春播马铃薯不同种植密度与覆膜方式对其农艺性状及产量的协同效应

一、引言

马铃薯作为全球第四大粮食作物，在我国西北旱作区已形成特色优势产业，甘肃省 2015 年种植面积达 68.3 万 hm²，总产量 237.9 万 t，分别较 1981 年增长 1.6 倍和 4.4 倍。但降水时空错位、机械化适配性不足等问题制约产业发展，覆膜栽培与密度调控是解决旱作胁迫的关键农艺措施。黑色地膜可抑制杂草、调控地温，全膜垄作能提升水分利用效率，而种植密度直接影响群体光能利用与养分分配。目前关于单一措施的研究较多，但二者协同作用机制尚不明确，尤其不同降水年型下的适配规律缺乏系统数据。本文整合多区域多年试验结果，探究种植密度与覆膜方式对马铃薯农艺性状及产量的协同效应，为精准栽培提供依据。

二、材料与方法

（一）试验基础条件

本项试验研究立足于西北半干旱区典型马铃薯主产区，重点选取甘肃省内具有代表性的庄浪县和定西市作为核心试验区，同时辐射周边同类型生态区域。供试品种选用当地大面积推广种植的庄薯 3号、陇薯 7 号等主栽马铃薯品种，这些品种均具有较好的区域适应性和丰产潜力。试验地前茬作物以玉米为主，土壤基础肥力状况良好，经测定有机质含量维持在 1.2%-1.8% 之间，土壤 pH 值呈弱碱性，范围在 7.5-8.2 之间。试验全程采用雨养农业模式，根据当地气象资料将试验年份划分为三种降水类型：年降水量超过 450 毫米的丰水年、降水量在 350-450 毫米之间的平水年，以及降水量不足 350 毫米的歉水年，以此研究不同降水年型下的马铃薯生长响应。

（二）试验设计

本研究采用裂区试验设计方法，科学设置多重对比条件。主区处理为不同覆膜方式，共设 4 个处理组：包括黑膜全覆膜（A1）、黑膜半覆膜（A2）、白膜全覆膜（A3）以及不覆膜对照（CK）。副区处理为种植密度梯度，精心设置了 5 个密度水平：从 30000 株/公顷（B1）到 72720 株/公顷（B5），具体为 30000 株/公顷（B1）、40395 株/公顷（B2）、51945 株/公顷（B3）、67500 株/公顷（B4）和 72720 株/公顷（B5）。每个试验小区面积为 27.5 平方米，采用完全随机区组设计，设置 3 次重复。田间管理方面，统一采用 70 厘米垄宽和 40 厘米垄沟的标准起垄方式，播种时严格遵循"品"字形错位播种技术规范，控制播种深度在 13-15 厘米范围内，确保试验条件的一致性。

（三）测定指标

试验观测指标系统全面，包括：

1. 农艺性状指标：在苗期和开花期两个关键生育期，定期测定株高、茎粗、分枝数等生长指标；在块茎膨大期重点测定叶片净光合速率和气孔导度等生理指标。

2. 产量构成指标：收获期详细测定单株薯重、单薯重量、大薯率（以单个薯块重量超过 250 克为标准计算占比）以及小区实际产量等关键产量指标。

3. 水分利用指标：通过定期监测 0-200 厘米土层范围内的土壤含水量变化，精确计算不同处理下的水分利用效率，为干旱区节水栽培提供数据支撑。所有测定均按照统一标准执行，确保数据的可比性和可靠性。

三、结果与分析

（一）对农艺性状的协同影响

植株形态指标

覆膜与密度的协同作用显著影响植株生长。黑膜半覆膜（A2）配 67500 株 （B4）处理株高最高达 82.3cm ，较不覆膜低密度处理（CK+B1）提升 23.6% ；茎粗达 1.82cm ，增加 18.9%. 。高密度（B5）下，全覆膜处理（A1）易导致植株徒长，茎粗较半覆膜处理降低 12.4% ；而低密度（B1）下，覆膜对株高的提升效应减弱，仅为 8.7%_9. 。黑膜处理在高温季可降低地温 2-3℃，避免茎秆灼伤，这一效应在高密度群体中更显著。

光合特性指标

A2B4 处理净光合速率达 23.64μmol⋅m^-2⋅s^-1 ，气孔导度 0.69mol⋅m^-2⋅s^-1 ，分别较 CK+Bl 提升 41.2% 和 38.7% 。全覆膜（A1）在低密度（B1）下光合效率较低，因群体稀疏导致光能浪费；不覆膜（CK）在高密度（B5）下蒸腾速率达 7.36mmol⋅m^-2⋅s^-1 ，水分损耗增加，光合产物积累减少。

（二）对产量及构成因素的协同影响

产量差异显著

协同效应在产量上表现突出：A2B4 处理产量最高（ 50136kg/hm² ），较 CK+B1 增产 36.4% ；黑膜全覆膜（A1）配 72720 株 /hm² （B5）处理次之（ 48921kg/hm²) 白膜处理产量普遍低于黑膜，A3B4 处理产量为 45632kg/hm²，较同密度黑膜处理低 9.3%_9. 。不同降水年型下，丰水年 A1B5 处理增产优势明显（较 CK 增产 89.4% ），歉水年 A2B3 处理更优（增产 60.8% ），体现协同效应的环境适配性。

产量构成优化

A2B4 处理单株薯质量 4.69kg ，单薯质量 0.75kg ，大薯率 84.67% ，较 CK+B1 分别提升 140% 、60% 和 55.3% 。高密度（B5）下，不覆膜处理大薯率仅 54.5% ，因水分胁迫导致块茎发育不均；低密度（B1）下，即使覆膜单株薯质量虽高（ 5.12kg^⋅ ），但单位面积株数不足，总产量受限。

（三）协同效应的核心机制

覆膜通过改善土壤水热环境奠定基础：黑膜覆盖较白膜增产 8.1% ，且能抑制杂草减少养分竞争；全膜垄上微沟种植使 _0-200cm 土层贮水量提升 15%-20% ，水分利用效率提高 49.46%82.55%_0.0 。种植密度则调控群体结构：平水年密度对产量影响最大（贡献度 32% ），通过缩小株距增加株数实现群体增产；歉水年需降低密度至 45000 株 /hm² 左右，避免个体竞争加剧干旱胁迫。二者协同形成 “环境- 群体” 适配系统，覆膜保障个体生长，密度优化群体产出。

四、结论与讨论

春播马铃薯种植密度与覆膜方式存在显著协同效应，核心表现为 “黑膜半覆膜 + 67500 株 /hm²”的基础最优组合，该组合通过黑膜调控地温水分、半覆膜平衡通气性、中高密度构建合理群体，实现农艺性状与产量的同步提升。协同效应受降水年型调控：丰水年可适度提高密度至 72720 株 /hm²，配合黑膜全覆膜增强集雨能力；歉水年需将密度降至 45000 株 以下，采用黑膜半覆膜减少水分蒸发。

研究明确了农机农艺融合的关键参数：该协同模式适配人力穴播机械，穴播 2 块较 1 块增产 12.9% ，且能降低缺苗断垄风险。未来可进一步研究覆膜降解特性与密度的长期适配性，以及不同品种对协同效应的响应差异，为马铃薯产业规模化发展提供更精准的技术方案。

参考文献

[1]吴雁斌,吕和平,梁宏杰,等. 不同覆膜方式与种植密度互作对马铃薯光合特性及产量的影响[J].中国瓜菜,2022,35(07):62-68.DOI:10.16861/j.cnki.zggc.2022.0175.

[2]王娟,陈小丽,谭伟军,等.不同种植密度及覆膜方式对马铃薯原种生产的影响[C]//马铃薯产业与种业创新（2022）.定西市农业科学研究院;甘肃定西百泉马铃薯有限公司;,2022:199-206.DOI:10.26914/c.cnkihy.2022.020041.