不同集雨方式对旱作区马铃薯农艺性状及产量的影响

摘    要：宁南山区马铃薯种植主要采用起垄覆膜的栽培模式，但由于地膜的阻隔，降雨直接从垄面流向垄沟，导致水分利用率低，影响马铃薯产量。针对旱作区马铃薯生产中自然降水利用率低的问题，以青薯9号为材料，采用随机区组试验设计，设置了传统起垄覆膜（CK）、垄面集雨覆黑膜（T1）和垄面集雨覆渗水膜（T2）3种集雨方式，测定了3种集雨方式对马铃薯土壤含水量、酶活性和马铃薯农艺性状及产量的影响。结果表明，垄面集雨覆黑膜和覆渗水膜的种植方式均可提高马铃薯土壤含水量和土壤酶活性，改善马铃薯农艺性状，从而增加产量。其中，垄面集雨覆黑膜处理的产量最高，达1 543.16 kg·667 m-2，较CK提高了44.04%，比覆渗水膜更有效地增加产量。综上所述，垄面集雨覆黑膜的种植方式优于覆渗水膜，可以提高水分利用率，这为马铃薯高产高效栽培提供了参考依据。

关键词：马铃薯；集雨；土壤含水量；土壤酶活性；农艺性状；产量

中图分类号：S532 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2024）10-111-07

收稿日期：2024-01-12；修回日期：2024-04-04

基金项目：宁夏回族自治区重点研发计划项目（2022BBF02002）

作者简介：张天赐，男，副研究员，研究方向为农业信息与农业科技等。E-mail：879443086@qq.com

通信作者：陈彦云，男，研究员，研究方向为马铃薯资源利用及开发等。E-mail：nxchenyy@163.com

Effects of different rainfall-harvesting patterns on agronomic traits and yield of potato in dryland areas

ZHANG Tianci1， LI Sixuan2， CHEN Yanyun2

（1. Ningxia High-tech Entrepreneurship Service Center， Yinchuan 750000， Ningxia， China; 2. School of Life Science， Ningxia University， Yinchuan 750021， Ningxia， China）

Abstract：Potato cultivation in the Ningnan mountainous area mainly adopts the cultivation mode of ridge covering and film mulching. However， due to the barrier of the film mulching， rainfall flows directly from the ridge surface to the furrow， resulting in low water utilization and affecting potato yield. To address the problem of low water utilization of natural precipitation in potato production in dryland areas， QS9 was used as the material， and a randomized block experiment design was adopted to set up three rain harvesting modes， namely， traditional ridge cover film（CK）， rain catchment on the ridge covered by black film（T1） and rain catchment on the ridge covered by water seepage film（T2）. The effects of  the three rain harvesting modes on potato soil water content， enzyme activity， and agronomic traits of potato as well as potato yield were determined. The results showed that both rain-fed black film and water-permeable film planting methods could increase the soil water content and enzyme activity of the potato soil layer， improve the agronomic properties of potato， and thus increase the yield. The yield of rain-fed black film was the highest， reaching 1 543.16 kg·667 m-2， which was 44.04% higher than CK， and more effective in increasing yield than the water-permeable film. In conclusion， the planting method of rain-fed black film on ridges is superior to that of water-permeable film， and can improve the water utilization rate， which provides a practical reference for high-yield and high-efficiency cultivation of potato.

Key words： Potato; Rainfall-harvesting; Soil water content; Soil enzyme activity; Agronomic trait; Yield

马铃薯是新世纪我国最有发展潜力的高产经济作物之一，素有“地下苹果”和“第二面包”之称[1]，宁夏是我国马铃薯主要产区之一[2]，根据宁夏马铃薯产业发展规划，到2024年，全区马铃薯种植面积9万hm2，种植地区主要集中在宁南山区，是当地主要的种植作物和经济作物[3]。宁南山区属于干旱地区，该区无灌溉条件，依靠自然降雨，属于典型的雨养农业区。随着马铃薯主粮化战略的提出，人们也在研究提高马铃薯产量的措施，其中，覆膜栽培技术被大量采用[4]。

传统起垄覆膜栽培集合了垄作与覆膜两种技术的优点，是将地面修整成垄台，并将地膜覆盖于垄台之上，在双垄之间种植作物的栽培方式，在提高作物水分利用效率、保持地温等方面具有更好的效果[5]。近年来，这项技术在诸多作物上都有广泛应用。但调查发现，在马铃薯生育期，由于地膜的阻隔作用，起垄覆膜种植技术不能充分地蓄积自然降水，对于一些降雨量小的有效降水，雨水从垄面流向了垄沟，造成垄内土壤水分远少于垄沟土壤，使有效降雨利用率降低，对无效降水更无法利用。对补充地下水、支持农作物生长发育等生态效应没有明显效果，因而不能充分、有效地利用降水[6]。目前，多数研究集中于不同起垄方式地膜栽培对马铃薯集雨保墒效果及产量的影响方面[7-9]，而笔者针对不同种类的垄面集雨覆膜对马铃薯土壤含水量、酶活性、农艺性状及产量的影响展开研究。

笔者通过创新起垄覆膜垄面微集雨技术，采用微集雨面代替传统垄面，将传统的起垄覆膜改造为垄面微集雨覆膜，并采用不同种类地膜覆盖。以期该技术可将无效降雨量转变为有效降雨量，将水分蓄积在垄内，从而提高土壤水分含量，促进土壤酶活性，提高土壤速效养分含量，促进马铃薯生长。本研究的目的是探索适于旱作区马铃薯微集雨种植方式，以提高自然降水的利用效率，并促进马铃薯种植技术的进一步发展。通过这项研究为提高旱区马铃薯产量提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2022年4月在宁夏回族自治区海原县海城镇堡子村进行，该试验地属温带半干旱大陆性气候，海拔高度1 891.48 m，日照充足，昼夜温差大，干旱少雨，年蒸发量为1 748.9 mm，年无降水量286 mm，年平均气温8.1 ℃，年无霜期为149～181 d，试验区土壤类型为黄绵土，质地为砂壤土。

1.2 试验设计

试验采用宁夏南部山区广泛种植的马铃薯品种青薯9号，是由宁夏马铃薯工程技术研究中心提供的脱毒原种。试验采用随机区组设计，设置3个处理，分别为处理1：微集雨垄面+覆盖黑色地膜（T1），人工起垄，垄高15～20 cm，垄底宽80 cm，垄面宽40 cm并做成凹型面，垄沟宽40 cm，每垄种植2行，垄面覆盖黑色地膜，播种20 d后垄面均匀覆盖3～5 cm厚碎土并在凹面中间每隔50 cm打一渗水孔，平均行距60 cm，株距45 cm；处理2：微集雨垄面+覆盖渗水地膜（T2），人工起垄，垄高15～20 cm，垄底宽80 cm，垄面宽40 cm并做成凹型面，垄沟宽40 cm，每垄种植2行，垄面覆盖渗水地膜，播种20 d后垄面均匀覆盖3～5 cm厚碎土，平均行距60 cm，株距45 cm；处理3：传统起垄覆膜（CK），人工起垄，垄高15～20 cm，垄底宽80 cm，垄面宽40 cm，垄沟宽40 cm，每垄种植2行，垄面覆盖黑色地膜，播种20 d后垄面均匀覆盖3～5 cm厚碎土，平均行距60 cm，株距45 cm。每个处理3次重复。各小区长度为10 m，田间管理保持一致，施肥量为氮肥18.2 kg·667 m-2，磷肥（P2O5）13.6 kg·667 m-2，钾肥（K2O）10.7 kg·667 m-2。生长期间，根据具体情况防治早疫病、晚疫病3次，人工除草3次。

在2022年4月22日播种，于10月6日收获。分别在5月21日（幼苗期）、6月28日（块茎形成期）、7月31日（盛花期）和10月6日（收获期）采集土样。每个小区采用五点取样法，在0～20 cm和＞20～40 cm的耕作层分别取土样，将其无菌密封带回实验室，并经过2 mm筛网过滤后用于测定土壤酶活性。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 土壤含水量的测定 采用烘干称质量法测定土壤含水量[10]。

1.3.2 土壤酶活性测定 采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性[11]，采用KMnO4滴定法测定过氧化氢酶活性[12]。

1.3.3 马铃薯农艺性状及产量测定 在马铃薯收获期测定小区马铃薯产量，并在每个小区随机取样10株，测定马铃薯株高、茎粗、分茎数、单株结薯数、单株薯质量及商品率。马铃薯株高、茎粗采用定株法测定，株高测定时测量自然株高，茎粗用游标卡尺测量马铃薯主茎下部粗度，称量马铃薯单株大薯（单薯质量>150 g）、中薯（75 g<单薯质量≤150 g）、小薯（单薯质量≤75 g）质量，计算商品薯率（单薯质量≥150 g）。计算出马铃薯单株的平均产量，然后根据种植密度计算出667 m2产量[13]。

1.4 数据处理

使用Microsoft Excel 2019和 Origin 2021进行图表绘制，并使用SPSS 27.0进行数据处理，并用origin 2021制作相关系数热图。对同一生育期内不同处理和不同土层的各项指标使用单因素方差分析（LSD）进行差异性检验。

2 结果与分析

2.1 不同微集雨方式对马铃薯土壤含水量的影响

由图1-a可知，马铃薯块茎形成期土壤含水量整体随土层深度的增加呈增加趋势。0～20 cm土层各处理间土壤含水量的差异最大，＞20～100 cm土层各处理间土壤含水量差异相对较小。其中，0～20 cm土层中，T1处理下的土壤含水量显著高于CK，较CK提高了23%；60～80 cm土层中T1处理下的土壤含水量最高，为11.54%，相比CK显著提高11.18%。