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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2页）

第三节保水剂与细土混施对马铃薯生长的影响

一、马铃薯养分吸收积累和利用效率

在马铃薯收获期测定其植株养分含量，施保水剂各处理植株体内的养分积累量均比不施保水剂（对照）显著增加（表3-3）。在施微生物保水剂各处理中，N、P、K积累量平均分别较对照增加57。5%、48。5%和35。4%，而在施沃特保水剂各处理中，N、P、K积累量平均分别较对照增加66。4%、62。5%和41。0%，增幅显著。同时，施用保水剂处理下作物对N、P、K养分的积累量均随保水剂施用量的增大而增加。表3-3可知，不同保水剂施用量下作物对N、P、K的利用率有所不同，与对照相比，氮、磷肥料利用增长率约为55。5%~61。9%，而对钾肥的利用率平均增加了38。2%。施用沃特保水剂各处理下作物对N、P、K的利用率增加显著，A6处理养分利用效率最高，分别较对照显著增加74。7%、79。5%和49。6%；施用微生物保水剂B2处理养分利用增长率最低，分别较对照显著增加57。5%、48。5%和35。4%。可见，施用保水剂能显著促进作物对肥料的吸收利用，显著提高作物对肥料的利用效率，且施用沃特保水剂处理下作物对N、P、K的利用率高于微生物保水剂各处理。

二、马铃薯生长

表3-4为保水剂不同施用量对马铃薯生长性状的影响，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，B2、B4和B6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。A2、A4、A6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3-4）。初花期施用微生物保水剂B2、B4、B6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A2、A4和A6处理分别较CK处理增加10。1%、13。5%和16。2%。可见，施用微生物保水剂能明显促进马铃薯初花期植株的生长，进入块茎膨大期施用沃特保水剂对马铃薯生长的效果显著。

在马铃薯主要生育期，各处理马铃薯地上部干物累积量呈逐渐上升趋势，在成熟期达到最大。在马铃薯前期微生物保水剂施用各处理均显著高于CK，而施用沃特保水剂对提高马铃薯生育后期干物质累积量效果最佳。初花期马铃薯干物质积累量B2、B4、B6处理分别较CK提高24。5%、34。7%和33。1%；马铃薯块茎膨大期，A2、A4、A6处理分别较CK马铃薯平均干物质累积量提高17。0%、20。2%和27。9%；在成熟期，A2、A4、A6处理分别较CK马铃薯平均干物质累积量提高30。0%、38。8%和39。3%。

三、马铃薯产量性状

表3-5表明，不同保水剂施用量各处理均能不同程度提高马铃薯的产量和商品薯率。施用沃特保水剂各处理大薯数均显著高于对照处理，施用微生物保水剂各处理中薯数均明显高于对照处理，施保水剂各处理小薯数均低于对照。不同保水剂施用处理的总薯数均显著高于对照处理，其中以B2、B4和B6最为显著。不同保水剂施用量各处理的马铃薯总产量均显著高于对照处理，增产幅度达25。4%~44。1%，以施用沃特保水剂的增产效果最佳。A2、A4、A6处理马铃薯产量分别较CK提高36。9%、39。8%和44。1%；B2、B4、B6处理分别提高29。1%、29。5%和25。4%。保水剂施用量各处理的马铃薯商品薯率较对照提高7。8%~20。9%，以A4和B2最为显著。A2、A4、A6处理马铃薯商品薯率分别较CK显著提高13。8%、20。9%和12。1%，B2、B4处理分别显著提高11。0%和18。9%。可见，施用沃特保水剂90kghm2增产效果最好，施沃特保水剂60kghm2商品薯率最高。

四、马铃薯水分利用效率

由表3-6可知，施用土壤保水剂可改善土壤水分状况，降低作物耗水，进而提高作物水分利用效率。A2、A4、A6、B2、B4和B6处理作物耗水量分别较CK显著降低14。6%、18。2%、18。1%、8。0%、15。1%、24。2%，其中以沃特保水剂各处理效果最为显著。保水剂各处理马铃薯水分利用效率（wateruseefficiency，WUE）均高于CK，高低次序表现为A6>A4>A2>B4>B2>B6，而A4与A6、B2与B6处理间的水分利用效率差异未达到显著水平。与CK相比，保水剂不同用量下作物水分利用效率增量依次表现为A6>A4>A2>B4>B2>B6。其中，A6处理的WUE增幅最大（75。8%），施用沃特保水剂各处理较CK显著提高60。4%~75。8%。

五、马铃薯经济效益分析

由表3-7可知，施用土壤保水剂均能不同程度提高马铃薯经济效益。施用微生物保水剂B2、B4处理纯收益分别显著较CK高3287。1元hm2（24。4%）和2596。1元hm2（19。3%），而施用沃特保水剂A2、A4和A6处理分别显著较CK高4223。1元hm2（31。1%）、3724。8元hm2（27。6%）、3415。3元hm2（25。3%）。结合经济效益分析可知，在宁南旱地马铃薯生产中推荐施用沃特保水剂30~60kghm2能显著提高马铃薯的经济效益。

第四节讨论与结论

一、讨论

（一）土壤结构

相关研究（龙明杰等，2002）表明，施用保水剂能显著降低土壤容重，增加孔隙度。本研究认为，沃特和微生物保水剂，相对于不施保水剂处理，均可有效降低耕层土壤容重，改善土壤孔隙状况。汪亚峰等（2009）的研究表明，保水剂对土壤大团聚体形成的贡献，较小团聚体的影响大。本研究也发现，0-30cm土层>0。25mm机械稳定性团聚体数量施用保水剂各处理均较不施保水剂不覆盖处理明显提高。这是因为保水剂作为土壤改良剂施入土壤和黏粒间的相互作用属于表面特征，分子的舒展性能越好，越有利于絮凝，形成团粒结构，这与李继成等（2008）研究结论一致：土壤中施加保水剂后土壤团聚体含量均较对照显著提高，保水剂用量越大，团聚体含量越多。

（二）土壤水分

保水剂的应用能有效保持土壤中的水分，改善马铃薯生长的土壤水环境，并为后期需水关键期贮存必要的水分，保水剂施用量越大，土壤含水量越高，增产效果越显著（张朝巍等，2011a）。本研究结果表明，在马铃薯关键生育期，不同保水剂施用量，相对于对照处理，能明显提高0-100cm土层土壤水分含量，以沃特保水剂不同施用量各处理保水保墒效果最佳，这是由于混施条件下，土壤入渗性能随保水剂浓度的增加而增大，且保水剂对土壤水分向下运动的影响与保水剂自身的吸水倍率和膨胀性能密切相关（白文波等，2010a）。

穆俊祥等（2017）研究认为，施用保水剂能提高0~80cm层土壤含水量，且随保水剂用量的增加而增加，保水剂施用量为55kghm2时马铃薯生长及节水抗旱效果最佳。杨永辉等（2010）研究表明，施用保水剂可显著提高作物各生育期0~20cm土壤水分，并促进20~100cm土层含水量，到收获期仍具有一定的保水性，施用60-90kghm2处理的土壤水分含量较高。本研究结果也表明，施用保水剂能明显改善马铃薯主要生育期0~100cm土层土壤水分状况，且随施用量增加，土壤水分含量增高，这是因为保水剂能使更多吸纳的降雨入渗到土壤，其土壤入渗性能随保水剂浓度的增加而增大，同时也有效抑制了土壤的地表蒸发（白文波等，2010a）。本研究还发现微生物保水剂的土壤保水效果不及沃特保水剂，且施用沃特保水剂有利于深层土壤水分的提高。这与保水剂对土壤水分向下运动的影响以及保水剂自身的吸水倍率和膨胀性能密切相关（白文波等，2010a），沃特保水剂的吸水倍率和膨胀性能高于微生物保水剂，利于对深层水分的保蓄（侯贤清等，2015a）。沃特保水剂具有较强的吸水和释水性能，能吸蓄根际以下土层水分供作物利用，但微生物保水剂是一种富含生物菌种的多功能制剂，由于微生物保水剂中的高分子物质逐渐被微生物分解、消化吸收利用（崔亦华等，2007）其吸释水性能随生育期的推移、地温的升高而降低。

（三）马铃薯养分吸收

刘方春等（2011）研究表明，育苗基质中加入保水剂可促进育苗植株的生长和养分的吸收。本研究结果表明，施保水剂植株体内的养分积累量比不施保水剂显著增加，这与马焕成等（2004）的研究结果相似。保水剂可协调水肥耦合环境，提高肥料利用率，拌土施加保水剂可节肥30%（赵兴宝，2005）。在本研究中发现，施用保水剂能明显促进作物对肥料的利用效率，施用沃特保水剂的提高效果明显地高于微生物保水剂。这是可能由于沃特保水剂能在马铃薯整个生育期保持较强的吸胀性能。同时发现，保水剂施用量越大，其提高肥料利用率的幅度越大，这与刘世亮等（2005）研究结果一致。保水剂对土壤养分有保蓄作用，施用土壤保水剂，能使土壤中养分的供给与植物对养分的需求同步（刘世亮等，2005）：一方面，在土壤中的养分较充分时，可吸附养分，起保蓄作用；另一方面，当植物生长需要土壤供给养分时，保水剂将其吸附的养分通过交换作用供给植物。本研究发现，施用保水剂后可增加土壤速效养分的含量，且随保水剂施用量的增加，其速效养分含量显著增加。分析原因可能由于保水剂的施用，降低了土壤容重，促进土壤结构的改善，相应地增加土壤有效水贮量，供水条件的明显改善促进作物的生长和根系发育，随着根系的生长，使得根系分泌物增加，促进土壤中缓效养分的分解并释放到土壤环境中，使土壤中有速效养分含量的增加，这与刘世亮等（2005）研究结果相似。

（四）马铃薯生长

施用保水剂可调节作物生长的土壤微环境，显著改善作物的生长状况（廖佳丽等，2009）。本研究结果发现，施用微生物保水剂能促进马铃薯前期植株生长，施用沃特保水剂对马铃薯生育后期的生长作用效果显著。这是由于施用微生物保水剂改善了马铃薯初花期土壤水分状况，而施用沃特保水剂提高马铃薯后期土壤水分含量，促进了作物的生长（侯贤清等，2015d）。研究表明，施用大粒保水剂有利于根系的发育，施用中粒保水剂能促进植株根茎叶干物质的积累，施用粉末状保水剂则能提高土壤有效水含量，促进植株生长（崔娜等，2011）。本研究发现施用微生物保水剂可显著提高马铃薯前期地上部生物量，而施用沃特保水剂可显著提高马铃薯生育后期地上部生物量。这是由于沃特保水剂的保水作用改善了马铃薯块茎膨大和成熟期土壤水分状况，缓解马铃薯生育后期的干旱，促进了作物的生长（李倩等，2013），而施用微生物保水剂能明显改善马铃薯生育前期耕层土壤水分状况，促进马铃薯生育前期的生长（侯贤清等，2015b）。

（四）马铃薯产量

秦舒浩等（2013）的研究发现，马铃薯穴施处理保水剂，提高大薯率、降低小薯率，使薯块产量有所提高。叶林春等（2010）研究认为地膜覆盖并施用保水剂处理能提高大中薯率和商品薯率。李倩等（2017）发现，与不施保水剂处理相比，施用保水剂处理能提高马铃薯产量和商品薯率，降低小薯率。黄伟等（2015）认为穴施、涂层和保水剂拌种均可提高马铃薯商品薯率，以穴施效果最佳。侯贤清等（2015a，b）研究结果表明，沃特保水剂按1：100比例与水制成凝胶进行穴施能够显著增加马铃薯产量和商品薯率，以施用保水剂60~90kghm2效果最佳。本研究也发现，沃特保水剂按1：10比例与细土混合穴施90kghm2时马铃薯增产效应最佳，施用沃特保水剂60kghm2时商品薯率最高。可见，沃特保水剂不论与水制成凝胶穴施，还是与细土混合穴施均能达到保水增产的效果，原因在于马铃薯块茎膨大期对水分敏感，沃特多功能保水剂具有快速吸水、保水、缓慢释水的特性，能有效保持土壤中多余的水分，改善土壤水环境（杨永辉等，2006），促进后期马铃薯干物质积累和块茎形成，因而块茎产量提高（杨永辉等，2010），而微生物保水剂的主要成分为生物菌种多功能制剂，在生育中期可能部分被微生物降解，降低了其保水剂的保水性能，根系周围的水分含量降低，匍匐茎阶段生长量较小，因而块茎产量较低（侯贤清等，2015a）。

凌永胜等（2010）研究结果表明，在闽南红壤土丘陵旱作区马铃薯生产应用中，以沟施保水剂60kghm2用量的增产增收效果最佳。而杜社妮等（2007a）研究认为，在陕北黄土丘陵沟壑区，在马铃薯生产应用中穴施沃特保水剂以30~45kghm2为宜。半干旱偏旱区施用土壤保水剂对马铃薯增产效应与南方红壤、北方黄土丘陵区不同，除与保水剂自身吸水保水特性，更重要的是保水剂对土壤的直接和间接效应（如改良土壤结构，以及保水剂施用方式对土壤水分下移造成的植物根际水分不均衡分布等）。在本研究中，穴施沃特保水剂60~90kghm2对马铃薯产量和商品薯率提高效果最佳。

（四）马铃薯水分利用效率及经济效益分析

杜社妮等（2012）研究表明，保水剂不同施用方式的耗水量与对照无显著性差异，但显著提高了水分利用效率。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。本研究结果表明，作物的水分利用效率的变化且随保水剂施用量的增大而提高，以施用沃特保水剂60~90kghm2时马铃薯水分利用效果最佳，这是由于保水剂的保水保墒效应改善马铃薯生育期土壤水分状况，促进了作物的地上部干物质积累，这有利于同化产物向块茎的转移运输，促进块茎的生长发育（刘殿红等，2008），使马铃薯的产量和水分利用效率显著提高（侯贤清等，2015b），结合经济效益分析可知，宁夏中南部旱地马铃薯生产中推荐施用沃特保水剂60kghm2，这与廖佳丽等（2009）和刘殿红等（2008）研究结果一致。

二、结论

1、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。施用保水剂使耕层>0。25mm机械稳定性团聚体数量较不施保水剂处理显著提高。

2、沃特保水剂施入土壤，改善了土壤结构，加速土壤有机物质的分解与矿化，促进土壤速效养分的转化供应，保蓄了土壤中的养分。

3、在马铃薯关键生育期，施用保水剂能显著改善土壤的水分状况，且保水剂施用量越大，其保蓄效果越好，尤其施用沃特保水剂。微生物保水剂能明显改善马铃薯生育前期耕层土壤水分状况，而施用沃特保水剂可显著改善马铃薯生育中后期深层土壤水分含量。

4、施微生物保水剂能促进马铃薯初花期生长，进入块茎膨大期施用沃特保水剂效果显著。不同保水剂施用量植株养分含量和积累量显著提高，有利于提高氮素、磷素、钾素的利用率，且随保水剂施用量的增加，其养分利用率越高。

5、不同保水剂施用量均能不同程度提高马铃薯的产量和商品薯率。与不施保水剂处理相比，施用沃特保水剂90kghm2的增产效果最佳，施用沃特保水剂60kghm2的商品薯率最高。与不施保水剂相比，施用沃特保水剂60~90kghm2时作物水分利用效率增幅最大。

结合经济效益分析可知，在宁夏中南部旱地马铃薯生产中，推荐施用沃特保水剂30~60kghm2能显著提高马铃薯的经济效益，具有较好的应用推广价值。