覆膜壟作對土壤氮磷鉀含量及馬鈴薯養(yǎng)分利用率的影響

中圖分類號：S532 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2097-2172（2025）04-0343-05

doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.04.012

Effects of Mulched Ridge Tillage on Soil Nitrogen， Phosphorus， and Potassium Contentsand Potato NutrientUtilization Rates

ZHAO Xiaolong （Lixian Agricultural Technology Extension Centre，Lixian Gansu 7422Oo， China）

Abstract：Thisstudy investigates theimpact of mulchedridge cultivation on soilnutrientcontentsand potato production performance，iingtoprovideathoreticalbasisforsilrtilityimproementertliseatesndtevelopmentofiatr harvestingcultivationtechniquesindrylandstosupporthighqualityhighieldpotatoproductionWithonventinalidgingas control（CK），threetreatmentswereestablished：fullfilmdoubleridgefarming（FRF），springfilmridgewithmicrofuowrainwater harvesting（SRF），ndutufdgeithicofurrowinwatervesting（ARF），tosessfectsosoilavalableg （N），phospos（dssKotsatoddrtltessdi CK，ll mulchedtreatmentssignificantlyincreasedavailableN，PandKcontentsintheOto6Ocmsoillayer.ARFtreatment achievedthehighest3-yearaveragepotatoyieldat48210.9kg/ha，significantlyhigherthanCK.Mulchedridgecultivation significantlyimproedpartialfactorproductiity（ofN，andKfertilies，ithReingthemostecive.ompaedtoCK， the average 3-year increases in PFP for N，P，and K fertilizers were 4 8 . 1 % ， 4 3 . 2 % ，and 2 7 . 7 % ，respectively. Agronomic efficiency （AE） was highest under ARF inall years，and theaverage AE over three years followed the order as P gt; K gt; N. In conclusion，ARF hasaclearadvantaginimprovingsoilfertlityertilizerutilization，andpotatoield，makingitooftepreferrdigeld efficient potato cultivation techniques in dryland regions.

KeyWords：Spring orautumn filmmulching； Ridge-furowrainwaterharvesting； Soilnutrient； Nutrientutlizationrate；Potato

土壤氮磷鉀養(yǎng)分含量是反映土壤質(zhì)量的關(guān)鍵和敏感性指標(biāo)，其動態(tài)平衡直接影響土壤肥力水平、供肥能力和作物的養(yǎng)分利用率，最終影響作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的可持續(xù)性[1-2]。地膜覆蓋與壟溝集雨耕作能有效改善土壤溫濕環(huán)境和養(yǎng)分狀況，顯著提高作物產(chǎn)量，已成為旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上占主導(dǎo)地位的兩大關(guān)鍵技術(shù)[3-4]。地膜覆蓋和壟溝集雨種植單項(xiàng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于旱地小麥、玉米和馬鈴薯等作物［5-7]，但大多研究為產(chǎn)量和水分利用效率、氮磷鉀養(yǎng)分吸收運(yùn)移分配等方面[8-9]。

針對不同時期覆膜與壟上微溝集雨耕作技術(shù)有機(jī)結(jié)合對土壤氮磷鉀循環(huán)及馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分利用率的影響研究較少［10]。為此，我們開展了不同時期覆膜壟溝集雨耕作對土壤氮磷鉀及其有效成分含量和馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分利用率的影響，以解決馬鈴薯高產(chǎn)栽培土壤養(yǎng)分調(diào)控管理關(guān)鍵技術(shù)難題。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018—2020年在石橋旱作農(nóng)業(yè)示范基地 （ ， 進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)海拔 1 0 8 0 m ，年均氣溫 ，無霜期 1 8 1 d 年均降水量 ，年均蒸發(fā)量 ，平均干燥度 。試區(qū)土壤為黑瀘土，0～200cm土層平均容重為 。2018、2019、2020年總降水量分別為401.1、455.7、 5 5 4 . 6 m m ，馬鈴薯生育期（4月下旬至10月上旬）降水量分別為381.3、435.0、 5 2 0 . 8 m m 。基于與近20a平均降水量和馬鈴薯生育期平均降水量的比較，設(shè)定2018、2019、2020年分別代表干旱年、平水年、豐水年。試驗(yàn)地土壤理化性狀見表1。

1.2 供試材料

供試馬鈴薯品種為隴薯7號，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。試驗(yàn)用氮肥為尿素（含 N 4 6 % ，中國石油天然氣集團(tuán)寧夏公司），磷肥為普通過磷酸鈣（含 ，云南祿豐勤攀磷化工有限公司），鉀肥為硫酸鉀（含 ，青海中信國安科技發(fā)展有限公司）。農(nóng)家肥為豬糞（當(dāng)?shù)剞r(nóng)家腐熟豬糞），養(yǎng)分含量為有機(jī)碳 2 0 . 0 ～ 2 5 . 0 g / k g 、全氮 全磷 0 . 8 ～ 2 . 5 g / k g 、堿解氮 1 8 0 . 0 ～ 2 2 5 . 0 m g / k g 、有效磷 1 2 . 9 ～ 1 7 . 2 m g / k g ，有效鉀

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)為3a定位試驗(yàn)，共設(shè)4個處理，分別為CK（傳統(tǒng)中耕壅土耕作）：“M\"型壟，壟高 1 6 c m ，采用鏵式犁耕翻，種2犁空1犁，在馬鈴薯齊苗后、苗高約 、現(xiàn)蕾期和植株封壟前進(jìn)行中耕除草、淺鋤松土、淺培土和高培土4次壅土中耕耕作，全生育期不覆膜；FRF（全膜雙壟耕作）：為標(biāo)準(zhǔn)的全膜雙壟集雨耕作模式，由高 1 5 c m 、寬4 0 c m 的大壟和高 、寬 的小壟鑲嵌排列組成，用厚 0 . 0 0 8 m m 、寬 1 2 0 c m 的黑色地膜全地面覆蓋，馬鈴薯播于壟面上，于小壟溝內(nèi)每隔 打1個滲水孔（直徑 ，播種行距55cm，穴距 3 3 c m ；SRF（春膜壟上微溝集雨耕作）：“凹\"型壟，大壟（寬 6 0 c m 、高 + 壟上微溝（寬 2 0 c m 、深 小溝（底寬 4 0 c m ，高24c m ）的集雨種植模式，于3月上旬土壤解凍時利用專用起壟覆膜播種機(jī)械起大、小壟，大壟寬60cm、高 2 4 c m ，小壟溝寬 4 0 c m 、高 2 4 c m ，種植方法同F(xiàn)RF；ARF（秋膜壟上微溝集雨耕作）：起壟覆膜時間為上年10月中旬雨季結(jié)束土壤封凍前，種植方法同F(xiàn)RF。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積 。試驗(yàn)于4月中旬采用簡易馬鈴薯專用穴播器播種，播深 ，種植密度為50000穴 ，每年10月初收獲。除CK外，各處理均施農(nóng)家肥 做底肥，N ： 1 ，磷鉀肥一次性底施，氮肥 5 0 % 做基肥， 5 0 % 于現(xiàn)蕾期用簡易施肥器在2株之間打孔施入，深度 1 5 c m 。

1.4測定項(xiàng)目與方法

1.4.1土壤養(yǎng)分含量測定馬鈴薯收獲后，采用5點(diǎn)取樣法，用直徑為 王鉆，每小區(qū)分別按 （耕作層）、 2 0 ～ 4 0 c m （底土層）和 4 0 ～ 6 0 c m （心土層）取樣，分別于馬鈴薯種植行和大、小壟溝取樣，混合成 1 k g 土樣備用，測定土壤氮磷鉀及其有效成分含量「12]。土壤堿解氮用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定（Olsen法），速效鉀用中性乙酸氨浸提、原子吸收光度計法測定［13]

1.4.2收獲與計產(chǎn)試驗(yàn)收獲前，每小區(qū)于中間行取20株測定株高、結(jié)薯數(shù)量和薯塊鮮重，按大薯 （ gt; 1 5 0 g） 、中薯（ 1 5 0 ～ 7 5 g ）、小薯（ 的標(biāo)準(zhǔn)計算個數(shù)、結(jié)薯率及重量［14-15]。按小區(qū)單收計鮮薯產(chǎn)量。

肥料偏生產(chǎn)力（PFP） ？ 施肥后作物產(chǎn)量/肥料投

人量（純量）[16]

肥料農(nóng)學(xué)效率（AE） ∣ = [施氮（磷、鉀）區(qū)產(chǎn)量-無肥區(qū)產(chǎn)量]/施氮（磷、鉀）量[17]

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2013軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與整理，用SPSS19.0軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（LSD法），用SigmaPlot14.0軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1不同土層土壤氮磷鉀及其有效成分的含量

由圖1可以看出，覆膜壟作（SRF、ARF、FRF）顯著提高了 0 ～ 6 0 c m 土壤氮磷鉀及有效成分含量，對不同土壤剖面層次土壤養(yǎng)分含量的影響不同。覆膜壟作顯著提高了0＼～20、20＼～40和 4 0 ～ 6 0 c m 土層全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀的含量，其中SRF、ARF、FRF處理間差異不顯著。SRF、ARF、FRF處理顯著提高了 0 ～ 2 0 c m 土層堿解氮含量，對 2 0 ～ 4 0 c m 土層堿解氮含量無顯著影響，顯著降低了 4 0 ～ 6 0 c m 土層堿解氮的含量。

2.2馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀

由表2可以看出，各覆膜壟作處理均提高了馬鈴薯產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度隨降水量的增加而增加。3a平均產(chǎn)量以ARF處理最高，為 其次為SRF、FRF，平均產(chǎn)量分別為45141.6、 ，且ARF、SRF、FRF之間差異不顯著，均顯著高于 ，增產(chǎn)率分別為23.87、 1 5 . 9 8 % 、 1 5 . 5 6 % 。同時，各覆膜壟作處理均顯著增加了馬鈴薯大薯率和大薯重，3a平均大薯率ARF、SRF、FRF處理的分別為 4 0 . 6 % 73 9 . 8 % 、 3 9 . 3 % ，分別較CK提高了5.4、4.6、4.1個百分點(diǎn)；3a平均大薯重分別為0.67、0.63、

1.2 1.30ARF-全氮 ARF-破解氮SRF-全氮 一 SRF-破解氮a K-氨 CRF-破解氮 -0.25Iaa （//0.8 西 1 -0.20a aaaaa藥0.6 aaa 0 -0.15

土0.4- -0.100.2- -0.050 00＼～2020＼～4040＼～600＼～60土層深度/cm1.2 0.10ARF-全磷 ARF-速效磷1.0- F全 國 SRF-速效磷 0.08aaa CK-全磷 CK-速效磷 （/崗 aaa aaa1 aaab b0.060.60.04

土 0.4- 王0.2 -0.020 00＼～2020＼～4040＼～600＼～60土層深度/cm25 ARF-全 ARF-效 0.8aaa FRF-全鉀 FRF-速效鉀CK-全鉀 CK-速效鉀20 aa aa-0.6aa10-a -0.25- 1 土0- 00＼～2020＼～4040＼～600＼～60土層深度/cm

0 . 5 7 k g ，較CK提高了 34 % 、 2 6 % 、 14 % 。2.3對馬鈴薯氮磷鉀肥料利用率的影響由表3可以看出，各覆膜壟作處理（ARF、

SRF、FRF）肥料偏生產(chǎn)力均顯著高于CK。氮磷鉀肥料的偏生產(chǎn)力因年型不同增加率不同，氮肥偏生產(chǎn)力增加率平水年最高，豐水年次之，干旱年最低；磷肥和鉀肥偏生產(chǎn)力均以豐水年最高，干旱年次之，平水年最低。各處理肥料偏生產(chǎn)力均以ARF處理最高，ARF、SRF、FRF處理氮肥偏生產(chǎn)力3a平均增加率分別為 4 8 . 1 % 、 3 3 . 7 % 、 3 1 . 7 % ，磷肥偏生產(chǎn)力3a平均增加率分別為 4 3 . 2 % ！3 3 . 8 % 、 3 2 . 8 % ，鉀肥偏生產(chǎn)力3a平均增加率分別為 2 7 . 7 % 、 1 9 . 4 % 、 1 8 . 7 % 。肥料農(nóng)學(xué)效率在不同年型均以ARF處理最高，各覆膜壟作處理3a平均農(nóng)學(xué)效率均表現(xiàn)為磷肥 gt; 鉀肥gt;氮肥。

3討論與結(jié)論

研究表明，覆膜壟作能顯著提高土壤氮磷鉀含量，在提高土壤肥力方面具有高效性[16]。本研究結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)中耕壅土耕作相比，秋膜壟上微溝集雨耕作、春膜壟上微溝集雨耕作和全膜雙壟耕作 0 ～ 6 0 c m 土層氮磷鉀及其有效成分含量均顯著提高。這主要?dú)w因于覆膜壟作的集保水與調(diào)溫作用提高了表層 2 0 c m 土壤溫濕度，改善了耕作層土壤水熱環(huán)境，促使作物旺盛生長從而增加了隨土壤耕作歸還土壤的有機(jī)物質(zhì)（莖稈、落葉、根等）；新添加的有機(jī)物因土壤水熱條件的改善而加速腐解，其釋放的養(yǎng)分元素提高了氮磷鉀養(yǎng)分含量。同時，表層溫濕度高形成的土壤水熱梯度促使土攘氮磷鉀養(yǎng)分向土壤剖面上層運(yùn)移，加速了在 0 ～ 6 0 c m 土壤剖面的富集［17-18]。秋膜壟上微溝集雨耕作由于上年10月就全地面覆蓋，土壤耕翻添加土壤的大量有機(jī)質(zhì)（肥料、秸稈、枯枝落葉、根系等）在優(yōu)化水熱環(huán)境下腐解的時間長，因此釋放的養(yǎng)分略多，提高氮磷鉀養(yǎng)分含量的效果更明顯。另外，施肥和起壟耕作，特別是起壟引起養(yǎng)分元素土壤耕作層堆積也有效地提高了氮磷鉀養(yǎng)分含量[4，14]。

農(nóng)作物的穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)依賴于良好的土壤肥力［16]。覆膜壟作提高了土壤養(yǎng)分的有效性，土壤磷養(yǎng)分含量的提高有利于作物根系生長，增強(qiáng)了抗旱性。土壤鉀含量的增加很好地迎合了馬鈴薯喜鉀的特性而顯著增產(chǎn)。本研究表明，不論降水年型，秋膜壟上微溝集雨耕作、春膜壟上微溝集雨耕作和全膜雙壟耕作均能顯著提高馬鈴薯的產(chǎn)量，且秋膜壟上微溝集雨耕作馬鈴薯3a平均產(chǎn)量最高，為 ，明顯高于傳統(tǒng)中耕壅土耕作。這是主要?dú)w因于覆膜壟作，特別是秋膜壟作有效改善了土壤水熱環(huán)境，加速了土壤養(yǎng)分釋放、提高了肥效「19]。水肥互作促使光合作用同化更多的碳水化合物，并使同化產(chǎn)物加速向地下運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移，顯著促使塊莖膨大，增加大薯結(jié)薯率和結(jié)薯重量，最終使得塊莖產(chǎn)量顯著增加［20]。本研究發(fā)現(xiàn)，各覆膜壟作處理均顯著增加了馬鈴薯大薯率和大薯重。另外，本研究中傳統(tǒng)中耕壅土耕作馬鈴薯產(chǎn)量呈逐年增加的趨勢，原因主要是試驗(yàn)地前茬施肥殘效和試驗(yàn)?zāi)杲邓科邷p輕了干早脅迫。

提高作物養(yǎng)分利用率是土壤養(yǎng)分和施肥管理的關(guān)鍵，也是作物增產(chǎn)的關(guān)鍵「18]。本研究表明，覆膜壟作顯著提高了馬鈴薯的氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力，且均以秋膜壟作最高，氮肥、磷肥、鉀肥偏生產(chǎn)力3a平均增加率分別為 4 8 . 1 % 、 4 3 . 2 % 、 2 7 . 7 % 肥料農(nóng)學(xué)效率在不同年型均以秋膜壟作處理最高，各覆膜壟作處理3a平均農(nóng)學(xué)效率都表現(xiàn)為磷肥gt;鉀肥 gt; 氮肥。可能的原因是，一是覆膜壟作顯著提高了土壤氮磷鉀養(yǎng)分，特別是磷鉀養(yǎng)分的含量和有效性，增加了王壤磷鉀肥供給能力、補(bǔ)齊了土壤磷鉀缺素短板。氮素增量解除了馬鈴薯生長發(fā)育第一限制因子，鉀素補(bǔ)足了馬鈴薯旺盛生長對鉀的需求［2I]，磷素促進(jìn)了馬鈴薯根系生長、增強(qiáng)汲取水肥養(yǎng)分能力。綜合起來提高了馬鈴薯磷鉀素吸收利用的高效性。二是土壤養(yǎng)分條件的改善促進(jìn)馬鈴薯增產(chǎn)。三是研究期間降水較為充沛利于馬鈴薯生長發(fā)育增產(chǎn)密切相關(guān)。

綜上所述，地膜覆蓋壟上微溝集雨耕作顯著提高了 0 ～ 6 0 c m 土壤氮磷鉀及其有效成分含量。覆膜壟作同時增加了供肥能力，顯著提高了馬鈴薯產(chǎn)量及大薯結(jié)薯率、結(jié)薯重。覆膜壟作顯著提高了氮磷鉀肥、特別是磷鉀肥的偏生產(chǎn)力和農(nóng)學(xué)效率。綜合分析認(rèn)為，秋膜壟上微溝集雨耕作、春膜壟上微溝集雨耕作和常規(guī)全膜雙壟耕作都是高效的旱地馬鈴薯高產(chǎn)種植技術(shù)，秋膜壟上微溝集雨耕作為首選，秋膜壟上微溝集雨耕作，春膜壟上微溝集雨耕作和常規(guī)全膜雙壟耕作可視年降水量和土壤情相互替代選用。

參考文獻(xiàn)：

[1]ZHANGP，WEI T，LIY，et al. Effects of straw incorpora-tionon the stratificationof the soil organic C，totalNandC：Nratio ina semiarid region ofChina[J].Soil andTillageResearch，2015，153：28-35.

[2]李百云，許澤華，郭鑫年，等．寧夏不同生態(tài)類型區(qū)土壤養(yǎng)分狀況比較分析[J」.寒旱農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024，3（5）：434-440.

[3]張月荷，梁霞，曹浚鉑，等．壟溝集雨種植的研究進(jìn)展[J].節(jié)水灌溉，2022（10）：23-30.

[4]程萬莉，樊廷錄，王淑英，等．全生物降解地膜覆蓋對河西灌區(qū)馬鈴薯田耕層土溫及產(chǎn)量的影響[J」.寒旱農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，2（9）：815-821.

[5]張潤澤．黃土高原地膜覆蓋對旱地冬小麥生長和水分利用的影響及機(jī)制[D]．楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2023.

[6]鄧浩亮，張恒嘉，肖讓，等．隴中旱塬不同覆蓋集雨種植方式對春玉米生長特性和產(chǎn)量的影響[J]．玉米科學(xué)，2020，28（3）：135-141.

[7]張緒成，于顯楓，王紅麗，等．半干旱區(qū)減氮增鉀、有機(jī)肥替代對全膜覆蓋壟溝種植馬鈴薯水肥利用和生物里伏系時調(diào)佐LJ」：中國衣亞仟子，ZUI0，49J）：852-864.

[8]王小，王琦，周旭姣，等．生物炭覆蓋壟溝集雨種植對紫花苜蓿根芽、干草產(chǎn)量和水分利用效率的影響[J].草原與草坪，2023，43（3）：1-13.

[9]劉凱，謝英荷，李廷亮，等．減氮覆膜對黃土旱塬小麥產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收利用的影響[J]．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，54（12）：2595-2607.

[10]邢海峰，石曉華，楊海鷹，等．磷肥分次滴灌施用提高馬鈴薯群體磷素吸收及磷利用率的作用[J]．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2015，21（4）：987-992.

[11]楊封科，何寶林，張國平，等．土壤培肥與覆膜を作對土壤養(yǎng)分、玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2019，30（3）：893-905.

[12]丁文斌，蔣光毅，史東梅，等．紫色土坡耕地土壤屬性差異對耕層土壤質(zhì)量的影響[J]．生態(tài)學(xué)報，2017，37（19）： 6480-6493.

[13]張立功，馬淑珍．黃土丘陵區(qū)（莊浪）旱作馬鈴薯全膜覆蓋關(guān)鍵技術(shù)集成研究[J]．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2014，32（5）：84-92.

[14]王迎男，高娃，郜翻身，等．內(nèi)蒙古馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)基礎(chǔ)地力及增產(chǎn)潛力研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2019，25（8）：1345-1353.

[15]王雪，苗澤蘭，孫志梅，等．冀中平原主栽山藥品種的生長發(fā)育和養(yǎng)分累積特征[J]．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2019，25（3）：510-518.

[16]WRIGHT A L， HONS F M，LEMON R G，et al.Strati-fication of nutrients insoil for different tillage regimesand cotton rotations[J]. Soil and Tillage Research， 2007，96（1-2）： 19-27.

[17]葛均筑，徐瑩，袁國印，等．覆膜對長江中游春玉米氮肥利用效率及土壤速效氮素的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2016，22（2）：296-306.

[18]趙鴻．黃土高原（定西）旱作農(nóng)田壟溝覆膜對馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2012.

[19]徐亞新，何萍，仇少君，等．我國馬鈴薯產(chǎn)量和化肥利用率區(qū)域特征研究[J]．植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2019，25（1）：22-35.

[20]趙麗，鄧妍，郭虹霞，等．不同覆蓋模式對玉米葉片水分利用效率的影響[J]．玉米科學(xué)，2022，30（2）： 132-138；144.

[21]HANNAN A， ARIF M， RANJHA A M， et al. Using soilpotassium adsorption and yield response models to de-termine potassium fertilizer rates for potato crop onacalcareous soil in Pakistan[J]. Communicationsin SoilScience and Plant Analysis，2011，42（6）： 645-655.