mm/d）；為作物某個生育階段持續時間（d）。

1.3.3 水分利用效率（）計算

水分利用效率計算式為：

， （7）

式中：為水分利用效率（kg/（hm2·mm））；為馬鈴薯塊莖產量（kg/hm2）；為馬鈴薯農田耗水量（mm）。

1.3.4 產量測定

待馬鈴薯完全成熟后，各處理隨機挖取15株馬鈴薯進行考種，并將單個鮮薯依據質量分為3個等級：大型薯（>150 g）、中型薯（75～150 g）和小型薯（<75 g），分別統計各等級馬鈴薯個數并稱量，計算馬鈴薯商品薯率。將各處理考種后的15株馬鈴薯塊莖鮮薯在105 ℃下烘干，折算各處理的塊莖含水率及干薯產量，并從中選取代表性薯塊，稱取鮮質量，切片后于烘箱中105 ℃殺青0.5 h后，80 ℃烘干至恒質量，求得馬鈴薯出干率。

商品薯率（%）=單薯鮮質量75g以上的產量/

馬鈴薯總產量×100%， （8）

塊莖含水率（%）=（1-馬鈴薯塊莖干質量/

馬鈴薯塊莖鮮質量）×100%， （9）

干薯產量=小區實測鮮薯產量×

（1-塊莖含水率）， （10）

馬鈴薯出干率（%）=代表性薯塊烘干質量（g）/

代表性薯塊鮮薯質量×100%。 （11）

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010處理數據及作圖，使用SPSS 22.0進行方差分析及相關性分析，采用Duncan法進行差異顯著性分析，顯著性水平設置為=0.05。

2 結果與分析

2.1 馬鈴薯關鍵生育期土壤含水率差異

秸稈覆蓋顯著影響馬鈴薯各生育期不同土層土壤含水率（圖3）。與CK相比，覆蓋處理在塊莖形成期0～180 cm土層、塊莖膨大期0～60 cm土層、淀粉積累期及成熟期0～180 cm土層均表現增墑效應，其余土層表現降墑效應，尤其以馬鈴薯根系最大活動層0～60 cm土層土壤增墑效應最突出；秸稈局部覆蓋處理除在塊莖膨大期20～180 cm土層存在降墑效應外，其余時期各土層均表現為增墑效應，且以塊莖形成期和收獲期0～60 cm土層增墑效應最突出，2個時期0～60 cm土層土壤含水率增加42.0%和37.7%。

與PM處理相比，秸稈局部覆蓋亦具有增墑和降墑的雙重效應，其中，塊莖形成期90～150 cm土層、塊莖膨大期0～180 cm土層及淀粉積累期40～60 cm土層表現降墑效應，土壤含水率依次降低11.3%、11.2%及26.8%；塊莖形成期（除90～150 cm土層）、淀粉積累期（除40～60 cm土層）和收獲期各土層表現為增墑效應，土壤含水率各時期依次增加36.3%、9.2%和22.3%。與FC處理相比，秸稈局部覆蓋各處理在馬鈴薯塊莖膨大期—收獲期各土層均表現降墑效應，其中以塊莖膨大期降墑最突出。局部覆蓋處理間，RSM6處理在塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和收獲期40～60 cm土層土壤含水率最高，依次分別為21.1%、15.1%、17.9%、20.2%，且在塊莖形成期0～180 cm土層土壤含水率高于其余3個局部覆蓋處理。

圖3 各關鍵生育期0～180 cm各土層土壤水分分布

2.2 馬鈴薯不同生育期土壤貯水量

圖4為馬鈴薯各生育期0～180 cm土層土壤貯水量，圖中誤差線表示平均值的標準誤（=3），不同小寫字母表示各處理在＜0.05水平上差異顯著，下同。隨著馬鈴薯生育期推進，覆蓋處理土壤貯水量呈“升-降-升”的趨勢，塊莖膨大期0～180 cm土層土壤貯水量最少，為368.0 mm（圖4）。與CK相比，覆蓋顯著增加了馬鈴薯全生育期0～180 cm土層土壤貯水量增加了45.4～69.0 mm，秸稈覆蓋的貯水性能好于地膜覆蓋，二者平均相差31.2 mm。具體來看，與CK相比，秸稈局部覆蓋處理在馬鈴薯塊莖形成期、塊莖膨大期、淀粉積累期和收獲期4個關鍵生育期0～180 cm土層土壤貯水量平均增加了3.4%～33.8%、6.0%～13.0%、5.6%～10.5%、26.8%～30.7%；與PM處理相比，秸稈局部覆蓋處理在馬鈴薯4個關鍵生育期0～180 cm土層土壤貯水量平均增加4.9%～6.2%、2.9%～9.7%、5.3%～10.3%、20.8%～24.5%。局部覆蓋處理間，RSM6處理在馬鈴薯4個關鍵生育期0～180 cm土層土壤貯水量均最高。可見，馬鈴薯局部覆蓋0～180 cm土層土壤貯水量RSM處理優于PSM處理，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理優于秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理。

圖4 馬鈴薯各生育期0～180 cm土層土壤貯水量

2.3 馬鈴薯不同生育階段耗水特征差異

表1為馬鈴薯各生育階段耗水量、日耗水強度、耗水模系數。由表1可看出，各處理馬鈴薯不同生育期的階段耗水量、日耗水強度和耗水模系數均呈先升高后降低的趨勢，階段耗水量和耗水模系數在塊莖形成—塊莖膨大期達到最高，日耗水強度最高值出現在塊莖膨大—淀粉積累期。

表1 馬鈴薯各生育階段耗水量、日耗水強度、耗水模系數

與CK相比，秸稈覆蓋降低播種—塊莖形成期、塊莖膨大—淀粉積累期（除耗水模系數）、淀粉積累期—收獲期階段的耗水量、日耗水強度和耗水模系數，而增加塊莖形成期—膨大期的階段耗水量、日耗水強度和耗水模系數。具體來看，與CK相比，秸稈覆蓋處理馬鈴薯播種—塊莖形成期、塊莖膨大—淀粉積累期、淀粉積累—收獲期的階段耗水量、日耗水強度及耗水模系數分別顯著降低了12.5 mm、0.24 mm/d、2.7%、0.03 mm、0.02 mm/d、-0.9%和8.1 mm、0.81 mm/d、2.3%，而塊莖形成—膨大期的耗水量、日耗水強度和耗水模系數顯著增加了7.8 mm、0.18 mm/d、4.0%。與PM處理相比，秸稈覆蓋處理馬鈴薯全生育階段的耗水量、日耗水強度和淀粉積累—收獲期的耗水模系數分別顯著降低了2.9 mm、0.20 mm/d、1.7%，而播種—淀粉積累期耗水模系數顯著增加了1.6%。

秸稈覆蓋處理間，除播種—塊莖形成期及淀粉積累—收獲期外，FC處理在關鍵生育階段塊莖形成—淀粉積累期的耗水量、日耗水強度和耗水模系數均低于秸稈局部覆蓋處理；平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）除在生育后期塊莖膨大—收獲期外，生育前期播種—塊莖膨大期的階段耗水量、日耗水強度和耗水模系數均高于高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）。具體來看，PSM6、RSM9處理和PSM9處理的階段耗水量、日耗水強度和耗水模系數分別在播種—塊莖形成期、塊莖形成期—塊莖膨大期和塊莖膨大期—收獲期階段均表現最高的耗水特征，而RSM6處理各生育階段的耗水特征指標始終處于中間水平，但覆蓋處理間無顯著差異。可見，秸稈局部覆蓋可降低塊莖膨大期前耗水，增加塊莖膨大期后馬鈴薯生長關鍵期的耗水，且秸稈局部低覆蓋量處理更能加劇馬鈴薯全生育期的耗水，具有調控生育期耗水的作用，這在一定程度上可緩解馬鈴薯需水關鍵期水分不足對產量的影響。

2.4 馬鈴薯產量、商品薯率及水分利用效率的差異

覆蓋影響馬鈴薯各處理薯塊產量、、干薯產量、大薯率、中薯率及商品薯率見表2所示。與CK相比，秸稈局部覆蓋薯塊產量及干薯產量顯著提高11.8%～21.7%和5.9%～26.7%，及大薯率提高15.9%～26.7%和19.7%～52.2%，中薯率（除RSM9處理）及商品薯率分別顯著提高6.9%～30.8%和23.3%～29.9%；與PM處理相比，秸稈局部覆蓋處理馬鈴薯薯塊產量及干薯產量顯著降低0.8%～8.8%和4.2%～19.9%，（RSM6、PSM6處理除外）及大薯率降低1.8%～5.9%和18.7%～28.4%，商品薯率降低8.0%～12.7%，而中薯率（除RSM9處理）提高9.3%～33.6%。

表2 馬鈴薯產量和水分利用效率

秸稈局部覆蓋處理間，與PSM處理相比，RSM處理薯塊產量及提高了1.5%和1.7%，且PSM6、RSM6處理具有較高的薯塊產量和，但二者無顯著差異；與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產量及提高了6.1%和6.5%。

相關分析表明，馬鈴薯薯塊產量與水分利用效率（=0.982**）、大薯率（=0.639**）、商品薯率（=0.582**）及干薯產量（=0.806**）均呈極顯著正相關，而與小薯率（=-0.582**）極顯著負相關。可見，秸稈覆蓋處理較CK增產主要是通過提高大薯比例、商品薯率及水分利用效率，降低小薯率來實現。

2.5 馬鈴薯階段耗水量、耗水模系數、日耗水強度與產量形成的相關關系

表3為馬鈴薯生育期階段耗水與產量要素的相關關系。由表3可看出，馬鈴薯耗水指標與產量及其性狀指標存在相關關系。馬鈴薯薯塊產量、、大薯率、商品薯率與馬鈴薯播種—塊莖形成期（Ⅰ）的耗水量、日耗水強度及耗水模系數極顯著負相關，與塊莖形成—淀粉積累期（Ⅱ）的耗水量、日耗水強度存在顯著或極顯著正相關關系，在淀粉積累—收獲期（Ⅲ）的耗水量、日耗水強度及耗水模系數與馬鈴薯薯塊產量及存在顯著或極顯著負相關關系，而馬鈴薯干薯產量及小薯率與馬鈴薯播種—塊莖形成期（Ⅰ）及塊莖形成—淀粉積累期（Ⅱ）的耗水指標存在顯著或極顯著相關關系外，其余性狀指標相關性均不顯著，說明覆蓋通過降低播種—塊莖形成期（Ⅰ）耗水，提高塊莖形成—淀粉積累期（Ⅱ）耗水，從而滿足馬鈴薯塊莖生長關鍵期需水，進而提高大薯比例、大薯率、商品薯率及，最終達到增產目的。

表3 馬鈴薯生育期階段耗水與產量要素的相關關系

注 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、分別指生育時期播種—塊莖形成期、塊莖形成—淀粉積累期、淀粉積累—收獲期。*和**分別表示在<0.05 和<0.01水平顯著相關。

3 討 論

3.1 覆蓋對土壤水環境的影響

覆蓋改變作物耗水結構，提高作物蒸騰性生產耗水[11-15]，充分利用降水，實現旱地作物高產穩產的根本途徑[16]，對旱作農田土壤水環境有顯著影響[17]。秸稈帶狀覆蓋抑蒸的同時降低地表徑流[18]，增加降水入滲，改善土壤水分狀況[8,19]。馬建濤等[20]研究發現，秸稈帶狀覆蓋對降水貯存效果最好，且降低苗期—現蕾期和膨大—成熟期的耗水，增加塊莖形成—膨大期的耗水，這與李芬等[21]研究結果一致，覆蓋在馬鈴薯生育前期和成熟期的耗水較小，而在中后期耗水量達最大，后期隨馬鈴薯成熟，耗水減少。此外，覆蓋可較裸地提高作物生育期0～200 cm土層土壤水分[16,20,22]，平衡作物生育期水分的供需矛盾[23-25]，這與本研究結果相似。本試驗中，覆蓋能顯著提高馬鈴薯生育期0～180 cm土層土壤貯水量，蓄水保墑效果顯著，土壤墑情總體表現為覆稈優于覆膜，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）優于平作秸稈局部覆蓋處理（PSM），秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理優于秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理，而耗水量、日耗水強度及耗水模系數均呈先升后降的趨勢，且在生長中期塊莖形成—淀粉積累期均達到峰值。分析原因：一是采用玉米整稈進行覆蓋，秸稈內部大量親水纖維結構和外部豐富的蠟質層利于土壤水分保蓄，從而提高土壤貯水[26]，盡管塊莖膨大期貯水達最低，但由于收獲前降水較多，故到淀粉積累期各處理貯水又略有回升。二是秸稈局部覆蓋的種植帶與覆蓋帶相間排列，覆蓋帶覆蓋量大，與土壤緊密結合時降溫效應也較為突出[27]，秸稈局部覆蓋為半開放覆蓋方式，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）較平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）未封閉面積大，更利于降水收集入滲，且馬鈴薯關鍵生長階段正值試驗年度夏季，高溫多雨，作物生產性蒸騰耗水加劇，耗水達峰值，但隨作物成熟，蒸騰耗水減弱。三是覆膜及秸稈全覆蓋土壤基本處于全封閉狀態，阻隔覆蓋層下土壤水與大氣水間的轉換流通，蒸發損耗減少，但覆膜土壤增溫效應高于秸稈，導致植株蒸騰加劇，耗水加快和土壤含水率下降，盡管生育期有較多降水補給，但膜收集入滲水不如秸稈，大多降水直接從膜上蒸發，故地膜墑情不如秸稈覆蓋，同時增加作物生產性蒸騰耗水，改善土壤水分狀況，最終提高馬鈴薯水分利用及產量是覆蓋模式較CK增產的主要原因。

3.2 覆蓋對馬鈴薯產量及水分利用效率的影響

在溝壟種植中采用全覆膜和秸稈溝覆壟播種植方式均可改善土壤水分狀況，促進作物生長發育，最終顯著提高產量、水分利用效率和純經濟收益[28-33]。秸稈覆蓋在馬鈴薯上的響應更為顯著，利于馬鈴薯產量和商品薯率的提高[22]。陳超等[15]研究發現，溝覆秸稈能調控作物生育期土壤水熱狀況，促使馬鈴薯總產量較露地顯著增產47.8%。本研究得到相似結論，覆膜、覆秸稈均可較露地顯著提高馬鈴薯塊莖產量、干薯產量、水分利用效率。可見，與CK相比，覆蓋種植馬鈴薯產量及水分利用效率顯著提高，且地膜覆蓋處理最高；局部覆蓋處理間，高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）好于平作秸稈局部覆蓋處理（PSM）；局部覆蓋量間，與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產量、干薯產量及水分利用效率分別提高6.1%、8.4%、6.5%。分析原因可能是由于覆蓋在馬鈴薯各生育時期均能起到顯著的蓄水保水作用，同時對土壤的抑蒸作用促進了馬鈴薯塊莖對土壤水分的利用，進而使馬鈴薯產量較CK大幅增加。另外，本試驗年度馬鈴薯生育期有效降水較多，對秸稈全地面覆蓋及局部覆蓋高覆蓋（9 000 kg/hm2）處理影響較為嚴重，且髙壟秸稈局部覆蓋處理較平作秸稈局部覆蓋處理更有利于降水收集，增加降水入滲，改善土壤水分狀況，從而提高土壤貯水及水分利用效率，故高壟秸稈局部覆蓋處理（RSM）產量好于平作秸稈局部覆蓋處理（PSM），秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理產量好于秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理。

4 結 論

1）與CK相比，秸稈局部覆蓋馬鈴薯薯塊產量和顯著提高了16.8%及21.3%，RSM處理薯塊產量和顯著提高了18.6%及23.3%，低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理薯塊產量和提高了21.1%、26.2%。局部覆蓋處理間，與PSM處理相比，RSM處理薯塊產量及提高了1.5%和1.7%；與秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理相比，秸稈局部低覆蓋（6 000 kg/hm2）處理薯塊產量及提高了6.1%和6.5%。

2）覆蓋能顯著提高馬鈴薯生育期0～180 cm土層土壤水分，改善土壤墑情。與CK相比，秸稈局部覆蓋增墑效應顯著，且增墑效果表現為RSM處理>PSM處理，秸稈局部低覆蓋量（6 000 kg/hm2）處理>秸稈局部高覆蓋量（9 000 kg/hm2）處理。

3）與CK相比，覆蓋處理顯著降低馬鈴薯全生育期平均總耗水量，其中以秸稈局部覆蓋PSM6處理和RSM6處理降幅最大，顯著降低了13.0 mm及13.4 mm，且馬鈴薯生育期總耗水量及耗水特征總體均呈先增大后減小的趨勢。

4）從蓄水保墑、增產高效等方面考慮，推薦髙壟秸稈局部覆蓋（RSM）+6 000 kg/hm2的覆蓋量作為西北旱作區馬鈴薯生產上較為適宜的種植方式。

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The Way and Amount of Straw Mulching Impact Water Consumption and Yield of Potato

MA Juhua1, HUANG Caixia1*, LI Yazhen1, YANG Yong1, CHEN Zhipi2, LI Hongcai3,LI Yongjun2, HU Liangliang1, WANG Longlong1, ZHANG Qian1

(1. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;2. Dingxi Hydraulic Research Institute, Dingxi 743000, China; 3. Dingxi Water Resources Bureau, Dingxi 743000, China)

【Objective】Straw mulching and ridge tillage is an improved agronomic technology to sustain crop production in the loess plateau in northwestern China. How their combination impacts water uptake and crop yield is not well understood. This paper is to fill this knowledge gap.【Method】The experiment was conducted in a potato field and compared ridge tillage and traditional flatten tillage. For the ridge tillage, there were three mulching treatments: film mulching (PM), locally high straw mulching (RSM9), andlocally low straw mulching (RSM6). For the traditional flatten tillage, there were also three treatments: locally high straw mulching (PSM9), locally low straw mulching (PSM6), and full straw mulching (FC). The control is flatten tillage without mulching.【Result】①Compared with CK, mulching increased the yield andof the potato by 11.8%～21.7% and 15.9%～26.7%, respectively. Compared with PSM treatments, RSM treatments increased the yield andof the potato by 1.5% and 1.7%, respectively. Compared with the locally high straw mulching (9 000 kg/hm2), the locally low straw mulching (6 000 kg/hm2) increased the yield andby 6.1% and 6.5%, respectively. ② Compared with CK, local straw mulching increased soil moisture in some regions and reduced it in other regions, but overall, it increased soil water content. The increased soil water storage under different treatments was ranked in the order of RSM6 >PSM6 >RSM9 >PSM9 treatment. ③ Compared with CK, partial straw mulching increased total water consumption, daily water consumption, and water consumption coefficient for potato tuber formation and starch accumulation by 4.6 mm, 0.11 mm/d and 2.7%, respectively. Water consumption during tuber expansion and harvest was greater in RSM than in PSM, while the opposite was true during soil-tuber expansion.【Conclusion】Straw mulching can reduce water consumption before tuber expansion, increase water consumption after tuber expansion, balance water consumption and demand during key growth stages, and promote potato growth and development. For all treatments we compared, ridge tillage coupled with partial straw mulching at 6 000 kg/hm2was most effective.

local straw mulching; culture; high ridge; water consumption characteristics; potato

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2022-04-13

國家自然科學基金項目（31960380）；甘肅農業大學水利水電工程學院青年教師科技創新基金項目（SLXY-NQ-2020-02）

馬菊花（1995-），女。碩士研究生，主要研究方向為節水灌溉及旱作農業水資源高效利用。E-mail: 2726473909@qq.com

黃彩霞（1980-），女。副教授，研究生導師，主要從事節水灌溉及旱作農業水資源高效利用研究。E-mail: xlish2008@163.com

1672 - 3317（2023）03 - 0057 - 09

S532；S152

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022204

責任編輯：白芳芳