秸秆覆盖量与覆盖方式对马铃薯耗水特性及产量的影响

马菊花，黄彩霞*，李亚珍，杨永，陈志丕，李虹彩，李拥军，胡亮亮，王龙龙，张乾

秸秆覆盖量与覆盖方式对马铃薯耗水特性及产量的影响

马菊花1，黄彩霞1*，李亚珍1，杨永1，陈志丕2，李虹彩3，李拥军2，胡亮亮1，王龙龙1，张乾1

（1.甘肃农业大学 水利水电工程学院，兰州 730070；2.定西市水利科学研究所，甘肃 定西 743000；3.定西市水务局，甘肃 定西 743000）

【目的】探明覆盖对黄土高原旱作区马铃薯耗水规律、水分利用效率及产量的影响。【方法】以传统露地平作种植为对照（CK），设地膜覆盖（PM）、高垄秸秆局部高覆盖量（RSM9）、高垄秸秆局部低覆盖量（RSM6）、平作秸秆局部高覆盖量（PSM9）、平作秸秆局部低覆盖量（PSM6）、秸秆全覆盖（FC）的种植模式，共7个处理，秸秆覆盖量与覆盖方式对马铃薯耗水特性及产量的影响。【结果】①与CK相比，秸秆局部覆盖处理薯块产量和分别平均提高11.8%～21.7%、15.9%～26.7%；局部覆盖处理间，与平作秸秆局部覆盖处理（PSM）相比，高垄秸秆局部覆盖处理（RSM）薯块产量和分别平均提高1.5%和1.7%；与秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理相比，秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理薯块产量和分别平均提高6.1%和6.5%。②与CK相比，秸秆局部覆盖处理有增墒和降墒的双重效应，且增墒点次远多于降墒点次；局部覆盖各处理间土壤贮水量均表现为RSM6处理>PSM6处理>RSM9处理>PSM9处理。③与CK相比，秸秆局部覆盖处理马铃薯块茎形成—淀粉积累期的耗水量、日耗水强度及耗水模系数分别高4.6 mm、0.11 mm/d、2.7%；局部覆盖处理间，块茎膨大—收获期耗水特征均表现为RSM处理>PSM处理，而在播种—块茎膨大期为PSM处理>RSM处理。【结论】秸秆局部覆盖通过降低块茎膨大期前耗水，增加块茎膨大期后耗水，平衡马铃薯关键生育期耗水需求，促进马铃薯生长发育达到增产效果。因此，在马铃薯覆盖栽培模式中，推荐高垄秸秆局部覆盖（RSM）+6 000 kg/hm2的秸秆覆盖量为最优种植模式。

秸秆局部覆盖；平作；高垄；耗水特性；马铃薯

0 引 言

【研究意义】农业水资源匮乏、降水供需时空错位、季节性干旱已成为西北干旱半干旱区农业产量低而不稳的主要原因[1]。马铃薯（L.）是世界上仅次于玉米、水稻、小麦之后的第四大粮食作物[2-3]。甘肃省定西市是全国马铃薯三大主产区之一，是马铃薯主粮化的优势产区。因此，研发马铃薯抑蒸保墒、增加土壤含水率、充分利用降水、平衡作物关键生育期耗水、提高水分利用率的旱作种植技术是实现旱地马铃薯稳产、高产的关键。【研究进展】近年来，定西市政府全面贯彻国家关于马铃薯主粮化的思想，在马铃薯栽培方面探索推广了“脱毒种薯+全膜覆盖+配方施肥+节水灌溉+专业化防治+机械化耕作”的标准栽培技术，其中全膜双垄垄侧和大垄栽培模式被农业农村部树立为全国干旱半干旱地区农业增产高效的典范，但随着推广面积迅速增大，农膜用量急剧增加，旧膜被翻耕留存农田引起土壤质量下降、农膜随意丢弃造成生态环境污染及部分农膜焚烧引起大气污染等问题越来越严重，这与国家倡导的“生态、优质、健康”农业发展理念相悖。秸秆覆盖是一种生态环保、种养结合、可实现秸秆资源化循环利用的可持续绿色生产技术[4]，但传统的全面、全程覆盖模式却因其保墒降温效应不利于作物出苗，往往导致作物大幅减产[5-6]，不适合在黄土高原冷凉地区推广应用。秸秆局部覆盖是一种旱地绿色栽培技术，采用“种的地方不覆、覆的地方不种”方式避免了苗期土壤温度过低（土壤平均降温0.2～1.1 ℃）[7-8]引起出苗不全的问题，具有明显增产效应[7,9-10]。【切入点】但目前关于这项技术主要集中在小麦增产机理研究方面，对秸秆局部覆盖马铃薯的生产模式还在探索，尤其是适宜的垄高和秸秆覆盖量的研究还不够成熟。【拟解决的关键问题】为此，以传统露地平作种植为对照，研究秸秆覆盖方式及覆盖量对黄土高原旱作区马铃薯耗水规律、水分利用率及产量的影响，旨在为西北旱作区马铃薯秸秆覆盖栽培模式的研究及应用提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年4—10月在甘肃省定西市安定区灌溉试验基地（104°36′E，35°33′N，海拔1 900 m）进行。该试验基地属温带半干旱大陆性气候。该区多年平均降水量450 mm，且降水主要集中在7—9月，蒸发量高达1 500 mm，无霜期141 d，年均日照时间2 433 h，年平均气温6.3 ℃，≥10 ℃积温2 075.2 ℃。试验区土壤以黄绵土为主，有机质量在1.0%～1.5%，土壤平均体积质量为1.6 g/cm3。图1为试验区2020年马铃薯全生育期总降水量371.89 mm，有效降水量（≥5 mm）为319.65 mm。

图1 2020年度马铃薯生育期降水量及日平均气温变化

1.2 试验设计

本试验采用随机区组设计，共7个处理，分别为高垄秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理（RSM6）、高垄秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理（RSM9）、平作秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理（PSM6）、平作秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理（PSM9）、秸秆全覆盖处理（FC）、地膜覆盖（PM）处理，传统露地平作种植（CK）为对照，采用玉米秸秆整杆覆盖方式，每个处理3次重复。各处理小区面积均为60 m2。7种处理田间布置见图2。各处理技术要点为：RSM9：垄上种植，垄沟覆盖，秸秆覆盖量为9 000 kg/hm2；RSM6：垄上种植，垄沟覆盖，秸秆覆盖量为6 000 kg/hm2；PSM9：平作，种植带与覆盖带相间排列，秸秆覆盖为9 000 kg/hm2；PSM6：平作，种植带与覆盖带相间排列，秸秆覆盖为6 000 kg/hm2；FC：平作，秸秆全地面覆盖，覆盖量为9 000 kg/hm2；FM：全地面进行覆膜，平作，覆膜后穴播；CK：传统裸地平作种植，不覆盖。马铃薯供试品种为新大坪。除裸地种植及秸秆全覆盖种植为等行距种植外，其余各处理株、行距相同，株距30 cm，行距60 cm。各处理播种时2行间植株纵向平行、横向错位种植，形成行间种植植株呈三角形布置，种植方式均为人工穴播，穴播深度15 cm。

播种前7天按照设计方案整地，整地起垄后即覆秸秆和覆膜。其他生产管理方式与当地农民生产习惯一致，全生育期无灌水。

图2 马铃薯田间种植示意

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤含水率

在马铃薯各生育期（播种期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期及收获期）用直径为5 cm的土钻分别在马铃薯各小区种植带及覆盖带行间分7个土层（0～20、20～40、40～60、60～90、90～120、120～150 cm和150～180 cm）钻取土样，采用（105.0±2.0）℃的恒温下烘干后加权平均计算土壤含水率。

土壤含水率（%）=（鲜土质量-烘干土质量）/烘干土质量×100%。 （1）

1.3.2 土壤贮水量与农田耗水特性计算

土壤贮水量计算式为：

10， （2）

式中：为土壤贮水量（mm）；为土层深度（cm）；为土壤体积质量（g/cm3）；为质量土壤含水率（%）。

农田耗水量计算式为：

(12)＋， （3）

式中：为马铃薯生育期内的农田总耗水量（mm）；为作物生育期≥5 mm有效降水量（mm）；数据由试验基地自制小型气象站测得；12分别为播前和收获期土壤贮水量（mm）。

生育阶段耗水量计算式为：

ET=ΔW＋P， （4）

式中：ET为第个生育时期的耗水量（mm）；ΔW为第个生育时期的土壤供水量（mm）；即第个生育期前与生育期后土壤贮水量的差值；P为第个生育时期内的有效降水量（mm）。

耗水模系数计算式为：

CP=ET/ET，（5）

式中：为耗水模系数（无量纲单位）；ET为各生育阶段耗水量（mm）。

日耗水强度计算式为：

CD=ET/d， （6）

式中：为日耗水强度（mm/d）；为作物某个生育阶段持续时间（d）。

1.3.3 水分利用效率（）计算

水分利用效率计算式为：

， （7）

式中：为水分利用效率（kg/（hm2·mm））；为马铃薯块茎产量（kg/hm2）；为马铃薯农田耗水量（mm）。

1.3.4 产量测定

待马铃薯完全成熟后，各处理随机挖取15株马铃薯进行考种，并将单个鲜薯依据质量分为3个等级：大型薯（>150 g）、中型薯（75～150 g）和小型薯（<75 g），分别统计各等级马铃薯个数并称量，计算马铃薯商品薯率。将各处理考种后的15株马铃薯块茎鲜薯在105 ℃下烘干，折算各处理的块茎含水率及干薯产量，并从中选取代表性薯块，称取鲜质量，切片后于烘箱中105 ℃杀青0.5 h后，80 ℃烘干至恒质量，求得马铃薯出干率。

商品薯率（%）=单薯鲜质量75g以上的产量/

马铃薯总产量×100%， （8）

块茎含水率（%）=（1-马铃薯块茎干质量/

马铃薯块茎鲜质量）×100%， （9）

干薯产量=小区实测鲜薯产量×

（1-块茎含水率）， （10）

马铃薯出干率（%）=代表性薯块烘干质量（g）/

代表性薯块鲜薯质量×100%。 （11）

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010处理数据及作图，使用SPSS 22.0进行方差分析及相关性分析，采用Duncan法进行差异显著性分析，显著性水平设置为=0.05。

2 结果与分析

2.1 马铃薯关键生育期土壤含水率差异

秸秆覆盖显著影响马铃薯各生育期不同土层土壤含水率（图3）。与CK相比，覆盖处理在块茎形成期0～180 cm土层、块茎膨大期0～60 cm土层、淀粉积累期及成熟期0～180 cm土层均表现增墒效应，其余土层表现降墒效应，尤其以马铃薯根系最大活动层0～60 cm土层土壤增墒效应最突出；秸秆局部覆盖处理除在块茎膨大期20～180 cm土层存在降墒效应外，其余时期各土层均表现为增墒效应，且以块茎形成期和收获期0～60 cm土层增墒效应最突出，2个时期0～60 cm土层土壤含水率增加42.0%和37.7%。

与PM处理相比，秸秆局部覆盖亦具有增墒和降墒的双重效应，其中，块茎形成期90～150 cm土层、块茎膨大期0～180 cm土层及淀粉积累期40～60 cm土层表现降墒效应，土壤含水率依次降低11.3%、11.2%及26.8%；块茎形成期（除90～150 cm土层）、淀粉积累期（除40～60 cm土层）和收获期各土层表现为增墒效应，土壤含水率各时期依次增加36.3%、9.2%和22.3%。与FC处理相比，秸秆局部覆盖各处理在马铃薯块茎膨大期—收获期各土层均表现降墒效应，其中以块茎膨大期降墒最突出。局部覆盖处理间，RSM6处理在块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期和收获期40～60 cm土层土壤含水率最高，依次分别为21.1%、15.1%、17.9%、20.2%，且在块茎形成期0～180 cm土层土壤含水率高于其余3个局部覆盖处理。

图3 各关键生育期0～180 cm各土层土壤水分分布

2.2 马铃薯不同生育期土壤贮水量

图4为马铃薯各生育期0～180 cm土层土壤贮水量，图中误差线表示平均值的标准误（=3），不同小写字母表示各处理在＜0.05水平上差异显著，下同。随着马铃薯生育期推进，覆盖处理土壤贮水量呈“升-降-升”的趋势，块茎膨大期0～180 cm土层土壤贮水量最少，为368.0 mm（图4）。与CK相比，覆盖显著增加了马铃薯全生育期0～180 cm土层土壤贮水量增加了45.4～69.0 mm，秸秆覆盖的贮水性能好于地膜覆盖，二者平均相差31.2 mm。具体来看，与CK相比，秸秆局部覆盖处理在马铃薯块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期和收获期4个关键生育期0～180 cm土层土壤贮水量平均增加了3.4%～33.8%、6.0%～13.0%、5.6%～10.5%、26.8%～30.7%；与PM处理相比，秸秆局部覆盖处理在马铃薯4个关键生育期0～180 cm土层土壤贮水量平均增加4.9%～6.2%、2.9%～9.7%、5.3%～10.3%、20.8%～24.5%。局部覆盖处理间，RSM6处理在马铃薯4个关键生育期0～180 cm土层土壤贮水量均最高。可见，马铃薯局部覆盖0～180 cm土层土壤贮水量RSM处理优于PSM处理，秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理优于秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理。

图4 马铃薯各生育期0～180 cm土层土壤贮水量

2.3 马铃薯不同生育阶段耗水特征差异

表1为马铃薯各生育阶段耗水量、日耗水强度、耗水模系数。由表1可看出，各处理马铃薯不同生育期的阶段耗水量、日耗水强度和耗水模系数均呈先升高后降低的趋势，阶段耗水量和耗水模系数在块茎形成—块茎膨大期达到最高，日耗水强度最高值出现在块茎膨大—淀粉积累期。

表1 马铃薯各生育阶段耗水量、日耗水强度、耗水模系数

与CK相比，秸秆覆盖降低播种—块茎形成期、块茎膨大—淀粉积累期（除耗水模系数）、淀粉积累期—收获期阶段的耗水量、日耗水强度和耗水模系数，而增加块茎形成期—膨大期的阶段耗水量、日耗水强度和耗水模系数。具体来看，与CK相比，秸秆覆盖处理马铃薯播种—块茎形成期、块茎膨大—淀粉积累期、淀粉积累—收获期的阶段耗水量、日耗水强度及耗水模系数分别显著降低了12.5 mm、0.24 mm/d、2.7%、0.03 mm、0.02 mm/d、-0.9%和8.1 mm、0.81 mm/d、2.3%，而块茎形成—膨大期的耗水量、日耗水强度和耗水模系数显著增加了7.8 mm、0.18 mm/d、4.0%。与PM处理相比，秸秆覆盖处理马铃薯全生育阶段的耗水量、日耗水强度和淀粉积累—收获期的耗水模系数分别显著降低了2.9 mm、0.20 mm/d、1.7%，而播种—淀粉积累期耗水模系数显著增加了1.6%。

秸秆覆盖处理间，除播种—块茎形成期及淀粉积累—收获期外，FC处理在关键生育阶段块茎形成—淀粉积累期的耗水量、日耗水强度和耗水模系数均低于秸秆局部覆盖处理；平作秸秆局部覆盖处理（PSM）除在生育后期块茎膨大—收获期外，生育前期播种—块茎膨大期的阶段耗水量、日耗水强度和耗水模系数均高于高垄秸秆局部覆盖处理（RSM）。具体来看，PSM6、RSM9处理和PSM9处理的阶段耗水量、日耗水强度和耗水模系数分别在播种—块茎形成期、块茎形成期—块茎膨大期和块茎膨大期—收获期阶段均表现最高的耗水特征，而RSM6处理各生育阶段的耗水特征指标始终处于中间水平，但覆盖处理间无显著差异。可见，秸秆局部覆盖可降低块茎膨大期前耗水，增加块茎膨大期后马铃薯生长关键期的耗水，且秸秆局部低覆盖量处理更能加剧马铃薯全生育期的耗水，具有调控生育期耗水的作用，这在一定程度上可缓解马铃薯需水关键期水分不足对产量的影响。

2.4 马铃薯产量、商品薯率及水分利用效率的差异

覆盖影响马铃薯各处理薯块产量、、干薯产量、大薯率、中薯率及商品薯率见表2所示。与CK相比，秸秆局部覆盖薯块产量及干薯产量显著提高11.8%～21.7%和5.9%～26.7%，及大薯率提高15.9%～26.7%和19.7%～52.2%，中薯率（除RSM9处理）及商品薯率分别显著提高6.9%～30.8%和23.3%～29.9%；与PM处理相比，秸秆局部覆盖处理马铃薯薯块产量及干薯产量显著降低0.8%～8.8%和4.2%～19.9%，（RSM6、PSM6处理除外）及大薯率降低1.8%～5.9%和18.7%～28.4%，商品薯率降低8.0%～12.7%，而中薯率（除RSM9处理）提高9.3%～33.6%。

表2 马铃薯产量和水分利用效率

秸秆局部覆盖处理间，与PSM处理相比，RSM处理薯块产量及提高了1.5%和1.7%，且PSM6、RSM6处理具有较高的薯块产量和，但二者无显著差异；与秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理相比，秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理薯块产量及提高了6.1%和6.5%。

相关分析表明，马铃薯薯块产量与水分利用效率（=0.982**）、大薯率（=0.639**）、商品薯率（=0.582**）及干薯产量（=0.806**）均呈极显著正相关，而与小薯率（=-0.582**）极显著负相关。可见，秸秆覆盖处理较CK增产主要是通过提高大薯比例、商品薯率及水分利用效率，降低小薯率来实现。

2.5 马铃薯阶段耗水量、耗水模系数、日耗水强度与产量形成的相关关系

表3为马铃薯生育期阶段耗水与产量要素的相关关系。由表3可看出，马铃薯耗水指标与产量及其性状指标存在相关关系。马铃薯薯块产量、、大薯率、商品薯率与马铃薯播种—块茎形成期（Ⅰ）的耗水量、日耗水强度及耗水模系数极显著负相关，与块茎形成—淀粉积累期（Ⅱ）的耗水量、日耗水强度存在显著或极显著正相关关系，在淀粉积累—收获期（Ⅲ）的耗水量、日耗水强度及耗水模系数与马铃薯薯块产量及存在显著或极显著负相关关系，而马铃薯干薯产量及小薯率与马铃薯播种—块茎形成期（Ⅰ）及块茎形成—淀粉积累期（Ⅱ）的耗水指标存在显著或极显著相关关系外，其余性状指标相关性均不显著，说明覆盖通过降低播种—块茎形成期（Ⅰ）耗水，提高块茎形成—淀粉积累期（Ⅱ）耗水，从而满足马铃薯块茎生长关键期需水，进而提高大薯比例、大薯率、商品薯率及，最终达到增产目的。

表3 马铃薯生育期阶段耗水与产量要素的相关关系

注 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、分别指生育时期播种—块茎形成期、块茎形成—淀粉积累期、淀粉积累—收获期。*和**分别表示在<0.05 和<0.01水平显著相关。

3 讨 论

3.1 覆盖对土壤水环境的影响

覆盖改变作物耗水结构，提高作物蒸腾性生产耗水[11-15]，充分利用降水，实现旱地作物高产稳产的根本途径[16]，对旱作农田土壤水环境有显著影响[17]。秸秆带状覆盖抑蒸的同时降低地表径流[18]，增加降水入渗，改善土壤水分状况[8,19]。马建涛等[20]研究发现，秸秆带状覆盖对降水贮存效果最好，且降低苗期—现蕾期和膨大—成熟期的耗水，增加块茎形成—膨大期的耗水，这与李芬等[21]研究结果一致，覆盖在马铃薯生育前期和成熟期的耗水较小，而在中后期耗水量达最大，后期随马铃薯成熟，耗水减少。此外，覆盖可较裸地提高作物生育期0～200 cm土层土壤水分[16,20,22]，平衡作物生育期水分的供需矛盾[23-25]，这与本研究结果相似。本试验中，覆盖能显著提高马铃薯生育期0～180 cm土层土壤贮水量，蓄水保墒效果显著，土壤墒情总体表现为覆秆优于覆膜，高垄秸秆局部覆盖处理（RSM）优于平作秸秆局部覆盖处理（PSM），秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理优于秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理，而耗水量、日耗水强度及耗水模系数均呈先升后降的趋势，且在生长中期块茎形成—淀粉积累期均达到峰值。分析原因：一是采用玉米整秆进行覆盖，秸秆内部大量亲水纤维结构和外部丰富的蜡质层利于土壤水分保蓄，从而提高土壤贮水[26]，尽管块茎膨大期贮水达最低，但由于收获前降水较多，故到淀粉积累期各处理贮水又略有回升。二是秸秆局部覆盖的种植带与覆盖带相间排列，覆盖带覆盖量大，与土壤紧密结合时降温效应也较为突出[27]，秸秆局部覆盖为半开放覆盖方式，高垄秸秆局部覆盖处理（RSM）较平作秸秆局部覆盖处理（PSM）未封闭面积大，更利于降水收集入渗，且马铃薯关键生长阶段正值试验年度夏季，高温多雨，作物生产性蒸腾耗水加剧，耗水达峰值，但随作物成熟，蒸腾耗水减弱。三是覆膜及秸秆全覆盖土壤基本处于全封闭状态，阻隔覆盖层下土壤水与大气水间的转换流通，蒸发损耗减少，但覆膜土壤增温效应高于秸秆，导致植株蒸腾加剧，耗水加快和土壤含水率下降，尽管生育期有较多降水补给，但膜收集入渗水不如秸秆，大多降水直接从膜上蒸发，故地膜墒情不如秸秆覆盖，同时增加作物生产性蒸腾耗水，改善土壤水分状况，最终提高马铃薯水分利用及产量是覆盖模式较CK增产的主要原因。

3.2 覆盖对马铃薯产量及水分利用效率的影响

在沟垄种植中采用全覆膜和秸秆沟覆垄播种植方式均可改善土壤水分状况，促进作物生长发育，最终显著提高产量、水分利用效率和纯经济收益[28-33]。秸秆覆盖在马铃薯上的响应更为显著，利于马铃薯产量和商品薯率的提高[22]。陈超等[15]研究发现，沟覆秸秆能调控作物生育期土壤水热状况，促使马铃薯总产量较露地显著增产47.8%。本研究得到相似结论，覆膜、覆秸秆均可较露地显著提高马铃薯块茎产量、干薯产量、水分利用效率。可见，与CK相比，覆盖种植马铃薯产量及水分利用效率显著提高，且地膜覆盖处理最高；局部覆盖处理间，高垄秸秆局部覆盖处理（RSM）好于平作秸秆局部覆盖处理（PSM）；局部覆盖量间，与秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理相比，秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理薯块产量、干薯产量及水分利用效率分别提高6.1%、8.4%、6.5%。分析原因可能是由于覆盖在马铃薯各生育时期均能起到显著的蓄水保水作用，同时对土壤的抑蒸作用促进了马铃薯块茎对土壤水分的利用，进而使马铃薯产量较CK大幅增加。另外，本试验年度马铃薯生育期有效降水较多，对秸秆全地面覆盖及局部覆盖高覆盖（9 000 kg/hm2）处理影响较为严重，且髙垄秸秆局部覆盖处理较平作秸秆局部覆盖处理更有利于降水收集，增加降水入渗，改善土壤水分状况，从而提高土壤贮水及水分利用效率，故高垄秸秆局部覆盖处理（RSM）产量好于平作秸秆局部覆盖处理（PSM），秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理产量好于秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理。

4 结 论

1）与CK相比，秸秆局部覆盖马铃薯薯块产量和显著提高了16.8%及21.3%，RSM处理薯块产量和显著提高了18.6%及23.3%，低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理薯块产量和提高了21.1%、26.2%。局部覆盖处理间，与PSM处理相比，RSM处理薯块产量及提高了1.5%和1.7%；与秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理相比，秸秆局部低覆盖（6 000 kg/hm2）处理薯块产量及提高了6.1%和6.5%。

2）覆盖能显著提高马铃薯生育期0～180 cm土层土壤水分，改善土壤墒情。与CK相比，秸秆局部覆盖增墒效应显著，且增墒效果表现为RSM处理>PSM处理，秸秆局部低覆盖量（6 000 kg/hm2）处理>秸秆局部高覆盖量（9 000 kg/hm2）处理。

3）与CK相比，覆盖处理显著降低马铃薯全生育期平均总耗水量，其中以秸秆局部覆盖PSM6处理和RSM6处理降幅最大，显著降低了13.0 mm及13.4 mm，且马铃薯生育期总耗水量及耗水特征总体均呈先增大后减小的趋势。

4）从蓄水保墒、增产高效等方面考虑，推荐髙垄秸秆局部覆盖（RSM）+6 000 kg/hm2的覆盖量作为西北旱作区马铃薯生产上较为适宜的种植方式。

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The Way and Amount of Straw Mulching Impact Water Consumption and Yield of Potato

MA Juhua1, HUANG Caixia1*, LI Yazhen1, YANG Yong1, CHEN Zhipi2, LI Hongcai3,LI Yongjun2, HU Liangliang1, WANG Longlong1, ZHANG Qian1

(1. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;2. Dingxi Hydraulic Research Institute, Dingxi 743000, China; 3. Dingxi Water Resources Bureau, Dingxi 743000, China)

【Objective】Straw mulching and ridge tillage is an improved agronomic technology to sustain crop production in the loess plateau in northwestern China. How their combination impacts water uptake and crop yield is not well understood. This paper is to fill this knowledge gap.【Method】The experiment was conducted in a potato field and compared ridge tillage and traditional flatten tillage. For the ridge tillage, there were three mulching treatments: film mulching (PM), locally high straw mulching (RSM9), andlocally low straw mulching (RSM6). For the traditional flatten tillage, there were also three treatments: locally high straw mulching (PSM9), locally low straw mulching (PSM6), and full straw mulching (FC). The control is flatten tillage without mulching.【Result】①Compared with CK, mulching increased the yield andof the potato by 11.8%～21.7% and 15.9%～26.7%, respectively. Compared with PSM treatments, RSM treatments increased the yield andof the potato by 1.5% and 1.7%, respectively. Compared with the locally high straw mulching (9 000 kg/hm2), the locally low straw mulching (6 000 kg/hm2) increased the yield andby 6.1% and 6.5%, respectively. ② Compared with CK, local straw mulching increased soil moisture in some regions and reduced it in other regions, but overall, it increased soil water content. The increased soil water storage under different treatments was ranked in the order of RSM6 >PSM6 >RSM9 >PSM9 treatment. ③ Compared with CK, partial straw mulching increased total water consumption, daily water consumption, and water consumption coefficient for potato tuber formation and starch accumulation by 4.6 mm, 0.11 mm/d and 2.7%, respectively. Water consumption during tuber expansion and harvest was greater in RSM than in PSM, while the opposite was true during soil-tuber expansion.【Conclusion】Straw mulching can reduce water consumption before tuber expansion, increase water consumption after tuber expansion, balance water consumption and demand during key growth stages, and promote potato growth and development. For all treatments we compared, ridge tillage coupled with partial straw mulching at 6 000 kg/hm2was most effective.

local straw mulching; culture; high ridge; water consumption characteristics; potato

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2022-04-13

国家自然科学基金项目（31960380）；甘肃农业大学水利水电工程学院青年教师科技创新基金项目（SLXY-NQ-2020-02）

马菊花（1995-），女。硕士研究生，主要研究方向为节水灌溉及旱作农业水资源高效利用。E-mail: 2726473909@qq.com

黄彩霞（1980-），女。副教授，研究生导师，主要从事节水灌溉及旱作农业水资源高效利用研究。E-mail: xlish2008@163.com

1672 - 3317（2023）03 - 0057 - 09

S532；S152

A

10.13522/j.cnki.ggps.2022204

责任编辑：白芳芳