水稻秸秆覆盖下马铃薯免耕可持续强化：优化印度东部的农艺实践以提高产量与生态效益

本研究针对印度东部地区马铃薯生产面临的资源消耗高、环境压力大等问题，系统研究了水稻秸秆覆盖免耕栽培(PZTM)模式下施肥策略、品种选择、覆盖厚度和种植间距的优化方案。结果表明，有机无机肥配施(F9处理)使产量提高60%，碳足迹显著降低；Kufri Khyati等品种表现优异(35-38 t·ha-1)；14-18 t·ha-1覆盖厚度和50×20 cm间距可实现产量与经济效益最大化。该研究为水稻-马铃薯种植体系提供了可持续集约化方案。

　　

在印度成为世界第一人口大国的背景下，农业可持续发展面临严峻挑战。尽管实现了粮食自给自足，但印度农业仍存在资源消耗密集型、谷物中心化和区域发展不平衡等问题。全国约一半耕地缺乏灌溉设施，农业消耗了80%的淡水资源，成为全球最大的地下水用户。作为世界第二大马铃薯生产国，印度单位面积产量仅为20.6 t·ha^-1，不足西北欧国家的一半。传统农业实践如反复耕作、焚烧秸秆、水资源过度利用和肥料滥用，正导致水资源枯竭、土壤退化和碳足迹增加。

马铃薯作为重要作物，其氮肥利用效率低下问题尤为突出。由于根系发育不良，马铃薯对氮素的吸收效率较低，加之氮肥过量使用，造成非生产性损失和环境压力。与此同时，水稻秸秆的处理问题也亟待解决。在这种背景下，水稻秸秆覆盖免耕马铃薯栽培(PZTM)作为一种创新农业模式，展现出巨大潜力。

为系统评估PZTM技术的最佳管理实践，国际马铃薯中心(CIP)的研究团队于2021-2023年在印度比哈尔邦帕特纳开展了为期两个拉比季节(冬季种植季)的田间试验。研究采用随机完全区组设计，包含4个试验和12个处理，每个处理重复3次，总试验面积达1152 m²。

研究团队主要采用了以下关键技术方法：一是通过多因子田间试验设计，同步测试施肥策略、品种筛选、覆盖材料和种植间距四个关键因素；二是使用CCAFS-MIT模型估算温室气体排放和全球变暖潜能值；三是采用农学效率(AE)和氮素农学效率(AE_N)作为资源利用效率的综合指标；四是进行经济效益分析，计算效益成本比(BCR)；五是通过方差分析(ANOVA)和最小显著差异检验进行统计验证。

3.1. 不同施肥组合下马铃薯作物在免耕和水稻秸秆覆盖实践中的表现

试验结果表明，F9处理(50%推荐施肥量RDF + 7.5 t·ha^-1农家肥FYM + 2.5 t·ha^-1蚯蚓粪VC)表现最佳，两个季节的总产量分别达到36.4和37.9 t·ha^-1，较不施肥对照增产60%。该处理的效益成本比最高(1.49和1.63)，且碳足迹显著降低。值得注意的是，单纯使用无机肥的处理(F6)碳足迹最高，达到95.2 kg CO₂-eq·t^-1。

3.2. 不同马铃薯品种在免耕和水稻秸秆覆盖实践中的表现

品种筛选试验发现，Kufri Khyati、Kufri Uday(UNICA)、Kufri Jyoti、Kufri Thar-2和Kufri Pukhraj五个品种表现优异，产量达35-38 t·ha^-1。其中Kufri Khyati(V11)在两个季节均保持最高产量，且对晚疫病具有抗性。品种间经济效益差异显著，尽管生产成本相近(2196.4-2338.8美元·ha^-1)，但效益成本比范围为1.35-1.70。

3.3. 不同覆盖实践下马铃薯作物的表现

覆盖厚度试验显示，14-16 t·ha^-1水稻秸秆覆盖(M5-M6)可实现最佳产量和经济效益，同时将绿薯比例降至2-6%。相比之下，6-12 t·ha^-1的覆盖量导致绿薯比例高达26-71%。值得注意的是，印楝叶覆盖(M11)表现最佳，产量达39.3-41.8 t·ha^-1，这得益于其改善出苗、调节地温和减少害虫为害的作用。

3.4. 不同种植间距和配置下马铃薯作物的表现

种植间距试验表明，虽然最密间距(30×20 cm，S1)获得最高产量(40.0-41.3 t·ha^-1)，但50×20 cm间距(S8)的经济效益最优，实现了产量、种子成本和商品薯率的平衡。添加堆肥的处理(S11)结合标准间距(40×20 cm)也表现出良好的增产效果。

研究结论表明，PZTM系统通过优化管理实践可显著提升马铃薯生产的可持续性。有机无机肥配施不仅提高产量60%，还降低碳足迹；适宜品种选择可实现35-38 t·ha^-1的高产；14-18 t·ha^-1覆盖厚度和50×20 cm间距能最大化经济效益并减少绿薯产生。这些发现为水稻-马铃薯种植体系提供了科学依据，对实现农业可持续发展具有重要意义。

讨论部分指出，虽然水稻秸秆可获得性不是主要限制因素，但缺乏改良早熟品种、鼠害危害和冬季降雨损失等问题仍需解决。未来应通过参与式方法推广PZTM技术，结合生物技术手段实现水稻秸秆的高值化利用。该研究为政策制定者和农民提供了实用技术方案，有助于在保证粮食安全的同时减少环境影响。