【摘要】：馬鈴薯是我國西北雨養(yǎng)寒旱區(qū)的主要作物,地膜覆蓋是該區(qū)廣泛使用的抗旱保墑栽培技術(shù),但地膜覆蓋存在土壤累積性污染和增加成本問題,急需研發(fā)地膜替代或減量使用技術(shù)。秸稈覆蓋是一種生態(tài)環(huán)保、種養(yǎng)結(jié)合、可實(shí)現(xiàn)秸稈資源化循環(huán)利用的可持續(xù)綠色生產(chǎn)技術(shù)。西北寒旱區(qū)玉米秸稈資源豐富,若采取傳統(tǒng)全地面秸稈碎段覆蓋方式,存在粉碎玉米秸稈耗能費(fèi)力、機(jī)收玉米殘膜難以清除、影響馬鈴薯機(jī)播機(jī)收等諸多問題。為此,本研究在西北雨養(yǎng)寒旱條件下,于2016(干旱年)和2017(平水年)在甘肅省定西市通渭縣旱作馬鈴薯主產(chǎn)區(qū),以傳統(tǒng)裸地平作種植(CK)為主對照、生產(chǎn)上主推的黑色地膜全地面覆蓋(簡稱全膜覆蓋:FM)為副對照,設(shè)置了4種玉米整稈帶狀覆蓋模式,分別為:溝覆壟播雙行(RT)、溝覆壟播單行(RS)、平覆雙行(PT)和平覆單行(PS)。研究了不同覆蓋模式對馬鈴薯的生長發(fā)育狀況、土壤水分、土壤溫度、植株水分及葉片光合生理、塊莖產(chǎn)量及水分利用效率的影響,以期為秸稈整稈覆蓋馬鈴薯高產(chǎn)高效綠色栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。主要結(jié)果如下:1.覆蓋較裸地種植(CK)能顯著提高旱地馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率,以全膜覆蓋(FM)和溝覆壟播雙行(RT)增產(chǎn)最顯著,FM和RT兩年分別平均較CK增產(chǎn)(干薯)53.8%、52.0%,但兩年度RT和FM間產(chǎn)量均無顯著差異(P0.05),表明適宜的秸稈覆蓋模式可達(dá)到全膜覆蓋的產(chǎn)量水平。不同秸稈帶狀覆蓋模式間產(chǎn)量比較,總體來講,覆稈雙行覆稈單行、秸稈溝覆秸稈平覆。分析覆蓋增產(chǎn)機(jī)制原因,無論干旱年還是平水年,在密度相同情況下,從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)因素角度主要是顯著提高了單薯重(r=0.883**~0.980**),覆蓋兩年平均較CK單薯重提高42%,以RT和FM提高幅度最大(56%~62%),而單株結(jié)薯數(shù)覆蓋反而較CK略有降低,后期形成的單薯重對前期結(jié)薯數(shù)不足有較強(qiáng)的補(bǔ)償效應(yīng)(r=-0.618**~-0.725**);從營養(yǎng)生長和生殖生長角度分析,覆蓋增產(chǎn)原因主要是顯著促進(jìn)了營養(yǎng)生長,覆蓋處理的單株生長量較CK兩年平均提高38%,仍以RT和FM提高幅度最大(58%~59%),產(chǎn)量與單株生長量高度正相關(guān)(r=0.946**~0.989**),而收獲指數(shù)處理間相對較穩(wěn)定;同時(shí)覆蓋也顯著提高了大薯率和商品薯率,其中RT大薯率和商品薯率均最高,RT大薯率分別高出CK和FM 15.7和7.4個(gè)百分點(diǎn),商品薯率分別高出CK和FM 21.2和5.8個(gè)百分點(diǎn)。2.覆蓋顯著影響馬鈴薯田土壤溫度。與CK相比,覆膜具有普遍的增溫效應(yīng),而秸稈覆蓋具有普遍的降溫效應(yīng)。比較全生育期5~25 cm平均溫度,FM高出CK 1.03(干旱年)和1.51℃(平水年),而4個(gè)秸稈覆蓋處理平均較CK降溫1.68℃(干旱年)和1.46℃(平水年),秸稈覆蓋模式間土壤溫度差異不大。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),隨著生育時(shí)期和土層的不同,秸稈覆蓋和覆膜均不同程度的較CK出現(xiàn)增溫和降溫的“雙重效應(yīng)”,但覆膜增溫效應(yīng)大于降溫效應(yīng),秸稈覆蓋則相反,在干旱年和平水年,覆膜增溫點(diǎn)(次)比例分別為82.9%、85.7%,而4種秸稈覆蓋模式的降溫點(diǎn)(次)比例為95.0%、90.0%。覆膜的降溫效應(yīng)主要在塊莖形成期,而秸稈覆蓋的增溫效應(yīng)主要在出苗期。地膜覆蓋也明顯增加了生育期土壤積溫,在干旱年和平水年,覆膜較CK分別增加全生育期有效積溫122.0、179.9℃,致使生育期縮短約6 d,而秸稈覆蓋較CK分別降低積溫208.9℃和156.1℃,生育期延長7~12 d。相關(guān)分析表明,降低土壤溫度可顯著改善植株水分狀況,塊莖形成期土壤溫度對結(jié)薯數(shù)影響不大,但塊莖膨大期土壤溫度顯著影響單薯重,降溫效應(yīng)是秸稈覆蓋大薯率和單薯重提高的主要原因。3.覆蓋能顯著提高土壤供水能力,以秸稈溝覆壟播雙行(RT)的0~2 m土壤水分狀況最好。比較覆蓋較CK在全生育期2 m土體的增墑效果,總體來講,秸稈覆蓋全膜覆蓋,平水年干旱年,秸稈帶狀覆蓋雙行與單行相近,秸稈溝覆與平覆在年際間差異不盡一致。秸稈局部帶狀覆蓋較全膜覆蓋顯著提高了降水入滲率,秸稈覆蓋的降水入滲率平均高出覆膜43.3個(gè)百分點(diǎn),秸稈無論溝覆還是平覆,其降水入滲率與CK無顯著差異,均高達(dá)90.0%以上。秸稈帶狀覆蓋屬于局部覆蓋,保墑效果肯定不如覆膜,但由于秸稈覆蓋具有提高降水入滲率和降溫抑蒸的明顯優(yōu)勢,這是其土壤水分狀況好于地膜覆蓋的主要原因。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn),隨著生育時(shí)期和土層不同,秸稈覆蓋和地膜覆蓋也都程度不等的出現(xiàn)較CK增墑和降墑的雙重效應(yīng)。改善土壤水分狀況是覆蓋增產(chǎn)的主要原因。土壤水分與植株及各器官水分狀況、植株?duì)I養(yǎng)生長量、單薯重一般呈明顯正相關(guān),土壤水分以塊莖形成~膨大期對單薯重和產(chǎn)量影響最顯著。同時(shí)發(fā)現(xiàn)深層供水在旱地馬鈴薯生產(chǎn)中具有重要作用,馬鈴薯生長和產(chǎn)量形成對40 cm以下深層供水的依賴度顯著大于40 cm以上土層。覆蓋也明顯改變了耗水結(jié)構(gòu)。與CK相比,覆蓋顯著降低前期(出苗~塊莖形成)耗水比例,增加中后期(塊莖形成~成熟)耗水比例,這是覆蓋顯著提高單薯重、進(jìn)而提高產(chǎn)量的主要原因;土壤貯水消耗主要集中在0~1.2 m范圍,但覆蓋和降水會(huì)明顯降低1.2m以下土壤耗水。4.土壤水溫存在明顯互作調(diào)控效應(yīng)。0~25 cm耕層溫度與0~40、40~120、120~200、0~200 cm土層含水量呈負(fù)相關(guān),但負(fù)相關(guān)程度隨土層深度增加逐漸加強(qiáng),這一方面表明,耕層溫度會(huì)明顯影響深層水分的遷移和調(diào)用,另一方面與上層土壤受降水、氣溫影響較大有關(guān)。5.覆蓋可顯著提高馬鈴薯葉片凈光合速率(Pn)。在塊莖形成期,覆蓋處理的葉片凈光合速率(Pn)、葉片瞬時(shí)水分利用效率(WUE_L)、實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSⅡ)、表觀電子傳遞效率(ETR)和光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)顯著高于CK,而秸稈覆蓋和地膜覆蓋差異不明顯;但進(jìn)入塊莖膨大期,秸稈覆蓋的Pn、WUE_L、ΦPSⅡ、ETR和qP顯著高于地膜覆蓋和CK。葉片SPAD值、葉片N含量(L_N)、胞間CO_2濃度(Ci)和蒸騰速率(Tr)隨生育時(shí)期不同差異不盡一致。在塊莖膨大與增重的產(chǎn)量形成關(guān)鍵階段,維持較高的ΦPSⅡ、ETR、qP、SPAD、Ci、L_N、WUE_L、Tr和氣孔導(dǎo)度(Gs)、尤其是提高葉綠素?zé)晒夥磻?yīng)參數(shù)值(ΦPSⅡ、ETR、qP),是葉片保持較高光合速率(Pn)的直接生理原因,而秸稈覆蓋降溫引起的葉片延遲衰老,是薯重形成期秸稈覆蓋保持較高Pn的間接外因。
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S532
【圖文】：

-1，約等于試驗(yàn)區(qū)1ha旱地玉米秸稈生產(chǎn)量。每70cm種植帶穴播2行馬鈴薯，穴距30 cm，行距40 cm，相鄰2行馬鈴薯植株呈正三角形分布（圖2-2C）。平覆單行種植（PS）：試驗(yàn)處理同PT。每播種帶中間穴播1行馬鈴薯，穴距15cm（圖2-2D）。全膜覆蓋（FM）：大壟寬80cm，壟高10cm；小壟寬40cm，高10cm。用120cm寬、0.01 mm厚的黑色塑料地膜覆蓋。在大壟中間留10 cm滲水帶，滲水帶上用土壓實(shí)以防大風(fēng)揭膜，在溝內(nèi)用穴播器打滲水孔，孔距30 cm。在距離大壟邊緣10 cm處穴播2行馬鈴薯，行距60 cm，穴距30 cm

-1 覆蓋對馬鈴薯各生育時(shí)期日間 5~25cm 土壤平均溫度的影ily soil temperature in 5-25cm soil depth in different potato gaffected by different mulching patterns期 SD：seedling；分枝期 BD：budding；塊莖形成期 TI：tuber initiatiSA：starch accumulation；成熟期 MT：maturity。下同，The same as b差異顯著（n=3），下同。Vertical error bars represent the LSD at P<0.05（1015SW SD BD TI TB生育時(shí)期 Growth stRT PT FM BD TI TB SA MT生育時(shí)期 Growth stage20 25 30 35 Soil temperature (℃)510 15 20 25 土壤溫度 Soil tempe2017

圖 5-1 覆蓋對各生育時(shí)期 Fig.5-1 Soil water storage（0~200 cm depthSW：播種期，sowing；SD：出苗期，seedling； BD：TI：塊莖膨大期，tuber bulking；SA：淀粉積累期同，The same as below。250SW SD BD TI TB SA MT生育時(shí)期 Growth stage

本文編號：2805720