全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(10): 15821590 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家科技支撑计划项目(2015BAD22B04)和国家公益性行业(农业)科研专项(201203031)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张绪成, E-mail: gszhangxuch@163.com, Tel: 0931-7614864
第一作者联系方式: E-mail: houhuizhi666@163.com
Received(收稿日期): 2015-03-18; Accepted(接受日期): 2015-06-02; Published online(网络出版日期): 2015-06-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150629.1349.005.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01582
半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响
侯慧芝 1 王 娟 2 张绪成 1,* 方彦杰 1 于显枫 1 王红丽 1 马一凡 1
1甘肃省农业科学院旱地农业研究所 / 甘肃省旱作区水资源高效利用重点实验室, 甘肃兰州 730070; 2甘肃省定西市农业科学院, 甘
肃定西 743000
摘 要: 根据马铃薯的生长习性调节起垄造沟方式, 2012—2014 年进行大田定位试验, 设置全膜覆盖垄上微沟(垄上
营造 10 cm高, 20 cm宽的微沟, 马铃薯种植在微垄顶部, RMF)、全膜覆盖垄沟种植(RF)和露地平作(CK) 3个处理, 测
定土壤温度、土壤含水量和马铃薯产量, 计算≥10℃地积温、作物生育期耗水量、贮水量、水分利用效率等参数, 研
究全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热环境和马铃薯水分利用效率的影响。结果表明, RMF和 RF在平水年(2012年和
2014年)可显著提高各生育期和全生育期≥10℃积温, 在丰水年(2013年)则与 CK无差异。块茎膨大期 0~80 cm的土
壤贮水量 RMF比 CK低 28.20~31.61 mm, 80~200 cm的土壤贮水量 RMF高于 RF和 CK。与 CK相比, RMF和 RF明
显提高马铃薯地上基部茎数、茎分枝数和茎干重; 马铃薯产量分别比 CK提高 60.78%~89.37%和 41.91%~73.33%, 水
分利用效率分别比 CK提高 49.46%~82.55%和 35.62%~65.66%。RMF块茎膨大期的耗水量比 CK增加 66.52%; 在季
节性干旱年份, 0~200 cm土层的土壤耗水量比 RF增加 14.19%, 从而显著提高产量和水分利用效率。
关键词: 半干旱区; 全膜覆盖; 垄上微沟; 温度; 水分; 产量
Effects of Mini-ditch Planting with Plastic Mulching in Ridges on Soil Water
Content, Temperature and Potato Yield in Rain-fed Semiarid Region
HOU Hui-Zhi1, WANG Juan2, ZHANG Xu-Cheng1,*, FANG Yan-Jie1, YU Xian-Feng1, WANG Hong-Li1, and
MA Yi-Fan1
1 Institute of Dryland Farming, Gansu Academy of Agricultural Sciences; Key Laboratory of High Water Utilization on Dryland of Gansu Province,
Lanzhou 730070, China; 2 Dingxi Academy of Agricultural Sciences, Dingxi 743000, China
Abstract: It is necessary to investigate the effects of the regulation of furrow and ridge regulated according to the potato growing
characteristics on soil thermal-moisture status and potato productivity. A three-year (2012 to 2014) field trial was conducted at
Dingxi Experimental Station of Gansu Academy of Agricultural Sciences (35º35 N, 104º36 E), in northwest Loess plateau. Potato
cultivar Xindaping (Solanum tuberosum) was selected as test material. With three treatments: 1) mini-ditch planting with plastic
mulching in ridges (RMF), 2) ridge-furrow planting with plastic mulching (RF), and 3) field flat planting (CK). The soil tempera-
ture, soil water content and potato yield were determined, as well as soil accumulated temperature of ≥10℃, water consumption,
soil water storage, water use efficiency and other parameters were calculated. The results showed that RMF and RF significantly
increased ≥10℃ soil accumulated temperature at different growth periods and the whole growth period in normal rainfall years
(2012 and 2014) , as compared with CK, but there was no significant difference of the temperature between plastic mulching
treatments and CK in the abundant rainfall year (2013). The soil water storage of RMF in 0–80 cm soil was 28.20–31.61 mm
lower, but in 80–200 cm soil higher than those of RF and CK. As compared with CK, RMF and RF significantly increased number
of basal stems, number of branches and dry weight of stem, resulting in 60.78%–89.37% and 41.91%–73.33% increment of potato
tube yield, and 49.46%–82.55% and 35.62%–65.66% increment of potato water use efficiency, respectively. Although the soil
moisture and crop evapotranspiration were not varied significantly in RMF, the soil water consumption from 0 to 200 cm soil
layer of RMF was 66.52% more than that of CK, and 14.19% more than that of RF in seasonal drought years, resulting in the
higher tuber yield and water use efficiency.
第 10期 侯慧芝等: 半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响 1583


Keywords: Semiarid region; Whole plastic mulching; Mini-ditch planting in ridges; Temperature; Soil water; Potato yield
甘肃中部半干旱区年降雨量 300~500 mm, 受降
水资源的限制, 作物产量长期低而不稳。尤其是春
旱频发, 使春播作物如小麦、豆类作物等的产量长
期徘徊在 1500 kg hm–2以下[1]。因此, 压缩春播作物
面积, 扩大夏播作物面积, 是该区作物生产实现稳
产高产的主要方向。所以, 该区域夏播作物如马铃
薯、玉米的种植面积逐年增加, 目前已占总耕地面
积的 50%以上[2-7]。尤其是马铃薯的种植面积近几年
迅速增加, 成为一个新兴的主导特色产业, 是农民
增收和农业增产的一大经济支柱。
多年地膜覆盖种植试验结果表明, 半干旱区马
铃薯在覆盖种植条件下, 季节性干旱胁迫和高湿胁
迫并存, 有限的水分资源未能充分利用, 成为制约
马铃薯产业发展的主要障碍因子[8-12]。因此, 如何降
低和优化雨季的农田水热环境, 提高该区有限水资
源的利用效率, 是提高作物水分生产效率的重点方
向。近年来, 西北半干旱区马铃薯全膜覆盖垄沟种
植方法(RF)得到大面积应用, 是一项集保墒、集雨、
增温为一体的适宜于北部干旱半干旱区的抗旱种植
技术。可提高降水利用效率和马铃薯产量[13-21]。目
前马铃薯产量依然较低, 徘徊在 15 000~22 500 kg
hm–2 左右, 水分生产潜力仍有较大挖掘空间。为此,
我们在全膜覆盖垄沟种植的基础上创建了马铃薯全
膜覆盖垄上微沟方法(RMF), 该法在地面起垄后 ,
垄上营建小沟, 并用地膜全地面覆盖。为明确它的
增产效应及其水热响应, 拟测定季节和年际土壤温
度、土壤水分及生物量和产量, 旨在探索这种方法在
生产中的意义, 为合理地应用于生产提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
甘肃省定西市安定区香泉镇(35°34′N, 104°37′E),
海拔 1970 m, 年平均气温 6.2℃, 年辐射总量 5898
MJ m–2, 年日照时数 2500 h, ≥10℃积温 2075.1℃,
无霜期 140 d, 属中温带半干旱气候。作物一年一熟,
为典型旱地雨养农业区。年均降水量 415 mm, 6月
至 9 月降水量占年降水量的 68%, 降水相对变率为
24%, 400 mm降水保证率为 48%。试验区土壤为黄
绵土, 0~30 cm土层平均容重 1.25 g cm–3, 田间持水
量为 23.18%, 永久凋萎系数为 7.2%。
1.2 试验设计
设 3个处理, 分别是全膜覆盖垄上微沟(RMF)、
全膜覆盖垄沟种植(RF)和露地平播(CK)(图 1), 每处
理 3次重复。供试马铃薯品种为新大坪, 行距 50 cm,
株距 35 cm, 播种密度 57 000株 hm–2。小区面积 9
m×10 m = 90 m2。各处理施肥量均为有机肥 15 t hm–2,
P2O5 60 kg hm–2, K2O 22.5 kg hm–2, 全部作为基肥,
N 90 kg hm–2, 其中 60%作基肥, 40%作花期追肥。

图 1 马铃薯田间种植示意图
Fig. 1 Schematic diagram of potato planting patterns
RMF: 全膜覆盖垄上微沟; RF: 全膜覆盖垄沟种植; CK: 露地平播。
上图为全膜覆盖垄沟种植(传统种植模式), 下图为全膜覆盖垄上微沟种植模式(改进种植模式)。
RMF: mini-ditch planting with plastic mulching in ridges; RF: ridge-furrow planting with plastic mulching; CK: field flat planting. The up
panel shows whole field mulched by plastics with ridge-furrow planting model (traditional technology), the down panel shows ridge-furrow
planting model which micro-ditch built on the ridge and whole field mulched by plastics (modified technology).
1584 作 物 学 报 第 41卷

2012年 4月 20日播种, 9月 15日收获; 2013年 4月
20日播种, 9月 20日收获; 2014年 4月 20日播种, 9
月 25日收获。
1.3 测定指标与计算方法
1.3.1 土壤温度 每年按小区定点定时测定土壤
温度。播种后每 10 d 分别于 8:00、14:00 和 20:00
测定 0 (地表)、5、10、15、20和 25 cm土层温度, 每
小区测定 1个位点。
1.3.2 ≥10℃地积温计算 参考阿米娜 ·麦图尔
迪等的方法[22], 计算≥10℃地积温。
1
10

 ne i
i
A T
式中, Ae为≥10℃地积温, Ti为当日平均地温, n
指计算时间(d)。
1.3.3 土壤贮水量 根据土壤容重和土壤含水量
计算, 在马铃薯关键生育期用土钻取各小区 0~200
cm 土样, 测定步长为 20 cm, 用烘干称重法测定土
壤含水量。
1.3.4 产量 成熟期按小区收获计产, 并折合成
公顷产量(kg hm–2)。
1.3.5 水分利用效率 WUE=Y/ET, 式中, Y 为
马铃薯产量, ET为总耗水量。ET = (播前土壤贮水量
–收获后土壤贮水量) + 生育期内降雨量。
1.4 统计分析
运用Microsoft Excel 2007软件作图, DPS 12.1软
件方差分析, 用 Tukey法检验处理间的差异显著性。
2 结果与分析
2.1 试验区 2012—2014降雨量及平均气温
2012年试验区全年降雨 484.4 mm, 马铃薯生育
期降雨 396.4 mm, 属平水年; 2013年试验区全年降
雨 551.9 mm, 马铃薯生育期降雨 481.5 mm, 属丰水
年; 2014年试验区全年降雨 482.2 mm, 马铃薯生育
期降雨 338.3 mm, 属平水年, 降雨季节分配不均。
2012 年试验区最低温为–19.8℃, 最高温为 21.6℃,
平均气温为 6.33℃; 2013 年最低温为–13.6℃, 最高
温为 21.4℃, 平均气温为 7.19℃; 2014 年最低温为
–11.9℃, 最高温为 23.6℃, 平均气温为 6.82℃。
2.2 马铃薯不同种植方式对≥10℃地积温的影
响
与CK相比, RMF和RF在平水年(2012年和2014
年 )显著提高各生育期≥10℃地积温 , 全生育期
RMF≥10℃地积温1643.0~2119.6℃, RF 为1577.0~
2038.6℃, 分别比 CK 高482.8~616.0℃和401.8~550℃;

图 2 2012–2014试验区降水分布和平均气温变化
Fig. 2 Precipitation and average air temperature in test areas from 2012 to 2014
第 10期 侯慧芝等: 半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响 1585


在丰水年(2013 年)与 CK 无差异(图 3)。2012 年和
2014 年, RMF 和 RF 在苗期、开花期、块茎膨大期
均显著高于 CK, 2013年处理间差异不显著。无论是
全生育期还是各个生育时期的地积温, RMF和RF在
3年间无显著差异。结果表明, 覆盖可显著提高有效
地积温, 但起垄方式对地积温无明显影响。

图 3 不同处理在各生育期对马铃薯≥10 ºC土壤积温的影响
Fig. 3 Effects of different treatments on soil ≥10 ºC accumulated temperature at different grow stages
RMF: 全膜覆盖垄上微沟; RF: 全膜覆盖垄沟种植; CK: 露地平播。同一生育期不同字母表示同一年份同一生育期不同处理差异显著
(P<0.05)。
RMF: mini-ditch planting with plastic mulching in ridges; RF: ridge-furrow planting with plastic mulching; CK: field flat planting. Different
letters above bars during the same growth stage in the same year mean significant difference among treatments at the 0.05 probability level.

2.3 全膜覆盖垄上微沟对马铃薯生育期 0~200
cm土壤贮水量和阶段耗水量的影响
播前 0~200 cm 的土壤贮水量是 RF>RMF>CK
(图 4), 但各处理间无显著差异。现蕾期 RF和 RMF
0~200 cm 的 3年平均土壤贮水量分别为 449.02 mm
和 435.28 mm, 均显著地大于 CK; 但 RF 和 RMF
0~200 cm的土壤贮水量 3年均无显著差异。块茎膨
大期 0~200 cm 的土壤贮水量表现为 CK>RF>RMF,
2012 年和 2013 年 3 个处理间差异不显著; 2014 年
CK和 RF 0~200 cm的土壤贮水量显著地高于 RMF。
成熟期 3个处理 0~200 cm的土壤贮水量为 RF最大,
RMF次之, CK最小, 但无显著差异。
现蕾期 0~200 cm的土壤耗水量为 CK>RMF>RF,
且差异均不显著; 块茎膨大期各处理 0~200 cm 的
土壤耗水量以 RMF最大, RF次之, CK最小, 且 3年
中 PMF 和 RF 均显著高于 CK, 2014 年 RMF 和 RF
间差异显著; 成熟期 0~200 cm 的土壤耗水量 3年均
表现为 CK>RF>RMF, 但 3 年 3 个处理间差异均不
显著。
2.4 全膜覆盖垄上微沟对马铃薯生育期贮水量
垂直分布的影响
0~200 cm土壤贮水量垂直变化与马铃薯生育时
期及降水格局密切相关(图 5)。2012年各处理从整地
到播种相隔 4 d, 降雨 1.8 mm, 0~200 cm土壤贮水量
均无差异。现蕾期降雨 99 mm, 各处理 0~200 cm土
壤贮水量为 RF>RMF>CK, 其中, RF 和 RMF 0~80
cm 的土壤贮水量分别比 CK 高 16.94 mm 和 7.52
mm。块茎膨大期降雨 133.0 mm, RMF 0~80 cm的土
壤贮水量分别比 RF和 CK低 26.65 mm和 28.39 mm,
均达显著水平, 80~200 cm RMF的土壤贮水量略高
于 RF和 CK。成熟期降雨 164.4 cm, 此阶段 RF、RMF
和 CK三个处理 0~200 cm各层的土壤贮水量比块茎
膨大期分别增加 53.59、65.55和 35.15 mm, 说明此
阶段的降雨除完全满足马铃薯生长所需外, 还有剩
余水分下渗, 尤其是 2个覆膜处理可以蓄积更多水
分到更深土层。
2013年播前 RF和 RMF 0~200 cm各层的贮水
量均高于 CK, 在 0~80 cm土层, RF和 RMF的土壤
贮水量分别比 CK高 16.88 mm和 12.99 mm。现蕾期
降雨 134.7 cm, RF和 RMF 0~200 cm各层的土壤贮
水量大于 CK, 其中, RF和 RMF 0~80 cm的土壤贮
水量分别比 CK高 24.34 mm和 15.95 mm, 80~200 cm
的土壤贮水量分别比 CK高 21.84 mm和 15.13 mm。
块茎膨大期降雨 210.8 cm, RMF 0~80 cm 的土壤贮
水量分别比 RF 和 CK 低 25.39 mm 和 28.20 mm,
80~200 cm RMF的土壤贮水量略高于 RF和 CK。说
1586 作 物 学 报 第 41卷


图 4 不同处理马铃薯 0~200 cm土壤贮水量和耗水量的动态变化
Fig. 4 Changes of different planting patterns on soil water storage and potato water consumption in 0–200 cm soil layer
RMF: 全膜覆盖垄上微沟; RF: 全膜覆盖垄沟种植; CK: 露地平播。柱形图为耗水量(主纵坐标), 线形图为土壤贮水量(副纵坐标)。
同一生育期不同字母表示同一年份同一生育期不同处理差异显著(P<0.05)。
RMF: mini-ditch planting with plastic mulching in ridges; RF: ridge-furrow planting with plastic mulching; CK: field flat planting. RMF:
mini-ditch planting with plastic mulching in ridges; RF: ridge-furrow planting with plastic mulching; CK: field flat planting. The bar is pea
water consumption (main Y-axis), the line is soil water storage (sub Y-axis). Different letters above bars during the same growth stage in the
same year mean significant difference among treatments at the 0.05 probability level.

明此阶段 RMF处理加剧了 0~80 cm的耗水。成熟期
降雨 136.0 mm, 3个处理 0~200 cm的贮水量与块茎
膨大期相比均有增加 , 0~200 cm 总贮水量表现为
RF>RMF>CK。
2014年播前 RF和 RMF 0~200 cm的贮水量高
于 CK, 在 0~80 cm土层, RF和 RMF的土壤贮水量
分别比 CK高 17.32 mm和 10.93 mm。现蕾期降雨
106.80 mm, RF和 RMF 0~200 cm各层的土壤贮水量
大于 CK, 其中, RF和 RMF 0~80 cm的土壤贮水量
分别比 CK高 21.94 mm和 15.07 mm。块茎膨大期降
雨 82.80 mm, 3个处理的耗水量均大于降雨量, RF、
RMF和 CK此阶段 0~200 cm的土壤贮水量分别比现
蕾期减少 45.55、63.76和 6.29 mm; RMF 0~80 cm的
土壤贮水量分别比 RF 和 CK 低 32.22 mm 和 31.61
mm, 且均差异显著。成熟期降雨 148.70 mm, RF、
RMF和 CK 0~200 cm总的土壤贮水量分别比块茎膨
大期增加 48.54、68.94和 29.03 mm。
2.5 全膜覆盖垄上微沟对马铃薯干物质积累的
影响
与 CK相比, RMF和 RF在各生育期均可明显提
高马铃薯地上基部茎数、茎分枝数和茎干重, RMF
和 RF 的地上干物质各指标在各生育期均无显著性
差异。现蕾期 RMF的基部茎数、茎分枝数和茎干重
分别比 CK高 16.0%~31.8%、72.9%~101.8%、73.7%~
91.9%; 开花期 RMF 的基部茎数、茎分枝数和茎干
重分别比 CK 高 28.6%~32.3%、45.3%~70.9%、
77.0%~95.1%; 块茎膨大期 RMF 的基部茎数、茎分
枝数和茎干重分别比 CK 高 13.2%~24.1%、60.5%~
73.3%、56.4%~70.9%; 成熟期 RMF的基部茎数、茎
分枝数和茎干重分别比 CK高 13.2%~29.6%、61.3%~
72.7%、41.3%~73.1%。
2.6 全膜覆盖垄上微沟对马铃薯耗水量、产量和
水分利用效率的影响
耗水量和马铃薯生育期降雨量密切相关, 2012—
2014 三年马铃薯生育期降雨量分别为 396.4、481.5
和 338.3 mm。各处理耗水量以 2013年最高, 2012年
次之, 2014年最低, 与 3年马铃薯生育期降雨量呈正
相关。3年 3个处理间的耗水量无显著差异。
RMF和RF的马铃薯产量分别比CK提高60.78%~
89.37%和 41.91%~73.33%, 达显著水平。RMF 三年
第 10期 侯慧芝等: 半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响 1587


的马铃薯产量分别比 RF 提高 18.88%、16.05%和
30.22%, 其中 2014年差异显著。
RMF 和 RF 的水分利用效率分别比 CK 提高
60.61%~81.70%和 41.50%~63.71%, 差异均达显著
水平。RMF 三年的水分利用效率分别比 RF 提高
10.89%、10.99%和 20.22%, 其中, 2014年差异显著。

图 5 不同处理对马铃薯田 0~200 cm土壤贮水量随生育期的垂直变化
Fig. 5 Vertical dynamics of soil water storage in 0–200 cm soil in different treatments
RMF: 全膜覆盖垄上微沟; RF: 全膜覆盖垄沟种植; CK: 露地平播。
RMF: mini-ditch planting with plastic mulching in ridges; RF: ridge-furrow planting with plastic mulching; CK: field flat planting.

图 6 不同处理对马铃薯耗水量、产量和水分利用效率的影响
Fig. 6 Effects of different treatments on potato water consumption, yield, and WUE
RMF: 全膜覆盖垄上微沟; RF: 全膜覆盖垄沟种植; CK: 露地平播。同一年份不同字母表示不同处理差异显著(P<0.05)。
RMF: mini-ditch planting with plastic mulching in ridges; RF: ridge-furrow planting with plastic mulching; CK: field flat planting.
Different letters above bars in the same year mean significant difference among treatments at the 0.05 probability level.
1588 作 物 学 报 第 41卷

表 1 各处理对马铃薯干物质积累的影响
Table 1 Effects of different treatments on dry matter of potato
基部茎数 Number of basal stems 茎分枝数 Number of branches 茎干重 Dry weight of stem 生育时期
Growth stage RF RMF CK RF RMF CK RF RMF CK
2012
现蕾期 Squaring 3.0 a 3.0 a 2.5 b 35.6 a 35.6 a 18.6 b 6.6 a 7.1 a 3.7 b
开花期 Flowering 3.5 a 3.6 a 2.8 b 80.0 a 88.0 a 51.5 b 35.1 a 37.7 a 21.3 b
块茎膨大期 Expending 3.6 a 3.6 a 2.9 b 128.0 a 131.0 a 75.6 b 37.2 a 40.5 a 23.7 b
成熟期 Maturing 3.6 a 3.6 a 2.8 b 119.7 a 127.6 a 73.9 b 32.9 a 35.7 a 20.9 b
2013
现蕾期 Squaring 2.9 a 2.9 a 2.5 b 34.1 a 35.1 a 20.3 b 6.5 a 6.5 a 3.6 b
开花期 Flowering 3.4 a 3.5 a 2.7 b 90.4 a 90.8 a 62.5 b 36.6 a 38.3 a 21.3 b
块茎膨大期 Expending 3.5 a 3.5 a 2.9 b 124.2 a 125.3 a 77.1 b 42.1 a 43.2 a 26.6 b
成熟期 Maturing 3.5 a 3.5 a 2.7 b 124.1 a 125 a 72.5 b 37.8 a 39.3 a 22.7 b
2014
现蕾期 Squaring 2.9 a 2.9 a 2.2 b 32.7 a 33.9 a 16.8 b 6.3 a 6.6 a 3.8 b
开花期 Flowering 3.8 a 4.1 a 3.1 b 101.3 a 109.6 a 64.3 b 39.2 a 43.9 a 22.5 b
块茎膨大期 Expending 4.3 a 4.3 a 3.8 b 141.3 a 153.6 a 95.7 b 47.5 a 49.1 a 31.4 b
成熟期 Maturing 4.0 a 4.3 a 3.8 a 131.7 a 151.6 a 94.0 b 42.1 a 43.1 a 30.5 b
RMF: 全膜覆盖垄上微沟; RF: 全膜覆盖垄沟种植; CK: 露地平播。同一行不同字母表示同一年份不同处理差异显著(P<0.05)。
RMF: mini-ditch planting with plastic mulching in ridges; RF: ridge-furrow planting with plastic mulching; CK: field flat planting.
Values followed by different letters in the same year are significantly different among treatments at the 0.05 probability level.

3 讨论
3.1 全膜覆盖垄上微沟种植没有显著改变土壤
有效积温
全膜覆盖垄沟种植后, 由于田间光照条件改善,
土壤与大气气流的交换受阻, 使马铃薯生长期间的
有效积温增加, 促进早熟[9]。本研究表明, RF和 RMF
可显著提高土壤有效积温, RMF 和 RF 平水年(2012
年和 2014 年)全生育期≥10℃地积温分别比 CK 高
482.8~616.0℃和 401.8~550.0℃。起垄造沟后在田间
形成了多个垄和沟, 改变了微地形, 土壤表面积增
加, 使受热和散热面积同时增加, 可能使得土壤温
度波动幅度更大, 但由于水分蒸发受阻, SPAC 的水
热交换发生变化, 这对土壤水热特性将产生显著作
用。虽然 RF和 RMF的有效积温较 CK显著增加, 但
RF和 RMF之间无显著差异, 因此, 尽管 RMF土壤
表面积较 RF增加, 但未能显著影响土壤温度, 对马
铃薯生长的热量条件没有明显影响。
3.2 全膜覆盖垄上微沟促进了马铃薯在季节性
干旱年份的生殖生长阶段耗水
地膜覆盖可促进马铃薯生殖生长阶段的耗水。
本研究表明, 在播前和现蕾期 RF 和 RFM 均可提高
0~200 cm的土壤贮水量; 在块茎膨大期, RMF 0~80
cm的土壤贮水量明显低于 FM和 CK, 80~200 cm的
土壤贮水量高于 FM和 CK, 尤其在季节性干旱年份
(2014年)表现更为突出。相应地, 块茎膨大期 RF和
RMF 0~200 cm的土壤耗水量分别比 CK高 44.08%
和 66.52%, 且差异均显著。2014年 RMF 0~200 cm
的土壤耗水量比 RF 高 14.19%, 差异显著。增加花
后耗水是作物产量提高的一个关键因素, 小麦花后
耗水增加 , 使粒重和块茎重量显著提高 , 产量和
WUE显著增加[23-24]。RMF比 RF更能促进季节性干
旱年份生殖生长阶段的耗水, 表明 RFM在马铃薯生
殖生长阶段, 尤其是在季节性干旱的年份, 可加大
0~80 cm的耗水, 所以 RMF使得土壤的水分分布更
有利于马铃薯的利用, 这对产量的提高有利。
3.3 全膜覆盖垄上微沟在季节性干旱年份能增
加产量和提高水分利用效率
全膜覆盖垄沟种植可明显提高马铃薯地上干物
重, 显著增加块茎产量和 WUE[3-4]。本试验条件下,
RMF 和 RF 较 CK 在各生育期均可明显提高马铃薯
地上基部茎数、茎分枝数和茎干重, RMF和 RF的地
上干物质各指标在各生育期均无显著性差异。RMF
和 RF的马铃薯产量分别比 CK提高 60.78%~89.37%
和 41.91%~73.33%, 水分利用效率分别比 CK 提高
60.61%~81.70%和 41.50%~63.71%, 差异均达显著
第 10期 侯慧芝等: 半干旱区全膜覆盖垄上微沟种植对土壤水热及马铃薯产量的影响 1589


水平。RMF 三年的马铃薯产量分别比 RF 提高
18.88%、16.05%和 30.22%, 水分利用效率分别比 RF
提高 10.89%、10.99%和 20.22%, 2014年均差异显著。
4 结论
马铃薯全膜覆盖垄上微沟种植在季节性干旱年
80~200 cm土壤贮水量、地上基部茎数、茎分枝数、
茎干重、产量和 WUE 高于全膜覆盖垄沟种植和对
照, 差异显著; 表明全膜覆盖垄上微沟能够促进马
铃薯对土壤水分的利用, 更加充分地发挥旱作区马
铃薯的水分生产潜力。
References
[1] 肖国举, 王静. 黄土高原集水农业研究进展. 生态学报, 2003,
23: 1003–1011
Xiao G J, Wang J. Research on progress of rainwater harvesting
agriculture on the Loess Plateau of China. Acta Ecol Sin, 2003,
23: 1003–1011 (in Chinese with English abstract)
[2] 石有太, 陈玉梁, 刘世海, 厚毅清, 裴怀弟, 王红梅, 张艳萍.
半干旱区不同覆膜方式对土壤水分温度及马铃薯产量的影响.
中国马铃薯, 2013, 27(1): 19–24
Shi Y T, Chen Y L, Liu S H, Hou Y Q, Pei H D, Wang H M,
Zhang Y P. Influence of different mulching models on soil mois-
ture and temperature, and yield of potato in semi-arid land. Chin
Potato J, 2013, 27(1): 19–24 (in Chinese with English abstract)
[3] 秦舒浩, 张俊莲, 王蒂, 肖洪浪, 蒲育林. 陇中半干旱区马铃
薯集雨限灌效应研究. 作物学报, 2011, 37: 138–145
Qin S H, Zhang J L, Wang D, Xiao H L, Pu Y L. Effects of lim-
ited supplemental irrigation on potato in the semiarid areas of
middle Gansu province. Acta Agron Sin, 2011, 37: 138–145 (in
Chinese with English abstract)
[4] 赵鸿. 黄土高原(定西)旱作农田垄沟覆膜对马铃薯产量和水分
利用效率影响. 兰州大学博士学位论文, 甘肃兰州, 2012
Zhao H. Effects of ridge and furrow mulching with plastic film
on yield and water use efficiency of potato in semi-arid agroeco-
system (Dingxi). PhD Dissertation of Lanzhou University, Lan-
zhou, China, 2012 (in Chinese with English abstract)
[5] 姚玉璧, 王润元, 邓振镛, 韩树林, 邢托勤. 黄土高原半干旱
区气候变化及其对马铃薯生长发育的影响. 应用生态学报,
2012, 21: 379–385
Yao Y B, Wang R Y, Deng Z Y, Han S L, Xing T Q. Effects of
climate change on potato growth in semi-arid region of Loess
Plateau, China. Chin J Appl Ecol, 2012, 21: 379–385 (in Chinese
with English abstract)
[6] 高世铭, 张绪成, 王亚宏. 旱地不同覆盖沟垄种植方式对马铃
薯土壤水分和产量的影响. 水土保持学报, 2010, 24: 249–256
Gao S M, Zhang X C, Wang Y H. Influence of different mulching
and furrow-ridge planting methods on soil moisture and yield of
potato on dryland. J Soil Water Conserv, 2010, 24: 249–256 (in
Chinese with English abstract)
[7] 汤瑛芳, 高世铭, 王亚红, 张绪成. 旱地马铃薯不同覆盖种植
方式的土壤水热效应及其对产量的影响. 干旱地区农业研究,
2013, 31(1): 1–7
Tang Y F, Gao S M, Wang Y H, Zhang X C. Soil water and ther-
mal effects of different mulching and planting methods and their
influences on yield in dryland potato production. Agric Res Arid
Areas, 2013, 31(1): 1–7 (in Chinese with English abstract)
[8] 范士杰, 王蒂, 张俊莲, 白江平, 宋吉轩, 马智黠. 不同栽培
方式对马铃薯土壤水分状况和产量的影响. 草业学报, 2012,
21: 271–279
Fan S J, Wang D, Zhang J L, Bai J P, Song J X, Ma Z X. Effects
of tillage strategies on the topsol water content and the yield of
potato. Acta Pratac Sin, 2012, 21: 271–279 (in Chinese with
English abstract)
[9] 范士杰, 王蒂, 张俊莲, 白江平, 刘文贤, 马智黠, 彭慧元. 不
同栽培方式对马铃薯田间土壤温湿度及产量的影响. 农业工
程学报, 2011, 27(11): 216–221
Fan S J, Wang D, Zhang J L, Bai J P, Liu W X, Ma Z X, Peng H
Y. Effects of different cultivation techniques on soil temperature,
moisture and potato yield. Trans CSAE, 2011, 27(11): 216–221
(in Chinese with English abstract)
[10] 陈继康, 李素娟, 张宇, 陈阜, 张海林. 不同耕作方式麦田土
壤温度及其对气温的响应特征: 土壤温度日变化及其对气温
的响应. 中国农业科学, 2009, 42: 2592–2600
Chen J K, Li S J, Zhang Y, Chen F, Zhang H L. Characteristics of
soil temperature and response to air temperature under different
tillage systems: diurnal dynamic of soil temperature and its re-
sponse to air temperature. Sci Agric Sin, 2009, 42: 2592–2600 (in
Chinese with English abstract)
[11] 李世清, 李东方, 李凤民, 白红英, 凌莉, 王俊. 半干旱农田
生态系统地膜覆盖的土壤生态效应. 西北农林科技大学学报
(自然科学版), 2003, 31(5): 21–29
Li S Q, Li D F, Li F M, Bai H Y, Ling L, Wang J. Soil ecological
effects of plastic film mulching in semiarid agro-ecological sys-
tem. J Northwest A&F Univ (Nat Sci Edn), 2003, 31(5): 21–29
(in Chinese with English abstract)
[12] 王颖慧, 蒙美莲, 陈有君, 张静, 王朝霞, 崔成龙. 覆膜方式
对旱作马铃薯产量和土壤水分的影响. 中国农学通报, 2013,
29(3): 147–152
Wang Y H, Meng M L, Chen Y J, Zhang J, Wang Z X, Cui C L.
Effect of different film-covering modes on the yield and soil
moisture of dry land tillage potato. Chin Agric Sci Bull, 2013,
29(3): 147–152 (in Chinese with English abstract)
[13] 秦舒浩, 张俊莲, 王蒂, 蒲育林, 杜全中. 覆膜与沟垄种植模
式对旱作马铃薯产量形成及水分运移的影响. 应用生态学报,
2011, 22: 389–394
Qin S H, Zhang J L, Wang D, Pu Y L, Du Q Z. Effects of differ-
ent film mulch and ridge-furrow cropping patterns on yield for-
mation and water translocation of rainfed potato. Chin J Appl
Ecol, 2011, 22: 389–394 (in Chinese with English abstract)
[14] 王殿武, 程东娟, 刘树庆, 谢建治, 吴印宗, 李德平. 高寒半
干旱区马铃薯聚垄集肥覆膜技术效应. 干旱地区农业研究,
2001, 19(1): 14–19
Wang D W, Cheng D J, Liu S Q, Xie J Z, Wu Y Z, Li D P. Effect
of ridging and fertilization and plastic film covering technique for
potato in semiarid region with cold climate and high elevation.
Agric Res Arid Areas, 2001, 19(1): 14–19 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[15] Tian Y, Su D, Li F, Li X. Effect of rainwater harvesting with ridge
1590 作 物 学 报 第 41卷

and furrow on yield of potato in semiarid areas. Field Crops Res,
2003, 84: 385–391
[16] Wang Q, Zhang E H, Li F M, Li F R. Runoff Efficiency and the
Technique of Micro-water Harvesting with Ridges and Furrows,
for Potato Production in Semi-arid Areas. Water Resour Manage,
2008, 22: 1431–1443
[17] Ramakrishna A, Tarn H M, Wani S P, Long T D. Effect of mulch
on soil temperature, moisture, weed infestation and yield of
groundnut in northern Vietnam. Field Crops Res, 2006, 95:
115–125
[18] Tian Y, Su D, Li F, Li X. Effect of rainwater harvesting with ridge
and furrow on yield of potato in semiarid areas. Field Crops Res,
2003, 84: 385–391
[19] Zhou L M, Li F M, Jin S L, Song Y J. How two ridges and the
furrow mulched with plastic film affect soil water. Field Crops
Res, 2009, 113: 41–47
[20] 王琦, 张恩和, 李凤民, 王晓凌. 半干旱地区沟垄微型集雨种
植马铃薯最优沟垄比的确定 . 农业工程学报 , 2005, 21(2):
38–41
Wang Q, Zhang E H, Li F M, Wang X L. Optimum ratio of ridge
to furrow for planting potato in micro-water harvesting system in
semiarid areas. Trans CSAE, 2005, 21(2): 38–41 (in Chinese with
English abstract)
[21] 田媛, 李凤民, 刘效兰. 半干旱区不同垄沟集雨种植马铃薯模
式对土壤蒸发的影响. 应用生态学报, 2007, 18: 795–800
Tian Y, Li F M, Liu X L. Effects of different ridge-furrow plant-
ing patterns of potato on soil evaporation in semiarid area. Chin J
Appl Ecol, 2007, 18: 795–800 (in Chinese with English abstract)
[22] 阿米娜·麦图尔迪, 张弥, 于贵瑞, 韩士杰. 1990–2010 年长白
山温带针阔叶混交林生长季及积温的变化. 沙漠与绿洲气象,
2013, 7(5): 44–50
Amina Matturdi, Zhang M, Yu G R, Han S J. Variation of the
growing season and accumulated temperature for temperate missed
forest in Changbai mountains during 1990–2010. Desert Oasis Me-
teorol, 2013, 7(5): 44–50 (in Chinese with English abstract)
[23] 董浩, 陈雨海, 周勋波. 灌溉和种植方式对冬小麦耗水特性及
干物质生产的影响. 应用生态学报, 2013, 24: 1871–1878
Dong H, Chen Y H, Zhou X B. Effects of irrigation and planting
pattern on winter wheat water consumption characteristics and
dry matter production. Chin J Appl Ecol, 2013, 24: 1871–1878
(in Chinese with English abstract)
[24] 郑成岩, 于振文, 马兴华, 王西芝, 白洪立. 高产小麦耗水
特性及干物质的积累与分配 . 作物学报 , 2008, 34:
1450−1458
Zheng C Y, Yu Z W, Ma X H, Wang X Z, Bai H L. Water
consumption characteristic and dry matter accumulation and
distribution in high-yielding wheat. Acta Agron Sin, 2008, 34:
1450−1458 (in Chinese with English abstract)