不同降雨年型下种植密度对旱作马铃薯生长、水分利用效率及产量的影响

Effect of Planting Density on the Growth, Water Use Efficiency and Yield of Dry-farming Potato under Different Rainfall Year Types
HOU Xian-Qing, NIU You-Wen, WU Wen-Li, XU Jin-Peng, SHI Long, TANG Shao-Ying, MA Xu, LI Rong*
本研究由国家自然科学基金项目(31760370), 国家公益性行业(农业)科研专项项目(201503120)和自治区级大学生创新创业训练计划项 目(Q201610749065)资助。 This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (31760370), the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201503120), and the Regional Undergraduate Training Program for Innovation and Entrepreneurship (Q201610749065). * 通信作者(Corresponding author): 李荣, E-mail: lironge_mail@126.com 第一作者联系方式: E-mail: houxianqing1981@126.com Received(收稿日期): 2018-02-07; Accepted(接受日期): 2018-07-20; Published online(网络出版日期): 2018-07-30. URL: http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20180727.1110.002.html
树台乡马铃薯特色产业基地进行。该基地位于宁夏南部 半干旱区(36°06′N, 105°31′ E), 降水量少, 热量充足、昼 夜温差大、蒸发强烈, 属于典型的雨养农业区, 也是马 铃薯较为适宜的种植区。年均降水量 350 mm, 且季节分 布很不平衡, 多集中在 7 月至 9 月份, 年均气温 6.8℃, 有效积温 1638~2600℃ d, 无霜期 146 d 左右。自然灾害 较频繁, 干旱、风沙、冰雹、霜冻、洪水五灾俱全, 其 中以干旱危害最严重, 发生频率为春旱 57%、夏旱 50%、 秋旱 18%。
School of Agriculture, Ningxia University, Yinchuan 750021, Ningxia, China
Abstract: In order to explore the reasonable planting density of potato under plastic film mulching and ridge planting, a 2-year field experiment was conducted in semi-arid areas liable to droughts of southern Ningxia between 2015 and 2016, with five planting density treatments, including 37 500 (A), 45 000 (B), 52 500 (C), 60 000 (D), and 67 500 plant ha–1 (E). Local traditional planting density of 37 500 plant ha–1 (A) was as the control. Different planting densities could significantly influence the water status of soil layer at 0–100 cm during the earlier and middle stages of potato growth. The soil water storages in treatments B and C were the highest, which were significantly higher than those in treatments A and E. The treatments B and C could significantly increase emergence rate of potato, and promote the growth of potato during the early stage and middle stage compared with other treatments, whereas there were no significant differences among the five treatments during the later stage of potato growth. The tuber yield and commodity rate of potato increased at first and then decreased with increasing planting density. Compared with treatment A, the 2-year mean rainfall use efficiency of treatments B and C were significantly increased by 15.3% and 17.6%, and mean water use efficiency were significantly increased by 11.1% and 15.0%, respectively. By function fitting with the two-year data, the highest tuber yield and water use efficiency of dry-farming potato under plastic film mulching and ridge planting was demonstrated in normal year and dry year in semi-arid areas liable to droughts of southern Ningxia, which was 51 187–51 302 plant ha–1. Keywords: planting density; soil water; potato growth; yield; water use efficiency; rainfall year types
宁南半干旱区农业生态系统受降水的影响, 农业生产 完全依赖自然降水, 该地区降雨波动性大、不稳定, 降水量 在年际和年内分布不均匀, 出现了不同降水年型, 致使作 物产量波动性很大[13-14]。不同降雨年型与作物产量呈显著 正相关, 枯水年最低, 平水年居中, 丰水年最高[15]。不同 降雨年型年际降水差异很大, 当地作物通过长期生态适 应, 形成相对适应的水分环境, 而传统种植密度无法快速 提高马铃薯产量和商品薯率, 土地利用率较低, 农民收益 不高[8]。刘启等[16]研究发现, 在不同降雨年型下谷子产量 均随种植密度的升高而增加, 而枯水年集雨模式中高密度 下产量差异不显著。孙仕军等[17]研究表明, 在东北地区依 靠自然降雨(325 mm), 适宜种植密度为 48 000 株 hm–2 时, 玉米产量可达 12 567.3 kg hm–2。目前有关马铃薯种植密度 方面已有不少研究[8,18-20], 然而在宁夏南部半干旱偏旱区 开展不同降雨年型下种植密度与旱作马铃薯生长、产量与
水分利用特征方面的研究尚鲜见报道。我们在宁夏海原半
干旱偏旱区研究不同降雨年型下种植密度对土壤水分、马 铃薯生长、产量及水分利用效率的影响, 以期为该区不同 降雨年型下旱作马铃薯合理的种植密度提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验概况 本试验于 2015 年 4 月至 2016 年 10 月Βιβλιοθήκη Baidu宁夏海原县
第 10 期
侯贤清等: 不同降雨年型下种植密度对旱作马铃薯生长、水分利用效率及产量的影响
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马铃薯是宁南半干旱区的主要粮食作物, 近年来栽 培面积稳定在 26.7 万公顷[1], 其种植面积占宁夏作物播种 面积的 50%以上, 产值占当地农民收入的 1/4, 对农民增 收致富起着决定性作用[2]。自然降水是该地区马铃薯需水 的主要来源, 宁南半干旱区年均降雨量 350 mm, 年内分 布不均, 年际间变化大, 干旱少雨已成为限制该区马铃薯 稳产和持续增产的主要瓶颈[3], 减少水分的无效损耗是提 高水分利用效率途径之一, 而适宜的马铃薯群体对于马 铃薯产量的贡献不能忽视[4]。再加上传统种植方式单一, 种植密度参差不齐, 严重影响马铃薯产量和商品薯率的 提高[5]。因此, 在充分利用有限降水的前提下, 选择适宜 的种植密度对提高当地旱作马铃薯产量及水分利用效率 具有重要的促进作用[6]。
马铃薯产量与种植密度存在一定的依存关系, 种植 密度是影响马铃薯产量的重要因素, 对其产量的影响较 大[7-8]。余文畅等[9]研究发现, 马铃薯产量与种植密度呈线 性正相关, 而赵沛义等[6]报道, 马铃薯产量与种植密度呈 开口向下的抛物线关系。在一定范围内, 随着种植密度的 加大, 马铃薯的产量也增加, 但商品薯率却有所下降[10]。 杨相昆等[11]研究结果表明, 马铃薯产量和单位面积结薯 数随种植密度的增大而增加, 单薯重则随密度的增加而 减少。因此, 合理的种植密度有利于马铃薯光合产物的累 积, 促进根系对水分养分的吸收, 提高单株产量, 密度过 低, 单位面积内株数不足将造成减产, 而过高则影响马铃 薯的光合作用, 降低其干物质积累, 致使产量下降[12]。
作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2018, 44(10): 15601569 ISSN 0496-3490; CN 11-1809/S; CODEN TSHPA9
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2018.01560
http://zwxb.chinacrops.org/ E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
不同降雨年型下种植密度对旱作马铃薯生长、水分利用 效率及产量的影响
侯贤清 牛有文 吴文利 徐金鹏 时 龙 唐少颖 马 旭 李 荣*
宁夏大学农学院, 宁夏银川 750021
摘 要: 为探索宁南半干旱偏旱区覆膜垄作马铃薯合理的种植密度, 于 2015 和 2016 年设置 37 500、45 000、52 500、 60 000、67 500 株 hm–2 5 个种植密度, 以当地传统种植密度 37 500 株 hm–2 为对照, 研究不同种植密度对土壤水分、马 铃薯生长、水分利用效率及产量的影响。结果表明, 不同种植密度可显著影响马铃薯生育前期和中期 0~100 cm 层土壤 水分状况, 以 45 000 和 52 500 株 hm–2 处理土壤贮水量最高, 均显著高于 37 500 和 67 500 株 hm–2 处理。45 000 和 52 500 株 hm–2 处理较其他处理均显著提高马铃薯出苗率, 促进马铃薯生育前期和中期的生长, 而在马铃薯生育后期各处理间 差异不显著。马铃薯产量和商品率均随种植密度的增加呈先增加后下降的变化趋势, 45 000 和 52 500 株 hm–2 处理两年 平均降水利用效率分别较 37 500 株 hm–2 处理显著提高 15.3%和 17.6%, 作物水分利用效率分别提高 11.1%和 15.0%。 通过两年数据拟合函数发现, 在宁南半干旱偏旱区 2015 年平水年和 2016 年枯水年, 旱作覆膜垄作马铃薯种植密度为 51 187~51 302 株 hm–2 时, 其水分利用效率和块茎产量最高。 关键词: 种植密度; 土壤水分; 马铃薯生长; 产量; 水分利用效率; 降雨年型