保水劑施用方式對土壤含水量和微生物生物量及馬鈴薯產(chǎn)量的影響

李 倩，巴 圖，李玉龍，謝 磊，劉景輝，于 卓，申逸杰

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特 010019;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)廳，呼和浩特 010011； 3.烏蘭察布市高級技工學(xué)校，內(nèi)蒙古集寧 012000)

保水劑施用方式對土壤含水量和微生物生物量及馬鈴薯產(chǎn)量的影響

李 倩1,2，巴 圖1，李玉龍3，謝 磊2，劉景輝1，于 卓1，申逸杰1

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，呼和浩特 010019;2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)廳，呼和浩特 010011； 3.烏蘭察布市高級技工學(xué)校，內(nèi)蒙古集寧 012000)

采用穴施、溝施聚丙烯酰胺型(PAM)保水劑和聚丙烯酸鉀型(PAA-K)保水劑,對馬鈴薯根際不同生育時期、不同土層土壤體積含水量、土壤微生物生物量碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)和馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行研究。結(jié)果表明：穴施保水劑較大程度提高橫向和縱向土壤體積含水量，溝施處理次之，且施用PAM的效果好于PAA-K。土壤微生物生物量碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層深度的遞增逐漸降低，穴施PAM和PAA-K明顯提高土壤微生物生物量碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，整體表現(xiàn)為穴施PAM>穴施PAA-K>溝施PAM>溝施PAA-K>CK(不施保水劑)。穴施、溝施保水劑處理明顯地降低馬鈴薯小薯率，提高馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率，并且施用PAM的效果好于PAA-K，穴施的效果好于溝施。穴施PAM、PAA-K處理分別較CK產(chǎn)量提高12.07%和10.44%，溝施PAM、PAA-K處理的產(chǎn)量分別較CK提高7.38%和5.22%。馬鈴薯成熟期，土壤微生物生物量碳與土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、產(chǎn)量及商品薯率呈極顯著正相關(guān)；土壤體積含水量與土壤微生物生物量氮、土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)及產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。穴施保水劑處理有效地提高土壤體積含水量及土壤微生物生物量碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，顯著提高馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率，效果優(yōu)于溝施處理和CK，且穴施PAM效果最好。

保水劑；馬鈴薯；土壤微生物生物量；產(chǎn)量

內(nèi)蒙古馬鈴薯種植面積占全國的10%以上，是中國重要的馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)之一，受水資源的限制，西部旱作區(qū)80%左右為平作[1]。在水資源短缺地區(qū)，提高水分有效利用率是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要問題。保水劑作為一種吸水能力特別強(qiáng)的高分子材料[2]，可降低蒸發(fā)，提高土壤含水率[3]，具有較強(qiáng)的保水和提供植物水分的能力[4]。已有研究表明[5-6]，施用保水劑能夠提高土壤持水量，相同水勢下隨保水劑用量增加各處理含水量明顯增加；施用保水劑使得土壤水分波動范圍較小，在干旱時能持續(xù)供水，比較穩(wěn)定，且可以降低水分虧缺，有較好的保水效果，施用保水劑1 a后，較對照土壤含水量增加0.7%～3.1%。保水劑對土壤微生物量有一定的影響[7]，施用保水劑對增大土壤空隙有積極的作用，進(jìn)而促進(jìn)土壤微生物的增加，保水劑高施用量情況下微生物量比無保水劑條件下明顯減小[8]。關(guān)于施用保水劑可提高馬鈴薯產(chǎn)量的研究已有一些報道，黃占斌等[9]研究表明，穴施保水劑可使馬鈴薯增產(chǎn)16%；王栓全等[10]研究表明，施用保水劑可使馬鈴薯產(chǎn)量提高31.2%，大薯率提高21.7%。武繼承等[11]和劉殿紅等[12]研究表明45～60 kg/hm2保水劑施用量最為合適，并在產(chǎn)品示范田取得明顯效益，然而對施用保水劑后作物根系附近橫向和縱向不同土層土壤含水率和土壤微生物生物量的影響的研究報道較少。因此，本試驗(yàn)研究2種不同保水材料作用下馬鈴薯不同生育時期不同土層橫向和縱向土壤含水率、微生物量及馬鈴薯產(chǎn)量的變化，為篩選合適的保水材料和作用方式在旱作馬鈴薯上的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在內(nèi)蒙古四子王旗坡底村。該區(qū)地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部，干旱、少雨、多風(fēng)、且蒸發(fā)量大。年均降水量110～350 mm，年均氣溫1～6 ℃，年平均無霜期108 d。土壤含沙量大且疏松，植被攔截能力差，土質(zhì)為淡粟鈣土、棕鈣土。土壤全氮0.77 g/kg，堿解氮89.90 mg/kg,全磷0.80 g/kg,有效磷18.10 mg/kg,全鉀19.94 g/kg,速效鉀97.00 mg/kg,有機(jī)質(zhì)20.22 g/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試材為馬鈴薯(‘大西洋’)，由中加農(nóng)業(yè)生物科技有限公司提供。供試保水劑為白色顆粒聚丙烯酰胺(PAM)和白色粉聚丙烯酸鉀(PAA-k)，分別購自東營華業(yè)新材料有限公司和唐山博亞公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2015年5月-10月進(jìn)行，5月25日播種。試驗(yàn)設(shè)不施保水劑為對照、溝施聚丙烯酸鉀、溝施聚丙烯酰胺、穴施聚丙烯酸鉀、穴施聚丙烯酰胺保水劑5種處理，分別用CK、FPAA-K、FPAM、HPAA-K、HPAM表示。溝施的方法為播前開15 cm深的溝均勻撒入保水劑(保水劑與干土以體積比為1∶5混合)，再施肥播種；穴施保水劑的方法為播前挖15 cm深的穴，集中施入保水劑(保水劑與干土以體積比為1∶5混合)，再施肥播種馬鈴薯。馬鈴薯復(fù)合肥用量為750 kg/hm2[w(N)∶w(P2O5)∶w(K2O)= 17∶6∶22)]，保水劑施用量為60 kg/hm2。小區(qū)面積28 m2，每小區(qū)20行，行距50 cm，株距35 cm，重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。不灌水，利用自然降水供水，田間管理同大田。

1.4 測定指標(biāo)及方法

在馬鈴薯苗期(6月20日)、塊莖形成期(7月15日)、塊莖膨大期(8月5日)、淀粉積累期(8月20日)、成熟期(9月14日)使用土壤體積含水量測定儀測定馬鈴薯根部15 cm土層的土壤體積含水量；采集距土壤表面0～40 cm(0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、)土層新鮮土壤樣品過2 mm篩后，放在陰涼處風(fēng)干，然后剔除植物殘體和其他雜物后，采用氯仿熏蒸K2SO4提取方法[13]測定土壤微生物生物量碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，重復(fù)3次。在馬鈴薯塊莖膨大期(8月5日)使用土壤水分測定儀測定馬鈴薯株距方向0～15 cm(0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm)、距土壤表面0～60 cm(0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm、15～20 cm、20～25 cm、25～30 cm、30～40 cm、40～60 cm)土壤體積含水量。

馬鈴薯成熟后收獲，每小區(qū)取10 m2測定產(chǎn)量，計算商品薯率、中薯率和小薯率，重復(fù)3次。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003處理數(shù)據(jù)并作圖，用SAS 9.0軟件進(jìn)行方差分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同保水劑施用方式對土壤體積含水量的影響

由圖1可知，隨生育時期的推進(jìn)，土壤體積含水量呈現(xiàn)“降-升-降-升”的變化趨勢。馬鈴薯苗期至塊莖形成期，氣溫逐漸上升，降雨偏少，地表蒸騰使土壤體積含水量降低，塊莖形成期之后降水逐漸增多，土壤體積含水量逐漸增加，塊莖膨大期值達(dá)到最高，淀粉積累期略有降低，至成熟期達(dá)第2個峰值。施用保水劑處理增加了土壤體積含水量。塊莖膨大期時，HPAM處理的土壤體積含水量顯著高于其他處理，HPAA-K次之，且HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的土壤體積含水量分別較CK提高43.01%、33.87%、29.57%和9.14%；淀粉積累期，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的土壤體積含水量分別較對照提高29.20%、26.28%、24.09%和17.52%。HPAM提高土壤體積含水量的幅度最大，HPAA-K較大，F(xiàn)PAM、FPAA-K次之，均高于CK。可見，穴施保水劑較大程度地提高土壤體積含水量，溝施處理提高土壤體積含水量的幅度次之，且施用保水劑PAM提高土壤體積含水量的效果好于PAA-K。

如圖2所示，隨土層深度的加深土壤體積含水量逐漸增加，深度達(dá)到40 cm后土壤體積含水量變化趨緩，HPAM和HPAA-K處理降低幅度較小。隨著遠(yuǎn)離施入保水劑的位置，土壤體積含水量逐漸降低，即距離植株15 cm處的土壤體積含水量<距離植株10cm處的土壤含水量<距離植株5 cm處土壤含水量。15 cm土層深度處，距離植株5 cm處，土壤體積含水量的大小順序?yàn)镠PAM>HPAA-K>FPAM>FPAA-K>CK，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的土壤體積含水量分別較CK高55.88%、41.76%、25.88%和13.53%；距離植株10 cm處，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的土壤體積含水量分別比CK高出55.88%、41.76%、25.88%和13.53%；距離植株15cm處，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的土壤體積含水量分別較CK高58.50%、29.93%、23.13%和18.37%。HPAM最大程度地提高土壤體積含水量，HPAA-K較大，F(xiàn)PAM、FPAA-K次之，均高于對照。可見，穴施保水劑較大程度地提高了土壤體積含水量，溝施處理次之，且施用保水劑PAM比PAA-K提高土壤體積含水量的效果好。

圖1 不同處理下不同生育時期的土壤體積含水量Fig.1 Soil volumetric water content at different growth stages under different treatments

圖2 不同處理下不同株距的土壤體積含水量Fig.2 Soil volumetric water content of different planting distance under different treatments

2.2 不同保水劑施用方式對土壤微生物生物量碳的影響

土壤微生物生物量碳是土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化和分解的動力，是土壤養(yǎng)分的重要來源，可反映土壤養(yǎng)分有效狀況和生物活性，常作為土壤對環(huán)境響應(yīng)的指示指標(biāo)[14]。由圖3可知，土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層深度的遞增逐漸降低，隨生育時期的推進(jìn)先升后降，馬鈴薯塊莖膨大期值最高。馬鈴薯各生育時期，土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體表現(xiàn)為HPAM>HPAA-K>FPAM>FPAA-K>CK。塊莖膨大期，0～10 cm土層，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較CK提高35.87%、28.26%、13.04%和5.80%；10～20 cm土層，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的值分別較CK提高31.17%、27.71%、13.01%和4.70%；20～40 cm土層，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的值分別較CK提高26.47%、21.49%、9.92%和0.00%。塊莖膨大期，0～10 cm土層、10～20 cm土層CK處理的土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比20～40 cm土層高52.07%和45.84%，0～10 cm土層、10～20 cm土層FPAA-K處理分別比20～40 cm土層提高60.88%和52.69%，0～10 cm土層、10～20 cm土層FPAM處理分別比20～40 cm土層提高56.39%和49.95%，0～10 cm土層、10～20 cm土層HPAA-K處理分別比20～40 cm土層提高60.54%和53.31%，0～10 cm土層、10～20 cm土層HPAM處理分別比20～40 cm土層提高63.40%和51.29%?？梢?，HPAM處理最大程度地提高土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，HPAA-K處理次之，F(xiàn)PAM和FPAA-K也明顯地提高土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)；0～10 cm和10～20 cm土層的土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于20～40 cm土層處理，且相差較小。

1.苗期 Seedling stage；2.塊莖形成期 Tuber initiation stage；3.塊莖膨大期 Tuber bulking stage;4.淀粉積累期 Starch accumulation stage；5.成熟期 Mature stage ；下同 The same below

圖3不同處理下不同生育時期的土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)
Fig.3Soilmicrobialbiomasscarboncontentatdifferentgrowthperiodunderdifferenttreatments

2.3 不同保水劑施用方式對土壤微生物生物量氮的影響

土壤微生物生物量氮是土壤有機(jī)氮的重要組成部分，其數(shù)量雖少，但卻控制著土壤中碳、氮養(yǎng)分循環(huán)，對土壤養(yǎng)分的供給以及有機(jī)無機(jī)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化起著非常重要的作用[15]，是重要的土壤活性氮庫源，是土壤微生物對氮素礦化與固持作用的綜合反映[16]。由圖4可知，表層土壤的土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于10～20 cm土層，高于20～40 cm土層處理。隨生育時期的推進(jìn)土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)“單峰”曲線變化，馬鈴薯塊莖膨大期達(dá)峰值，整體表現(xiàn)為HPAM>HPAA-K>FPAM>FPAA-K>CK。成熟期，0～10 cm土層，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較CK高出18.51%、16.66%、17.95%和16.66%；10～20 cm土層，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的值分別較CK高23.45%、20.57%、17.75%和14.69%；20～40 cm土層，HPAM、HPAA-K、FPAM、FPAA-K處理的值分別較CK高出19.23%、26.92%、15.38%和7.69%。成熟期，0～10 cm土層、10～20 cm土層CK處理的土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別較20～40 cm土層高45.41%和31.93%，0～10 cm土層、10～20 cm土層FPAA-K處理分別較20～40 cm土層高57.53%和40.50%，0～10 cm土層、10～20 cm土層FPAM處理分別較20～40 cm土層高48.64%和34.64%，0～10 cm土層、10～20 cm土層HPAA-K處理分別比20～40 cm土層高33.66%和25.33%，0～10 cm土層、10～20 cm土層HPAM處理分別較20～40 cm土層高44.54%和36.60%?？梢姡琀PAM處理最大程度地提高了土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，HPAA-K處理次之，F(xiàn)PAM和FPAA-K較大程度地提高了土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)；0～10 cm和10～20 cm土層的土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于20～40 cm土層處理，10～20 cm土層的土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)略低于0～10 cm處理。

2.4 不同保水劑施用方式對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表1可知，HPAM、HPAA-K處理的產(chǎn)量顯著高于FPAM、FPAA-K和CK，CK處理產(chǎn)量最低。馬鈴薯產(chǎn)量表現(xiàn)為HPAM>HPAA-K>FPAM>FPAA-K>CK，穴施保水劑處理HPAM和HPAA-K分別較CK產(chǎn)量提高12.07%和10.44%，溝施保水劑處理FPAM、FPAA-K的產(chǎn)量分別較CK提高7.38%和5.22%。穴施保水劑處理HPAM的商品薯率顯著高于HPAA-K，CK最小，HPAM、HPAA-K、FPAM和FPAA-K的商品薯率分別較CK高9.47%、8.06%、4.52%和1.90%；且穴施、溝施保水劑處理顯著降低馬鈴薯小薯率?？梢?，穴施、溝施保水劑處理均明顯地降低馬鈴薯小薯率，提高馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率，并且施用PAM的效果好于PAA，穴施的效果好于溝施。

圖4 不同處理下不同生育期的土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fig.4 Soil microbial biomass nitrogen content at different growth period under different treatments

處理Treatment產(chǎn)量/(t/hm2)Yield增產(chǎn)率/%Yield-increasingrate商品薯率/%Commoditypotatorate中薯率/%Mediumtuberrate小薯率/%SmalltuberrateCK28.17d-83.87e6.20a9.93aFPAM30.25b7.38b87.66c6.17a6.17cFPAA-K29.64c5.22c85.46d5.61b8.92bHPAM31.57a12.07a91.81a2.99d5.20cdHPAA-K31.11a10.44a90.63b4.33c5.04d

注:同列不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著；“-”表示無。

Note: Different lowercase letters represent significant difference at 0.05 level；“-” non.

2.5 土壤指標(biāo)與馬鈴薯產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系

成熟期的土壤體積含水量、土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮與馬鈴薯產(chǎn)量相關(guān)分析結(jié)果見表2。由表2可以看出，土壤體積含水量和土壤微生物生物量氮呈顯著正相關(guān)；土壤微生物生物量碳與土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān)，與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)；產(chǎn)量和商品薯率呈極顯著正相關(guān)，與小薯率呈顯著負(fù)相關(guān)；商品薯率和小薯率呈顯著負(fù)相關(guān)。

表2 各指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系(n=5)Table 2 Correlation analysis of different indexes

注：**和*分別表示在0.01和0.05水平顯著。

Note：** and * represent significant at 0.01 level and 0.05 level respectively.

3 結(jié)論與討論

保水劑具有高分子二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，通過吸水和溶脹兩種方式進(jìn)行吸水，能顯著提高土壤含水率，并有效改善土壤物理性狀[17]。在馬鈴薯各生育時期土壤體積含水量2個峰分別出現(xiàn)在塊莖膨大期和成熟期。在塊莖膨大期，由于馬鈴薯塊莖需要大量吸水膨大生長，保水劑此時釋放保存的水分來滿足塊莖的生長需求。在淀粉積累期，塊莖需水量減少，保水劑又通過吸水特性來減少土層中的水分。隨土層深度的加深土壤體積含水量逐漸增加，土層深度達(dá)到40 cm后土壤體積含水量變化趨緩，HPAM和HPAA-K處理值降低程度較小。土壤體積含水率距離馬鈴薯根系橫向表現(xiàn)為隨著遠(yuǎn)離施入保水劑的位置土壤體積含水量逐漸降低，即距離植株15 cm處的土壤體積含水量<距離植株10 cm處的土壤體積含水量<距離植株5 cm處的土壤體積含水量相同土層的土壤體積含水量。且總體表現(xiàn)為施用保水劑處理明顯增加土壤體積含水量，穴施保水劑較大程度地提高土壤體積含水量，溝施處理提高土壤體積含水量的幅度較大，且施用保水劑PAM提高土壤體積含水量的效果好于PAA-K。

施用保水劑土壤微生物生物量碳、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加，可能是施用保水劑增加了土壤含水量，改善了土壤物理性狀，為微生物的生存提供良好的環(huán)境，促使微生物大量繁殖。土壤微生物生物量隨土壤含水量的增加而增加[18-19]。土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層深度的遞增逐漸降低，隨生育時期的推進(jìn)先升后降，馬鈴薯塊莖膨大期值最高。HPAM處理最大程度地提高土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，HPAA-K處理次之，F(xiàn)PAM和FPAA-K較大程度地提高土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)；0～10 cm和10～20 cm土層的土壤微生物生物量碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著高于20～40 cm土層處理。表層土壤的土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于10～20 cm土層和20～40 cm土層處理。隨生育時期的推進(jìn)土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)“單峰”曲線變化，馬鈴薯塊莖膨大期達(dá)峰值，整體表現(xiàn)為HPAM>HPAA-K>FPAM>FPAA-K>CK。HPAM處理最大程度地提高土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，HPAA-K處理次之，F(xiàn)PAM和FPAA-K較大程度地提高土壤微生物生物量氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

沃特、PAM促進(jìn)馬鈴薯生長,提高塊莖產(chǎn)量,減少塊莖個數(shù),增大最大塊莖,且穴施用量越大,塊莖產(chǎn)量越高,塊莖個數(shù)越少,最大塊莖越大[20]。保水劑對馬鈴薯等作物有顯著的增產(chǎn)作用，并可顯著提高馬鈴薯商品薯率[21]。穴施、溝施保水劑處理較大程度地降低了馬鈴薯小薯率，提高了馬鈴薯產(chǎn)量和商品薯率，并且施用PAM的效果好于PAA-K，穴施的效果好于溝施。

Reference：

[1]郭小軍,王曉燕,白光哲,等.內(nèi)蒙古地區(qū)馬鈴薯種植業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景[J].中國馬鈴薯,2011,25(2):122-124.

GUO X J,WANG X Y,BAI G ZH,etal.Development situation and prospects of Inner Mongolia potato planting[J].ChinesePotatoJournal,2011,25(2):122-124(in Chinese with English abstract).

[2]楊連利,李仲謹(jǐn),鄧娟利.保水劑的研究進(jìn)展與發(fā)展新動向[J].材料導(dǎo)報,2005,19(6):42-44.

YANG L L,LI ZH J,DENG J L.Development status and trend of super absorbent polymers[J].MaterialReviews,2005,19(6):42-44(in Chinese with English abstract).

[3]劉慧軍,劉景輝,徐勝濤,等.不同粒徑保水劑對土壤水分及燕麥生長的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2012,21(8):89-93.

LIU H J,LIU J H,XU SH T,etal.Effect of super absorbent polymers with different granularities on soil water and oat growth[J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2012,21(8):89-93(in Chinese with English abstract).

[4]茍春林,王新愛,李永勝,等.保水劑與氮肥的相互影響及節(jié)水保肥效果[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,44(19):4015-4021.

GOU CH L,WANG X A,LI Y SH,etal.Interaction between water retaining agent and nitrogen fertilizers and the effect of water and fertilizer[J].ScientiaAgriculturalSinica,2011,44(19):4015-4021(in Chinese with English abstract).

[5]蔡典雄,王小彬,Keith S.土壤保水劑對土壤持水特性及作物出苗的影響[J].土壤肥料,1999(1):13-16.

CAI D X,WANG X B,KEITH S.Effects of super absorbent polymers on soil water conversation characteristics and crop emergence[J].SoilandFertilizerSciencesinChina,1999(1):13-16(in Chinese).

[6]張永濤,李增印,湯天明.山地果園施用保水劑的效果研究[J].水土保持研究,2001,8(3):65-67.

ZHANG Y T,LI Z Y,TANG T M.Effect on using water-retention preparation in mountain orchard[J].ResearchofSoilandWaterConservation,2001,8(3):65-67(in Chinese with English abstract).

[7]胡亞林,汪思龍,顏紹馗.影響土壤微生物活性和群落結(jié)構(gòu)因素研究進(jìn)展[J].土壤通報,2006,37(1):170-176.

HU Y L,WANG S L,YAN SH K.Research advances on the factors influencing the activity and community structure of soil microorganism[J].ChineseJournalofSoilScience,2006,37(1):170-176(in Chinese with English abstract).

[8]SOJKA R E,ENTRY J A,FUHRMANN J J.The influence of high application rates of polyacrylamide on microbial matabolic potential in an agricultural soil[J].AppliedSoilEcology,2006,32(2):243-252.

[9]黃占斌,張國楨,李秧秧,等.保水劑特性測定及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2002,18(1):22-26.

HUANG ZH B,ZHANG G ZH,LI Y Y,etal.Characteristics of aquasorb and its application in crop production[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2002,18(1):22-26(in Chinese with English abstract).

[10]王栓全,張成娥,鄧西平.陜北新修梯田馬鈴薯高產(chǎn)栽培技術(shù)研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2000,18(1):60-64.

WANG SH Q,ZHANG CH E,DENG X P.Planting techniques for high yield of potato in newly-built terraced field in North Shaanxi[J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2000,18(1):60-64(in Chinese with English abstract).

[11]武繼承,鄭惠玲,史福剛,等.不同水分條件下保水劑對小麥產(chǎn)量和水分利用的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報,2007,22(5):40-42.

WU J CH,ZHENG H L,SHI F G,etal.Effect of water-retaining agent on wheat production and water utilization under different moisture conditions in dryland[J].ActaAgriculturaeBoreall-Sinica,2007,22(5):40-42(in Chinese with English abstract).

[12]劉殿紅,黃占斌,蔡連捷.保水劑用法和用量對馬鈴薯產(chǎn)量和效益的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報,2008,17(1):266-270.

LIU D H,HUANG ZH B,CAI L J.Effect of different ways and amounts of aquasorbent applying on yield and benefit of potato[J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2008,17(1):266-270(in Chinese with English abstract).

[13]吳金水,林啟美,黃巧云,等.土壤微生物生物量的測定方法及其應(yīng)用[M].北京:氣象出版社,2006.

WU J SH,LIN Q M,HUANG Q Y,etal.The Determination Methods and Application of Soil Microbial Biomass[M]. Beijing:Meteorological Press,2006(in Chinese).

[14]宋秋華,李鳳民,劉洪升,等.黃土區(qū)地膜覆蓋對麥田土壤微生物體碳的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2003,19(4):1512-1516.

SONG Q H,LI F M,LIU H SH,etal.Effect of plastic film mulching on soil microbial in spring wheat field in semi-arid loess area[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2003,19(4):1512-1516(in Chinese with English abstract).

[15]ABBASI M K,SHAH Z,ADAMS W A.Mineralization and nitrification potentials of grassland soils at shallow depth during laboratory incubation[J].JournalofPlantNutritionandSoilScience,2001,164(5):497-502.

[16]焦曉光,魏 丹,隋躍宇.長期培肥對農(nóng)田黑土土壤微生物量碳、氮的影響[J].中國土壤與肥料,2010,3(3):1-3.

JIAO X G,WEI D,SUI Y Y.Effects of long term fertilization on the soil microbialmicrobial biomass for black soil in farmland[J].SoilandFertilizerSciencesinChina,2010,3(3):1-3(in Chinese with English abstract).

[17]LIU F CH,MA H L,XING SH J,etal.Effects of super absorbent polymer on dry matter accumulation and nutrient uptake of pinus pinaster container seedlings[J].JournalofForestResearch,2013,18(3):220-227.

[18]郭金瑞,宋振偉,彭憲現(xiàn),等.東北黑土區(qū)長期不同種植模式下土壤碳氮特征評價[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2015,31(6):178-185.

GUO J R,SONG ZH W,PENG X X,etal.Evaluation in soil carbon and nitrogen characteristics under long-term cropping regimes in black soil region of northeast China[J].TransactionoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2015,31(6):178-185(in Chinese with English abstract).

[19]肖 新,朱 偉,肖 靚,等.適宜的水氮處理提高稻基農(nóng)田土壤酶活性和土壤微生物量碳氮[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2013,29(21):91-98.

XIAO X,ZHU W,XIAO L,etal.Suitable water and nitrogen treatment improves soil microbial biomass carbon and nitrogen and enzyme activities of paddy field[J].TransactionoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2013,29(21):91-98(in Chinese with English abstract).

[20]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(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2007,23(8):72-79.

DU SH N,BAI G SH,ZHAO SH W,etal.Effects of wote super absorbent and PAM absorbent on soil moisture and growth of potato[J].TransactionoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2007,23(8):72-79(in Chinese with English abstract).

[21]凌永勝,李錦全,葉麗嬌,等.溝施保水劑對閩南丘陵旱地馬鈴薯產(chǎn)量及土壤水分的影響研究[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報,2010,25(2):158-162.

LING Y SH,LI J Q,YE L J,etal.Effects of absorbent in ploughed furrow on potato productivity and moisture retention in soil of loess hilly and gully regions in southern Fujian[J].FujianJournalofAgriculturalSciences,2010,25(2):158-162(in Chinese with English abstract).

EffectsofApplicationMethothsofSuperAbsorbentPolymersonSoilMoistureContentandMicrobialBiomassandPotatoYield

LI Qian1,2,BA Tu1,LI Yulong3,XIE Lei2,LIU Jinghui1,YU Zhuo1and SHEN Yijie1

(1.Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010019,China;2.Inner Mongolia Autonomous Region Agricultural and Animal Husbandry Administration,Hohhot 010011,China;3.Ulanchap Senior Technical School,Jining Inner Mongolia 012000,China)

To choose proper super absorbent polymers and the right application methods,we carryed out the experiment on effects of application methods of different super absorbent polymers on soil microbial biomass mass fraction,soil volumetric water mass fraction and potato production. With polyacrylamide type super absorbent polymer(PAM) and polyacrylic acid potassium type super absorbent polymer(PAA-K) as materials,we adopted hole and furrow applications of different layers’ soil to determin soil microbial biomass carbon and nitrogen mass fraction and soil volumetric water mass fraction at different growth periods. The results showed that hole aplication of super absorbent polymers improved soil volumetric water mass fraction obviously and furrow application also expressed well,but the effect of PAM application was better than PAA-K. Soil microbial biomass carbon and nitrogen mass fraction decreased with the increase of soil layer,and hole application super absorbent polymers increased the values obviously，and it showed hole application PAM > hole application PAA-K > furrow applicaiton PAM > furrow application PAA-K > CK. Application of super absorbent polymers reduced the rate of small potato rate and improved potato yield and potato commodity rate significantly. Hole application of PAM,PAA-K,furrow application PAM,and furrow applying PAA-K increased potato yield by 12.07%,10.44%,7.38% and 5.22% more than control,respectively. At potato mature period,soil microbial biomass carbon and soil microbial biomass nitrogen mass fraction ,potato yield and potato commodity rate presented very significantly positive correlation,soil volumetric water mass fraction and soil microbial biomass nitrogen,soil microbial biomass carbon and yield expressed significantly positive correlation.In conclusion,hole application of super absorbent polymers improved soil volumetric water mass fraction ,soil microbial biomass carbon and nitrogen mass fraction effectively,and improved potato yield and commodity potato rate significantly,and they showed better effect than that of furrow application of super absorbent polymers and control,while hole application of PAM was best.

Super absorbent polymers; Potato; Soil microbial biomass; Yield

2016-10-09

2016-11-12

National Natural Science Foundation of China(No.31360321);National Natural Science Foundation of Inner Mongolia(No.2014BS0317);Postdoctoral Fund.

LI Qian,female,Ph.D.Research areas:physiology of potato drought resistance.E-mail：liqiancf@163.com

S156.2

A

1004-1389(2017)10-1453-08

日期：2017-10-18

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20171018.1733.012.html

2016-10-09

2016-11-12

國家自然科學(xué)基金(31360321)；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金(2014BS0317)；博士后基金項(xiàng)目。

李 倩，女，博士，從事馬鈴薯抗旱生理研究。E-mail：liqiancf@163.com

劉景輝，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事耕作制度與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究。E-mail：cauljh@163.com

CorrespondingauthorLIU Jinghui,male,Ph.D,professor,doctoral supervisor.Research areas:farming system and agricultural ecosystem.E-mail：cauljh@163.com

(責(zé)任編輯：史亞歌Responsibleeditor:SHIYage)