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第三章 不同保水剂与细土混施对土壤理化性状及马铃薯产量的影响（第1页）

宁夏中部半干旱偏旱区土地肥力瘠薄，气候干旱少雨，加之马铃薯对水分亏缺非常敏感，导致其单产水平很低，制约着当地经济的发展（廖佳丽等，2009）。因此，抗旱节水节肥成为提高宁夏马铃薯产量、发展马铃薯产业的重要技术措施。研究表明，覆盖和施用不同类型保水剂可缓解干旱，提高水肥利用效率，促进作物生长，提高作物产量（武继承等，2011；包开花等，2016；李中阳等，2015）。

保水剂是近年来迅速发展起来的一种新型高分子材料，具有很强的吸水和保水能力，能迅速吸收自身质量几百倍甚至上千倍的水分，且有反复吸水的功能，吸持后的水分可缓慢释放供作物利用（廖佳丽等，2009）。同时，施用土壤保水剂还可减少土壤水分蒸发，改善作物生长的微环境（Yang，etal。，2014；Yang，etal。，2015），有利于作物增产和水分利用效率的提高，已作为一种重要的化学节水技术（Moslemi，etal。，2011）。高超等（2005）的研究表明，保水剂对土壤团粒结构的形成有促进作用，特别是对土壤1~0。5mm粒径的团粒形成影响显著。随着保水剂用量的增加，土壤中>0。25mm的水稳性团粒总含量增大。杨红善等（2005）研究了PAAM-atta复合保水剂和PAAM保水剂对土壤团聚体的影响结果表明，两种保水剂均可促进0。25~5mm团聚体的形成，但保水剂用量不能过大，否则会破坏土壤结构，造成土壤板结。秦舒浩等（2013）研究表明，施用保水剂可显著提高马铃薯田土壤贮水量及产量，改善作物部分产量性状。杨永辉等（2010）在豫中禹州节水农业试验基地的研究结果表明，保水剂能提高冬小麦不同生育阶段0-100cm土层土壤水分含量，促进生物量的积累，从而提高作物产量。可见，保水剂可改善土壤结构、保蓄水分，促进作物出苗、成活，增加干物质积累，调控水肥，影响作物田的土壤养分转化与供应（李世坤等，2007）。

然而，针对保水剂改善土壤理化性质及其对作物生长与养分吸收利用规律的研究鲜见报道。因不同地区保水剂的种类、施用方式、用量等不同，保水剂对改善土壤性质和促进作物生长的效果也不同（刘殿红等，2008）。本研究在宁夏同心县王团镇旱作节水高效农业科技园，采用以沃特保水剂和微生物保水剂不同施用量为对象，对两种土壤保水剂的不同施用量的改善土壤物理性状和增产效果进行对比研究，探寻适合马铃薯田的保水剂种类及最佳施用量，为促进宁夏中部半干旱偏旱区马铃薯合理施用保水剂提供科学参考。

第一节试验设计与测定方法

一、试验区概况

试验点概况与第二章相同（略）。

二、试验设计

（一）试验材料

试验材料与第二章相同（略）。

（二）试验设计

试验于2013年5月—2013年10月在宁夏回族自治区同心县王团镇高效节水农业科技园区进行。试验为双因素随机区组设计。因素A：两种保水剂种类，沃特保水剂和微生物保水剂；因素B：30、60、90kghm2三种保水剂施用水平。以不施保水剂处理为对照，共7个处理（如表3），3次重复，小区面积为6。5×4=26m2。

在不覆膜的基础上，播种前按照试验设计的保水剂用量计算出试验小区的用量，将保水剂与小区内的细土1：10充分混合均匀后穴施。穴播的播种穴长、宽均为15cm，深10cm，不同处理的播种深度均为5~6cm。

（三）田间管理

田间管理与第二章相同（略）。

三、测定指标与方法

（一）土壤物理性质指标

土壤容重、土壤团聚体含量及土壤水分：测定方法同第二章（略）。

土壤贮水量、作物耗水量和水分利用效率的计算方法同第二章（略）。

（二）土壤化学性状指标

在收获期，测定0-30cm层土壤有机质和有效氮、速效磷、速效钾含量。测定方法：重铬酸钾-浓硫酸外加热法测定土壤有机质含量；碱解扩散法测定土壤碱解氮含量；碳酸氢钠浸提法测定土壤速效磷含量；醋酸铵浸提火焰光度法测定土壤速效钾含量（鲍士旦，2003）。

（三）马铃薯生长指标

植株关键生育期（初花期、膨大期和收获期）株高、茎粗和地上部生物量：测定方法同第二章（略）。

植株氮磷钾含量：在收获期采集植株地下部根、地上部茎、叶和块茎，每小区取样5株，分别测定作物不同器官干物质量及NPK养分含量，并计算整株NPK养分含量。测定及计算方法同第二章（略）。

作物产量：测定方法同第二章（略）。根据投入和产出评析其经济效益。

（四）统计分析

EXCEL2003作图，采用SAS8。0分析软件对数据进行统计分析。

第二节保水剂与细土混施对土壤理化性质的影响

一、土壤结构

如表3-1，施用保水剂各处理土壤容重比不施保水剂处理（对照）降低3。7%~5。2%，其中A6处理的降幅最大（5。2%）。可见，保水剂不同施用量，相对于不施保水剂处理，均可有效降低土壤容重，改善土壤结构。A2、A4和A6处理土壤孔隙度分别高于CK处理5。8%、6。5%和7。9%，可见，沃特保水剂不同施用量各处理，相对于不施保水剂处理，土壤的通气能力明显加强，使表层土壤孔隙度显著提高。由表3-1可知，0-30cm土层0。25~0。1mm、5mm粒径团聚体数量的变幅较大，2~1mm粒径的团聚体数量比较稳定，在5。6~9。5%之间。施用保水剂各处理>5mm机械稳定性团聚体数量均较对照处理明显提高，其中A2、A4、B4和B6处理分别较CK提高1。8、2。2、3。1和1。2倍；>0。25mm机械稳定性团聚体数量（DR0。25）施用保水剂各处理均较CK有所提高，提高幅度在10。1%~33。9%，其中施微生物保水剂处理对改善土壤结构的效果最佳。

二、土壤水分状况

（一）生育期0-100cm层土壤水分

宁夏中部半干旱偏旱区降水稀少，穴施保水剂可提高土壤吸水能力，增加土壤水分含量，提高土壤保水、保肥能力，有利于春播作物的生长。如图3-1是马铃薯初花期不同处理0-100cm土层土壤水分状况，施用保水剂各处理土壤贮水量均较对照（不施保水剂）显著增加，且保水剂施用量越大，土壤水分的保蓄效果越好。保水剂施用量各处理土壤贮水量分别较CK增加19。8%~38。6%，以A6、B4和B6处理提高幅度最大，分别较对照提高32。8%、33。3%和38。6%。8月中旬，马铃薯进入块茎膨大期，气温逐渐升高，土壤水分蒸发日益强烈，耗水增加，而降水相对偏少，各处理土壤水分含量有所降低。不同保水剂施用量，相对于不施保水剂处理（CK）能明显改善土壤的水分状况。施用保水剂各处理0-100cm土层贮水量均较对照有不同程度的增加，其中A2、A4、A6处理较CK处理增加25。5%~33。6%。9月底，马铃薯进入成熟期，耗水继续增加，加之降雨较少，使土壤水分降至最低。施保水剂各处理，与不施保水剂处理相比，明显提高0-100cm土层土壤贮水量，以沃特保水剂保水效果显著。可见，施用微生物保水剂能改善马铃薯初花期土壤水分状况，而施用沃特保水剂能显著改善马铃薯块茎形成后期土壤水分状况。

（二）不同土层土壤水分

马铃薯初花期，不同保水剂用量对土壤贮水量的影响效果不同，保水剂施用量越大，其土壤贮水量越高。耕层（0~40cm）土壤贮水量随保水剂施用量增加与CK差异逐渐增大，深层（40~100cm）土壤贮水量施用保水剂各处理均显著高于CK。施用沃特保水剂0~40cm层土壤贮水量A4与A6处理与CK存在显著性差异，分别较CK提高52。8%和48。4%；施用微生物保水剂处理分别较CK显著提高52。2%~79。2%（图3-2A）。保水剂处理下40~100cm土层土壤贮水量均显著高于CK，以施用沃特保水剂A6处理最佳（图3-2B）。8月中旬马铃薯进入块茎膨大期，0~40cm土壤贮水量施用保水剂A6、B4、B6处理均与CK差异显著，而A2、A4和B2各处理与CK差异不显著。保水剂各处理40~100cm层土壤贮水量均显著高于CK，其中施用沃特保水剂效果较好，A2、A4、A6处理分别较CK显著增加56。0%、69。7%和53。9%（图3-2B）。结果表明，不同保水剂用量能够显著改善块茎膨大期深层（40-100cm）土壤的水分状况。9月下旬降雨量增加，马铃薯成熟期各处理耕层（0~40cm）土壤贮水量略有增加，而40~100cm土层明显下降（图3-2B）。各处理0~40cm层土壤水分含量无显著差异，40~100cm层保水剂各处理均显著高于CK，其中施用沃特保水剂效果较好。与CK相比，A2、A4、A6处理40~100cm层土壤贮水量分别显著增加50。4%、62。8%、56。9%，B2、B4、B6处理分别显著增加21。7%、40。7%、44。4%。

三、土壤养分

保水剂施入土壤后，不同保水剂施用量对土壤有机质含量的影响不同（表3-2）。施保水剂处理比对照增加20。1%~75。4%，增加了0。38~1。01gkg。施用微生物效果不及沃特保水剂，不同处理土壤有机质含量高低表现为A6>A4>B6>A2>B4>B2>CK。可见，施用沃特保水剂处理下土壤有机碳含量显著增加，这可能是由于微生物保水剂富含纳米级微生物菌种，有利于土壤微生物的活动，从而加快微生物对土壤有机质的分解与转化的结果。如表3-2，施用保水剂能有效增加土壤有效氮、速效磷和速效钾的含量。两种保水剂对土壤有效氮含量的保蓄效果无显著差异，平均较对照提高21。2%~37。2%。保水剂不同施用量下0-30cm土层土壤速效磷含量均随保水剂施用量的增加，其保肥效果增强。各处理土壤速效磷含量高低次序为A6>B6>A4>B4>A2>B2>CK。不同处理下土壤速效钾含量表现为A6>B6≈A4>B4>A2>B2>CK，施用沃特保水剂A6比对照显著增加53。6%，其次为施用微生物B6处理。可见，施用沃特保水剂60~90kghm2能明显提高土壤速效养分含量，对土壤养分的保蓄效果最佳。