垄沟秸秆覆盖对旱作马铃薯土壤水热特征及产量的影响

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2025.01.017

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

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

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

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

摘要/Abstract

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

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

Zhang Kaikai, Zhao Deming, Ma Juhua, Bai Pengjun, Ma Peng, Chen Hui, Xu Wenjie, Huang Caixia, Liu Zhongyu. Effects of Furrow Straw Mulching on Soil Hydrothermal Characteristics and Yield of Potato under Dry Cultivation[J]. Crops, 2025(1): 139–146

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参考文献 37

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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。

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

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

指标 Index	主成分 Principal component
指标 Index	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

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

垄沟秸秆覆盖对旱作马铃薯土壤水热特征及产量的影响

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

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