全 文 ：书不同栽培方式对马铃薯土壤水分
状况和产量的影响
范士杰１，２，王蒂１，张俊莲１，白江平１，宋吉轩２，马智黠３
（１．甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室 甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０；２．贵州省马铃薯研究所，
贵州 贵阳５５０００６；３．贵州省威宁县农业局，贵州 威宁５５３１００）
摘要：针对我国西南高寒山区春播马铃薯频繁出现的干旱问题，试验于２００９－２０１０年设置绿肥聚垄地膜覆盖栽培
方式（ＧＭＰＭ）、绿肥聚垄栽培方式（ＧＭ）、地膜覆盖栽培方式（ＰＭ）、普通翻耕栽培方式（ＣＫ）４个不同处理，研究
其对马铃薯田间耕层土壤水分状况、生长动态及产量的影响，并用ＦＬＩＮＴ１模型对水分利用情况进行了分析。结
果表明，与普通翻耕栽培方式相比，播种后至封行前，绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式、绿肥栽培方式和地膜覆盖栽培
方式田间土壤（０～２１ｃｍ）含水率比对照平均提高了１２．９３％，６．３０％和１０．８８％。封行后，绿肥聚垄地膜覆盖栽培
方式和地膜覆盖栽培方式田间土壤含水率比对照平均低６．３５％和６．４０％。ＦＬＩＮＴ１模型分析结果显示，地膜绿肥
栽培方式和地膜栽培方式在马铃薯生长中后期有一定的水分胁迫。绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式马铃薯的块茎产
量比对照增加２５．６％，但是地膜覆盖栽培方式马铃薯的块茎产量比对照降低１５．８％。因此，绿肥聚垄地膜覆盖栽
培方式能显著地提高苗期耕层土壤含水率和马铃薯的块茎产量，地膜覆盖可采取前期覆膜、中后期撤膜的栽培技
术措施。
关键词：马铃薯；栽培方式；模型；土壤含水率；水分胁迫
中图分类号：Ｓ５３２．０６；Ｓ１５２．７　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１２）０２０２７１０９
　 土壤水分是影响作物生长发育与土壤肥力变化的重要因素，研究耕作栽培措施中的土壤水分效应，对于揭示
耕作方式对作物生长发育的影响、土壤肥力特征的内在原因及耕作技术的改进具有重要意义［１５］。前人研究表明
地膜具有透光率高、不透气、质轻耐用等特征以及显著的增温、保水和增产促早熟作用［６１１］；绿肥是理想的固氮植
物，具有保水增肥和防止水土流失的作用［１０１４］。马铃薯（犛狅犾犪狀狌犿狋狌犫犲狉狅狊狌犿）是我国西南高寒山区的主栽农作
物，其中贵州省威宁县马铃薯的常年种植面积就超过１１．０７万ｈｍ２，是名符其实的中国南方马铃薯之乡［１２］。该
县虽属亚热带湿润季风气候，但降水多集中在６－９月；春季降水稀少，且地表蒸发强烈，土壤含水量低，因此，马
铃薯出苗期至开花期一般为该地区的低温干旱阶段，严重影响马铃薯出苗率和苗期的生长发育水平［１３１８］。春季
土壤水分状况成为制约该地区马铃薯生长和产量形成的主要因子，采用适宜的栽培方式是解决这一问题的关键
所在。
本研究将地膜与绿肥２种元素融合在一起，在马铃薯作物的生育时期内，研究了不同耕作方式０～２１ｃｍ农
田耕作层土壤水分的变化特征以及对马铃薯生长动态和产量的影响，并利用国际马铃薯中心（ＣＩＰ）提供的
ＦＬＩＮＴ１模型对马铃薯不同栽培方式的水分状况进行了分析，以期揭示栽培技术对马铃薯生长过程中水分的影
响，针对我国西南高寒山区春播马铃薯近年来频繁出现的季节性干旱，为建立合理耕作制度提供理论依据。
１　材料与方法
１．１　试验地概况
试验于２００９年３月１７日和２０１０年３月１８日在贵州省威宁县小海镇进行，８月２７日收获。该镇距威宁县
城１２ｋｍ，位于东经１０４°１５′、北纬２７°０６′，平均海拔２２００ｍ，年均气温１０～１２℃，年均降水量９６２．３ｍｍ，无霜期
第２１卷　第２期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
草　业　学　报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ 　　
２７１－２７９
２０１２年４月
 收稿日期：２０１１１０３１；改回日期：２０１２０２１６
基金项目：贵州省科技重大攻关项目（黔科合 ＮＺ字［２００５］３００９，黔科合重大专项字［２００８］６００９号），国家农业科技成果转化资金项目
（２０１１ＧＢ２Ｆ２０００１２）和黔科合院所创能［２０１０］４００６资助。
作者简介：范士杰（１９６７），男，贵州贵阳人，在读博士。Ｅｍａｉｌ：ｆｓｊｇｙ２０００＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：Ｗａｎｇｄ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
２０８ｄ，年均日照时数１８００ｈ，夏季平均气温２３．２℃，属亚热带湿润季风气候。马铃薯为当地的主要作物之一，一
年一熟。试验土壤为黄壤，土壤肥力中上等。试验地气象数据由贵州省威宁县气象局提供。
１．２　试验设计
试验设４个处理：１）绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式（ＧＭＰＭ）：绿肥收割后随即整地播种，绿肥放在马铃薯播薯
后的沟中和种薯的上方，起垄后盖地膜；２）绿肥聚垄栽培方式（ＧＭ）：绿肥放在马铃薯播薯后的沟中和种薯的上
方，起垄后不盖地膜；３）地膜覆盖栽培方式（ＰＭ）：不用绿肥，播种起垄后盖地膜；４）对照（ＣＫ）采用普通翻耕栽培
方式，不用绿肥，播种起垄后不盖地膜。试验采用完全随机区组排列，４次重复，每小区５行，面积为２１ｍ２，单垄
栽培，垄距６０ｃｍ，株距２８ｃｍ，每小区播１２５株。绿肥小区绿肥使用量按７５ｋｇ，绿肥中含水率为６５％。地膜为
普通农膜，膜厚０．０１５ｍｍ，宽９０ｃｍ。马铃薯供试品种为黔芋１号，施肥水平各处理相同。
绿肥品种为紫云英，每６６６．６７ｍ２ 用种５ｋｇ。绿肥的播种时间为安排试验年份的上一年的９月上旬播种，在
安排试验种植的当年整地时（一般为３月中旬）将绿肥收割，待划好试验小区开沟播种施肥后，再将绿肥放在播薯
后的沟中和种薯的上方，随即起垄盖土，俗称“绿肥聚垄”。由于整地到播种的时间较短，绿肥仍多为活体植物，对
播种后的土壤有补充水分的作用。种植绿肥也有改良和培肥土壤的作用。
１．３　测定项目和方法
土壤水分：采用取土烘干法。根据烘干法测定农田耕层土壤水分的取样梯度（７ｃｍ），按０～７、７～１４和１４～
２１ｃｍ梯度从播种后每５ｄ的１４：００取样测定１次。在生育的主要时期（齐苗期、盛花期、封行期、成熟期）取样测
定０～１００ｃｍ土层土壤储水量，０～１００ｃｍ土层土壤储水量为０～２０，２０～４０，……，８０～１００ｃｍ（梯度为２０ｃｍ）
土层土壤含水量之和。土壤体积质量的取样用环刀法。
各生育期生物量及产量：自马铃薯播种后，分别在齐苗期、盛花期、封行期和成熟期采取植株样，取样标准为
１ｍ样段，计算生物量。收获时以每小区产量记产，折合成每ｈｍ２ 产量。
商品薯率（％）＝小区单个薯块０．１ｋｇ以上的薯块质量／小区产量（ｋｇ）×１００％
土壤质量含水率（％）＝（湿土重－烘干土重）／烘干土重×１００％ （１）
土壤贮水量：狑＝ρ×犺×ω×１０ （２）
式中，狑为土壤水分总贮存量（ｍｍ）；ρ为地段实测土壤体积质量（ｇ／ｃｍ
３）；犺为土层厚度（ｃｍ）；ω为土壤质量含水
率（％）。
生育期耗水量：犈犜＝犘＋犐＋Δ狑－犇狉－犌犮 （３）
式中，犈犜为作物生育期内的总耗水量（ｍｍ）；犘为作物生育期内的降水量（ｍｍ）；Δ狑 为土壤水分在一段时间内
的变化量（ｍｍ）；犐为灌溉水量（ｍｍ）；犇狉为地表径流（ｍｍ）；犌犮为深层入渗量（ｍｍ）。由于西南山区没有灌溉设
施，故灌溉水量为０；试验地地势平坦，土壤深厚肥沃，蓄水保水能力强，地下水位在５０ｍ以下，故试验地的地表
径流和深层入渗量很小，可以忽略不计［１９２０］。
水分利用效率：犠犝犈（ｋｇ／ｈｍ２·ｍｍ）＝犢犪／犈犜 （４）
式中，犢犪为单位面积的经济产量（ｋｇ／ｈｍ２）。
植被有效辐射率：犉犔犐犖犜１＝ 犕犌犆×
（犖×犉狅×ｅ犚狅×狋）
犖×犉狅×ｅ犚狅×狋＋１－犖×犉狅
（５）
式中，犉犔犐犖犜１（ｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｉｎｔｅｒｃｅｐｔｅｄ）：植被有效辐射；犕犌犆（ｍａｘｉｍｕｍｆｒａｃｔｉｏｎａｃｈｉｅｖｅｄｂｙｔｈｅｃａｎｏｐｙ
ｃｏｖｅｒ）：最大冠层受光面；Ｎ（ｐｌａｎｔｉｎｇｄｅｎｓｉｔｙ，ｐｌａｎｔ／ｍ２）：植株密度；犉狅（ｉｎｉｔｉａｌｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｌｉｇｈｔｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）：初
始植被有效辐射；犚狅（ｒａｔｅｏｆｒｅｌａｔｉｖｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｌｉｇｈｔｉｎｔｅｒｃｅｐｔｉｏｎ）：相对接受辐射增加速率；狋（ｃｕｍｕｌａｔｅｄｇｒｏｗｔｈ
ｄｅｇｒｅｅｄａｙ）：生长度天。
植被有效辐射（ＦＬＩＮＴ１）的计算公式由国际马铃薯中心（ＣＩＰ，ｗｗｗ．ｃｉｐｏｔａｔｏ．ｏｒｇ）提供［２１，２２］。估算土壤水
分胁迫的萎蔫系数（ＷＰ，ｗｉｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔ）、水分关键水平（ＣＬ，ｃｒｉｔｉｃａｌｌｅｖｅｌ）、蒸腾蒸发量（ＥＴＰ，ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａ
ｔｉｏｎ）等马铃薯生长参数来自国际马铃薯中心（ＣＩＰ）在世界各地不同类型土壤多年多点的统计数据。该试验选用
的估算作物水分胁迫的有关参数为肥力中上等的黄壤类型的数据。
２７２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
如果实际的土壤水分含量（ＳＷＣ）大于水分关键水平，实际蒸腾量（Ｔａ）就等于初始蒸发量（犜０，犜０＝
犉犔犐犖犜１×犈犜犘）；如果土壤水分含量小于萎蔫系数，犜犪就等于０；如果土壤水分含量小于水分关键水平，大于萎
蔫系数，犜犪＝犜０×（萎蔫系数－土壤水分含量）／（萎蔫系数－水分关键水平）。
作物水分胁迫系数（ｃｗｓ）计算：如果［１－实际蒸腾量（犜犪）／初始蒸腾量（犜０）］－０．２小于０，该指数等于０；如
果大于０，指数为实际计算值。
由上式可知，犮狑狊＝０表示作物处在无水分胁迫状态，犮狑狊＝１．０表示作物受的水分胁迫最大。
１．４　数据处理
采用 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ和ＳＰＳＳ１８．０进行数据处理和分析。
２　结果与分析
２．１　不同栽培方式对土壤水分状况的影响
马铃薯生育期内田间土壤平均含水率随时间的变化表明（图１），土壤平均含水率季节变化明显。在５月中
旬前，绿肥割收后，随即聚垄埋入土中，再利用地膜的保水作用，在一段时间内土壤中水分含量较高。绿肥聚垄地
膜覆盖栽培方式、绿肥聚垄栽培方式和地膜覆盖栽培方式田间耕层土壤平均含水率分别高出对照１２．９３％，
６．３０％和１０．８８％；在５月中旬后，绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式和地膜覆盖栽培方式田间耕层土壤平均含水率分
别低于对照６．３５％和６．４０％，绿肥聚垄栽培方式田间耕层土壤平均含水率仅高出对照１．１７％，变化不大。
绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式、地膜覆盖栽培方式和对照比较（表１），在３月下旬－５月中旬，有提高耕层土壤
含水率的作用，在５月中旬－８月下旬，有降低耕层土壤含水率的作用，并且均达显著差异水平（犘＜０．０５）。地膜
覆盖栽培方式和对照比较，除在３月下旬－５月中旬土壤深度０～７ｃｍ外，均有提高各耕层土壤含水率的作用。
图１　不同栽培方式下０～２１犮犿土壤平均含水率随时间变化动态
犉犻犵．１　犇狔狀犪犿犻犮狊狅犳犪狏犲狉犪犵犲狊狅犻犾犿狅犻狊狋狌狉犲犮狅狀狋犲狀狋犪狋０－２１犮犿犾犪狔犲狉狌狀犱犲狉狏犪狉犻狅狌狊狋犻犾犪犵犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊
　不同小写字母分别表示差异水平显著（犘＜０．０５）。Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｍｅａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式：
Ｇｒｅｅｎｍａｎｕｒｅ＋ｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｉｎｇｍｏｄｅ（ＧＭＰＭ）．绿肥聚垄栽培方式：Ｇｒｅｅｎｍａｎｕｒｅ（ＧＭ）．地膜覆盖栽培方式：Ｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｉｎｇｍｏｄｅ（ＰＭ）．采用
普通翻耕栽培方式：Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＣＫ）．下同。Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
３７２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
表１　不同栽培方式下不同时段不同土壤深度的土壤含水率
犜犪犫犾犲１　犛狅犻犾狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋犪狋犱犻犳犳犲狉犲狀狋犱犲狆狋犺狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋狆犲狉犻狅犱狊狌狀犱犲狉狏犪狉犻狅狌狊狋犻犾犪犵犲狋狉犲犪狋犿犲狀狋狊 ％
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
０～７ｃｍ
３月下旬－５月中旬
ＬａｔｅＭａｒｔｏ
ＭｉｄＭａｙ
５月中旬－８月下旬
ＭｉｄＭａｙｔｏ
ＬａｔｅＡｕｇｕｓｔ
７～１４ｃｍ
３月下旬－５月中旬
ＬａｔｅＭａｒｔｏ
ＭｉｄＭａｙ
５月中旬－８月下旬
ＭｉｄＭａｙｔｏ
ＬａｔｅＡｕｇｕｓｔ
１４～２１ｃｍ
３月下旬－５月中旬
ＬａｔｅＭａｒｔｏ
ＭｉｄＭａｙ
５月中旬－８月下旬
ＭｉｄＭａｙｔｏ
ＬａｔｅＡｕｇｕｓｔ
ＧＭＰＭ １９．６±２．４９ａＡ １４．３±３．２８ｃＢ ３３．５±３．６４ａＡ ２１．７±２．２６ｂＢ ３６．９±４．３２ａＡ ２６．０±２．８３ｄＤ
ＧＭ １２．４±１．６１ｄＤ ２１．１±３．５９ａＡ ２７．３±２．９５ｃＢ ２８．９±３．１６ａＡ ３５．８±３．９０ｂＡ ３４．５±３．５９ａＡ
ＰＭ １７．７±２．３０ｂＢ １２．８±２．６７ｄＣ ３０．５±３．２９ｂＢ ２１．０±２．０５ｂＢ ３５．６±３．８４ｂＢ ２８．１±３．３１ｃＣ
ＣＫ １４．２±２．２１ｃＣ １９．８±３．１４ｂＡ １８．５±２．０６ｄＣ ２８．１±２．９２ａＡ ２４．８±３．１２ｃＣ ３３．１±３．６１ｂＢ
　注：同列数据后不同小写或大写字母分别表示差异显著（犘＜０．０５）或极显著（犘＜０．０１）。下同。
　Ｎｏｔｅ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｍｅａｎｓｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｆｏｕｒｐｌｏｔｓａｔ犘＜０．０５ｌｅｖｅｌ，ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｐｉｔａｌｌｅｔｔｅｒａｔ犘＜０．０１ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅ
ｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
图２　不同栽培方式马铃薯干物质积累动态变化
犉犻犵．２　犈犳犳犲犮狋狅犳狋犻犾犪犵犲狊狋狉犪狋犲犵犻犲狊狅狀狋犺犲犱狔狀犪犿犻犮
狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狆犾犪狀狋犱狉狔犿犪狋狋犲狉犪犮犮狌犿狌犾犪狋犻狅狀
图３　不同栽培方式马铃薯耗水量的动态变化
犉犻犵．３　犈犳犳犲犮狋狅犳狋犻犾犪犵犲狊狋狉犪狋犲犵犻犲狊狅狀狋犺犲犱狔狀犪犿犻犮
狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳狆犾犪狀狋狑犪狋犲狉犮狅狀狊狌犿狆狋犻狅狀
２．２　不同栽培方式对不同生育期马铃薯生长动态的
影响
２．２．１　对不同生育期马铃薯干物质积累的影响　干
物质生产是作物产量形成的基础。图２显示了生育期
内主要阶段马铃薯干物质增加的量。不同栽培方式对
马铃薯干物质积累量大小为：绿肥聚垄地膜覆盖栽培
方式＞绿肥聚垄栽培方式＞普通翻耕栽培方式＞地膜
覆盖栽培方式。绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式和绿肥聚
垄栽培方式在马铃薯生育期内的主要阶段，干物质的
量分别比对照增加了１７．８％和１．４％，地膜覆盖栽培
方式干物质的量比对照减少了２１．２％。绿肥聚垄地
膜覆盖栽培方式在生育期内的主要阶段，马铃薯干物
质积累的量与对照相比均达显著差异水平（犘＜
０．０５）。
不同栽培方式在生育期内的主要阶段马铃薯干物
质的量增加基本规律是：盛花期＞封行期＞齐苗期＞
成熟期。其在各生育阶段干物质增加的量所占比例分
别为：７．６～３５．２％％，３０．６％～４０．７％，２２．２％～
３５．５％，８．２％～１６．２％，其中，绿肥聚垄地膜覆盖栽培
方式、绿肥聚垄栽培方式、地膜覆盖栽培方式和对照在
盛花期干物质增加的量所占比例分别为３１．４％，
３４．７％，４０．７％和３０．６％，在封行期干物质增加的量
所占比例分别为３５．２％，２５．３％，７．６％和３１．０％，这
说明绿肥聚垄栽培方式和地膜覆盖栽培方式，在封行
期马铃薯的干物质积累受到了影响，并且达到了显著
差异水平（犘＜０．０５）。
２．２．２　对马铃薯耗水及耗水特征的影响　作物耗水量反映了作物对土壤水分的吸收利用状况。在各生长阶段，
封行期－成熟期的作物耗水量最高（图３）。不同的栽培方式进行比较，对照耗水量在每个生育阶段均最高，除成
４７２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
熟期外，与其他的栽培方式相比，其耗水量均达显著差异水平（犘＜０．０５）。有地膜处理的栽培方式与没有地膜处
理的栽培方式相比，有地膜处理的栽培方式马铃薯的耗水量低。
没有地膜处理的２种栽培方式进行比较，其耗水量为对照＞绿肥聚垄栽培方式，在齐苗期、盛花期和封行期，
其耗水量均达显著差异水平（犘＜０．０５）；有地膜处理的２种栽培方式进行比较，除齐苗期外，其耗水量为绿肥聚
垄地膜覆盖栽培方式＞地膜覆盖栽培方式，在封行期和成熟期，其耗水量均达显著差异水平（犘＜０．０５）；有绿肥
处理的２种栽培方式进行比较，其耗水量为绿肥聚垄栽培方式＞绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式，其耗水量仅在齐苗
期达显著差异水平（犘＜０．０５）。
对马铃薯的耗水量与对应的降水量进行比较显示（图３）：各处理在齐苗期土壤的耗水量大于该时段降水量，
而在其他生长阶段土壤的耗水量均低于该时段降水量，这说明在齐苗期，栽培设施的使用和栽培技术的研究，应
考虑向土壤补充水分或减少土壤水分的蒸发，而在马铃薯其他生长阶段，栽培设施的使用和栽培技术的研究，应
考虑提高土壤的水分利用率。
２．３　不同栽培方式对马铃薯块茎产量和田间耕层土壤水分利用的影响
２．３．１　对马铃薯块茎产量的影响　不同栽培方式下马铃薯的块茎产量具有明显的差异（表２）。绿肥聚垄栽培
方式与对照间马铃薯的块茎产量差异不显著，而绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式、地膜覆盖栽培方式与对照间的差异
显著。绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式与绿肥聚垄栽培方式、地膜覆盖栽培方式、对照间的产量差异均极显著。绿肥
聚垄地膜覆盖栽培方式马铃薯的块茎产量高出对照２５．６％（犘＜０．０１），地膜覆盖栽培方式马铃薯的块茎产量比
对照减产１５．８％（犘＜０．０５）。绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式马铃薯的块茎商品薯率较高。
表２　不同栽培方式下马铃薯产量和水分比较
犜犪犫犾犲２　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狊狋狉犪狋犲犵犻犲狊狅狀狑犪狋犲狉狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
耗水量
Ｗａｔｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ（ｍｍ）
马铃薯产量
Ｐｏｔａｔｏｙｉｅｌｄ（ｋｇ／ｈｍ２）
商品薯率
Ｃｏｍｍｏｄｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅ（％）
水分利用效率
Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（ｋｇ／ｈｍ２·ｍｍ）
地膜绿肥栽培方式ＧＭＰＭ ５５４．８±２７．７４ａＡ ２６５８４．７±４５１．９４ａＡ ８２．６±３．４７ａＡ ４７．９２±２．８８ｂＣ
绿肥栽培方式ＧＭ ３２８．９±１５．４６ｃＢ ２１６５５．８±３８９．８０ｂＢ ７５．１±３．０８ＡＢ ６５．８４±３．７５ａＢ
地膜栽培方式ＰＭ ５２８．２±２５．８８ｂＢ １７８２８．３±３０３．０８ｃＣ ６６．２±２．６５ｂＣ ３３．７５±２．０９ｃＣ
普通栽培方式ＣＫ ３０５．０±１５．２５ｃＢＣ ２１１６１．８±４０２．０７ｂＢ ７３．４±５．８７ｃＣ ６９．３８±３．８７ａＡ
２．３．２　对水分利用的影响　不同处理的土壤水分利用效率高低顺序为（表２）：普通栽培方式、绿肥栽培方式、地
膜绿肥栽培方式和地膜栽培方式，平均依次为６９．３８，６５．８４，４７．９２和３３．７５ｋｇ／（ｈｍ２·ｍｍ）。地膜栽培方式、地
膜绿肥栽培方式和绿肥栽培方式与对照相比分别降低了３５．６３％，２１．４６％和３．５４％。
２．４　基于ＦＬＩＮＴ１模型对马铃薯产量的预测和不同栽培方式的水分胁迫分析
２．４．１　基于ＦＬＩＮＴ１模型对马铃薯产量的预测　用国际马铃薯中心（ＣＩＰ）提供的ＦＬＩＮＴ１模型对本试验进行
马铃薯产量预测，马铃薯产量预测过程的主要技术指标和计算结果见表３，其预测产量结果为３２１３４．０９
ｋｇ／ｈｍ２。
２．４．２　对不同栽培方式下０～２１ｃｍ土壤水分胁迫分析　利用由国际马铃薯中心提供的ＦＬＩＮＴ１模型对马铃
薯的土壤水分胁迫分析结果表明（图４），不同栽培方式在０～２１ｃｍ耕层土壤对马铃薯水分胁迫系数影响存在明
显的差异。
不同栽培方式在５月中旬马铃薯的生长均受到水分胁迫（图４），除绿肥聚垄栽培方式外，其余３种栽培方式
的马铃薯生长均受到了较严重的水分胁迫，以地膜栽培方式最为严重。有地膜处理的栽培方式，马铃薯生长受到
水分胁迫出现的频率最多，水分胁迫系数值最大。同一栽培方式在５月中旬－８月下旬进行比较，有地膜处理的
２种栽培方式（地膜绿肥栽培方式和地膜栽培方式）在５月中旬－７月上旬，马铃薯生长均受到了一定的水分胁
迫，其中，５月中旬受到的水分胁迫最为严重。５月中旬－７月上旬是马铃薯生长的关键时期（开花期和封行期），
这个时间段马铃薯生长受到水分胁迫，对马铃薯的产量影响较大。
５７２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
表３　基于犉犔犐犖犜１模型对马铃薯产量的预测
犜犪犫犾犲３　犘狉犲犱犻犮狋犻狅狀狅犳狋狌犫犲狉狔犻犲犾犱犫犪狊犲犱狅狀狋犺犲犉犔犐犖犜１犿狅犱犲犾
时间
Ｔｉｍｅ
（月日
Ｍｏｎｔｈｄａｙ）
降水
Ｒａｉｎｆａｌ
（ｍｍ）
蒸腾蒸发量
Ｅｖａｐｏｔｒａｎ
ｓｐｉｒａｔｉｏｎ
（ＥＴＰ）（ｍｍ）
太阳有效辐射
Ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｌｙ
ａｃｔｉｖｅｒａｄｉａｔｉｏｎ
（ＰＡＲ）（ＭＪ／ｍ２）
有效温度
Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
（℃）
累加生长
Ｃｕｍｕｌａｔｅｄｇｒｏｗｔｈ
（ｃｕｍＧＤＤ，
℃·ｄ）
冠层有效
辐射
Ｆｌｉｎｔ
（ＭＪ／ｍ２）
潜在干物质
Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｔａｌ
ｄｒｙｍａｔｔｅｒ
（ＴＤＭ）（ｋｇ／ｈｍ２）
分化
Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ
潜在块
茎鲜重
Ｆｒｅｓｈｔｕｂｅｒ
（ｋｇ／ｈｍ２）
３３１ ０．５０ １．００４ １．００ ７．００ ７．００ ０．０２ ６９０．５１ ７．８２×１０－１３ ０．００
４１０ １．７２ ０．７１０ ０．７１ ４．６５ １１．６５ ０．０２ １３９２．９５ １．２９×１０－１１ ０．００
４２０ ３．２０ １．４７８ １．４８ ９．６５ ２１．３０ ０．０２ ２０２１．１０ ３．５６×１０－１０ ０．０３
４３０ １．１９ ０．７６５ ０．７７ ７．７０ ２９．００ ０．０２ ２６７３．６４ １．９４×１０－９ ０．１９
５１０ ０．４０ ０．６０２ ０．６０ １０．８５ ３９．８５ ０．０２ ３６４１．６７ １．１２×１０－８ １．５０
５２０ ３．６１ １．２８７ １．２９ １１．１５ ５１．００ ０．０２ ４６０４．４７ ４．３３×１０－８ ７．３９
５３１ １．１２ ０．８５８ ０．８６ １０．７５ ６１．７５ ０．０３ ５５７９．０９ １．２４×１０－７ ２５．６３
６１０ ２．３１ １．１１５ １．１２ １１．２０ ７２．９５ ０．０３ ６４９０．７７ ３．１０×１０－７ ７４．５８
６２０ ４．７２ ２．３１３ ２．３１ １２．８０ ８５．７５ ０．０３ ７６２２．６５ ７．５５×１０－７ ２１３．１０
６３０ ８．４７ １．３２０ １．３２ １３．１５ ９８．９０ ０．０３ ８５４６．３３ １．６５×１０－６ ５２３．６６
７１０ １．０７ ２．５７７ ２．５８ １２．５０ １１１．４０ ０．０４ ９９２９．７５ ３．１８×１０－６ １１７０．８４
７２０ ８．７１ ０．９７５ ０．９８ １５．２５ １２６．６５ ０．０４ １１０５８．９１ ６．４５×１０－６ ２６４０．７７
７３１ ７．１５ ０．７０９ ０．７１ １４．００ １４０．６５ ０．０４ １２２２８．８３ １．１５×１０－５ ５１９８．０３
８１０ ２．４０ １．５６７ １．５７ １３．４５ １５４．１０ ０．０５ １４２７２．６７ １．９０×１０－５ １００２５．４０
８２０ ０．１１ １．８３６ １．８４ １３．６０ １６７．７０ ０．０５ １６９７７．５２ ３．０２×１０－５ １８９８８．１０
８３１ ６．０５ ２．１６７ ２．１７ １３．４０ １８１．１０ ０．０５ １８８２５．５７ ４．６１×１０－５ ３２１３４．０９
　注：数据以天为计算单位。
　Ｎｏｔｅ：Ａｌｄａｔａｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｂｙｄａｉｌｙ．
图４　０～２１犮犿不同栽培方式马铃薯水分胁迫系数随时间变化动态
犉犻犵．４　犇狔狀犪犿犻犮狅犳狆狅狋犪狋狅狑犪狋犲狉狊狋狉犲狊狊犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋犪狋０－２１犮犿犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犾犪犵犲狋狔狆犲狊
　校正后的萎蔫系数（ＷＰ）为１２．２％，水分关键水平（ＣＬ）为２５．２％。Ｃａｌｉｂｒａｔｅｄｗｉｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔ（ＷＰ）
ｉｓ１２．２％，ｃｒｉｔｉｃａｌｌｅｖｅｌ（ＣＬ）ｏｆｗａｔｅｒｉｓ２５．２％．
６７２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
　　３月下旬－５月上旬，由于马铃薯处在出苗期，马铃薯的地上植株接受太阳的有效辐射受到了限制，因此，不
能较好的计算植被有效辐射率，也就无法计算马铃薯的水分胁迫系数，但可以分析水分关键水平（ＣＬ）和土壤水
分胁迫的萎蔫系数来从宏观上了解马铃薯受水分胁迫的情况。本试验普通栽培方式０～２１ｃｍ耕层土壤，平均水
分含量均低于水分关键水平２５．２％，有时甚至接近萎蔫系数１２．２％，基本上可以推断普通栽培方式下马铃薯的
生长受到了一定的土壤水分胁迫。在３月下旬－５月上旬０～２１ｃｍ耕层土壤，不同栽培方式受干旱威胁的程度
是：普通栽培方式＞绿肥栽培方式＞地膜栽培方式＞地膜绿肥栽培方式。
３　讨论
３．１　马铃薯产量的预测和土壤水分胁迫
作者２０１０年８月在甘肃兰州参加了一个由国际马铃薯中心驻北京办事处和甘肃农业大学联合举办的马铃
薯模型与模拟高级培训班，会上国际马铃薯中心总部的ＲｏｂｅｒｔｏＱｕｉｒｏｚ博士介绍了ＦＬＩＮＴ１马铃薯产量预测和
水分胁迫计算模型并进行了模拟［２１，２２］，还提供了国际马铃薯中心在世界各地不同类型土壤多年多点的统计数
据，以及整理的预测马铃薯产量和计算水分胁迫的供参考的有关参数 。该模型与Ｊａｃｋｓｏｎ等［２３］提出的模拟和预
测模型［２４２８］相比具有修正和改进参数简便，可操作性强，既可以从宏观上对马铃薯的产量进行预测，也可以对试
验的具体结果进行分析的特点。
在统计试验产量时发现，地膜栽培方式的产量最低，这一现象不是很好解释，就试着用国际马铃薯中心提供
的ＦＬＩＮＴ１马铃薯产量预测和水分胁迫计算模型对该试验进行了水分胁迫分析，结果发现，普通栽培方式０～２１
ｃｍ土壤根系层，在３月下旬－５月上旬，马铃薯的生长可能受到了土壤水分胁迫；地膜绿肥栽培方式和地膜栽培
方式０～２１ｃｍ土壤根系层，在５月上旬－８月下旬，马铃薯生长受到水分胁迫。这样就较好地解释本试验不同
栽培方式的产量与０～２１ｃｍ土壤水分含量之间的联系。
用ＦＬＩＮＴ１马铃薯产量预测和水分胁迫计算模型对该试验进行了产量预测和水分胁迫分析在国内尚属首
次，期待与同行对ＦＬＩＮＴ１马铃薯产量预测和水分胁迫计算模型作进一步的探讨。
３．２　春播马铃薯地膜覆盖时间
虽然地膜覆盖栽培具有提高土壤温度，保持土壤水分，改善土壤性状，提高土壤养分供应状况和肥料利用率，
减轻杂草和病虫危害等作用［２９３０］。但在本试验中，地膜覆盖对水分而言，既有正效应又有负效应。
本试验表明，地膜覆盖栽培在我国西南高寒山区，特别是在有前期干旱的地区，可使土壤的旱情明显好转，有
效降低生育前期干旱胁迫的危害，促进马铃薯早长快发，但是在马铃薯生长的中后期却阻碍了自然降水进入垄
体，导致马铃薯在旺长期发生水分亏缺，影响正常生长。分析造成这种现象的原因是由于马铃薯种植采用的是垄
作方式。虽然在中国西南高寒山区，春播马铃薯生长的中、后期自然降水量较多，但地膜覆盖栽培方式由于垄面
上盖有地膜，因而不能充分的接受自然降水，这就造成地膜栽培方式和地膜绿肥栽培方式在马铃薯生育中、后期
０～２１ｃｍ土壤含水率处在较低水平状态，而对照和绿肥栽培方式由于厢面上可以接受自然降水，表现出较高的
土壤含水率。因此，在我国西南高寒山区采用地膜覆盖栽培方式种植的春播马铃薯，地膜是否需要全程覆盖就是
一个非常值得探讨的问题。
本试验认为，地膜覆盖可结合当地的气候和降水特点，采取５月上旬前覆膜，５月上旬后期撤膜的栽培技术
措施将更利于马铃薯的生长和产量的形成。
４　结论
马铃薯不同耕作方式０～２１ｃｍ土壤水分动态变化分析表明，在５月中旬前，地膜绿肥栽培方式、绿肥栽培方
式和地膜栽培方式与对照相比田间土壤含水量平均提高了１２．９３％，６．３０％和１０．８８％；在５月中旬后，地膜绿肥
栽培方式和地膜栽培方式与对照相比田间土壤含水量平均降低了６．３５％和６．４０％。
绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式、地膜覆盖栽培方式和对照比较，在３月下旬－５月中旬，有提高耕层土壤含水
率的作用，在５月中旬－８月下旬，有降低耕层土壤含水率的作用，且均达显著水平。地膜覆盖栽培方式和对照
比较，除在３月下旬－５月中旬土壤深度０～７ｃｍ外，均有提高各耕层土壤含水率的作用。绿肥聚垄地膜覆盖栽
培方式在马铃薯生育期内的主要阶段干物质的量比对照增加了１７．８％。马铃薯的耗水量得出各处理在齐苗期，
７７２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
应向土壤补充水分。
绿肥聚垄地膜覆盖栽培方式与对照间马铃薯块茎产量的提高达极显著差异水平，地膜覆盖栽培方式马铃薯
的块茎产量比对照减产达极显著差异水平。ＦＬＩＮＴ１模型对马铃薯的土壤水分胁迫分析表明，地膜绿肥栽培方
式和地膜栽培方式对马铃薯生长中后期在０～２１ｃｍ存在一定的水分胁迫现象。
本试验认为，地膜覆盖栽培应结合当地的马铃薯生产的实际趋利避害，充分利用好地膜的作用，可采取前期
覆膜中后期撤膜相应的配套技术措施。
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳狋犻犾犪犵犲狊狋狉犪狋犲犵犻犲狊狅狀狋犺犲狋狅狆狊狅犻犾狑犪狋犲狉犮狅狀狋犲狀狋犪狀犱狋犺犲狔犻犲犾犱狅犳狆狅狋犪狋狅
ＦＡＮＳｈｉｊｉｅ１，２，ＷＡＮＧＤｉ１，ＺＨＡＮＧＪｕｎｌｉａｎ１，ＢＡＩＪｉａｎｇｐｉｎｇ１，ＳＯＮＧＪｉｘｕａｎ２，ＭＡＺｈｉｘｉａ３
（１．ＧａｎｓｕＫｅｙＬａｂｏｆＣｒｏｐＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄＧｅｒｍｐｌａｓｍＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ，ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，Ｇａｎｓｕ
ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＰｏｔａｔｏＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，
Ｇｕｉｙａｎｇ５５０００６，Ｃｈｉｎａ；３．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＢｕｒｅａｕｏｆＷｅｉｎｉｎｇＣｏｕｎｔｙｉｎ
ＧｕｉｚｈｏｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｗｅｉｎｉｎｇ５５３１００，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｎｅｗｍｅｔｈｏｄｓｔｏａｔｔｅｎｕａｔｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｓｐｒｉｎｇ
ｐｌａｎｔｉｎｇｐｏｔａｔｏｉｎＳｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｉｌａｇｅｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｏｎｔｈｅｐｏｔａｔｏｆｉｅｌｄｔｏｐｓｏｉｌ
ｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｄｙｎａｍｉｃａｎｄｔｈｅｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄ．Ｗｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｙｉｅｌｄａｎｄ
ｔｈｅｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｌａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｗｉｔｈｔｈｅＦＬＩＮＴ１ｐｏｔａｔｏｇｒｏｗｔｈｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ
ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔｈａｔｂｅｆｏｒｅｔｈｅｆｕｌｃｏｖｅｒａｇｅ，ｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｉｌａｇｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ＣＫ），ｔｈｅ
ｔｏｐｓｏｉｌ（０－２０ｃｍ）ｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈｇｒｅｅｎｍａｎｕｒｅ＋ｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｉｎｇｍｏｄｅ（ＧＭＰＭ），
ｇｒｅｅｎｍａｎｕｒｅ（ＧＭ）ａｎｄｓｉｍｐｌｙｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｉｎｇｍｏｄｅｌ（ＰＭ）ｉｎｃｒｅａｓｅｄ１２．９３％，６．３０％ａｎｄ１０．８８％，ｒｅｓｐｅｃ
ｔｉｖｅｌｙ．Ｗｈｉｌｅａｆｔｅｒｔｈｅｆｕｌｃｏｖｅｒａｇｅ，ｔｏｐｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｆｔｈｅｆｉｌｅｄｔｒｅａｔｅｄｗｉｔｈＧＭＰＭａｎｄＰＭｗｅｒｅｌｏｗｅｒ
ｔｈａｎｔｈａｔｏｆＣＫａｔ６．３５％ａｎｄ６．４０％．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＦＬＩＮＴ１ｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅＧＭＰＭａｎｄ
ＰＭｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｍｉｇｈｔｉｎｄｕｃｅｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓｄｕｒｉｎｇｔｈｅｌａｔｅｒｔｕｂｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄ
ｆｒｏｍＧＭＰＭｆｉｅｌｄｗａｓ２５．６％ ｈｉｇｈｅｒｗｈｉｌｅｔｈｅｙｉｅｌｄｆｒｏｍＰＭｆｉｅｌｄｗａｓ１５．８％ｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｆｒｏｍＣＫ．
Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅＧＭＰＭｓｔｒａｔｅｇｙｃｏｕｌｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｔｏｐｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ
ｄｕｒｉｎｇｅａｒｌｙｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄｔｈｅｆｉｎａｌｔｕｂｅｒｙｉｅｌｄ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓａｓｕｉｔａｂｌｅｔｉｌａｇｅｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｏｆｓｐｒｉｎｇｐｌａｎｔｉｎｇｐｏｔａｔｏｉｎＳｏｕｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ；Ｗｈｉｌｅｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｍｏｄｅｌｍｉｇｈｔｂｅａｐｐｌｉｅｄａｔｅａｒｌｙｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅ
ａｎｄｒｅｍｏｖｅｄｄｕｒｉｎｇｔｕｂｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｇｅｔｏｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｈｉｇｈｔｏｐｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｔｈｅｙｉｅｌｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｐｏｔａｔｏ（犛狅犾犪狀狌犿狋狌犫犲狉狊狅狊狌犿）；ｔｉｌａｇｅｓｔｒａｔｅｇｙ；ｇｒｏｗｔｈｍｏｄｅｌ；ｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ；ｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓ
９７２第２１卷第２期 草业学报２０１２年