保水剂用量对贵州旱作覆膜马铃薯生长及土壤肥力的影响

张 萌，魏全全，徐永康，马智黠，张荣华，芶久兰，陈 龙，何佳芳*

(1.贵州省农业科学院 土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006；2.威宁县山地特色农业科学研究院，贵州 威宁 553100)

【研究意义】目前，马铃薯主粮化趋势正逐渐凸显，已成为我国第四大粮食作物。马铃薯作为贵州旱地主栽作物之一，据2015年《中国统计年鉴》数据显示，2014年贵州省薯类作物播种面积达94.5万hm2，产量为289.9万t，是仅次于玉米的第二大旱地作物[1-2]。威宁县海拔2200 m左右，是贵州乃至全国高海拔地区重要的马铃薯生产基地，种植马铃薯已经成为该县的主要经济来源之一。然而，威宁县地处云贵高原边缘，独特的地理位置和气候条件导致雨水季节性分配不均匀，加之马铃薯对水分需求较多且对缺水极为敏感[3]，因而在栽培中常出现因冬春季干旱，致使春马铃薯播种后出现出苗缓慢、出苗不全、生长发育不良等现象，同时干旱也加剧病虫害频发，严重影响其产量和品质，已成为制约贵州高海拔地区春马铃薯产业发展的瓶颈[4]。因此，抗旱节水已成为提高威宁高海拔区域马铃薯产量和经济效益的重要技术环节。【前人研究进展】保水剂是一种新型高分子材料，具有较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，而且其本身无毒、无害、无污染，对人体无刺激作用，因此被广泛应用于农业生产中以提高水分利用效率和作物产量[5-7]。施用保水剂不仅可以提高土壤蓄水保墒能力，调节季节性降水分配，缓解干旱对作物生长造成的压力[8]，还可以通过改善土壤水分和植物叶片水势状况等调控光合生理过程，提高光合效率[9-10]，从而实现作物增产和改善品质的目的。李建玲等[11]研究表明，施用保水剂可使马铃薯出苗时间提前2～3 d，且出苗率提高1.1 %～3.6 %。张扬等[12]研究发现，施用保水剂60 kg/hm2可极显著提高马铃薯生物量，但淀粉积累期施用量超过15 kg/hm2会使增产效果下降。穆俊祥等[13]研究保水剂和氮肥配施对马铃薯生长和水肥利用的影响表明，两者合理配施不仅提高肥料养分利用率，而且减少了肥料过度使用，降低环境污染。【本研究切入点】施用保水剂已成为旱地作物增产稳产的一项重要技术手段。然而，在施用保水剂时，除要考虑当地灌溉条件和气候条件外，还应该针对不同条件确定保水剂的施用方法、用量以及相应的灌溉制度等[14]。【拟解决的关键问题】针对贵州威宁县高海拔地区马铃薯生产状况，研究覆膜条件下不同保水剂用量对威宁春马铃薯产量、结薯性状、养分与品质以及土壤肥力状况的影响，筛选出最佳保水剂用量，以期为贵州高海拔地区马铃薯高产栽培、水肥高效施用技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 马铃薯、保水剂与肥料 供试马铃薯为威芋5号，保水剂为高分子吸水树脂(SAP)，肥料为西洋复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)和尿素(N为46 %)。

1.1.2 试验地概况 田间小区试验于2015年3-10月在威宁县进行，试验地海拔2290 m左右，土壤为黄棕壤灰泡泥土，pH 5.56，有机质39.64 g/kg、全氮2.22 g/kg、碱解氮136.36 mg/kg、全磷1.22 g/kg、有效磷70.25 mg/kg、全钾12.40 g/kg、速效钾63.50 mg/kg。

1.2 试验设计

试验设5个处理，分别为T1：习惯施肥(CK)；T2：习惯施肥+保水剂37.5 kg/hm2；T3：习惯施肥+保水剂52.5 kg/hm2；T4：习惯施肥+保水剂67.5 kg/hm2；T5：习惯施肥+保水剂82.5 kg/hm2。习惯施肥为基施西洋复合肥750.0 kg/hm2，花期追施尿素112.5 kg/hm2，保水剂按照设计用量与基肥混合后一次性施用，基肥施用后统一覆膜。每个处理3次重复，小区面积13.5 m2(4.5 m×3 m)，各小区随机排列。马铃薯栽培规格密度为6.0万株/hm2，每行16株，每区5行，覆膜栽培。其他田间管理措施一致。

1.3 项目测定

1.3.1 土壤理化性质 试验前在整个试验田均匀布15个采样点，采集0～20 cm土层土样，经风干磨细过筛后测定基础理化性质[15]。马铃薯收获后每个处理按五点法取0～20 cm土层土样混合，自然风干，经磨细过筛后测定基本理化性质。其中，土壤pH按照水土比2.5∶1-pH计法测定，有机质用重铬酸钾容量法测定，全氮、解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾分别用半微量开氏法-标准酸、碱解扩散法-标准酸、NaOH熔融-钼锑抗比色法、0.5 mol/L NaHCO3浸提-钼锑抗比色法、NaOH熔融-火焰光度法、1.0 mol/L NH4OAc浸提-火焰光度法测定。

1.3.2 马铃薯调查与样品分析 测产前分处理调查单株产量、单株结薯数以及大、中、小薯数。同时，每个处理随机采集马铃薯块茎，去离子水冲洗后切成薄片，放入105 ℃干燥箱中杀青30 min，然后在60 ℃下烘干至恒重，将植物样品磨碎过筛后采用H2SO4-H2O2联合消煮-凯氏定氮仪测定全氮含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度法测定全钾含量[15]。同时，取一部分新鲜马铃薯测定淀粉和还原糖含量[16]。收获时各小区单打单收计产。

1.4 数据统计

试验数据均用Excel 2003软件进行处理，用软件SPSS采用LSD法进行差异显著分析。

2 结果与分析

2.1 不同保水剂用量马铃薯的出苗率

从表1看出，随着保水剂施用量增加马铃薯出苗率呈增加趋势，T5处理的出苗率最高，为93.37 %，显著高于CK，但与T2～T4处理间差异不显著。与不施保水剂相比，施用保水剂可提高出苗率3.5～7.1百分点，但是不同保水剂施用量对马铃薯出苗率的影响不明显。

表1 不同处理马铃薯的出苗率

注：同列不同字母表示处理间差异达5 %显著水平(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 不同保水剂用量马铃薯的产量

从表2可知，与CK相比，增施保水剂可显著提高马铃薯产量，增产率为7.96 %～13.37 %。马铃薯产量随保水剂施用量增加而增加，但不同保水剂处理间差异不显著。保水剂施用量为37.5 kg/hm2(T2处理)时，马铃薯增产效果已达显著水平，继续提高保水剂用量产量略有提高，但效果不显著。

2.3 不同保水剂用量马铃薯的结薯性状

从表3看出，马铃薯单株结薯数随保水剂施用量增加而增加，总结薯数较CK增加6.81 %～45.45 %，其中T4、T5处理的大薯数显著增加，小薯数显著降低。马铃薯单株产量变化趋势与单株结薯数一致，保水剂处理的单株产量较CK增加34.92 %～83.31 %，其中大薯产量显著增加108.49 %～120.40 %，T5处理的中薯产量最高，为297.84 g/株，T2、T4和T5处理的小薯产量显著降低。与CK相比，保水剂处理的大中薯率显著提高，增幅为10.5～16.4百分点，但不同保水剂处理对大中薯率的影响不显著。

2.4 不同保水剂用量马铃薯的养分与品质

从表4可知，施用保水剂对马铃薯氮、磷、钾、水分和还原糖含量影响不显著，但显著影响马铃薯的淀粉含量。与CK相比，保水剂处理的淀粉含量提高2.49～5.35百分点，其中T3～T5处理的淀粉含量显著高于T1和T2处理。表明，施用保水剂可以显著影响马铃薯淀粉含量，且施用52.5～82.5 kg/hm2时均有利于淀粉含量的提高。

表2 不同处理马铃薯的产量

表3 不同处理马铃薯的结薯性状

表4 不同处理马铃薯的养分与品质

表5 不同处理马铃薯耕层土壤的养分

2.5 不同保水剂用量马铃薯耕层土壤的养分

从表5看出，与CK相比，增施保水剂可以明显提高土壤养分含量，其中有机质增加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 %，速效钾增加5.08 %～25.42 %；但土壤pH下降0.18 %～5.08 %，碱解氮下降0～7.69 %，全钾下降2.94 %～7.35 %。有机质含量T3、T4和T5处理分别较CK提高19.17 %、21.78 %和27.01 %，土壤全磷也显著增加。

3 讨 论

威宁县地处半干旱的高原地区，提高马铃薯出苗率是提高产量的第一步。有研究表明，施用适量保水剂可以调节土壤中固、液、气相比，改变土壤理化形状，促进团粒结构形成，为种薯提供良好的土壤温度和根土环境，促进发芽[17]。试验结果也验证了该作用，即保水剂对马铃薯出苗率提高明显，出苗率最高达93.37 %；保水剂改变土壤理化性状后，可促进土壤微生物活动，提高土壤养分含量，土壤有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾分别提高4.61 %～27.01 %、0 %～19.01 %、7.83 %～15.65 %、5.73 %～22.49 %和5.08 %～25.42 %，说明保水剂对土壤养分的提升具有明显效果。

保水剂可通过与氮肥的交互作用提高马铃薯的光合速率，延长光合时间，从而强化马铃薯的光合能力，增加干物质积累，提高马铃薯的产量[18]。试验结果表明，增施保水剂处理较对照增产7.96 %～13.37 %。保水剂在提高产量的同时，还具有改善马铃薯干物质分配的作用，在适当条件下保水剂能促进马铃薯前期生长并能优化马铃薯根冠比，生长后期有利于块茎和产量形成，提高其品质[17]。增施保水剂能明显提高马铃薯大、中薯块比例、平均薯块重量和淀粉含量。

4 结 论

在贵州高海地区增施保水剂52.5～82.5 kg/hm2有利于提高马铃薯出苗率、产量、结薯性状和品质等，同时对土壤养分含量的提升作用明显。