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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1页）

保水剂是一种具有超强吸水、释水和保水能力的高分子聚合物（黄占斌等，2016），能迅速吸收比自身重几百倍的纯水，对提高干旱区土壤保水性（冉艳玲等，2015）、降低土壤蒸发（李继成等，2008）、改良土壤结构（汪亚峰等，2009）、促进作物生长（郭书亚等，2012）、提高作物产量和水肥利用效率（杜社妮等，2007b）都具有很好的效果。众多盆栽与田间试验研究表明，保水剂主要对小麦（武继承等，2011）、玉米（杜社妮等，2008）、马铃薯（李倩等，2013）和棉花（吴湘琳等，2014）等作物有增产效应，尤其在干旱年份中效果更为显著（党秀丽等，2006）。此外，保水剂还具有用量少、见效快、应用范围广等优点，因而在旱作节水农业中得到广泛的应用（黄占斌等，2016）。

基于保水剂对其物化特性的比较和评价以及土壤和作物生长的影响（Bai，etal。，2009），农业中许多实验室和大田试验研究主要集中在保水剂新材料和新产品的开发上（Andry，etal。，2009；Liu，etal。，2009）。许多研究集中在基于保水剂的重复性吸持水效果的实验室测定上（Chen，etal。，2004）。然而在大田试验应用中，保水剂还受到环境条件的影响，如土壤温度、湿度、微生物和土壤干湿交替（Baietal。2010，2013）。　　　目前国内外研究的保水剂会因种类、粒径大小、施用方式及施用量的不同，对植株生长的影响效果不一，使得实际生产中保水剂的应用效果千差万别（杜社妮等，2012；黄伟等，2014）。保水剂施于土壤后对土壤物理性质及作物产量和经济效益等方面的研究已有较多积累，但结合半干旱地区土壤特征和农业生产的应用研究还比较缺乏。

宁夏中部半干旱地区春季干旱少雨，特别是马铃薯苗期干旱缺水，土壤质地粘重，通透性差等问题，严重影响作物的生长发育。该区年际降水变率大，年内降水分布不均，且施用保水剂可改善土壤物理结构，但其性能的发挥受当年作物关键生育期降水量多寡的影响较大。因此，本研究通过连续两年田间试验研究不同保水剂施用量对土壤容重、马铃薯关键生育期土壤水分及作物生长、产量的影响及经济效益对比分析，探寻适合宁夏中部半干旱区马铃薯田保水剂种类及最佳施用量，为促进该区马铃薯合理应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）。试验地多年平均降雨量和2013-2014年马铃薯生育期降水情况见表4-1。2013年降水量为191。2mm，其中马铃薯生育期降雨量为144。9mm，占全年的75。8%；2014年降水量为355。1mm，其中马铃薯生育期降雨量为288。5mm，占全年的81。2%。

二、试验设计

（一）试验材料

马铃薯品种：2013年，冀张薯8号，一级种，中晚熟品种，由固原天启薯业有限公司提供；2014年，陇薯3号，一级种，由自宁夏农垦局良种繁育经销中心提供。

保水剂试验材料与第二章相同（略）。

（二）试验设计

于2013年5月—2014年10月连续两年在宁夏同心县王团镇高效节水农业科技园区进行。试验保水剂类型选用沃特保水剂（有机-无机杂化保水剂）和微生物保水剂（生物菌种多功能制剂）。2013年和2014年试验设计相同，设置保水剂的施用水平分别为30、60、90kghm2，以不施保水剂处理为对照，共7个处理，具体试验设计如表4-2。

按试验设计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，根据小区植株密度（108株26m2）计算出两种保水剂不同穴施量（7。9g穴、15。8g穴和23。8g穴），按各处理不同保水剂施用量要求施入种植穴底部（穴长、宽均为15cm，深15cm）后覆土5cm。

（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、孔隙度及土壤水分：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）马铃薯生长指标

马铃薯关键生育期植株株高、茎粗及地上部生物量：测定方法同第二章（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。

（三）统计分析

EXCEL2003作图，采用SAS8。0分析软件对数据进行统计分析。

第二节连续施用保水剂对土壤物理性质的影响

一、土壤容重和总孔隙度

土壤容重是土壤的基本物理性质，对土壤的透气性、入渗性能、持水能力及土壤抗侵蚀能力都有非常大的影响。如表4-3，各处理土壤容重随土层的加深而增加，且随保水剂施用量和施用年限的增加，对改善土壤容重的效果增强。2013年马铃薯收获期，穴施保水剂处理下0–30cm土层土壤容重比对照处理降低3。1%~5。2%，30–60cm土层降低1。8%~5。8%。2014年马铃薯收获期，穴施保水剂处理下0–30cm土层土壤容重比对照处理降低2。9%~8。7%，30–60cm土层比对照处理降低2。6%~6。4%。两年研究结果表明，两种保水剂不同施用量，比对照均可有效降低土壤容重，改善土壤结构，以穴施沃特保水剂90kghm2（W90）改善效果最为显著。

两年马铃薯收获期，穴施保水剂后土壤通气能力明显加强，使耕层土壤孔隙度较高，能有效改善耕层土壤孔隙状况（表4-3）。2013年，穴施保水剂W30、W60、W90、M30、M60、M90处理0–60cm层平均土壤孔隙度分别高于CK处理5。5%、8。5%、10。6%、7。9%、8。5%和9。8%；2014年，穴施保水剂W30、W60、W90、M30、M60、M90处理平均土壤孔隙度分别高于CK处理6。7%、9。4%、14。3%、5。2%、5。9%和7。7%。与不施保水剂处理相比，施用沃特保水剂90kghm2耕层土壤孔隙度较高。

二、马铃薯关键时期土壤水分

马铃薯生长对土壤水分比较敏感，研究马铃薯关键生育期土壤蓄水量的变化，有助于分析土壤水分变化与作物生长的关系。如图4-1是马铃薯关键生育期不同处理0–100cm土层土壤蓄水量变化。2014年马铃薯生育期各处理土壤蓄水量高于2013年，这与该年份作物生育期降雨量明显高于2013年有关。在马铃薯初花期，施用保水剂各处理0–100cm土层土壤蓄水量均较对照显著增加，且保水剂施用量越大，对土壤水分的保蓄效果越好。2013年不同保水剂施用量各处理土壤蓄水量分别较对照增加19。8%~38。6%，以W90、M60和M90处理提高幅度最大，分别较CK处理提高32。8%、33。3%和38。6%；2014年施用沃特保水剂W30、W60和W90处理0–100cm土层土壤蓄水量均较CK处理显著增加8。9%、17。1%和20。2%，而施用微生物保水剂各处理与对照无显著差异。