立式深旋耕作对西北半干旱区马铃薯水肥利用和产量的影响

摘要

[目的]立式深旋耕作能提高土壤供水能力和促进作物根系发育,有利于作物对养分的吸收利用.[方法]在西北黄土高原半干旱区于2016-2018年布设马铃薯定位试验,设计立式深旋耕作40 cm(VRT)、深松40 cm(SS)和旋耕15 cm(TT)3个处理.在马铃薯播期、盛花期和收获期测定土壤含水量、碱解氮、有效磷、速效钾含量,开花期测定了马铃薯叶面积指数和叶片SPAD值,成熟期调查马铃薯产量.计算马铃薯阶段水分养分消耗量,养分和水分利用效率.[结果]VRT耕作方式提高了马铃薯播前0-120 cm 土层的含水量和0-40 cm 土层的碱解氮和有效磷含量.与SS和TT耕作方式相比,VRT提高了3年的花前平均耗水量,提高了干旱年(2016)的花后耗水量,但平水年(2017)和丰水年(2018)的花后耗水量不同处理间无显著差异.VRT耕作方式干旱年碱解氮消耗量在花前花后较SS和TT耕作方式分别增加了38.7、22.9 kg/hm2和25.9、12.9 kg/hm2;平水年碱解氮消耗量在花前花后较SS和TT耕作方式分别增加了17.2、0.4 kg/hm2和21.2、6.3 kg/hm2,丰水年相应地增加了13.6、4.1 kg/hm2和26.8、2.8 kg/hm2;VRT较SS和TT耕作方式增加了有效磷和速效钾的花前花后消耗量.VRT耕作方式叶面积指数(LAI)显著高于SS和TT处理,产量在2016、2017和2018年分别较SS和TT耕作方式增加了156.8％和47.8％、24.8％和41.0％、19.6％和27.5％,VRT耕作方式土壤水分利用率和速效氮磷钾利用效率高于SS和TT,并在干旱和平水年达显著差异.[结论]与深松和旋耕相比,立式深旋耕作可以提高马铃薯播前0-120 cm 土层的贮水量,进而提高0-40 cm 土层中的有效态氮和磷含量,特别是在花前阶段;较好的水肥供应促进了马铃薯的生长(较高的SPAD值和叶面积指数),有利于马铃薯开花后的生长,最终获得较高的马铃薯产量和水肥利用效率.立式深旋耕作还优化了黄土高原半干旱区土壤水分和养分分布,在一定程度上减少了养分向土壤深层的移动,其效果在干旱年份尤为明显.