西藏地区不同旱作方式对马铃薯水分利用率和产量的影响

2018-05-30冯攀韩玉娥张毅王改花王建林

安徽农学通报 2018年8期

冯攀韩玉娥张毅王改花王建林

摘要：该研究在西藏半干旱区设置常规条播（T1）、垄膜单行沟种（T2）、垄膜双行沟种（T3）、起垄沟播（T4）4个处理，分别测定土壤含水量和马铃薯产量，计算马铃薯生育期耗水量、贮水量、水分利用效率等参数，以此为依据分析了不同处理模式对马铃薯水分利用效率的影响。结果表明：覆膜沟播处理可以有效地提高0～80cm土壤的贮水量。T2在成熟期时，土壤贮水量要显著高于T1。与T1相比，T2、T3种植模式可以显提高马铃薯产量、商品薯率、水分利用率，其中，T2、T3的马铃薯产量分别比T1提高45.61%、64.33%，商品薯率分别比T1提高8.87%、20.09%，水分利用效率分别比T1提高 53.64%、103.63%。

关键词：西藏地区；种植模式；土壤贮水量；水分利用率；产量

中图分类号 S532 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）08-0029-05

The Impact of Different planting Mode on the Water Efficiency and Production of Potatoes in Tibet Area

Feng Pan et al.

（College of Plant Science，Tibet Agriculture & Animal Husbandry University，Linzhi 860000，China）

Abstract：This paper studied the conventional drilling （T1） and single groove ridge membrane （T2），double line groove ridge membrane （T3），the corrugation （T4），four processing，determination of soil water content and the potato production in the semi-arid area of Tibet.The effects of different treatment modes on water utilization efficiency of potato were studied by calculating the water consumption，water storage and water utilization efficiency.The results show that the water storage of 0～80cm soil can be improved effectively by the treatment of mulch.When T2 is in the mature stage，soil water storage is significantly higher than T1.Compared with T1，the planting mode of T2 and T3 can significantly improve potato yield，commodity potato rate and water utilization rate.Among them，the potato yield increased by 45.61% and 64.33% respectively than T1，and the rate of product potato was 8.87% and 20.09% higher than T1，respectively，which was 53.64% and 103.63% respectively.

Key words：Tibet area；Planting mode；Soil water storage；Water utilization rate；Production

西藏馬铃薯主栽区主要位于高原温带的半干旱气候区，该地区光照充足、温度适中、日温差大、年温差小、积温高，太阳年辐射总量为4007.5～7938.7MJ/m2，光合有效辐射总量为3000～3400J/m2[1]，充足的光热资源利于马铃薯光合产物积累。但由于西藏马铃薯多种植在无灌溉条件的山区和干旱、半干旱地区，易发生春旱与夏旱，尤其是7—8月太阳辐射强烈[2]，此时大气自然降水少，相对湿度低，蒸发旺盛，从而加速了土壤水分的散失，另一方面马铃薯又处于需水关键时期，土壤含水量低导致使马铃薯产量降低。因此，抑制蒸发、蓄水保墒是西藏马铃薯种植业发展的突破点。

目前，国内学者通过起垄、覆盖、深松等多种方式改变田间微地形，产生高度差异促使水分叠加[3]，其目的是改善土壤的团粒结构、孔隙度，减缓水分蒸发散失，积蓄10mm以下无效降水，提高地温和生育期的有效积温[4，5]。目前各项种植措施对改善马铃薯的生长环境，提高光合效率、水分利用率方面均取得了显著的成效。但由于历史与地理因素的限制，西藏地区马铃薯种植业发展缓慢，种植模式的相关研究并不多见，无法为西藏马铃薯的种植提供科学合理的理论与实践支持。为此，本文综合了西藏地区马铃薯生长气候条件、水热条件、土壤条件等多种因素，选取3种国内较为成熟的种植模式与当地种植模式进行对照试验，以期从水分利用率和产量角度，找出一种相对系统、完整、高产的种植模式，为西藏地区马铃薯种植模式选择提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料马铃薯品种为大西洋。地膜为宽度70cm、厚0.008mm的白色地膜。

1.2 试验区概况试验于2016在西藏自治区日喀则市边雄乡进行，该地地理坐标为N29°19′12.14″，E89°03′7.26″，海拔3830m。属半干旱温带季风气候，年平均气温6.3℃，无霜期118d，年均降水量421.9mm，5—8月为丰水期降水量达到390mm占全年降水量的96%，年均蒸发量为降水量的5～8倍，最高可达2600mm。全年日照时数3231.2h，日照百分率为73%，太阳总辐射值8053.47MJ/m2。试验地土壤为典型的沙壤土，土质松软，质地均匀，贮水性较好。

1.3 试验方法试验共设4种栽培模式，随机区组排列，分别为：常规条播（T1）、垄膜单行沟种（T2）、垄膜双行沟种（T3）、起垄沟播（T4）（详见表1）。小区面积为25.3m2，区组间距0.5m，3次重复，随机排列。播种时选择无冻害、无病虫、35g以上的马铃薯块茎做种薯，对较大的薯块进行切块，切块大小为30～45g。2017年4月28日整地施肥，按照基施二铵50kg/hm2，氯化钾25kg/hm2，一次性施用（纯N∶P2O5∶K2O=9∶23∶15），后期不再追肥。2017年4月30日垄上覆盖白色地膜，2017年5月2日以56000株/hm2的密度播种，深度为6cm，播种时芽眼朝向地面。2017年9月28日收获测产，收获时，各小区分别收获计产，并分大、中、小薯分写进行统计。期间生育期田间管理与大田相同（全生育期所需水分全部来源于大气降水）。

1.4 测定与计算方法

1.4.1 土壤水分测定在马铃薯播种前、块茎形成期、块茎膨大期、成熟期测定0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm、100～120cm、120～140cm、140～160cm、160～180cm、180～200cm土层的土壤水分。采用烘干法测量。由下式计算土壤含水量：

SWS=R×H×W （1）

式中：SWS为土壤贮水量，R为土壤容重，H为土层厚度，W为土壤含水率。

马铃薯水分利用效率（WUE）测定：

水分利用效率（WUE）=Y/ET （2）

式中：Y为作物产量，ET为生育期内总耗水量。

1.4.2 产量测定待马铃薯进入成熟期后，进行收获，将各个小区内薯块称重换算为单产，并随机调查10株，统计单株结薯数、单株薯块重、商品薯、小薯个数（50g以上為商品薯、50g以下为小薯），并计算商品薯率与小薯率。

1.5 数据处理使用Microsoft Excle 2016，Origin8.0对试验数据进行处理绘制，采用DPS 17.10进行方差分析统计。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式马铃薯田土壤贮水量垂直水分动态变化从图1可以看出，土壤水分因为种植模式带来的空间变化较大。在播种前由于受到气候和降水的影响，0～200cm马铃薯田的土壤贮水量总体表现都很低，处理之间也并无明显差异。块茎形成期各处理0～200cm土层贮水量为：T2优于T4，T4优于T3，T3优于T1。其中T2和T4种植模式在0～200cm的土层贮水量分别为335.39mm和326.49mm，分别高于对照（T1）20.12mm和11.22mm，均达到显著水平。T3种植模式略高于对照，但与T2仍存在较大的差异，低于T2模式15.76mm。说明垄膜单沟种植模式在块茎形成期可以蓄积更多降水，提高土壤贮水量。块茎膨大期在0～80cm的土层中T1模式多于T2模式6.89mm，多于T3模式4.37mm，多于T4模式4.25mm。其中T2模式在0～80cm土层中贮水量最低为100.45mm。

块茎膨大期80～200cm的土层中，土壤贮水量表现为：T2>T4>T3>T1，但处理之间并无显著差异。成熟期相对其他时期来看，在60～200cm土层中的土壤贮水量要明显多于播种期、块茎形成期、块茎膨大期。T2贮水量在60～200mm土层中的土壤贮水量为334.10mm，高于对照49.51mm；高于T3模式36.65mm；高于T4模式47.789mm。说明T2模式在此阶段的降雨完全可以满足马铃薯的需求，因此多余水分下渗到更深的土层中。

2.2 不同种植模式马铃薯田土壤贮水量水平水分动态变化从图2可以看出，各处理在除成熟期以外的其他3个时期0～40mm土层的土壤贮水量基本表现一致，但在全生育期中覆膜垄沟种植模式的土壤贮水量较未覆覆膜处理有所提高。在播种前，由于降水较少，所以土壤贮水量少。在块茎形成期随着降雨的增多达到一个峰值，其中T4种植模式最高为57.87mm，其次为T3土壤贮水量最低为57.06mm，分别高于对照（T1）6.37mm、5.56mm；在成熟期T2土壤贮水量为55.40mm与T1、T3、T4差异显著，高于对照11.26mm。

在40～80cm土层中，土壤贮水量动态变化基本呈“S”型曲线。在块茎形成期，T2、T3、T4处理比对照有所提高，增长幅度在6%～12%。但在块茎膨大期时，对照的土壤贮水要多于其他3种种植模式，土壤贮水量表现为：T1>T4>T3>T2。说明T2在成熟期时40～80cm的土层耗水量最大，其次为T3。

通过图2马铃薯全生育期80～200cm的土壤贮水量的动态变化，可以明显看出成熟期的土壤贮水量高于其他3个时期，其中高于播种期26～46个百分点、块茎形成期18～33个百分点、成熟期21～39个百分点，差异显著。处理间的差异在播种期、块茎形成期、块茎膨大期并不显著在2～12mm左右。但从块茎膨大期后开始逐步变化显著，在成熟期处理间差异显著，其中T2土壤贮水量最多为299.40mm，比对照250.78mm高出19.39mm。T3土壤贮水量次之为264.58mm，高出对照5.51个百分点。总体来看，在全生育期中80～200cm土层的土壤贮水量表现为T2>T3>T4>T1，T2与其他3种模式间差异显著，但T1、T3、T4处理之间并无显著差异。因此，膜垄单行沟种植模式（T2）在成熟期可以明显改善80～200cm土层的土壤贮水量。

贮水水平动态变化

不同处理间在全生育期中，0～200cm土层的土壤贮水量变化动态基本一致（图3）。播种前为整个生育期土壤贮水量低谷，处理间基本无差异。当开始进入块茎形成期时随着降雨量的增多，土壤贮水量也随之增多，处理间差异较为明显。其中T2种植模式的土壤贮水最多为335.39mm与T1相比增加量20.12mm，其次是T4种植模式较T1模式增长了11.22mm的土壤贮水量。随后由于马铃薯块茎与地上生物量的快速生长，耗水量与蒸发量的增大，导致土壤贮水量在块茎膨大期出现下降，但此时处理之间无明显差异。块茎形成期的土壤贮水量达到了全生育期中的最大值，处理间差异也更加显著。与对照（T1）的土壤贮水量351.71mm相比，T2提高了65.60mm，T3提高了17.88mm，T4下降了0.98mm。通过0～200mm土层贮水量在全生育期中的对比，可以看出覆膜垄沟处理明显提高了马铃薯土壤贮水量。

2.3 不同种植模式对马铃薯耗水量与水分利用率的影响从表2可以看出，4种模式之间水分利用效率存在着较大差异，具体表现为：T2>T3>T4>T1。其中T2、T3模式明显高于对照T1（P<0.01），差异达到极显著水平，分别高于对照99.26kg/hm2·mm、51.38kg/hm2·mm，水分利用效率分别提高了103.63个百分点和53.64个百分点。说明T2、T3种植模式可以明显提高马铃薯水分利用效率。T4模式高于对照9.00kg/hm2·mm并无显著差异。说明起垄覆膜沟种模式对于马铃薯水分利用效率的提高具有显著作用。

2.4 不同种植模式对马铃薯产量及其构成因素的影响

在不同种植模式下马铃薯单株结薯数表现为T3>T1>T4>T2（表3），T3高于对照1.7个，呈极显著差异（P<0.01）。T2、T4分别低于对照3.3个、1.7个，呈极显著差异（P<0.01）。从单株薯重看T2>T3>T4>T1，其中T2单株薯重为980g，与对照单株薯重582g达到了极显著水平，高于对照68.38个百分点。T3、T4单株薯重分别为870g、687g，与对照单株薯重582g达到了极显著水平（P<0.01），高于对照49.48个百分点、18.04个百分点。由此说明无论是壟膜单行还是垄膜双行，或者起垄沟播模式，通过改变田间微地形可以显著提高马铃薯单株薯重；从商品薯率来看T2的商品薯率为51.43个百分点，T3商品薯率为40.23%与对照T1的商品薯率相比分别提高了20.09个百分点、8.87个百分点。T4模式的商品薯率为36.57个百分点与对照（T1）31.36个百分点相比提高了5.21个百分点。整体表现为T2优T3，T3优于T4，T4优于对照T1。说明覆膜种植在提高马铃薯大薯率方面要优于未覆膜的种植模式。

不同种植模式下马铃薯产量表现不同，由图4可知，T2、T3明显高于对照T1，产量表现为T2>T3>T4>T1。T2产量为53423kg/hm2，对照的产量为32510kg/hm2，T2较CK增加20913kg/hm2，增产率达64.33%。T3产量为47336kg/hm2，与对照相比增加14826kg/hm2，增产率达45.61%。T4产量为35510kg/hm2，与T1相比增加3000kg/hm2，增产率为9.23%，但并无明显差异。因此，垄膜单行沟种（T2）与垄膜双行沟种（T3）可以起到增加马铃薯产量的作用。

3 讨论

3.1 覆膜垄沟处理能提高土壤贮水量与水分利用效率在全生育期0～40cm土层的土壤贮水量中，T2、T3、T4、土壤贮水量较T1有显著的的提高，以T2模式最优。由于马铃薯在沟内种植，垄面的抬高为沟内蓄积了更多的降水。T4模式为起垄沟播，垄面并未覆盖地膜，因此对于无效降水（<10mm）的蓄积作用较小，而T2与T3模式因为地膜的覆盖，减少了水分向垄面的下渗，使更多的降水集流到垄沟内，提高了0～40cm的土壤贮水量。在0～80cm土层中，除块茎膨大期外，各测定时期T2、T3、T4种植模式较对照处理均有一定的提高。上述结果与王亚宏、冯应建、赵天武等[6-8]，覆盖处理可以明显改善0～80cm土层土壤贮水量的研究结果一致。由于在块茎膨大期，T2、T3、T4模式地上部生物量的增多与地下块茎的快速生长，需水量急剧上升，耗水量增大。因此，在此阶段0～80cm土层中T2、T3、T4种植模式的土壤贮水量要低于对照，此研究结果与侯慧芝、董浩、郑成岩等[9-11]研究结果一致。不同种植模式处理中，T2水分利用效率高于其他处理，并与对照T1、T4差异达到显著性。其中T3的水分利用效率略低于T2种植模式，但与T1、T4种植模式差异达到显著性。T4略高于对照T1，但并未达到显著性差异。因此T2、T3种植模式水分利用效率于对照相比显示出明显的优势。

3.2 覆膜垄沟处理能增加产量提高商品薯率不同种植模式处理下，马铃薯的产量及商品薯率，以T2模式处理最高，其次为T3，与对照T1相比均达到了显著性差异。马铃薯产量比对照分别高64.33%和45.61个百分点，商品薯率高出23.10个百分点和10.51个百分点。而T4与对照（T1）相比产量高出3000kg/hm2，却未达到显著性差异。但商品薯率高出对照5.21个百分点，达到极显著差异。分析可知，覆膜垄沟处理由于在垄面覆盖地膜，减少了水分向垄面的下渗。垄面与垄沟的之间高度差异使马铃薯田间差生了微地形差异，促进雨水向沟内的蓄积，与未覆膜处理相比，可以增加土壤的水分含量。尤其在马铃薯的出苗期，遭受严重旱情，覆膜垄沟处理减少垄面水分下渗、蓄积降雨、减少蒸发的作用就更为重要为。因此，覆膜垄沟处理可以保证马铃薯苗期生长安全渡过低温、干旱等生理逆境，为后期光合积累和根系生长奠定了良好的基础，从而达到高产、高商品率的目的。

4 结论

马铃薯垄膜单行沟种在土壤贮水量、水分利用率、单株薯重、商品薯率、产量方面均高于起垄沟播和常规条播，差异显著。表明马铃薯垄膜单行沟种在适应西藏地区气候条件的同时，可以充分发掘西藏地区马铃薯产量潜力与水分潜力，值得在西藏地区马铃薯生产中推广。

参考文献

[1]徐华军，杨晓光，王文峰.气候变化背景下中国农业气候资源变化Ⅶ.青藏高原干旱半干旱区农业气候资源变化特征[J].应用生态学报，2011，22（7）：1817-1824.

[2]廖文华，卓嘎.西藏马铃薯生产加工现状及发展前景[A]//西藏科协2004学术年会[C].2004.

[3]黄高宝，方彦杰，李玲玲，等.旱地全膜双垄沟播玉米高效用水机制研究[J].干旱地区农业研究，2010，28（6）：116-121.

[4]胡敏，苗庆丰，史海滨，等.不同地膜覆盖对春玉米生长发育及水分利用效率的影响[J].干旱区资源与环境，2017，31（2）：173-177.

[5]韩凡香，常磊，柴守玺，等.半干旱雨养区秸秆带状覆盖种植对土壤水分及马铃薯产量的影响[J].中国生态农业学报，2016，24（7）：874-882.

[6]王亚宏.覆盖种植及垄作对旱地马铃薯水分利用效率的影响[D].兰州：甘肃农业大学，2009.

[7]冯应建.耕作方式对马铃薯水分利用的影响[J].甘肃农业科技，2016（12）：22-26.

[8]赵天武，黄高宝，轩春香，等.黄土高原旱地不同保护性耕作措施对马铃薯田土壤水温效应及产量的影响[J].干旱地区农业研究，2009，27（1）：101-106.

[9]侯慧芝，王娟，张绪成，等.半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响[J].作物学报，2015（10）：1582-1590.