不同栽培模式对马铃薯土壤水分和地温的影响

不同栽培模式对马铃薯土壤水分和地温的影响

宁夏中部和南部是宁夏最重要的干旱地带。自然降水极其匮乏，有效水资源也不足。由于常年干旱，生态环境和恶劣的自然条件，特别是严格的自然条件，农业生产显著增加，粮食产量下降。这样恶劣的自然环境,虽然极不利于小麦等夏作物的生长,但却为喜凉喜光、耐寒耐旱、优质高效的马铃薯生长提供得天独厚的生存空间。宁夏是中国北方主要的马铃薯产区之一,马铃薯产业在农民增收中发挥了重要作用,被自治区列为重点支持的十大农业产业化工程之一。宁夏中南部地区马铃薯的种植面积占宁夏全区的80%以上,已成为该区四大支柱产业之一。据统计,2009年宁夏马铃薯种植面积达26.67万hm2,且以每年26.4%速度增加。虽然宁夏马铃薯种植面积在逐年增加,但产量仍然较低,平均为10t/hm2,西部8省平均为11.85t/hm2,低于全国水平13.5t/hm2左右。有研究认为,干旱少雨是影响该区马铃薯产量的主要因素,如何科学运水是该区旱作农业的根本出路。从现有的研究报道来看,大多集中在种植方式,品种等单个因素的研究领域,对品种、种植模式及其膜色等集成模式的研究报道较少[6,7,8,9,10,11,12,13,14,15]。因此,本研究针对宁夏中南部山区的地域特点,选择不同马铃薯品种,覆膜方式及其膜色在宁夏旱作农区选择典型的同心、西吉两个点开展马铃薯种植集成模式研究,旨在为该技术在马铃薯及其种薯栽培中的应用和推广提供理论依据。1材料和方法1.1降雨、蒸发量宁夏旱作农业典型区域,中部干旱带同心县下马关和南部山区西吉县吉强镇夏大路村。下马关属于中部干旱带典型区域,海拔1680m,年平均降雨量270mm,近几年降雨量不足200mm,多集中在7-9月,年平均蒸发量为2319.8mm,有效积温3915.3℃,是一个以干旱为主的多灾并发区;土壤类型为沙壤土。夏大路地处西吉县城以西10km处,海拔1830~2052m,年干燥度1.42,年均气温5.3℃,多年平均降雨量433mm,≥10℃年活动积温1928.4℃,土壤属黑垆土。1.2规格强力膜的制备白色地膜选用幅宽120cm、厚0.01mm和幅宽80cm、厚0.01mm两种规格强力膜;黑色膜选用幅宽110cm、厚0.01mm和幅宽70cm、厚0.01mm两种规格强力膜。供试肥料选用磷酸二铵[w(N)=18%、w(P2O5)=46%]、尿素[w(N)=46%]、普通过磷酸钙[w(P2O5)=12%]、硫酸钾[w(K2O)=50%],各处理施肥量一致,农家肥、磷钾肥全部基施,氮肥2/3基施,1/3花序形成期追施。1.3试验材料和排列模式采用多因素缺区拟补试验设计,以覆膜方式、膜色和品种3个因素为处理,其中覆膜方式(C)设全膜双垄覆盖大垄侧种植、平作半膜覆盖垄面种植和露地“双行靠”种植3种模式(C1、C2、C3),膜色(B)设黑色和白色两种(B1和B2),品种(A)西吉县以庄薯3号和青薯168为试验材料、同心县以冀张薯8号和虎头为试验材料(A1和A2)(表1)。3次重复,随机区组排列。小区面积为6.6m×8m=52.8m2,区距50cm,行距80cm。1.4地面覆盖方法3月中上旬(顶凌)覆膜,全膜双垄覆盖规格:带宽1.1m,大垄宽70cm,高10~15cm,小垄宽40cm,高15~20cm,幅宽110~120cm,厚0.01mm的地膜全地面覆盖,每小区种植马铃薯6垄12行;半膜覆盖规格:带宽100cm,垄面宽60cm,垄高15~20cm,垄沟宽40cm,采用幅宽70~80cm,厚0.01mm的地膜覆盖,每小区种植马铃薯6垄12行;露地采用平垄“双行靠”栽培方式。各处理密度均等,5.25万株/hm2,于4月28日播种。1.5测量和方法1.5.1测定深度、分布测定时间为播前、出苗、分枝期、花序形成期、开花期、收获期;测定深度为0~100cm(每20cm为一个测定点);测定位置双垄沟为沟内两棵马铃薯中间位置,平铺穴播为两棵马铃薯中间位置;测定方法采用烘干法。1.5.2加热温度用曲管地温计于8:00、14:00、20:00进行观测记录,测量深度分别5、10、15、20、25cm,数据取其算术平均数。1.5.3杏仁产量1.6处理数据数据处理采用EXCEL统计软件和DPS分析软件完成。2结果与分析2.1各因素和品种对土壤含水量的影响试验结果表明,无论是宁夏南部山区还是中部干旱带,马铃薯种薯全生育期平均土壤含水量覆膜均高于露地,全膜覆盖高于半膜覆盖,从表2可以看出,南部山区,T7土壤含水量最高,达到17.52%,较T3(15.15%)高2.37%,增幅为15.64%,方差分析结果表明不同处理间土壤平均含水量达到差异水平(F=9.17>F0.01=2.68),进一步通过多重比较(LSD法)发现,T7与T3之间达到极显著差异水平;从中部干旱带来看,T10的土壤含水量最高,为11.47%,但通过方差分析发现,处理间平均土壤含水量差异不显著,这与该区今年降雨稀少,过度干旱有一定的关系。从单因素效应来看(图1、图2),膜色对土壤含水量的影响在宁夏南部山区表现有所差异,即白色地膜较黑色地膜保水性较高,中部干旱带基本没有差异,而在覆膜方式上宁夏南部山区和中部干旱带均变现为全膜覆盖>半膜覆盖>露地,从品种效应方面来看,无论是宁夏南部山区还是中部干旱带品种对土壤含水量的影响均较小。从互作效应来看,在同等条件下,土壤含水量较高则品种吸水较少,换言之,品种长势较弱,产量较低。从表1可以看出,宁夏南部山区黑色全膜A1较黑色全膜A2优,而白色全膜A1和白色全膜A2、黑色半膜A1和黑色半膜A2以及白色半膜A1和白色半膜A2间均表现差异较小;而中部干旱带黑色全膜A1较黑色全膜A2优,黑色半膜A2较黑色半膜A1优,其他模式差异较小。2.2对土壤温度的影响从表3可以看出,无论是宁夏南部山区还是中部干旱带,马铃薯种薯栽培土壤温度覆膜均高于露地,全膜覆盖高于半膜覆盖,在相同覆膜方式下土壤温度白色膜覆盖高于黑色膜。南部山区和中部干旱带不同处理马铃薯全生育期平均土壤温度最高分别为T4(19.40℃)和T10(23.47℃),分别较最低处理T9(17.63℃)和T3(21.13℃)增加了1.79℃和2.57℃,增幅分别为10.15%和12.16%,但方差分析结果表明,不同处理土壤温度差异不显著(F=0.05<F0.05=1.99;F=0.12<F0.05=1.99)。从地区间来看,中部干旱带平均温度(22.18℃)高于南部山区(18.45℃)3.73℃。2.3夏马铃薯全覆膜栽培显著提高效益试验结果表明,不论是宁夏南部山区还是中部干旱带,马铃薯种薯产量在覆膜条件下均高于露地,同等条件下全膜覆盖马铃薯种薯产量高于半膜覆盖,从表4可以看出,南部山区马铃薯产量最高的为T1处理,达24.02t/hm2,较同品种(庄薯3号)T3(19.88t/hm2)处理增产4.14t/hm2,增幅高达20.82%。T7(19.94t/hm2)处理较同品种(青薯168)T9(16.50t/hm2)增产3.44t/hm2,增幅高达20.84%,达到显著差异。从中部干旱带来看,其变化与南部山区完全相似,同品种马铃薯全覆膜较露地分别增产6.36t/hm2和4.57t/hm2,增幅分别高达41.65%和86.27%,差异也达到显著水平。由此可见,宁夏马铃薯全覆膜栽培较露地栽培增产效果十分显著。首先,从品种效益来看(图3、图4),在宁夏南部山区A1(庄薯3号)品种的产量为21.76t/hm2,A2(青薯168)品种的产量为18.34t/hm2,二者相差3.42t/hm2,产量达到显著差异水平(F=10.39**);中部干旱带A1(冀张薯8号)产量为17.63t/hm2,A2(虎头)品种的产量为7.39t/hm2,二者相差10.24t/hm2),差异达到极显著水平。其次,从膜色效益来看(图3、图4),宁夏南部山区B1的产量为20.23t/hm2,B2的产量为19.98t/hm2,相差0.34t/hm2,差异不显著(F=1.52<F0.05=4.49);同理分析可知,中部干旱带B1(12.95t/hm2)与B2(12.074t/hm2)间产量差异显著。再次,从覆膜方式来看(图3、图4),宁夏南部山区C1的产量为21.64t/hm2,C2的产量为20.08t/hm2,C3(露地不覆膜)的产量为18.45t/hm2,C1与C2相差1.56t/hm2,C1与C3相差3.19t/hm2,C2与C3相差1.63t/hm2,经方差分析及多重比较(LSD法)结果表明,C1、C2、C3之间均达到显著差异水平;同理,中部干旱带C1(14.96t/hm2)、C2(12.28t/hm2)及C3(10.30t/hm2)之间均达到显著差异水平。最后,从品种、膜色及覆膜方式三者之间的互作效益来看(表4),在宁夏南部山区T1(黑色全膜庄薯3号)处理产量最高,达24.02t/hm2,较T2(黑色半膜庄薯3号)(22.23t/hm2),T4(白色全膜庄薯3号)(23.12t/hm2)、T5(白色半膜庄薯3号)(21.67t/hm2)及T3(露地庄薯3号)(19.88t/hm2)分别高1.79、0.90、2.35和4.14t/hm2,增幅分别为8.02%、、3.89%、10.84%和20.82%,差异显著;同理分析中部干旱带T1(黑色全膜冀张薯8号)处理产量最高,达21.63t/hm2,较其他处理差异显著(表4)。因此,无论是宁夏南部山区还是中部干旱带马铃薯种薯高产栽培模式以黑色全膜加适宜的栽培品种为主,而黑色膜在中部干旱带表现更为突出。3结论和讨论3.1不同覆盖物对马铃薯产量和土壤温度的影响从土壤含水量来看,处理间无论是宁夏南部山区还是中部干旱带,马铃薯栽培土壤含水量覆膜均高于露地;南部山区黑色全膜A1优于黑色全膜A2,其他处理差异较小;而中部干旱带黑色全膜A1优于黑色全膜A2,黑色半膜A2较黑色半膜A1优,其他模式差异较小。从单因素效应来看,膜色和品种对土壤含水量的影响较小,而在覆膜方式均表现为全膜覆盖>半膜覆盖>露地。从土壤温度来看,无论是宁夏南部山区还是中部干旱带,马铃薯栽培土壤温度覆膜均高于露地,全膜覆盖高于半膜覆盖,在相同覆膜方式下白色膜高于黑色膜。从马铃薯种薯产量来看,覆膜栽培均高于露地栽培,且全膜覆盖马铃薯产量最高。不同地区品种及膜色选择也有较大差异,宁夏南部山区以庄薯3号黑膜或白膜为主,中部干旱带以冀张薯8号黑膜表现最优。从品种、膜色及覆膜方式三者之间的互作效益来看,南部山区黑色全膜庄薯3号栽培模式产量最高,达24.02t/hm2,中部干旱带以黑色全膜冀张薯8号为最佳组合栽培模式,其产量高达21.63t/hm2。3.2半干旱区马铃薯适宜覆膜的保水栽培模式自1978年中国从日本引进地膜覆盖栽培技术至今,已经在蔬菜、玉米、棉花等作物上大面积推广应用,保水增产效果显著。近年来,由于全球气候的变化,干旱少雨愈演愈烈,覆膜技术在马铃薯栽培中逐渐引起广泛关注,同时也有较多的学者深入相关领域研究[6,7,8,22,23,24,25]。秦舒浩等认为,全膜双垄垄播和全膜双垄沟播为半干旱区马铃薯适宜的抗旱节水高产种植模式;王收良等研究结果表明,覆膜集雨节水能改善马铃薯的农艺性状和经济性状,提高马铃薯产量;郑有才等认为,全膜双垄垄侧栽培是旱作马铃薯的最优栽培模式;徐洁