【目的】减氮增钾和有机肥替代是提高中国作物生产中资源利用效率、改善农田生态环境、提升农产品质量和降低作物生产病害风险的有效途径。研究明确半干旱区全膜覆盖垄沟种植马铃薯减氮追施、有机肥替代和增施钾肥对马铃薯干物质积累和水分利用的影响,为该区域实施水肥高效管理提供依据。【方法】在4年大田定位试验基础上,通过测定全膜覆盖垄沟种植条件下传统施肥(PM)、减氮25%并花期追施和增施钾肥(PMN)和减氮50%与有机肥替代并花期追施(PMO)的土壤贮水量、马铃薯的生物量和产量等指标,计算不同施肥模式的耗水量、生长速率、水分利用效率和肥料偏生产力,以明确不同养分管理模式对马铃薯耗水过程的调控及其对干物质积累和水肥利用效率的影响。【结果】2011—2014年PMN花前耗水量较PM分别降低了17.4、28.7、26.8和34.2 mm,花后耗水量增加了31.1、34.7、36.7和49.2 mm;PMO没有显著降低马铃薯花前耗水,而花后耗水量分别增加了17.8、24.3、11.2和10.3 mm。与PM相比,PMN在盛花期后显著提高马铃薯地上地下生物量和生长速率,使马铃薯产量在2012—2014年平均增加2 595.1 kg·hm-2,并使水分利用效率(WUE)在2013—2014年分别增加了14.4%和6.3%,达到显著差异;PMO显著提高马铃薯各生育期的地上地下生物量和生长速率,4年平均马铃薯块茎产量增加了2 945 kg·hm-2,而且WUE在2012—2014年显著高于PM。PMN和PMO较PM均能显著提高马铃薯肥料偏生产力、化肥偏生产力、氮素偏生产力和化肥氮素偏生产力,表明PMN和PMO能协同提高作物的养分和水分利用效率,实现以肥调水和以水促肥的目标。2011年为严重干旱年份,虽然PMN和PMO能调节马铃薯花前花后耗水,提高地上地下生物量和生长速率,显著提高养分偏生产力,但产量和水分利用效率无显著提高。【结论】PMN和PMO均能显著调节马铃薯花前花后耗水量,增加生物量和提高生长速率,使得马铃薯块茎产量、水分利用效率和养分利用效率增加。与PMN相比,PMO对马铃薯产量、WUE和养分偏生产力的增加幅度更大,是资源更加高效和作物增产的养分管理模式。
