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　　秸稈覆蓋方式對西北旱作馬鈴薯產(chǎn)量效益的影響

西北地區(qū)土地面積約占全國面積的40%，但水資源量不足全國總量的10%，特別是黃土高原地區(qū)，年均降水量220~550 mm，年均蒸發(fā)量高達2 000~2 500 mm。干旱、土壤貧瘠成為制約西北地區(qū)旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素。

馬鈴薯因其產(chǎn)量高，經(jīng)濟效益好，已成為西北旱地農(nóng)業(yè)增收的主要來源。依靠傳統(tǒng)的露地平播或壟溝條播模式，馬鈴薯產(chǎn)量維持在13 522 kg/hm2左右，并且土壤表層蒸發(fā)強烈，降水和灌溉水利用率低，干旱缺水問題較為突出。

如何提高土壤水含量，確保有限的降雨和灌溉水高效利用，切實提高馬鈴薯產(chǎn)量，成為西北地區(qū)重要的研究課題。研究表明，地膜覆蓋可以大幅提高西北旱地馬鈴薯產(chǎn)量，但地膜覆蓋產(chǎn)生的高溫脅迫和難以自然降解的特性，對薯塊生長和環(huán)境都不利，故不是理想的馬鈴薯覆蓋材料。

對于該問題，研究發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋可以改良土壤物理特性，增強保墑蓄水能力，并且對溫度的調(diào)控比較緩慢，適合馬鈴薯生性喜涼的特性，故研究秸稈覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量的影響具有重大意義。

1馬鈴薯秸稈覆蓋方式

秸稈覆蓋栽培馬鈴薯，是21世紀(jì)初我國農(nóng)業(yè)技術(shù)部門研發(fā)的一種由秸稈還田和輕型栽培配套形成的馬鈴薯栽培新技術(shù)。目前西北地區(qū)較為常見有兩種馬鈴薯秸稈覆蓋方式：一是秸稈覆蓋方式與免耕相結(jié)合，此種方法使得約70%的薯塊生長在秸稈之中，收獲時薯塊圓整，色澤鮮亮，并不易傷及薯塊，提高了馬鈴薯的商品性和貯藏性能；另一種是在起壟覆土后，將粉碎的秸稈作為保溫、保墑材料覆在馬鈴薯溝壟之上，此類覆蓋方式多用于秸稈的生態(tài)效應(yīng)研究。

表1不同覆蓋方式下馬鈴薯產(chǎn)量效應(yīng)比較

2對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

在我國西北地區(qū)對玉米、棉花等旱地作物研究均表明，秸稈覆蓋有明顯的增產(chǎn)效應(yīng)［7-8］。馬鈴薯與其他作物的區(qū)別在于薯塊分布于土層之下，根區(qū)土壤環(huán)境直接影響薯塊的生長發(fā)育。而秸稈覆蓋層的保水性優(yōu)于裸地，透氣性高于地膜，更利于土層與近地表大氣的氣體交換，促進了土壤呼吸與地上部分光合作用；并且通過微生物對秸稈的分解，可調(diào)節(jié)土壤的碳氮比，增加土壤有機質(zhì)含量，提高土壤肥力，為馬鈴薯薯塊的生長發(fā)育提供更適宜的環(huán)境。

張萬恒等：秸稈覆蓋方式對西北旱作馬鈴薯產(chǎn)量效益的影響農(nóng)業(yè)工程農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)由表1可得出，西北地區(qū)秸稈覆蓋與無覆蓋相比可增產(chǎn)10%~20%，增產(chǎn)效應(yīng)顯著（p<0.05），但在充分灌溉條件下，秸稈覆蓋僅比無覆蓋增產(chǎn)4.6%，而干旱缺水時增產(chǎn)幅度卻達到40%，說明秸稈覆蓋在干旱環(huán)境下增產(chǎn)效應(yīng)更顯著。

對比秸稈與地膜覆蓋，馬鈴薯產(chǎn)量卻無顯著差異（p>0.05），但秸稈覆蓋方式在寧夏回族自治區(qū)、陜西地區(qū)多表現(xiàn)出增產(chǎn)；而在甘肅大部分地區(qū)卻表現(xiàn)出減產(chǎn)，主要是甘肅地區(qū)降雨稀少，覆膜能更有效地保持土壤水分，使地膜覆蓋產(chǎn)量高于秸稈覆蓋。

綜上所述，在西北地區(qū)采用秸稈覆蓋方式栽培馬鈴薯的增產(chǎn)現(xiàn)象是客觀存在的。因此，在實際生產(chǎn)活動中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，因地制宜的選擇合適的覆蓋方式，以求馬鈴薯年產(chǎn)量最大化。

3對馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

3.1對單株結(jié)薯數(shù)量的影響

馬鈴薯塊莖是由匍匐莖頂端膨大形成，但在匍匐莖生長過程中，如果遇到低溫、缺水等不利因素，會抑制塊莖的形成和生長，進而影響到馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)量。

施坰林等認(rèn)為，覆蓋層對太陽光輻射、吸收和熱量傳導(dǎo)均有影響，使熱量傳導(dǎo)至覆蓋層以下數(shù)量少且時間長，導(dǎo)致低溫回升緩慢。西北地區(qū)春旱和低溫持續(xù)時間較長，對馬鈴薯根系活動影響很大，導(dǎo)致馬鈴薯匍匐莖生長、分化也較為緩慢，最終使單株塊莖數(shù)量減少。

3.2對塊莖質(zhì)量分級的影響

秸稈覆蓋雖使馬鈴薯結(jié)薯數(shù)量下降，但卻促成了大薯和商品薯的比率，侯清賢等表明，秸稈覆蓋比傳統(tǒng)裸地種植和地膜覆蓋收獲的馬鈴薯大薯產(chǎn)量分別提高38%和25%，中薯產(chǎn)量分別提高70%和17%，可以顯著提高單位面積內(nèi)的馬鈴薯產(chǎn)量。

秸稈明顯提高土壤水含量及水分利用效率，此外能延緩?fù)翜厣叩乃俾剩故韷K避開夏季高溫傷害，利于薯塊的膨大，促成了馬鈴薯大、中薯的數(shù)量增加。

4馬鈴薯增產(chǎn)的主要原因

4.1秸稈覆蓋對土壤理化性質(zhì)的影響

4.1.1土壤溫度

馬鈴薯塊莖是由匍匐莖頂端膨大而形成，在生長過程中氣溫超過29 ℃就會抑制塊莖的形成與生長，對馬鈴薯產(chǎn)量影響很大。紀(jì)曉玲等表明，秸稈覆蓋與無覆蓋相比，苗期平均溫度低0.5 ℃，塊莖形成期和膨大期平均低2 ℃，較適宜的溫度可為馬鈴薯提供優(yōu)良的環(huán)境，更利于塊莖養(yǎng)分的積累。因此，研究表明，土壤溫度是影響馬鈴薯生長的一個主要因素，對于產(chǎn)量的構(gòu)成具有較大影響。

4.1.2土壤水分

在自然條件下，土壤表層受雨滴沖擊而形成密實的弱透水層，降雨易產(chǎn)生徑流難以入滲。秸稈覆蓋可以很好的保護土層土壤團粒結(jié)構(gòu)，粗糙的表面加大了對徑流的攔蓄能力，從而可提高土層含水量。

此外，由于秸稈覆蓋物的存在，減小了地表與土壤剖面的溫差，放緩了水汽散失的速率，土層保水性能提高。籍增順等表明，秸稈覆蓋比裸地0~20 cm的土層含水量增加約2.29%。因此，秸稈覆蓋可有效提高土壤水分，并且，較高的土壤含水量是保證馬鈴薯產(chǎn)量的基礎(chǔ)條件，尤其是馬鈴薯需水關(guān)鍵期（現(xiàn)蕾至終花）。

表2不同地區(qū)秸稈覆蓋馬鈴薯水分利用效率（WUE）比較

4.1.3土壤酶活性

秸稈覆蓋與無覆蓋土壤最明顯的差異在于對微生物及酶促反應(yīng)的影響，秸稈覆蓋增溫保墑效應(yīng)間接影響土壤酶活性。其中脲酶能夠催化尿素水解為CO2和NH4，其活性的高低在一定的程度上可以反映土壤供N水平；過氧化氫酶在有機質(zhì)氧化及腐殖質(zhì)形成過程中起重要作用；堿性磷酸酶加速有機磷的脫磷速率，增加土壤有效磷含量；轉(zhuǎn)化酶對土壤碳素循環(huán)有重要意義等。

苗琳等表明，在0~10cm的土層范圍內(nèi)，脲酶、過氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶的活性分別提高3.2%、6.8%、19.6%、11.4%。在氮肥營養(yǎng)充足時，能促進馬鈴薯莖葉生長，使同化面積加大，增強光合作用，提高凈光合作用生產(chǎn)率；而磷肥有益于根系發(fā)育，促進馬鈴薯開花結(jié)果。

4.1.4土壤微生物

秸稈覆蓋后為土壤微生物提供了豐富的C源和N源，可增加微生物數(shù)量。王蕓等［18］表明，秸稈覆蓋使養(yǎng)分聚集在0~20 cm土層中，導(dǎo)致土壤表層的細菌、放線菌、真菌的數(shù)量均明顯高于傳統(tǒng)裸地。

秸稈覆蓋方式為微生物生長活動提供必需的能量和養(yǎng)分，加速微生物利用外源養(yǎng)分進行自身物質(zhì)合成和新陳代謝，從而使微生物的數(shù)量及其活性增加；通過微生物的同化作用漚肥土壤，為馬鈴薯的生長發(fā)育提供良好的物質(zhì)環(huán)境。

4.2秸稈覆蓋對馬鈴薯水分利用的影響

秸稈覆蓋改變了近地表的水熱狀況，增加了地表顯熱通量，有效抑制土壤表面水分蒸發(fā)，提高土壤水分儲存量。而在馬鈴薯高耗水階段能促進蒸騰作用，將耗水從棵間蒸發(fā)的物理過程轉(zhuǎn)變?yōu)橹仓暾趄v的生理過程，使無效消耗轉(zhuǎn)化為有效消耗，從而提高了水分利用效率。

通過表2可得出，西北地區(qū)秸稈覆蓋下的馬鈴薯水分利用效率比無覆蓋提高了10%~16%，說明秸稈覆蓋在一定程度上提高了馬鈴薯的水分利用效率，這與許翠平的結(jié)論相似。

并且秸稈覆蓋下的水分利用率與無覆蓋相比，其提高的百分比與降雨表現(xiàn)出正相關(guān)。無論是無覆蓋還是秸稈覆蓋，降雨稀少導(dǎo)致土壤水分含量降低，使兩種覆蓋方式水分利用效率無明顯差別；而降雨較充足時，秸稈覆蓋的保蓄水能力強于無覆蓋，減少無效的棵間蒸發(fā)，馬鈴薯水分利用效率顯著提高。

研究表明，農(nóng)田耕作多年后其土壤有機質(zhì)必定減少，施用化肥可提高土壤碳氮含量，但污染問題也較突出；從土壤改良的角度看，腐熟的秸稈覆蓋物會增加土壤碳氮含量及地表微生物的數(shù)量，從而可提高土壤肥力和質(zhì)量。并且現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展對地膜的需求逐年增加，而地膜殘留也逐年積累，常年殘存在土壤中的塑料地膜嚴(yán)重阻礙了作物根系的伸長與土壤水分的運移。

盡管目前覆蓋膜料有生物降解膜、液體膜等新型材料，但始終因成本等因素沒有大范圍推廣使用，在沒有徹底解決塑料薄膜的可降解性問題之前，地膜殘留污染仍是目前面臨的主要環(huán)境問題。

而地表秸稈覆蓋措施可通過生物降解的途徑漚肥土壤，涵養(yǎng)土層養(yǎng)分，馬鈴薯水分利用效率和產(chǎn)量比傳統(tǒng)裸地均有顯著提高，而與地膜覆蓋產(chǎn)量卻無顯著性差異，分析以上諸多因素，秸稈覆蓋可能是一種雙贏的馬鈴薯覆蓋措施。

（作者：張萬恒 張恒嘉 王澤義 高佳）