保水劑CLP對土壤保肥性的影響

鄧秀峰，李興佐，馬云飛，于立芝

（1.萊州市金海種業(yè)有限公司，山東 萊州 261400；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院，山東 煙臺 264670）

保水劑分子內(nèi)有大量的可電解羧酸鹽基團，吸水后網(wǎng)狀撐開，蓄水空間增大[1]，能迅速吸收數(shù)百倍自身質(zhì)量的水分，并可反復(fù)吸水[2]，可增強土壤的保水性[3-4]，且親水性官能團也可以吸附無機離子和養(yǎng)分。保水劑本身分子的結(jié)構(gòu)特性，也可以增加對養(yǎng)分的吸附作用[5]，隨著保水劑用量的增加，氮、鉀養(yǎng)分的淋失量顯著減少[6]，具有保氮、提高肥效及減少面源污染的作用[7-10]，從而達到促進植物生長、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的效果[11]。劉世亮等[12]研究了保水劑對玉米生長的影響，結(jié)果表明，施用保水劑能顯著提高株高，增加總?cè)~面積和生物學(xué)產(chǎn)量。杜社妮等[3]研究了沃特和PAM保水劑對馬鈴薯生長的影響，結(jié)果表明，沃特和PAM保水劑能促進馬鈴薯生長，提高塊莖產(chǎn)量，減少塊莖個數(shù)和增大最大塊莖。李倩等[13]研究結(jié)果表明，施用適量的保水劑可促進旱作馬鈴薯生長發(fā)育和產(chǎn)量提高。王麗榮[14]的研究結(jié)果表明，應(yīng)用保水劑能顯著提高連翹的成活率，促進連翹的生長。楊永輝等[15]研究了保水劑在冬小麥上的應(yīng)用，結(jié)果表明，保水劑能提高小麥的產(chǎn)量和水分利用率。蔣雅琴等[16]研究了保水劑對茄子、節(jié)瓜、有棱絲瓜幼苗質(zhì)量以及保肥能力的影響，結(jié)果表明，適宜濃度的保水劑可明顯提高育苗基質(zhì)的保肥能力，促進幼苗的生長。白崗栓等[4]研究了PAM等保水劑對蘋果生長的影響，結(jié)果表明，施用PAM，BJ2101-L和沃特保水劑，蘋果產(chǎn)量分別提高了14.47%，16.61%和12.99%。賈明方等[17]研究了保水劑對紅地球葡萄生長發(fā)育的影響，結(jié)果表明，施用保水劑可提高植株的凈光合速率、蒸騰速率和水分利用效率，果實中可溶性固形物、可滴定糖及Vc含量分別比對照提高了8.4%，50.5%和6.1%。保水劑CLP的主流成分為交聯(lián)聚丙烯酰胺[18]，其特點為親水不溶于水，遇水膨脹成凝膠，成為水的載體；無毒腐性，不燃爆、不污染水、不毒害植物和微生物等土壤生命體[19]。

本研究采用室內(nèi)模擬試驗，研究保水劑CLP的施用量對土壤保肥能力的影響，以期為保水保肥劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的推廣與應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗所用保水劑CLP的主要成分為聚丙烯酰胺（丙烯酰胺-丙烯酸鉀共聚物，英文名稱為CL-PAM-K，簡寫CLP），由北京漢力淼新技術(shù)有限公司生產(chǎn)。試驗所用化學(xué)肥料為尿素。

1.2 試驗方法

試驗于2017年4月在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院試驗基地進行。采用的土壤為煙臺代表性的棕壤。采用室內(nèi)模擬試驗，將10 kg的土壤裝入底部帶孔的花盆中，分別加入不同用量的保水劑和相同數(shù)量的尿素。試驗共設(shè)置5個保水劑處理，分別為0（T1），0.50 （T2），0.75 （T3），1.00 （T4），1.25 g/ 盆（T5），尿素的用量為7.5 g/盆，3次重復(fù)。

在2017年4月7日（施用保水劑的1 d），4月17日（施用保水劑的第10 d），4月27日（施用保水劑的第20 d），分3次對每個花盆澆水，確保澆水量相同，同時采集花盆底部土壤滲出液，測定土壤滲出液中氮的含量，以確定保水劑的持肥能力。

1.3 數(shù)據(jù)分析

測定的數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 13.0進行計算和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 保水劑的施用量對土壤滲出液中氮含量的影響

表1 各處理土壤滲出液中氮的含量情況（04-07） mg/L

表2 各處理土壤滲出液中氮的含量情況（04-17） mg/L

表3 各處理土壤滲出液中氮的含量情況（04-27） mg/L

4月27日保水劑的用量與土壤滲出液中銨態(tài)氮（NH4+）含量的線性相關(guān)性未達到顯著水平，保水劑的用量與土壤滲出液中硝態(tài)氮含量的線性相關(guān)性達到顯著水平。

表4 保水劑的用量與土壤滲出液中氮含量相關(guān)回歸分析（04-07）

表5 保水劑的用量與土壤滲出液中氮含量相關(guān)回歸分析（04-17）

表6 保水劑的用量與土壤滲出液中氮含量相關(guān)回歸分析（04-27）

2.2 保水劑在土壤中的滯留時間對土壤滲出液中氮含量的影響

由表7可知，4月7—27日，各處理土壤滲出液中銨態(tài)氮（NH4+）含量均呈現(xiàn)增加的趨勢。

由表 8可知，4月 7—27日，處理 T2，T3，T4的硝態(tài)氮含量在4月17日（施用保水劑10 d）達到最高，處理T5的硝態(tài)氮含量變化不明顯。

表7 各處理土壤滲出液中銨態(tài)氮（NH4+）含量變化情況 mg/L

表8 各處理土壤滲出液中硝態(tài)氮（NO3-）含量變化情況 mg/L

綜合以上分析可以看出，隨著保水劑在土壤中滯留時間的增加，各處理土壤滲出液中銨態(tài)氮（NH4+）含量呈現(xiàn)增加趨勢，硝態(tài)氮（NO3-）含量的變化表現(xiàn)為先增加后減少。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，不施保水劑處理的土壤滲出液中銨態(tài)氮（NH4+）、硝態(tài)氮（NO3-）的含量均最高，說明試驗所用保水劑具有保氮的能力。隨著保水劑用量的增加，土壤滲出液中銨態(tài)氮（NH4+）、硝態(tài)氮（NO3-）的含量依次降低，說明增加土壤保水劑的施用量可降低土壤氮素的流失，提高土壤的保肥性。

隨著保水劑在土壤中滯留時間的增加，各處理銨態(tài)氮（NH4+）含量呈現(xiàn)增加的趨勢，硝態(tài)氮（NO3-）含量的變化表現(xiàn)為先增加后減少。其原因為施入土壤中的尿素在土壤中進行了轉(zhuǎn)化。硝態(tài)氮含量的表現(xiàn)為先增加后減少的原因還有待于進一步的研究。

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