全 文 ：第 11卷 第 4期
2 0 0 3年 1 0月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．11 No．4
0ct．． 2003
滴灌与沟灌马铃薯覆膜效应研究
王凤新 康跃 虎 刘士平
(中 国科学 院地 理科 学 与资 源研 究所 北京 100101)
摘 要 田 间对 照试验 研 究薄 膜覆 盖 对 滴灌 土壤 水分 分布 与消散 过程 及 滴灌 和 沟灌 马 铃 薯 生长 的影 响结 果 表 明 ，
马铃 薯 生长 前 期覆膜 能 明显减 少表 层 土壤 蒸发 ，并使 表 层土壤 维 持 较高 的含 水 量。 马 铃薯 生长 中后 期蒸 腾 作 用 占
主导地位 ，覆膜对减少表层土壤蒸发作用较小。气温较高时覆膜对马铃薯 生长产生 明显抑制作用。
关键 词 马铃 薯 滴 灌 沟灌 薄膜 覆 盖 土壤 水分 分布
Plastic mulching effects on potato under drip irrigation and furrow irrigation．WANG Feng-Xin，KANG Yao-Hu，LIU
Shi—Ping(Institute of Geographical Sciences and Natural Resources，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101)，
CJEA ，2003，11(4)：99～102
Abstract Based on field experiment，this paper gives a brief introduction of the mulching effects on soil water distribution
and depletion under drip irrigation，the growth of potato under drip irrigation and furrow irrigation，etc．The results show
that the plastic mulch can reduce the evapo ration through soil surface and maintain relatively high soil moisture in the top—
soil during the early growing period of po tato．However，transpiration has become the main way of soil water depletion
during the later period and makes the mulching effect on the reduction of evapo ration insignificant．W hen the temperature
is high，the plastic mulch can restrain the growth of po tato．
Key words Potato，Drip irrigation，Furrow irrigation，Plastic mulch，Soil water distribution
马铃薯对水分亏缺和高温极敏感 ，我国北方习惯起垄种植 ，滴灌很适合灌溉垄作作物 。本试验研究了薄
膜覆盖对滴灌土壤水分分布及滴灌和沟灌马铃薯生长的影响，为发展节水农业提供理论依据。
1 试验材料与方法
试验 在 中国科学 院栾城农 业生态 系统试 验 站进行 ，该 站位 于北 纬 37。53 ，东经 114。41 ，海 拔高 度 50m，
年降雨量 480mm且主要集中于 7～9月份。地下水埋深 28m，矿化度 0．5g／L，供试土壤为壤土，表土容重
1．53g／cm。。试 验共设 4个 处理 ，其 中滴灌与沟灌 均设覆膜和未覆膜 2种 处理 ，重复 3次 。每小 区种植 7垄 马
铃薯，垄长 6m，垄间距 80crn，小区面积 33．6m 。滴灌设备采用 Chapin公司产薄壁滴灌带，滴头间距 30cm，
工作压力 0．042 MPa，流量 3．72L／m·h，每垄中央铺滴灌带 1条。2种滴灌处理地块各埋 1套垂直于作物垄
剖面上负压计监测土壤水分 ，埋深为 lOcm、20cm、30cm、50cm、70cm和 90cm土层 ，距滴头横向距离为 0cm、
lOcm、20cm、30cm和 40cm。马铃薯种植前各试验小区均匀施入农家肥和化肥 ，农家肥和化肥 N、P、K施用
量分别为 12m。／hrn 、105kg／hm 、180kg／hm 和 130kg／hm ，马铃薯于 2001年 4月 1日种植 ，株距 20cm，出苗
前 2种滴灌处理灌水量相同且灌水同步，出苗后除遇降雨外每天灌水 1次 ，灌水量参照天气预报、马铃薯生
长状况和土壤水基质势变化，沟灌按当地灌水习惯进行。马铃薯出苗后每天 8：00定时记录负压计读数 ，根
据负压计读数变幅，用土钻垂直于滴头下方位置取土 ，取土深度与负压计埋深对应。2001年 7月 8日马铃
薯收获 ，用烘干称 重法测量 马铃薯 种植前和收获 后土壤含水量 。
马铃薯腾 发量估算公式 为 ：
E = ，+P ±AS —R —D (1)
式 中，ETc为马铃薯腾发量 ，，为灌水量 ，P为降水量 ，AS为土体贮水量变化 ，R 为地表径流量
，D 为深层 渗
漏量 。D 计算式 (用定位 通量法 )为 ：
D=一K( )f 2— l Z
2一 Zl
*国家杰出青年科学基金项 目(40125002)和国家 自然科学基金项 目(40071020)共同资助
收稿 日期 ：2002—11-19 改回 日期 ：2002．12—20
(2)
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100 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
式 中， 和 分 别为 90cm 和 70cm 土层 土壤水基质 势 ，Zz、Z 为相应 土层 深度 ，0为 70cm 和 90cm 土层
对应的土壤含水量平均值 ，K( )为非饱和土壤导水率 (mm／d)，其估算式为：
／ 口 、
K(0)=K l 1 (3)
＼L，s ，
式中，K 为饱和土壤导水率，0 为饱和土壤体积含水量 ，分别为 0．713m／d和 0．3774，m 为 回归系数(为
27．74)，0为土壤体积含水量，由田间实测土壤水分特征曲线获得，其拟合方程为 ：
0=0．3853PI。叭 (4)
式 中， (kPa)为实测 土壤 水基质势 (适用范 围为 一55～ 一lkPa)。
2 结果与分析
2．1 覆膜对土壤水分变化及马铃薯生长的影响
马铃薯出苗后试区滴灌覆膜与未覆膜处理灌水量和降雨量变化见图 1，其土壤水分状况用土壤水基质
势表示 ，滴灌马铃薯出苗后滴头正下方不同土层土壤水基质势变化见图 2。图 2表明出苗 ～5月 8日灌水量
相同下覆膜处理土壤水基质势明显高于未覆膜处理。5月 8～17日滴灌未覆膜处理灌水量增大时滴头下方
图 1 马铃薯出苗后滴灌未覆膜、覆膜处理灌水量与降雨量变化
Fig．1 Imgation and rain events 0f treatments of drip irigation without
plastic mulch and with plastic mulch after the emergence of potato
lOcm、20cm、30cm 和 50cm土壤水 基质势开始上 升并逐
渐高于或趋近于覆膜处理，但滴头下方 70cm和 90cm
土层覆膜处理土壤水基质势仍高于未覆膜处理 ，之后灌
水量又相 同，覆 膜 处理 滴 头 下方 lOcm 和 20cm 土壤 水
基质势又 开始 回升 ，并 于 5月 24日接 近 未 覆 膜 处 理 ，
30cm 土层 土壤水 基 质势 一 直低 于未 覆膜 处 理 ，表 明 马
铃薯蒸腾作用 已占土壤水消耗的主导地位。5月 30日
揭膜后覆膜 处理 10cm 和 20cm 土层 土壤水 基质势 变化
与未覆膜处理 相近 ，但 50cm、70cm 和 90cm 土层 土壤水
基质势变化低 于未覆膜处理 。揭膜前 、揭膜与收获 时马
铃薯田土壤剖面土壤水基质势分布见 图 3，图 3a表明
出苗 ～5月 8日整个 土壤 剖 面 滴灌 覆 膜处 理 土壤 水基
质势明显高于未覆膜处理，且表层土壤水分布相对均
一
，且随马铃薯的生长 ，垄上出现明显的相对干燥区域。
滴灌覆膜 处理 由于作物蒸 腾而消耗上层 土壤水分 ，其灌
水量 由开始减 少至 5月 19日土壤 水基 质势 迅速 下 降 ，
干燥 区域 明显 扩大 。之后 由于滴 灌覆 膜处 理 与未 覆膜
处理灌水量相 同 ，二者 土壤 水基质 势差距 减小 ，至5月30
要∞70
要 7。0
凸_
．
寐
妪
醐
《
群
凸_
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糊
《
群
immediately under the dripper
日揭膜时 20cm土层以上土壤水基质势覆膜处理甚至高于未覆膜处理(见图 3b)，收获时滴灌覆膜处理土壤
剖 面土壤 水基质 势仍 优于未覆 膜处理 ，未 覆膜处理 比覆膜 处理下层 土壤水 分变幅明显增 大 。
马铃薯 自播种～收获间气温变化见图4，图 4表明 4月中旬几天的高温天气对覆膜马铃薯 出苗有明显
破坏作用 ，尤其是沟灌覆膜处理4月17日灌水后土壤含水量高且通气性较差 ，高温且高湿使大部分即将 出
加 ∞ 如 ∞ ∞ ∞ O 加 ∞ 如 ∞ ∞ m 0
)卜＼寐蜒糊*群H )卜＼寐螟硪*群
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第 4期 王凤新等 ：滴灌与沟灌马铃薯覆膜效应研究 1O1
距滴头横向距离／cm 距滴头横向距离／~m 距滴头横向距离／cm 距滴头横向距离／cm
土壤水基质势／一kPa
一 0～IOcm — 10～20cm 一 20～30cm 圈 30-40cm 园 40～50cm 囝 50-60cm
图 3b 揭膜 与 收获 时 土壤 水 基质 势分 布
Fig．3b Soil matric potential distribution right before uncovering plastic mulch and harvesting
苗的马铃薯母 块腐烂 ，整个小 区出苗率 <20％。高温对滴灌覆 膜处理 马铃 薯出苗影 响较 小 ，且 比未覆膜处理
出苗稍早，出苗率为 94％，而未覆膜处理出苗率接近 100％且幼苗生长更均匀。沟灌未覆膜处理出苗率虽接
近100％ ，但 出 苗 时 间 明显 滞后 于 滴 灌2处理 。每小 区选 取5株长 势 具 代 表性 的马 铃薯 并 定 点 观测 其 株 高
表 1 马铃 薯块 茎 分级 及 其统计 分 析 (t检 验 )
Tab．1 Potato tuber grade and its statistical analysis(t test)
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102 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
图 4 马 铃 薯播 种 后气 温 变化
Fig．4 Changes of air temperature after potato planting
图 5 马铃 薯株 高 变化
Fig．5 Changes of crop height of po tato
变化。由图 5可知揭膜前滴灌未覆膜处理马铃薯生长稍快于覆膜处理，表明覆膜对马铃薯生长产生抑制作
用。揭膜后滴灌覆膜处理马铃薯生长快于未覆膜处理 ，并最终与滴灌未覆膜处理长势相近。沟灌处理马铃
薯前期生长较慢 ，后期与滴灌处理相近，这可能由于前期马铃薯根系范围较小，仅利用有限的垄上土壤水分 ，
后期随根系变大而土壤水分利用范围变大 ，生长加快。收获前每小区取 10株马铃薯并对其块茎进行分级 ，
由表 1可知滴灌未覆膜处理马铃薯块茎总数 、块茎平均重量和>50g块茎个数均明显高于覆膜处理。滴灌 2
处理马铃薯块茎总数 、>50g块茎个数 明显高于沟灌未覆膜处理 ，而沟灌未覆膜处理马铃薯块茎平均重量则
高于滴灌 2处理 。
2．2 覆膜对马铃薯腾发量 、产量及水分利用率的影响
滴灌未覆膜和覆膜处理马铃薯出苗后通过 80cm土层土壤水下渗量分别为 0．3mm和 3．4mm，该值可忽
略不计。沟灌处理小区内未安装负压计，难 以估算其深层渗漏损失 ，但类似土壤沟灌试验表明，整个马铃薯
生长期问深层渗漏损失为 12～33ram，这与马铃薯全生育期腾发量相比较小可忽略不计 ]。滴灌未覆膜和
覆膜处理、沟灌未覆膜处理土体贮水量变化分别为 一6ram、一0．4mm 和 53mm，其腾发量分别为 275mm、
249mm和 551mm。沟灌处理马铃薯腾发量为滴灌处理的2倍 ，而滴灌覆膜减少了马铃薯耗水量有明显节水
效果。本试验由于播种偏晚，马铃薯生育期较短且块茎膨大期受高温抑制而产量较低。滴灌覆膜和未覆膜
处理、沟灌处理马铃薯块茎产量分别为16386kg／hm。、21234kg／hm。和 8105kg／hm。，对应水分生产效率分别
为 6．58kg／m 、7．72kg／m 和 1．47kg／m ，滴灌未覆膜处理产量和水分利用效率均最高，滴灌覆膜和未覆膜处
理产 量分别 为沟灌 未覆膜处理 的 2．1倍 和 2．6倍 ，而水分利用效率则分别 为后者 的 4．5倍和5．3倍 。
3 小 结
马铃薯生长前期覆膜可明显减少表层土壤蒸发，使土体表层维持较高含水量 ，而生长中后期蒸腾作用 占
主导地位 ，覆膜减少表层土壤蒸发作用较小。马铃薯播种较晚时覆膜常因遇高温天气而对出苗产生不利影
响，且高温对其株高和块茎生长均产生明显抑制作用。滴灌未覆膜处理马铃薯块茎产量和水分生产效率均
明显高于覆膜处理。与沟灌相比垄作马铃薯更适于采用滴灌。
参 考 文 献
1 Clark G．A．，Stanley C D．，Smajstrla A．G．，et a1．Microirrigation design considerations for sandy soil vegetable production systems
． In
Proc．5th Int．M icroirrigation Congress．St．Joseph，Mich．：ASAE，1995 516～ 521
2 Panigrahi B-，Panda S．N ．，Raghuwanshi N．S Potato water use and yield under furrow irrigation
． Irrig Sci，2001，20：155～ 163
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