不同保水剂制成凝胶对土壤性状、马铃薯产量及水分利用效率的影响

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是我国主要的粮食作物之一，其产量及种植面积仅次于小麦、玉米、水稻，在粮食生产中占有重要的地位（肖国举等，2015）。马铃薯性喜温凉、适应性强，与其他作物相比，具有较强的耐旱、耐贫瘠能力，在干旱半干旱区农作物布局中，占有举足轻重的地位（刘殿红，2006）。马铃薯作为宁夏回族自治区重要的粮食和经济作物，其种植面积占全区的80%以上，已成为该区“四大支柱产业”之一（廖佳丽等，2009）。宁夏中部半干旱偏旱区降水量少，降水年内分布不均、年际变化大，70%的降水集中在7～9月份，年蒸发量达1 050 mm，旱灾频发（杨金娟，2013）。旱灾严重影响作物的生长发育，造成作物减产，而马铃薯对水分亏缺非常敏感（王婷等，2010）。因此，提高单产的突破口在于水，其解决途径在于发展旱作节水种植技术（杜守宇和杜伟，2008），如何应用蓄水保墒措施来提高作物生产力，是提高该区马铃薯产量的技术关键。利用高分子聚合物为保水材料达到节水增产目的是近年来迅速发展的一项农业新技术（侯冠男等，2012）。

保水剂作为一种交联密度很低、不溶于水、具有高水膨胀性且吸水力强的新型高分子材料，是良好的土壤胶结剂，既能改善土壤结构，促进团粒的形成，又能蓄水保墒。同时对土壤水分具有较好的抑蒸效果，可调节季节性降水分配，改善旱区作物生长的土壤水分环境，提高作物产量（孙凤英等，2013；秦舒浩等，2013）。相关研究表明（杜社妮等，2008；刘殿红等，2007），在干旱、半干旱的黄土高原区，保水剂能够促进马铃薯和玉米不同生育阶段的干物质积累及提高其水分利用效率，改善作物地上和地下干物质量的分配，促进作物产量的提高。保水剂施用量越大，土壤含水量越高，作物增产增收的效果越显著。刘洋等（2015）研究表明，保水剂不同用量能够减缓土壤水分蒸发，增加土壤水分有效量，对干旱区或者土壤缺水条件下的植物生长具有重要作用。崔娜等（2011）在研究不同粒径保水剂对土壤物理性质的影响时发现，与干旱对照组相比，保水剂处理降低了土壤容重，提高了土壤总孔隙度。李继成等（2008）的研究发现，保水剂与肥料配施其土壤团聚体含量均较对照有显著提高，且保水剂用量越大，土壤团聚体含量越多。保水剂应用在马铃薯（卢会文等，2012）、黄瓜（陈海丽等，2006）等作物上可显著改善植株的农艺性状并且提高作物的产量和商品率。

干物质积累和养分的吸收直接影响作物的生长发育，从而影响产量。了解干物质与养分吸收动态变化规律，有助于采取有效措施调控作物生长发育、提高产量（Song and Li，2002）。关于对马铃薯植株体内氮、磷、钾吸收规律，也有较多的相关研究。刘克礼等（2003）认为，在整个生育期马铃薯各器官氮含量始终表现为叶片含量最高，其次为地上茎，块茎含量最低。高聚林等（2003）研究结果表明，磷元素在马铃薯植株中较为活跃，磷营养水平与马铃薯块茎膨大有密切关系，最终贮存在块茎中。盛晋华等（2003）研究发现，马铃薯对钾元素的吸收速率在块茎增长期达到高峰。以上均是针对保水剂不同类型、保水剂不同施用方式或保水剂结合其他保墒措施的研究，而对保水剂不同类型和不同用量的研究鲜见报道。同时，保水剂在马铃薯上的研究目前主要集中在对土壤水分、结构及生长方面，而对马铃薯干物质积累和养分吸收等方面的研究尚未见报道。

沃特保水剂采用纳米材料，引入了有机-无机接枝共聚技术，是目前成本较低并具有较强吸水能力的保水剂，具有吸水性好、改善土壤通透性、土壤水分含量减少时可缓慢释放水分等性能，同时可提高30%作物产量，应用前景广阔（杨永辉等，2006）。微生物保水剂是一种新型富含纳米级的生物菌种的多功能制剂，具有吸贮水分的性能，特别是与纳米级的微生物菌种高效复合，能降低肥料用量30%～50%，可有效提高肥料的利用率（杨逵，2008）。保水剂因种类、施用方式、施用量的不同，在不同地区保水剂对改善土壤物理性质和作物增产效果也不同，且目前保水剂结合当地气候和土壤等条件的使用技术还不够完善，使得实际应用中保水剂的保墒增产效果千差万别（杜社妮等，2012；黄伟等，2014）。本研究在同心县王团镇宁夏旱作节水高效农业科技园，以沃特保水剂和微生物保水剂不同施用量为对象，对两种土壤保水剂不同施用量制成凝胶改善土壤物理性状和马铃薯增产效果进行对比研究，探寻适合马铃薯田的保水剂种类、施用方式及最佳施用量，为宁夏中部干旱带扬黄灌区马铃薯生产中合理施用保水剂提供科学参考。