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作物杂志,2025, 第1期: 139–146 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.01.017

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

垄沟秸秆覆盖对旱作马铃薯土壤水热特征及产量的影响

张楷楷1(), 赵德明2, 马菊花3, 白鹏军4, 马鹏1, 陈蕙1, 徐文杰1, 黄彩霞1(), 刘众宇1   

  1. 1甘肃农业大学水利水电工程学院，730000，甘肃兰州
    2甘肃省建筑设计研究院有限公司，730000，甘肃兰州
    3甘肃民族师范学院物理与水电工程系，747000，甘肃甘南
    4定西市水利科学研究所，743000，甘肃定西
  • 收稿日期:2023-12-29 修回日期:2024-07-18 出版日期:2025-02-15 发布日期:2025-02-12
  • 通讯作者: 黄彩霞，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
  • 作者简介:张楷楷，主要从事智慧水利与节水技术研究，E-mail：2211631693@qq.com
  • 基金资助:
    甘肃省自然科学基金(22JR5RJ1020);甘肃农业大学青年导师扶持基金项目(GAU-QDFC-2023-13);兰州市科技计划项目(2022-2-62);甘肃农业大学水利水电工程学院科研团队建设专项(Gaucwky-07)

Effects of Furrow Straw Mulching on Soil Hydrothermal Characteristics and Yield of Potato under Dry Cultivation

Zhang Kaikai1(), Zhao Deming2, Ma Juhua3, Bai Pengjun4, Ma Peng1, Chen Hui1, Xu Wenjie1, Huang Caixia1(), Liu Zhongyu1   

  1. 1College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730000,Gansu, China
    2Gansu Institute of Architectural Design and Research Co., Ltd., Lanzhou 730000, Gansu, China
    3Department of Physics and Hydropower Engineering, Gansu Normal University for Nationalities, Gannan 747000, Gansu, China
    4Dingxi Water Conservancy Research Institute, Dingxi 743000, Gansu, China
  • Received:2023-12-29 Revised:2024-07-18 Online:2025-02-15 Published:2025-02-12

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2

PDF (PC)

44

摘要：

为探明垄沟秸秆局部覆盖对土壤水热及马铃薯耗水、产量及水分利用效率的影响机理，进而寻求半干旱地区马铃薯提质增产的最优种植模式。2021年在黄土高原雨养条件下以垄作和覆盖为因子，设置高垄秸秆局部覆盖（SHL）、平作秸秆局部覆盖（PL）、地膜局部覆盖（PSM）及不覆盖露地平作（CK）4个处理进行大田试验。结果表明，与CK相比，垄沟秸秆覆盖处理显著提高土壤贮水量7.84~15.34%，显著降低苗期―块茎形成期、块茎膨大―淀粉积累期阶段耗水量及耗水强度；降低土壤温度2.45~17.37%；产量及干薯产量分别显著提高2.93%~18.67%和2.50%~25.84%，大薯率及商品薯率分别显著提高4.29%~57.70%和11.86%~27.50%，块茎含水率显著提高2.84%~2.86%。秸秆局部覆盖处理间，PL较SHL提高土壤贮水量6.95%；SHL处理较PL在苗期―块茎形成期、淀粉积累期―收获期显著降低耗水量14.23%和39.98%；在块茎膨大期―淀粉积累期、淀粉积累期―收获期分别降低耗水强度12.17%和40.09%；SHL较PL处理产量显著提高15.30%。与CK相比，SHL、PL、PSM处理水分利用效率均显著提高；与PSM处理相比，SHL、PL处理分别提高6.17%、2.23%，SHL较PL处理提高3.85%。通过主成分分析，SHL处理对陇中旱作马铃薯田间土壤水热调节效果最优，其调温保墒、提质增产效果显著，是当地较为适宜的种植栽培模式。

关键词: 马铃薯, 秸秆局部覆盖, 水分, 温度, 产量

Abstract:

In order to investigate the influence mechanism of ridge furrow partial straw mulching on soil water temperature, water consumption, yield and water use efficiency of potato, and to seek the optimal planting model for potato quality and yield improvement in semi-arid areas, four treatments of high ridge straw strip mulch (SHL), plain straw strip mulch (PL), plastic film mulch (PSM) and open field plain mulch (CK) were set up under rain-reared conditions on the Loess Plateau for field tests in 2021. The results showed that compared with CK, straw mulching treatment significantly increased the soil water storage by 7.84%-15.34%, and decreased the water consumption and water intensity at seedling-tuber formation stage, tuber swelling-starch accumulation stage. Soil temperature decreased by 2.45%-17.37%. The yield and dry potato yield were increased by 2.93%- 18.67% and 2.50%-25.84%, the yield of large potato and commercial potato were increased by 4.29%-57.70% and 11.86%-27.50%, respectively, and the water content of tuber was increased by 2.84%-2.86%. In straw mulching treatment, PL treatment increased soil water storage by 6.95% compared with SHL. Compared with PL, SHL treatment significantly reduced water consumption by 14.23% and 39.98% at seedling-tuber formation stage and starch accumulation-harvest stage, respectively. The water consumption intensity was reduced by 12.17% and 40.09% at tuber swelling stage-starch accumulation stage and starch accumulation stage-harvest stage respectively. SHL treatment significantly increased the yield by 15.30% compared with PL. Compared with CK, water use efficiency of SHL, PL and PSM treatments were significantly increased. Compared with PSM, SHL and PL treatment increased by 6.17% and 2.23%, respectively. SHL was 3.85% higher than that of PL. By principal component analysis, partial mulching of high ridge straw (SHL) has the best effect on soil water and heat regulation in semi-arid area of central Gansu, and it is a suitable planting and cultivation mode.

Key words: Potato, Partial straw mulching, Moisture, Temperature, Yield

图1

2021年马铃薯生育期降水、气温变化

表1

试验设计

处理Treatment 设计方案Designing scheme
高垄秸秆局部覆盖SHL 垄高30 cm，垄宽70 cm，沟宽40 cm，垄上种植2行马铃薯，不覆盖，垄沟玉米秸秆整秆覆盖。
平作秸秆局部覆盖PL 不起垄，种植带宽70 cm，种植2行马铃薯，不覆盖，覆盖带宽40 cm，玉米秸秆整秆覆盖。
地膜局部覆盖PSM 不起垄，种植带宽70 cm，覆黑色地膜，膜上种植2行马铃薯，间隔带宽40 cm。
传统露地平作CK 不起垄，种植带宽70 cm，无覆盖，间隔带宽40 cm。

图2

不同处理马铃薯阶段贮水量变化 不同小写字母表示各处理在P < 0.05水平上差异显著，下同。

图3

不同处理马铃薯阶段耗水量变化

表2

不同处理马铃薯日耗水强度变化

处理
Treatment		 苗期―块茎形成期
Seedling-tuber
formation stage		 块茎形成期―块茎膨大期
Tuber formation-
tuber swelling stage		 块茎膨大期―淀粉积累期
Tuber swelling-
starch accumulation stage		 淀粉积累期―收获期
Starch accumulation-
harvest stage
SHL 1.90±0.16a 5.59±0.19b 3.03±0.45a 2.81±0.70ab
PL 1.44±0.01bc 5.56±0.26b 3.45±0.42a 4.69±0.97a
PSM 1.63±0.04bc 5.68±0.21b 3.27±0.31a 4.79±0.51a
CK 1.17±0.08c 6.54±0.11a 3.70±0.04a 0.92±0.07b

图4

不同处理马铃薯全生育期0~25 cm土层平均温度

图5

马铃薯关键生育期0~25 cm土层土壤剖面温度变化

图6

马铃薯关键生育期各土层土壤平均温度变化

表3

不同处理马铃薯产量和商品薯率

处理
Treatment		 产量
Yield
(kg/hm2)		 大薯率
Large tuber
rate (%)		 中薯率
Middle tuber
rate (%)		 小薯率
Small tuber
rate (%)		 商品薯率
Commercial
tuber rate (%)		 块茎含水率
Tuber moisture
content (%)		 干薯产量
Dry potato yield
(kg/hm2)		 出干率
Dry yield
(%)
SHL 41 919.05±923.12a 33.04±4.10b 36.91±0.92a 30.04±3.19b 69.96±3.19b 81.60±0.20a 7684.18±399.79b 18.40±0.20b
PL 36 357.14±169.57bc 49.96±3.83a 29.79±2.31a 20.26±1.52c 79.74±2.31a 81.58±0.43a 9433.90±354.82a 18.42±0.43b
PSM 38 519.05±797.75b 38.10±5.99ab 34.95±4.20a 26.95±1.79b 73.05±4.20b 81.37±0.53a 7072.12±286.43b 18.63±0.53b
CK 35 323.81±745.29c 31.68±0.11b 30.85±0.55a 37.46±0.45a 62.54±0.55d 79.33±0.01b 7496.93±108.00b 20.67±0.01a

图7

不同处理下水分利用效率变化

表4

性状的主成分分析

指标
Index		 主成分
Principal component
PC1 PC2
X1 0.826 0.548
X2 0.667 0.729
X3 0.629 -0.775
X4 0.958 -0.286
X5 0.982 -0.180
特征值Eigenvalue 3.405 1.546
贡献率Contribution rate (%) 68.095 30.929
累计贡献率Accumulative contribution rate (%) 75.205 99.024

表5

主成分分析得分

处理
Treatment		 X1 X2 综合评价值
Comprehensive
evaluation value		 综合排名
Comprehensive
ranking
SHL 1.64 1.13 1.47 1
PL 0.31 -1.76 -0.33 3
PSM 0.68 0.12 0.50 2
CK -2.64 0.51 -1.64 4
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