宁夏中部干旱区马铃薯最优灌溉制度研究现状与发展趋势

吴军斌 张文兵 宋成飞 李凤丽 李小莹

(大禹节水集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000)

1 研究背景与现状

1.1 研究背景

中国经济的持续快速发展已经成为不可阻碍的趋势，伴随着经济的快速发展同样暴露出了许多问题，如水资源紧缺、用水安全、生态环境等诸多问题。而在不阻碍经济发展的同时更好地解决与上述问题的矛盾，是目前主要研究和发展的方向。从古至今，中国作为农业大国，农业发展的程度是体现国家综合发展实力的方面之一。2020年，全国用水总量为5813亿m3，农业用水量占全国总用水量约62%。根据《十四五节水型社会建设规划》，全国节水灌溉面积占灌溉总面积不足50%。可见，发展现代化灌溉技术和优化灌溉制度是解决水资源用水矛盾的主要手段之一。近年来随着灌溉技术和管理水平的发展，截至2020年,农田灌溉水有效利用系数为0.565，但相较发达国家还有一定差距[1]。从现状来看，在国家一系列政策的指导下，先后完成了一批高标准农田建设的任务，但建成后的高标准农田项目在后期管护和运维方面的欠缺，导致灌溉水生产效率没有显著的增长；并且政策的推进需要一个过程和阶段，我国部分地区依旧以传统的灌水方式如漫灌、沟灌、渠灌等为主，这些灌水方法使得农业用水产生了巨大的无效损失，为确保让每一滴水都作用到每一株作物生长上，避免水资源的无效利用，保证农业生产持续向好发展，大力发展现代化节水灌溉技术是最有效的手段之一。

当前，我国农业与农村发展进入新的发展阶段，正致力于提高农业竞争力，保障农业产业安全，提高农产品供应能力，增加农民收入，发展农村社会事业，保障农村社会安定，统筹城乡发展。当前中国面临国际农产品竞争和国内粮食生产效益较低的双重压力，种植作物的品种在现有生产规模和生产方式之下经济效益普遍较低，尤其普遍缺乏国际竞争力，发展马铃薯产业可以为中国农业保障提供一个选择途径；增加农民收入是农业发展的主题之一，通过研究发展马铃薯生产开辟一条农民增收和发展农村经济的有效途径具有一定的现实意义。

在我国，马铃薯种植迄今已有300多年的历史，马铃薯的种植已经形成了区域相对集中的态势，主要分4大区域，我国属于马铃薯最大的产业区。从发展现状来讲，我国马铃薯种植区多以自然条件恶劣、农田肥力低、水资源短缺、灌溉条件差、农业基础设施不配套的山区旱地为主。这些马铃薯主产区的地形气候环境差和生产条件落后是造成马铃薯产量低且不稳定的主要原因，同时也在一定程度上限制了农业机械化的普及。极力发展马铃薯产业和优化灌溉技术可以有效改善这类地区的居民收入、保障粮食供给安全。宁夏马铃薯种植面积已达11.3万hm2[2]。在此背景下，以宁夏中部干旱区马铃薯种植为例，研究马铃薯节水节肥，在提高节水利用效率和优化灌溉制度等方面具有重要作用。

1.2 发展研究现状

马铃薯具有耐热、耐寒、耐干旱、耐瘠薄、适应性广等特点，在世界范围得到大面积种植，现已成为继水稻、小麦、玉米之后第4大粮食作物[3]。我国是全球马铃薯生产的第一大国，约占全球种植面积的25%左右[4]。对于宁夏而言，马铃薯是宁夏干旱半干旱区重要的粮食作物，又是水分生态适应性较好的作物之一[5]。截至目前，马铃薯已经成为宁夏回族自治区第一大农作物，而宁夏中部干旱区作为主要的马铃薯种植区，马铃薯产业已经成为以宁夏西吉县、同心县等县区为代表的特色优势产业。由于自然条件受限，年均降雨量少，马铃薯多是起垄种植，基本靠天然降雨，其产量受当季气候条件的影响显著。

2 马铃薯节水灌溉技术研究进展

2.1 马铃薯节水灌溉技术

通过近年的资料研究，2011年尹娟、邱小琮[6]在宁夏中部干旱区马铃薯种薯耗水规律及水分效应研究中阐述了膜下滴灌马铃薯技术有利于保持土壤水分，有效节约水资源，适宜在宁夏中部干旱地区广泛推广。王乐、张红玲[7]在关于宁夏干旱区马铃薯田间滴灌限额灌溉技术研究中得出，在马铃薯关键生育期，灌水量对马铃薯产量影响显著；按照灌水次数来说，灌水次数和马铃薯产量呈正相关；根据本试验结论，在宁夏干旱区种植马铃薯按照限额滴灌灌溉技术时，灌水定额为131.25m3·hm-2，分4次灌水，灌溉定额525m3·hm-2，灌水时间主要安排在马铃薯关键生育期。雏倞豪[8]在宁夏同心县关于马铃薯膜下补灌灌溉制度的研究中，推荐在宁夏中部地区马铃薯种植按照补灌灌溉制度时，在马铃薯全生育生长阶段，灌水定额为100m3·hm-2，分3次灌水，灌水时间分别对应马铃薯苗期、块茎形成期和块茎增大期。

综上，结合宁夏中部干旱区马铃薯灌溉技术的相关研究、地区水资源现状表明，在宁夏中部干旱地区种植马铃薯推广和发展滴灌灌溉技术是有利的。主要因为当地水资源条件匮乏，通过建设相应的配套工程发展滴灌灌溉可有效减少农田灌溉水的无效损失，提高农田水利用效率，增加马铃薯种植抵抗自然风险能力。

2.2 马铃薯种植技术

马铃薯的种植技术主要从种植密度和播期2个方面来讲。马铃薯的种植密度是影响产量的主要因素。张延磊[9]通过曲线拟合、方差分析等数据分析方法，得出马铃薯产量与种植密度方程呈抛物线型关系。不同的马铃薯品种适应对应的种植密度，种植密度的不合理不利于马铃薯块茎的形成。同时，不合理的种植密度容易造成商品薯率下降。马铃薯种植密度对马铃薯植株生长的株高和茎粗影响较明显，株高和马铃薯种植密度呈正相关；茎粗随种植密度的提高呈一定下降趋势。研究显示，适当加大种植密度，能有效降低薯块空心率。吴利晓[10]通过在宁夏中部干早带研究不同种植密度对马铃薯产量及品质的影响研究结果中得出，满足马铃薯生长的基本条件下，获得马铃薯最高产量的种植密度为77926株·hm-2，获得马铃薯品质最优产量最高的种植密度为70433株·hm-2。

在播期方面，马金虎、李海洋等[11]通过对宁夏干旱区马铃薯秋覆膜栽培适宜播种期的研究表明，在秋覆膜条件下，不同播期对马铃薯生长发育进程的影响显著；自3月初始，随着马铃薯播种时间的推迟，出苗时间变短；3月20日左右播种的马铃薯种出苗时间为40d，5月20日播种的出苗时间为24d；播种时间在3月20日左右，相比马铃薯生育期短，成熟期提前，播种到成熟约为87d；在产量与播期的关系方面，4月20日播种下的马铃薯产量最高，但4月20日以后播种马铃薯，随着播期的后延马铃薯产量呈下降趋势。钱蕊、王连喜[12]通过对不同播期对马铃薯干物质实验的研究中得出以下结论，随着马铃薯播时期的推迟，马铃薯生育期天数有明显的减少，最短和最长生育期相差较大，最大相差期限达50d；4月和5月、6月播种的马铃薯产量相差较大，选择5月或者6月初播种马铃薯，马铃薯产量较高，生育期较短。

综上，通过对宁夏中部干旱区马铃薯种植密度和播期研究来讲主要有以下2点概述。从上述马铃薯种植密度的研究成果来看，对于不同品种的马铃薯有适合该品种马铃薯的种植密度；马铃薯的种植密度对马铃薯的生长、产量、商品薯率等存在不同程度的影响，合理的种植密度有利于马铃薯的生长，产量的增加和商品薯率的提高；保证马铃薯高产优质的合理种植密度为70433～77926株·hm-2。主要因为马铃薯出苗至生长成熟阶段，马铃薯种植密度偏小会减弱马铃薯叶片的光合作用、根系养分吸收积累和块茎的形成；马铃薯种植密度偏大会增加农田土地占用率，导致马铃薯产量降低。从马铃薯播期的研究成果来看，马铃薯播期对生长周期和产量存在显著影响；马铃薯播期推荐在4月20日—6月10日。主要因为随着播期的后延，农田土壤水分和温度均会升高，适宜马铃薯出苗生长。

2.3 马铃薯施肥技术

根据现状施肥技术，马铃薯施肥技术主要以传统施肥技术为主，包括撒施、沟施和穴施，从施肥时间和用途上来说又包括基肥和追肥；现代施肥技术主要包括以水肥一体化技术为主的配方施肥，从施肥时间上也要讲究基肥和追肥。

白茹、何文寿[13]在宁夏马铃薯种植基地土壤养分状况及施肥建议中给出施肥建议，以产量15000～18000kg·hm-2为指标，推荐宁夏中部干旱带种植马铃薯时在施用农家肥和生物有机肥基础上，建议施N：1050～1950kg·hm-2，P2O5:60～120kg·hm-2，K:45～75kg·hm-2为宜。耿浩杰[14]通过水肥一体化条件下施氮比例分配对马铃薯生长影响的研究中得出，在施用氮肥总量(纯氮总量12kg·m-3，尿素)不变的条件下，在马铃薯幼苗期、块茎形成期、块茎增长期和淀粉积累期施用氮肥比例分别为10%、30%、40%和20%；同时灌水时期设置为幼苗期、块茎形成期和块茎增长期，灌溉补水量分别占灌溉定额的(灌溉定额1260m3·hm-2)25%、25%和50%，在相应的灌水和施肥条件下，马铃薯生长和生理指标最优、产量品质最好、水分利用效率和氮素利用效率最高、干物质和块茎鲜果重在各生育期累积合理。

综上，通过上述作者对宁夏中部干旱区马铃薯施肥技术的研究表明，在宁夏中部干旱区种植马铃薯施肥技术主要推荐方式为在施用基肥的基础上，根据马铃薯生长关键生长期N、P、K生长需要量进行配方施肥。主要是因为，基肥主要以农家肥或者有机肥为主，在马铃薯播种之前或者北方农田解冻时施用，通过一段时间农田土壤微生物的分解，释放出营养元素，供农作物利用，最终形成的腐殖质，可有效改善土壤结构并提高土壤的耕作性和保墒性。在马铃薯播种之后，前期施用基肥形成的土壤环境可为马铃薯初期生长提供良好的条件。在马铃薯生长过程中根据马铃薯生长所需养分量，对应马铃薯不同阶段进行配方施肥。

3 小结与展望

国内就马铃薯节水灌溉技术、种植技术和施肥技术已经开展了大量研究，并取得一些进展。针对宁夏中部地区马铃薯种植现状，中部山区大部分地区滴灌灌溉方式以及配套的种植技术和施肥技术还未得到有效推广，目前部分地区马铃薯种植技术依旧采用传统的种植方式起垄覆膜种植，靠自然降雨、施用农家肥或者经验性施用化肥满足马铃薯生长所需的水分和养分，导致马铃薯产量受自然条件影响较大，马铃薯的生长抵抗自然灾害能力差，难以保证马铃薯稳产稳收。近几年，以宁夏同心县小部分地区为代表开展了马铃薯膜下滴灌的节水、种植和施肥技术研究，研究结果为马铃薯种植推广提供了有力支撑，效果显著。结合国内其它农作物种植区(如甘肃张掖的玉米种植，已经成为全国最大的玉米制种基地)进行比较，宁夏中部旱区还未形成灌溉、施肥、种植、生产为一体的技术指导。2018年开始，随着互联网技术的高速发展，对于马铃薯产业的发展不仅需保证马铃薯的优质高产，还要保证马铃薯以及附加产品的销售运维，进而提高当地农民收入和地区经济增长。加强种植技术推广，配合互联网的快速发展进行销售运维，为发展“马铃薯+互联网”产业提供了有力保障。总体而言，宁夏中部干旱区对于马铃薯的种植还是以传统的种植方式为主，针对现代化农业节水、节肥技术的相关研究没有得到大力推广，没有形成一个系统的模式去指导马铃薯的种植。今后的研究和工作中，以马铃薯高产优质为目标，争取相应资金，建设马铃薯高效节水配套工程，加强技术推广工作，总结出一套系统、全面的适合宁夏中部干旱区马铃薯种植的技术方案，大力发展“马铃薯+互联网”产业，为适应国家经济发展和节水型社会建设提供支持。