适宜穴播块数及种植密度促进黑膜垄作马铃薯节水增产

王 勇，高应平，党 翼，石玉章，赵 刚，李雪瑛，张建军，吴永斌，王 磊



适宜穴播块数及种植密度促进黑膜垄作马铃薯节水增产

王 勇1，高应平2，党 翼3，石玉章2，赵 刚3，李雪瑛2，张建军3，吴永斌2，王 磊3

（1. 甘肃省农业科学院小麦研究所，兰州 730070； 2. 庄浪县农业技术推广中心，庄浪 744600；3. 甘肃省农业科学院旱地农业研究所，兰州 730070）

研究与农机配套的农艺技术，对于促进农机农艺的深度融合、提高马铃薯生产效率具有重要意义。为寻求适宜于机械操作的马铃薯栽培措施，该文于2013—2016年连续4 a在不同降雨年型下设置不同颜色地膜（白膜和黑膜）、马铃薯穴播块数（1块和2块）、种植密度（72 720、51 945、40 395株/hm2）处理，进行裂区试验，研究膜色穴块数和密度对旱作马铃薯产量和水分利用效率的影响。结果表明，不同降水年型旱作马铃薯采用黑色地膜覆盖、整薯或穴播2块以及缩小株距增加单位面积株数均能显著增加马铃薯的产量和水分利用效率，平均对产量影响大小是覆膜>播种块数>株距。其中，在黑膜覆盖条件下平均产量较白膜覆盖增产8.1%，且黑膜在不同年份对产量影响的大小顺序是：丰水年>平水年>歉水年。穴播2块较穴播1块增产12.9%；穴播块数在不同年份对产量的影响大小是歉水年>丰水年>平水年，歉水年份整薯播种增产效果大；种植密度对产量影响的年份顺序是平水年>丰水年>歉水年，株距减小，产量增加。同时，不同降水年型对马铃薯水分利用效率具有显著影响（歉水年>平水年>丰水年），农机农艺融合及集成栽培显著提高了旱地马铃薯水分利用效率。

地膜；降水；垄；马铃薯；块数；密度；产量；水分利用效率

0 引 言

马铃薯是世界上仅次于小麦、水稻和玉米的第4大主要农作物，同时也是全球重要的粮食、蔬菜及经济作物。位于西北地区的甘肃省是中国马铃薯优势产区和全国重要的种薯、商品薯和加工基地。“十二五”期间甘肃省马铃薯平均种植面积67.7万hm2，位居玉米、小麦之后，属第3大农作物，基于资源禀赋和作物生育关键期水热匹配度好的特点，马铃薯已成为区域特色优势产业。近年，随着全省马铃薯产业的规模化发展，种植面积迅速扩增，至2015年甘肃省马铃薯播种面积分别占全国和西北马铃薯种植面积的12.2%、53.2%，总产量占10.0%和57.2%，面积和产量由1981年的26.3万hm2、44万t提高到2015年的68.3万hm2、237.9万t，分别增长1.6倍和4.4倍[1]。但随着马铃薯产业化进程的不断推进，降水时空错位及阶段性干旱胁迫、机械化应用程度不高掣肘产业的持续发展。在解决水分不足和干旱胁迫方面，除了采用新的育种途径选择抗旱品种[2-3]，栽培措施的改善是御旱抗灾的重要措施，在传统旱作农业基础上，以地膜覆盖、微地形垄作等为主的栽培新技术[4-6]、秋季地膜覆盖水分时空调控[7-8]、垄作微集水提高作物生育期降水利用率和水温生境[9-10]，并结合垄作采用黑色地膜抑制杂草、预防结薯外露变绿等方面均取得了卓有成效的进展[11]。同时，随着马铃薯生产规模化、标准化进程加快，农民及种植大户机械化应用日益普遍，受机械播种穴距大小控制、机播时由于播种机械设计的提薯碗受切块大小不等的影响，一次从种薯箱传输“提碗”提取穴播块数不一等影响，机播质量差，常缺苗断垄，农机和农艺结合问题凸显[12-13]，加之黑色地膜的稳产性等成为影响马铃薯产业发展的热点，备受关注。

鉴此生产实际问题，自2013年开始连续4 a在不同降水年型开展旱地垄作覆盖条件下，不同颜色地膜覆盖、马铃薯机穴播块数与种植密度的研究，以期优化集成穴块数与株距配套的农机农艺融合关键技术，为旱作马铃薯高产高效生产提供理论指导和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

研究区位于甘肃省东部六盘山西麓的庄浪县，海拔1 405～2 857 m之间，属温带干旱、半干旱气候类型，年均气温8.1 ℃，年均降水量491 mm，主要分布于7—9月，占年降水量的60%以上。无霜期145 d，≥10 ℃的活动积温2 208.8～2 903.7 ℃。试验2013—2016年连续4 a布设在庄浪县通化乡韩湾旱作马铃薯创新基地。土壤为黄绵土，质地为轻壤土，基础前茬为春玉米，土壤耕层有机质质量分数17.4 g/kg、碱解氮102 mg/kg、有效磷29.77 mg/kg、有效钾266 mg/kg、pH值8.1，属中等肥力水平。

试验区1989—2016年28 a的降水量分布主要集中在400～500 mm之间，是典型的雨养旱作农业区。对比历年平均月降水量，马铃薯关键生育期降水量有如下特点（表1）：1—3月降水量25.9 mm，占全年降雨量5.3%，春旱对马铃薯播种和出苗影响较大；6—9月降水量占全年的67%，与马铃薯现蕾-开花期和薯块膨大期相吻合，降水基本满足马铃薯生长对水分的需求，因此，该区域是春播作物马铃薯水热同步的高产适宜种植区，发展马铃薯生产具有较为优越的自然降水及生态条件。同时，按照试验年份降水与同期多年平均降水量变化将试验年份划分为丰水（2013年）、平水（2015年）和歉水（2014年和2016年）3个年型。

表1 马铃薯关键生育期降水特征

1.2 试验设计及过程

2013—2015年连续3 a在3个不同降水年型下，设2个不同地膜膜色（黑色和白色普通塑料地膜，厚度为0.01 mm）垄作，2个穴播块数（穴播1块、穴播2块），3个种植密度处理（72 720株/hm2即株距25 cm、 51 945株/hm2即株距35 cm、40 395株/hm2即株距45 cm），采用裂区设计，小区5.5 m×5 m =27.5 m2，每小区5带，带幅1.1 m（垄宽70 cm、垄沟40 cm），各3次重复，每个重复随机排列。共设12个处理（表2）。试验地第1季前茬为玉米，以后2 a定位连作种植马铃薯。

在前3 a的基础上，2016年在黑膜覆盖条件下进行单芽眼和微型整薯穴播块数与株距研究，设穴播1、穴播2块和整薯3个处理，各处理设株距25、35、45 cm，进一步研究穴播后出苗芽茎数、种植密度与产量的关系。各处理小区面积及排列同前。

采用传统耕作、施肥结合整地进行，顶凌覆膜前一次性施农家肥45 000 kg/hm2，尿素225 kg/hm2，过磷酸钙750 kg/hm2，按设计要求划区、覆膜，现蕾期追施尿素150 kg/hm2。采用全膜垄上微沟种植，大垄宽70 cm，垄高15 cm，垄上集雨V沟深10 cm、宽10 cm，大垄间间距40 cm，用幅宽120 cm，厚度0.01 mm的黑色或白色地膜覆盖，V沟沟底地膜采用带扎孔胶轮碾压，V沟内小孔形成降水沟内下渗孔，孔距15～20 cm，大垄连同V沟覆土压实。指示品种为庄浪县农技中心育成的庄薯3号原种，播种前1周左右，进行晒种晾种，同时将种薯切成50 g左右，每个切块带有1个芽眼。切块前用75%的酒精或0.1%的高锰酸钾对切刀消毒，切块后每50 kg种薯用2 kg草木灰和58%的甲霜灵锰锌加水2 kg进行拌种，拌种后置地面24～48 h后即可播种。当耕层土壤日平均温度达8～10 ℃时播种，播种期均在4月中旬。采用人力穴播机械点播在垄两侧，每垄点播2行，按照“品”字形错位播种，播深13～15 cm，穴距依设计而定。其他管理同大田。试验期间不进行灌溉。

表2 2013—2016年马铃薯试验设计

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤物理性状

在马铃薯主要生育时期（播种、苗期、开花、块茎形成、块茎膨大、收获）对不同处理0～200 cm土层进行土壤水分动态监测，每20 cm为1个土层单位，转换为以mm为单位的土壤贮水量，测定位置在垄上马铃薯2行中间“V”沟测定。土壤贮水量按公式=10ab/100[14]计算，式中为土壤贮水量（mm），为土层深度（cm），为土壤容重（g/cm3），为土壤含水率，烘干法测定（%）。

作物耗水量[15]按公式ET=1−2+P计算（黄土高原旱地农田忽略水分下渗和毛管水上升），式中ET为作物耗水量，mm；1为播前2 m土壤贮水量，mm；2为收获后2 m土壤贮水量，mm；P为生育期降水量，mm。

按WUE=/ET[16]计算作物籽粒产量水分利用效率，WUE为作物水分利用效率，kg/(hm2·mm)；为作物籽粒产量（本文以马铃薯块茎鲜质量计），kg/hm2。

1.3.2 生物学性状及产量

在马铃薯块茎成熟期，各处理每重复区以实产进行产量测定，按小区收获计鲜质量。同时，每小区按5点取样法，取20株样考种，测定生物学性状测定。

1.4 数据处理

用Microsoft excel 2003作图，DPS 7.05 分析软件对数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 生育期特征

不同降水年型马铃薯生长的关键生育期受降水和其他自然生态因子的影响，发生明显变化，歉水年份马铃薯生育期较短，丰水年份生育期尤其薯块膨大时段相对延长（表3）。

表3 不同年份马铃薯生长主要生育期

2.2 不同处理对旱作马铃薯产量的影响

随着近年生产上增厚黑色塑料地膜（>0.01 mm）在马铃薯生产上的大面积应用，除显著的除草特性和预防“绿头薯”外，其稳产性成为关注的热点。在不同穴播块数和种植密度下分析3个不同降水年型的黑色地膜覆盖产量（表4），结果表明：3 a产量平均黑膜覆盖为39 584.8 kg/hm2，较白膜36 632.4 kg/hm2增产8.1%（=0.002）。其中，丰水年份各处理平均黑膜覆盖产量为37 980.0 kg/hm2，较白膜覆盖提高5.6%（=0.01）。当穴播1块时黑膜覆盖较白膜覆盖产量增加2 076.3 kg/hm2，增产6.1%；穴播2块时黑膜覆盖较白膜覆盖增产增加1 958.5 kg/hm2，增产5.2%。穴播株距25、35和45 cm时，不同种植密度黑膜分别较白膜增产6.1%、4.7%、6.0%。在歉水年份黑色地膜覆盖平均产量为38 164.8 kg/hm2，较白膜覆盖提高7.8%（=0.09），黑膜覆盖且穴播1块或2块分别较白膜覆盖增产9.7%、6.2%，株距25、35和45 cm时，不同种植密度黑膜覆盖分别较白膜等株距增产14.5%、3.2%、4.5%。平水年份黑色地膜覆盖平均产量为42 609.8 kg/hm2，较白膜覆盖提高10.6%（=0.02）；黑膜覆盖且穴播1块或2块分别较白膜覆盖增产7.4%、13.5%，株距25、35和45 cm时，不同种植密度黑膜分别较白膜等株距增产13.9%、11.4%、4.5%（表4）。总之，黑膜覆盖不同年份产量平均较白膜覆盖增产作用大。基于值，不同年份黑膜覆盖对产量的影响大小顺序是：丰水年>平水年>歉水年。

穴播块数在3个不同降水年型对产量的影响如表4所示，穴播2块平均产量达到40 433.2 kg/hm2，较穴播1块（35 784.1 kg/hm2）增产12.9%（=0.000 1）。丰水年份各处理平均每穴播种2个块茎（播2个块茎，每个块茎1个芽眼，下同）产量(38 734.8 kg/hm2)较每穴播种1个块茎（每个块茎1个芽眼，下同）产量提高10.0%（=0.000 3）。歉水年份各处理平均每穴播种2个块茎产量（40 111.3 kg/hm2）较每穴播种1个块茎产量提高19.9%（=0.000 1）；平水年份各处理平均每穴播种2个块茎较每穴播种1个块茎产量提高9.7%（=0.004）。不同年份马铃薯块茎产量平均穴播2块较穴播1块显著增产，穴播块数对产量的影响大小顺序是：歉水年>丰水年>平水年，表明马铃薯降水不足年份增加穴播块数有利于提高马铃薯产量。在连续3 a开展切块播种研究产量的基础上，2016年（歉水年份）进一步对旱作马铃薯播种芽眼数（单块单芽，播种1块和2块、微型整薯）进行比较（表5），结果表明，穴播1粒整薯较穴播1块（1个芽眼）提高11.1%，但与穴播2块差异不显著。可见，整薯穴播或多芽眼块茎穴播有利于马铃薯产量的提高。

机艺融合株距调整是提高单位面积株数的有效手段，在相同覆膜材料和穴播块数条件下，种植密度为72 720、51 945、40 395株/hm2（对应株距25、35和45 cm）不同年份产量结果表明（表4）：丰水年份各处理株距从25 cm分别增加20 cm时产量降低8.6%，株距从35 cm增加到45 cm时，产量减少7.8%（=0.000 1）。歉水年种植株距从25 cm分别增加10、20 cm产量依次递减18.6%、21.4%。密度40 000～70 000株/hm2范围，产量随着播种密度增加显著提高（=0.000 1），表明歉水年份缩小株距增加种植密度有利于产量提高。平水年株距从25 cm分别增加10、20 cm产量分别递减17.0%、35.4%，且产量随着种植密度减少显著减少（=0.004）。

表4 马铃薯不同年份各处理产量变化

注：不同小写字母表示处理间差异显著（<0.05），下同。

Note: Different small letters indicate significant difference among treatments (<0.05), same as below.

表5 2016年马铃薯各处理产量变化

进一步对丰水年、歉水年和平水年3个降水年型各处理产量统计分析表明，地膜覆盖、穴播块数及株距均达到极显著差异（地膜=0.001 6、块数=0.000 1、株距= 0.000 1）。各因子对产量的影响程度：覆膜（=617）>播种块数（= 392）>株距（=154）。黑膜覆盖对产量影响大小的年型顺序是丰水年（=92）>平水年（=40）>歉水年（=10）；每穴播种块数对产量影响大小的年型顺序依次是歉水年（=369）>丰水年（=132）>平水年（=33）；穴播株距对产量影响大小的年型顺序是平水年（=117）>丰水年（=123）>歉水年（=25）。因此，旱作雨养农田马铃薯生产采用黑膜覆盖、增加播种块数和缩小株距（增加密度）均有利于块茎产量的提高，同时，降水相对充裕年份黑膜覆盖和缩小株距扩大群体数量有利于增产，降水相对较少年份增加穴播块数可实现抗逆减灾。总体而言，不同年型产量结果表明，旱作马铃薯在黑膜覆膜条件下，在株距25 cm（72 720株/hm2）和采用整薯及多芽眼块茎穴播均有利于马铃薯产量的提高，产量最主为48 170.3 kg/hm2。

2.3 不同处理马铃薯耗水及水分利用效率变化

不同降水年型马铃薯耗水量变化差异明显，见表6。1）丰水年不同地膜覆盖间和穴播芽块数间耗水量均没有显著差异（地膜=0.182；块数=0.158），播种不同株距耗水量达到极显著差异（=0.000 8）：从均值看，行距35 cm耗水量最高为530.4 mm，行距25 cm时耗水量相对较低；2）歉水年不同处理间耗水量无显著差异（地膜=0.734；块数= 0.923；株距=0.098）。耗水量差异不明显可能与年度降水少，尤其马铃薯关键薯块膨大期降水少（较常年减少60%），植株整体发育不良有关；3）平水年不同地膜覆盖、穴播芽块数及株距间耗水量间差异均不显著（地膜= 0.494；块数= 0.561；=0.824）：行距25 cm时较35、45 cm处理的耗水量增加4.6%和1.3%。与歉水年相比，平水年各处理耗水量明显较高。造成覆膜、穴播块数较常年耗水量差异大的主要缘由是出苗后遭遇了严重的冰雹灾害，后期器官建成均基于二次萌发芽生长，造成了耗水差异的较大变化。总之，不同降水年型地膜色泽、穴播数量对马铃薯耗水量没有显著影响，但株距对耗水量影响显著，丰水年株距25 cm群体耗水较其他株距低，歉水年和平水年各处理耗水差异不明显。

表6 2013—2015年旱作马铃薯耗水量和水分利用效率

WUE是植物消耗单位水分所生产的同化物质的量，反映了植物耗水与其干物质生产之间的关系。马铃薯地下块茎鲜质量与生育期耗水量比值在不同降水年型呈现不同的特点，水分利用程度迥异（表6）：1）丰水年不同地膜覆盖间WUE达到显著差异（=0.026 9），播种不同穴播块数、株距的WUE均达到极显著差异（块数= 0.000 6；株距=0.000 81），各处理对WUE大小影响程度：穴播块数>株距>覆膜。马铃薯各处理平均黑膜覆盖WUE较白膜覆盖增加5.1%；采用单芽眼2块较1块播种WUE增加24.7%；行距25 cm减少到35、45 cm时WUE分别降低4.8%、10.9%，从35 cm降低到45 cm时，WUE降低6.3%。不同处理水分利用效率大小：WUE黑膜>WUE白膜、WUE穴播两块>WUE穴播1块、WUE25 cm>WUE35 cm>WUE45 cm；2）歉水年不同地膜覆盖间WUE达到显著差异（=0.010 6），播种不同穴播块数、株距的WUE均达到极显著差异（块数= 0.000 1；株距=0.000 1）。马铃薯各处理平均WUE黑膜覆盖较白膜覆盖提高6.1%，采用单芽眼2块较1块播种WUE增加38.9%，株距各处理平均25 cm时WUE最大为140.7 kg/(hm2·mm)，株距增大WUE减少。在各处理耗水量变化不大的情况下，WUE因覆膜材料、穴播块数和株距的影响马铃薯块茎水分利用效率发生明显变化，对WUE影响大小：穴播块数>株距>覆膜；3）平水年不同地膜覆盖间WUE差异显著（=0.006），不同穴播块数、株距变化时WUE均达到极显著差异（块数=0.000 5；株距=0.000 1）。各处理平均WUE黑膜覆盖较白膜覆盖提高17.1%，采用单芽眼2块较1块播种WUE增加33.2%，株距25 cm时WUE最大为101.9 kg/(hm2·mm)，随后株距增大WUE减少。同样，虽然平水年份颜色地膜、穴播块数耗水量没有显著差异，但WUE仍表现出不同覆膜颜色、穴播块数和株距均显著影响马铃薯块茎水分利用效率。总的表现出株距（=316）>覆膜（=180）>穴播块数（=108）。总之，不同降水年型对马铃薯水分利用效率具有显著影响，各处理平均WUE高低是：歉水年>平水年>丰水年。各处理影响作物水分利用效率的大小随年份不同迥异。丰水年份和歉水年份：穴播块数>株距>覆膜；平水年份：株距>覆膜>穴播块数。

3 讨 论

在干旱、半干旱雨养农业区，影响马铃薯产量提高的主要因素是水分不足，随着农田集水保水技术研究的深化，垄作栽培改变了田间微地形，加厚了熟土层,提高了土壤温度,集聚有效养分，协调了水、肥、气、热等关系。M形垄膜栽培[17]及以微地形改变为主的垄上微沟技术[18]等实现了降水资源的高效利用，机艺融合逐渐由传统的人工起垄覆膜转向机械作业，使马铃薯产量大幅提升，劳动生产效率显著提高，促进了马铃薯产业的持续发展。

马铃薯鲜薯质量反映单位面积产出量，其高低受气候、土壤、栽培等多种生产要素制约，技术集成和创新是提高产量的有效途径。农田沟垄微型集雨种植[19]及覆膜垄作增产效果明显[20]，全膜垄作及套种提高水热资源利用效率[21]，免耕地膜或秸秆覆盖[22]、深松结合地表覆盖[23]、轮作间隔深松、行间覆膜加施保水剂[24-25]能明显提高马铃薯产量。与此同时，在马铃薯栽培中，采用黑膜覆盖在有效覆盖保水前提下，创造了各阶段马铃薯块茎膨大和淀粉积累的适温层，抑制杂草，增产增效[26-27]。本研究工作在黑膜垄作种植条件下，经过3个不同降水年型（丰水、歉水和平水）产量平均黑膜覆盖较普通白膜增产8.1%以上，与诸多文献研究结果一致。

单位面积株数及密度是作物产量构成的关键因子。余帮强等[28]在垄作覆膜时适当增加种植密度（6.0万株/hm2）有利于单薯重和商品率的提高，徐文强等[29]则在全膜双垄穴播5.25万株/hm2商品薯最高，这些群体大小均不是产量最高的最大密度。雷雪萍等[30]在播种量相同的前提下，不同种薯切块大小和株距处理间没有显著性产量差异，陈淑君等[31]在密度相同的条件下，随着种薯切块重量的增加，植株出苗率和产量增加。龙国等[32-34]研究表明不同芽位切块作种带有顶芽切块作种出苗快增产显著。以上主要围绕植株密度、切块大小和切块芽位等进行了研究，没有考虑切块芽眼数的多少，同时，这些研究主要体现在群体大小对产量的影响，没有涉及机械调整与农艺关系。本研究在切块40 g左右时，研究了整薯、切块单芽眼播种1块或2块的产量效应，研究表明在穴播1粒整薯或穴播2块单芽眼种薯，株距25～35 cm（种植密度51 945～72 720株/hm2）增产效果显著，也是生产中马铃薯机播调整的最佳株距和穴播块数，也就是说，对整薯而言就是调整提薯碗每次提取1粒，对切块薯则是每次提取2块切块种薯，并调整株距至25～35 cm，实现农艺技术与农机研发的有机融合，对马铃薯规模化生产具有广泛且十分重要的指导意义。

植物群体WUE是群体蒸腾和蒸发单位水所生产的生物量，反映了植物耗水与其物质生产之间的关系。马铃薯WUE除与植物生理因子有关外，水分也是旱作区马铃薯产量形成的主要限制因子[35-36]。旱作农田除选择利用高水分利用效率的作物品种外，王琦等[19,37]采用微地形改变膜垄种植等显著地提高了作物水分利用效率，李荣等[38]研究表明，深松结合地面覆盖能有效提高马铃薯的水分利用效率，这些技术集成均显著提高了马铃薯水分利用效率。本项研究采用垄上微沟技术结合覆盖、穴播块数和增密种植条件下，在丰水、平水或歉水年份，无论采用黑膜或白膜覆盖、穴播切块种薯1块或2块播种其耗水量间均无显著性差异，但穴播密度在降水较好的平水、丰水年份耗水量差异显著，表明植物正常生长发育耗水与降水多寡密切相关。作物对水分的高效利用最终反映在水分利用效率上，采用黑膜覆盖，增加穴播块数，缩小种植株距在不同降水年型均能显著提高水分利用效率，可有效指导生产实践。

4 结 论

不同降水年型旱作马铃薯采用黑色地膜覆盖、整薯或穴播2块以及缩小株距增加单位面积株数均能显著增加马铃薯的产量和水分利用效率，集成因子对产量影响大小是覆膜>播种块数>株距。

旱作马铃薯3个不同降水年份对不同颜色塑料地膜覆盖下3a平均产量影响的大小顺序是：丰水年>平水年>歉水年，且在黑膜覆盖条件下平均产量较白膜覆盖增产8.1%。穴播块数因年份对产量的影响大小是歉水年>丰水年>平水年，穴播2块播种能显著提高马铃薯产量，干旱年份整薯播种增产效果大。穴播株距对产量影响大小是平水年>丰水年>歉水年。同时，不同降水年型对马铃薯水分利用效率具有显著影响，各处理平均WUE高低是：歉水年>平水年>丰水年，农机农艺结合集成栽培可显著提高旱地马铃薯水分利用效率。

[1] 甘肃农村年鉴编委会. 甘肃农村年鉴[M]. 北京：中国统计出版社，2015.

[2] Collard B C Y, Mackill D J Marker -assisted selection：An approach for precision plant breeding in the twenty-first cen-tury [J]．Philosophical Transactions of the Royal Society B, 2008, 363: 557－572.

[3] 张永芳. 马铃薯分子育种研究进展[J]. 山西大同大学学报：自然科学版，2010，26(3)：56－59． Zhang Yongfang. Advances of research on the potato molecular breeding[J]. Journal of Shanxi Datong University: Natural Science, 2010, 26(3): 56－59. (in Chinese with English abstract)

[4] 高世铭. 西部黄土高原旱地农业增产技术体系研究[M]// 黄土高原农业系统国际学术讨论会论文集. 兰州：甘肃科技出版社，1992：157－161．

Gao Shiming. Study on Technical System of Increasing Yield of Dryland Agriculture in Western Loess Plateau[M]. A Proceedings of the International Symposium on Agricultural Systems in the Loess Plateau. Lanzhou: Gansu Science and Technology Press，1992：157－161．

[5] 陈其泰，陈晓军，何新春，等. 栽培方式和种植密度对马铃薯及土壤温度的影响[J]．甘肃农业科技，2016(9)：24－28． Chen Qitai, Chen Xiaojun, He Xinchun, et al. The effects of soil temperature on way of cultivation and planting density of potatoes[J]. Gansu Agricultural Science and Technology. 2016(9): 24－28. (in Chinese with English abstract)

[6] 薛俊武，任稳江，严昌荣. 覆膜和垄作对黄土高原马铃薯产量及水分利用效率的影响[J]．中国农业气象，2014，35(1)：74－79． Xue Junwu, Ren Wenjiang, Yan Changrong. Effects of plastic film mulching and ridge planting on yield and water use efficiency of potato in Loess Plateau[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2014, 35(1): 74－79. (in Chinese with English abstract)

[7] 王勇. 旱地玉米秋覆膜春播增产机理研究[J]. 甘肃农业科技，2001(12)：19－21． Wang Yong. The mechanism research of maize increasing yield in the Autumn covered and spring sowing with plastic film in dryland[J]. Gansu Agricultural Science and Technology, 2001(12): 19－21. (in Chinese with English abstract)

[8] 王勇，宋尚有，樊廷录，等. 黄土高原旱地秋覆膜及氮肥秋基春追比例对春玉米产量和品质的影响[J]．中国农业科学，2012，45(3)：460－470. Wang Yong, Song Shangyou, Fan Tinglu, et al. Effects of film mulching and different ratios of base nitrogen to dressing on yield and key wuality of spring maize in dryland of the Loess Plateau[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(3): 460－470. (in Chinese with English abstract)

[9] 莫非，周宏，王建永，等. 田间微集雨技术研究及应用[J]．农业工程学报，2013，29(8)：1－17． Mo Fei, Zhou Hong, Wang Jianyong, et al. Development and application of micro-field rain-harvesting technologies[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(8): 1－17. (in Chinese with English abstract)

[10] 柯有恒，李再刚. 垄作水稻增产效应试验初报[J]. 中国农业气象，1989，10(3)：55－56． Ke Youheng, Li Zaigang.Preliminary study on rice ridge increasing yield[J]. China's Agricultural Meteorological. 1989, 10(3): 55－56. (in Chinese with English abstract)

[11] 何二良，颉炜清，吕汰，等. 地膜颜色与起垄覆盖方式对马铃薯产量的影响[J]．甘肃农业科技，2015(7)：55－57． He Erliang, Xie Weiqing, Lu Tai, et al. The effects of potato yield on mulch film color and method of ridge in dryland[J]. Gansu Agricultural Science and Technology. 2015(7)：55－57．. (in Chinese with English abstract)

[12] 贾晶霞，杨德秋，李建东，等. 马铃薯栽培农艺与机械化生产技术调研综述[J]．农机化研究，2010，32(11)：1－6． Jia Jingxia, Yang Deqiu, Li Jiandong, et al. Investigation summary about potato planting agriculture and mechanical production technique[J]. Agricultural Mechanization Research, 2010, 32(11): 1－6. (in Chinese with English abstract)

[13] 朱明，陈海军，李永磊. 中国种业机械化现状调研与发展分析[J]．农业工程学报，2015，31(14)：1－7． Zhu Ming, Chen Haijun, Li Yonglei. Investigation and development analysis of seed industry mechanization in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(14): 1－7. (in Chinese with English abstract)

[14] 李儒，崔荣美，贾志宽，等. 不同沟垄覆盖方式对冬小麦土壤水分及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学，2011，44(16)：3312－3322. Li Ru, Cui Rongmei, Jia Zhikuan, et al. Effects of different furrow-ridge mulching ways on soil moisture and water use efficiency of winter wheat[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2011, 44(16): 3312－3322. (in Chinese with English abstract)

[15] Wang Y J, Xie Z K, Malhi S S, et al. Effects of rainfall harvesting and mulching technologies on water use efficiency and crop yield in the semi-arid Loess Plateau, China[J]. Agricultural Water Management, 2009 (96): 374－382.

[16] 翟振，李玉义，郭建军，等. 耕深对对土壤物理性质及小麦-玉米产量的影响[J]. 农业工程学报，2017，33(11)：115－123. Zhai Zhen, Li Yuyi, Guo Jianjun, et al. Effect of tillage depth on soil physical properties and yield of winter wheat-summer maize[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(11): 115－123. (in Chinese with English abstract)

[17] 张华卿，张东兴. 马铃薯M形垄覆膜垄作栽培模式研究[J]. 农机化研究，2007(11)：152－154. Zhang Huaqing, Zhang Dongxin. Study on M type ridge pattern for potato planting[J]. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2007(11): 152－154. (in Chinese with English abstract)

[18] 熊春蓉，刘生学，王勇，等. 旱作黑膜全覆盖垄上微沟马铃薯高产栽培技术规程：DB 62/T 2745-2016 [S].

[19] 王琦，张恩和，李凤民，等. 半干旱地区沟垄微型集雨种植马铃薯最佳沟垄比的确定[J]. 农业工程学报，2005，21(2)：38－41. Wang Qi, Zhang Enhe, Li Fengmin, et al. Optimum ratio of ridge to furrow for planting potato in micro-water harvesting system in semiarid areas[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2005, 21(2): 38－41. (in Chinese with English abstract)

[20] 薛俊武，任稳江，严昌荣. 覆膜和垄作对黄土高原马铃薯产量及水分利用效率的影响[J]. 中国农业气象，2014，35(1)：74－79. Xue Junwu, Ren Wenjiang, Yan Changrong. Effects of plastic film mulching and ridge planting on yield and water use efficiency of potato in Loess Plateau[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2014, 35(1): 74－79. (in Chinese with English abstract)

[21] 于显枫，马一凡，王红丽，等. 旱作全膜垄作马铃薯套种蚕豆栽培技术[J]. 甘肃农业科技，2015(5)：42－44. Yu Xianfeng, Ma Yifan, Wang Hongli, et al. Cultivation Techniques of intercropping potato and broad bean on ridge of whole film in dryland[J]. Gansu Agricultural Sciences and Technology, 2015(5): 42－44. (in Chinese with English abstract)

[22] 候贤清，李荣. 免耕覆盖对宁南山区土壤物理性状及马铃薯产量的影响[J]. 农业工程学报，2015，31(19)：112－119. Hou Xianqing, Li Rong. Effects of mulching with no-tillage on soil physical properties and potato yield in mountain area of southern Ningxia[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(19): 112－119. (in Chinese with English abstract)

[23] 李荣，侯贤清. 深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响[J]. 农业工程学报，2015，31(20)：115－123. Li Rong, Hou Xianqing. Effects of different ground surface mulch under subsoiling on potato yield and water use efficiency[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(20): 115－123. (in Chinese with English abstract)

[24] Ma Shangyu, Yu Zhenwen, Shi Yu, et al. Soil water use, grain yield and water use efficiency of winter wheat ina long-term study of tillage practices and supplemental irrigation on the North China Plain[J]. Agricultural Water Management, 2015(150): 9－17.

[25] 李倩，刘景辉，张磊，等. 适当保水剂施用和覆盖促进旱作马铃薯生长发育和产量提高[J]. 农业工程学报，2013，29(7)：83－90. Li Qian, Liu Jinghui, Zhang Lei, et al. Using water-retaining agent and mulch to improve growth and yield of potato under dry farming[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(7): 83－90. (in Chinese with English abstract)

[26] 兰小龙，孙成军. 马铃薯黑色地膜覆盖垄作侧播技术效益研究[J]. 现代农业科技，2015(1)：101－104. Lan Xiaolong, Sun Chengjun. Technical benefit study of ridge sowing of potato black mulching in dryland[J].Agricultural Modernization Research, 2015(1): 101－104. (in Chinese with English abstract)

[27] 石玉章. 黑色地膜覆膜方式对旱地马铃薯的影响[J]. 甘肃农业科技，2012(7)：41－42. Shi Yuzhang. The effect of black plastic film mulching method on potato in dryland[J]. Gansu Agricultural Sciences and Technology, 2012(7): 41－42. (in Chinese with English abstract)

[28] 余帮强，张国辉，王收良. 不同种植方式与密度对马铃薯产量及品质的影响[J]. 现代农业科技，2012(3)：169－167. Yu Bangqiang, Zhang Guohui, Wang Shouliang. The effect of different planting methods and density on yield and quality of potato plants in dryland[J]. Agricultural Modernization Research, 2012(3): 169－167. (in Chinese with English abstract)

[29] 徐文强，董新全，卜晓霞. 不同膜色与种植密度对全膜覆盖马铃薯生长发育及产量的影响[J]. 基层农技推广，2016，4(12)：17－20. Xu Wenqiang, Dong Xinquan, Bo Xiaoxia.The effect of different plastic colors and planting density on the growth and yield of potato plants in dryland[J]. Primary Agricultural Technology Extension, 2016, 4(12): 17－20. (in Chinese with English abstract)

[30] 雷雪萍，李勇，白雅梅，等. 相同种薯播量不同种薯切块重量和密度组合对植株和块茎性状的影响[J]. 中国马铃薯，2016，30(6)：336－340. Lei Xueping, Li Yong, Bai Yamei, et al.ffects of Various combinations of seed piece weight and in-row spacing on plant and tuber traits planting using equal quantity of seed [J]. Chinese Potato Journal, 2016, 30(6): 336－340. (in Chinese with English abstract)

[31] 陈淑君，薛丽静，王敏军. 马铃薯种薯切块大小与植株抗旱性关系研究[J]. 现代农业科技，2016 (8)：78－79. Chen Shujun, Xue Lijing, Wang Minjun. Relationship research of sowing pieces and plants drought resistance of potato in dryland[J]. Agricultural Modernization Research, 2016(8): 78－79. (in Chinese with English abstract)

[32] 龙国，张绍荣，曹曦. 马铃薯不同芽位切块作种对产量及相关性状影响的研究[J]. 问题研究，2009，28(10)：97－100. Long Guo, Zhang Shaorong, Cao Xi. Study on the effect of different bud position cutting seed on yield and it’s related characters[J]. Problem Research, 2009, 28(10): 97－100. (in Chinese with English abstract)

[33] 魏兴国，范宏伟. 马铃薯整薯播种和切块播种比较试验[J].安徽农学通报，2016，22(13)：75－76. Wei Xinguo, Fan Hongwei. Comparison experiment of sowing whole and cutting on potato yield and morbidity [J]Anhui Agricultural Science Bulletin, 2016，22(13)：75－76. (in Chinese with English abstract)

[34] 赵怀勇，何新春，张红菊，等. 整薯播种对马铃薯生长发育及产量和品质的影响[J]. 甘肃农业大学学报，2009，44(3)：53－57. Zhao Huaiyong, He Xinchun, Zhang Hongju, et al. Effect on growth, yield and quality of potato with whole seed tuber sowing[J]. Journal of Gansu Agricultural University, 2009, 44(3): 53－57. (in Chinese with English abstract)

[35] 田媛，李凤民，刘效兰. 半干旱区不同垄沟集雨种植马铃薯模式对土壤蒸发的影响[J]. 应用生态学报，2007，18(4)：795－800.

Tian Yuan, Li Fenming, Liu Xiaolan. Effects of different ridge-furrow planting patterns of potato on soil evaporation in semiarid area[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2007, 18(4): 795－800. (in Chinese with English abstract)

[36] 高亚军，李生秀，田霄鸿，等. 不同供肥条件下水分分配对旱地玉米产量的影响[J]. 作物学报，2006，32(3)：415－422. Gao Yajun, Li Shengxiu, Tian Xiaohong, et al. Effects of water supply levels in different growth stages on maize yield under different fertilizer levels[J]. Acta Agronomica Sinica, 2006, 32(3): 415－422. (in Chinese with English abstract)

[37] 何晟国，何增国，张多云. 起垄覆膜方式对旱地马铃薯产量和水分利用效率的影响[J]. 甘肃农业科技，2012(1)：16－18. He shengguo, He Zengguo, Zhang Duoyun. The effect of plastic film mulching ridging method on potato yield and water use efficient in dryland[J]. Gansu Agricultural Sciences and Technology, 2012(1): 16－18.

[38] 李荣，侯贤清. 深松条件下不同地表覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响[J]. 农业工程学报，2015，31(20)：115－124. Li Rong, Hou Xianqing. Effects of different ground surface mulch under subsoiling on potato yield and water use efficiency[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(20): 115－123. (in Chinese with English abstract)

王 勇，高应平，党 翼，石玉章，赵 刚，李雪瑛，张建军，吴永斌，王 磊.适宜穴播块数及种植密度促进黑膜垄作马铃薯节水增产[J]. 农业工程学报，2017，33(21)：137－144. doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.016 http://www.tcsae.org

Wang Yong, Gao Yingping, Dang Yi, Shi Yuzhang, Zhao Gang, Li Xueying, Zhang Jianjun, Wu Yongbin, Wang Lei. Suitable bunch pieces and planting density saving water and increasing yield of potato with black plastic film mulching and ridge planting in dryland [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(21): 137－144. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.016 http://www.tcsae.org

Suitable bunch pieces and planting density saving water and increasing yield of potato with black plastic film mulching and ridge planting in dryland

Wang Yong1, Gao Yingping2, Dang Yi3, Shi Yuzhang2, Zhao Gang3, Li Xueying2, Zhang Jianjun3, Wu Yongbin2, Wang Lei3

(1.730070; 2.744600; 3.730070)

In order to improve the efficiency of agricultural machinery and agronomic integration and crop water use efficient in dryland, 4 years of split-plot experiments were carried out in at Dry Farming Experimental Base in Zhuanglang County of Gansu Province from 2013 to 2016. According to precipitation from 1989 to 2016, the years of 2013, 2014, 2015 and 2016 belonged to humid, dry, normal and dry years, respectively. Three treatments were designed including different plastic film colors, bunch pieces and planting density. The plastic film included white and black colors. The bunch pieces included 1 and 2 pieces before the year of 2015 and whole piece was added in 2016. The planting density included 72 720 (row spacing of 25 cm), 51 945 (row spacing of 35 cm) and 40 395 plants/hm2(row spacing of 45 cm). The potato was cultivated on ridges. During the potato cultivation, the irrigation was not performed. The results showed that the growth period was shorter for the dry year but expanded for the humid year. The plastic film color could significantly affect potato yield. On average, the yield was increased by 8.1% when the black film was used. However, in the dry year, the yield was not significantly different. The influence of plastic film color on the yield was greater in the humid year, followed by the normal year and the dry year. The bunch pieces also affected the potato yield. For all the years, the yield was higher for the 2 pieces than the 1 piece. On average, the increasing rate could be 12.9%. The influence of bunch piece was greater in the dry year, humid year and normal year. In 2016 when the whole piece was added, the potato yield was the highest in the whole piece. The potato yield was increased when the rowing space was decreased or the planting density was increased. On average, the potato yield was decreased by 12.76% and 22.95% when the rowing space of 25 cm increased to 35 and 45 cm, respectively. The influence of rowing space was the highest in the normal year, followed by humid and dry year. Among all the treatments, the highest potato yield was 48170.3 kg/hm2for the treatment of black film with 2 pieces and rowing space of 25 cm. The water use efficiency was 17.1% higher by using black film mulching than white film mulching, and 33.2% higher in the 2 pieces than the 1 piece. Among all the treatments of planting density, the water use efficiency of 25 cm rowing space was the highest (101.9 kg/(hm2×mm)). The water use efficiency was greatly affected by rowing space, film and bunch piece and the influence was highest in the dry year, the normal year and humid year. The influence on the water use efficiency was the highest by the bunch piece, rowing space and film in the humid year, but the highest in the rowing space, film and bunch piece in the normal year. Thus, the suitable cultivation method for potato in dryland was the row spacing of 25 cm, the black film and the whole piece or 2 pieces.

plastic films; precipitation; ridges; potato; bunch pieces; planting density; yield; water use efficiency

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.21.016

S532; S609.8

A

1002-6819(2017)-21-0137-08

2017-06-27

2017-10-10

公益性行业（农业）科研专项（201303104）；国家“十二五”科技支撑计划（2012BAD09B03）

王 勇，甘肃庄浪人，研究员，主要从事旱作栽培生理及营养施肥研究。Email：yongw@gsagr.ac.cn