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

• 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

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59

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。

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