检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2025, 第1期: 170–178 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.01.021

所属专题： 杂粮作物

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

水氮调控对膜下滴灌马铃薯水分动态及产量的影响

马鹏1(), 魏熙明2, 丁芳菊2, 张楷楷1, 王巧丽2, 邢古月2, 常磊1, 黄彩霞1()   

  1. 1甘肃农业大学水利水电工程学院，730070，兰州
    2兰州市灌溉试验站，730050，兰州
  • 收稿日期:2024-05-27 修回日期:2024-07-19 出版日期:2025-02-15 发布日期:2025-02-12
  • 通讯作者: 黄彩霞，研究方向为节水灌溉及旱作农业水资源高效利用，E-mail：xlish2008@163.com
  • 作者简介:马鹏，研究方向为智慧水利与节水技术，E-mail：614325906@qq.com
  • 基金资助:
    兰州市科技计划项目(2022-2-62);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)

Effects of Water and Nitrogen Regulation on Water Dynamics and Yield of Potato under Mulched Drip Irrigation

Ma Peng1(), Wei Ximing2, Ding Fangju2, Zhang Kaikai1, Wang Qiaoli2, Xing Guyue2, Chang Lei1, Huang Caixia1()   

  1. 1College of Water Resources and Hydropower Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu, China
    2Lanzhou Irrigation Experiment Station, Lanzhou 730050, Gansu, China
  • Received:2024-05-27 Revised:2024-07-19 Online:2025-02-15 Published:2025-02-12

RichHTML

2

PDF (PC)

80

摘要：

为探明适宜陇中半干旱地区马铃薯节水减肥、提质增产的种植模式，于2023年4-9月在甘肃省皋兰县开展膜下滴灌马铃薯水氮调控大田试验。设置3个水分调亏梯度：高水[W1，占田间持水量（FC）的65%~75%]、中水（W2，55%~65% FC）和低水（W3，45%~55% FC）；3个施氮梯度：高氮（N1，240 kg/hm2）、中氮（N2，180 kg/hm2）和低氮（N3，120 kg/hm2），以高水不施肥为对照（CK），共10个处理。结果表明，马铃薯0~120 cm土层平均土壤含水率均以W1N2处理最高；马铃薯在块茎膨大期的耗水量、日耗水强度及耗水模系数均达到最高值，各处理间，以W1N1处理总耗水量、阶段耗水量和日耗水强度达到最高，W1N2处理次之，W1N1较CK处理分别显著提高9.25%、9.91%和9.87%；不同水氮调控下，W1N2处理的产量、商品薯率及水分利用效率（WUE）均达到最高，较CK处理分别显著提高42.17%、23.88%和31.24%。可见，不同水氮调控下，高水中肥（W1N2）在马铃薯节水保墒、提质增产方面效果显著，是该地区较为适宜的种植模式。

关键词: 马铃薯, 膜下滴灌, 水氮调控, 水分, 产量

Abstract:

In order to explore a suitable planting mode for water-saving, fertilizer-reducing, quality-improving and yield-increasing of potatoes in the semi-arid area of central Gansu, a field experiment on the regulation of water and nitrogen in potato under mulched drip irrigation was conducted in Gaolan county, Gansu Province, from April to September 2023. Three water deficit gradients were set up: high water [W1, accounting for 65%-75% of field water capacity (FC)], medium water (W2, 55%-65% FC) and low water (W3, 45%-55% FC). Three nitrogen application gradients: high nitrogen (N1, 240 kg/ha), medium nitrogen (N2, 180 kg/ha) and low nitrogen (N3, 120 kg/ha), with high water without fertilization as control (CK), a total of ten treatments. The results showed that the average soil water content of the 0-120 cm soil layer in the potato field treated with W1N2 was the highest. The water consumption, daily water consumption intensity and water-consumption modulus coefficient of potato reached the highest value in the tuber bulking period. Among the treatments, the total water consumption, stage water consumption and daily water consumption intensity of W1N1 reached the highest, followed by W1N2 treatment. Compared with CK treatment, W1N1 significantly was increased by 9.25%, 9.91% and 9.87%, respectively. Under different water and nitrogen regulation, the yield, marketable potato rate and water use efficiency of W1N2 treatment reached the highest, which were significantly increased by 42.17%, 23.88% and 31.24%, respectively, compared with CK treatment. It is evident that high-water combined with medium-fertilizer (W1N2) has a significant effect on with water-saving, soil moisture conservation, quality improvement, and potato yield increase in potato cultivation under varied water and nitrogen management. It is a relatively suitable planting pattern in this region.

Key words: Potato, Drip irrigation under film, Water and nitrogen regulation, Moisture, Yield

图1

皋兰县2023年马铃薯生育期降水量及日平均气温变化

表1

双因素随机区组试验设计方案

处理
Treatment		 苗期
Seedling stage		 块茎形成期
Tuber formation stage		 块茎膨大期
Tuber bulking stage		 淀粉积累期
Starch accumulation stage		 施氮量
Nitrogen application rate (kg/hm2)
W1N1 65%~75% 65%~75% 65%~75% 65%~75% 240
W1N2 65%~75% 65%~75% 65%~75% 65%~75% 180
W1N3 65%~75% 65%~75% 65%~75% 65%~75% 120
W2N1 55%~65% 55%~65% 55%~65% 55%~65% 240
W2N2 55%~65% 55%~65% 55%~65% 55%~65% 180
W2N3 55%~65% 55%~65% 55%~65% 55%~65% 120
W3N1 45%~55% 45%~55% 45%~55% 45%~55% 240
W3N2 45%~55% 45%~55% 45%~55% 45%~55% 180
W3N3 45%~55% 45%~55% 45%~55% 45%~55% 120
CK 65%~75% 65%~75% 65%~75% 65%~75% 0

图2

不同生育期0~120 cm各土层土壤含水率

图3

马铃薯全生育期总耗水量 不同小写字母表示处理间差异显著（P < 0.05），下同。

图4

不同生育期马铃薯耗水量变化

表2

不同生育期马铃薯日耗水强度、耗水模系数

处理
Treatment		 苗期
Seedling stage		 块茎形成期
Tuber formation stage		 块茎膨大期
Tuber bulking stage		 淀粉积累期
Starch accumulation stage
CD (mm/d) CP (%) CD (mm/d) CP (%) CD (mm/d) CP (%) CD (mm/d) CP (%)
W1N1 2.32±0.01a 19.58±0.01ab 3.39±0.02a 24.65±0.27c 4.73±0.08a 29.96±0.36c 3.24±0.01a 25.83±0.09d
W1N2 2.33±0.01a 19.84±0.03a 3.39±0.02a 24.84±0.11c 4.62±0.06ab 29.46±0.29c 3.22±0.05ab 25.86±0.43d
W1N3 2.34±0.01a 20.09±0.01a 3.41±0.04a 25.24±0.19bc 4.46±0.02bc 28.75±0.04cde 3.20±0.01ab 25.94±0.14d
W2N1 2.03±0.01b 19.49±0.12ab 3.06±0.03c 25.32±0.05bc 4.04±0.09d 29.12±0.34cd 2.87±0.01cd 26.08±0.17d
W2N2 2.02±0.04b 20.21±0.21a 2.94±0.04d 25.31±0.01bc 3.73±0.05e 27.96±0.59de 2.81±0.06d 26.53±0.30cd
W2N3 1.78±0.01c 17.38±0.02c 3.13±0.03c 26.25±0.04a 3.79±0.02e 27.70±0.13e 3.12±0.04b 28.67±0.11a
W3N1 1.25±0.02d 16.92±0.28c 2.01±0.01f 23.39±0.05d 3.19±0.06f 32.31±0.56b 2.15±0.03e 27.39±0.23bc
W3N2 1.14±0.04e 15.18±0.60d 2.27±0.08e 26.03±0.67ab 3.12±0.08f 31.21±0.52b 2.19±0.03e 27.59±0.58abc
W3N3 1.14±0.03e 16.70±0.49c 1.64±0.01g 20.10±0.06e 3.13±0.02f 34.40±0.04a 2.04±0.05f 28.21±0.05ab
CK 2.03±0.03b 18.69±0.27b 3.27±0.03b 25.91±0.18ab 4.31±0.04c 29.78±0.28c 2.95±0.05c 25.63±0.37d
F值
W 2079.017** 127.503** 1462.687** 62.397** 496.053** 110.553** 863.403** 24.560**
N 20.179** 3.386* 13.517* 21.943** 10.097* 5.058* 1.410ns 10.674*
W×N 13.936* 17.256** 41.071** 47.598** 2.211ns 10.201* 14.336* 4.318*

表3

马铃薯产量和水分利用率

处理
Treatment		 产量
Yield (kg/hm2)		 大薯率
Large potato rate (%)		 中薯率
Medium potato rate (%)		 商品薯率
Commercial potato rate (%)		 WUE
[kg/(hm2·mm)]
W1N1 48 567.04±573.40b 58.58±0.76ab 21.36±1.66f 79.94±0.41ab 11.39±0.08b
W1N2 53 826.35±246.55a 60.50±0.81a 21.91±0.24ef 82.42±1.05a 12.73±0.03a
W1N3 43 736.06±258.14c 55.87±2.41b 24.43±1.78de 80.30±0.64ab 10.45±0.10cd
W2N1 44 489.06±370.83c 54.56±0.55b 27.69±1.01bc 82.24±0.46a 11.90±0.02b
W2N2 39 854.13±720.08d 45.44±0.17c 31.25±0.82a 76.70±0.65b 11.06±0.31bc
W2N3 38 221.64±1630.09d 39.95±1.11d 31.13±0.19a 71.08±1.30c 10.36±0.52cd
W3N1 23 840.58±170.16ef 24.25±1.50f 27.76±0.79bc 52.02±0.72e 8.96±0.06ef
W3N2 24 703.83±438.54e 35.07±0.65e 30.46±1.01ab 65.53±1.66d 9.15±0.09ef
W3N3 21 566.64±639.50f 21.18±1.65f 26.38±0.37cd 47.55±2.02f 8.79±0.29f
CK 37 861.46±1724.84d 37.39±1.71de 29.15±0.52abc 66.53±2.22d 9.70±0.46de
F值
W 1032.527** 489.378** 50.710** 458.713** 107.469**
N 45.669** 35.970** 4.706* 44.358** 19.747*
W×N 16.714** 18.424** 3.837* 25.742** 8.459*

图5

马铃薯生育期耗水与产量要素的相关关系 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别指代苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期；TY：产量；LR：大薯率；MR：中薯率；SR：小薯率；CR：商品薯率。“*”和“**”分别表示P < 0.05和P < 0.01水平显著相关。

[1] Zhang F, Chen M G, Fu J T, et al. Effects of drip irrigation on yield, soil fertility and soil enzyme activity of different potato varieties in Northwest China. Frontiers in Plant Science, 2023, 14:1-14.
[2] 唐建昭, 肖登攀, 王靖, 等. 不同生产目标条件的马铃薯水氮管理优化. 农业工程学报, 2021, 37(20):108-116.
[3] Wang Z J, Liu H, Zeng F K, et al. Potato processing industry in China: current scenario, future trends and global impact. Potato Research, 2022, 66:543-562.
[4] 杨亚东, 段丁丁, 巨章宏, 等. 基于FAO-GAEZ模型的中国马铃薯县域种植空间布局优化. 地理研究, 2022, 41(12):3352- 3363.
doi: 10.11821/dlyj020211125
[5] 吴宣毅, 佟玲, 康德奎, 等. 调亏灌溉对西北地区不同种植密度玉米耗水和产量的影响. 农业工程学报, 2022, 38(增1):59-67.
[6] 姜丽娜, 索琳娜, 梁丽娜, 等. 生物炭基肥基施对大白菜产量、品质、养分吸收及土壤性质影响研究. 中国土壤与肥料, 2023 (7):23-31.
[7] 巨晓棠, 谷保静. 我国农田氮肥施用现状、问题及趋势. 植物营养与肥料学报, 2014, 20(4):783-795.
[8] 杨昕宇, 康益晨, 曹莉, 等. 施氮与缓释尿素有利于辣椒产量及品质的提升. 分子植物育种, 2019, 17(22):7507-7512.
[9] 侯晨丽, 田德龙, 徐冰, 等. 不同水盐处理对苜蓿耗水、品质及产量的影响. 水土保持学报, 2019, 33(6):293-298.
[10] 李佳, 王义, 肖蓉, 等. 不同灌溉施肥方式对夏玉米产量和水氮利用的影响. 山东农业科学, 2024, 56(2):104-110.
[11] Yang Y P, Yin J, Ma Z H, et al. Water and nitrogen regulation effects and system optimization for potato (Solanum tuberosum L.) under film drip irrigation in the Dry Zone of Ningxia China. Agronomy, 2023, 13(2):308.
[12] 酒歌, 王栋, 马娇. 膜下滴灌水氮调控对甘薯品质、产量及土壤水氮分布的影响. 灌溉排水学报, 2023, 42(12):63-72.
[13] 唐锐, 韩宜秀, 易树生, 等. 不同水氮组合对冬小麦产量及水氮利用效率的调控效应. 植物营养与肥料学报, 2023, 29(10):1944-1955.
[14] 刘秀花, 卢杰, 齐燕, 等. 水氮耦合对作物氮素吸收利用与迁移转化的影响. 灌溉排水学报, 2022, 41(4):1-12.
[15] 高尚洁, 刘杏认, 李迎春, 等. 施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响. 中国农业科学, 2024, 57 (5):935-949.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.05.009
[16] Ding Z L, Esmat F A, Sami A A, et al. Effect of amount of irrigation and type of P fertilizer on potato yield and NH3 volatilization from alkaline sandy soils. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2021, 21(2):1565-1576.
[17] 王艳哲, 刘秀位, 孙宏勇, 等. 水氮调控对冬小麦根冠比和水分利用效率的影响研究. 中国生态农业学报, 2013, 21(3):282-289.
[18] 张洁, 马鹏飞, 吴素利, 等. 浅埋滴灌土壤水分变化特征及作物耗水规律. 水土保持学报, 2023, 37(6):111-118.
[19] 张森昱, 冯雨露, 马建涛, 等. 不同降水年型下秸秆带状覆盖对西北旱地马铃薯品质和产量的影响. 干旱地区农业研究, 2023, 41(5):207-216.
[20] 邵志远, 蒋静, 张毅, 等. 不同灌水和施氮处理对燕麦产量、耗水特性和土壤盐分的影响. 灌溉排水学报, 2022, 41(5):84-89.
[21] 刘青, 马建涛, 韩凡香, 等. 不同覆盖材料对旱地马铃薯土壤水分和耗水的影响. 水土保持研究, 2023, 30(6):197-205.
[22] 李晶, 张恒嘉, 周宏. 土壤水分调亏处理膜下滴灌马铃薯耗水特征及生长动态. 干旱地区农业研究, 2017, 35(3):80-87.
[23] 郭晓霞, 田露, 苏文斌, 等. 不同膜下滴灌定额对土壤水热效应及甜菜产质量的影响. 灌溉排水学报, 2019, 38(12):1-10.
[24] 孔伟程, 冯绍元, 王凤新, 等. 不同覆膜对滴灌马铃薯土壤水热及其生长的影响. 水利与建筑工程学报, 2020, 18(5):10-17.
[25] 商美新, 房增国, 梁斌, 等. 不同水氮处理对膜下滴灌马铃薯产量、品质及土壤硝态氮运移的影响. 华北农学报, 2019, 34(6):118-125.
doi: 10.7668/hbnxb.201751736
[26] 翟中民, 史文娟, 张艳超, 等. 水氮盐调控对膜下滴灌棉花产量的影响及耦合模型. 排灌机械工程学报, 2022, 40(7):721-728.
[27] 张钊, 黄超, 樊宜, 等. 滴灌量对北疆春小麦生长发育、产量及水分利用效率的影响. 灌溉排水学报, 2024, 43(4):22-27.
[28] 史田斌, 刘震, 李志涛, 等. 不同生育期干旱胁迫对马铃薯生长特性、块茎产量和水分利用效率的影响. 江苏农业学报, 2024, 40(2):193-202.
[29] 秦子元, 张忠学, 孙迪, 等. 水氮耦合对黑土稻作产量与氮素吸收利用的影响. 农业机械学报, 2021, 52(12):324-335,357.
[30] 李志贤, 柴守玺. 西北绿洲氮磷配施对冬小麦产量及养分利用效率的影响. 麦类作物学报, 2010, 30(3):488-491.
[1] 任永福, 李嘉怡, 陈国鹏, 蒲甜, 陈虹, 王小春. 不同栽培管理模式对带状套作玉米产量与效率的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 101–108
[2] 田文强, 王泓懿, 聂凌帆, 孙刚刚, 张君, 张强斌, 于姗, 李家豪, 张金汕, 石书兵. 播期和播量对超晚播小麦群体生长、干物质积累及产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 115–122
[3] 姬景红, 刘双全, 马星竹, 郝小雨, 郑雨, 赵月, 王晓军, 匡恩俊. 控释尿素对寒地水稻农艺性状、产量及氮肥利用率的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 149–154
[4] 张纪利, 何敬浩, 韦建玉, 黄崇峻, 王维, 蔡一霞. 微生物菌剂配施时期对根际土壤细菌多样性、酶活性及烤烟产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 162–171
[5] 金丹丹, 隋世江, 陈玥, 李波, 曲航, 宫亮. 秸秆还田下氮肥减量对辽河平原水稻产量及氮素利用的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 172–179
[6] 李云霞, 杨佳蒴, 李洋洋, 向世鹏, 余金龙, 李斌, 郑维威, 刘璐. 不同移栽期对烟稻轮作烟区烤烟生长发育及产量和质量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 222–227
[7] 李俊志, 窦爽, 王晓东, 张蒙, 肖继兵. 不同间作模式对高粱生长发育的影响[J]. 作物杂志, 2025, (2): 234–240
[8] 赵玲玲, 李桂芳, 程楚, 郑铭洁, 胡敏, 朱剑锋, 沈阿衣, 沈阿呷, 王俊珍, 邵美红. 浙江省荞麦新品种引种试验初报[J]. 作物杂志, 2025, (2): 86–92
[9] 罗健科, 张克厚, 王泽宇, 张平珍, 南铭. 18个燕麦品种（系）在白银市沿黄河灌区的生产性能研究[J]. 作物杂志, 2025, (2): 93–100
[10] 毛彦芝, 孙贺光, 李庆全, 郭梅, 王文重, 魏琪, 董学志, 闵凡祥, 孙晶, 宋晓宇. 我国马铃薯晚疫病监测预警研究进展[J]. 作物杂志, 2025, (1): 10–14
[11] 龙卫华, 咸志慧, 张正, 阿里别里根·哈孜太, 祖勒胡玛尔·乌斯满江, 浦惠明, 胡茂龙. 长江下游非转基因抗除草剂杂交油菜品系在新疆伊犁河谷的适应性分析[J]. 作物杂志, 2025, (1): 111–116
[12] 储昭康, 王世济, 毕健健, 张林, 彭晨, 陈翔, 武文明. 江淮中部播期对夏玉米产量与灌浆特性的影响[J]. 作物杂志, 2025, (1): 117–122
[13] 张楷楷, 赵德明, 马菊花, 白鹏军, 马鹏, 陈蕙, 徐文杰, 黄彩霞, 刘众宇. 垄沟秸秆覆盖对旱作马铃薯土壤水热特征及产量的影响[J]. 作物杂志, 2025, (1): 139–146
[14] 吕树立, 丁芳, 郑东方. 芝麻蒴果光合特性及产量与品质对不同化学催熟剂的响应[J]. 作物杂志, 2025, (1): 155–161
[15] 周苗苗, 何瑞通, 李兰, 王红鑫, 彭浩源, 张玉博, 张丹, 王进斌, 罗新宁, 祁炳琴. 高密度种植下生长调节剂“玉黄金”对玉米光合特性及产量形成的影响[J]. 作物杂志, 2025, (1): 162–169
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .