李濤海 王 雷 李小亮

(1.甘肅省臨洮縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 甘肅臨洮730500；2.甘肅省海瑞達(dá)生態(tài)環(huán)境科技有限公司 甘肅蘭州730000）

馬鈴薯是世界四大糧食作物之一， 我國的種植面積和產(chǎn)量均占世界1/4，居世界第一[1]。 定西市是我國重要的馬鈴薯種植區(qū)， 但由于地處干旱半干旱區(qū)域，降雨量少、分布不均勻、蒸發(fā)高，水資源利用率低，導(dǎo)致作物產(chǎn)量不高，且馬鈴薯喜水怕澇，水分過高過低都不利于其生長[2-4]。 自從1978 年引入地膜覆蓋種植技術(shù)以來，地膜覆蓋面積已達(dá)3.05 億畝，在提高水分利用、耕層溫度，促進(jìn)作物增產(chǎn)的同時(shí)，地膜殘留帶來的土壤孔隙度和水分入滲性降低、 難降解污染環(huán)境、破壞土壤質(zhì)量等問題日趨嚴(yán)重[5]。 因此，在旱作農(nóng)業(yè)中探索出能提高作物產(chǎn)量、 改善土壤質(zhì)量的措施尤為重要。

保水劑（Super Absorbent Polymers，簡稱 SAP）是一種吸水性強(qiáng)的功能高分子材料，能夠反復(fù)吸水、釋水，從而提供作物生長所需水分，被稱為土壤“微型水庫”，可自然降解，是一種環(huán)保的制劑；能夠吸附肥料并緩慢釋放，提高肥料利用率；同時(shí)能改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤質(zhì)量。 保水劑作為一種綠色、環(huán)保的土壤調(diào)節(jié)劑，已被廣泛用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[6-7]。

本試驗(yàn)通過驗(yàn)證海瑞達(dá)保水劑替代地膜在馬鈴薯上的使用效果，確定保水劑能否替代地膜，為保護(hù)耕地與全域綠色生產(chǎn)方式的推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)時(shí)間：2020 年 4～10 月。

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在臨洮縣玉井鎮(zhèn)嵐觀坪村和新添鎮(zhèn)南坪村，兩試驗(yàn)點(diǎn)地塊均圈塊方正、田面平整、中等肥力且肥力均勻、灌溉方便，能代表當(dāng)?shù)厣a(chǎn)水平、土壤類型和主要種植作物主栽區(qū)域，并且遠(yuǎn)離村莊、公路，交通便利，易于觀察及管理。 試驗(yàn)點(diǎn)基本情況見表1。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)基本情況

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)馬鈴薯品種為隴薯7 號。 保水劑由甘肅海瑞達(dá)生態(tài)環(huán)境科技有限公司提供，為灰褐色均勻顆粒狀。 地膜為寬1.2 m、厚度0.010 mm 的白色地膜。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)3 個(gè)處理： 處理1 為露地不使用地膜和保水劑(CK)，處理2 為地膜覆蓋，處理3 為使用保水劑。 田間管理等操作一致，均按當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行。

1.4 試驗(yàn)方法

馬鈴薯種植方式為人工點(diǎn)播。

保水劑使用方式： 按3 kg/畝的用量與種肥充分混合后，播種時(shí)中心溝施于種子周圍。

采用烘干法[8]測定土壤含水量及緊實(shí)度。

參照鮑士旦等[9]方法測定土壤養(yǎng)分含量。 土壤pH 用電位計(jì)法測定，有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀氧化外加熱法測定，全氮（N）用半微量凱氏法測定，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定，速效磷用Olsen 法測定，速效鉀用乙酸銨提取－火焰光度法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯田間生育期

通過馬鈴薯田間觀察記載（表2），不同處理的生育期不相同。2 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)保水劑處理與露地處理各生育期時(shí)間基本一致， 地膜處理較露地處理各生育期均提前 4～8 d。

表2 馬鈴薯田間生育期記載

2.2 土壤養(yǎng)分含量

由表3 可知， 不同處理對馬鈴薯試驗(yàn)田土壤養(yǎng)分的影響不同。 與播種前相比，T1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤含水率、pH、全氮、堿解氮整體呈降低趨勢；有機(jī)質(zhì)含量、速效磷和速效鉀呈上升趨勢；T2 試驗(yàn)點(diǎn)除土壤含水率和速效鉀呈上升趨勢之外， 其他土壤養(yǎng)分指標(biāo)均降低。 與露地處理相比，T1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤含水量和pH均降低，全氮、堿解氮和速效鉀均升高，有機(jī)質(zhì)與速效鉀含量地膜處理均降低，保水劑處理均升高；T2 試驗(yàn)點(diǎn)保水劑處理土壤含水率最高， 其他土壤養(yǎng)分指標(biāo)均最低。

表3 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

2.3 土壤含水量及緊實(shí)度

由表4 可知， 不同處理在馬鈴薯不同生育期土壤含水量及緊實(shí)度有差異。 隨著馬鈴薯的生長發(fā)育，土壤含水量總體呈現(xiàn)上升趨勢，T1 和T2 試驗(yàn)點(diǎn)除了現(xiàn)蕾期保水劑處理及開花期地膜處理較露地土壤含水量分別降低0.1%和0.5%之外，其他生育期的地膜及保水劑處理土壤含水量均升高1%～3%。 不同處理土壤緊實(shí)度隨著馬鈴薯的生長發(fā)育逐漸降低，2 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)除了開花期和成熟期地膜處理較露地處理升高0.05%、0.04%之外，其他生育期保水劑處理和地膜處理較露地處理土壤緊實(shí)度均降低， 且保水劑處理降低的幅度大于地膜處理。

表4 不同生育期土壤含水量及緊實(shí)度

2.4 馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益

不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響見表5。 2 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，保水劑和地膜處理分別較露地處理平均增產(chǎn) 263.83 kg/畝、120.79 kg/畝， 增幅分別為16.70%、7.44%，按當(dāng)時(shí)市場價(jià)算，大薯1.14 元/kg、小薯0.7 元/kg， 保水劑和地膜處理較露地處理分別增收 330.34 元/畝、454.74 元/畝。 因此，在馬鈴薯種植中，保水劑相對于地膜覆蓋增產(chǎn)增收效果更好。T1 試驗(yàn)點(diǎn)中，使用地膜覆蓋較露地略減產(chǎn)，是因當(dāng)?shù)乇镜亟涤贻^多，地膜種植馬鈴薯未起壟，排水不利，透氣性不好，爛薯較多，因此影響了地膜馬鈴薯的產(chǎn)量及商品率。

表5 馬鈴薯產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益

3 結(jié)論與討論

通過田間觀察記載記錄，地膜馬鈴薯因積溫高，整個(gè)生育期長勢良好，生長時(shí)間縮短，各個(gè)生育期提前。 保水劑處理提高了馬鈴薯土壤含水量，且在馬鈴薯薯塊膨大到成熟期， 土壤緊實(shí)度降低， 這與張揚(yáng)等[10]和閆永利等[11]的研究結(jié)果一致，表明施用保水劑增大了土壤的孔隙度、疏松度和通氣性，改良土壤結(jié)構(gòu)，從一定程度上打破了土壤板結(jié)，有利于馬鈴薯薯塊的膨大及生長，同時(shí)提高了水資源利用率，增大了土壤含水量。 本試驗(yàn)T1 試驗(yàn)點(diǎn)保水劑處理的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀均升高，這是由于在前期施肥量較多的基礎(chǔ)上， 保水劑的高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能吸收多種離子，從而達(dá)到保肥的作用[12-13]。T2 試驗(yàn)點(diǎn)保水劑處理的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀均降低， 說明保水劑將施入的肥料集中在作物根部， 促進(jìn)作物充分吸收。 相關(guān)研究表明，保水劑不僅能節(jié)水保墑，同時(shí)具有替代地膜、增產(chǎn)增效的作用[14-15]，本試驗(yàn)中施用保水劑比露地種植馬鈴薯增產(chǎn)明顯，且增產(chǎn)效果優(yōu)于地膜覆蓋。

綜上所述，在馬鈴薯種植中，施用保水劑不但可以提高土壤含水量、改善土壤理化性質(zhì)、提高作物產(chǎn)量，還能替代地膜，從而降低地膜殘留帶來的污染。保水劑作為一種新型的土壤改良劑，可作為旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施之一。 對不同作物、不同氣候條件、不同海拔的使用方法及效果還需進(jìn)一步探究。