马铃薯是我国北方旱农地区（特别是内蒙古、山西、甘肃、宁夏等地区）主要种植作物。由于这些地区由于光热资源丰富，土壤中有效钾含量比较丰富、土壤质地较粗，因此特别有利于优质马铃薯的生产。马铃薯对水分条件的要求也比较符合我国旱农地区的降雨季节特点。它从发芽至苗期，需水量不大，即使遇到严重的春旱，也完全可依靠种薯内的水分和土壤贮存水正常生长；进入现蕾期，特别是进入盛花期以后，需水量急剧增加，但同时也是这些地区降雨较多的季节。但是，在相对干旱年份，降雨量不能够满足马铃薯生长需要，成为限制产量形成和提高的主要制约因素，这些地区水资源又十分短缺，很难实现有限灌溉。因此，如何对降水资源进行有效调控，是马铃薯栽培中迫切需要解决的理论和实践问题。田间微域集水技术是在田间采用沟垄种植，沟作为播种区，垄面地膜覆盖作为集水区，从而实现降水资源富集叠加，增加种植区土壤水分含量，并依靠部分土壤地膜覆盖和低密种植，减少土壤水分损失的一种栽培方法。关于田间微域集水技术的报道比较多，但是田间微域集水栽培对马铃薯生产有何影响，在垄覆膜集水种植条件下，土壤养分的有效性有何变化，作物不同生育阶段干物质和养分在作物不同部位中的分布状况如何，养分利用效率如何，目前缺乏严格的试验证据。本研究采用田间微域集水技术，即我们在研究中提出的“垄覆膜集水技术”，通过严格的大田试验，以解决这些问题。通过研究，取得了以下主要结论或新见解： 1．垄覆膜集水的田间微域集水技术对土壤贮水量的影响与马铃薯生长期有关。在苗期能够增加土壤贮水量；在生长中期，对土壤贮水量的影响不大；在后期，又能够显著增加土壤贮水量。前期对贮水量的增加主要原因在于土壤表面部分覆膜后，减少了土壤水的蒸发损失；进入作物生长中期以后，由于降雨量少、干旱严重，土壤蒸发量大，再加上作物生长对土壤水分的消耗，导致不同处理间贮水量的差别基本消失；在作物生长后期，作物生长速度逐渐减慢，此阶段降雨次数较多，每次降雨量又较大，垄覆膜集水处理表现出了显著的集水效果和保水效应，垄覆膜集水处理的土壤贮水量明显高于平作和土垄集水处理。 2．垄覆膜集水的田间微域集水技术显著影响土壤剖面NO₃^--N的含量。马铃薯生长初期，垄覆膜集水处理的NO₃^--N平均含量比平作及土垄集水处理大约增加20％-40％，差异达显著水平；随着生育期的后移，不同处理间的差异逐渐缩小，在收获 2 半于旱农田生态系统马铃薯田间微域集水的理论与实践 时，垄覆膜集水处理 0l 上层中 NO｝N的平均含量明显低于土垄集水处理及平 作。不同处理间NO3－N含量在马铃薯不同生育期的差异是不同处理对土壤和作物影 响的综合效应：在前期，由于各处理作物的生物量差异不大，因此土壤中NOb－N含 量的差异主要由不同处理对上壤的影响不同而导致，垄覆膜集水处理虽然是对土壤表 面的部分覆盖，但仍然能够改善覆盖部分土壤水、热状况，从而增加土壤有机氮的矿 化，使NO”3N增加，覆膜土壤中高浓度的NO”3N通过扩散、质流等途径向未覆盖土 壤（沟内）迁移；随着马铃薯的生长，对土壤中NO3N的吸收利用，土壤中NO3N 的含量逐渐下降，同时由于垄覆膜集水处理的作物生长量显著大于其它处理，因此吸 收的NO3－N也显著高于其它处理，导致在收获时，垄覆膜集水处理土层中NO｝N 的平均含量明显下降。从总体上看，不同处理在0工0。3土层的NO3”－N含量变化最大， 随着土层深度增加，不同处理的差异逐渐减小，同时也说明了垄覆膜集水处理对土壤 NO3”－N的影响主要0工0cm土层，这与覆膜对耕层水、热条件的改善最显著有关。 3．垄覆膜集水田间微域集水能够显著增加土壤供水量和作物耗水量。从全生育 期土壤供水量看，垄覆膜集水处理的土壤供水量平均比比对照高 152刀nun，而用土垄 集水处理土壤供水量与对照相当；从全生育期作物耗水量看，垄覆膜集水处理的作物 耗水量比对照高287．4mm，土垄集水处理的作物耗水量也与对照相当。垄覆膜集水处 理对土壤供水量和作物耗水量的影响效果与垄宽（集水面）有关，随覆膜垄面积所占 比例增加，其效果更加显著。产生这种现象的原因一方面在于垄覆膜集水处理的膜面 阻止了垄下土壤水分的蒸发，迫使其横向扩散从沟内扩散；另一方面由于膜面的集水 效应使雨水向沟内集中。不仅作物全生育期耗水量和土壤供水量因处理不同而异，而 且在不同生长阶段各不同处理的土壤供水量和作物耗水量也存在很大差异，在后期垄 覆膜集水处理能够使土壤供水量和作物耗水量显著增加。在马铃薯生长后期，需水量 比较大，而垄覆膜集水处理的集水效果在后期得到了充分发挥，这对提高马铃薯产量 具有重要作用。 4．垄覆膜集水田间微域集水能够增加马铃薯的叶面积。在本试验中，无论以沟面 积计算，还是以单位区面积（包括沟和垄）计算叶?