不同覆盖材料对土壤温度及马铃薯产量的影响

梁冰妍 韩凡香 王闻天 王振州 常国华

摘  要：为了明确不同覆盖材料对陇中旱作区土壤温度的时空动态、马铃薯产量及其构成因素的影响，于2018年在西北雨养区进行了大田试验，设置秸秆带状覆盖（覆盖度50%，SSM）、黑膜全覆盖（SPMF），以及露地平作种植（CK）3个处理。结果表明，2种覆盖方式均较不覆膜露地增产显著，增产效应地膜覆盖大于秸秆带状覆盖，秸秆带状覆盖较对照显著增产17.1%，2种覆盖之间差异不显著‘处理间单薯重的差异是引起产量差异的主要结构因素，其次为单株结薯数，单薯重与单株结薯数对产量形成存在明显的补偿效应。覆盖处理对全生育期0～25cm的土层土壤平均温度存在显著影响，与不覆盖露地相比，秸秆带状覆盖显著降低了耕层土壤温度，全生育期降温0.2℃，地膜覆盖对耕层土壤地温影响次之，与对照相比，地膜覆盖较为明显的增加了耕层土壤温度，全生育期增温0.1℃。但随生育进程，各时期、各土层存在具有增温和降温双重效应，秸秆覆盖降温效应大于增温效应，地膜覆盖则相反，秸秆带状覆盖降温效应前期大于后期。因此，秸秆带状覆盖适宜在西北马铃薯产区大面积推广应用。

关键词：秸秆带状覆盖;地膜覆盖;土壤温度;马铃薯;西北干旱区

中图分类号 S532文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）11-0035-4

马铃薯是我国西北地区3大作物之一，对保障我国粮食安全做出了重大贡献[1-3]。目前，生产上运用较多的覆盖栽培技术主要有全膜双垄沟、全膜垄上微沟、垄覆膜沟覆草、秸秆覆盖、稻草覆盖等。研究表明，覆膜可使作物普遍增产20%以上，但也有部分试验发现覆膜造成作物减产，造成减产的主要原因是伏期高溫，不利于马铃薯后期的生长发育[4，5]。近年来，随着地膜的大量使用，各地区地膜残留也导致了生态环境恶化的问题[6-9]，成为了影响农业可持续发展的一个重大问题，引起了国内外研究者的关注[11-13]。秸秆覆盖能够调节土壤的水、肥、气、热，提高土壤入渗能力，抑制蒸发、杂草生长，减少水分无效消耗，改善土壤微环境，长期使用可以提高土壤肥力、促进作物生长和光合作用，增加土壤养分、改善土壤结构、促进土壤微生物积累等，进而促进了作物产量的提高。秸秆带状覆盖种植马铃薯是近年来应用于农业生产中的新技术，可有效提高马铃薯产量[13-15]。

目前，对秸秆带状覆盖在马铃薯生产上的应用研究局限于单一栽培模式对马铃薯产量的影响，而对土壤温和马铃薯产量影响的研究还较少。为此，本研究以露地不覆盖为对照，设置秸秆覆盖、地膜覆盖2个处理，研究不同覆盖种植对旱地马铃薯农艺指标、土壤温度动态、马铃薯产量构成因素等方面的影响，以期找出适合当地马铃薯种植栽培的最佳方式，为马铃薯高产栽培技术优化及推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 试验于2018年4—9月在西北雨养区甘肃省定西市通渭县襄南乡文堡村旱地马铃薯试验基地进行。该试验基地属温带半干旱性季风气候，海拔1750m，常年平均气温7.2℃，2018年马铃薯生育期（4—9月）平均气温16.5℃（图1），7月份和8月份温度较高，约为20.7～21.1℃，年日照时数2100～2430h，无霜期120～170d。作物1年1熟，为典型旱作雨养农业区。多年（1975—2015）平均降水量为390.7mm，且主要集中于7—9月，占年降水量的60%～65%。2018年马铃薯生育期总降水量439.1mm，其中有效降水量364.8mm，有效率83.1%，降水较为充足;常年平均降水量323.8mm，其中有效降水量为268.4，有效率为82.9%，较多年平均多48.4mm，其中有效降水量364.8mm，属于丰水年份。年蒸发量大于1500mm，是春旱情况易发生的地区。该试验区的土壤多以黄绵土为主，0～30cm土层的平均容重为1.25g·cm-3。

1.2 供试材料 供试品种为陇薯10号。

1.3 试验设计 共设3种处理：秸秆带状覆盖（覆盖度50%，SSM）、黑膜全覆盖（SPMF），以露地平作种植为对照（CK），各分区面积为60m2（10m×6m），3次重复，随机区组排列。（1）SSM：播前7d分秸秆覆盖带和种植带各60cm，相间排列。秸秆覆盖带采用玉米整秆覆盖，覆盖量约52500株·hm-2，折合秸秆量约9000.0kg·hm-2，约等于1hm2旱地玉米秸秆量，每种植带播种2行，行距50cm，穴距约32cm的“品”字型穴播马铃薯。（2）SPMF：大垄宽100cm，高10cm，垄沟宽20cm，用120cm宽的黑色地膜全地面覆盖，按每幅播种2行，行距60cm，株距32cm的“品”字型大垄两侧穴播马铃薯。（3）CK：平作不覆盖，常规对照种植大田。

1.4 试验过程 播种时等行距种植，行距60cm，株距32cm。试验地前茬作物为小麦，肥力适中，地力均匀，采用传统耕作方式，即在马铃薯播前结合施肥进行翻耕，深度为15～17cm，播种前一次性施入纯氮120kg·hm-2，磷（P2O5）120kg·hm-2。马铃薯于2018年4月25日播种，9月28日收获，所有处理密度保持一致，种植密度为52500株·hm-2，将薯块切成50g大小，至少保留2～3个芽眼，播种深度16cm，生育期管理同大田，杂草手工拔除，全生育期不追肥灌水，注意适时防控晚疫病。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 土壤温度 各生育时期各分区分5、15、25cm 3个土层，分别用曲管温度计置于种植带中间行，各生育时期在固定位置测定各土层的土壤温度。测定时均选在干燥晴天进行，分别在早晨（6：00—8：00）、中午（12：00—14：00）和傍晚（17：00—18：30）分3次测定，日均温度取早、中、晚3次测定的平均值。

1.5.2 产量 马铃薯成熟后，各分区区域随机选取15株进行室内拷种，收获时按分区测实产，取3次重复的平均值折算每hm2产量。

1.6 数据分析 采用Microsoft Excel 2016进行数据处理分析，采用Origin8.5作图，差异显著性采用LSD法进行比较。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖材料对土壤温度的影响

2.1.1 全生育时期0～25cm土壤平均温度 不同覆盖处理对马铃薯全生育期0～25cm土层土壤温度存在显著影响。与不覆盖露地CK相比，地膜覆盖具有明显的增温效应，秸秆覆盖具有明显的降温效应。秸秆带状覆盖全生育期降温0.2℃，地膜覆盖增温0.1℃。随生育进程的推进各处理各生育期0～25cm土壤平均温度呈先升高后降低的趋势（见图2）。与CK相比，覆盖存在增温和降温的双重效应，其中地膜覆盖在生长前期和中期（苗期至膨大期）表现为增温效应，后期（淀粉积累期至成熟期）表现为降温效应。秸秆覆盖在苗期和淀粉积累期表现为降温效应，而其他时期表现为增温效应。时期比，处理间差异前期明显大于中后期，最大极差出现在苗期-块茎形成期的SSM与SPMF之间（2.5℃），变异系数为7.4%。各时期覆膜较CK的增温幅度：苗期（0.8℃）>块茎形成期（0.5℃）>块茎膨大期（-0.2℃）>成熟期（-0.3℃）>淀粉积累（-0.7℃）。各时期覆秆较CK的降温幅度：苗期（1.7℃）<淀粉积累期（0.1℃），其他时期为增温效应（见表1）。

2.1.2 全生育期各土层土壤平均温度 全生育期各土层土壤的平均温度随土层的加深逐渐降低，地表覆盖对土壤温度的影响效应逐渐降低（见图3）。与CK相比，秸秆覆盖各土层均表现为明显的降温效应，5cm、15cm、25cm分别降低0.4℃、0.2℃、0.2℃，地膜覆盖表现出明显的增温效应，5cm、15cm、25cm分别增温-0.2℃、0.1℃、0.1℃。比较处理间变异系数（CV），从大到小依次为CK（1.4%）>SSM（0.8%）>SPMF（0.6%）;比较土层间变异系数（CV），从大到小依次为5cm（1.1%）>25cm（0.83%）>15cm（0.82%）。土层间差异，其中5cm土层差异最大，相差0.4℃（秸秆带状覆盖与CK之间），15cm、25cm土层温度差异次之，相差0.3℃。说明覆盖平抑了土层间温度波动（见表3）。

2.3 影响产量差异的主要因素 通过精量播種、间苗定苗、查漏补缺等方式，使得马铃薯单位面积株数控制在一致的范围内，主要从单薯重、单株结薯数2个方面分析，引起产量差异的主要因素是单薯重，其次为单株结薯数（表3）。鲜薯产量高低主要取决于单薯重（0.727*），其次为单株结薯数（-0.665），变异系数也是单薯重大于单株结薯数。单薯重与单株结薯呈负相关（-0.906），同时发现，产量与大薯率（0.732*）、商品率（0.992**）呈显著的正相关，常表现为高产伴随着大薯多、小薯少、商品率高的特点。这也说明西北干旱雨养区降水时空变化大，土壤水分季节变化明显，因薯块形成在前，膨大在后，单薯重对前期结薯不足具有补偿效应，这也是西北干旱雨养条件下马铃薯增产的主要机理。

3 结论与讨论

3.1 覆盖方式对产量的影响 覆盖栽培是雨养区主要的增产技术之一。与露地相比，覆盖处理良好的蓄水保墒效果，有利于作物的生长发育，能显著提高马铃薯等作物的产量。在本研究中，覆盖处理较露地种植显著提高了马铃薯鲜薯的产量，且地膜覆盖处理的盖增产幅度大于秸秆带状覆盖的，这与王正荣[16]、王友生[17]等的研究结果一致，与韩凡香[18]等研究结果秸秆带状覆盖较地膜覆盖增产的结果不一致。分析可能的原因，2018年度马铃薯生育期内降水较多，且集中于7—9月。良好的土壤生态环境使马铃薯地上部分旺长，反而抑制了马铃薯薯块的膨大和增重。

3.2 覆盖方式对土壤温度的影响 土壤温度显著影响着马铃薯等作物的出苗及生长发育。研究发现，适宜的土壤温度有利于马铃薯生长和高产，但伏期过高的地温反而抑制了马铃薯薯块的形成与膨大。大量研究表明，秸秆带状覆盖在马铃薯等作物上具有普遍的降温效应，且有效平抑了高温时土壤温度的波动，与本研究结果相似。本研究发现，与不覆盖露地CK相比，秸秆带状覆盖全生育期表现出明显的降温效应，地膜覆盖具有增温效应。但在不同的时期和土层，地膜覆盖和秸秆覆盖表现为降温和增温的双重效应，这与于庆峰[19]、陈玉章[20]等的研究结果一致。

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（责编：张宏民）