不同补水量对‘宁薯16号’水分利用和产量的影响

余帮强　吴林科　郭志乾　张国辉　颉瑞霞

摘    要： 为了探索膜下滴灌条件下马铃薯‘宁薯16号合理补水量，设置6个不同水平的补水量，研究了膜下滴灌条件下不同补水量对‘宁薯16号水分利用及产量的影响。结果表明，‘宁薯16号在生育期内土壤含水量随着土层深度的增加而基本呈现增加趋势，但在蕾期的20～40 cm土层和花期的40～60 cm土层土壤含水量显著低于其他土层，除花期外各生育期补水量的不同对0～60 cm土层土壤含水量影响差异显著，对60～100 cm影响较小;随着补水量的增加水分利用效率呈现先增加后降低的变化趋势，当补水量为2 250 m3·hm-2时达到最大值，而且显著高于其他补水处理，S3750显著低于对照S0;随着补水量的增加，单株块茎质量、单薯质量、产量、增产率和商品薯率均呈现先增加后减少的变化趋势。综合考虑产量与生产效益，认为膜下滴灌条件下‘宁薯16号最佳补水量为2 250 m3·hm-2。

关键词： 马铃薯; ‘宁薯16号; 补水量; 水分利用; 产量

Abstract： In this experiment， six different levels of water supplementation were set to study the effects of different water supplementation on the water utilization and yield of a potato variety ‘Ningshu No. 16 under film drip irrigation. The results showed that the soil moisture content of Ningshu No. 16 basically increased with the increase of soil depth during the growth period. However， soil moisture contents in soil layer 20-40 cm in bud stage and 40-60 cm in flower stage were significantly lower than those in other soil layers. The soil moisture content in 0-60 cm soil layer was significantly affected by water supplementation， while the 60-100 cm soil layer was less affected. With the increase of water supplementation， the water use efficiency increased firstly and then decreased， it reached the maximum value when the amount of replenishment was 2 250 m3·hm-2， which was significant higher than other rehydration treatments， S3750 was significantly lower than that of the control group. With the increase of water supplementation， tuber weight per plant， single potato weight， yield， yield increase rate and commercial potato rate were all increased firstly and then decreased. Considering yield and production efficiency，  2 250 m3·hm-2 was the best water supplementation for Ningshu No. 16 under drip irrigation under plastic film cultivation

Key words： Potato; Ningshu No. 16; Water supplementation; Water utilization; Yield

马铃薯是世界主要作物之一，在100多个国家和地区都有栽培，总产和栽培面积仅次于小麦、水稻和玉米，位居第四[1]。宁夏南部山区年降雨量为350 mm左右，是我国典型的雨养农业区，土壤钾含量丰富，土层通透性好，降雨期较为集中且与马铃薯需水高峰期相吻合，非常适合马铃薯生长，是我国马铃薯主产区之一[2]。但是宁夏属于干旱雨养农业区，由于季节性干旱，水分是限制马铃薯增产的主要非生物因子，该地区马铃薯单产在全国排名倒数[3-4]，因此，合理补水能有效提高雨养农业区马铃薯产量与品质。

关于水分对马铃薯产量与水分利用效率的影响，王凤新等[5]试验结果表明，灌水次数及灌水量对马铃薯块茎的生长有明显影响，灌水次数及灌水量与马铃薯块茎生长呈正相关关系，产量与水分利用效率呈正相关关系。Fabeiro[6]研究认为，土壤水分虧缺会使小薯率变大，作物耗水量与水分利用效率不一定呈负相关关系。江俊燕等[7]研究表明，在一定灌水量范围内，增加灌水量和灌水频率能显著增加马铃薯株高，产量也随着灌水量的增加而增大，但并不是灌水量越大产量越高，而当灌水定额确定时，灌水周期越短越有利于产量的提高。韩文锋等[8]研究表明，减少滴灌水定额虽然提高水分利用效率，但却是以牺牲马铃薯产量为前提，所以应综合考虑产量和水分利用效率之间的关系。但是针对膜下滴灌条件下马铃薯‘宁薯16号水分利用研究没有报道，因此，期望通过本研究为宁夏雨养农田膜下滴灌条件下马铃薯‘宁薯16号合理补水提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区基本概况

试验从2017年3—10月在西吉县马莲乡向丰农场进行。该区域是宁夏南部山区典型雨养农业区，也是宁夏马铃薯主要产区，东经106°44'，北纬36°10'，海拔1 350 m，年平均降水量为410 mm，年均蒸发量1 800 mm左右，平均气温8.3 ℃，无霜期145 d，属半干旱半湿润地区，供试土壤类型为黄绵土。

1.2 供试品种

马铃薯‘宁薯16号，由宁夏农林科学院固原分院选育而成，属于全粉加工型品种。

1.3 试验设计

试验采用单因素6水平随机区组设计，补水量设6个水平，分别为0、750、1 500、2 250、3 000、3 750 m3·hm-2，处理有1：S0（CK）;2：S750;3：S1500;4：S2250;5：S3000;6：S3750。氮（N）、磷（P2O5）、钾（K2O）按照试验点推荐用量施用，施用量分别为150、90、60 kg·hm-2。小区行距3.3 m，长10 m，小区面积为33 m2，4次重复。采用起垄覆膜膜下滴灌方式种植，一垄双行一带布置，垄面宽70 cm，垄沟宽40 cm，垄高15 cm，行距50 cm，株距33 cm，垄面覆黑膜（规格：宽度120 cm，厚度0.008 mm）。利用滴灌系统补水补肥，在马铃薯苗期、蕾期、开花期和淀粉积累期分别补水1次、2次、2次和1次，全生育期共补水6次，补水次数及定额见表1。

1.4 测定项目与方法

土壤含水量采用烘干法测取各层土壤含水量，通过加权平均法计算整个土体含水量，土壤含水量/%= （烘干前土壤质量-烘干后土壤质量）/（烘干后土壤质量-空盒质量）×100;WUE=Y/ET，式中Y为经济产量，ET为马铃薯耗水量，ET=P+I+ΔW式中P、I、ΔW分别代表降水量、灌水量、播种时与收获时土壤贮水量之差，土壤贮水量/mm=土层厚度（mm）×土壤容重（g·cm-3） ×土壤含水量（%）;在成熟期按小区分别取20株马铃薯测定块茎个数和产量，计算单株块茎数、单株块茎质量、单薯质量;产量采用小区实际收获产量。

1.5 试验操作时间

试验于2017年4月8整地，4月12—15日起垄、铺滴灌带、覆膜，4月21日播种，9月16—20日收获。补水补肥时间与取样时间见表2。

表2 补水时间与土壤取样时间

[记录项目 次

数 苗期 蕾期 花期 淀粉

积累期 成熟期 补水补肥 1 5月18日 6月2日 6月19日 7月21日 2 6月6日 6月23日 取样 5月23日 6月12日 6月27日 7月27日 9月9日 ]

1.6 统计与分析

所有试验数据采用Excel 2007计算处理，方差分析Duncar新复极差法多重比较等采用SPSS 22.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同补水量对土壤含水量的影响

土壤水分状况直接影响作物生长发育和作物产量。由图1可以看出，在马铃薯整个生育期内，不同补水处理各土层土壤含水量变化范围为9.57%～17.37%。各生育期各土层土壤含水量均随着补水量的增加而基本呈现增加趋势;各生育期土壤含水量随着深度的增加而基本呈现增加趋势，但在需水量较大的蕾期和花期出现一定的波动变化。花期不同补水量对0～100 cm土层土壤含水量均影响明显，苗期、蕾期和淀粉积累期补水量的不同对0～60 cm土层土壤含水量影响差异明显，对60～100 cm影响较小。

在苗期，不同处理的土壤含水量随着土层深度的增加而逐渐增加，其中对照S0增加幅度最大，各补水处理0～40 cm土层土壤含水量均明显高于对照S0，其中S3750、S3000、S2250明显高于S1500和S750，40～60 cm土层S3750、S3000、S2250土壤含水量明显高于S1500、S750、S0，各处理60～100 cm土层土壤含水量差异不明显;在蕾期，0～60 cm土层土壤含水量随着补水量的增加而逐渐增加，其中各补水处理明显均高于对照S0，各处理20～40 cm土层土壤含水量均低于其他土层，其中S1500、S750、S0明显低于S3750、S3000、S2250;在花期，不同补水处理0～60 cm土层土壤含水量均明显高于对照S0，各处理40～60 cm土层土壤含水量明显下降，明显低于其他土层，0～100 cm土壤含水量呈现了先降低再升高的“V”形变化趋势;在淀粉积累期，不同处理的土壤含水量随着土层深度的增加而逐渐增加，其中S3750、S3000、S2250较S1500、S750、S0增加的曲线更为平缓，0～60 cm土层土壤含水量随着补水量的增加呈现增加趋势，80～100 cm土层各补水处理间差异不明显。

2.2 不同补水量对水分利用效率的影响

水分利用效率（WUE）是评价作物吸收利用水资源产生的目标数量的主要指标[9]。由表3可以看出，随着补水量的增加，‘宁薯16号耗水量逐渐增加，各处理之间差异显著;WUE随着补水量的增加呈现先增加后降低变化趋势，具体表现为S2250> S1500> S3000> S750> S0> S3750，當补水量为2 250 m3·hm-2时WUE最高，比对照S0增加19.5%，而且S2250显著高于其他补水处理，继续增加补水量WUE反而逐渐降低，其中S2250、S1500、S3000、S750 WUE均显著高于对照S0，增幅为6.1%～19.5%， S750与S3000之间没有显著差异，S3750显著低于对照S0，WUE比对照降低8.1%。试验结果表明，适当的补水有利于提高‘宁薯16号水分利用效率，最佳补水量为2 250 m3·hm-2，超过最佳补水量时WUE逐渐降低甚至低于不补水处理。

2.3 不同补水量对产量构成及产量的影响

由表4可以看出，单株块茎数随着补水量的增加先逐渐增加，当补水量超过2 250 m3·hm-2后基本趋于稳定;随着补水量的增加，单株块茎质量、单薯质量、产量、增产率和商品薯率均呈现先增加后减少的变化趋势，其中，当补水量为2 250 m3·hm-2時，单薯质量和商品薯率达到最大值，分别比对照S0增加19.3%和41.1%，当补水量为3 000 m3·hm-2时，单株块茎质量、产量和增产率达到最大值，S2250、S3000、S3750产量显著高于其他处理，且此3者之间产量差异不显著。

由图2可知，补水量在3 000 m3·hm-2范围内时，‘宁薯16号产量随着补水量的增加而增加，当补水量为3 000 m3·hm-2时产量达到最高，但是补水量为3 000 m3·hm-2与2 250 m3·hm-2之间产量差异不显著，并且进一步加大补水量反而抑制产量的增加。试验条件下对补水量与产量之间进行水分效应模拟，可得到模拟方程为：y = -0.001 7 x2 + 12.636 x + 22 654，式中补水量的一次项系数为正，而二次项系数为负，表明了典型的抛物线线性关系;相关指数R? =0.944 2，表明方程模拟效果好，决定系数表明‘宁薯16号产量94.42%依存于外部补水量。

3 讨论与结论

水是马铃薯块茎形成的主要组成部分，约占块茎总质量的75%左右，而干物质只有25%左右[10]。土壤水分含量大小直接影响马铃薯产量高低。本试验结果表明，‘宁薯16号在生育期内土壤含水量随着土层深度的增加而基本呈现增加趋势，但在蕾期的20～40 cm土层和花期的40～60 cm土层土壤含水量明显低于其他土层，分析原因主要是因为蕾期和花期马铃薯生长加快，根系吸水量明显增加，这2个时期马铃薯根系分别多位于20～40 cm和40～60 cm土层，大量吸收此土层附近水分，从而导致该土层土壤含水量明显下降。

张庆霞等[11]通过对宁夏旱作区研究发现，土壤水分含量决定马铃薯的产量，尤其在块茎形成到块茎膨大期对产量的影响更为明显。井涛等[12]研究认为，膜下滴灌条件下灌水量1 350 m3·hm-2时，马铃薯产量和水分利用效率都显著高于灌水量为900 m3·hm-2。郭宝等[13]研究表明，马铃薯全生育期灌水量要达到1 750 m3·hm-2以上才能获得高产，适当减少灌水量却能够提高水分利用效率。王玉明等[14]研究表明，膜下滴灌比露地滴灌马铃薯平均增产26%，水分利用效率提高28.5%。本试验结果显示，随着补水量的增加，‘宁薯16号水分利用效率和产量均呈现先增加后减少的单峰曲线变化趋势，马铃薯块茎产量随着灌水量的增加呈先增加后降低的趋势，马铃薯块茎产量与灌水量之间符合二次抛物线关系，此结果与夏腾宵[15]研究结果一致，说明补水量对膜下滴灌马铃薯生产影响显著。当补水量分别为2 250 m3·hm-2和3 000 m3·hm-2时水分利用效率和产量分别达到最大值，水分利用效率和产量没有在同一补水量达到最大值，原因是S2250和S3000产量虽然有差异，但是差异不显著，补水量较小的处理S2250水分利用效率更大。

综合考虑产量与生产效益，笔者认为膜下滴灌条件下‘宁薯16号最佳补水量为2 250 m3·hm-2。

参考文献

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