秸秆粉碎覆盖栽培对马铃薯产量及经济性状的影响

陈小花，马德良，李继明，李城德，付宏斌，李丰先

（1.甘肃省定西市安定区农业技术推广服务中心，甘肃 定西743000；2.甘肃省农业技术推广总站，甘肃 兰州730020；3.甘肃省定西市安定区李家堡镇人民政府，甘肃 定西743000；4.定西市农业科学研究院，甘肃 定西743000）

安定区旱作马铃薯种植区干旱少雨，水分匮乏和土壤贫瘠是旱作马铃薯生产的主要限制因素[1]，导致露地马铃薯产量低且不稳，种植效益低下。全膜覆盖马铃薯增产、除草效果明显，马铃薯种植效益显著提高。但地膜覆盖栽培技术推广应用带来的土壤与环境污染对旱作农业发展的可持续性、高效性带来严重挑战[2]。秸秆覆盖是目前普遍认同的一项培肥地力的增产措施，在避免对土壤造成环境污染的同时，起到增肥增产的作用。秸秆覆盖可调节地温、改善土壤结构、调节土壤微环境[3-5]。秸秆粉碎覆盖相比传统的秸秆覆盖，可减少腐熟时间的同时，提高秸秆的利用效率，机械化耕作效果好。为此，本试验拟研究秸秆粉碎覆盖对马铃薯产量以及经济性状的影响，以期寻求新的马铃薯绿色环保覆盖高效模式，为旱作区马铃薯的生产种植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况

试验设在鲁家沟镇小岔口村的旱川地，试验地为黑垆土，地势平坦，肥力中等。前茬作物玉米。试验地海拔1 750 m，年平均降雨量340 mm，平均气温6.3℃，≥10℃有效积温2 239.1℃。播前采样化验，耕层土壤（0～20 cm）含有机质10.69 g/kg，速效氮143 mg/kg，速效磷9.83 g/kg，速效钾317 mg/kg。前茬作物收获后及时旋耕灭茬，冬前打耱保墒，结合整地，施农家肥30 000 kg/hm2，六国化工马铃薯配方专用肥（N∶P2O5∶K2O=10∶15∶20）1 500 kg/hm2。

1.2试验材料

参试马铃薯品种为‘陇薯10号’，由甘肃定西百泉马铃薯有限公司提供。玉米秸秆由当地农户提供，用量6 000 kg/hm2。普通聚乙烯黑色地膜，厚度0.012 cm，由甘肃宏鑫农业科技有限公司生产。

1.3试验方法

采用单因素随机区组试验设计，设4个处理，3次重复，小区面积55 m2（5.5 m×10 m），试验处理分别为：（1）秸秆粉碎覆盖垄作侧播；（2）黑色全膜双垄侧播；（3）黑色半膜覆盖侧播；（4）露地穴播（对照）。试验于2017年5月2日播种，10月15日收获。其他田间管理措施同大田，播种密度52 500株/hm2。

1.4种植方法

秸秆粉碎覆盖垄作侧播：机械或人工起垄，垄面宽70 cm，垄高20 cm，垄距40 cm。在垄侧10 cm处播种2行马铃薯，然后将玉米秸秆粉碎成3 cm左右的细碎秸秆，均匀撒在每一垄面上，散施秸秆腐熟剂15.0 kg/hm2、尿素（N 46%）75.0 kg/hm2，再在秸秆上撒一定量的细土（覆盖度达到1/3左右为宜）。

黑色全膜双垄侧播：大垄宽70 cm，高20 cm，小垄宽40 cm，高15 cm，用120 cm宽的黑色地膜全地面覆盖，在大垄垄侧种植2行马铃薯。

黑色半膜覆盖侧播：机械或人工起垄，垄面宽70 cm，垄高20 cm，采用90 cm宽的地膜覆盖，垄距40 cm，在垄侧10 cm处播种2行马铃薯。

露地穴播（CK）：机械或人工起垄，垄面宽70 cm，垄高20 cm，垄距40 cm，在垄侧10 cm处播种2行马铃薯。

1.5数据测定与测产

1.5.1 生育期调查

按播种期、出苗期、现蕾期、开花期、成熟期、收获期[6]随机调查3个小区，取3次重复平均值。

1.5.2 土壤水分测定

分别在马铃薯出苗期、现蕾期、开花期、块茎膨大期及成熟期测定。测定深度：0～20，20～40，40～60，60～80和80～100 cm共5个层次。测定位置：在垄面沿行向在2株马铃薯中间位置测定。测定方法：采用烘干法。计算公式：土壤含水量（%）=（土壤鲜质量-土壤干质量）/土壤干质量×100%[7]。

1.5.3 土壤温度测定时间与方法

用曲管地温表分别在马铃薯出苗期、现蕾期、开花期、块茎膨大期及成熟期，选择天气晴朗的一天，于早上11：00沿行向在2株马铃薯中间位置测定不同土层的地温。测定深度分别为5，10，15，20和25 cm 5个层次。出苗期将地温计埋入种植带2行间，全生育期均在固定地方读取地温[8]。

1.5.4 生物学性状及产量测定

成熟期每小区取5株考种，测定生物学性状；按小区收获，单收单打，测定产量。

1.5.5 大薯率

按大小分级，50 g以下为中小薯，50 g以上为大薯，大薯所占的重量百分比为大薯率[9]。

1.5.6 株高

每小区随机抽取10株测量株高，取平均值[10]。

1.5.7 块茎生长状况

各个处理随机抽取10株观察块茎性状特征、块茎数目、单株薯块重[11]。

1.5.8 品质和土壤养分测定

马铃薯块茎品质和土壤养分检验由甘肃省农业科学院农业测试中心检测。

1.6数据处理

数据采用Excel 2003和统计分析软件（SAS 9.0）进行统计和方差分析。

2 结果与分析

2.1不同处理对马铃薯生育期的影响

由表1可以看出，各处理出苗期以黑色全膜双垄侧播处理为最早，是5月28日，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理早6 d，较黑色半膜覆盖侧播处理早2 d，较露地穴播（CK）处理早7 d；现蕾期以黑色全膜双垄侧播处理为最早，是6月15日，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理早8 d，较黑色半膜覆盖侧播处理早4 d现蕾，较露地穴播（CK）处理早10 d；开花期以黑色全膜双垄侧播处理为最早，是7月3日，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理早9 d，较黑色半膜覆盖侧播处理早5 d，较露地穴播（CK）处理早12 d；成熟期以黑色全膜双垄侧播处理为最早，是9月24日，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理早13 d，较黑色半膜覆盖侧播处理早5 d，较露地穴播（CK）处理早16 d；各处理对马铃薯生育期的影响有差别，以秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理的生育期较长，是126 d，较黑色全膜双垄侧播处理延长8 d，较黑色半膜覆盖侧播处理延长5 d，较露地穴播（CK）处理提早2 d。

表1不同处理对马铃薯生育期的影响Table 1 Effects of different treatments on potato phenology

2.2不同处理对土壤含水量变化的影响

从表2可看出，各处理对0～100 cm土壤含水量的影响有明显差异，以黑色全膜双垄侧播处理的保墒效果为最好，其次是黑色半膜覆盖侧播处理，然后是秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理。在出苗期，土壤含水量以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是11.23%，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.53个百分点，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高0.86个百分点，较露地穴播（CK）处理高1.33个百分点；在现蕾期，土壤含水量以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是11.96%，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.50个百分点，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高1.15个百分点，较露地穴播（CK）处理高1.58个百分点；在开花期，土壤含水量以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是11.80%，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.27个百分点，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高0.94个百分点，较露地穴播（CK）处理高0.94个百分点；在块茎膨大期，土壤含水量以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是12.17%，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.18个百分点，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高1.05个百分点，较露地穴播（CK）处理高1.23个百分点；在成熟期，土壤含水量以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是11.07%，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.44个百分点，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高0.50个百分点，较露地穴播（CK）处理高0.77个百分点。

表2不同处理对土壤含水量的影响Table 2 Effects of different treatments on soil water content

2.3不同处理对土壤温度变化的影响

从表3可看出，不同处理对土壤温度（0～25 cm）有较大影响，以黑色全膜双垄侧播处理保温效果为最好，黑色半膜覆盖侧播处理次之，然后是秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理。在出苗期，以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是11.9℃，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.3℃，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高1.1℃，较露地穴播（CK）处理高1.4℃；在现蕾期，以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是15.2℃，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.5℃，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高2.1℃，较露地穴播（CK）处理高2.8℃；在开花期，以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是18.8℃，较黑色半膜覆盖侧播处理高1.0℃，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高2.9℃，较露地穴播（CK）处理高4.6℃；在块茎膨大期，以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是22.9℃，较黑色半膜覆盖侧播处理高1.3℃，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高3.8℃，较露地穴播（CK）处理高5.4℃；在成熟期，以黑色全膜双垄侧播处理为最高，平均是17.6℃，较黑色半膜覆盖侧播处理高2.1℃，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高4.1℃，较露地穴播（CK）处理高4.9℃。

表3不同处理对土壤温度的影响Table 3 Effects of different treatments on soil temperature

2.4不同处理对马铃薯经济性状的影响

从表4可以看出，株高以黑色全膜双垄侧播处理为最高，是78.8 cm，较黑色半膜覆盖侧播处理高2.6 cm，较秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理高6.5 cm，较露地穴播（CK）处理高13.5 cm；单株粒数以秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理为最高，是7.5粒，较黑色全膜双垄侧播处理高0.4粒，较黑色半膜覆盖侧播处理高1.4粒，较露地穴播（CK）处理高1.7粒；单株薯重以秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理为最高，是0.78 kg，较黑色全膜双垄侧播处理高0.05 kg，较黑色半膜覆盖侧播处理高0.11 kg，较露地穴播（CK）处理高0.16 kg；大薯率以秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理为最高，是73.1%，较黑色全膜双垄侧播处理高6.0个百分点，较黑色半膜覆盖侧播处理高11.9个百分点，较露地穴播（CK）处理高16.6个百分点。

2.5不同处理对马铃薯产量的影响

由表5可看出，各处理以秸秆粉碎覆盖垄作侧播处理的产量为最高，是41 339 kg/hm2，较黑色全膜双垄侧播处理增产5 163 kg/hm2，增产率为14.3%，较黑色半膜覆盖侧播处理增产9 072 kg/hm2，增产率为28.1%，较露地穴播（CK）处理增产12 539 kg/hm2，增产率为43.5%；其次是黑色全膜双垄侧播处理，产量是36 176 kg/hm2，较露地穴播（CK）处理增产7 376 kg/hm2，增产率为25.6%；黑色半膜覆盖侧播处理的产量最低，是32 267 kg/hm2，较露地穴播（CK）处理增产3 467 kg/hm2，增产率为12.0%。经对小区产量结果进行方差分析可知，F=10.23＞F0.01=9.78，各处理间差异极显著。

3 讨论

安定区是全国三大马铃薯主产县（区）之一，播种面积常年保持在6.67万hm2以上，其中黑色地膜覆盖栽培面积有5.3万hm2[12]，黑色地膜覆盖栽培技术的广泛使用，为安定区稳定解决温饱、粮食增产增收、农民脱贫致富做出了非常重要的贡献，是当前旱作农业区最有效的抗旱保墒增产技术。大力推广地膜覆盖技术，地膜使用面积越来越大，废旧地膜也越来越多，对农业面源的污染也日渐严重，产生了许多问题，如土壤污染、焚烧污染、视觉污染等[13]。刘艳霞[14]研究表明，地膜覆盖技术的应用在增加了农作物有效产出的同时，导致地膜残留不断在土壤中累积，破坏土壤结构，影响农机操作，阻碍水肥输导，影响农作物生长发育，严重污染农村的环境卫生，危害牲畜生长发育和人类的身体健康，对中国农村生态环境构成了重大威胁；马彦和杨虎德[15]指出农田废旧残膜的危害有恶化土壤环境、破坏土壤理化性质、影响农机作业质量、污染环境、危害牲畜健康等。

表4不同处理对马铃薯经济性状的影响Table 4 Effects of different treatments on potato economic characters

表5不同处理对马铃薯产量的影响Table 5 Effects of different treatments on potato yields

有研究报道，秸秆覆盖能抑制土壤水分蒸发，改善作物生长环境，促进作物对土壤水分的利用，从而提高作物产量和水分利用效率[16-20]。秸秆覆盖在马铃薯上的应用效果更为明显，有利于马铃薯产量和商品率的提高[21]。候贤清和李荣[22]研究表明，玉米秸秆覆盖栽培可不同程度地提高马铃薯商品率和大薯率，从而提高马铃薯产量。韩凡香等[1]研究也提出，玉米秸秆覆盖栽培可提高土壤温度，同时提高土壤墒情，可显著提高马铃薯产量和水分利用效率。而玉米秸秆粉碎覆盖栽培对马铃薯产量及经济性状方面的研究还未见报道。本文研究发现，玉米秸秆粉碎覆盖栽培处理的保温保墒效果不及黑色全膜双垄侧播处理，可能是由于秸秆经过粉碎处理未起到保温保墒的效果。但能明显提高马铃薯每株粒数和粒重，从而提高大薯率，进而提高马铃薯产量，是一项适宜半干旱区马铃薯生产种植的绿色环保覆盖高效栽培模式。