“莯潤”抗旱營養緩釋劑對馬鈴薯生長和產量的影響

張 潘，徐福利，，汪有科，，于欽民

（1.中國科學院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100；2.西北農林科技大學 水土保持研究所，陜西 楊凌712100）

中國是一個水資源嚴重不足的國家，水資源已經成為制約中國農業可持續發展的重要因素。西北干旱地區缺水更為嚴重，極大地制約著經濟的可持續發展，因此，要實現農業的可持續發展就必須提高水資源的利用率。馬鈴薯在我國半干旱地區農業生產中占據重要地位，如何提高其產量和品質是非常重要的研究課題。馬鈴薯對水分非常敏感，土壤水分不足和降雨稀少是限制馬鈴薯生長、產量和品質的重要因素，研究保墑和提高水分利用效率是提高馬鈴薯產量和品質的重要手段［1－2］。

保水劑（super absorbent polymer，SAP）技術的快速發展為水分利用率的提高創造了條件，是缺水地區不可缺少的輔助劑。降雨或灌溉后保水劑吸收大于自身重量的幾百甚至上千倍的水分，土壤水分降低后保水劑就會緩慢地釋放水分，使作物可以不斷地吸收到水分，這是植物健康生長不可缺少的必要前提［3－8］。保水劑可以改良土壤結構，調節土壤固液氣3者的比例，減少水分流失，并且不會對作物產生危害［9－16］。但保水劑的成本高，對土壤性質也有一定的要求，長期施用保水劑是否安全等都使其在農業生產應用中受到限制［17－20］。

北京鴻森鵬程生態農業科技股份有限公司研制出一種耐鹽堿、低成本和高吸水性的有機—無機復合抗旱營養緩釋劑（簡稱緩釋劑），這是一種特殊的保水劑，即可保水，又可為植物的生長提供營養，解決了保水劑很多限制條件，使抗旱營養緩釋劑的應用更加廣泛。

本研究針對半干旱地區馬鈴薯種植區出苗率低和塊莖大小不均進行了田間試驗，目的是判定北京鴻森鵬程生態農業科技股份有限公司生產的緩釋劑對馬鈴薯的生長和產量產生怎樣的效果，是否可以提高馬鈴薯的出苗率和增加馬鈴薯的商品性，從而為馬鈴薯的增產增收提供依據，為干旱半干旱地區抗旱節水技術的應用推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2011年5—10月在陜西省延安市寶塔區柳林鎮飛馬河村的旱臺地進行，試驗地位于陜西省北部，北緯36°20′—36°55′，東經109°00′—109°45′。平均海拔1 000m左右，年平均氣溫9.4℃，年降水量550mm左右，年無霜期170～186d，年日照2 300～2 700h，≥10℃的積溫3 293℃，太陽年輻射總量541.59kJ／cm2。土壤以黃綿土為主，肥力較差。0—20cm土壤有機質0.56%，全氮0.5g／kg，速效磷5～10mg／kg ，速效鉀70～100mg／kg，土壤容重1.28mg／cm，田間持水量為23.65%。

1.2 試驗材料

試驗農作物為馬鈴薯，馬鈴薯品種為紫花白（黑龍江省農科院馬鈴薯研究所育成），由榆林市農業科學研究所提供?！扒€潤”抗旱營養緩釋劑為北京鴻森鵬程生態農業科技股份有限公司提供的有機—無機復合保水劑，是一種白色粉末狀干劑。

1.3 試驗方法

播種前施用基肥，施P肥（過磷酸鈣，含P2O5≥12%）750kg／hm2。田間小區面積3m×3m。試驗分為2部分，第1部分試驗采用浸種（Ⅰ）、穴施（Ⅱ）和對照（CK）3個處理，重復3次，共9個小區；第2部分試驗采用固態水埋入土壤和對照（CK）2個處理，重復3次，共6個小區，其中第2部分的對照中加入相同量的不加緩釋劑的固態水。小區采用隨機排列。試驗采用壟溝種植，行距40cm，株距30cm。水分控制為自然降水。固態水是緩釋劑加水冰凍固化形成的，是保水劑應用方式的一種創新，配方為緩釋劑與水的比例為1∶800。具體施用方法是，在馬鈴薯植株高度生長到15cm左右后，在植株周圍挖2個小洞，把冰凍好的固態水施入，用土填埋好，施用量為1m2用保水劑3g。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 馬鈴薯生長指標 株高用直尺測量，生物量用稱重法。

1.4.2 馬鈴薯經濟產量指標 按小區實際產量計馬鈴薯塊莖鮮重產量，統計每個小區馬鈴薯數量，用游標卡尺測量塊莖直徑，并換算成單位面積產量。

1.5 數據處理

用Excel做圖形，用SPSS Statistics 17.0進行單因素方差分析（one－way ANOVA）。

2 結果與分析

2.1 “莯潤”抗旱營養緩釋劑對馬鈴薯出苗率的影響

土壤水分含量的高低直接影響馬鈴薯的出苗率。與對照相比（表1），“莯潤”抗旱營養緩釋劑穴施、浸種極顯著地提高了馬鈴薯的出苗率（p＜0.01），而穴施和浸種之間對馬鈴薯的出苗率效果相同，都比對照提高了76.2%，解決了干旱半干旱地區馬鈴薯出苗率低的問題。在干旱地區，只要保證出苗，就保證有1／2的收成，說明保證出苗的重要性。施用適量的緩釋劑，可以為馬鈴薯的發芽提供良好的局部環境，原因是適宜的緩釋劑可以減小地溫的變化，可以調節土壤固、液、氣三者的比例［21－22］，并且緩釋劑還為馬鈴薯的發芽提供了充足的水源。溫度適宜和水分充足是提高馬鈴薯出苗率的主要原因。

表1 不同處理對馬鈴薯出苗率、株高和產量的影響

2.2 “莯潤”抗旱營養緩釋劑對馬鈴薯株高的影響

“莯潤”抗旱營養緩釋劑不僅可以促進出苗，也能促進生長。從表1可以看出，“莯潤”抗旱營養緩釋劑極顯著地增加了馬鈴薯的株高（p＜0.01），緩釋劑浸種的植株高度比對照平均增加21.8%，穴施增加的平均高度為44.5%，浸種和穴施之間也達到了極顯著水平（p＜0.01）。這說明緩釋劑不論是浸種還是穴施，都對馬鈴薯的生長有利，并且穴施的效果更佳，原因是穴施能大面積地改變土壤水分狀況，增加土壤養分，從而促進根的生長，使植株吸收到充足的水分和養分，為馬鈴薯前期地上植株的生長提供了有利的條件。地上植株高大，枝葉繁茂，增大了接受陽光照射的面積，接受到更多的光照，從而增加了光合作用，大量的累積有機物質，為后期地下馬鈴薯塊莖的生長提供了必要的條件，為馬鈴薯增產提供了保障。廖佳麗等［23］的研究也表明，馬鈴薯的生育前期根冠比偏低較好，這樣才能為后期地下塊莖的生長及物質的積累創造良好的條件。

2.3 “莯潤”抗旱營養緩釋劑對馬鈴薯產量的影響

“莯潤”抗旱營養緩釋劑穴施、浸種對馬鈴薯產量的影響結果見表1和圖1?？梢钥闯觥扒€潤”抗旱營養緩釋劑增加了馬鈴薯的產量，其中浸種增加了12.4%，每1hm2平均增產3 105.0kg，而穴施增加了16.7%，每1hm2平均增產4 190.0kg，說明土壤施入緩釋劑的效果要比浸種更佳，但與對照相比都沒有達到顯著水平（p＞0.05）。“莯潤”抗旱營養緩釋劑穴施、浸種都增大了馬鈴薯的塊莖，試驗中直徑≥10cm的商品薯產量所占比例高，原因地上植株高大提供了良好的光合作用，為馬鈴薯的塊莖細胞分裂和體積增大提供了充足的能量，并且本緩釋劑還可以釋放營養，緩解了馬鈴薯生育后期肥料不足的問題［22，24］?？偟膩碚f，緩釋劑的使用增加了馬鈴薯的產量，也增加了其商品性，為農民的增收致富提供了保障。

2.4 “莯潤”抗旱營養緩釋劑固態水對馬鈴薯塊莖的影響

使用“莯潤”抗旱營養緩釋劑固態水對馬鈴薯塊莖的影響結果見圖2—3。圖2表明使用緩釋劑加水固化形成的固態水，馬鈴薯的塊莖平均直徑增加了12.1%，其商品性顯著提高。從圖3可以看出，對照比施用固態水的馬鈴薯塊莖的數量多。但是對照中馬鈴薯塊莖直徑小的產品數量多，導致平均直徑小，大小不均勻，商品性差，而施用含有緩釋劑的固態水使得馬鈴薯塊莖直徑小的產品減少，平均直徑大的馬鈴薯數量增多，相對均勻，經濟效益增加。緩釋劑固態水的作用是在冰凍過程中可以充分的吸水，消除了在干旱地區保水劑吸不到水或吸水不充足的弊端。相對于灌溉來說，固態水明顯減少了水量，并能最大化地利用水分，從而提高水分的利用率。本試驗馬鈴薯商品性增加的可能原因就是植株后期的生長不受水分和養分的限制，從而使植株的枯萎延遲，馬鈴薯塊莖淀粉的積累期增加，導致馬鈴薯平均直徑增大［2，16，23－24］。關于馬鈴薯數量減少的原因可能是緩釋劑對土壤環境的改變引起的，也有可能緩釋劑會對植物產生直接影響，或者是兩者共同的作用，這還需要進一步的試驗研究。

圖1 不同處理對馬鈴薯產量的影響

圖2 不同處理對薯塊平均直徑的影響

圖3 不同處理對每個小區薯塊數量的影響

3 結論

“莯潤”抗旱營養緩釋劑穴施、浸種和固態水對馬鈴薯生長和產量產生了影響，具體表現有以下幾點：應用“莯潤”抗旱營養緩釋劑極顯著地提高了馬鈴薯的出苗率（p＜0.01），都比對照提高了76.2%；采用緩釋劑浸種和穴施，馬鈴薯的植株高度比對照增加了21.8%～44.5%，都達到了極顯著水平，浸種和穴施之間也達到了極顯著水平（p＜0.01），生育前期根冠比偏小比較好，為后期馬鈴薯塊莖的生長和物質的積累提供了保障；使用緩釋劑使馬鈴薯產量增加12.4%～16.7%，但沒有達到顯著水平（p＞0.05），直徑≥10cm的商品薯產量所占比例高。使用緩釋劑加水固化形成的固態水，減少了直徑小的馬鈴薯數量，增加了直徑大的馬鈴薯的數量，提高了馬鈴薯的塊莖平均直徑，增加了其商品性?？偟膩碚f，本緩釋劑提高了馬鈴薯的出苗率和產量，固態水的使用提高了水分利用率和馬鈴薯的商品屬性，建議緩釋劑穴施使用。

保水劑是調節土壤水分，改善植物根系水分環境的有效方法，對作物生長有明顯的作用，國內外在這方面進行了大量的試驗研究法［2－4，7－8］。但 是，由于保水劑生產過程中費用成本高，銷售的保水劑的價格較高，影響了保水劑的應用推廣。北京鴻森農業生態科技有限公司研制的“莯潤”抗旱營養緩釋劑生產成本低，再通過變成固態水，充分發揮了保水劑的吸水倍數，消除了在沒有水的條件下，保水劑作用減小的弊端，所以應加大對固態水技術的研究。

［1］Belanger G，Walsh J R，Richards J E，et al.Tuber growth and biomass partitioning of two potato cultivars grown under different N fertilization rates with and without irrigation［J］.American Journal of Potato Research，2001，78（2）：109－117.

［2］Wu Lan，Liu Mingzhu，Liang Rui.Preparation and properties of a double－coated slow－release NPK compound fertilizer with superabsorbent and water－retention［J］.Bioresource Technology，2008，99（3）：547－554.

［3］馬換成，羅質斌，陳義群，等.保水劑對土壤養分的保蓄作用［J］.浙江林學院學報，2004，21（4）：404－407.

［4］孫宏義，李芳，楊新民，等.保水劑處理土壤的抗風蝕性能研究［J］.中國沙漠，2005，25（4）：618－622.

［5］遲永剛，黃占斌，李茂松.保水劑與不同化學材料配合對玉米生理特性的影響［J］.干旱地區農業研究，2005，23（6）：132－136.

［6］Wallance A.Polysaccharide（GUAR）as a soil conditioner［J］.Soil Science，1986，141（5）：371－376.

［7］劉瑞風，張俊平，王愛勤.PAM－atta復合保水劑的保水性能及影響因素研究［J］.農業工程學報，2005，21（9）：47－50.

［8］楊紅善，劉瑞風，張俊平，等.PAM－atta復合保水劑對土壤持水性及其物理性能的影響［J］.水土保持學報，2005，19（3）：38－41.

［9］劉煜宇，馬換成，黃金義.保水劑與肥料交互作用對石楠抗旱效應的影響［J］.西南林學院學報，2005，25（3）：10－13.

［10］Alasdair B.Superabsorbents improve plant survival［J］.World Crops，1984，36（12）：7－10.

［11］黃占斌，夏春良.農用保水劑作用原理研究與發展趨勢分析［J］.水土保持研究，2005，12（5）：104－106.

［12］王秀榮，祁正顯，李永良.保水劑在寒旱高原黃土丘陵區退耕還林中的應用［J］.青海農林科技，2005（3）：71－73.

［13］劉世亮，寇太記，介小磊，等.保水劑對玉米生長和土壤養分轉化供應的影響研究［J］.河南農業大學學報，2005，39（2）：146－150.

［14］Michael S，Johnson M S.The effect of gel－forming polyacrylamides on moisture storage in sandy soil［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1984，35（11）：1196－1200.

［15］趙瑞，張玉龍，須輝，等.保水劑在蔬菜基質育苗中的應用研究（1）：保水劑對黃瓜穴盤苗基質水分狀況及秧苗的影響［J］.中國農學通報，2005，21（8）：252－255.

［16］潘伙川.抗旱保水劑在旱地花生和甘薯輪作制上的應用試驗［J］.農產品加工學刊，2005（6／7）：114－115.

［17］王啟基，王文穎，景增春，等.保水劑對江河源區退化草地土壤水分和植物生長發育的影響［J］.草業科學，2005，22（6）：52－57.

［18］高風文，羅盛國，姜伯文.保水劑對土壤蒸發及玉米幼苗抗旱性的影響［J］.東北農業大學學報，2005，36（1）：11－14.

［19］尹艷，余紅英，尹國強，等.大田超甜玉米施用保水劑效應的研究［J］.湖北農業科學，2004（5）：46－47.

［20］黃占斌，朱元駿，李茂松，等.保水劑聚丙烯酸鈉不同施用方法對玉米生長和水分利用效率的影響［J］.沈陽農業大學學報，2004，35（5／6）：576－579.

［21］Bake S W.The effect of polyacrylamide copolyer on the performance of Lolium perenne L turf grown a sand root zone［J］.Jounral of Sports Turf Research Instiutte，1991，67：66－82.

［22］Johnson M S.The effects of gel－forming poylacrylamides on moisture storage in sandy soil［J］.Journal of the Science of Food and Agriculture，1984，35（11）：1196－1200.

［23］廖佳麗，徐福利，趙世偉.不同保水劑對寧南山區馬鈴薯生長和產量的影響［J］.西北農業學報，2009，18（1）：238－242.

［24］杜社妮，白崗栓，趙世偉，等.沃特和PAM保水劑對土壤水分及馬鈴薯生長的影響研究［J］.農業工程學報，2007，23（8）：72－78.