張 潘，徐福利，，汪有科，，于欽民

（1.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所，陜西 楊凌712100）

中國是一個(gè)水資源嚴(yán)重不足的國家，水資源已經(jīng)成為制約中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。西北干旱地區(qū)缺水更為嚴(yán)重，極大地制約著經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，因此，要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展就必須提高水資源的利用率。馬鈴薯在我國半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要地位，如何提高其產(chǎn)量和品質(zhì)是非常重要的研究課題。馬鈴薯對(duì)水分非常敏感，土壤水分不足和降雨稀少是限制馬鈴薯生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，研究保墑和提高水分利用效率是提高馬鈴薯產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段［1－2］。

保水劑（super absorbent polymer，SAP）技術(shù)的快速發(fā)展為水分利用率的提高創(chuàng)造了條件，是缺水地區(qū)不可缺少的輔助劑。降雨或灌溉后保水劑吸收大于自身重量的幾百甚至上千倍的水分，土壤水分降低后保水劑就會(huì)緩慢地釋放水分，使作物可以不斷地吸收到水分，這是植物健康生長不可缺少的必要前提［3－8］。保水劑可以改良土壤結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)土壤固液氣3者的比例，減少水分流失，并且不會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生危害［9－16］。但保水劑的成本高，對(duì)土壤性質(zhì)也有一定的要求，長期施用保水劑是否安全等都使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中受到限制［17－20］。

北京鴻森鵬程生態(tài)農(nóng)業(yè)科技股份有限公司研制出一種耐鹽堿、低成本和高吸水性的有機(jī)—無機(jī)復(fù)合抗旱營養(yǎng)緩釋劑（簡稱緩釋劑），這是一種特殊的保水劑，即可保水，又可為植物的生長提供營養(yǎng)，解決了保水劑很多限制條件，使抗旱營養(yǎng)緩釋劑的應(yīng)用更加廣泛。

本研究針對(duì)半干旱地區(qū)馬鈴薯種植區(qū)出苗率低和塊莖大小不均進(jìn)行了田間試驗(yàn)，目的是判定北京鴻森鵬程生態(tài)農(nóng)業(yè)科技股份有限公司生產(chǎn)的緩釋劑對(duì)馬鈴薯的生長和產(chǎn)量產(chǎn)生怎樣的效果，是否可以提高馬鈴薯的出苗率和增加馬鈴薯的商品性，從而為馬鈴薯的增產(chǎn)增收提供依據(jù)，為干旱半干旱地區(qū)抗旱節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2011年5—10月在陜西省延安市寶塔區(qū)柳林鎮(zhèn)飛馬河村的旱臺(tái)地進(jìn)行，試驗(yàn)地位于陜西省北部，北緯36°20′—36°55′，東經(jīng)109°00′—109°45′。平均海拔1 000m左右，年平均氣溫9.4℃，年降水量550mm左右，年無霜期170～186d，年日照2 300～2 700h，≥10℃的積溫3 293℃，太陽年輻射總量541.59kJ／cm2。土壤以黃綿土為主，肥力較差。0—20cm土壤有機(jī)質(zhì)0.56%，全氮0.5g／kg，速效磷5～10mg／kg ，速效鉀70～100mg／kg，土壤容重1.28mg／cm，田間持水量為23.65%。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)農(nóng)作物為馬鈴薯，馬鈴薯品種為紫花白（黑龍江省農(nóng)科院馬鈴薯研究所育成），由榆林市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供?！扒€潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑為北京鴻森鵬程生態(tài)農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供的有機(jī)—無機(jī)復(fù)合保水劑，是一種白色粉末狀干劑。

1.3 試驗(yàn)方法

播種前施用基肥，施P肥（過磷酸鈣，含P2O5≥12%）750kg／hm2。田間小區(qū)面積3m×3m。試驗(yàn)分為2部分，第1部分試驗(yàn)采用浸種（Ⅰ）、穴施（Ⅱ）和對(duì)照（CK）3個(gè)處理，重復(fù)3次，共9個(gè)小區(qū)；第2部分試驗(yàn)采用固態(tài)水埋入土壤和對(duì)照（CK）2個(gè)處理，重復(fù)3次，共6個(gè)小區(qū)，其中第2部分的對(duì)照中加入相同量的不加緩釋劑的固態(tài)水。小區(qū)采用隨機(jī)排列。試驗(yàn)采用壟溝種植，行距40cm，株距30cm。水分控制為自然降水。固態(tài)水是緩釋劑加水冰凍固化形成的，是保水劑應(yīng)用方式的一種創(chuàng)新，配方為緩釋劑與水的比例為1∶800。具體施用方法是，在馬鈴薯植株高度生長到15cm左右后，在植株周圍挖2個(gè)小洞，把冰凍好的固態(tài)水施入，用土填埋好，施用量為1m2用保水劑3g。

1.4 測定指標(biāo)與方法

1.4.1 馬鈴薯生長指標(biāo) 株高用直尺測量，生物量用稱重法。

1.4.2 馬鈴薯經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量指標(biāo) 按小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量計(jì)馬鈴薯塊莖鮮重產(chǎn)量，統(tǒng)計(jì)每個(gè)小區(qū)馬鈴薯數(shù)量，用游標(biāo)卡尺測量塊莖直徑，并換算成單位面積產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用Excel做圖形，用SPSS Statistics 17.0進(jìn)行單因素方差分析（one－way ANOVA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 “莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑對(duì)馬鈴薯出苗率的影響

土壤水分含量的高低直接影響馬鈴薯的出苗率。與對(duì)照相比（表1），“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑穴施、浸種極顯著地提高了馬鈴薯的出苗率（p＜0.01），而穴施和浸種之間對(duì)馬鈴薯的出苗率效果相同，都比對(duì)照提高了76.2%，解決了干旱半干旱地區(qū)馬鈴薯出苗率低的問題。在干旱地區(qū)，只要保證出苗，就保證有1／2的收成，說明保證出苗的重要性。施用適量的緩釋劑，可以為馬鈴薯的發(fā)芽提供良好的局部環(huán)境，原因是適宜的緩釋劑可以減小地溫的變化，可以調(diào)節(jié)土壤固、液、氣三者的比例［21－22］，并且緩釋劑還為馬鈴薯的發(fā)芽提供了充足的水源。溫度適宜和水分充足是提高馬鈴薯出苗率的主要原因。

表1 不同處理對(duì)馬鈴薯出苗率、株高和產(chǎn)量的影響

2.2 “莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑對(duì)馬鈴薯株高的影響

“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑不僅可以促進(jìn)出苗，也能促進(jìn)生長。從表1可以看出，“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑極顯著地增加了馬鈴薯的株高（p＜0.01），緩釋劑浸種的植株高度比對(duì)照平均增加21.8%，穴施增加的平均高度為44.5%，浸種和穴施之間也達(dá)到了極顯著水平（p＜0.01）。這說明緩釋劑不論是浸種還是穴施，都對(duì)馬鈴薯的生長有利，并且穴施的效果更佳，原因是穴施能大面積地改變土壤水分狀況，增加土壤養(yǎng)分，從而促進(jìn)根的生長，使植株吸收到充足的水分和養(yǎng)分，為馬鈴薯前期地上植株的生長提供了有利的條件。地上植株高大，枝葉繁茂，增大了接受陽光照射的面積，接受到更多的光照，從而增加了光合作用，大量的累積有機(jī)物質(zhì)，為后期地下馬鈴薯塊莖的生長提供了必要的條件，為馬鈴薯增產(chǎn)提供了保障。廖佳麗等［23］的研究也表明，馬鈴薯的生育前期根冠比偏低較好，這樣才能為后期地下塊莖的生長及物質(zhì)的積累創(chuàng)造良好的條件。

2.3 “莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑穴施、浸種對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響結(jié)果見表1和圖1。可以看出“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑增加了馬鈴薯的產(chǎn)量，其中浸種增加了12.4%，每1hm2平均增產(chǎn)3 105.0kg，而穴施增加了16.7%，每1hm2平均增產(chǎn)4 190.0kg，說明土壤施入緩釋劑的效果要比浸種更佳，但與對(duì)照相比都沒有達(dá)到顯著水平（p＞0.05）。“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑穴施、浸種都增大了馬鈴薯的塊莖，試驗(yàn)中直徑≥10cm的商品薯產(chǎn)量所占比例高，原因地上植株高大提供了良好的光合作用，為馬鈴薯的塊莖細(xì)胞分裂和體積增大提供了充足的能量，并且本緩釋劑還可以釋放營養(yǎng)，緩解了馬鈴薯生育后期肥料不足的問題［22，24］。總的來說，緩釋劑的使用增加了馬鈴薯的產(chǎn)量，也增加了其商品性，為農(nóng)民的增收致富提供了保障。

2.4 “莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑固態(tài)水對(duì)馬鈴薯塊莖的影響

使用“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑固態(tài)水對(duì)馬鈴薯塊莖的影響結(jié)果見圖2—3。圖2表明使用緩釋劑加水固化形成的固態(tài)水，馬鈴薯的塊莖平均直徑增加了12.1%，其商品性顯著提高。從圖3可以看出，對(duì)照比施用固態(tài)水的馬鈴薯塊莖的數(shù)量多。但是對(duì)照中馬鈴薯塊莖直徑小的產(chǎn)品數(shù)量多，導(dǎo)致平均直徑小，大小不均勻，商品性差，而施用含有緩釋劑的固態(tài)水使得馬鈴薯塊莖直徑小的產(chǎn)品減少，平均直徑大的馬鈴薯數(shù)量增多，相對(duì)均勻，經(jīng)濟(jì)效益增加。緩釋劑固態(tài)水的作用是在冰凍過程中可以充分的吸水，消除了在干旱地區(qū)保水劑吸不到水或吸水不充足的弊端。相對(duì)于灌溉來說，固態(tài)水明顯減少了水量，并能最大化地利用水分，從而提高水分的利用率。本試驗(yàn)馬鈴薯商品性增加的可能原因就是植株后期的生長不受水分和養(yǎng)分的限制，從而使植株的枯萎延遲，馬鈴薯塊莖淀粉的積累期增加，導(dǎo)致馬鈴薯平均直徑增大［2，16，23－24］。關(guān)于馬鈴薯數(shù)量減少的原因可能是緩釋劑對(duì)土壤環(huán)境的改變引起的，也有可能緩釋劑會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生直接影響，或者是兩者共同的作用，這還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

圖1 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

圖2 不同處理對(duì)薯塊平均直徑的影響

圖3 不同處理對(duì)每個(gè)小區(qū)薯塊數(shù)量的影響

3 結(jié)論

“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑穴施、浸種和固態(tài)水對(duì)馬鈴薯生長和產(chǎn)量產(chǎn)生了影響，具體表現(xiàn)有以下幾點(diǎn)：應(yīng)用“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑極顯著地提高了馬鈴薯的出苗率（p＜0.01），都比對(duì)照提高了76.2%；采用緩釋劑浸種和穴施，馬鈴薯的植株高度比對(duì)照增加了21.8%～44.5%，都達(dá)到了極顯著水平，浸種和穴施之間也達(dá)到了極顯著水平（p＜0.01），生育前期根冠比偏小比較好，為后期馬鈴薯塊莖的生長和物質(zhì)的積累提供了保障；使用緩釋劑使馬鈴薯產(chǎn)量增加12.4%～16.7%，但沒有達(dá)到顯著水平（p＞0.05），直徑≥10cm的商品薯產(chǎn)量所占比例高。使用緩釋劑加水固化形成的固態(tài)水，減少了直徑小的馬鈴薯數(shù)量，增加了直徑大的馬鈴薯的數(shù)量，提高了馬鈴薯的塊莖平均直徑，增加了其商品性?？偟膩碚f，本緩釋劑提高了馬鈴薯的出苗率和產(chǎn)量，固態(tài)水的使用提高了水分利用率和馬鈴薯的商品屬性，建議緩釋劑穴施使用。

保水劑是調(diào)節(jié)土壤水分，改善植物根系水分環(huán)境的有效方法，對(duì)作物生長有明顯的作用，國內(nèi)外在這方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究法［2－4，7－8］。但 是，由于保水劑生產(chǎn)過程中費(fèi)用成本高，銷售的保水劑的價(jià)格較高，影響了保水劑的應(yīng)用推廣。北京鴻森農(nóng)業(yè)生態(tài)科技有限公司研制的“莯潤”抗旱營養(yǎng)緩釋劑生產(chǎn)成本低，再通過變成固態(tài)水，充分發(fā)揮了保水劑的吸水倍數(shù)，消除了在沒有水的條件下，保水劑作用減小的弊端，所以應(yīng)加大對(duì)固態(tài)水技術(shù)的研究。

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