保水劑用量對貴州旱作覆膜馬鈴薯生長及土壤肥力的影響

張 萌，魏全全，徐永康，馬智黠，張榮華，芶久蘭，陳 龍，何佳芳*

(1.貴州省農業科學院 土壤肥料研究所，貴州 貴陽 550006；2.威寧縣山地特色農業科學研究院，貴州 威寧 553100)

【研究意義】目前，馬鈴薯主糧化趨勢正逐漸凸顯，已成為我國第四大糧食作物。馬鈴薯作為貴州旱地主栽作物之一，據2015年《中國統計年鑒》數據顯示，2014年貴州省薯類作物播種面積達94.5萬hm2，產量為289.9萬t，是僅次于玉米的第二大旱地作物[1-2]。威寧縣海拔2200 m左右，是貴州乃至全國高海拔地區重要的馬鈴薯生產基地，種植馬鈴薯已經成為該縣的主要經濟來源之一。然而，威寧縣地處云貴高原邊緣，獨特的地理位置和氣候條件導致雨水季節性分配不均勻，加之馬鈴薯對水分需求較多且對缺水極為敏感[3]，因而在栽培中常出現因冬春季干旱，致使春馬鈴薯播種后出現出苗緩慢、出苗不全、生長發育不良等現象，同時干旱也加劇病蟲害頻發，嚴重影響其產量和品質，已成為制約貴州高海拔地區春馬鈴薯產業發展的瓶頸[4]。因此，抗旱節水已成為提高威寧高海拔區域馬鈴薯產量和經濟效益的重要技術環節?！厩叭搜芯窟M展】保水劑是一種新型高分子材料，具有較好的吸水和保水能力，所持水分的85 %～90 %是植物可利用的自由水，而且其本身無毒、無害、無污染，對人體無刺激作用，因此被廣泛應用于農業生產中以提高水分利用效率和作物產量[5-7]。施用保水劑不僅可以提高土壤蓄水保墑能力，調節季節性降水分配，緩解干旱對作物生長造成的壓力[8]，還可以通過改善土壤水分和植物葉片水勢狀況等調控光合生理過程，提高光合效率[9-10]，從而實現作物增產和改善品質的目的。李建玲等[11]研究表明，施用保水劑可使馬鈴薯出苗時間提前2～3 d，且出苗率提高1.1 %～3.6 %。張揚等[12]研究發現，施用保水劑60 kg/hm2可極顯著提高馬鈴薯生物量，但淀粉積累期施用量超過15 kg/hm2會使增產效果下降。穆俊祥等[13]研究保水劑和氮肥配施對馬鈴薯生長和水肥利用的影響表明，兩者合理配施不僅提高肥料養分利用率，而且減少了肥料過度使用，降低環境污染?！颈狙芯壳腥朦c】施用保水劑已成為旱地作物增產穩產的一項重要技術手段。然而，在施用保水劑時，除要考慮當地灌溉條件和氣候條件外，還應該針對不同條件確定保水劑的施用方法、用量以及相應的灌溉制度等[14]?！緮M解決的關鍵問題】針對貴州威寧縣高海拔地區馬鈴薯生產狀況，研究覆膜條件下不同保水劑用量對威寧春馬鈴薯產量、結薯性狀、養分與品質以及土壤肥力狀況的影響，篩選出最佳保水劑用量，以期為貴州高海拔地區馬鈴薯高產栽培、水肥高效施用技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 馬鈴薯、保水劑與肥料 供試馬鈴薯為威芋5號，保水劑為高分子吸水樹脂(SAP)，肥料為西洋復合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)和尿素(N為46 %)。

1.1.2 試驗地概況 田間小區試驗于2015年3-10月在威寧縣進行，試驗地海拔2290 m左右，土壤為黃棕壤灰泡泥土，pH 5.56，有機質39.64 g/kg、全氮2.22 g/kg、堿解氮136.36 mg/kg、全磷1.22 g/kg、有效磷70.25 mg/kg、全鉀12.40 g/kg、速效鉀63.50 mg/kg。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理，分別為T1：習慣施肥(CK)；T2：習慣施肥+保水劑37.5 kg/hm2；T3：習慣施肥+保水劑52.5 kg/hm2；T4：習慣施肥+保水劑67.5 kg/hm2；T5：習慣施肥+保水劑82.5 kg/hm2。習慣施肥為基施西洋復合肥750.0 kg/hm2，花期追施尿素112.5 kg/hm2，保水劑按照設計用量與基肥混合后一次性施用，基肥施用后統一覆膜。每個處理3次重復，小區面積13.5 m2(4.5 m×3 m)，各小區隨機排列。馬鈴薯栽培規格密度為6.0萬株/hm2，每行16株，每區5行，覆膜栽培。其他田間管理措施一致。

1.3 項目測定

1.3.1 土壤理化性質 試驗前在整個試驗田均勻布15個采樣點，采集0～20 cm土層土樣，經風干磨細過篩后測定基礎理化性質[15]。馬鈴薯收獲后每個處理按五點法取0～20 cm土層土樣混合，自然風干，經磨細過篩后測定基本理化性質。其中，土壤pH按照水土比2.5∶1-pH計法測定，有機質用重鉻酸鉀容量法測定，全氮、解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀分別用半微量開氏法-標準酸、堿解擴散法-標準酸、NaOH熔融-鉬銻抗比色法、0.5 mol/L NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法、NaOH熔融-火焰光度法、1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法測定。

1.3.2 馬鈴薯調查與樣品分析 測產前分處理調查單株產量、單株結薯數以及大、中、小薯數。同時，每個處理隨機采集馬鈴薯塊莖，去離子水沖洗后切成薄片，放入105 ℃干燥箱中殺青30 min，然后在60 ℃下烘干至恒重，將植物樣品磨碎過篩后采用H2SO4-H2O2聯合消煮-凱氏定氮儀測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，火焰光度法測定全鉀含量[15]。同時，取一部分新鮮馬鈴薯測定淀粉和還原糖含量[16]。收獲時各小區單打單收計產。

1.4 數據統計

試驗數據均用Excel 2003軟件進行處理，用軟件SPSS采用LSD法進行差異顯著分析。

2 結果與分析

2.1 不同保水劑用量馬鈴薯的出苗率

從表1看出，隨著保水劑施用量增加馬鈴薯出苗率呈增加趨勢，T5處理的出苗率最高，為93.37 %，顯著高于CK，但與T2～T4處理間差異不顯著。與不施保水劑相比，施用保水劑可提高出苗率3.5～7.1百分點，但是不同保水劑施用量對馬鈴薯出苗率的影響不明顯。

表1 不同處理馬鈴薯的出苗率

注：同列不同字母表示處理間差異達5 %顯著水平(下同)。

Note: Values followed by different letters in the same column are significant among the treatments at the 5 % level. The same as below.

2.2 不同保水劑用量馬鈴薯的產量

從表2可知，與CK相比，增施保水劑可顯著提高馬鈴薯產量，增產率為7.96 %～13.37 %。馬鈴薯產量隨保水劑施用量增加而增加，但不同保水劑處理間差異不顯著。保水劑施用量為37.5 kg/hm2(T2處理)時，馬鈴薯增產效果已達顯著水平，繼續提高保水劑用量產量略有提高，但效果不顯著。

2.3 不同保水劑用量馬鈴薯的結薯性狀

從表3看出，馬鈴薯單株結薯數隨保水劑施用量增加而增加，總結薯數較CK增加6.81 %～45.45 %，其中T4、T5處理的大薯數顯著增加，小薯數顯著降低。馬鈴薯單株產量變化趨勢與單株結薯數一致，保水劑處理的單株產量較CK增加34.92 %～83.31 %，其中大薯產量顯著增加108.49 %～120.40 %，T5處理的中薯產量最高，為297.84 g/株，T2、T4和T5處理的小薯產量顯著降低。與CK相比，保水劑處理的大中薯率顯著提高，增幅為10.5～16.4百分點，但不同保水劑處理對大中薯率的影響不顯著。

2.4 不同保水劑用量馬鈴薯的養分與品質

從表4可知，施用保水劑對馬鈴薯氮、磷、鉀、水分和還原糖含量影響不顯著，但顯著影響馬鈴薯的淀粉含量。與CK相比，保水劑處理的淀粉含量提高2.49～5.35百分點，其中T3～T5處理的淀粉含量顯著高于T1和T2處理。表明，施用保水劑可以顯著影響馬鈴薯淀粉含量，且施用52.5～82.5 kg/hm2時均有利于淀粉含量的提高。

表2 不同處理馬鈴薯的產量

表3 不同處理馬鈴薯的結薯性狀

表4 不同處理馬鈴薯的養分與品質

表5 不同處理馬鈴薯耕層土壤的養分

2.5 不同保水劑用量馬鈴薯耕層土壤的養分

從表5看出，與CK相比，增施保水劑可以明顯提高土壤養分含量，其中有機質增加4.61 %～27.01 %，全氮增加0～19.01 %，全磷增加7.83 %～15.65 %，有效磷增加5.73 %～22.49 %，速效鉀增加5.08 %～25.42 %；但土壤pH下降0.18 %～5.08 %，堿解氮下降0～7.69 %，全鉀下降2.94 %～7.35 %。有機質含量T3、T4和T5處理分別較CK提高19.17 %、21.78 %和27.01 %，土壤全磷也顯著增加。

3 討 論

威寧縣地處半干旱的高原地區，提高馬鈴薯出苗率是提高產量的第一步。有研究表明，施用適量保水劑可以調節土壤中固、液、氣相比，改變土壤理化形狀，促進團粒結構形成，為種薯提供良好的土壤溫度和根土環境，促進發芽[17]。試驗結果也驗證了該作用，即保水劑對馬鈴薯出苗率提高明顯，出苗率最高達93.37 %；保水劑改變土壤理化性狀后，可促進土壤微生物活動，提高土壤養分含量，土壤有機質、全氮、全磷、有效磷和速效鉀分別提高4.61 %～27.01 %、0 %～19.01 %、7.83 %～15.65 %、5.73 %～22.49 %和5.08 %～25.42 %，說明保水劑對土壤養分的提升具有明顯效果。

保水劑可通過與氮肥的交互作用提高馬鈴薯的光合速率，延長光合時間，從而強化馬鈴薯的光合能力，增加干物質積累，提高馬鈴薯的產量[18]。試驗結果表明，增施保水劑處理較對照增產7.96 %～13.37 %。保水劑在提高產量的同時，還具有改善馬鈴薯干物質分配的作用，在適當條件下保水劑能促進馬鈴薯前期生長并能優化馬鈴薯根冠比，生長后期有利于塊莖和產量形成，提高其品質[17]。增施保水劑能明顯提高馬鈴薯大、中薯塊比例、平均薯塊重量和淀粉含量。

4 結 論

在貴州高海地區增施保水劑52.5～82.5 kg/hm2有利于提高馬鈴薯出苗率、產量、結薯性狀和品質等，同時對土壤養分含量的提升作用明顯。