不同覆膜集雨方式对马铃薯生长发育的影响

余帮强+张国辉+吴林科

摘要：通过设置不同的覆膜垄面和垄沟宽度比例，研究不同覆膜集雨方式对马铃薯生长发育的影响，结果表明，不同覆膜集雨方式均对马铃薯株高、叶绿素值、干物质含量、块茎产量、商品薯率有显著影响，影响程度依次表现为 M50G20 处理>M60G10处理>M40G30处理>CK。其中M50G20处理集雨效果最好，不同生育期均显著提高了马铃薯的株高、叶片叶绿素含量、干物质积累量，马铃薯产量、商品薯率分别比CK提高48.1%、21.0%。

关键词：覆膜集雨方式；马铃薯；生长发育；影响

中图分类号： S532.04 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）11-0136-03

马铃薯是宁夏南部山区的一种重要作物，种植面积占该区作物播种面积50%以上，当地农民收入的1/4来自马铃薯，为农民增收致富和当地社会稳定起着关键作用[1]。然而，该地区是典型的雨养农业区，干旱少雨，十年九旱，年降水量为291～415 mm，同时缺乏有效的灌溉条件，且蒸发量大，降水一方面集中在少数几次降雨过程，另一方面小于5 mm的无效降水多，导致径流损失与蒸发损失，水分供应不足和水分利用效率低成为影响宁夏南部山区马铃薯产量的主要因子，因此，改善水分供应和提高水分利用效率乃是该地区马铃薯生产发展的最佳途径。

宁夏南部山区90%以上的马铃薯都是旱地栽培，自然降水是该地区马铃薯水分的主要来源，旱地土壤水分有效供应是马铃薯获得高产的重要前提，研究表明，马铃薯产量在丰水年较枯水年提高45%以上[2]。如何应用集水、蓄水、保水措施来挖掘现有降水的最大生产潜力，是解决马铃薯关键生育期缺水影响产量提高的关键[3-5]。提高降水利用率有多种途径，直接抑制水分蒸发是重要途径之一。地膜覆盖能明显减少土壤水分蒸发及集5 mm以下的无效降雨为有效降水，从而提高降水利用率[6-7]，地膜覆盖还可以增加土壤温度[8]，地膜覆盖被公认为是对促进作物增产贡献最大的栽培技术要素之一。地膜覆盖技术始于日本，1978年引入中国后迅速发展，尤其在干旱半干旱地区得到广泛应用，并成为重要的农业增产技术手段之一[9]。近年来，各项地膜栽培技术也广泛应用于马铃薯的生产中，并取得了成功。由于宁夏南部山区独特的气候、土壤和主栽品种的差异，本试验根据当地实际情况，设置了不同的覆膜集雨方式，研究不同覆膜集雨方式对马铃薯生长发育的影响，以期为筛选该地区最佳的马铃薯覆膜集雨方式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区基本概况

试验于2015年4—10月在宁夏农林科学院固原分院头营科研基地开展，基地位于我国黄土高原丘陵沟壑区。地处106°44′E，36°10′N，海拨1 550 m。年降水量291～415 mm，属半干旱半湿润地区。供试土壤为黄绵土，有机质含量2.8%，碱解氮47.2 mg/kg，速效磷8.1 mg/kg，速效钾178.6 mg/kg，pH值6.8，土壤条件非常适合马铃薯生长。

1.2 试验设计及田间管理

供试品种为当地马铃薯主栽品种宁薯14号。本试验采用单因素4水平随机区组设计，试验共设4个处理：（1）不设集雨垄面（CK）；（2）集雨壟面宽40 cm，垄沟宽30 cm（M40G30）；（3）集雨垄面宽50 cm，垄沟宽20 cm（M50G20）；（4）集雨垄面宽60 cm，垄沟宽10 cm（M60G10）。除CK为露地平种垄作种植方式外，其他处理的种植方式均为在垄沟内露地种1行。集雨垄高20 cm，株距33 cm，行距70 cm，密度为 43 500株/hm2，小区面积42 m2，重复4次。

试验统一施马铃薯专用复合肥300 kg/hm2、有机肥 30 t/hm2 作基肥。人工穴播方式播种， 6行区种植。4月19日播种，5月20日出苗，6月11日现蕾，6月28日开花，9月22日收获。试验期间不进行人工补水，人工除草4次，培土起垄2次，防治马铃薯晚疫病4次。

1.3 测定指标及方法

分别于苗期、蕾期、花期、成熟期在每个小区随机选取植株5株，采用米尺测量地面至植株顶端的高度，利用SPAD-s502叶绿素仪测定叶绿素SPAD值；于105 ℃杀青0.5 h，80 ℃烘干至恒质量，测定马铃薯不同生育期干物质积累量；成熟期各小区全区进行收获计块茎产量。收获时每个小区取3个点，每点挖取10株，分别称量10株的块茎质量和商品薯（75 g以上的块茎）的质量，计算商品薯率。

1.4 统计与分析

试验数据采用Excel 2003计算处理，方差分析采用Duncans新复极差法多重比较由DPS 7.05数据统计软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜集雨方式对株高的影响

从表1可以看出，随着马铃薯生育期延长，株高也显著增高，不同处理对马铃薯株高影响均达显著差异，不同生育期马铃薯株高依次表现为：M50G20处理>M60G10处理>M40G30处理>CK。具体表现为：苗期M50G20、M60G10、M40G30处理与CK差异显著；蕾期M50G20处理与M60G10、M40G30处理差异显著，M60G10与M40G30处理间差异不显著；花期不同处理间均差异显著；成熟期M50G20与其他处理差异显著，M60G10、M40G30处理间差异不显著。表明不同生育期，不同覆膜集雨方式均能显著增加马铃薯株高，M50G20处理增加株高的效果最为显著。

2.2 不同覆膜集雨方式对叶绿素SPAD值的影响

叶绿素是植物叶片的主要光合色素，叶绿素含量是植物生理研究中的重要指标[10-11]。马铃薯叶绿素含量高低影响马铃薯产量和品质的形成。SPAD-s502叶绿素仪是一种轻便的叶绿素检测仪，带到田间直接测定叶绿素含量可以较好反映植物叶片上叶绿素的浓度[12]。

从图1可以看出，随着生育期的延长，马铃薯叶绿素SPAD值也逐渐增高，花期过后又开始逐渐降低。苗期不同处理间差异不显著；蕾期M50G20处理叶绿素SPAD值最高，比CK高16.2%，且与M40G30、M60G10处理差异显著；花期不同处理与对照差异显著，M50G20、M60G10、M40G30处理分别比CK高19.5%、12.5%、7.8%；成熟期M50G20处理叶绿素SPAD值最高，比CK高37.8%，M60G10、M40G30处理间差异不显著，但均与CK差异显著。表明除苗期外，不同覆膜集雨方式对马铃薯叶绿素SPAD值均有显著影响，其中M50G20处理影响最为显著。

2.3 不同覆膜集雨方式对干物质积累的影响

干物质是作物光合作用产物的最高形式，其积累和分配与作物经济产量有密切的关系，众多研究认为，作物产量实质上通过光合作用直接或间接形成的，并取决于光合产物的积累与分配[13-14]。

从图2可以看出，随着生育期的延长，马铃薯干物质也逐渐积累增加，特别是在蕾期过后干物质积累量和积累速度迅速变快。不同覆膜集雨方式均对干物质积累有显著影响，在不同生育期均与CK差异显著。具体表现为：苗期M50G20、M60G10、M40G30处理单株干物质分别比CK高26.1%、21.7%、19.6%；蕾期M50G20、M60G10、M40G30处理单株干物质分别比CK高72.0%、44.8%、27.3%；花期M50G20、M60G10、M40G30处理单株干物质分别比CK高40.1%、25.3%、16.6%；成熟期M50G20、M60G10、M40G30处理单株干物质分别比CK高30.3%、20.3%、14.8%。表明不同生育期，不同覆膜集雨方式对马铃薯干物质积累均有显著影响，其中M50G20处理干物质最高，积累速度最快，影响效果最为明显。

2.4 不同覆膜集雨方式对块茎产量的影响

从图3可以看出，不同覆膜集雨方式对马铃薯块茎均有显著的增产效果，产量均与CK差异显著，M50G20、M60G10、M40G30处理分别比CK增产48.1%、34.9%、18.9%。其中，M50G20处理产量最高，达31.4 t/hm2，分别比M60G10、M40G30处理增产9.7%、24.6%，与M60G10、M40G30处理产量差异显著。M60G10处理比M40G30处理增产13.5%，差异显著。表明 M50G20 处理对产量影响最大，增产效果最好。

2.5 不同覆膜集雨方式对商品薯率的影响

从图4可以看出，不同覆膜集雨方式对马铃薯商品薯率均有显著影响。M50G20、M60G10、M40G30处理商品薯率分别比CK增加21.0%、16.1%、11.9%，均与CK差异显著。其中，

M50G20处理商品薯率最高，达89.2%，分别比M60G10、M40G30处理商品薯率高4.2%、8.1%， 与M60G10、M40G30处理差异显著。表明M50G20对马铃薯商品薯率的影响最大，能明显提高马铃薯的商品性和商品利用价值。

3 结论与讨论

干旱问题是长期以来制约半干旱地区农业可持續发展的主要因素[15-16]，由于半干旱地区以雨养农业为主，降水是土壤水库存水的唯一来源，科学“蓄住天上水，保住地里墒，用好用活天然降水”，是旱作农业生产的根本出路和途径[17]。而在旱作农业区推广沟垄覆膜栽培已成为提高作物产量和增加经济效益的主要措施之一。高世铭等研究表明，通过沟垄覆膜种植产量和水分利用效率分别提高39%～58.38%和8.46%～67.97%[18]。刘世明通过沟垄覆膜对马铃薯增产机理研究也表明，地膜覆盖比一般露地栽培温度高3.5 ℃，水分的利用率提高82%，马铃薯提早成熟15 d[17]，主要原因是在半干旱区通过地膜覆盖处理可以改善马铃薯生长发育的微环境，促进植株的生长发育与产量的提高。研究表明，在黄土高原半干旱地区垄沟覆膜集雨能提高作物的产量，还可以提高降雨的水分利用效率，主要原因是垄面覆盖地膜的集雨、保墒、增温效应[19-21]。

本试验通过设置不同的覆膜垄面、垄沟宽度比例，分析不同覆膜集雨方式对马铃薯生长发育的影响。试验结果表明，不同覆膜集雨方式均对马铃薯株高、叶绿素SPAD值、干物质量、块茎产量、商品薯率有显著影响，不同覆膜集雨方式整体影响依次表现为M50G20处理>M60G10处理>M40G30处理。不同覆膜方式均有一定的集雨效果，其中M50G20方式的集雨效果最好。原因是M50G20能够最有效地减少土壤水分蒸发，最大程度地把无效降水转为有效降水，从而提高了水分利用效率。本试验结果为2015年试验数据，由于该地区降水时空分布不均匀，还需要进一步进行试验验证。

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