張國(guó)平，姜小鳳，張朝巍，3，曾俊，郭天文

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州 730070；3.農(nóng)業(yè)部西北作物抗旱栽培與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州 730070；4.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

不同施肥水平高分子聚合物對(duì)蓖麻產(chǎn)量及土壤水分利用效率的影響

張國(guó)平1，2，姜小鳳1，3，張朝巍1，2，3，曾俊1，郭天文4

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究所，甘肅蘭州 730070；2.甘肅省旱作區(qū)水資源高效利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州 730070；3.農(nóng)業(yè)部西北作物抗旱栽培與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州 730070；4.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，甘肅蘭州 730070）

以蓖麻為試材，研究了不同施肥條件下高分子聚合物對(duì)沙地的改良和利用效果。結(jié)果表明，播前在沙地施入高分子聚合物后再施用肥料，可以有效的提高土壤的保水能力，改善作物的生長(zhǎng)習(xí)性和提高產(chǎn)量，減少耗水量和提高作物水分利用效率。對(duì)蓖麻產(chǎn)量和水分利用效率影響最大的為氮肥，其次為磷肥，鉀肥最小。氮、磷、鉀肥配合施用效果最好。

高分子聚合物；沙地；蓖麻；產(chǎn)量；水分利用效率

甘肅是我國(guó)土地荒漠化嚴(yán)重地區(qū)之一［1］。在具有灌溉條件的種植區(qū)域，一部分土地也因沙層過厚，而失去了種植意義。退化土地的改良和利用，已成為當(dāng)前急待研究的問題［2～4］。高分子聚合物可以減少降水或灌溉時(shí)水分的下滲流失和蒸發(fā)，減少灌水次數(shù)，使植物達(dá)萎蔫點(diǎn)時(shí)間延長(zhǎng)，提高水分利用效率［5～9］。有機(jī)高分子聚合物材料的作用機(jī)理主要是聚丙烯酸鉀和聚丙烯酰胺形成共聚物，然后交聯(lián)形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它對(duì)水分和肥分有吸附和約束擴(kuò)散作用。將有機(jī)高分子材料用水配比，形成水溶膠，與肥料一起施加到作物根部，其在根部對(duì)水肥進(jìn)行吸附，并緩慢釋放，長(zhǎng)時(shí)間滿足作物吸收水肥的需要。目前，應(yīng)用高分子聚合物作為土壤結(jié)構(gòu)改良劑已成為改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤抗蝕能力的主要手段之一，能提高土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒的含量、提高土壤入滲率、降低土壤侵蝕量、保護(hù)土壤耕層、避免養(yǎng)分流失等。但利用高分子聚合物作為土壤結(jié)構(gòu)改良劑改良風(fēng)沙土結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理研究較少。為探明土壤改良劑對(duì)風(fēng)沙土結(jié)構(gòu)改良的效果和機(jī)理，利用土壤結(jié)構(gòu)改良劑來改良風(fēng)沙土提供依據(jù)。我們于2012年采用自助研發(fā)的人工用新型高分子聚合物水溶性膠體對(duì)沙化地先進(jìn)行處理，再控制肥料用量的方法，研究沙地用高分子聚合物膠體處理后不同肥料用量對(duì)土壤水分狀況、作物產(chǎn)量及其水分利用效率的影響，為高分子聚合物在沙地土壤上的進(jìn)一步利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示蓖麻品種為汾蓖10號(hào)，供試肥料為尿素（含N46%）、磷酸二銨（含P2O546%、N 18%）、氯化鉀（含K2O60%）。供試高分子聚合物為自主研發(fā)。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在甘肅省景泰縣紅水鎮(zhèn)界碑村，地處黃土高原與騰格里沙漠過渡地帶，與騰格里沙漠直線距離3 km左右，地勢(shì)西高東低，平均海拔1 610 m，屬中溫帶干旱型大陸氣候，年均降水量217.6 mm，年均氣溫10℃，無霜期159 d。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在大桶中將高分子聚合物與水配制成0.1～0.3 g/kg溶液（有機(jī)膠體），按試驗(yàn)設(shè)計(jì)施入沙化地塊中，試驗(yàn)分2個(gè)膠體主處理（用高分子聚合物膠體處理沙層和無膠處理的對(duì)照），5個(gè)養(yǎng)分副處理，即推薦施肥量（OPT），推薦施肥量減氮處理（OPT-N），推薦施肥量減磷處理（OPT-P），推薦施肥量減鉀處理（OPT-K），不施肥處理（CK）。蓖麻于4月25日左右播種，10月中旬收獲。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積30 m2（5 m×6 m）。全部磷肥和氮肥的20%作為基肥在各處理播前翻耕時(shí)一次性施入，剩余80%的氮肥作為追肥在生長(zhǎng)中期分2次追施，鉀肥在生長(zhǎng)中后期追施，對(duì)照地塊不施底肥。其他管理同大田。

表1 試驗(yàn)方案及施肥量

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

數(shù)據(jù)為2012年試驗(yàn)的當(dāng)年數(shù)據(jù)，膠體試驗(yàn)種植作物中，蓖麻為第1年種植。

1.4.1 產(chǎn)量及性狀蓖麻收獲后測(cè)定分枝數(shù)、單株穗數(shù)、單穗粒數(shù)、單株穗粒重、百粒重，按小區(qū)單收測(cè)產(chǎn)。

1.4.2 土壤水分播種前和收獲后，測(cè)定0～200 cm土層含水量，每20 cm為1層。

土壤儲(chǔ)水量W=Σ（θi×Zi）

θi為土壤某一層次某時(shí)段內(nèi)體積含水率（%），Zi為土壤層次厚度（mm），i為土壤層次。

1.4.3 土壤耗水量ET=P+I+ΔW+K

式中，ET為作物耗水量，P為降水量，I為灌溉水量，ΔW為計(jì)算時(shí)段內(nèi)土壤儲(chǔ)水變化量，K為時(shí)段內(nèi)地下水補(bǔ)給量。試驗(yàn)田地下水埋深在5 m以下，可視地下水補(bǔ)給量為0。降水入滲深度不超過2 m，可視深層滲漏為0。

表2 不同處理對(duì)蓖麻植株性狀的影響

1.4.4 作物水分利用效率WUE=GY/ET

式中，WUE為水分利用效率，GY為產(chǎn)量，ET為生育期內(nèi)作物耗水量。

1.5 統(tǒng)計(jì)方法

所有數(shù)據(jù)采用Excel與SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），LSD多重比較（p= 0.05）分析顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)蓖麻主要農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出，有膠和無膠的各處理與不施肥相比，施肥處理的分枝數(shù)、單株穗數(shù)、單株穗粒重、單株百粒重均較不施肥有所增加。在相同施肥條件下，有膠處理分枝數(shù)除了OPT-N處理，其余各處理都較無膠處理有所增加。單株穗數(shù)除了OPT-K處理，其余各處理都較無膠處理有所增加；單株粒數(shù)、單株穗粒重均較無膠處理增加；百粒重除CK減少外，其余各處理較無膠處理有所增加。說明施肥和加入高分子聚合物增加了土壤的養(yǎng)分，改善了作物的生長(zhǎng)條件。

2.2 對(duì)蓖麻產(chǎn)量的影響

從表3可以看出，有膠和無膠處理產(chǎn)量變化趨勢(shì)一致，由大到小依次為OPT、OPT-K、OPT-P、OPT-N、CK，說明氮、磷、鉀肥配合施用的產(chǎn)量最高，氮肥對(duì)蓖麻產(chǎn)量的影響最大，其次為磷肥，鉀肥影響最小。在相同施肥量條件下，有膠處理的產(chǎn)量遠(yuǎn)大于無膠處理的產(chǎn)量，其中有膠OPT處理較無膠OPT處理增產(chǎn)43.45%；有膠CK較無膠CK增產(chǎn)53.33%。有膠、無膠下的施肥處理均較CK顯著增產(chǎn)，其中有膠處理產(chǎn)量較低的OPT-N處理較CK增產(chǎn)42.39%；無膠處理產(chǎn)量較低的OPT-N處理較CK增產(chǎn)40.00%。表明播種前施入高分子聚合物可以明顯改善耕作層的水肥條件，減少水分和養(yǎng)分的滲漏，對(duì)提高作物產(chǎn)量有顯著作用。對(duì)蓖麻產(chǎn)量進(jìn)行方差分析的結(jié)果表明，有膠處理下的OPT與處理其余處理之間差異達(dá)顯著水平；OPT-K處理與OPT-N、OPT-P、CK之間差異達(dá)顯著水平；OPT-N、OPT-P兩處理之間差異不顯著，均與CK差異達(dá)顯著水平。無膠處理的OPT處理與其余處理之間差異達(dá)顯著水平；OPT-K處理與OPT-P處理差異不顯著，與OPT-N、CK之間差異達(dá)顯著水平；OPT-P處理與OPT-N處理之間差異不顯著，與CK差異達(dá)顯著水平；OPT-N處理與CK差異達(dá)顯著水平。

表3 不同處理對(duì)蓖麻產(chǎn)量的影響

2.3 對(duì)水分利用效率的影響

通過表4可以看出，在相同施肥量條件下，有膠處理的水分利用效率遠(yuǎn)高于無膠處理。有膠和無膠處理的水分利用效率變化趨勢(shì)相同，由大到小依次為OPT、OPT-K、OPT-P、OPT-N、CK。表明氮、磷、鉀肥配合施用的水分利用效率最高，氮肥對(duì)蓖麻水分利用效率的影響最大，其次為磷肥，影響最小的為鉀肥。耕作層施入高分子聚合物能有效的吸持水分和養(yǎng)分，保證作物的生長(zhǎng)需要，提高作物水分利用效率。

表4 不同處理的水分利用效率

3 小結(jié)與討論

1）試驗(yàn)結(jié)果表明，在沙地加入高分子聚合物后施入尿素300 kg/hm2、磷酸二銨180 kg/hm2、氯化鉀150 kg/hm2條件下，蓖麻產(chǎn)量、水分利用效率均達(dá)最高，且氮肥對(duì)蓖麻的產(chǎn)量和水分利用效率的影響最大，其次為磷肥，鉀肥影響最小。

2）通過施入高分子聚合物，增加了膠體在沙地土壤耕作層中的留存量，增加了耕作層膠體對(duì)沙層中水分、養(yǎng)分的吸附性能，有利于作物的吸收和利用，提高作物產(chǎn)量。所以，在沙地的改良和利用上，可以將有機(jī)高分子聚合物膠體配施適量氮、磷、鉀肥作為沙地的利用和改良措施。

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（本文責(zé)編：陳偉）

Effects of High Polymer of Different Fertilization Levels on Yield and Soil Water Use Efficiency of Castor

With Castor as test material，the improvement and utilization effects of high polymer under different fertilization on sandy land is studied.The result shows that the sand was applied polymer before sowing before applying fertilizers again，can effectively improve the soil water retention capacity，improve crop growth habit and increase production，reduce water consumption and improve crop water use efficiency.The biggest impact of the yield and water use efficiency of castor oil plant is nitrogen fertilizer，phosphate fertilizer is the second smallest.Nitrogen，phosphorus，potassium fertilizer had the best effect.

High polymer；Sand；Castor；Yield；Water use efficiency

S565.6

A

1001-1463（2015）05-0023-04

10.3969/j.issn.1001-1463.2015.05.007

2015-03-03

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“西部水土流失和瘠薄干旱中低產(chǎn)田改良技術(shù)集成示范”（2012BAD05B03）部分內(nèi)容

張國(guó)平（1979—），男，甘肅蘭州人，助理研究員，主要從事節(jié)水栽培及作物養(yǎng)分研究工作。聯(lián)系電話：（0931）7611162。

ZHANG Guo-ping1，2，JIANG Xiao-feng1，3，ZHANG Chao-wei1，2，3，ZEN Jun1，GUO Tian-wen4

（1.Institute of Dryland Farming，Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou Gansu 730070，China；2.The Key Laboratory of Water Resource High efficient Use on Arid Area of Gansu Province Lanzhou Gansu 730070，China；3.Key Laboratory of Northwest Crop Drought-resistant Farming，Ministry of Agriculture，Lanzhou Gansu 730070，China；4.Gansu Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou Gansu 730070，China）