聚丙烯酰胺对油菜生长及产量的影响

谢文杰 姚娟 李卓

摘要[目的]探明不同干旱程度下，聚丙烯酰胺（PAM）施入土壤后对油菜生长及产量的影响，为PAM在农业抗旱增产中的推广应用提供数据及理论支持。[方法]在遮雨棚内进行盆栽试验，通过控制灌水时间及灌水量，模拟不旱、轻旱、中旱、重旱4种干旱程度，观测不同PAM施用量对油菜株高、径粗、绿叶数、叶面积、一次有效分枝数、产量以及水分利用效率的影响。[结果]4种干旱（不旱、轻旱、中旱、重旱）条件下，施加PAM处理的油菜与未施加PAM相比，生长指标（株高、径粗、绿叶数、叶面积、一次有效分枝数）均有不同程度的提升，其中株高分别增加10.11%、2.03%、18.39%、13.70%，一次有效分枝数分别增加2.32%、27.91%、20.83%、8.97%，产量分别增加7.90%、39.47%、23.40%、21.95%，耗水量可最高减少29.09%、35.65%、49.02%、31.39%，水分利用效率可最高提升41.62%、81.31%、142.05%、49.31%。[结论]种植油菜时施入一定量的PAM能提升油菜产量及水分利用效率，但当PAM施加过量时会抑制油菜的生长以及降低经济效益。

关键词 聚丙烯酰胺；油菜；生理指标；产量；水分利用效率

中图分类号 S634.3 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2017）02-0017-05

Abstract[Objective] To investigate the effects of polyacrylamide （PAM） on the growth and yield of rape under different drought levels，and to provide data and theoretical support for the popularization and application of PAM in agricultural drought resistance and yield increase.[Method] The pot experiment was conducted to study the drought resistance of potted rape in canopy.By controlling the irrigation time and irrigation amount，the drought degree of no drought，light drought，moderate drought and heavy drought was simulated.The effects of different application rates of PAM on plant height，stem diameter，number of green leaves，leaf area，number of primary effective branches，yield and water use efficiency （WUE） of rape were observed.[Result] Compared with the control without PAM，the growth indexes （plant height，stem diameter，number of green leaves，leaf area，number of primary effective branches） of treatments with PAM under four drought conditions （no drought，light drought，moderate drought and heavy drought） were increased in different degrees，the increase rates of plant height were 10.11%，2.03%，18.39% and 13.70% respectively，those of the number of primary effective branches were 2.32%，27.91%，20.83% and 8.97% respectively，those of rape yield were 7.90%，39.47%，23.40%，21.95% respectively； the water consumption could be maximally reduced by 29.09%，35.65%，49.02%，31.39% respectively； the WUE could be maximally promoted by 41.62%，81.31%，142.05%，49.31% respectively.[Conclusion] The yield and WUE of rape can be improved by applying a certain amount of PAM when rape is planted，but when PAM is applied excessively，it inhibits the growth of rape and reduces the economic benefit.

Key words Polyacrylamide（PAM）； Rape； Physiological indexes； Yield； Water use efficiency（WUE）

油菜是我國第一大油料作物，常年种植面积约733万hm2，年均总产量约180万t，面积和总产均居世界第一[1-3]。四川盆地丘陵山区地处温、光、水、热条件优越的长江上游，气候温和湿润，相对湿度大，云雾和阴雨日多，冬季无严寒，利于秋播油菜生长[4]。因此，油菜一直是该区域的主要作物之一。但是，四川省季节性干旱中春旱的发生频率极高，容易造成油菜在需水旺盛的季节缺水[5]。因此，四川油菜春旱是一个急需解决的问题。聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，简称 PAM） 是一种高分子聚合物，是由丙烯酰胺（Acrylamide，简称AM）均聚或与其他单体共聚而成，含量在50%以上的线性水溶性高分子化学产品的总称。作为一种新型材料，许多学者发现 PAM 对土壤性质有改进的作用，经 PAM 处理后土壤的入渗率要大得多，PAM 明显地吸附着土壤表面的颗粒，起着类似于黏结物的作用，黏结土壤的单颗粒形成大的团聚体抵抗雨滴的破坏作用，使土壤表面的结构和高入渗得以维持，阻碍土壤结皮的形成， 减少土壤侵蚀[ 6-11] 。在灌溉试验中，Lentz 等[12-13]将 PAM 用于防止沟灌土壤侵蚀和增加入渗，取得了很好的效果。已有研究表明， PAM 具有保水、保土、保肥、增产等效用[14-16]。

由表2可知，不旱（H1）条件下P3（PAM=20 g）用量时，径粗较对照提高41.76%；轻旱（H2）条件下P3（PAM=20 g）用量时，径粗较对照提高50.39%；中旱（H3）条件下P2（PAM=10 g）用量时，径粗较对照提高19.07%；重旱（H2）条件下P3（PAM=20 g）用量时，株高较对照提高17.89%。

2.1.3 对绿叶数的影响。

由图3a可知，蕾薹期进行处理，在4种干旱情况下， PAM的施入均增加了油菜的绿葉数。由图3b可知，开花期进行处理，H1、H2、H3在同一干旱处理下，施加的油菜绿叶数明显比未施加PAM的油菜绿叶数多。而在特别干旱的H4水平下，出现绿叶数减少的现象，大量PAM自身吸持的无效水分量增加，同时可能是开花期温度已较高，PAM吸持的水分释放出来供给油菜利用的速度较低，不利于绿叶生长。

2.1.4 对叶面积的影响。

由图4可知，4种干旱情况下施入PAM后的叶面积变化并不一致。H1条件下施入PAM后油菜叶面积较对照有所降低，在H2、H3、H4干旱条件下，施加PAM对增大油菜的叶面积有一定作用。总体来看，P3（PAM=20 g）时，对增大油菜叶面积作用效果最显著。H4条件下，PAM施加量过高会抑制油菜叶片的生长。

2.1.5 对一次有效分枝数的影响。

由图5可知，在H1（不旱）条件下，施加PAM对油菜一次有效分枝数无明显影响。在H2和H3条件下，施入PAM会增加油菜的一次有效分枝数，用量越大，效果越显著；而在特别干旱的H4条件下，PAM用量过高会抑制油菜一次分枝的生长，这与前面PAM对油菜株高、径粗、绿叶数、叶面积的影响一致。随着干旱程度的增加，油菜一次有效分枝数基本呈减小趋势。

2.2 不同处理对油菜产量及水分利用效率的影响

2.2.1 对油菜产量的影响。

2.2.1.1 对茎秆鲜重的影响。茎秆鲜重一定程度上代表油菜的最终产量，茎秆鲜重越重，说明油菜长势越好，产量也相应的越高。由图6可知，H1、H2条件下施加PAM能增加油菜茎秆的鲜重，P3（PAM=20 g）时油菜茎秆鲜重明显高于其他用量处理。H3、H4条件下施加PAM对油菜茎秆的生长影响不显著。

2.2.1.2 对油菜角果数的影响。油菜角果是后期光合作用的重要器官，对籽粒的贡献达70%，也是产量的关键部分，人们一直在努力寻找增加油菜角果数量和种子产量的方法[12-14]。由图7可知，施加PAM处理油菜角果数量有所增加。随着干旱程度由H1到H4的逐渐增加，角果数量呈明显下降的趋势。在重旱（H4）情况下，施加PAM对增加油菜角果数基本无效果，可能是因为特别干旱的情况下，PAM和作物存在用水竞争关系，而作物在严重缺水的阶段依然得不到水分供应，造成作物生长迟缓。

2.2.1.3 对油菜籽粒重影响。由图8可知，PAM施入土壤中，不同干旱水平处理下，油菜籽粒重都大致呈先增加后减少的趋势。P3（PAM=20 g）处理油菜籽产量最高，P4时会导致减产，这和之前PAM对油菜株高、径粗等的影响一致。在不旱和重旱的情况下，PAM增产作用不明显，而在轻旱和中旱处理下，P2（PAM=10 g）、P3（PAM=20 g）处理有显著的增产作用。

2.2.2 对油菜水分利用效率的影响。

油菜水分利用效率（Water Use Efficiency，简称WUE）是指油菜每消耗单位水量所能获得的产量。它反映了作物在生产过程中的能量转化效率，是一段时间内植物适应其生长环境的反映，因而与最终生产力之间的关系十分密切[17]。由表3、4可知，施加PAM

能不同程度地提高油菜的水分利用效率，PAM施用量过高，水分利用效率增加幅度反而有所下降；在H1水平下，各处理间差异不显著；H2水平下，各处理间差异显著；H3水平下，各处理间差异显著；H4水平下，P2、P3、P4间差异不显著，P1与 P2、P3、P4间差异显著。

3 结论与讨论

（1）PAM施入土壤对干旱具有一定的缓解作用。4种干旱（不旱，轻旱，中旱，重旱）条件下，施加PAM处理的油菜株高、径粗、绿叶数、叶面积、一次有效分枝数与对照相比，最大提升幅度分别可达18.39%、50.39%、14.17%、32.85%、27.91%。

（2）在土壤中施加一定量的PAM能显著提高油菜的茎秆鲜重、角果数以及油菜籽粒重。在不同干旱条件下，施加PAM处理后的最高油菜产量比对照处理分别提高7.90%、39.47%、23.40%、21.95%，PAM施用量过高反而会减少油菜产量，降低经济效益。这与Kawai[18]、Bologna等[19]通过试验指出保水剂PAM的应用不会降低土壤质量与植物品质的结果一致。

（3）在不同干旱条件下，施加PAM各处理的油菜籽粒重都较对照明显增加，但耗水量有所下降，油菜水分利用效率比对照最高分别提高41.62%、81.31%、142.05%、49.31%。证明高分子聚合物聚丙烯酰胺能降低水分的无效蒸腾量，减少灌水量，从而提高油菜水分利用效率。

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