旱作马铃薯水分高效利用对深松覆盖的响应机制研究

The potato is one of the special advantage crops in the dry farming region of southern Ningxia. However, the shallow soil tilth, poor soil water conservation, precipitation concentrated in summer and loss seriously are main factors limiting high water use efficiency of dryland potato in this region. Therefore, taking conventional tillage as control, we intend to conduct a field experiment of the measures of different subsoiling tillage depth combined with mulch after the autumn crop harvest, from the perspective of increasing water use efficiency, and improving potential yield of potato. The present study investigates the soil tilth structure, water movement, crop root characteristics, growth and physio-ecological effects of potato, and crop yield and water use efficiency during the growing season under different subsoiling tillage depth combined with mulching patterns, and discuss the relation among the soil-water-root system under subsoiling combined with mulch. We will base on multivariate statistical analysis methods to build the relation between crop yield, water use efficiency and subsoiling combined with mulch, and reveal the response mechanism of high water use efficiency of dryland potato to subsoiling combined with mulch, to provide an important theoretical basis for the technology of high yield and water use efficiency of dryland potato in the region of southern Ningxia.

马铃薯是宁夏南部旱作区特色优势作物，而土壤有效耕层浅、蓄水能力弱、降水集中且流失严重是限制旱作马铃薯水分高效利用的主要因素。为进一步提高作物的水分利用效率，挖掘马铃薯的增产潜力，本研究拟在秋作物收获后设置不同深松深度结合覆盖措施，以传统耕作方式为对照，研究不同深松深度结合覆盖措施对土壤耕层结构、水分运移、作物根系特征、马铃薯生长及生理生态效应、作物产量和水分利用效率的影响，探讨深松覆盖下土壤-水分-根系间的相互关系；利用多元统计分析方法构建作物产量、水分利用效率与深松覆盖之间的关系，揭示马铃薯水分高效利用对深松覆盖的响应机制，为完善宁南旱作马铃薯高产和水分高效利用技术提供重要的理论依据。

针对宁南旱作区土壤有效耕层浅、蓄水能力弱、水分利用效率低等问题，连续四年在宁夏南部山区开展大田定位试验，研究深松覆盖模式下土壤耕层结构、水分运移、根系特征、马铃薯生理生态效应，阐明马铃薯土壤-水分-根系生长对深松覆盖的响应特征；利用多元统计方法构建作物产量、水分利用效率与深松覆盖间的关系，探明马铃薯水分高效利用对深松覆盖的响应机制。结果表明，耕作深度、覆盖材料及二者交互均对0-60cm层土壤结构影响显著，同一覆盖材料下，深松30cm对降低土壤容重和提高孔隙度和大团聚体数量效果最佳，同一耕作深度下以秸秆覆盖处理最佳，其次是普通地膜覆盖。休闲期末各处理组合以深松40cm结合秸秆覆盖处理下土壤蓄水量和降水补给率最高，深松40cm结合地膜覆盖处理次之。耕作深度、覆盖材料对马铃薯生育期土壤贮水量有极显著影响，前期以深松40cm结合地膜覆盖处理效果最佳，中后期以深松40cm结合秸秆覆盖处理最高。耕作覆盖可显著影响马铃薯生育期根系形态特征和生理活性。覆盖材料下以降解地膜或秸秆处理效果较佳，不同耕作深度下以深松30-40cm效果较好，二者交互以深松30-40cm覆盖秸秆处理最佳。马铃薯根系形态及生理指标与土壤水分呈显著正相关。耕作深度、覆盖材料及二者交互可提高马铃薯出苗率、株高和干物质累积量，耕作方式以深松30-40cm处理较佳，覆盖材料在生育前期以地膜处理较好，中后期以秸秆处理最佳。耕作深度、覆盖材料及二者交互均对马铃薯关键生育期叶片保护酶和光合特性影响显著，以深松30cm覆盖秸秆处理最佳。耕作深度、覆盖材料及二者交互对马铃薯产量和水分利用效率影响显著，以深松30-40cm结合秸秆覆盖处理最高。马铃薯产量随耕作深度的增加呈先增加后降低，深松深度为34.4-36.4cm时，马铃薯可获得高产；影响马铃薯产量和水分利用效率提高的关键因子是块茎形成期土壤水分、孔隙度、团聚体及地上部生物量。综上，深松30-40cm结合秸秆覆盖模式有利于改善土壤结构，提高生育期土壤蓄水量，实现土壤-水分-根系生长的协同效应，促进作物生长发育，最终提高马铃薯产量及水分利用效率。本项目研究结果可为宁南旱作马铃薯高产和水分高效利用技术提供理论指导。