新型超吸水材料对马铃薯生长•产量和效益的影响

摘要 [目的]为解决甘肃河西祁连山南部浅山区马铃薯各生育期干旱缺水问题提供科学依据。[方法]在甘肃武威凉州区张义镇开展新型超吸水材料（保水剂）对马铃薯生长的影响的示范试验，以不施保水剂处理为对照（CK），采用单因素随机区组方法设计田间试验，研究不同用量保水剂（D1：45 kg/hm2，D2：75 kg/hm2，D3：105 kg/hm2，D4：135 kg/hm2）对马铃薯不同生育期土壤含水量、形态特征、叶绿素含量、产量及经济效益的影响。[结果]施用不同量的保水剂能不同程度地提高马铃薯生育期土壤含水量，尤其是10～20 cm深度的土层。施用保水剂能提高马铃薯生育期株高和株幅，以D2处理效果最佳;马铃薯叶绿素含量随着生育期的推进整体呈单峰曲线变化，在块茎形成期达到峰值。不同生育期D2处理的叶绿素含量最高;各保水剂处理商品率均高于CK，增幅为2.26%～15.84%;D2处理可实现增收8 730.87元/hm2。[结论]综合结果表明保水剂用量75 kg/hm2为最优处理。

关键词 保水剂;马铃薯;土壤含水量;产量;经济效益

中图分类号 S 482.99  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）12-0188-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.12.048

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of New Superabsorbent Material on Potato Growth，Yield and Economic Benefits

ZHOU Qi，WANG Lei，XU Ye et al

（Gansu Academy of Agri-Engineering Technology，Wuwei，Gansu 733006）

Abstract [Objective]In order to provide scientific basis for solving the problem of drought and water shortage of potato in each growth period in the shallow mountain area of the southern Qilian Mountains in Hexi，Gansu Province.[Method]A demonstration experiment on the effect of new superabsorbent materials on potato growth was carried out in Zhangyi Town，Liangzhou District，Wuwei City ，Gansu Prov.This test was treated without a water retaining agent as CK，the influence of different amounts of water （D1：45 kg/hm2，D2：75 kg/hm2，D3：105 kg/hm2，D4：135 kg/hm2） of new superabsorbent materials （below referred to water retaining agent） on the soil water content，morphological characteristics，chlorophyll content，yield and economic benefits of different growth stages of potato was studied.[Result]The results showed that the application of different amounts of water retaining agent could increase the water content of the cultivated soil layer during the potato growth period，especially the soil layer with a depth of 10-20 cm.Application of water retaining agent could increase the plant height and plant width during the potato growth period，and the effect of D2 treatment was the best effect;the chlorophyll content of the potato increased as the growth period progressed.It changed in a single-peak curve and reached its peak during the tuber formation period.The chlorophyll content of D2 treatment in different growth periods was the highest;the commodity rate of each treatment with water retaining agent was higher than that of CK，the increase was 2.26%-15.84%.The D2 treatment could increase the income of 8 730.84 yuan/hm2.[Conclusion]The comprehensive results showed that 75 kg/hm2 of water retaining agent was the optimal treatment for potatoes.

Key words Water retaining agent;Potato;Soil water content;Yield;Economic benefits

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是全球第四大重要的粮食作物，目前，我国马铃薯种植面积480余万hm2。甘肃省是我国马铃薯生产大省之一，种植面积66.7万hm2，因此提高马铃薯产量在保证粮食安全及脱贫增收方面扮演着重要角色[1-2]。

水资源匮乏是制约甘肃农业生产的主要因素，祁连山南部浅山区为旱作农业区，靠雨水维系生产，常年种植作物有禾本科牧草、马铃薯、油菜等，雨水丰缺不均，产量高低不稳，节水是河西走廊永恒主题。该区水资源总量约78亿m3，农业用水占比高达88.4%，人均水资源量也仅有1 615 m3，以甘肃武威为例，石羊河流域人均水资源不足700 m3，仅为全省的1/2、全国的1/3，耕地水资源量仅3 300 m3/hm2，为全省的1/3、全国的1/9[3]。因此发展抗旱节水种植技术，实现马铃薯产业增产增收是农业节水研究的一种有效途径和方法。

保水剂能够吸收自身重量几百倍甚至上千倍的水分，它在增加土壤含水率，改良土壤团粒结构，改善作物生长微环境，提高肥料利用效率及调控光合等方面发挥着重要作用[4-9]。

保水剂在作物增产增收方面被广泛应用，侯贤清等[10]研究表明，微生物保水剂可改善马铃薯生育前期耕层土壤水分含量，促进马铃薯的生长，而沃特保水剂可提高马铃薯中后期深层土壤水分含量，对马铃薯干物质积累的促进效果显著，保水剂用量为60～90 kg/hm2时增产效果较好。黄伟等[11]研究发现，保水剂处理有利于提高马铃薯出苗率，其中以穴施处理效果最佳。穆俊祥等[12]研究认为，当保水剂用量为55 kg/hm2时，马铃薯产量、商品率、生物量和水分利用效率最高，分别比对照高出13.77%、24.63%、13.77%和18.68%。笔者研究了一种新型超吸水材料（保水剂）对祁连山南部浅山区马铃薯生长、产量及经济效益的影响，旨在为提高该地区马铃薯的产质量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验地位于甘肃省武威市凉州区张义镇。张义镇属温带大陆性气候，平均海拔1 632 m，干旱少雨，日照充足，昼夜温差大，年均降雨量约200 mm，多集中在6—9月，年均气温7.7 ℃，日照时数2 568.2 h，≥0 ℃积温3 012 ℃，≥10 ℃积温2 485 ℃。试验地耕作层土壤理化性质：有机质含量22.80 g/kg，全氮含量1.32 g/kg，碱解氮含量102.0 mg/kg，速效磷含量20.1 mg/kg，速效钾含量205.0 mg/kg，pH为8.1。

1.2 供试材料

供试马铃薯为原种种薯，购于甘肃定西诚宏马铃薯专业合作社，品种名称为大西洋。保水剂是由中国农业科学院上海应用物理研究所提供的淀粉基超吸水材料，主要成分为低分子壳聚糖。

1.3 试验设计 采用单因素随机区组试验设计，保水剂用量设5个水平：CK（0 kg/hm2）、D1（45 kg/hm2）、D2（75 kg/hm2）、D3（105 kg/hm2）、D4（135 kg/hm2）。2020年4月8日播种，9月3日收获。生育期不灌水，利用自然降雨，于4月8日种植后开始统计降雨情况，播种后苗期旱情较严重，降雨极少，直到6月7日开始降雨，后期记录中雨及以上降雨情况，具体日期分别为6月10日、6月15—16日、6月30日、7月3日、7月16—17日、7月24—25日、8月16日、8月22日、8月29日。

小区设计：试验布局见图1，每个小区面积为10 m2（长5 m，宽2 m），每处理重复3次，共15个小区。小区采用随机区组排列，小区间距80 cm，保护行宽100 cm。

1.4 田间管理

栽培模式：垄作种植，每小区2垄。垄长5.0 m，垄宽0.8 m，垄距0.4 m。垄上种植穴呈“品”字型排列，密度为60 000株/hm2，株距33 cm，每垄30株，每小区60株。

保水剂用法：保水剂与土以l∶10比例混合均匀，在马铃薯起垄点播时撒在距马铃薯种子周围4 cm处，然后覆土。

施肥：尿素225 kg/hm2，磷酸二铵375 kg/hm2，钾肥75 kg/hm2均施作底肥，在种植前一次性施入。其他管理耕作措施同当地大田。

1.5 测定指标与方法

形态指标测定：苗期每处理选取长势一致的植株3株做好标记，于苗期（6月1日）、块茎形成期（6月24日）、块茎膨大期（7月12日）、淀粉积累期（8月3日）分别测定株高、株幅、叶绿素含量，用叶绿素速测仪测定SPAD值。

土壤含水量测定：在苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期用TDR100水分速测仪在距离马铃薯植株附近10 cm区域的垄上分别测定每小区的土壤体积含水量。测定土壤深度为0～10、10～20、20～30 cm，各土层选3个点测定，结果取平均值。

马铃薯产量及商品率统计：在收获期对各处理整个小区进行测产，根据文献[13]中马铃薯商品薯分级标准，结合当地特性，单个重量≥0.13 kg为商品薯，<0.13 kg为小薯。根据文献[14]计算马铃薯商品薯率。

1.6 数据分析 采用SPSS 21.0软件对试验结果进行方差分析，Microsoft Excel 2010 绘制图表。

2 结果与分析

2.1 不同用量保水剂对土壤含水量的影响

土壤含水量受当地降雨量、马铃薯生长及保水剂用量的影响较明显。从图2可见，播种前，各处理与CK相比均无显著差异，且随着土壤深度增加，土壤含水量升高，即下层土壤含水量增大。苗期，D1～D4处理 10～20 cm土层土壤含水量高于0～10 cm;20～30 cm土层的土壤含水量均低于CK。块茎形成期，10～20 cm土层各处理的土壤含水量均高于CK，且各处理与CK相比差异显著，D2、D3、D4处理20～30 cm土层的土壤含水量显著高于CK。块茎膨大期，10～20 cm土层各处理显著高于CK，且分别较CK高出23.00%、30.12%、39.32%、53.55%;20～30 cm土层，D3处理土壤含水量最高，达到10.40%。淀粉积累期，0～10 cm土层，D4处理土壤含水量最高，达到8.80%，显著高于CK 17.33%，不同保水剂处理之间无显著差异;10～20 cm土层，不同保水剂处理均显著高于CK，保水剂处理间无显著差异;20～30 cm土层，各处理与CK处理间无显著差异。