全覆膜垄作种植对旱作马铃薯生长和土壤特性的影响

　　摘要：针对内蒙古长城沿线丘陵区土壤保水保肥性差，春旱严重及马铃薯产量和降雨利用率低的问题，采用地膜覆盖和垄作种植相结合的技术手段，通过连续２年的田间试验，研究了露地平作（ＣＫ）、全膜垄作（全膜双垄垄上播（Ａ１）、全膜单垄垄上播（Ａ２）、全膜单垄垄上微沟播（Ａ３））和全覆膜平作（Ａ４）５种栽培方式对旱作农田土壤酶活性与相应土层土壤含水量、温度、ｐＨ及马铃薯生长的影响。结果表明：整个生育期内，全覆膜和垄作提高了土壤增温保墒能力，Ａ１、Ａ２、Ａ３和Ａ４处理，与ＣＫ相比，土壤含水量分别提高了３２．７６％，２３．６０％，４２．９２％，１７．５８％，土壤温度分别提高１１．５１％，９．４１％，６．８７％，４．８３％，同时显著降低０—２０ｃｍ土层土壤ｐＨ，提高了相应土层土壤过氧化氢酶和脲酶活性，进而增加芽鲜重、根鲜重和芽粗，提高了根系活力，降低了丙二醛含量。与ＣＫ相比，产量分别提高４８．６２％，３４．２２％，５２．８５％，２１．７０％，显著增加了降雨利用率和肥料偏生产力。可见，全膜垄作种植可改善土壤质量，提高作物产量和降雨利用率，且以Ａ１和Ａ３效果最优，更适合作为内蒙古长城沿线丘陵区节水高产栽培模式。

　　关键词：旱作马铃薯；全覆膜；垄作种植；生长；产量；土壤酶活性

　　马铃薯是一种粮菜兼用型经济作物，含有多种营养和生理活性物质，对人体具有一定的调理作用［１－２］。中国马铃薯栽培区主要分布在干旱和半干旱区域，土壤保水保肥性差、蒸发性强，地下水较深，没有上行补给的可能，降雨成为土壤水分的唯一来源［３］。春播地温低［４］、降雨量少［５］、变率大、分布不均匀和当地马铃薯栽培技术落后及管理不恰当等因素长期影响着内蒙古长城沿线旱作丘陵区马铃薯产量和水分利用效率。因此，如何应用保水、集水措施来增加马铃薯对天然降雨的利用效率是提升马铃薯产量的首要措施。垄沟地膜覆盖栽培能够将小于５ｍｍ的无效降雨汇集转化为作物的有效水资源［６］，提高土壤含水量和温度［７］，通过淋溶减少肥料的损失，增加养分供应［８］，被广泛应用在干旱和半干旱地区，已成为该区域研究热点。

　　１材料与方法

　　１．１试验区概况

　　试验于２０１５—２０１６年在内蒙古清水河县宏河镇进行，该地区为典型长城沿线旱作丘陵区，旱坡地占９０％以上，平均海拔１３７４ｍ。年均气温７．１℃，≥１０℃积温２３７０℃，无霜期１４０ｄ，年日照时间２９１４ｈ，年均大风日数１９ｄ，年总辐射量５７０．６ｋＪ／ｃｍ２，干燥度３．９４，年蒸发量２５７７ｍｍ，年均降水量３６５ｍｍ，降水主要集中在７—８月，春旱尤为严重，属典型的中温带半干旱大陆性季风气候。试验地土壤类型为黄绵土，土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮含量为１０．４５，１．９０，１．１３，２４．５０，３８．８０ｇ／ｋｇ，速效磷、速效钾含量为１６．７０，１４３．６２ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ７．８７。２０１５年，生育期降水量仅为１５２．９ｍｍ，２０１６年，生育期降水量４５０ｍｍ（表１、图１）。

　　１．２试验设计

　　２０１５年和２０１６年均５月１０日起垄覆膜，５月１１日人工点播，供试马铃薯为当地主栽品种克新１号，播前施用马铃薯复合肥９００ｋｇ／ｈｍ２（Ｎ∶Ｐ２Ｏ５∶Ｋ２Ｏ＝１８∶１０∶１５）是当地种植马铃薯常用复合肥。试验采用随机区组设计，播深１０～１５ｃｍ，小区面积４．４ｍ×７ｍ＝３０．８ｍ２，３次重复。试验共５个处理，分别为：ＣＫ（露地平作，平作不覆膜，常规对照种植。

　　２结果与分析

　　２．１全覆膜和垄作对土壤含水量的影响全覆膜和垄作持续显著影响土壤表层０—２０ｃｍ土壤含水量，与ＣＫ存在显著差异（表２）。２０１５年，整个生育期内不同处理土壤含水量均始终显著高于ＣＫ，分别提高４．９８％～２９．６８％（芽条期），９．３３％～２９．２１％（苗期），３７．４７％～５６．８４％（块茎形成期），１６．４６％～４０．２３％（块茎膨大期），２２．７６％～４４．５１％（淀粉积累期），２７．３５％～５５．６８％（成熟期）；整个生育期平均，Ａ１、Ａ２、Ａ３和Ａ４处理，与ＣＫ相比，分别提高３０．６３％，２３．８３％，４１．９４％，１９．２４％；２０１６年，土壤含水量呈先降低在升高趋势，芽条期表层土壤含水量最高，淀粉积累期含水量最低。各处理土壤含水量较ＣＫ提高５．１９％～２２．６４％（芽条期），１．０２％～２１．８５％（苗期），１４．１４％～４０．１８％（块茎形成期），３８．２４％～７３．２４％（块茎膨大期），２２．１０％～６６．２７％（淀粉积累期），２５．６２％～６２．００％（成熟期），整个生育期平均，Ａ１、Ａ２、Ａ３和Ａ４处理，与ＣＫ相比，分别提高３５．１６％，２３．３４％，４４．０２％，１５．７０％。总之，从整个生育期来看，各处理土壤含水量的变化规律基本一致，Ａ１和Ａ３处理土壤含水量最高。

　　２．２全覆膜和垄作对土壤温度日变化的影响

　　由表３可知，全覆膜和垄作持续提高生育期内土壤温度，从８：００—１４：００随着光照变强，气温上升，各处理温度均上升，在１４：００达到最大值，１４：００—２０：００各处理温度均为下降；随着生育进程推进，８：００各处理平均温度均呈先上升后下降趋势，１４：００—２０：００各处理平均温度均呈先下降后上升再下降趋势。２０１５年，８：００为温度最低的时刻，芽条期、苗期、块茎形成期、块茎膨大期和成熟期，各处理平均较ＣＫ提高０．４０～２．５１，０．８０～２．８５，１．６３～２．９６，０．１２～０．５９，０．０５～０．５１，０．３５～１．０３℃；１４：００和２０：００生育期平均，各处理较ＣＫ提高０．６６～２．２４，０．７１～１．６９℃。２０１６年，土壤温度类似于２０１５年，各生育时期不同处理，与ＣＫ相比，分别提升２．５０～１．１９，２．１８～０．９１，１．３６～０．２６，１．４０～０．５４，２．１０～１．４６℃。全膜垄作（Ａ１、Ａ２、Ａ３）处理作用效果优于全膜平作（Ａ４）处理，处理间总体表现为Ａ２＞Ａ１＞Ａ３＞Ａ４＞ＣＫ。

　　3讨论

　　土壤水分状况是干旱和半干旱地区制约农业发展主要限制因素，起垄和覆膜的结合改变了地面微地形，实现了对自然降雨在时间和空间上的可调配性，影响了土壤水分的运动，可增加作物产量，提高水分利用率［１９］。微垄覆膜侧播栽培模式下，５ｍｍ降雨即可显著提高马铃薯根际０—２０ｃｍ土层土壤含水量，１０ｍｍ时微垄覆膜侧播的贮水效果最好［２０］。本研究表明，全覆膜和垄作显著提高了生育期内土壤含水量，全膜垄作（Ａ１、Ａ２、Ａ３）作用效果优于全膜平作（Ａ４）处理，且以Ａ１和Ａ３效果最佳。覆膜垄作改变农田微地形，能够有效收集降雨、减少土壤蒸发、降低地表径流，从而提高了土壤含水量。本研究发现，全覆膜和垄作一定程度上影响着土壤温度的变化，土壤温度变化又随着植株的生长，气温的升高有所改变。２０１５和２０１６年生育后期土壤温度明显小于前期，且较ＣＫ增温幅度也有所下降，这与吴从林等［２１］研究结果相似，主要是因为苗期较小的作物冠层允许大量光照透过被地膜接收，而随着增加的冠层，截获更多的光照从而减弱了地膜的增温效应。

　　4结论

　　全膜垄作栽培增温保墒效果明显优于全膜平作和露地平作，其中以Ａ１和Ａ３处理效果最显著，与ＣＫ相比，土壤含水量分别增加３２．７６％，４２．９２％，土壤温度分别提高１１．５１％，６．８７％。全覆膜和垄作降低０—２０ｃｍ土层土壤ｐＨ，提高相应土层土壤过氧化氢酶和脲酶活性，均以Ａ１和Ａ３处理表现最好。

　　参考文献：

　　［１］曾凡逵，许丹，刘刚．马铃薯营养综述［Ｊ］．中国马铃薯，２０１５（４）：２３３－２４３．

　　［２］吕巨智，染和，姜建初．马铃薯的营养成分及保健价值［Ｊ］．中国食物与营养，２００９（３）：５１－５２．

　　［３］郭晓霞，刘景辉，田露，等．免耕轮作对内蒙古地区农田贮水特性和作物产量的影响［Ｊ］．作物学报，２０１２，３８（８）：１５０４－１５１２

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