张平良，郭天文，李书田，刘晓伟，曾骏

（1.甘肃省农业科学院旱地农业研究所，甘肃兰州730070；2.甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室，甘肃兰州730070；3.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081）

不同覆盖种植方式与平衡施肥对马铃薯产量及水分利用效率的影响

张平良1，2，郭天文1，2，李书田3，刘晓伟1，2，曾骏1，2

（1.甘肃省农业科学院旱地农业研究所，甘肃兰州730070；2.甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室，甘肃兰州730070；3.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，北京100081）

采用田间试验方法，研究了不同覆盖种植方式与平衡施肥对旱地马铃薯产量及水分利用效率的影响。结果表明，三种覆盖种植方式中，全膜覆盖垄播种植方式有利于马铃薯碳水化合物的合成，增加马铃薯干物质积累量，N、P、K平衡施肥干物质积累量增加效果显著；与裸地平作相比，全膜覆盖垄播和全膜覆盖平作马铃薯块茎产量分别增加43.4%～60.7%和18.8%～32.5%，水分利用效率分别提高59.4%～79.6%和38.3%～50.3%；N、P2O5和K2O的用量分别为210、105、90 kg·hm－2时，全膜覆盖垄播处理马铃薯产量和水分利用效率最高。研究表明，马铃薯在全膜覆盖垄播栽培条件下，平衡施肥可显著提高马铃薯块茎产量和水分利用效率。

全膜覆盖垄播；平衡施肥；马铃薯；产量；水分利用效率

干旱缺水和春季低温是导致甘肃省中东部雨养农业区作物低产的两个主要原因，因此提高降水利用效率是本地区农田管理的关键环节，合理耕作、增加地面覆盖、降低无效蒸发、合理施肥等措施是提高农田降水利用效率的基本途径，发展抗旱节水农业成为甘肃省农业发展的必然选择和大前提。长期大量的实践证明，地膜覆盖能充分接纳雨水，强化雨水的田间保蓄，发挥土壤水库的调配作用，有效减少土壤水分蒸发，并能收集无效降雨化为有效应用［1－6］。马铃薯地膜覆盖栽培具有增温、集雨、保墒的效果，显著地改善了土壤的水热状况和田间小气候，促进了产量的提高［7－8］。我国旱地马铃薯地膜覆盖栽培从20世纪90年代中期迅速掀起，历经了20多年的半覆盖栽培阶段。近几年甘肃省提出了马铃薯全膜覆盖垄播技术，并在干旱半干旱地区大面积推广应用［9－12］，推动了马铃薯地膜覆盖栽培进入全覆盖时代。本试验主要研究几种覆盖种植模式及施肥对马铃薯生长、产量及水分利用效率的影响，以期研究该地区马铃薯高产、集水高效利用的最佳覆盖栽培模式及其配套施肥水平，为旱作覆盖农业作物高产、集水高效利用提供技术支撑和理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在定西市安定区团结镇唐家堡村（地理位置：E104°35＇，N35°36＇），于2014年4月布置。研究区境内属典型的黄土高原干旱半干旱雨养农业区，土壤类型为黄绵土，质地为壤土，肥力中等［13］，海拔约1 932～2 520m，近几年年均降雨量415mm左右，季节分布不均，多集中在7—9三个月，年蒸发量1 531 mm，0～200 cm土层土壤容重平均为1.26 g·cm－3。

1.2 试验材料

试验地耕层（0～20 cm）土壤养分状况见表1， 2014年1—12月份降水资料见表2，马铃薯品种为陇薯10号，肥料品种为尿素（N46%）、过磷酸钙（P2O512%～16%）、氯化钾（K2O 60%）。

1.3 试验设计与方法

试验设覆盖种植方式和施肥水平两个因子，覆盖种植设全膜覆盖垄播（F1）、全膜覆盖平作（F2）、裸地平作（F3）3个方式。全膜覆盖垄播种植是用起垄覆膜机进行起垄，形成垄高15～20 cm，大垄宽70 cm、小垄宽40 cm的双垄，再用120 cm地膜全地面、全生育期覆盖，铺膜时地膜紧贴地面，同时在膜上隔5m打一土带，采用马铃薯点播器在大垄上按“品”字形播种2行，株距约为33 cm，小垄上不种植，播种密度为49 500株·hm－2；全膜覆盖平作种植是用120 cm地膜紧贴地面覆盖，马铃薯在膜面上播种2行，形成马铃薯宽、窄行分别为70 cm、40 cm，播种量同上。裸地平作是整地后不覆膜，玉米宽、窄行为70 cm、40 cm，同上述种植方式，同时播种，播种量同上。每个覆盖种植方式下设配方施肥（N1）—N210P105K90、农民习惯施肥（N2）—N150P90K0、不施肥（N3）—N0P0K03个施肥水平，共组成9个处理（见表3），随机区组排列，试验小区面积63m2。所用肥料全部作为基肥一次性施入。

表1 供试土壤养分状况Table 1 Soil nutrient status

表2 2014年1—12月份降水量／mmTable 2 Precipitation from January to December in 2014

1.4 测定项目及方法

测定试验地耕层（0～20 cm）基础土样理化性质，测定马铃薯各生育期地上部分干物质量，收获期马铃薯块茎产量；测定马铃薯主要生育期各处理0～200 cm土层的土壤含水量，计算水分利用效率。

干物质量的测定，即在马铃薯苗期各处理取10株，其它生育期各处理取3株植株样带回室内，在105℃温度下杀青30 min后，在70℃恒温下烘至恒重，以获取地上部分生物量干重。

马铃薯各生育期0～200 cm土层土壤水分的测定：土钻法，在马铃薯各生育期，沿马铃薯种植行任意两株间0～200 cm土层（每20 cm为一个层次）取样。

水分利用率［kg·mm－1·hm－2］＝马铃薯块茎产量（kg·hm－2）／［播前土壤储水量（mm）＋生育期总降水量（mm）－收获期土壤储水量（mm）］

基础土样理化性质由中国农业科学院中—加合作土壤植株测试实验室采用ASI分析法［14］测定，气象资料是由甘肃省农业科学院定西综合试验站气象观测站观测。

1.5 数据分析

实验数据采用DPS9.50专业版软件进行统计分析。

表3 试验处理Table 3 Experimental treatments

2 结果与分析

2.1 不同覆盖种植方式及施肥对马铃薯地上部分干物质积累量的影响

由表4可知，不同处理对马铃薯各生育期地上部分干物质积累量的影响表现为：F1N1处理马铃薯苗期至收获期干物质积累量最高，显著高于其它处理，F3N3处理最低。在相同施肥水平下，不同覆盖种植方式对马铃薯各生育期干物质积累量的影响均表现为：全膜覆盖垄播（F1）＞全膜覆盖平作（F2）＞裸地平作（F3），其中全膜覆盖垄播马铃薯收获期地上部分干物质积累量较全膜覆盖平作和裸地种植分别增加9.6%～11.9%和16.2%～63.7%。在相同覆盖种植方式下，不同施肥水平对马铃薯地上部分干物质积累量的影响均表现为：N210P105K90（N1）＞N150P90K0（N2）＞N0P0K0（N3），全膜覆盖垄播种植条件下的施肥效果更加突出，其中在全膜覆盖垄播种植方式下，F1N1施肥处理马铃薯收获期地上部分干物质积累量较F1N2和F1N3分别增加25.4%和50.5%；在全膜覆盖平作种植方式下，F2N1处理较F2N2和F2N3分别增加25.5%和47.6%；在裸地种植方式下，F3N1施肥处理马铃薯地上干物质积累量较F3N3增加6.8%。上述结果表明：全膜覆盖垄播种植方式有利于马铃薯的生长，可显著增加马铃薯地上部分干物质积累量，N210P105K90施肥效果尤为明显，原因是一方面由于全地面地膜覆盖能有效增加春季地表温度，可促进植株根系生长，促进作物地上部分生长，有利于马铃薯早期生长；另一方面全膜覆盖垄播种植由于形成大小双垄膜面既能够有效蓄集自然降水、抑制土壤水分蒸发，保蓄土壤水分，有效供给了马铃薯生长水分需求，同时垄上种植有利于马铃薯根系生长和块茎膨大；此外，以水促肥、提高肥效的水肥协同效应尤为明显，促进了马铃薯地上部分干物质的积累。

表4 不同处理对马铃薯地上部分干物质积累的影响／（kg·hm－2）Table 4 Effect of different treatments on above-ground dry matter accumulation of potato

表5 马铃薯农艺性状分析Table 5 Agronomic characters analysis of potato

2.2 不同覆盖种植方式及施肥对马铃薯农艺性状的影响

由表5可知，不同处理对马铃薯农艺性状的影响表现为：F1N1处理马铃薯每穴薯块重、商品薯重、商品薯率最高，明显高于其它处理。在相同施肥水平条件下，不同覆盖种植方式对马铃薯每穴薯块重和商品薯重的影响均表现为：全膜覆盖垄播（F1）＞全膜覆盖平作（F2）＞裸地（F3），其中全膜覆盖垄播（F1）马铃薯的每穴薯块重量和商品薯重较裸地（F3）分别增加23.6%～65.4%和23.7%～96.3%。在相同覆盖种植方式下，不同施肥处理对马铃薯每穴薯块重量和商品薯重的影响表现为：N210P105K90（N1）＞N150P90K0（N2）＞N0P0K0（N3），其中，在全膜覆盖垄播（F1）条件下，F1N1处理较F1N2和F1N3处理马铃薯每穴薯块重量分别增加3.9%和16.7%，商品薯重分别增加18.3%和27.5%。结果表明，全膜覆盖垄播种植有利于增加马铃薯每穴薯块重量和商品薯重量，从而有利于提高马铃薯块茎产量和商品性，并且N210P105K90施肥水平效果最佳。

2.3 不同覆盖种植方式及施肥对马铃薯产量及经济效益的影响

由表6可知，F1N1处理马铃薯块茎产量和纯收益最高，显著（P＜0.05）高于其它处理。在相同施肥水平下，不同覆盖种植方式对马铃薯块茎产量和纯收益的影响均表现为：全膜覆盖垄播（F1）＞全膜覆盖平作（F2）＞裸地平作（F3），与裸地相比，全膜覆盖垄播和全膜覆盖平作马铃薯块茎产量分别增加43.4%～60.7%和18.8%～32.5%，纯收益分别提高49.6%～66.9%和19.0%～35.9%。在相同覆盖种植方式下，不同施肥处理对马铃薯块茎产量及经济效益的影响均表现为：N210P105K90（N1）＞N150P90K0（N2）＞N0P0K0（N3），其中在全膜覆盖垄播（F1）方式下，F1N1比F1N2和F1N3处理马铃薯块茎产量分别增加6.1%和39.6%。上述结果表明，全膜覆盖垄播种植方式由于覆膜和垄沟集雨模式具有显著的蓄水、抑蒸、增温效应，改善了土壤水热条件，水肥之间的协同效应比较突出，肥料增产效果明显，有利于增加马铃薯块茎产量，提高经济效益，N210P105K90施肥量下效果明显。

2.4 不同覆盖种植方式及施肥对马铃薯耗水特性及水分利用效率的影响

由表7可知，全膜覆盖垄播和全膜覆盖平作种植马铃薯水分利用效率明显高于裸地平作，F1N1处理最高。在相同施肥水平下，与裸地相比，全膜覆盖垄播和全膜覆盖平作种植马铃薯水分利用效率分别提高59.4%～79.6%和38.3%～50.3%，其中F1N1和F2N1处理较F3N1处理分别提高59.4%和41.0%。在相同覆盖种植方式下，不同施肥量对马铃薯水分利用效率的影响均表现为：N210P105K90（N1）＞N150P90K0（N2）＞N0P0K0（N3），其中在全膜覆盖垄播（F1）方式下，F1N1比F1N2和F1N3处理分别提高4.4%和28.3%。上述结果表明，全膜覆盖垄播种植能够有效提高马铃薯水分利用效率，以F1N1处理效果明显。

表6 马铃薯产量及经济效益分析Table 6 Yield and benefitanalysis of potato

表7 马铃薯水分利用效率和耗水特性Table 7 Water use efficiency and water consumption of potato

3 讨论

全膜覆盖平作种植（传统地膜覆盖）由于地膜覆盖的增温抑蒸效果，对马铃薯的生长有一定的促进作用，但由于该技术集雨效果较差，雨水不能有效地蓄集利用，导致在抗旱、蓄水集雨方面性能减弱，不能充分接纳利用自然降水供作物生长利用，从而影响了地膜马铃薯的产量，影响和制约着半干旱地区农业生产的进一步发展。

全膜覆盖垄播栽培是在起垄时形成两个大小弓形垄面，小垄宽40～50 cm、大垄宽70～80 cm、垄高15～20 cm，起垄后全地面地膜覆盖，然后在大垄上种植马铃薯且操作简单易行的一项旱作农业栽培技术。其核心是通过大小双垄全地面地膜覆盖，可形成全方位、大面积的集雨面，并通过膜面汇集流入沟内渗水孔，充分接纳降水资源，使降水得到集中高效利用，同时最大限度地抑制了土壤水分的蒸发，保蓄了作物生育期间的自然降水，起到了抑蒸减耗、节水抗旱的作用，从而大大提高了雨水集流和保墒、增温效果。另外，马铃薯种植在大垄，有利于马铃薯块茎的膨大，双垄有利于缓解垄内土壤旱情，其集雨、增墒效果达到了最大化，满足了马铃薯适宜垄作的技术要求，其产量、薯块的商品性和水分利用效率均有较大程度提高。本研究结果显示，全膜覆盖垄播种植由于具有显著的增温、集水保墒作用，实施N、P、K平衡施肥，肥料增产效果明显，有利于提高马铃薯块茎产量和水分利用效率；其中，全膜覆盖垄播种植较全膜覆盖平作和裸地种植马铃薯块茎产量分别增加9.4%～28.6%和43.4%～60.7%；水分利用效率分别提高13.1%～27.9%和59.4%～79.6%，这与张立功等研究结果基本一致［15］，但在不同降雨年份表现效果不一，干旱年以低垄有利，丰水年则高垄为佳。因此，在年均降雨量415 mm的生态类型区，全膜覆盖垄播栽培实现了降雨的最大化叠加、集蓄、保墒和利用，尤其是有效利用了＜10 mm以下的小量降水，在生产上，为了应对气候的不确定性和节约生产成本，宜采用中垄栽培，应把垄高控制在15～20 cm以内，该技术显著提升了马铃薯的生产能力，是进一步挖掘自然降水潜力和马铃薯高产田创建的有效途径。

4 小结

1）在年均降雨量415 mm的旱作区，全膜覆盖垄播种植更有利于马铃薯碳水化合物的合成，增加马铃薯地上部分干物质积累量，实施N、P、K平衡施肥效果显著。

2）在年均降雨量415 mm的旱作区，全膜覆盖垄播种植可显著提高马铃薯块茎产量和水分利用效率，较裸地马铃薯产量增加43.4%～60.7%，水分利用效率提高59.4%～79.6%，可见，全膜覆盖垄播栽培是旱作区马铃薯高产、水分高效利用的有效途径。

3）在全膜覆盖垄播种植方式下，N、P2O5和K2O的用量分别为210、105、90 kg·hm－2时（F1N1处理），马铃薯块茎产量和水分利用效率最高，较F1N3处理分别提高39.6%和28.3%，可见，全膜覆盖垄播种植由于改善了土壤水热条件，水肥交互效应显著。

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Effects of different coverage cultivation and balanced fertilization on yield and water use efficiency of potato in the dry-land

ZHANG Ping-liang1，2，GUO Tian-wen1，2，LIShu-tian3，LIU Xiao-wei1，2，ZENG Jun1，2
（1.Gɑnsu Acɑdemy of Agriculturɑl Sciences，Drylɑnd Agriculture Institute，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ；2.Key lɑborɑtory of High EfficiencyWɑter Utilizɑtion in Dry Fɑrming Region，Lɑnzhou，Gɑnsu 730070，Chinɑ；3.Chinese Acɑdemy of Agriculturɑl Sciences，Institute of Agriculturɑl Resourcesɑnd Regionɑl Plɑnning，Beijing 100081，Chinɑ）

Field trialswere conducted to study the effects of different coverage cultivation and balanced fertilization on yield and water use efficiency of dryland potato.The results showed thatall-film covering ridge sowing cultivation was favourable for the synthesis of carbohydrates of potato，resulting in increase in drymatter accumulation of potato.And marked effectwas detected for balanced fertilization of the N，P and K.Compared with exposed land cultivation，potato yields of all-film covering ridge sowing cultivation and all-film covering sowing cultivation were increased by 43.4%～60.7%and 18.8%～32.5%，and water use efficiency by 59.4%～79.6%and 38.3%～50.3%，respectively.In the nutrient consumption of210、105，90 kg·hm－2of N，P2O5and K2O case，potato yield and water use efficiency ofallfilm covering ridge sowing treatmentwere the highest.Collectively，balanced fertilization can significantly increase yield and water use efficiency of potato in all-film covering ridge sowing cultivation.

all-film covering ridge sowing cultivation；balanced fertilization；potato；yield；water use efficiency

S532

：A

1000-7601（2017）01-0050-05

10.7606／j.issn.1000-7601.2017.01.08

2016-01-22

国家科技支撑计划专题（2012BAD05B03）；国际植物营养研究所（IPNI）项目（Gansu－2015）

张平良（1981—），男，甘肃靖远人，硕士，副研究员，主要从事旱作栽培及土壤肥料的研究。E-mail：zhangpl2007＠163.com。

郭天文（1963—），男，研究员，主要从事旱作农业、植物营养与土壤肥料的研究。E-mail：guotw101＠163.com。