马铃薯施用保水剂替代地膜试验

李涛海 王 雷 李小亮

(1.甘肃省临洮县农业技术推广中心 甘肃临洮730500；2.甘肃省海瑞达生态环境科技有限公司 甘肃兰州730000）

马铃薯是世界四大粮食作物之一， 我国的种植面积和产量均占世界1/4，居世界第一[1]。 定西市是我国重要的马铃薯种植区， 但由于地处干旱半干旱区域，降雨量少、分布不均匀、蒸发高，水资源利用率低，导致作物产量不高，且马铃薯喜水怕涝，水分过高过低都不利于其生长[2-4]。 自从1978 年引入地膜覆盖种植技术以来，地膜覆盖面积已达3.05 亿亩，在提高水分利用、耕层温度，促进作物增产的同时，地膜残留带来的土壤孔隙度和水分入渗性降低、 难降解污染环境、破坏土壤质量等问题日趋严重[5]。 因此，在旱作农业中探索出能提高作物产量、 改善土壤质量的措施尤为重要。

保水剂（Super Absorbent Polymers，简称 SAP）是一种吸水性强的功能高分子材料，能够反复吸水、释水，从而提供作物生长所需水分，被称为土壤“微型水库”，可自然降解，是一种环保的制剂；能够吸附肥料并缓慢释放，提高肥料利用率；同时能改善土壤团粒结构，提高土壤质量。 保水剂作为一种绿色、环保的土壤调节剂，已被广泛用于农业生产[6-7]。

本试验通过验证海瑞达保水剂替代地膜在马铃薯上的使用效果，确定保水剂能否替代地膜，为保护耕地与全域绿色生产方式的推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验时间与试验地概况

试验时间：2020 年 4～10 月。

试验地点设在临洮县玉井镇岚观坪村和新添镇南坪村，两试验点地块均圈块方正、田面平整、中等肥力且肥力均匀、灌溉方便，能代表当地生产水平、土壤类型和主要种植作物主栽区域，并且远离村庄、公路，交通便利，易于观察及管理。 试验点基本情况见表1。

表1 试验点基本情况

1.2 试验材料

本试验马铃薯品种为陇薯7 号。 保水剂由甘肃海瑞达生态环境科技有限公司提供，为灰褐色均匀颗粒状。 地膜为宽1.2 m、厚度0.010 mm 的白色地膜。

1.3 试验设计

本试验设3 个处理： 处理1 为露地不使用地膜和保水剂(CK)，处理2 为地膜覆盖，处理3 为使用保水剂。 田间管理等操作一致，均按当地习惯进行。

1.4 试验方法

马铃薯种植方式为人工点播。

保水剂使用方式： 按3 kg/亩的用量与种肥充分混合后，播种时中心沟施于种子周围。

采用烘干法[8]测定土壤含水量及紧实度。

参照鲍士旦等[9]方法测定土壤养分含量。 土壤pH 用电位计法测定，有机质含量用重铬酸钾氧化外加热法测定，全氮（N）用半微量凯氏法测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，速效磷用Olsen 法测定，速效钾用乙酸铵提取－火焰光度法测定。

2 结果与分析

2.1 马铃薯田间生育期

通过马铃薯田间观察记载（表2），不同处理的生育期不相同。2 个试验点保水剂处理与露地处理各生育期时间基本一致， 地膜处理较露地处理各生育期均提前 4～8 d。

表2 马铃薯田间生育期记载

2.2 土壤养分含量

由表3 可知， 不同处理对马铃薯试验田土壤养分的影响不同。 与播种前相比，T1 试验点土壤含水率、pH、全氮、碱解氮整体呈降低趋势；有机质含量、速效磷和速效钾呈上升趋势；T2 试验点除土壤含水率和速效钾呈上升趋势之外， 其他土壤养分指标均降低。 与露地处理相比，T1 试验点土壤含水量和pH均降低，全氮、碱解氮和速效钾均升高，有机质与速效钾含量地膜处理均降低，保水剂处理均升高；T2 试验点保水剂处理土壤含水率最高， 其他土壤养分指标均最低。

表3 不同处理对土壤养分的影响

2.3 土壤含水量及紧实度

由表4 可知， 不同处理在马铃薯不同生育期土壤含水量及紧实度有差异。 随着马铃薯的生长发育，土壤含水量总体呈现上升趋势，T1 和T2 试验点除了现蕾期保水剂处理及开花期地膜处理较露地土壤含水量分别降低0.1%和0.5%之外，其他生育期的地膜及保水剂处理土壤含水量均升高1%～3%。 不同处理土壤紧实度随着马铃薯的生长发育逐渐降低，2 个试验点除了开花期和成熟期地膜处理较露地处理升高0.05%、0.04%之外，其他生育期保水剂处理和地膜处理较露地处理土壤紧实度均降低， 且保水剂处理降低的幅度大于地膜处理。

表4 不同生育期土壤含水量及紧实度

2.4 马铃薯产量及经济效益

不同处理对马铃薯产量及经济效益的影响见表5。 2 个试验点中，保水剂和地膜处理分别较露地处理平均增产 263.83 kg/亩、120.79 kg/亩， 增幅分别为16.70%、7.44%，按当时市场价算，大薯1.14 元/kg、小薯0.7 元/kg， 保水剂和地膜处理较露地处理分别增收 330.34 元/亩、454.74 元/亩。 因此，在马铃薯种植中，保水剂相对于地膜覆盖增产增收效果更好。T1 试验点中，使用地膜覆盖较露地略减产，是因当地本地降雨较多，地膜种植马铃薯未起垄，排水不利，透气性不好，烂薯较多，因此影响了地膜马铃薯的产量及商品率。

表5 马铃薯产量及经济效益

3 结论与讨论

通过田间观察记载记录，地膜马铃薯因积温高，整个生育期长势良好，生长时间缩短，各个生育期提前。 保水剂处理提高了马铃薯土壤含水量，且在马铃薯薯块膨大到成熟期， 土壤紧实度降低， 这与张扬等[10]和闫永利等[11]的研究结果一致，表明施用保水剂增大了土壤的孔隙度、疏松度和通气性，改良土壤结构，从一定程度上打破了土壤板结，有利于马铃薯薯块的膨大及生长，同时提高了水资源利用率，增大了土壤含水量。 本试验T1 试验点保水剂处理的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾均升高，这是由于在前期施肥量较多的基础上， 保水剂的高分子网状结构能吸收多种离子，从而达到保肥的作用[12-13]。T2 试验点保水剂处理的土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾均降低， 说明保水剂将施入的肥料集中在作物根部， 促进作物充分吸收。 相关研究表明，保水剂不仅能节水保墒，同时具有替代地膜、增产增效的作用[14-15]，本试验中施用保水剂比露地种植马铃薯增产明显，且增产效果优于地膜覆盖。

综上所述，在马铃薯种植中，施用保水剂不但可以提高土壤含水量、改善土壤理化性质、提高作物产量，还能替代地膜，从而降低地膜残留带来的污染。保水剂作为一种新型的土壤改良剂，可作为旱作农业可持续发展的重要措施之一。 对不同作物、不同气候条件、不同海拔的使用方法及效果还需进一步探究。