膜下滴灌下马铃薯田间土壤水、气协调调控机理与方法

Potato is the fourth staple crop in the world. The development of potato industry is of great strategic importance for food security, poverty eradication,life improvement and sustainable agricultural development in China. Potato is very sensitive to soil moisture and soil aeration. Only by harmonizing the two-phase status of soil water and soil air, is it possible to create the optimal soil environment for potato growth. The dramatic spatio-temporal variability of soil water and soil air under drip irrigation with plastic film mulch should influence the harmony status between the two fators, and thus potato growth. This project will conduct researches on the mechanisms of how potato growth is affected by the dramatic spatio-temporal change of soil water and soil air, trying to find the appropriate thresholds of soil wetting vollume and soil water content for potato growth and their influence on soil aeration. Finally, some proper methods of drip irrigation and mulching for the harmonization of soil water and soil air will be proposed to enhance water use efficiency and potato tuber quality.

马铃薯是世界上第四大农作物，马铃薯产业发展对于我国保障粮食安全、消除贫困、改善人民生活、保证农业可持续发展等具有战略意义。马铃薯是对土壤水分和土壤通气性反应非常敏感的作物，只有土壤水、气两相协调，才能为其生长创造更好的土壤环境。膜下滴灌条件下马铃薯田间土壤水、气状态时空变化剧烈，这种变化必然影响土壤的水、气协调状态，并进而影响马铃薯的生长。本项目将在研究马铃薯对土壤水、气时空变化响应机理的基础上，研究马铃薯不同生育期适宜的土壤湿润范围和湿润程度（土壤水分）及其对土壤通气性的影响，最后研究提出调控土壤水、气条件的覆膜方法和滴灌方法，以提高马铃薯的水分利用效率和块茎品质。

马铃薯是对土壤水分和土壤通气性反应非常敏感的作物，只有土壤水、气两相协调，才能为其生长创造更好的土壤环境。膜下滴灌条件下马铃薯田间土壤水、气状态时空变化剧烈，这种变化必然影响土壤的水、气协调状态，并进而影响马铃薯的生长。本项目在研究马铃薯对土壤水、气时空变化响应机理的基础上，研究马铃薯不同生育期适宜的土壤湿润范围和湿润程度（土壤水分）及其对土壤通气性的影响，最后研究提出调控土壤水、气条件的覆膜方法和滴灌方法，以提高马铃薯的水分利用效率和块茎品质。通过室内外研究取得了如下研究成果：（1）研究不同土壤湿润比及覆盖下对于土壤中氧气含量、二氧化碳含量及氧气扩散率的影响，确定了马铃薯不同生育期适宜的土壤湿润范围（30%-50%）和湿润程度阈值（-25kPa)；（2）确定了保持土壤良好通气性的适宜的覆盖方式（黑膜覆盖），并从水热传输机理上给出了科学解释；（3）研究了施用有机肥对于土壤中二氧化碳含量的影响，表明施用有机肥不利于土壤通气性但有利于土壤对甲烷的吸收；（4）最终提出了以适宜的土壤水、气状态为调控目标的马铃薯膜下滴灌方法、覆膜方法、施肥方法；（5）采用所提出的水气协同调控方法马铃薯最高单产达到了112t/ha，水分利用效率达到了17kg/m3以上，极大地提高了滴灌马铃薯产量、水分利用效率。