马铃薯需水规律试验研究

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摘要对马铃薯各生育阶段需水规律进行研究，结果表明：马铃薯最佳的水分下限指标为苗期65%、块茎形成期75%、块茎增长期80%、淀粉积累期60%～65%；马铃薯不同阶段的需水量不同，呈现前期耗水强度小、中期逐渐变大、后期又减小的近似抛物线的趋势；马铃薯耗水量354.59～372.69 mm是确定经济灌溉定额的主要研究范围；其块茎增长期需水量最多，需水敏感期为开花期。研究马铃薯各生育阶段的需水量和需水规律，科学用水，可为今后种植马铃薯、优化灌溉制度和水量分配提供参考。

关键词马铃薯；需水规律；辽宁建平

中图分类号S532文献标识码A文章编号 1007-5739（2011）08-0091-02

建平县位于辽宁省西部，总耕地面积14.6万hm2，其中平坦耕地占22 %，坡耕地占78 %。马铃薯种植面积占平坦耕地的1/4左右，仅次于玉米的种植面积，是当地主要经济作物之一。马铃薯是需水较多的农作物，其茎叶含水量约占90%，块茎含水量也达80%左右。在马铃薯生长过程中，必须有足够的水分才能获得较高的产量[1-2]。因此，探讨马铃薯各生育阶段需水量和需水规律，可提高其单位面积产量。在农田灌溉中合理、科学用水，满足作物营养生长和生殖生长需水要求，达到高产稳产的目的，对缓解水资源紧缺带来的矛盾具有十分重要的意义。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地位于建平县中西部，老哈河东岸，东经119°18′，北纬41°17′，海拔512 m，处于海洋性季风气候向大陆性气候过渡区境内，属于半湿润半干旱季风型大陆性气候。多年平均降水量为410 mm，多年平均气温为7.1℃，多年平均蒸发量为1 800～2 000 mm，有效积温3 200 ℃。土壤质地为砂壤土，土壤容重1.4 g/cm3。田间最大持水量21.0%，pH值7.0，地下水位埋深3.0 m左右。多年初霜日9月22日，终霜日5月9日，无霜期125～133 d。

1.2试验设计

根据马铃薯不同生育期水分控制标准的不同，试验设高、中、低水分3个处理，具体见表1。3次重复，随机排列，共9个小区，小区面积60 m2（20.0 m×3.0 m），小区间设保护行。需水规律以作物每个生育阶段适宜土壤湿度为控制标准，分高、中、低土壤湿度3个灌水控制标准，正负差不超过5%灌水量。不同处理除土壤水分控制标准不同外，其余栽培管理措施相同，气象资料为试验站气象观测场的观测资料。

1.3测定方法

土壤含水量采用烘干法测量；有效降水量采用测量降水前后作物根系层土壤含水量变化的方法来确定；作物耗水量根据水量平衡原理计算[3]。

1.4马铃薯生育期各阶段的生长发育特点

马铃薯全生育期109 d，幼苗期即从出苗到分枝时段，此期以根系发育和茎叶生长为中心。因此，幼苗期生长的好坏是决定光合面积大小、根系吸收能力和块茎形成多少的基础。应以壮苗促果为中心，促进地上茎的快速生长，使其尽快达到最大叶面积，促进更多匍匐茎形成和根系向纵深发展[4-5]。花序形成期是指从分枝到开花初，约30 d，此期的生长中心由原来的地上部转入地下部块茎形成并进阶段，是决定单株结薯数的关健时期，这一时期对养分的需要骤然增多，要注意水肥供应。开花期是指开花初到茎叶衰老，历经25～30 d，此期叶面积已达最大值，茎叶生长缓慢并逐渐停止，地上部制造的养分不断向块茎输送，块茎的体积和重量不断增长，是决定块茎体积大小的关键时期。淀粉积累期是从茎叶衰老到茎叶枯萎，约经过20 d。该期生长特点是地上部向块茎转运碳水化合物、蛋白质和灰分，块茎日增重达最大值，尽量保持根茎叶减缓衰亡，加速同化物向块茎中转运和积累，使块茎充分成熟。

2结果与分析

2.1马铃薯生育期各阶段的耗水量和模系数

从表2可以看出，马铃薯在不同阶段的需水量不同。出苗到分枝期，苗小，气温低，需水少，这一阶段耗水量占全生育期的10%～15%，5月中旬降水23.3 mm，6月初出现旱情，无法满足苗期对水分的需求，3个处理各灌水1次，灌水定额20 m3/666.67 m2。花序形成期是地上部旺盛生长阶段，气温也逐渐升高，需水量加大，这一阶段耗水量占全生育期的25%～28%以上，由于6月中旬降水量只有30.1 mm，6月下旬至7月初出现旱情，处理低限灌1次水，灌水定额453 m3/hm2，处理中、高限灌2次水，灌水定额37.1 m3/666.67 m2左右，以满足作物需水要求。开花期，植株地上部和地下部生长发育加快，对水分需要增加，该期耗水量占全生育期的40%～45%以上，是全生育期中需水量最多的时期[4]，灌水量多，耗水量大。可收期不需要过多的水分，由于处理高限水分过多，造成薯块腐烂和种薯不耐贮藏，使产量下降，该期耗水量占全生育期的10%。综上分析可知，开花期需水最多，幼苗期出现干旱缺水对产量也有很大影响，建水县十年九旱，发生春旱或夏旱与秋吊，生育期间降雨量往往不能满足马铃薯对水分的要求，对马铃薯要及时进行灌溉[5]。

2.2马铃薯耗水量及其耗水规律

马铃薯日耗水过程反映了其全生育期的耗水规律，总体上是前期耗水强度小，中期逐渐变大，后期又减少的近似抛物线的趋势（图1），这与马铃薯的生物学特性、生理活动密切相关。由于2010年春季气温低，5月1日播种，比常年（4月15日）晚播15 d左右。进入5月中旬至6月上旬苗期，由于气温低，马铃薯植株矮小，叶片又少，在这种情况下，田间耗水主要以棵间蒸发为主。6月中旬至7月初是花序形成期，随着气温升高和植株的生长发育，叶面积增大，日耗水量也升高，这时田间耗水转变为以叶片蒸腾为主[6]。7月中旬是开花期，随着马铃薯块茎的快速增长，棵间蒸发和叶面蒸腾均达到峰值，日耗水量约6.0 mm，此期为马铃薯的关键需水期[5]。进入可收期后，叶面积系数日趋减少，日耗水量也逐渐减少。由不同处理耗水量的数值看，高水分的植株日耗水量几乎在整个生育阶段耗水最多，而产量却最低，充分说明高水分处理存在奢侈性蒸腾耗水，由此造成薯块腐烂，使产量下降。

2.3不同土壤水分下限对马铃薯植株性状的影响

不同土壤水分下限对马铃薯植株性状均有影响。从表3可以看出，分枝期到花序形成期叶面积指数较小，开花期叶面积指数较大，且达到峰值，可收期叶面积指数显著下降。处理中限的株高与叶面积指数在生育后期普遍高于处理低、高限，处理中水分下限最好。因此，开花期是马铃薯的关键需水期，土壤含水率保持为80%田间持水量时，对马铃薯增产有一定的积极作用。

2.4马铃薯全生育期耗水量与产量关系

从图2可以看出，在一定的范围内，马铃薯的产量随着耗水量的增加而增加，但达到峰值后，又趋于平缓下降趋势。马铃薯产量与耗水量之间成二次函数关系：

Y=aETc2+bETc+c （1）

式中，Y―作物产量（kg/666.67 m2）；ETc―作物耗水量（mm）；a，b，c―回归系数。

二次函数关系式存在一个极值，即作物产量（Y）的最大值出现在ETc值为dY/dETc=0处，即：

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根据马铃薯实测资料，计算得到的产量―耗水量关系实例方程为：

Y=-0.171 1 ETc2+127.38 ETc-21 495 （3）

将公式（3）中的数据代人式（2），则有：ETamax=372.24 mm通过引入作物需水系数（k），并定义为单位面积土地上每生产1 kg粮食需要消耗的水量（mm/kg），即：

k=ETc /Y （4）

将公式（3）中的有关数据代入，则有：ETc=354.44 mm。

由此可知，产量最高时对应的耗水量为372.24 mm，水分生产率效率最高时的耗水量是354.44 mm，而354.44～372.24 mm是确定经济灌溉定额的主要研究范围。

2.5经济效益

不同处理除土壤湿度控制标准不同外，其他农业栽培管理措施相同，马铃薯产量有所差异。从表4可以看出，处理低限产量为1 989.4 kg/666.67 m2；处理中限产量为2 286.6 kg/666.67 m2；处理高限产量为1 927.5 kg/666.67 m2。处理中限产量比处理低、高限分别增产297.2、359.1 kg/666.67 m2，按马铃薯价格2元/kg计，分别增收594.4、718.2元/666.67 m2。处理中限净收益4 075.14元/666.67 m2，处理高限净收益3 355.18元/666.67 m2，处理低限净收益3 482.10元/666.67 m2，由于2011年马铃薯市场价格比常年高1.0~1.2倍，中处理经济效益十分显著。

3结论与讨论

（1）马铃薯最佳土壤水分下限指标为苗期65%、块茎形成期75%、块茎增长期80%、淀粉积累期60%～65%，可获得最高产量与效益。

（2）马铃薯是需水较多的作物，但不同阶段的需水量不同。苗期需水量占全生育期10%～15%；块茎形成期耗水量占全生育期的23%～28%以上；块茎增长期耗水量占全生育期的45%～50%以上，是全生育期中需水量最多的时期，灌水量多，耗水量大；淀粉积累期则不需要过多的水分，该时期耗水量约占全生育期的10%。

（3）马铃薯耗水量354.59～372.69 mm是确定其经济灌溉定额的主要研究范围。马铃薯全生育期的耗水规律，总体上呈前期耗水强度小、中期逐渐变大、后期又减小的近似抛物线的趋势，其相关方程式为Y=-0.1711ETc2+127.38 ETc-21 495（R2=0.977 4）。

（4）马铃薯需水规律试验研究表明，马铃薯的需水敏感期为开花期，在开花期保持较高的水分，可提高马铃薯产量。这为种植马铃薯、优化灌溉制度和水量分配提供参考。

4参考文献

[1] 王凤新，康跃虎，刘士平.滴灌条件下马铃薯耗水规律及需水量的研究[J].干旱地区农业研究，2005，23（1）：9-15.

[2] 程炳文，买自珍，罗世武，等.宁南旱区马铃薯不同种植方式产量及水分利用效应研究[J].内蒙古农业科技，2006（6）：36-37.

[3] 王俊国.建薯1号马铃薯生育期适宜土壤水分指标研究[J].安徽农业科学，2010，38（32）：18119-18120，18154.

[4] 高媛，李佳.无公害马铃薯田间管理技术要点[J].种子世界，2007（2）：52-53.

[5] 刘战东，肖俊夫，于秀琴.不同土壤水分处理对马铃薯形态指标、耗水量及产量的影响[J].中国农村水利水电，2010（8）：1-3，7.

[6] 白雅梅.马铃薯的需水特性及水分协迫对其生理特性的影响[J].马铃薯杂志，1999，13（2）：117-120.

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