青帝小说

第四章 连续施用保水剂对土壤物理性质及马铃薯产量的影响（第2页）

马铃薯块茎膨大期是作物需水关键生育期，作物耗水增加，而降水相对偏少，各处理土壤水分含量有所降低。2013年不同保水剂各处理0–100cm土层蓄水量均较对照有不同程度的增加，其中W30、W60、W90处理较CK处理增加25。5%~33。6%；2014年施用保水剂各处理0–100cm土层土壤蓄水量均显著高于对照，W30、W60、W90和M30、M60、M90处理分别较CK处理显著提高20。1%、33。6%、43。3%、18。5%、22。9%和22。4%。马铃薯进入成熟期，有降雨的补充，使土壤水分含量有所恢复。2013年施用保水剂各处理能显著提高0–100cm土层土壤蓄水量，以沃特保水剂保水效果显著；2014年除M30处理外，保水剂不同施用量各处理，相对于不施保水剂处理，显著提高了0–100cm土层土壤蓄水量。W30、W60、W90、M60和M90处理分别较CK处理提高26。0%、29。1%、29。4%、18。4%和22。9%，以施用沃特保水剂W60和W90处理提高幅度最大。

第三节连续施用保水剂对马铃薯生长与产量的影响

一、马铃薯生长

施用保水剂可调节作物生长的土壤微环境，显著改善马铃薯的生长发育状况。马铃薯株高和茎粗是反映其地上部位生长情况的两个重要指标。由表4-4可知，2013年不同处理下马铃薯关键生育期株高的变化呈先升高后降低的趋势。在马铃薯初花期，施用微生物保水剂各处理与对照差异显著，M30、M60和M90处理株高分别较CK处理显著提高36。5%、40。4%和42。9%，而在马铃薯膨大后期施用沃特保水剂各处理与对照差异显著，W30、W60、W90处理在膨大后期植株平均株高分别较CK处理显著提高19。6%、26。0%、28。3%。

在马铃薯关键生育期，不同处理下植株茎粗表现为下降的趋势（表4-4）。初花期施用微生物保水剂M30、M60、M90处理显著高于CK处理13。9%、16。6%和18。1%，在块茎膨大期和成熟期，施用沃特保水剂W30、W60和W90处理分别较CK处理增加10。1%、13。5%和16。2%。2014年，在马铃薯生育前期（初花期），不同保水剂施用量各处理植株株高分别较CK处理提高1。6%~11。8%，差异不显著。而在马铃薯生育中后期（块茎膨大~成熟期）施用不同保水剂各处理与对照差异显著。其中，W60、W90、M60处理植株平均株高分别较CK处理显著提高14。8%、15。4%和15。7%。在马铃薯关键生育期测定其主茎粗发现，不同生长阶段其茎粗表现为升高的趋势。在生育前期，施用保水剂各处理（除W90外）均高于CK处理，差异不显著。在马铃薯块茎形成和膨大期，施用保水剂各处理均显著高于对照，其中W60、W90处理分别较CK处理增加14。6%和17。8%。可见，施用沃特保水剂能明显促进马铃薯生育后期植株的生长。

二、马铃薯产量和商品薯率

由图4-2可知，2014年马铃薯产量和商品薯率明显高于2013年，这是与2014年作物生育期降水量远高于2013年有关，不同保水剂施用量处理均能显著提高马铃薯的产量和商品薯率。2013年，施用保水剂处理比对照增产幅度达25。4%~44。1%，以施用沃特保水剂的增产效果最佳。W30、W60、W90处理马铃薯产量分别较CK处理显著提高36。9%、39。8%和44。1%；M30、M60、M90处理分别显著提高29。1%、29。5%和25。4%；施用保水剂条件下马铃薯商品薯率较对照提高7。8%~20。9%，以W60和M30提高效果最佳。2014年，施用保水剂处理比不施保水剂处理能显著增产，以施用沃特保水剂W90处理马铃薯产量和商品薯率最高（37164kghm2和96。3%）。W60、W90、M90处理马铃薯产量分别较CK处理提高37。7%、56。9%和39。0%，商品薯率分别提高13。3%、16。2%和13。8%。

第四节连续施用保水剂对水分利用效率与经济效益的影响

一、马铃薯耗水量和水分利用效率

在2013年的干旱生长季节，>50%的总耗水量来自作物播种期土壤储存的水分，而2014年>50%的总耗水量来自湿润生长季节的降雨。作物耗水量（ET）和水分利用效率（WUE）的显著变化与生长季节降雨和保水剂应用有关，施用保水剂改善了土壤水分状况，降低作物水的分消耗，增加了作物的水分利用效率（表4-5）。在两年研究期间，与CK相比，保水剂处理下作物耗水量显著降低。W30、W60、W90、M30、M60、M90处理平均ET较CK分别显著降低9。3%、9。4%、9。0%、5。5%、11。1%和6。8%。

作物水分利用效率的显著变化与生长季节的降雨和保水剂的应用有关。因此计算水分利用效率以评估连续施用保水剂对作物水分利用效率的影响。各处理的作物水分利用效率2013年排序为W90>W60>W30>M60>M30>M90>CK；2014年排序为W90>M90>W60>M60>W30>M30>CK。施用保水剂可显著增加作物水分利用效率，W30、W60、W90、M30、M60和M90处理两年平均WUE分别较CK显著增加43。4%、58。7%、70。1%、27。8%、39。8%和41。7%。因此，施用沃特保水剂对提高作物水分利用效率效果优于微生物保水剂。

二、经济效益分析

由表4-6可知，施用土壤保水剂均能不同程度提高马铃薯的经济效益。2013年施用沃特保水剂W30、W60、W90处理纯收益均显著高于CK处理4223。1元hm2（31。1%）、3724。8元hm2（27。6%）和3415。3元hm2（25。3%），保水剂处理间差异不显著。而施用微生物保水剂M30、M60、M90处理纯收益分别显著高于CK处理3287。0元hm2（24。4%）、2596。0元hm2（19。3%）和1279。2元hm2（9。5%）。2014年，施用沃特保水剂W60、W90处理纯收益分别比CK处理高5787。1元hm2（29。3%）和8761。4元hm2（44。4%），施用微生物保水剂M90处理纯收益比CK处理高5591。2元hm2（28。3%），经济效益显著。

第五节讨论与结论

一、讨论

（一）土壤结构

Bai，etal。，（2010）发现，与CK相比，施用保水剂土壤容重可减少5。5%~9。4%，特别是当相对土壤水分含量约40%~50%适度水分亏缺时。杨永辉（2011）研究表明，保水剂与氮肥配施后，土壤大孔隙数及孔隙度均显著提高，显著提高了土壤的结构稳定性，降低了土壤容重。高超等（2005）将聚丙烯酸钾盐型保水剂施用在红壤上发现，保水剂吸水膨胀，使土壤变得疏松，孔隙度增加容重降低，土壤容重随保水剂施用量的增加，降低的程度增大。本研究也表明，施用两种保水剂均能降低土壤容重，使耕层土壤孔隙度升高，其效果随施用量的增加而增强，有效改善了耕层土壤的孔隙结构。这是由于保水剂中的干燥颗粒吸水膨胀后粒径可达30–40mm，在吸水过程可形成大量孔隙，改善土壤的孔隙结构（El-Amir，etal。，1993；韩玉国等，2012）。本研究还发现，施用沃特保水剂可有效降低0-30cm层土壤容重，微生物保水剂对30-60cm层土壤容重最显著。这可能与保水剂的有关成分的有关，沃特保水剂（有机-无机杂化保水剂）具有较高的吸水率和体积膨胀率，能显著降低表层土壤容重，而微生物保水剂（微生物多功能菌株）可加强微生物活性，从而改善耕层土壤孔隙结构（侯贤清等，2015a）。

（二）土壤水分

杨永辉等（2010）研究表明，施用保水剂显著提高作物生育期0–100cm土层的土壤水分含量，且到收获期仍具有保水性，施用60和90kghm2处理的土壤水分含量较高。本研究发现，与其他处理相比，施用60和90kghm2保水剂处理各生育期土壤水分和贮水量的较高，而水分消耗量减少。杜社妮等（2007b）研究认为，沃特保水剂可接收降水，提高土壤水含量，且土壤水分随施用量的增大而提高。张蕊等（2013a）也发现，施用保水剂显著提高土壤水分、番茄产量及水分利用效率。本研究结果表明，不同保水剂施用量，相对于不施保水剂处理，明显提高了0–100cm土层土壤蓄水量，其中沃特保水剂不同施用量的保水效果最佳。这主要由于沃特保水剂的保水、释水性能与自身的吸水倍率高和膨胀性能强密切相关（Bai，etal。，2010；Liu，etal。，2013），沃特保水剂的吸水倍率和膨胀性能高于微生物保水剂，土壤水分的保蓄效果较好（Hou，etal。，2018）。

（三）马铃薯生长

黄占斌等（2007）盆栽试验证明，复合型保水剂对作物生长有促进作用，要明显好于单纯的聚丙烯酸钠型保水剂。吴继成等（2011）研究表明，地面覆盖和保水剂利于改善小麦生长环境，将两者相结合可发挥其叠加效应，能进一步改善土壤的水分状况，促进小麦生长发育。本研究结果表明，施用保水剂能有效促进马铃薯植株的生长，尤其沃特保水剂在马铃薯生育后期效果更为突出。主要由于沃特保水剂为复合型保水剂，结构中含有利于植物生长的营养成分（如腐殖酸、稀土元素和凹凸棒等），保水剂与土壤混合后，使土壤中形成较好的团粒结构，为植物生长发育提供了优良的环境（黄占斌等，2007；Li，etal。，2013b）。

（四）马铃薯产量及经济效益

李倩等（2013）研究表明，覆盖措施结合保水剂可缓和土壤旱情，降低马铃薯小薯率，显著增加了马铃薯产量和商品薯率。张朝巍等（2011a）研究也发现，不同保水剂施用量均能不同程度地提高马铃薯的产量和商品薯率。本研究结果表明，施用不同保水剂的马铃薯产量和商品薯率均显著高于对照，其中施用沃特保水剂60~90kghm2时，马铃薯的商品薯率最高，增产效果最好，这也前人研究结果一致。刘殿红等（2008）指出，在考虑保水剂的增产效果时，还必须考虑其经济效益。本研究发现，旱作马铃薯推荐施用沃特保水剂60~90kghm2能显著提高马铃薯产量与经济效益。究其原因主要由于保水剂的施用能改善马铃薯生长的土壤水分状况，促进作物生长和产量的形成（刘殿红等，2008；李倩等，2013）。

（五）马铃薯水分利用效率

杜社妮等（2007b）发现，从播种到收获阶段，保水剂和对照马铃薯耗水没有差异。在开花和收获期，沃特保水剂和聚丙乙酰胺（作为改良剂的聚合物）的水分利用效率及水分生产效率均显著高于对照。张朝巍等（2011b）研究报道，施用保水剂处理群体水平水分利用效率和产量水平水分利用效率均最高。WoodhouseandJohnson（1991）和秦舒浩等（2013）研究发现，施用不同类型的保水剂均能显著提高马铃薯田的水分利用效率，这种改善效果因保水剂的种类不同而异。本研究也表明，施用沃特和微生物保水剂能显著增加作物水分利用效率，随着保水剂施用量的增加作物的水分利用效率而提高，以沃特保水剂获得的效果最佳。这是由于保水剂的施用可改善作物生长的土壤环境，显著提高马铃薯的产量和水分利用效率（VarennesandQueda，2005；杨永辉，2010；秦舒浩等，2013）

二、结论

1、在北方半干旱地区农田，土壤容重随保水剂用量的增加而降低。施用保水剂能有效降低耕层土壤容重，改善土壤孔隙状况，施用沃特保水剂90kghm2效果显著。

2、两个保水剂具有改善土壤水分状况的效果，并显著促进马铃薯开花前期生长，较高的保水剂施用量其保水保土效果最好。相反，沃特保水剂吸水性和膨胀性较高，显著促进马铃薯块茎膨大至收获期的生长。

3、随着保水剂用量的增加其马铃薯产量和水分利用效率增加。当沃特保水剂用量达到90kghm2时，马铃薯产量和水分利用效率最高，沃特保水剂施用量60kghm2时，马铃薯的商品薯率最高。因为沃特保水剂可改善作物生长后期的土壤水分环境，从而显著提高作物产量和水分利用效率。施用沃特保水剂60kghm2和90kghm2将增加农民收入。

通过两年研究结果表明，保水剂的应用可有效改善土壤性质，从而增加马铃薯块茎产量和水分利用效率。同时，在旱作马铃薯生产中施用沃特保水剂60kghm2和90kghm2将增加经济效益。根据两年的研究结果也发现，保水剂的应用效果随着保水剂用量的增加而增加，这一结果应结合多年大田试验数据进一步研究和验证。结合经济效益分析可知，推荐施用沃特保水剂60~90kghm2能实现马铃薯增产增收，也可应用于年降水量300mm其他类似的半干旱地区。