邢永軍，王霞玲，郭凱先

(1.青海省水利技術(shù)評審中心，西寧 810001；2.青海省水利水電科學(xué)研究院有限公司，西寧 810001；3.青海省流域水循環(huán)與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810001；4.青海省水資源高效利用工程技術(shù)研究中心，西寧 810001)

保水劑是利用強(qiáng)吸水性樹脂制成的一種超高吸水保水能力的高分子聚合物，它能迅速吸收和保持比自身質(zhì)量幾百倍甚至上千倍的水分，而且具有反復(fù)吸水功能，吸水后膨脹為水凝膠，可緩慢釋放水分供作物吸收利用。其溶于水后溶液呈弱堿性或弱酸性，無毒、無刺激性，使用安全，廣泛應(yīng)用于農(nóng)林生產(chǎn)[1]。保水劑、液態(tài)地膜能夠提高苗木的成活率、縮短緩苗期、增加苗木生物量、提高土壤含水量[2]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，保水劑用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不但可以保水保肥，還能促進(jìn)植物生長[3]。吉林省匯泉農(nóng)業(yè)科技有限公司研制的保水劑----“耕農(nóng)抗旱寶”具有投資小、易操作、功能多、回報(bào)高等特點(diǎn)，并且近年來在多個干旱地區(qū)被推廣應(yīng)用，取得了良好的效果，得到了農(nóng)民朋友的信賴和認(rèn)可，特別是在東北地區(qū)，而其在青海省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用研究未見報(bào)道。因此，本文在青海省湟水河樂都開展“耕農(nóng)抗旱寶”對典型作物的影響研究，為其在該地區(qū)推廣應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)選在青海省海東農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站，位于湟水河樂都，該地區(qū)海拔2 010 m，試驗(yàn)區(qū)地理位置為東經(jīng)102°19′，北緯36°28′，年降水量350 mm以上，年平均氣溫6 ℃以上，年日照時數(shù)2 600～2 800 h。土質(zhì)以壤土為主，適宜種植，作物種植一年一熟，屬于灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。0～100 cm土壤平均容重為1.47 g/cm3，田間持水量為36.76%，平均養(yǎng)分含量：銨態(tài)氮為15.34×10-6，速效磷為43.64 mg/kg，速效鉀為189.85 mg/kg，有機(jī)質(zhì)19.09(%)，pH值為7.86，電導(dǎo)率為632。

1.2 試驗(yàn)材料

小麥、油菜、馬鈴薯種子分別選用當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)品種“青麥1號”“青雜7號”“墊壺洋芋”，保水劑選用吉林省匯泉農(nóng)業(yè)科技有限公司研制的“耕農(nóng)抗旱寶”。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每種作物試驗(yàn)設(shè)置有對照組和試驗(yàn)組，其中對照組不施用“耕農(nóng)抗旱寶”，試驗(yàn)組設(shè)置施用22.5、30kg/hm2兩個水平，共3個處理，分別以CK、A1、A2表示，每個處理3個重復(fù)，共12個小區(qū)，試驗(yàn)采用區(qū)組隨機(jī)設(shè)計(jì)，3種作物共27個試驗(yàn)小區(qū)。

小麥、油菜、馬鈴薯分別于2018年3月20日、3月20日、3月22日種植，2018年7月31日、7月25日、9月3日收獲，生長期分別為132、126、150 d。小區(qū)面積為3 m×4 m=12 m2，小麥、油菜行距分別為18、20 cm，馬鈴薯行株距分別為60、50 cm，每個小區(qū)在種植前1周施有機(jī)肥，種植時施二胺0.5 kg，“耕農(nóng)抗旱寶”伴底肥一起施入種植小區(qū)，最佳施用深度10～15 cm。灌水量取青海省地方標(biāo)準(zhǔn)灌水定額的50%，其他外界因素均一致。

1.4 測定項(xiàng)目及方法

(1)土壤容重-環(huán)刀法。馬鈴薯收獲期，在小區(qū)合適的位置挖深度為40 cm的剖面，環(huán)刀取土帶回實(shí)驗(yàn)室測定。

(2)土壤含水率。在每次灌水前1 d、灌水后第1 d、第2 d、第4 d、第6 d、第9 d、第13 d，分別測定10、20、30、40 cm土層的土壤含水率。具體做法：在每個試驗(yàn)小區(qū)定點(diǎn)安裝土壤水分探管，采用英國進(jìn)口的PR2進(jìn)行讀數(shù)并記錄。

(3)作物形態(tài)指標(biāo)。在作物苗期，從每個小區(qū)隨機(jī)選取3～5株長勢均勻的植株掛牌標(biāo)記，并分別在其苗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、開花期、灌漿期、成熟期(小麥)，苗期、蕾苔期、開花期、成熟期(油菜)，苗期、塊莖形成期、塊莖膨大期和淀粉積累期(馬鈴薯)測定其株高、徑粗、株幅。株高利用0.1cm的卷尺測量從土壤表面到作物生長點(diǎn)的拉伸高度；徑粗用0.01 mm的電子游標(biāo)卡尺測量固定位置徑粗；株幅利用米尺測量馬鈴薯地上部分所能形成的最大寬度。

(4)產(chǎn)量。待作物成熟后，首先收每個小區(qū)的標(biāo)記株，測量其單株產(chǎn)量，然后每個小區(qū)單打單收、稱重，最后換算成畝產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS9.0進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)方差分析，Origin9.0進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 “耕農(nóng)抗旱寶”對土壤容重的影響

土壤容重與土壤孔隙結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，“耕農(nóng)抗旱寶”對土壤容重有一定的影響，施用“耕農(nóng)抗旱寶”和未施用“耕農(nóng)抗旱寶”在其收獲期土壤容重結(jié)果見表1。由表1可知，小麥、油菜、馬鈴薯收獲期的土壤容重均表現(xiàn)出試驗(yàn)組<對照組，差值分別為0.004、0.033、0.016 g/cm3，0～30 cm土層土壤容重分別降低0.30%、2.31%、1.01%。這表明，施用“耕農(nóng)抗旱寶”可有效降低土壤容重，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)。

表1 土壤容重結(jié)果表(收獲期)

2.2 “耕農(nóng)抗旱寶”對作物耕作層土壤水分的影響

土壤水分通過土壤含水率來表示。土壤含水率受當(dāng)?shù)亟邓?、蒸發(fā)、作物生長及“耕農(nóng)抗旱寶”的影響，觀測其灌水后耕作層土壤含水率變化，不同“耕農(nóng)抗旱寶”施用量狀況下，土壤含水率變化不一致。

由圖1可知，對于樂都小麥、油菜和馬鈴薯而言，“耕農(nóng)抗旱寶”的施用對土壤水分有一定程度的影響。20和30 cm土層，隨著灌水后時間的延長，土壤含水率呈下降趨勢。小麥3個處理20 cm土層降幅分別為5.41%、7.54%、5.28%，30 cm土層降幅分別為6.31%、7.07%、5.23%，降幅表現(xiàn)均為A1>CK>A2；油菜3個處理20 cm降幅分別為5.06%、4.87%、4.16%，降幅表現(xiàn)為CK>A1>A2，30 cm降幅分別為5.43%、5.94%、5.38%，降幅表現(xiàn)為A1>CK>A2；馬鈴薯3個處理20 cm降幅分別為0.32%、1.58%、3.03%，降幅表現(xiàn)為CK>A2>A1，30 cm降幅分別為5.03%、5.63%、5.34%，降幅表現(xiàn)為A2>CK>A1。由此可見，“耕農(nóng)抗旱寶”對土壤水分有一定的保持作用，有助于土壤保水、儲水，同時受施用量、作物種類等的影響。

圖1 土壤含水率變化

2.3 “耕農(nóng)抗旱寶”對農(nóng)作物生長形態(tài)特征的影響

株高、徑粗、株幅等是反映小麥、油菜、馬鈴薯地上生物量生長狀況的重要指標(biāo)，一定程度上反映作物健康狀況、影響作物產(chǎn)量。如圖2所示，隨著作物生育期的推進(jìn)，各處理的株高、徑粗、株幅都呈上升趨勢。小麥在苗期，各處理間株高無顯著差異，這可能是由于測量期靠前，“耕農(nóng)抗旱寶”還未起作用，拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期株高表現(xiàn)為A1>A2>CK；油菜株高從苗期到開花期均表現(xiàn)為A1>A2>CK，但隨著生育期的推進(jìn)，處理間差異由小逐漸變大，到成熟期，株高表現(xiàn)為A2>A1>CK；馬鈴薯株高苗期表現(xiàn)為CK>A1>A2，塊莖形成期株高表現(xiàn)為A1>CK>A2，從塊莖膨大期開始到淀粉積累期表現(xiàn)為A1>CK>A2，這說明“耕農(nóng)抗旱寶”的施用對作物株高的生長有一定的促進(jìn)作用，施用量過大，也不利于株高的生長，但處理間差異不顯著。油菜和馬鈴薯徑粗在整個生育期均表現(xiàn)為對照組>試驗(yàn)組，這說明“耕農(nóng)抗旱寶”的施用對油菜和馬鈴薯徑粗的生長有一定的抑制作用，處理間差異不顯著，這可能是與“耕農(nóng)抗旱寶”會先從土壤中吸收一部分水分，然后再釋水有關(guān)，同時，試驗(yàn)地屬于灌溉區(qū)，灌水較晚也有可能造成徑粗較小，其三，“耕農(nóng)抗旱寶”會使根系附近通氣不良抑制徑粗生長。馬鈴薯株幅在塊莖形成期表現(xiàn)為CK>A2>A1，塊莖膨大期表現(xiàn)為A2>A1>CK，淀粉積累期表現(xiàn)為A1>A2>CK，這說明“耕農(nóng)抗旱寶”的施用有利于馬鈴薯株幅的生長，但施用量過大，也不利于馬鈴薯最終株幅的生長，這同樣可能是由于根系附近土壤通氣不良導(dǎo)致的。

2.4 “耕農(nóng)抗旱寶”對農(nóng)作物產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響

在樂都大田試驗(yàn)下，“耕農(nóng)抗旱寶”不同處理對不同作物產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量有不同影響。如表2，小麥穗長、穗脖長、穗粒數(shù)和穗粒重均表現(xiàn)為A2>A1>CK，與對照組相比，A2、A1穗長分別高出10.8%、0.4%，穗脖長分別高出20.8%、11.4%，穗粒數(shù)分別高出18.0%、11.5%，穗粒重分別高出10.2%、6.1%；千粒重表現(xiàn)為A1>A2>CK，與對照組相比，A1、A2分別高出2.4%、1.5%；產(chǎn)量表現(xiàn)為A2>A1>CK，A2處理產(chǎn)量為7 761 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)20.6%，A1處理產(chǎn)量為7 650 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)18.9%。由此可見，“耕農(nóng)抗旱寶”的施用有利于小麥產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的生長及積累。

如表3，油菜第一次有效分支部位高度表現(xiàn)出A1>A2>CK，值分別為25.12、20.39、17.15 cm；主花序有效長度表現(xiàn)為A2>A1>CK，值分別為84.38、79.17、67.79 cm；主花序有效角果數(shù)表現(xiàn)為A2>A1>CK，值分別為66、56、49個；全株有效角果數(shù)A1>A2>CK，值分別為621、574、401個；角果長度表現(xiàn)為A2>CK>A1，值分別為9.21、8.55、8.20 cm；角果粒數(shù)也表現(xiàn)為A2>CK>A1，值分別為39、37、28個；產(chǎn)量表現(xiàn)為A2>CK>A1，A2處理產(chǎn)量為3 763.88 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)11.4%，A1處理產(chǎn)量為3 691.65 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)9.3%。A1處理角果數(shù)多，但其角果長度短、粒數(shù)少，從而影響整體產(chǎn)量。由此可見，“耕農(nóng)抗旱寶”的施用有利于油菜產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的生長及積累。

圖2 “耕農(nóng)抗旱寶”對作物生長形態(tài)的影響

如表4，馬鈴薯株結(jié)數(shù)各處理均相同，單株重量表現(xiàn)為A1>A2>CK，與對照組相比，A2、A1的單株產(chǎn)量分別高出39.2%、1.6%；產(chǎn)量表現(xiàn)為A1>CK>A2，A1處理產(chǎn)量為52 859.78 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)9.3%，A2處理產(chǎn)量為45 537.08 kg/hm2，較對照組減產(chǎn)6.2%。由此可見，施用適量的“耕農(nóng)抗旱寶”有助于樂都馬鈴薯產(chǎn)量的增產(chǎn)，施用太多，反而會引起減產(chǎn)。

表4 “耕農(nóng)抗旱寶”對樂都馬鈴薯產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

3 討 論

施用保水劑有效提高田間土壤含水量和徐麥33的分蘗數(shù)、單株葉面積、穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量，75 kg/hm2對徐麥33的生長發(fā)育和增產(chǎn)促進(jìn)效果最佳[4]。凹凸棒石保水劑施用量為2.25 kg/hm2時，對旱地小麥(濟(jì)麥22)的產(chǎn)量和品質(zhì)效果最好,產(chǎn)量增加10.9%，出粉率提高4.8%，粗蛋白10.6%，軟化度、沉降值、濕面筋值各提高7.3%、9.7%、13.9%[5]。溝施保水劑時，在土壤垂直剖面20～40 cm處形成阻水層，且該層含水率較高，但對深層土壤含水率影響不大；在灌水量適宜時保水劑溝施對玉米葉面積、根密度、產(chǎn)量等均有正效應(yīng)，但灌水量較小時施用保水劑效果不顯著甚至?xí)斐蓽p產(chǎn)[6]。溝施保水劑60 kg/hm2用量的增產(chǎn)增收效果最佳[7]。在寧夏中部半干旱偏旱區(qū)馬鈴薯種植中使用，穴施保水劑90 kg/hm2的增產(chǎn)效果最佳(44.1%)，穴施保水劑60kg/hm2的商品薯率最高(20.9%)[8]。在辣椒種植中施用保水劑對辣椒生長及水分利用效率有明顯促進(jìn)作用，辣椒葉面積、葉數(shù)、株高、生物量和水分利用效率均優(yōu)于未施保水劑處理[9]。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，開展新型保水劑在青海省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用效果進(jìn)行研究，是對前人研究的有效補(bǔ)充。

4 結(jié) 語

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果和分析，得出如下結(jié)論。

(1)“耕農(nóng)抗旱寶”的施用可降低土壤容重，改善土壤孔隙結(jié)構(gòu)。這一研究結(jié)果與侯賢清[10]等人的研究結(jié)果一致。

(2)對于土壤水分而言，隨著灌水時間的延長，作物根系層土壤含水率不同程度下降。在“耕農(nóng)抗旱寶”施用層，同層土壤含水率降幅表現(xiàn)為對照組>試驗(yàn)組，由此可見“耕農(nóng)抗旱寶”有保水作用，這是由其具有吸水、保水、釋水特性引起的，該研究結(jié)果與張朝偉、王慧娟等人的研究結(jié)果相一致[11-13]。

(3)對于株高、徑粗、株幅而言，隨著作物生育期的推進(jìn)，作物株高、徑粗、株幅呈不同程度增長。到作物成熟期，小麥株高在“耕農(nóng)抗旱寶”施用量為22.5 kg/hm2時最高，30 kg/hm2次之；油菜株高在“耕農(nóng)抗旱寶”施用量為30 kg/hm2時最高，22.5 kg/hm2次之；馬鈴薯株高在“耕農(nóng)抗旱寶”施用量為22.5 kg/hm2時最高，不施用“耕農(nóng)抗旱寶”次之。油菜和馬鈴薯徑粗在不施用“耕農(nóng)抗旱寶”時最粗，22.5 kg/hm2次之。馬鈴薯株幅在塊莖膨大期當(dāng)“耕農(nóng)抗旱寶”施用量為30 kg/hm2最高，22.5 kg/hm2次之。

(4)因素水平對產(chǎn)量的影響表明：小麥產(chǎn)量在“耕農(nóng)抗旱寶施用量”為30 kg/hm2最高，為7 761.08 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)20.6%，在“耕農(nóng)抗旱寶施用量”為22.5 kg/hm2次之，為7 650 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)18.9%。油菜產(chǎn)量在“耕農(nóng)抗旱寶施用量”為30 kg/hm2最高，為3 763.88 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)11.4%；在“耕農(nóng)抗旱寶施用量”為22.5 kg/hm2次之，為3 691.65 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)9.3%。馬鈴薯產(chǎn)量在“耕農(nóng)抗旱寶施用量”為30 kg/hm2最高，為52 859.78 kg/hm2，較對照組增產(chǎn)9.3%。