第一节　研究背景

中国是一个农业和人口大国，农业作为最重要的基础产业，其农业现代化水平和生产力水平较低，其中主要的制约因素是水资源短缺。根据相关资料显示，我国多年人均水资源量为2 000 m3，不足世界人均水平的1/4，预计到2030年，在降水情况不改变的条件下，人均水资源量将逼近国际上公认的严重缺水警戒线1 700 m3，因此，我国的水资源形势非常严峻（李继成，2008）。

干旱是我国最常见、对农业生产影响最大的自然灾害，其受灾面积占农作物总受灾面积的50%以上，严重干旱年份比例高达75%。水是农业的命脉，也是整个国民经济和人类生活的命脉。特别是2009年秋季以来，我国西南部分地区持续少雨，气温偏高，遭遇严重旱灾。这次灾害影响范围广、程度重，已对群众生活、农业生产、塘库蓄水、森林防火等造成极大影响。严重的气象干旱导致云南、贵州、广西和四川部分地区出现人畜饮水困难。这次持续干旱严重影响了西南5省（市）的农业生产。农业是我国的用水大户，根据有关部门预测，到2030年农业缺水达500亿～700亿m3（李常亮，2010）。

鉴于水资源短缺和水土流失严重两大问题，抗旱节水和保护生态环境已成为我国农业面向未来可持续发展的重要选择。因此，我国政府提出大力发展节水农业。经过不断试验研究和生产实践，化学节水技术已经成为一种现代农业生产中既具有现实应用价值，又具有发展前景的新技术（华孟和苏宝林，1989；黄占斌等，2003；吴德瑜，1991）。实行旱地农业节水技术，科学地利用有限的区域水资源，提高旱地作物的水分生产效率，促进旱地农业的高效发展，是现代旱地农业发展的必由之路。保水剂（Super absorbents polymers，SAPs），是化学节水材料的一种，又称高吸水剂，是吸水聚合物的统称，它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的纯水，而且具有反复吸水功能，保水剂所吸纳的大部分水分释放供作物吸收利用。同时，保水剂可以改良土壤结构，提高土壤水分的保持能力和水肥的利用率（Moslemi，et al.，2011；穆俊祥等，2016；李荣等，2021）。当土壤中加入保水剂后，保水剂在土壤中吸水膨胀，把分散的土壤颗粒黏结成团块状，使土壤容重下降，孔隙度增加，调节土壤中的水、气、热状况而有利于作物生长（庄文化等，2007）。同时，保水剂具有吸附、离子交换作用，肥料溶液中离子能被保水剂中的离子交换，可减少肥料的淋失（黄占斌等，2016）。

宁夏中部半干旱偏旱区年降水量250 mm左右，降水主要集中在7～9月份。水分不足和年降水量分布不均严重限制作物的生长（Wang，et al.，2009）。由于该地区土地肥力瘠薄，气候干旱少雨，土壤沙化严重、保水保肥性能差，同时，在农业生产中仍存在用水效率不高、土壤肥力难以维持等突出问题（李小炜等，2016），导致作物单产水平很低，制约着当地经济的发展（廖佳丽等，2009a）。因此，抗旱保水和改善土壤肥力已成为该区提高宁夏当地优势特色作物生产力和农业可持续发展的重要选择。因此，项目分别在宁夏同心扬黄灌区和盐环定扬黄灌区，以马铃薯和春玉米为研究对象，主要开展保水剂的保水保肥效应及对马铃薯、玉米生长发育、养分吸收以及水肥利用效率的影响进行大田试验，研究其作用机制，探寻适合旱地马铃薯和玉米田保水剂的种类及最佳施用量，为宁夏旱地农业节水增产、提高水肥利用效率和现代高效节水农业的发展提供理论依据和技术支持。