魏 杰王巧云孙 翔王延玲

（1.滕州市农业技术指导站 山东滕州277599；2.嘉祥县农业农村局 山东嘉祥272400；3.滕州市农村能源服务中心 山东滕州277599）

滕州市是马铃薯的主产区，也是我国面积最大的中原地区春秋二季作马铃薯种植基地，当地特色的气候、水质及土壤条件非常适宜马铃薯生长，全年拱棚马铃薯种植面积65万亩[1]。在马铃薯生产过程中，合理灌溉是马铃薯优质高产高效的关键技术之一。农户传统灌水方式为垄灌，要求整地质量高，不宜垄沟太长，不适合规模种植和水肥一体化管理。为提高作物产量和水分利用效率，本试验根据马铃薯不同生育期需水规律，设计0～40 cm土层土壤进行膜下滴灌[2]至不同土壤目标含水量，评价水肥一体化条件下各生育期内不同土壤含水量对马铃薯农艺及产量性状的影响，筛选出最佳水分灌溉方案和灌溉定额，为马铃薯生产节本增效和产业可持续发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2017-2019年的1～5月在滕州市大市庄村进行。供试土壤为沙质壤土。试验期间气象数据及播种前0～20 cm土层土壤养分指标分别见表1、表2。试验地块地势平整，土壤肥力较好且具有代表性，施肥管理一致。采用拱棚+黑白地膜+膜下滴灌+膜上覆土保护地种植技术。

表1 2017-2019年试验期间气象数据

表2 2017-2019年播种前0～20 cm土层供试土壤养分指标

1.2 供试材料

供试品种为费乌瑞它优质脱毒种薯。采用内镶贴片滴灌带，基本参数为内径Φ16 mm，滴头间距30 cm，滴头流速2.0 L/h。

1.3 试验设计

2017年，试验使用3个拱棚，每个拱棚2亩，设计7个不同水分处理，3个拱棚为3次重复。超出目标相对含水量的不浇水，不足的补灌至目标相对含水量。2018年，除灌水目标与2017年不同外，其余均相同。2019年筛选出3个较好的灌溉方案进行验证，具体试验设计见表3。

表3 2017-2019年不同生育时期的目标相对含水量

1.4 田间栽培管理

2017年1月21 日播种，2018年1月24日播种，2019年1月23日播种。基肥生物有机肥40 kg/亩，复合肥料80 kg/亩；马铃薯膨大期追施水溶肥2.5 kg/亩。人工播种，行距0.68 m，株距0.21 m，定植4 600株/亩左右。播种后，覆土12 cm（薯块到垄顶），铺设滴灌带，然后覆盖黑白膜。播种后10～15 d，用覆土机在地膜表面覆盖一层2 cm厚细土。2017年5月22日收获，2018年5月28日收获，2019年5月25日收获。

收获时植株健壮，没有完全衰老。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 补灌水量 采用烘干法计算土壤质量含水量和相对含水量；土壤容重、田间持水量在前茬作物收获后、春季马铃薯整地耕作之前采用环刀法进行测定。补灌水量计算公式[3]如下：

式中，a为测墒土层土壤平均容重 （g/cm3），H为测墒土层深度（cm），B1为目标土壤质量含水量（田间持水量乘以目标相对含水量），B2为灌溉前土壤质量含水量。

1.5.2 出苗率 在马铃薯出苗后7 d调查各处理出苗率。每处理对角线5点取样，每点连续调查20穴出苗的株数，计算各处理出苗率。

1.5.3 生物产量 对马铃薯苗期、团棵期、开花期、块茎膨大期和成熟期的生物产量进行测定。在每个处理的5个对角线点连续测定2株马铃薯的植株和块茎鲜重。

1.5.4 产量、商品薯价格 马铃薯成熟后，每处理实收3点，每点去除边行，人工实收中间45 m2测产并观察记载各处理薯块的商品薯产量 （按分级标准），结合滕州市马铃薯收购市场实际情况计算产值。商品性分级标准[4]：1级薯，单个薯块≥150 g且无虫咬伤、无青头，平均市场收购价格4元/kg；2级薯，单个薯块≥75 g且无虫咬伤、无青头，平均市场收购价格4元/kg；3级薯，单个薯块＜75 g无虫咬伤无青头，平均市场收购价格1.2元/kg；4级薯，虫咬伤及青头、畸形薯，平均市场收购价格0.4元/kg。

1.6 数据处理

采用DPS 15.10统计软件进行方差分析，Duncan新复极差检验处理间差异显著性，采用Origin 8.0软件对数据进行处理并作图。

2 结果与分析

2.1 2017年不同生育时期补灌至目标土壤相对含水量试验

2.1.1 不同水分处理对出苗率的影响 由图1可知，2017年出苗情况，除Wa1与CK相比出苗率减少19.71%，差异显著外，其余处理与CK的出苗率差异不显著。但Wa2与CK相比出苗率减少9.75%，虽然方差分析未达到显著水平，但是对产量会造成影响，故处理Wa2在实际生产中不可用，建议使用Wa3，即播种后至苗期第1次灌水时将土壤相对含水量补灌至50%，对出苗没有影响。

2.1.2 不同水分处理对生物产量的影响 由图2可知，苗期Wa1生物产量最低，比CK少31.5 g，Wa2次之，比CK少20.7 g，Wa1、Wa2生物产量显著低于CK；Wa6生物产量最高，比CK高2.5 g；其余处理与CK比较差异不显著。故处理Wa1、Wa2灌水方案不可用，建议苗期水分处理采用Wa3，即苗期灌水至土壤相对含水量50%。不同生育时期依次分析可知，建议团棵期灌水至土壤相对含水量60%或80%、开花期为70%、结薯盛期为70%或80%、结薯中后期为70%或80%。收获期，处理Wa1植株的生物产量最低，比CK少211.8 g，差异显著；处理Wa6最高，比CK高5.4 g，但差异不显著； 处理Wa1、Wa2、Wa3、Wa4生物产量少于CK，对比差异显著；处理Wa5、Wa6与CK比较差异不显著。块茎与植株的生物产量数据趋势基本一致，故处理Wa5表现最好。综合上述分析，2017年全生育期理想灌溉方案为相对含水量分别控制苗期50%、团棵期60%、开花期70%、结薯盛期70%、结薯中后期70%；或苗期50%、团棵期80%、开花期70%、结薯盛期80%、结薯中后期80%。

图2 2017年不同水分处理对不同生育时期生物产量的影响

2.1.3 不同水分处理对商品薯产量及产值的影响由表4可知，CK的产量、产值均较高。处理Wa5产量、产值与CK相差最少，分别比CK减少24.1 kg/亩和461.3元/亩，差异不显著；处理Wa4产量和产值与CK相比较差异不显著；Wa6产量、产值均低于CK且达显著差异水平；其余处理产量和产值均显著低于CK，且处理间差异显著；Wa1产值最低，与CK相差最多 （少3 521.4元/亩）。故2017年各水分处理中Wa5产值最高，表现最好，Wa4次之，其余处理表现较差。

表4 2017年不同水分处理对商品薯产量及产值的影响

综合分析，2017年不同水分处理对马铃薯生长及产量性状影响研究发现，在田间管理相同的前提下不同生育期对水分的需求量不同，水分过多过少均不利于马铃薯生长，在播种后至苗期，灌水至土壤相对含水量为50%不影响出苗和植株的生长，团棵期灌水至60%、开花期以后灌水至70%不影响植株生长。从收获后的产量及产值效益分析，灌水量过低导致马铃薯早衰减产，灌水量过高土壤板结、垄面土壤流失导致减产且薯块青头严重，商品性降低。灌水至土壤相对含水量为60%、70%时虽比垄灌产值低但差异不显著，故需进一步研究块茎膨大期灌水至土壤相对含水量为60%、70%对产量产值的影响。

2.2 2018年不同生育时期补灌至目标土壤相对含水量试验

2.2.1 不同水分处理对生物产量的影响 2018年结合2017年试验结论与分析方法，由图3可知，苗期各处理生物产量与CK相比较均差异不显著，与2017年苗期灌水目标相对含水量为50%一致，故苗期最佳灌水量为50%。依次分析可知，团棵期目标相对含水量为60%、开花期70%、结薯盛期70%、结薯中后期70%。收获期各处理植株的生物产量与CK比较，处理Wa1植株生物产量最低，比CK少111.8 g；处理Wa6最高，比CK少4.6 g。处理Wa1、Wa2、Wa3、Wa4与CK对比差异显著，Wa5、Wa6与CK比较差异不显著。块茎与植株的生物产量数据趋势基本一致，处理Wa4、Wa5、Wa6与CK比较差异不显著。故灌水方案Wa4、Wa5、Wa6均可采用，从节水的角度考虑，处理Wa4方案最好，即相对含水量分别控制在苗期50%、团棵期60%、开花期以后70%。

图3 2018年不同水分处理对不同生育时期生物产量的影响

2.2.2 不同水分处理对商品薯产量及产值的影响由表5可知，经调查产量、计算产值，Wb4、Wb5产值与CK相差较少 （分别较CK少356.6元/亩和391.4元/亩），Wb4、Wb5产值与CK间差异不显著，其余处理均显著低于CK，且其余处理与Wb4、Wb5对比差异显著，Wb6与CK相差最多，产值最低 （较CK少2 077.4元/亩）。2018年各水分处理中Wb4产值最高，表现最好，Wb5次之，其余处理表现较差，Wb6产值最低，表现最差。

表5 2018年不同水分处理下商品薯产量及产值的影响

综合分析，2018年不同水分处理对生物产量及产量性状影响研究进一步验证了2017年试验结论，即播后至苗期，灌水量至土壤相对含水量50%；团棵期灌水量至土壤相对含水量60%；开花期以后灌水量至土壤相对含水量70%，此处理下生物产量及产量性状与CK比较无显著差异，为最佳灌溉方案。

2.3 2019年不同生育时期补灌至目标土壤相对含水量试验

2.3.1 不同水分处理对生物产量的影响 2019年结合2017年、2018年试验结论依次分析，由图4可知，苗期灌水目标相对含水量为50%；团棵期60%；开花期，2019年结果与2017年、2018年的结果不同，有待进一步验证，建议70%～80%；结薯盛期建议70%～80%；结薯中后期70%。收获期，各处理植株的生物产量与CK相比较，Wa1植株的生物产量最低，比CK少76.5 g，差异极显著；Wc2最高，但比CK少18.4 g，差异不显著；Wc3与CK差异显著。块茎生物产量Wc1与CK差异显著；Wc2、Wc3与CK差异不显著。从节水角度考虑，故采用处理Wc2方案。

图4 2019年不同水分处理对不同生育时期生物产量的影响

2.3.2 不同水分处理对商品薯产量产值的影响 由表6可知，经调查产量、计算产值，Wc2、Wc3与CK相差较少（分别较CK少222.4元/亩和261.9元/亩），三者之间的产值差异不显著。Wc1产值显著低于Wc2、Wc3，产值最少（较CK少647.3元/亩）。2019年各水分处理中Wc2表现较好，Wc3次之，Wc1最差。

表6 2019年不同水分处理下商品薯产量及产值的影响

综合分析，2019年开花期、结薯盛期的植株和块茎生物产量与2017年、2018年有差异，这可能与取样有关，有待进一步验证。从收获期处理Wc2、Wc3块茎产量、产值和节水分析，全生育期灌水采用Wc2的灌水方案最佳。与2018年全生育期灌水量基本一致。即灌水目标相对含水量分别为播种至苗期50%、团棵期60%、开花期以后70%。

2.4 不同水分处理全生育期灌水量

由表7可知，2018年、2019年最佳水分处理分别为Wb4（总灌水量83.5 m3/亩）、Wc2（总灌水量84.6 m3/亩），分别比CK节约用水31.8%和31.1%，2年平均比CK节水31.5%。

表7 2017-2019年不同水分处理下全生育期需水量

3 讨论

根据滕州马铃薯生长需水规律控制水量分配，制定科学的灌溉制度，对指导当地马铃薯绿色高效生产、促进节水农业发展意义深远。本研究表明，在采用拱棚、黑白地膜、膜下滴灌种植条件下，播后和苗期适宜土壤相对含水量为50%，3年来苗期灌水量平均占全生育期总耗水量的14.8%，与韦冬萍等[5]研究认为苗期占全生育期总耗水量的10%～15%相一致。团棵期灌水的目标相对含水量以60%为分界线，开花期及以后以70%为分界线，这与田英等[6]马铃薯最佳的水分下限指标为苗期65%、块茎形成期75%、块茎增长期80%、淀粉积累期60%～65%的研究结论基本相符。拱棚膜下滴灌条件下，全生育期灌溉方案按播种补灌至50%+苗期补灌至50%+团棵期60%+开花期以后补灌至70%进行灌溉时灌水量约为80 m3/亩，2年较CK平均节约用水31.5%，与CK产量和效益差异不显著。虽然CK产值多收入约300元/亩，足够弥补农户多灌水的费用，但是从节约水资源、保护生态环境、可持续发展的角度考虑，上述方案不仅马铃薯产量、产值高，节水率也高，各性状表现理想，达到了既高产稳产又节水高效的目的，对提高缺水干旱地区马铃薯水分利用率及产量效益、以及未来大农场保护地马铃薯生产实现水肥一体化智能自动灌溉均具有重大意义。