我國(guó)作為傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，但農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平和生產(chǎn)力水平 較為低下[1]，而土壤是發(fā)展農(nóng)業(yè)的基本資料，也是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要依靠環(huán)境 要素[2]。近年來(lái)，由于全球氣候急劇變化致使時(shí)空降水變率大，加上長(zhǎng)期不合理的 人為活動(dòng)，導(dǎo)致多數(shù)地區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，土壤結(jié)構(gòu)破壞，水資源不能夠有效利用， 水土流失加劇，土壤質(zhì)量急劇下降，最終嚴(yán)重影響了農(nóng)作物正常生長(zhǎng)及產(chǎn)量提高[3]。 因此，開(kāi)發(fā)抗旱和改良土壤的農(nóng)業(yè)新技術(shù)和新產(chǎn)品無(wú)疑成了農(nóng)業(yè)科技工作者關(guān)注的 熱點(diǎn)。土壤改良劑的出現(xiàn)引起了國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)專家的高度重視，它可以有效改善土壤 結(jié)構(gòu)[4—8]，改變土壤化學(xué)性質(zhì)[9—11]，增加土壤保水[12—16]、保肥性[17—19]，提高作物產(chǎn)量[9,2。—23]， 改善作物品質(zhì)[24-26]，最終達(dá)到提高作物農(nóng)業(yè)價(jià)值的目的[27]。

燕麥?zhǔn)且环N優(yōu)良的糧飼兼用作物[28]，在世界上種植面積非常廣，約1300萬(wàn)公頃， 具有耐寒性、抗旱性和耐貧瘠性等特性，而且相對(duì)于其它谷類作物來(lái)說(shuō)具有較高的 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值[29—3。]，據(jù)專家[31]分析，蛋白質(zhì)含量約為16%,甚至達(dá)20%;粗脂 肪含量為6%,甚至達(dá)10.6%；賴氨酸的含量為籽粒全蛋白的3.7%，除此之外，燕麥 中還含有豐富的維生素，鈣、鋅、鐵、磷等礦物質(zhì)和微量元素；適量食用燕麥可有 利于降低血壓、調(diào)節(jié)心理、提高記憶力、改善睡眠、降低心臟病發(fā)病率等，其經(jīng)濟(jì) 價(jià)值逐漸受到人們的重視。我國(guó)燕麥種植面積約70萬(wàn)公頃，占我國(guó)耕地面積的 0.57%，大多處于干旱半干旱地區(qū)，而干旱缺水、水資源利用率低和土壤肥力差導(dǎo) 致我國(guó)燕麥產(chǎn)量一直處于低而不穩(wěn)的狀況，限制著我國(guó)燕麥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。燕麥?zhǔn)莾?nèi) 蒙古優(yōu)勢(shì)特色作物，種植面積居全國(guó)各省區(qū)第一。內(nèi)蒙古燕麥主產(chǎn)區(qū)降水量少而不 勻、土壤質(zhì)量差、燕麥單產(chǎn)較低、經(jīng)濟(jì)效益低下，嚴(yán)重影響農(nóng)民種植燕麥的積極性 和燕麥產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

本試驗(yàn)就是針對(duì)內(nèi)蒙古旱作地區(qū)燕麥種植生產(chǎn)中土壤貧瘠、干旱和低產(chǎn)等突出 問(wèn)題，選用不同土壤改良劑及其復(fù)配進(jìn)行施用效果試驗(yàn)，以保持土壤水分、防止土 壤退化、明確土壤改良劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的作用機(jī)制為目的，研宄了不同土壤改良 劑及其復(fù)配對(duì)燕麥生長(zhǎng)及土壤性狀的影響，以期為為旱作地區(qū)的土壤改良和農(nóng)業(yè)節(jié) 水增產(chǎn)提供理論依據(jù)。此研宄對(duì)完善旱作區(qū)燕麥高產(chǎn)栽培技術(shù)，發(fā)展燕麥產(chǎn)業(yè)具有 深遠(yuǎn)的意義。

1.2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

1.2.1土壤改良劑的概述

早在19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家便利用纖維素、腐殖酸、瓜兒豆 提取液、淀粉共聚物等天然高分子聚合物來(lái)進(jìn)行土壤改良[32]，雖然效果顯著，但土 壤微生物對(duì)上述物質(zhì)分解速度較快且用量比較大，所以，這類天然土壤改良劑沒(méi)有 得到廣泛使用，之后越來(lái)越多的人工合成土壤改良劑開(kāi)始出現(xiàn)。最早的人工合成改 良劑是20世紀(jì)50年代美國(guó)研制的以聚丙烯酸鈉鹽為主要成分的Krilium 土壤結(jié)構(gòu)改 良劑。之后陸續(xù)又出現(xiàn)了許多人工合成聚合物，包括聚乙烯醇(PVA)、水解聚丙烯 睛(HPAN)、聚丙烯酸胺(PAM)等多種高聚物，其中聚丙烯酸胺(PAM)得到了多數(shù)人 的肯定[2733]，這些人工合成改良劑具有效果顯著、遇微生物不易分解、對(duì)土壤和作 物無(wú)毒無(wú)害等特點(diǎn)。不僅美國(guó)、日本、法國(guó)、比利時(shí)、利比亞等許多國(guó)家致力于土 壤改良劑研發(fā)上面，我國(guó)在研制方面也頗有成果，中國(guó)農(nóng)科院土肥所與北京燕山石 化公司共同研制除出了土壤改良劑(BIT)乳劑，又稱液態(tài)地膜[34]。BIT乳劑是在廢棄 的瀝青中加入特殊添加劑混合制成，它具有強(qiáng)烈的粘著作用，能將各種土壤團(tuán)粒吸 附在一起，形成適合作物生長(zhǎng)的土壤團(tuán)聚體。另外，中國(guó)農(nóng)大教授張青文研制出一 種鹽堿地改良劑，名為“康地寶”，這種土壤改良劑能夠有效地去除鹽堿對(duì)作物的 毒害影響，促進(jìn)團(tuán)粒形成，保證作物正常生長(zhǎng)[35]。最近還有以國(guó)家海洋局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 室主任、山東大學(xué)教授、山東植物生理學(xué)會(huì)主任陳靠山博士為首的山東靠山生物科 技有限公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)研制出“靠山多霸”土壤改良劑，它有極其顯著的“保水、增 肥、透氣” 土壤調(diào)理性能，能夠打破土壤板結(jié)，保水抗旱，增強(qiáng)農(nóng)作物抗病能力， 大幅度提高農(nóng)作物的成活率和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，無(wú)公害，無(wú)污染，無(wú)生物激素，是新型 的綠色生產(chǎn)資料。

1.2.2土壤改良劑的分類

土壤改良劑按原料來(lái)源可分為四類[36]。一：天然改良劑，其中包括無(wú)機(jī)物料和 有機(jī)物料，無(wú)機(jī)物料又包括石灰石、膨潤(rùn)土、石膏、蛭石、珍珠巖、粉煤灰等；有 機(jī)物料分為多糖、纖維素、樹(shù)脂膠、單寧酸、腐殖酸、木質(zhì)素、泥炭、作物秸桿、 畜禽糞便、城市生活垃圾等。這類改良劑原料充足、使用簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效，但其用 量較大，易被微生物分解，切其所帶的陽(yáng)離子對(duì)土壤和作物有一定的毒害作用。二： 人工合成改良劑，這類改良劑包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鹽、聚乙烯醇、聚乙二醇、 脲醛樹(shù)脂等。這類改良劑是目前世界上普遍使用的改良劑，具有效果明顯，用量少， 但成本高等特點(diǎn)。三：天然-合成共聚物改良劑，通過(guò)單體接枝聚合到天然高聚物 上而成，包括腐殖酸-聚丙烯酸、纖維素-丙烯酰胺、淀粉-丙烯酰胺/丙烯腈、沸石 凹凸棒石-丙烯酰胺、磺化木質(zhì)素-醋酸乙烯等，這類改良劑擯棄了天然改良劑使用 時(shí)間短和人工合成改良劑原料成本較高的缺點(diǎn)，達(dá)到改土保肥促生長(zhǎng)的目的[27]。四： 生物改良劑，這類改良劑包括一些商用生物控制劑、菌根、微生物接種菌、好氧堆 制茶、蚯蚓等，其中研宄較多的是菌根-叢枝菌根，它能明顯改善土壤物理性狀， 促進(jìn)根系對(duì)礦質(zhì)元素的吸收，，提高作物產(chǎn)量，但它在研宄與應(yīng)用中的不足之處是 菌根種類繁多，高效菌種的篩選問(wèn)題沒(méi)有解決，純菌種培養(yǎng)技術(shù)有待于突破[36]。

1.2.3 土壤改良劑對(duì)土壤水分的影響

土壤改良劑對(duì)土壤的保水作用是通過(guò)兩種途徑進(jìn)行的，一是通過(guò)形成水穩(wěn)性團(tuán) 聚體，減少土壤表層蒸發(fā)和底層滲漏；二是高聚物樹(shù)脂能夠快速吸收水分后緩慢地 釋放可起到微型水源作用[27]。周繼等[37]在聚丙烯酰胺對(duì)紫色土物理性狀的研宄中發(fā) 現(xiàn)，施用四種不同濃度聚丙烯酰胺的土壤含水率均比對(duì)照高，且增加量在在 0.35%-4.56%之間。張燕等人[38]發(fā)現(xiàn)，秸桿、建筑垃圾、煤矸石、生活爐渣等土壤改 良劑均可使0-40cm 土層土壤水分維持在相對(duì)較高的水平，平均含量高于對(duì)照1.5%。 Choudhary等[39]在盆栽試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)施用四種改良劑的土壤表層水分較少，但中底層水 分較多，而對(duì)照表層和底層均沒(méi)有水分，說(shuō)明土壤改良劑可以抑制水分向下滲透和 向上蒸發(fā)。施用聚丙烯酸鈉能提高砂土、壤土和黏土的持水能力，當(dāng)施用最佳用量 0.2%時(shí)，以上三種土持水量分別比對(duì)照增加了 138.61%、37.22%和62.70%[40]。張宏 偉等[41]研宄結(jié)果表明，腐殖酸接枝共聚物對(duì)改善赤紅壤的滲透性有明顯作用，可使 毛管持水量提高，使土壤的飽和含水量比對(duì)照增加26.6%-29.8%。研宄[42H人為土壤改 良劑可促進(jìn)降水向有效利用水分轉(zhuǎn)化，減少土壤水分無(wú)效蒸發(fā)，減少耗水量，從而 可增加土壤水分利用效率。王久志[43]在對(duì)土壤改良劑陰離子瀝青乳劑的研宄中指出， 瀝青乳劑可以抑制水分蒸發(fā)，增加土壤含水量，切乳劑用量越多，抑制效果越好。

1.2.4 土壤改良劑對(duì)土壤容重的影響

土壤改良劑能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤大團(tuán)聚體和表面粗糙度，降低土 壤容重[44]。施用土壤改良劑能夠使土壤內(nèi)部孔隙增多，土壤總孔隙度增大，土壤容 重降低[45]。崔娜等人[46]通過(guò)對(duì)聚丙烯酰胺保水劑的研宄表明，各保水劑改良劑處理 均使土壤容重有所降低，與對(duì)照相比，大、中、粉末類保水劑土壤容重分別降低了 5.69%、7.09%、5.89%。周繼等[37]研宄結(jié)果表明，在上坡、中破和下破三種破度位 置施用土壤改良劑聚丙烯酰胺均能使土壤容重降低，降低量分別為0.07-0.33g/m3， 0.05-0.31 g/m3，0.09-0.32 g/m3，同時(shí)，土壤緊實(shí)度也變小。施用腐植酸接枝共聚物 后，土壤變的疏松，與對(duì)照相比各土樣容重均明顯降低[41]。Seybold[47]W宄表明，濃 度2%、1%、0.5%的PAM均能使土壤容重降低。韓鳳朋等人[48]研宄結(jié)果表明，當(dāng)PAM 施用量小于2.0g/m2時(shí)，土壤容重隨施用量的增加而降低，與對(duì)照相比減少了 0.13g/cm3;當(dāng)施用量為3.0g/m2時(shí)，土壤容重隨施用量的增加而上升，與對(duì)照相比增 加了 0.02g/cm3。說(shuō)明PAM也不是越多越好，只有在一定范圍內(nèi)才能起到改善土壤結(jié) 構(gòu)降低土壤容重的作用。

1.2.5 土壤改良劑對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的影響

土壤改良劑可以明顯提高土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量。員學(xué)鋒等[45]在?^對(duì)土壤物 理性狀的研宄中表明，施用量為0.005%和0.1%的PAM在撒施和拌施條件下均能提 高>0.25 mm、>0.5 mm、>1 mm的土壤團(tuán)聚體含量。劉左軍等人[49]研宄發(fā)現(xiàn)，凹凸 棒石粘土能顯著增加土壤中>0.25 mm和0.25-0.5 mm團(tuán)聚體總數(shù)。而汪亞峰等[5。]在研 宄保水劑時(shí)發(fā)現(xiàn)，土壤干篩后>2mm 土壤團(tuán)聚體隨保水劑用量的增加而增加，與對(duì) 照相比增加4%-11%，0.25-2 mm團(tuán)聚體則相差不大；濕篩后>0.25 mm土壤團(tuán)聚體含 量降低，對(duì)0.25-0.5mm作用不明顯。施用瀝青乳劑在面砂、粉粘土和粉壤土中培育 10個(gè)月和18個(gè)月，>0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)粒分別比對(duì)照增加11.4%、6.4%; 10.2%、5.6% 和10.9%、9.4%。人1丫等[51]研宄表明，陽(yáng)離子瓜爾膠和陰離子聚丙烯酰胺均可提高土 壤團(tuán)聚體，陰離子聚丙烯酰胺比陽(yáng)離子瓜爾膠作用更明顯。高分子聚合物處理后的 土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒含量均呈增加趨勢(shì)，與對(duì)照相比，聚丙烯酸增加了 25.59%，聚乙烯 醇增加了 11.82%，脲醛樹(shù)脂增加了 14.41%[52]。韋武思[53]試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤中加入 改良材料能增加1-5mm 土壤團(tuán)聚體，并且隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，改良材料能促使土 壤小粒級(jí)團(tuán)聚體向大粒級(jí)團(tuán)聚體變化，形成更多的土壤團(tuán)聚體。

1.2.6土壤改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

土壤改良劑能明顯增加土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、水解N、速效P、速效K等養(yǎng)分[54]。 張賓賓等[55]結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Arkadolith土壤改良劑可以明顯提高沙土土壤養(yǎng)分，有機(jī)質(zhì)較 對(duì)照增加32.1%-92.9%，全N增加了 50%-135.7%，速效N增加了 1.04-3.57倍，速效P 增加了 0.65-2.08倍。邢尚軍等[56]通過(guò)對(duì)腐殖酸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，腐殖酸肥料增加了土壤有 機(jī)質(zhì)、速效N、速效P含量和飽和持水量，而速效K、可溶性鹽和pH有所降低。傅秋 華等人[57]研宄結(jié)果表明，施用竹炭土壤改良劑可增加速效鉀、交換性鈣、有效態(tài)鐵、 水解氮、有效磷含量，且速效鉀含量隨著竹炭施用量增加而顯著增加。高永恒等[58] 在康樂(lè)土壤改良劑對(duì)草坪理化性質(zhì)的研宄中發(fā)現(xiàn)，施用康樂(lè)后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、 速效氮、速效磷分別增加了0.26%-0.52%，0.06%-0.21%，1.5-2.6倍，1.6-6.0倍。國(guó) 外也有研宄[59]表明，經(jīng)過(guò)PAM處理的土壤全氮、化學(xué)需氧量和磷酸鹽的流失量均比 未用PAM處理的流失量少，分別減少91%、83%和86%。莫凡等[6。]在聚丙烯酸鹽類 保水劑研宄中發(fā)現(xiàn)，聚丙烯酸鹽類保水劑能增強(qiáng)肥料的吸附作用，以防止肥料的淋 失，還可明顯提高土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量，且隨著保水劑用量 的增加，養(yǎng)分含量也隨之增加。

1.2.7土壤改良劑對(duì)土壤酶的影響

土壤酶是土壤的生物催化劑，是表征土壤肥力的重要指標(biāo)之一[61-63]，作為農(nóng)業(yè) 生態(tài)系統(tǒng)功能和土壤質(zhì)量的生物活性指標(biāo)已被系統(tǒng)接受并研宄[64]。土壤改良劑種類 不同，前人研宄結(jié)果不盡相同。邢世和等人[65]研宄結(jié)果表明，石灰、粉煤灰、白云 石和廢菌棒四種土壤改良劑壤都能提高土壤過(guò)氧化氮酶、脲酶、磷酸醉和纖維素酶 的活性，其中石灰和囷棒混施效果最明顯，比對(duì)照分別提高了130.77%、100.00%、

110.00%和515.38%。曲貴偉等[66]在聚丙烯酸鹽對(duì)礦區(qū)土壤的研宄中指出聚丙烯酸鹽 能顯著提高土壤脫氫酶、蛋白酶、蔗糖酶、磷酸酶和纖維素酶活性，而脲酶活性降 低，這主要可能由于聚丙烯酸銨帶來(lái)的銨態(tài)氮素產(chǎn)生抑制作用所導(dǎo)致的。賀婧等[67] 研宄發(fā)現(xiàn)草炭、褐煤和風(fēng)化煤三種改良劑均能提高轉(zhuǎn)化酶和中性磷酸酶活性，而抑 制脲酶、過(guò)氧化氫酶。而李鳳霞等[68]表明脫硫廢棄物對(duì)土壤脲酶、過(guò)氧化物酶、轉(zhuǎn) 化酶和堿性磷酸酶活性有顯著提高作用。于江等人[69]也有同樣結(jié)果，施用生物腐殖 酸改良劑能顯著提高過(guò)氧化氫酶、堿性磷酸酶和脲酶活性。舒秀麗等人[7°]試驗(yàn)結(jié)果 表明，施加不同濃度的熟石灰對(duì)脲酶活性均有顯著的抑制作用，對(duì)多酚氧化酶活性 影響不大，而低濃度熟石灰對(duì)促進(jìn)蔗糖酶有利。

1.2.8土壤改良劑對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物是土壤有機(jī)物轉(zhuǎn)化的執(zhí)行者，是植物營(yíng)養(yǎng)元素的活性庫(kù)[71]，土壤微 生物多樣性能敏感地反應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)的功能演變，揭示土壤微生物種類的差異[72]。熊 德中等人[74人為施用石灰在酸性土壤中能增加土壤中放線菌、細(xì)菌、好氣性纖維分 解菌和亞硝化細(xì)菌數(shù)量，使真菌數(shù)量顯著減少，并且能增強(qiáng)脲酶和蛋白酶活性，降 低蔗糖酶活性，從而提高煙草產(chǎn)量。舒秀麗等[7°]研宄表明，熟石灰能顯著降低土壤 細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，降低18.42%-39.47%，且隨著濃度的增加三種菌數(shù)量均 減少；而沼液和EM菌劑均能顯著增加微生物數(shù)量，且隨著濃度的增加，三菌數(shù)量 均呈遞增趨勢(shì)。崔娜等[74]試驗(yàn)結(jié)果表明，大粒、中粒和粉末狀三種粒徑聚丙烯酸鹽 類保水劑均能減少土壤中細(xì)菌數(shù)量，減少量分別為77.99%、43.18%和89.35%;能增 加土壤真菌數(shù)量，增加量分別為82.50%、29.68%和72.23%;大粒和中粒保水劑提高 了放線菌的數(shù)量，分別增加了 12.89%和22.59%。任巖巖[75H人為連續(xù)兩年施用聚丙烯 酸鹽類保水劑也能提高小麥根際微生物數(shù)量。

1.2.9土壤改良劑對(duì)作物生長(zhǎng)狀況的影響

土壤改良劑能促進(jìn)作物根系和地上部發(fā)育、提前出苗時(shí)間，對(duì)作物分蘗、株高、 葉面積、莖粗、干物質(zhì)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素等方面均有不同程度影響。杜社妮等人[76] 研宄發(fā)現(xiàn)，沃特保水劑和PAM撒施、溝施和穴施均能提高玉米的出苗率，且株高、 莖粗和生物量都顯著高于對(duì)照。莊文化等[77]試驗(yàn)結(jié)果表明，施用聚丙烯酸鈉能夠增 加小麥苗期和拔節(jié)期的株高、葉寬和葉長(zhǎng)。畢軍等[78]研宄發(fā)現(xiàn)，施用腐殖酸生物活 性肥料能增加冬小麥孕穗分孽數(shù)、有效分孽數(shù)和成穗率，而且還能增加穗長(zhǎng)、旗葉 面積和次生根條數(shù)，比習(xí)慣施肥分別增加0.5cm，1.1cm，2.2條。0〇口化也等[79]在有 機(jī)改良劑研宄中表明，150kg N.ha-1FYMC改良劑能顯著提高2004-2005和2005-2006 年兩年小麥株高、小穗數(shù)、穗粒數(shù)，分別比對(duì)照增加25.7%和31.5%.、34.5%和48.7%、 29.7%和36.1%。聚丙烯酸鹽保水劑穴施、溝施和拌種均能提高馬鈴薯株高，其中穴 施處理較高，是對(duì)照的1.21倍；在淀粉積累期時(shí)所有處理的干物質(zhì)量與鮮無(wú)質(zhì)量均高 于對(duì)照[80]。李吉進(jìn)等[81]試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，施用膨潤(rùn)土所有處理的玉米莖粗比對(duì)照粗 0.1-1.2mm，株高比對(duì)照高3.8-6.8cm，鮮稻桿比對(duì)照高14°%-64°%。

1.2.10土壤改良劑對(duì)作物產(chǎn)量的影響

土壤改良劑通過(guò)改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤保水性、通氣性、保肥性，納米表面吸附聚丙烯酰胺及其液相分散穩(wěn)定性最終對(duì)作 物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量表現(xiàn)出較好的效果[32]。陳瓊賢等人[82]在營(yíng)養(yǎng)型土壤改良劑對(duì)玉米 的增產(chǎn)效果和對(duì)土壤肥力的研宄中發(fā)現(xiàn)，畝施25-75kg改良劑能顯著提高玉米產(chǎn)量， 每畝增產(chǎn)41-88kg，增產(chǎn)率為6.55%-11.33%，其中50kg/畝處理產(chǎn)量最高，增產(chǎn)率為 11.31%。816『。等[83]研宄結(jié)果表明，在灌溉條件下施用PAM能夠顯著增加小麥產(chǎn)量， 并且提高水分利用效率，增產(chǎn)達(dá)9.0%。易杰祥等人[84]發(fā)現(xiàn)，施用膨潤(rùn)土可提高禾本 科牧草株高、分蘗數(shù)和生物產(chǎn)量，施用量40t/hm2和80t/hm2與其它處理差異顯著，增 產(chǎn)19.66%-86.00%。M. Robiul 1^1&爪等[85]試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，60kg/hm2保水劑能顯著提高 白燕8號(hào)和白燕2號(hào)的產(chǎn)量，分別增產(chǎn)86.3%和10.8%，而施用量150 kg/hm2效果相反 產(chǎn)量降低。聚丙烯酰胺處理使大豆產(chǎn)量增加，且隨著聚丙烯酰胺用量的增加，大豆 產(chǎn)量也增加，增產(chǎn)率達(dá)3.08%-9.40%，但各處理間差異不顯著[86]。王旭明等人[87H人為 聚乙烯醇能夠加早玉米出苗，增加玉米株高、葉長(zhǎng)寬、根長(zhǎng)，并且提高產(chǎn)量，增產(chǎn) 15.4%。塔依爾等[88]研宄結(jié)果表明，施用“施地佳”土壤改良劑能夠提高棉花出苗 率、成鈴數(shù)和收獲株數(shù)，平均增產(chǎn)28.90%。

1.2.11 土壤改良劑對(duì)作物品質(zhì)的影響

施用土壤改良劑可以提高作物的品質(zhì)。吳娜等[89]研宄表明，傳統(tǒng)灌溉和滴灌條 件下施用30kg/hm2、60kg/hm2和90kg/hm2聚丙烯酸鈉鹽保水劑均有利于燕麥籽粒中 的粗蛋白、粗脂肪和P-葡聚糖含量的積累，可以提高成熟期秸桿的可消化干物質(zhì)和 相對(duì)飼用價(jià)值，能顯著提高燕麥籽粒和稻桿的品質(zhì)，但以60kg/hm2的效果最好。腐 殖酸和化肥配合的對(duì)比試驗(yàn)[90-91]結(jié)果表明，腐殖酸在促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育和提高產(chǎn)量 品質(zhì)方面的效果優(yōu)于餅肥。M. Robiul。^以等^試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為，雙季施用保水劑均 能提高燕麥莖葉、籽粒的蛋白質(zhì)含量，還有助于提高酸性粗纖維含量和相對(duì)飼用價(jià) 值。楊程程等[23]在3種土壤改良劑在氮鎘交互作用下對(duì)辣椒品質(zhì)的影響中表明，雙氰 胺、石灰和有機(jī)肥三種土壤改良劑均降低了辣椒中的Vc、可溶性糖和可溶性蛋白， 這是由于土壤中氮鎘交互致使土壤受害導(dǎo)致作物品質(zhì)下降。陳超君等[93H人為對(duì)在酸 性土壤中施用石灰和鈣鎂磷肥，顯著增加了甘蔗的產(chǎn)量與品質(zhì)。周傳余等[94]在研宄 腐植酸復(fù)合肥對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響中發(fā)現(xiàn)，腐植酸復(fù)合肥能夠提高番茄可溶性 固形物、粗蛋白、Vc、可溶性糖和糖酸比，并能夠降低硝酸鹽含量后提高番茄品質(zhì)。

1.3 土壤改良劑在燕麥上的應(yīng)用

國(guó)內(nèi)外關(guān)于土壤改良劑在燕麥上的應(yīng)用研宄甚少。吳娜等[89]在不同灌溉方式下 研宄保水劑用量對(duì)燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果指出，不同量保水劑對(duì)燕麥產(chǎn)量和 品質(zhì)均有增效作用。M. Robiul 13^@等[85,92,95—96]研宄表明保水劑類土壤改良劑對(duì)燕麥 生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量構(gòu)成和品質(zhì)方面都有不同程度的影響。土壤生物學(xué)變化主要反映在 微生物區(qū)系、生物量的變化以及酶活性的變化等方面，是綜合評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要 指標(biāo)，與土壤的理化、生物學(xué)特性，作物養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、吸收都有著非常密切的關(guān)系， 對(duì)土壤肥力的形成及作物營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化起著重要作用[97]，土壤環(huán)境的改變勢(shì)必直接或 間接地影響到作物的生長(zhǎng)發(fā)育[74]。僅有的研宄側(cè)重于保水劑類土壤改良劑對(duì)燕麥形 態(tài)、生理、品質(zhì)和產(chǎn)量方面的影響，對(duì)其節(jié)水機(jī)制、土壤酶和微生物量的影響等方 面研宄的較少，多種土壤改良劑和復(fù)配對(duì)土壤特性的研宄更是少見(jiàn)。

2研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線 2.1研究?jī)?nèi)容

本論文采選用聚丙烯酸鉀、聚丙烯酰胺、腐殖酸及聚丙烯酸鉀和聚丙烯酰胺與 腐殖酸的復(fù)配在旱作條件下施用于燕麥上，分別從土壤水分、土壤容重、土壤粒級(jí)、 土壤養(yǎng)分、土壤微生物生物量、土壤酶、燕麥株高、干物質(zhì)量、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因 素各方面進(jìn)行研宄。

2.2技術(shù)路線

3材料與萬(wàn)法

3.1 試驗(yàn)地概況

日期(月-日）

圖3 2011年生育期內(nèi)降水量 Fig.3 Rainfall in growth stage of oat in 2011

日期(月-日）

圖2 2010年生育期內(nèi)降水量 Fig.2 Rainfall in growth stage of oat in 2010

試驗(yàn)于2010年和2011年在內(nèi)蒙古武川縣大豆鋪鄉(xiāng)園區(qū)基地進(jìn)行，位于41°10'N， 111°36'E，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，海拔1555m，年均氣溫2.6°C，年均降水量 358.3mm，年均日照時(shí)數(shù)2787.9h，無(wú)霜期110d左右。試驗(yàn)地土壤類型為栗鈣土， 質(zhì)地沙壤，耕層(0-20cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量1.8g/kg，堿解氮含量32.4 mg/kg，速效磷 含量6 mg/kg，速效鉀含量54 mg/kg，pH為7.6。2010年燕麥生育期內(nèi)共降水22次， 累計(jì)232.5mm，其中有效降水14次，累計(jì)223.7mm。2011年燕麥生育期內(nèi)共降水 21次，累計(jì)183.5mm，其中有效降水12次，累計(jì)178.6mm。降水量見(jiàn)圖2和圖3。

3.2試驗(yàn)材料

供試作物:燕麥，品種為燕科1號(hào)。

土壤改良劑:聚丙烯酸鉀(PAA-K)，由東營(yíng)華業(yè)新材料有限公司提供；聚丙烯酰 胺(PAM)由唐山博亞公司提供；腐殖酸鉀(HA-K)，由內(nèi)蒙古武川縣 農(nóng)業(yè)局提供。

所施肥料:磷酸二銨(N:P2O5:K2O=18:46:0)。

3.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)6個(gè)處理，分別為CK:不施(對(duì)照)；A1: 75kg/hm2 PAA-K； A2： 75kg/hm2 PAA-K+1500kg/hm2 HA-K； A3： 75kg/hm2 PAM； A4： 75kg/hm2 PAM+1500 kg/hm2 HA-K; A5: 1500kg/hm2 HA-K;重復(fù)3次，小區(qū)面積30m2(5mX 6m)。試驗(yàn)于2010年和2011年5月25日播種，9月25日成熟收獲。播種前將不同量沙 地改良劑均勻撒施于各小區(qū)表面，之后用旋耕機(jī)將其旋入地下，耕深15cm。旋耕后 米用機(jī)播燕麥，播量為150kg/hm2，行距25cm，以150kg/hm2磷酸二按作為基肥在播 種時(shí)同時(shí)施入。全生育期內(nèi)田間管理同常規(guī)大田，無(wú)追肥，無(wú)灌水。

3.4測(cè)定指標(biāo)與方法

3.4.1土壤含水量：采用烘干法測(cè)定含水量。用土鉆在燕麥播種期、苗期、拔節(jié) 期、抽穗期、灌漿期、成熟期鉆取不同深度(0-10cm、10-20cm、20-40cm、40-60cm、 60-80cm和80-100cm) 土層土壤進(jìn)行測(cè)定。

3.4.2土壤容重：采用環(huán)刀法在燕麥播前和收獲后測(cè)定0-10cm、10-20cm、20-40cm、 40-60cm、60-80cm和80-100cm土層。 3.4.3 土壤緊實(shí)度：采用TJSD-750土壤緊實(shí)度儀測(cè)定拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期 0-10cm、10-20cm 和20-40cm 土壤緊實(shí)度。

3.4.4 土壤水分利用率：利用公式水分利用率[kg/(mm + hm2)]=產(chǎn)量(kg)/耗水量(mm)

求1m 土層土壤水分利用效率。[耗水量=播前土壤貯水量+生育期降水量+田間灌水量 -成熟期土壤貯水量；土壤貯水量(mm)=土層厚度(cm)x 土壤容重(g/cm3)x 土壤水 (%)]。

3.4.5 土壤粒級(jí)：采用篩分法在播種期和收獲后分別在0-10cm，10-20cm和20-40cm

土層進(jìn)行級(jí)配試驗(yàn)。

3.4.6土壤養(yǎng)分：在燕麥播前和收獲后測(cè)定0-20cm 土壤土層的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、

速效磷和速效鉀。有機(jī)質(zhì)采用K2Cr〇7滴定法；速效氮采用Na0H-堿解擴(kuò)散法；速效 磷采用NaHC〇3-鉬銻抗比色法；速效鉀采用NH4〇Ac-火焰光度法。

3.4.7土壤酶：在燕麥苗期、抽穗期和成熟期分別測(cè)定0-10cm、10-20cm和20-40cm

土壤土層的過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶。過(guò)氧化氫酶用高錳酸鉀滴定法，蔗糖酶用 3, 5-二硝基水楊酸比色法，脲酶用靛酚比色法。

3.4.8土壤微生物量：在燕麥苗期、拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期分別測(cè)定 0-10cm、10-20cm和20-40cm 土壤土層微生物量碳、氮、磷。微生物量碳、氮用氯仿

熏蒸K2SO4提取法測(cè)定，微生物量磷用氯仿熏蒸0.5mol/LNaHC〇3提取測(cè)定。 3.4.9株高：分別在燕麥各生育時(shí)期在田間取1m樣段燕麥植株，每次每小區(qū)選取 20株用卷尺測(cè)定株高。

3.4.10干物質(zhì)積累量：采用烘干稱重法分別于各生育時(shí)期在田間取1m樣段燕麥植 株，每次每小區(qū)選取20株分別測(cè)定干物質(zhì)重。

3.4.11產(chǎn)量及其構(gòu)成因素：在燕麥?zhǔn)斋@時(shí)每小區(qū)實(shí)收2m2進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，并取20株進(jìn)

行考種。

4結(jié)果與分析

4.1土壤改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來(lái)源[55]，并且具有刺激 植物生長(zhǎng)的胡敏酸類等物質(zhì)。由于它自身具有的膠體性質(zhì)，能吸附較多的陽(yáng)離子， 改善土壤的理化性狀，因而使土壤具有較好的保肥力和緩沖性，是土壤肥力高力低 的一個(gè)重要指標(biāo)。由表1可知，施用土壤改良劑的各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量均有不同 程度的提高。A1、A2、A3、A4和A5分別比對(duì)照增加 15.93%、30.22%、10.99%、23.63% 和8.24%，其中A2最高，A5最低。經(jīng)顯著性方差分析，各處理均與CK達(dá)到顯著差異， A2顯著高于其它處理。

土壤速效養(yǎng)分能夠靈敏地反映出土壤近期內(nèi)養(yǎng)分動(dòng)態(tài)變化和供給養(yǎng)分水平[98]， 它們的含量和作物生長(zhǎng)關(guān)系極為密切[99]。從表1得知，土壤改良劑處理下土壤堿解

氮、速效鉀和速效磷均比對(duì)照增加7.60%-19.29%，27.86%-68.86%和5.15%-29.45%。

各處理堿解氮含量均與CK差異顯著，其中A2和A4顯著高于其它處理，A1、A3、 A5次之；各處理速效磷含量均與CK達(dá)到顯著差異，A2含量最高，但與其它處理 差異不顯著；各處理速效鉀含量除A3外均與CK差異顯著，A2顯著高于其它處理， 表現(xiàn)為A2>A1>A4>A5>A3>CK，這是由于聚丙烯酸鉀能夠解離出鉀離子，使得速 效鉀含量上升，腐殖酸鉀中也可釋放出少量鉀離子一定程度上使速效鉀含量升高。

4.2土壤改良劑對(duì)土壤含水量的影響

由圖4和圖5可見(jiàn)，2010年和2011年施用土壤改良劑后土壤含水量總體上較對(duì)照 都有一定程度的提高，不同土層土壤含水量變化趨勢(shì)大致相同，均隨著土層深度的 增加呈先升高后降低的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)。0-10cm和10-20cm逐漸升高，在20-40cm達(dá)到最高， 40cm以下土壤含水量逐漸降低，到100cm達(dá)到最低。2011年土壤含水量比2010年高 是由于2011年全生育期降水分布均勻且充沛?？梢钥闯鐾寥栏牧紕┰?-60cm 土層起 到了較好的蓄水、保水作用,蓄貯了較多的水分，A2處理的土壤含水量最高； 60-100cm 土層受各處理的影響相對(duì)減小，土壤水分趨于相對(duì)穩(wěn)定，土壤改良劑作用 明顯降低，土壤改良物質(zhì)作用不明顯。

為進(jìn)一步分析比較，圖6給出了 2010年土壤改良劑對(duì)不同土層土壤含水量的 變化情況，由圖6可知，全生育期內(nèi)不同處理各土層土壤含水量隨生育期變化趨勢(shì)

基本相同，大致呈先下降后上升再下降的趨勢(shì)。苗期到拔節(jié)期期間氣溫逐漸上升， 沒(méi)有降水，地表蒸騰使土壤含水量呈下降趨勢(shì)；從拔節(jié)期到抽穗期間有大量降水， 使土壤含水量大幅提升；抽穗期到灌漿期由于氣溫升高，田間土壤水分蒸發(fā)量大， 作物生長(zhǎng)旺盛，使土壤含水量迅速下降；從灌漿到燕麥成熟之間有少量降水且接近 成熟耗水減少使土壤含水量又升高。土壤改良劑在各生育時(shí)期對(duì)0-10cm、10-20cm、 20-40cm和40-60cm 土壤含水量均有不同程度的提高，較對(duì)照的土壤平均含水量分 別增加 4.50%-17.63%、8.36%-27.47%、5%-20.48%和 2.86%-7.74%，其中 A2 和 A4 效果較其它處理明顯，在0-10cm 土層由于受蒸騰和降水的影響較大，與其它處理 差異不顯著，而10-20cm和20-40cm 土層與CK達(dá)顯著差異，但二者之間無(wú)顯著差 異，40-60cm改良劑保水效果稍微減弱，各處理無(wú)明顯差異，A1、A3、A5含水量 逐次減弱。燕麥各生育時(shí)期0-60cm 土層平均土壤含水量，A1、A2、A3、A4和A5 分別較對(duì)照提高 7.89%、12.95%、5.11%、7.96%和 2.78%，而 60-80cm 和 80-100cm 土層土壤質(zhì)地較硬，多為砂石，保水性較差，土壤含水量較低，各處理間無(wú)明顯規(guī) 律。由此看出，土壤改良劑對(duì)保持土壤0-60cm 土壤含水量有明顯效果，其中復(fù)配 處理效果較好。

土壤容重是土壤重要的物理性質(zhì)，是反映土壤緊實(shí)狀況的物理參數(shù)之一，其本 身也是影響土壤肥力重要指標(biāo)[100]。一般來(lái)說(shuō)，土壤容重越小，說(shuō)明土壤比較疏松， 孔隙多；土壤容重越大，說(shuō)明土壤緊實(shí)，結(jié)構(gòu)性差。

由表2可見(jiàn)，各處理播前土壤容重均低于收獲后，這是由于經(jīng)過(guò)一個(gè)生育時(shí)期， 在其自身重力及其它因素的作用下，土壤容重顯著增加，但是經(jīng)過(guò)冬春休閑期，在

凍融及生物作用影響下，土壤容重有所下降[101]。由兩年土壤容重垂直變化看以看出， 土壤改良劑可以明顯降低土壤容重，土壤容重隨著土壤深度增加而增大，0-60cm增 加幅度較大，60-100cm趨于緩和(圖7和圖8)。土壤改良劑對(duì)0-60cm各土層土壤容重 均有不同程度的改善，對(duì)60-80cm和80-100cm土層無(wú)明顯影響作用，0-10cm、 10-20cm、20-40cm和40-60cm各土層分別較對(duì)照降低 1.38%-4.2%、1.34%-5.37%、 1.32%-5.26% 和 0.65%-1.99%，降低幅度表現(xiàn)為 10-20cm>20-40cm>0-10cm>40-60cm。 各層中A2均降低幅度最大，但各處理間差異均不顯著。說(shuō)明土壤改良劑對(duì)0-60cm 土 壤容重有影響作用，而對(duì)10-20cm和20-40cm影響較大，其中復(fù)配土壤改良劑由于自 身特殊結(jié)構(gòu)和相互耦合作用對(duì)改善土壤容重效果更佳。

表2 土壤改良劑對(duì)不同土層土壤容重的影響

Table2 Effect of soil amendments on soil bulk density of different soil layers

土壤深度播前容重收后容重(g/cm3)

(cm)(g/cm3)CKA1A2A3A4A5

0-101.371.43a1.39a1.37a1.38a1.37a1.43a

10-201.361.49a1.44a1.43a1.47a1.44a1.47a

20-401.421.52a1.45a1.44a1.48a1.45a1.5a

40-601.471.54a1.53a1.51a1.53a1.50a1.53a

60-801.531.54a1.56a1.56a1.59a1.54a1.58a

80-1001.521.60a1.55a1.58a1.62a1.56a1.57a

4.4土壤改良劑對(duì)土壤緊實(shí)度的影響

土壤緊實(shí)度是反映土壤強(qiáng)度的一個(gè)物理指標(biāo)，是影響作物良好生長(zhǎng)的重要因 素。其大小與土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)特性、土壤含水量及土壤受外力的大小有關(guān)[102]。 如圖9所示，不同生育時(shí)期土壤緊實(shí)度均隨著土壤深度增加而增加，即 0-10cm<10-20cm<20-40cm。各處理拔節(jié)期0-10cm、10-20cm和20-40cm土壤緊實(shí)度大 小分別為938.4-1182.5kPa、1099.1-1698.3kPa和1870.8-2314.7kPa，抽穗期分別為 672.7-950.0kPa、796.3-1642.7kPa 和 1555.3-2290.0kPa，灌漿期分另lj 為

1028.3-1723.5kPa、2667.6-3784.7kPa和3569.1-4480.4kPa。整體看，不同時(shí)期不同土 層各土壤改良劑處理土壤緊實(shí)度均小于對(duì)照，大致表現(xiàn)為A2>A4>A1>A3>A5>CK， 由于受外力和降水等因素的影響0-10cm 土層各處理差異不顯著，10-20cm 土層較 20-40cm土層差異顯著，拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期10-20cm土層A1、A2、A3、A4和 A5分別較對(duì)照減少318.5kPa、521.3kPa、275.3kPa、598.2kPa和240.8kPa，581.7kPa、 846.3kPa、567.3kPa、822.4kPa和375.1kPa，414.7kPa、1117.0kPa、635.2kPa、854.3kPa和341.8kPa，其中A2平均表現(xiàn)較明顯。

圖9 土壤改良劑對(duì)土壤緊實(shí)度的影響 Fig.9 Effect of soil amendments on soil compaction

4.5土壤改良劑對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的影響

土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)構(gòu)成的基礎(chǔ)，是土壤中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化及代謝的場(chǎng)所， 其含量的多少常被作為衡量土壤肥力水平的重要指標(biāo)[103]。不同大小的團(tuán)聚體在營(yíng)養(yǎng) 元素的保持、供應(yīng)及轉(zhuǎn)化能力等方面發(fā)揮著不同的作用[104]。一般直徑在0. 25-10mm 的團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)能夠使土體疏松，有利根系活動(dòng)，吸取土壤水分和養(yǎng)分，是良好的土 壤結(jié)構(gòu)[105]。由圖10可知，土壤改良劑對(duì)土壤各粒徑團(tuán)聚體含量的影響程度不同。 隨著土壤深度的增加，各處理的小團(tuán)粒結(jié)構(gòu)向大團(tuán)粒結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化程度增加。在不同土 層土壤改良劑均使>0.5mm 土壤團(tuán)聚體含量增多，<0.5mm團(tuán)聚體含量減少。各粒徑 團(tuán)聚體增多最多的是>2mm和2-1mm部分，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增加幅度較大。在0-10cm 土層中，<0.25mm團(tuán)聚體含量最多，其中CK處理其含量較其它處理均高，且和各 處理差異顯著，>2mm 土壤團(tuán)聚體含量最少，各處理其含量均顯著高于CK，其中

A2最高，A4次之，但土壤改良劑處理之間無(wú)顯著差異，各粒徑團(tuán)聚體含量由高到 低依次為<0.25mm、1-0.5mm、>2mm、2-1mm、0.5-0.25mm。

微生物量磷是土壤有機(jī)磷中較活躍的部分[112]，通過(guò)生物量磷釋放的磷對(duì)作物生 長(zhǎng)相當(dāng)重要。它與土壤微生物生物量碳、氮一樣受環(huán)境因素影響很大。由圖14可 見(jiàn)，與微生物碳氮規(guī)律相同，燕麥生育期內(nèi)0-10cm、10-20cm和20-40cm 土層各處 理土壤微生物量磷含量呈單峰變化趨勢(shì)，苗期到抽穗期先升高，抽穗期達(dá)到最大， 抽穗期到成熟期又逐漸下降，各生育時(shí)期表現(xiàn)為抽穗期 > 拔節(jié)期 > 灌漿期 > 成熟期> 苗期。全生育期0-10cm 土層A1、A2、A3、A4和A5各處理平均土壤微生物量磷 分別較對(duì)照增加了 1.51mg/kg、2.42mg/kg、1.43mg/kg、2.12 mg/kg 和 0.68mg/kg， 各改良劑處理土壤微生物量磷含量在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期均顯著高于CK，其

中A2顯著高于其它處理，與A4差異不顯著，A1、A3、A4差異不顯著，但顯著高 于A5; 10-20cm 土層各處理平均土壤微生物量磷較對(duì)照分別增加了 1.59mg/kg、 2.53mg/kg、1.45mg/kg、2.15mg/kg 和 0.70mg/kg，各生育時(shí)期分別表現(xiàn)均與 0-10cm 土層表現(xiàn)相同；到20-40cm 土層，各處理平均土壤微生物量磷分別較對(duì)照增加了 1.12mg/kg、1.69mg/kg、0.61mg/kg、1.38mg/kg 和 0.29mg/kg，各生育時(shí)期 A1、A2、 A3和A4處理土壤微生物量磷均顯著高于CK, A5與CK差異不顯著，A2顯著高 于其它處理，A1、A3、A4間差異不顯著。從土壤深度來(lái)看，各生育期所有處理土 壤微生物量磷含量均隨著土壤深度的增加呈逐漸減小的趨勢(shì)， 0-10cm>10-20cm>20-40cm，以抽糖期 A2 處理為例，0-10cm 土層是 10-20cm 土層的 1.07倍，10-20cm 土層是20-40cm 土層的1.74倍。各層土壤均表現(xiàn)為 A2>A4>A1>A3>A5>CK。說(shuō)明，各土壤改良劑處理均能提高土壤微生物量磷，其中 A2處理各土層較高，且土壤微生物量磷隨土層加深逐漸降低，處理間的差值范圍 也隨之減小，抽穗期土壤微生物量磷含量較其它時(shí)期高。

土壤蔗糖酶是土壤中廣泛存在的酶，是參與土壤有機(jī)碳循環(huán)的關(guān)鍵酶，對(duì)增加 土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要作用[115]。由圖16可知，土壤蔗糖酶變化規(guī)律與過(guò) 氧化氫酶變化規(guī)律相同。從生育期來(lái)看，各處理土壤過(guò)氧化氫酶不同層次呈現(xiàn)相同 的變化趨勢(shì)，即抽穗期 > 成熟期 > 苗期，各土壤改良劑處理土壤蔗糖酶活性均高于

CK。全生育期0-10cm 土層A1、A2、A3、A4和A5各處理平均土壤蔗糖酶活性分 別較對(duì)照增加了 12.74%、25.81%、10.90%、19.85%和8.78%，苗期和抽穗期各改良 劑處理蔗糖酶活性均與CK達(dá)到顯著差異，成熟期A1、A2和A4與CK差異顯著， 但各時(shí)期A2處理差異最顯著；10-20cm 土層各處理平均土壤蔗糖酶較對(duì)照分別增 加了 14.71%、31.38%、11.32%、22.63%和10.57%，抽穗期和成熟期各改良劑處理 蔗糖酶活性均顯著高于CK，苗期除A1、A3、A5外其它處理均與CK差異顯著； 20-40cm 土層，各處理分別較對(duì)照增加了 8.23%、14.81%、7.35%、11.95%和 1.84%， 各時(shí)期都表現(xiàn)為除A5外其它處理均與CK差異顯著，其它處理間差異不顯著，但 均表現(xiàn)A2>A4>A1>A3>A5>CK。從土壤深度來(lái)看，各生育期所有處理土壤蔗糖酶 活性均隨著土壤深度的增加呈逐漸減小的趨勢(shì)，其變化規(guī)律與微生物生物量相同， 即 0-10cm>10-20cm>20-40cm，0-10cm土層的平均土壤蔗糖酶活性是 10-20cm 的 1.22 倍，10-20cm 是 20-40cm 的 1.41 倍，各層均表現(xiàn)為 A2>A4>A1>A3>A5>CK。總之， 各土壤改良劑處理均能提高土壤蔗糖酶活性，但不同處理在不同時(shí)期和土層差異不 同；土壤蔗糖酶活性隨土層的加深逐漸降低，處理間的差值范圍也隨之減小，抽穗 期較其它時(shí)期高。

土壤脲酶是土壤酶中唯一催化尿素水解的酶，也是決定土壤中氮轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵 酶，其活性反映土壤有機(jī)態(tài)氮向有效態(tài)氮轉(zhuǎn)化和供應(yīng)無(wú)機(jī)態(tài)氮的能力[116]，可以作為 評(píng)價(jià)土壤肥力狀況的重要指標(biāo)。由圖17可知，土壤脲酶不同層次呈現(xiàn)相同的變化 趨勢(shì)，即苗期到抽穗期先上升，抽穗期達(dá)到最大，納米表面吸附聚丙烯酰胺及其液相分散穩(wěn)定性之后到成熟期又下降。與土壤過(guò) 氧化氫酶和蔗糖酶不同，土壤脲酶在0-10cm、10-20cm和20-40cm 土層苗期與抽穗 期和成熟期各處理表現(xiàn)不同，苗期腐殖酸鉀及其復(fù)配處理明顯低于對(duì)照，各處理大

致表現(xiàn)為A1>A3>CK>A4>A2>A5 ,而抽穗期和成熟期大致表現(xiàn)為 A2>A4>A1>A3>A5>CK。0-10cm 土層苗期和抽穗期A1與A3差異不顯著，其它處 理間均差異顯著，成熟期各處理差異均顯著；10-20cm 土層各時(shí)期表現(xiàn)與0-10cm相 同；20-40cm 土層苗期A1和A3與其它處理差異顯著，其它處理間無(wú)顯著差異，抽 穗期和成熟期各改良劑處理均顯著高于CK,各處理之間無(wú)顯著差異。從土壤深度 來(lái)看，各生育期所有處理土壤脲酶活性均隨著土壤深度的增加呈逐漸減小的趨勢(shì)， 即 0-10cm>10-20cm>20-40cm, 0-10cm 土層的平均土壤脲酶活性是 10-20cm 的 1.12 倍，10-20cm是20-40cm的1.13倍?？傊?，聚丙烯酸鉀和聚丙烯酰胺都能提高土壤 脲酶活性，但腐殖酸鉀和腐殖酸鉀復(fù)配處理對(duì)各土層苗期脲酶活性均有抑制作用， 而對(duì)抽穗期和成熟期又變?yōu)榇龠M(jìn)作用；土壤脲酶活性隨土層的加深逐漸降低，處理 間的差值范圍也隨之減??；不同處理在不同時(shí)期和土層差異不同，抽穗期較其它時(shí) 期高，

0-10cm 較其它土層高。

I

苗期

抽穗期成熟期心2_

苗期抽穗期i ： i .

成熟期苗期抽穗期i '；i -H

成熟期

0-10cm10-20cm20-40cm

圖17 土壤改良劑對(duì)不同土層土壤脲酶的影響 Fig.17 Effect of soil amendments on soil urase activity of different soil layers

ICK EA1 E3A2 BA3 BA4 DA5

土壤改良劑對(duì)燕麥株高的影響

4.8

株高是衡量作物生長(zhǎng)狀況的一項(xiàng)基本指標(biāo)，是形成產(chǎn)量的基礎(chǔ)。由圖18可知， 2010年和2011年燕麥株高均隨生育時(shí)期的推進(jìn)呈上升趨勢(shì)，且處理間整體表現(xiàn)相 同規(guī)律。以2011年株高為例，從苗期到抽穗期，燕麥株高增長(zhǎng)速度較快，此后增速 減緩，灌漿之后較為緩慢。不同處理?xiàng)l件下燕麥株高均高于對(duì)照，各生育時(shí)期不同 處理分別比對(duì)照增加了 0.71%-7.09%、1.48%-5.65%、1.51%-6.38%、2.72%-5.60%和 3.29%-5.60%。顯著性分析結(jié)果表明，苗期與拔節(jié)期各處理間燕麥株高差異不顯著; 抽穗期A2和A4與CK和A5差異顯著，其它處理與CK差異不顯著，A2與A4差 異不顯著與其它處理差異顯著，A1、A3、A5間和A1、A3、A4間差異不顯著；灌

漿期A1、A2、A4與CK和A5差異顯著，A5與CK差異不顯著，A1、A2、A4間

差異不顯著；成熟期各土壤改良劑處理均與CK呈顯著差異，A1、A3、A5之間， A2、A4之間和A3、A4、A5之間差異不顯著，A2與除A4外的其它處理均差異顯者?？梢钥闯?，A2和A4處理的燕麥株高增長(zhǎng)最快，植株最高。

產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)是干物質(zhì)的積累[117]，對(duì)于任何一種作物來(lái)講，營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階 段所積累的干物質(zhì)直接影響著作物生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。由圖19可知，2010年和 2011年兩年結(jié)果一致，以2011年干物質(zhì)積累量為例，各處理積累量趨勢(shì)一致，隨 著生育期的推進(jìn)而逐漸增大，從苗期到抽穗期干物質(zhì)積累最快，之后增長(zhǎng)趨于緩和， 到成熟期達(dá)到最大，整體呈“S”形曲線增長(zhǎng)。從各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量來(lái)看，抽穗 期、灌漿期和成熟期各土壤改良劑處理干物質(zhì)積累量分別比對(duì)照高8.08%-12.86%、 5.1%-16.54%和6.59%-15.79%?？梢?jiàn)，各處理干物質(zhì)積累量明顯高于對(duì)照。通過(guò)方 差分析可知，苗期各處理間干物質(zhì)積累量差異不顯著；拔節(jié)期A1和A4與CK、A3、 A5間存在顯著差異，A2與各處理差異均不顯著；抽穗期除A1與CK差異不顯著， 其他處理均與CK顯著差異，除CK外其它處理之間差異均不顯著；灌漿期除A5 外其它處理均與CK呈顯著差異，A2與A4差異不顯著，但與其它處理差異顯著， A4與CK和A5差異顯著，與A1、A2、A3差異不顯著；成熟期各處理均與CK差 異顯著，其中A2與A1和A4差異不顯著，與CK、A3、A5差異顯著，A1、A3、 A4、A5各處理間差異不顯著。整體看來(lái)，不同處理的干物質(zhì)積累量明顯高于對(duì)照， 其中A2處理積累量最高，較對(duì)照高15.06%;其次為A4，較對(duì)照高12.08%; A1、 A3次之，A5最低。說(shuō)明聚丙烯酸鉀與腐殖酸鉀復(fù)配更能夠提高土壤肥力，促進(jìn)燕

麥生長(zhǎng)，進(jìn)而有利于植株對(duì)養(yǎng)分的吸收。

苗期拔節(jié)期抽穗期灌漿期成熟期苗期拔節(jié)期抽穗期灌漿期成熟期

2010年2011年

圖19 土壤改良劑對(duì)燕麥干物質(zhì)積累的影響

Fig.19 Effect of soil amendments on dry matter weight of oat

4.8土壤改良劑對(duì)燕麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

表3 土壤改良劑對(duì)燕麥產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

Table3 Effect of soil amendments on oat yield and its components

年份處理穗數(shù)(104/hm2)穗粒數(shù)(粒）千粒重(g)籽粒產(chǎn)量(kg/hm2)生物產(chǎn)量(kg/hm2)

CK299.4d20.7c19.8d923.5e6476.4cd

A1338.3a23.8a21.4b1255.3b7235.2ab

A2332.4ab24.0a23.1a1327.2a7412.0a

2010

A3321.6bc22.9ab20.6c1117.9c6592.5c

A4329.7ab23.4ab21.8b1264.2b6994.8b

A5313.4cd22.0bc20.8c1044.7d6575.5c

CK374.7c50.3c19.4c3858.5d12833.3c

A1397.0ab51.7bc20.5b4335.3b13266.7b

A2409.6a56.4a22.1a4694.2a14066.7a

2011

A3389.4bc51.4bc20.7b4221.9bc13033.3bc

A4405.6a54.4ab21.9a4566.9a13800.0a

A5381.9bc50.0c20.3bc4120.1c12900.0c

CK374.7c40.3c19.6c2391.0d9612.7c

A1397.0ab41.7bc21.0b2795.3b10274.2b

A2409.6a46.4a22.6a3010.7a10763.7a

平均

A3389.4bc41.4bc20.7b2669.9bc9805.4bc

A4405.6a44.4ab21.9a2915.6a10352.6a

A5381.9bc40.4c20.6bc2582.4c9722.25c

在干旱條件下，產(chǎn)量是鑒定抗旱性的重要指標(biāo)之一，而產(chǎn)量構(gòu)成因素是決定產(chǎn) 量的關(guān)鍵因素。由表3可知，2010年和2011年各土壤改良劑處理下燕麥穗數(shù)、穗 粒數(shù)、千粒重、籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量都高于對(duì)照，且規(guī)律相同。以兩年產(chǎn)量和構(gòu)成 因素平均數(shù)進(jìn)行分析，各土壤改良劑處理穗數(shù)除A3和A5差異與CK差異不顯著外， 其它處理均與CK差異顯著，其中A2最高；從穗粒數(shù)看，除A1、A3、A5外其他 處理均顯著高于CK，其中A4較高；對(duì)于千粒重，除A5外各處理均與CK呈顯著 差異，各處理比對(duì)照增加了 1.0-3.0g，大小順序?yàn)锳2>A4>A3>A1>A5>CK；對(duì)照的 穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重都低于其它處理，根據(jù)單位面積產(chǎn)量=單位面積穗數(shù)x穗粒數(shù) x千粒重的關(guān)系因而導(dǎo)致產(chǎn)量之間的差異，各土壤改良劑處理籽粒產(chǎn)量均顯著高于 對(duì)照，其中復(fù)配A2和A4籽粒產(chǎn)量較其它單施處理高，分別為3010.7kg/hm2、 2915.6kg/hm2,較對(duì)照增產(chǎn)25.92%和21.94%，A1、A3和A5分別比對(duì)照增加16.91%、 11.66%和8.01%；各處理生物產(chǎn)量A1、A2、A4顯著高于對(duì)照，其它處理與對(duì)照差 異不顯著，各處理表現(xiàn)為A2>A4>A1>A3>A5>CK。由此可知，土壤改良劑能夠顯 著提高燕麥產(chǎn)量，也說(shuō)明聚丙烯酸鉀和聚丙烯酰胺與腐殖酸鉀混施不僅不影響各自 的增產(chǎn)效果，還能夠產(chǎn)生交互作用，增產(chǎn)效果更加明顯。

4.9土壤改良劑對(duì)燕麥水分利用效率的影響

表4 土壤改良劑對(duì)燕麥水分利用效率的影響

Table4 Effect of soil amendments on water use efficiency

年份處理初貯水量 (mm)終貯水量 (mm)降水量

(mm)耗水量

(mm)產(chǎn)量

(kg/hm2)水分利用率 [kg/hm2-mm)]

CK100.13124.91223.7197.92923.5e4.66d

A1100.13128.98223.7194.851255.3b6.44ab

A2100.13138.01223.7185.831327.2a7.14a

2010

A3100.13127.82223.7196.021117.9c5.70bc

A4100.13130.03223.7193.801264.2b6.52ab

A5100.13125.89223.7197.941044.7d5.27cd

CK175.42124.09178.6229.933858.5d16.78d

A1175.42127.94178.6226.084335.3b19.17b

A2175.42133.92178.6220.104694.2a21.33a

2011

A3175.42126.92178.6227.104221.9bc18.59bc

A4175.42130.58178.6223.444566.9a20.43a

A5175.42124.16178.6229.864120.1c17.92c

由表4看出，2010年和2011年各土壤改良劑處理土壤貯水量和水分利用效率

均高于對(duì)照處理。2010年A1、A2、A3、A4和A5 土壤貯水量分別比對(duì)照高4.07mm、 13.10mm、2.91mm、5.12mm 和 0.98mm，水分利用效率分別提高 38.20%、53.22%、 22.32%、39.91%和 13.09%，2011 年土壤貯水量分別增加 3.85mm、9.83mm、2.83mm、 6.49mm 和 0.07mm,水分利用效率提高了 14.24%、27.12%、10.79%、21.75%和 6.79%。

兩年各處理水分利用效率均與對(duì)照差異顯著。說(shuō)明不同改良劑均能抑制水分蒸發(fā)， 保持土壤水分，顯著提高燕麥土壤水分利用效率，其中A2和A4處理效果最佳，顯 著高于其它處理，且二者之間差異不顯著，說(shuō)明聚丙烯酸鉀和聚丙烯酰胺與腐殖酸 復(fù)配比各自單施能更好地降低燕麥全生育期耗水，使土壤水分得到更多的補(bǔ)充。

4.10土壤性質(zhì)與作物產(chǎn)量之間的相關(guān)性

由表5可知，土壤中各指標(biāo)除速效鉀和脲酶外，其它指標(biāo)均與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān) 系。相關(guān)系數(shù)大小順序?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)(0.996)>蔗糖酶(0.994)>過(guò)氧化氫酶(0.993)>微生物 量碳(0.992)>微生物量磷(0.990)> 土壤含水量(0.980)>速效磷(0.964)>堿解氮(0.962)> 微生物量氮(0.913)>脲酶(0.746)>速效鉀(0.720)。其中，有機(jī)質(zhì)、蔗糖酶、過(guò)氧化氫

酶、微生物量碳、微生物量磷、土壤含水量、速效磷和堿解氮與產(chǎn)量呈極顯著正相 關(guān)(P<0.01)，土壤微生物量氮與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。說(shuō)明，土壤有機(jī)質(zhì)、蔗 糖酶、過(guò)氧化氫酶、微生物量碳、微生物量磷、土壤含水量、速效磷、堿解氮和微 生物量氮這些土壤指標(biāo)的增大均有利于燕麥產(chǎn)量的提高。

表5 土壤生化性質(zhì)及作物產(chǎn)量之間的相關(guān)分析

Table5 Correlation analysis of biochemical properties and yield

X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11 Y

X11

X20.945**1

X30.967**0.920**1

X40.7530.6260.865*1

X50.980**0.972**0.950**0.6751

X60.882*0.930**0.812*0.4310.951**1

X70.981**0.935**0.943**0.6790.991**0.934**1

X80.997**0.954**0.965**0.7560.978**0.881*0.970**1

X90.997**0.950**0.969**0.7600.984**0.893*0.980**0.998**1

X100.7240.6260.6780.4160.7750.830*0.833*0.6850.721

X110.985**0.885*0.960**0.7890.959**0.849*0.978**0.975**0.983**0.7901

Y0.996**0.962**0.964**0.7200.992**0.913*0.990**0.993**0.994**0.7460.980** 1

注：X1:有機(jī)質(zhì)；X2:堿解氮；X3:速效磷；X4:速效鉀；X5: 土壤微生物量碳；X6: 土壤微生物量氮； X7: 土壤微生物量磷；X8:過(guò)氧化氫酶；X9蔗糖酶；X10:脲酶；X11: 土壤含水量；Y:產(chǎn)量.*，**分別 表示0.05和0.01水平下顯著。

5結(jié)論與討論

5.1土壤改良劑對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的核心，是土壤綜合肥力評(píng)價(jià)的根本[118]。一般在生產(chǎn)應(yīng)用 上，常用有機(jī)質(zhì)和N、P、K等養(yǎng)分含量的多少來(lái)衡量土壤肥力的高低。毛思帥等[28] 研宄發(fā)現(xiàn)，土壤經(jīng)脫鈉的聚丙烯酸鈉保水劑處理后，燕麥?zhǔn)斋@期土壤中全氮、速效 磷和速效鉀含量相對(duì)較多，原因可能是聚合物與土壤混在一起，自身結(jié)構(gòu)吸附水分 和養(yǎng)分，當(dāng)作物需要時(shí)，這些被吸附的水分和養(yǎng)分會(huì)被釋放出來(lái)。聚丙烯酰胺能夠 顯著降低土壤中硝態(tài)氮、速效磷和速效鉀流失量[119]，分別比對(duì)照減少78%、95%和 95%。劉世亮等[1213人為聚丙烯酸鹽能顯著提高土壤速效鉀的含量，而有效磷的變化 則沒(méi)有明顯的規(guī)律性，土壤有機(jī)質(zhì)含量則下降。腐植酸鉀對(duì)土壤中的全量養(yǎng)分影響 不明顯，但可以顯著提高土壤速效氮、磷、鉀含量[12°]。納米表面吸附聚丙烯酰胺及其液相分散穩(wěn)定性本研宄認(rèn)為聚丙烯酸鉀、聚 丙烯酸鉀+腐殖酸鉀、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀和腐殖酸鉀均能顯著提高 土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀，各指標(biāo)分別比對(duì)照增加8.24%-30.22%、 7.60%-19.29%、5.15%-29.45%和27.86%-68.86%，其中有機(jī)質(zhì)、堿解氮和速效磷整 體均表現(xiàn)為聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀> 聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀> 聚丙烯酸鉀 >聚丙烯酰 胺>腐殖酸鉀，速效鉀表現(xiàn)為聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀> 聚丙烯酸鉀 > 聚丙烯酰胺+腐殖 酸鉀 > 腐殖酸鉀> 聚丙烯酰胺。有機(jī)質(zhì)結(jié)果與劉世亮等[122]結(jié)果相反，其認(rèn)為施用聚丙 烯酸鹽在一定程度上改善土壤結(jié)構(gòu)和水熱狀況，增加了土壤中微生物數(shù)量和活性， 從而促進(jìn)了土壤中有機(jī)質(zhì)的分解和礦化。但多數(shù)研宄和本試驗(yàn)結(jié)果一致，土壤改良 劑能促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，改善土壤疏松、保水、保肥和透氣等狀況，進(jìn)而增 加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤質(zhì)量，提高土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量[122]。

5.2土壤改良劑對(duì)土壤含水量的影響

聚丙烯酰胺類物質(zhì)的施用能夠顯著增加小麥各生育時(shí)期0-100cm土層土壤含水 量，且在作物利用部分土壤水分和反復(fù)吸水后，它仍具有一定的保水性[123]。研宄發(fā) 現(xiàn)，聚丙烯酸鹽和聚丙烯酰胺共聚體處理能提高各生育時(shí)期0-60cm各土層土壤含 水量，但在60-80cm 土層土壤含水量卻沒(méi)有高于對(duì)照[124]，梁俊[125H人為在25-45 cm 土層的土壤水分含量最高，在45 cm左右土層附近可能形成了防止水分下滲的防水 層。施用腐殖酸后增強(qiáng)了土壤的保水能力，對(duì)煙草生長(zhǎng)前期土壤含水量變化影響不 大，但是增加了旺長(zhǎng)期后的土壤含水量，特別在現(xiàn)蕾期[126]。張宏偉等[127H人為腐植酸 接枝丙烯酸和腐植酸接枝丙烯酰胺均能提高土壤毛管持水量，數(shù)值由空白的22.5% 增加到24.1%-44.8%。施用聚丙烯酸鹽類保水劑對(duì)提高小麥生長(zhǎng)前期0-40cm 土層土 壤含水量作用顯著，但對(duì)下層土壤水分保持效果并不明顯[128]。前人研宄結(jié)果對(duì)土壤 改良劑的保水作用給予了充分肯定，但不同作物施用不同土壤改良劑對(duì)保水土壤深 度的影響不盡相同。本研宄認(rèn)為聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀、聚丙烯酰胺、 聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀和腐殖酸鉀均能提高燕麥各生育時(shí)期0-60cm 土層土壤含水 量，分別較對(duì)照提高 7.89%、12.95%、5.11%、7.96%和 2.78%，對(duì)于 60-100cm 土層

影響不顯著，處理間大小差異無(wú)明顯規(guī)律，不同土壤改良劑對(duì)不同質(zhì)地土壤作用效 果不同，其中聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀和聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀復(fù)配保水效果較單施 好，聚丙烯酸鉀和聚丙烯酰胺較腐殖酸鉀效果好。Wallace[129H人為用聚丙烯酰胺和多 聚糖混合改良鈣質(zhì)土壤效果較單獨(dú)作用好，兩種改良劑混合使用具有明顯的交互作 用，本試驗(yàn)結(jié)果與此相同。

5.3土壤改良劑對(duì)土壤容重的影響

疏松的土壤既有利于土壤中水、氣、熱等環(huán)境條件的交換及微生物的活動(dòng)，有 利于土壤中各種養(yǎng)分對(duì)植物的供應(yīng)，從而提高土壤肥力。各種研宄表明，土壤改良 劑能使土壤變得疏松，孔隙增多，容重下降。崔娜等人[46]通過(guò)對(duì)聚丙烯酰胺保水劑 的研宄表明，各保水劑改良劑處理均使土壤容重有所降低，與對(duì)照相比，大、中、 粉末類保水劑土壤容重分別降低了5.69%、7.09%、5.89%。施用腐植酸接枝共聚物 后，土壤變的疏松，與對(duì)照相比各土樣容重均明顯降低[41]。聚丙烯酸鉀鹽施用在紅 壤上，分子吸水膨脹，使土壤發(fā)生膨脹，變得疏松，土壤孔隙度增加，容重降低[130]。 本研宄認(rèn)為土壤改良劑對(duì)0-60cm各土層土壤容重均有不同程度的改善，對(duì)60-80cm 和80-100cm土層無(wú)明顯影響作用，0-10cm、10-20cm、20-40cm和40-60cm各土層分 別較對(duì)照降低 1.38%-4.2%、1.34%-5.37%、1.32%-5.26% 和 0.65%-1.99%，降低幅度 表現(xiàn)為10-20cm>20-40cm>0-10cm>40-60cm。各層中復(fù)配土壤改良劑由于自身特殊結(jié) 構(gòu)和相互耦合作用對(duì)改善土壤容重效果更佳，聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀均降低幅度最 大，各改良劑處理差異不顯著。

5.4土壤改良劑對(duì)土壤緊實(shí)度的影響

土壤水、氣、熱滲透以及作物出苗、產(chǎn)量都與土壤緊實(shí)度大小關(guān)系密切[131]。土 壤緊實(shí)會(huì)造成土壤顆粒重排，使土壤孔隙度降低，導(dǎo)致適合作物生長(zhǎng)的土壤三相比 發(fā)生改變[132]。張燕等[133]研宄表明，在40cm 土層以內(nèi)，土壤緊實(shí)度隨著土壤深度的 增加而增加，但40cm之后，緊實(shí)度隨著土壤深度增加而減小，以秸桿和煤矸石為 原料的兩種土壤改良劑均對(duì)0-20cm 土層土壤緊實(shí)度作用明顯，在20cm以下，差異 不明顯。本研宄認(rèn)為，不同生育時(shí)期土壤緊實(shí)度均隨著土壤深度增加而增加，即 0-10cm<10-20cm<20-40cm，各改良劑處理均能降低土壤緊實(shí)度，大致表現(xiàn)為聚丙烯 酸鉀+腐殖酸鉀> 聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀> 聚丙烯酸鉀 > 聚丙烯酰胺 > 腐殖酸鉀> 對(duì)照， 與張燕等結(jié)果相符，由于受外力和降水等因素的影響0-10cm 土層各處理差異不顯 著，10-20cm 土層表現(xiàn)較明顯，不同生育時(shí)期土壤緊實(shí)度的變化與降水量有關(guān)。

5. 5 土壤改良劑對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的影響

聚丙烯酸鹽和聚丙烯酰胺是水溶性高分子聚合物，分子鏈擴(kuò)展較寬，且能夠分 散到土壤間隙中與土壤中的微小顆粒進(jìn)行結(jié)合，微小顆粒之間表面形成雙電層，并 且產(chǎn)生電勢(shì)差，從而增加了彼此間的吸附作用，使得土壤中較小粒級(jí)的顆粒向大粒 級(jí)顆粒團(tuán)聚[134]。同時(shí)，聚丙烯酸鹽具有較高的離子交換和吸附的能力，能吸附和粘 結(jié)土壤微粒，促進(jìn)土壤顆粒團(tuán)聚。腐殖酸具有很強(qiáng)的凝結(jié)能力，能把分散的土壤顆 粒聚集在一起，促使水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成。聚丙烯酸鹽能夠促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的 形成，特別是對(duì)土壤1-0.5mm粒徑的團(tuán)粒形成有顯著影響[130]。前人[135]研宄認(rèn)為用 腐殖酸處理能增加土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)總數(shù)1.5-3.0倍，水穩(wěn)性團(tuán)粒增加8.51%-30.0%，改 善了土壤的水、氣、熱三相狀況。曹麗花等[136]研宄表明PAM能使>1 mm的水穩(wěn)性 團(tuán)聚體的含量增加，隨著土壤深度增加>1 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體減少，尤其對(duì)>5 mm 的水穩(wěn)性團(tuán)聚體的增加更為顯著，主要是通過(guò)將<1 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體聚合為更大 粒徑的水穩(wěn)性團(tuán)聚體來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本試驗(yàn)結(jié)果表明各土壤改良劑均能顯著提高 0-10cm、10-20cm和20-40cm各土層>0.25mm團(tuán)聚體含量，聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀、 聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酰胺和腐殖酸鉀處理0-40cm 土層分別 較對(duì)照增加了 21.54%、16.21%、12.85%、10.59%和 5.88%，其中>2mm 和 2-1mm 土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增幅較大，聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀和聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀復(fù)配處理顯 著高于單施處理，二者之間差異不顯著。

5.6 土壤改良劑對(duì)土壤微生物生物量的影響

土壤微生物生物量是土壤養(yǎng)分循環(huán)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程的驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)也是土壤活 性養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫(kù)和土壤中植物可利用養(yǎng)分的重要來(lái)源[108]，土壤微生物與土壤酶共同 推動(dòng)著土壤的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動(dòng)[137]，其活性可以代表土壤中物質(zhì)代謝的快慢程 度。對(duì)于土壤微生物量，大多數(shù)研宄側(cè)重于耕作方式及施肥對(duì)其的影響，土壤改良 劑對(duì)其的影響研宄甚少。施用腐殖酸肥料能增加作物生育前期的土壤微生物量碳， 而后期的土壤微生物量碳減少，可能與腐植酸可以刺激作物生長(zhǎng)、作物對(duì)碳源需求 較多、使構(gòu)成微生物體的碳源減少有關(guān)[138]。本研宄認(rèn)為土壤改良劑能改善結(jié)構(gòu)和土 壤通透性，使土壤散水、散熱、散氣隨之提高，根系分泌物相應(yīng)增加，從而促使燕 麥全生育期內(nèi)0-10cm、10-20cm和20-40cm各土層的土壤微生物量碳、氮、磷含量 顯著提高，復(fù)配較單施效果顯著，隨著土壤深度的增加土壤微生物量均呈逐層遞減 的趨勢(shì)，且不同土層微生物量碳、氮、磷全生育期變化趨勢(shì)一致，即苗期到成熟期 先升后降，抽穗期達(dá)到最大值，這是由于抽穗期土壤溫度較高，降水多使土壤濕度 大，燕麥生長(zhǎng)旺盛，根系生長(zhǎng)活力較強(qiáng)，能供給土壤微生物充足的營(yíng)養(yǎng)源，土壤微 生物活躍，而生育前期和生育后期土壤溫度較低，土壤含水量低，不利于微生物的 生長(zhǎng)和繁殖，微生物代謝變慢。這與沈宏等[139]人研宄結(jié)果一致。但焦曉光等[140]研宄 認(rèn)為在大豆的生育期內(nèi)不同施肥處理的土壤微生物量碳、氮均從播種期開(kāi)始降低到 生育中期降低，成熟期又升高，在大豆的生育中期土壤微生物量低主要是由于大豆 在生長(zhǎng)旺盛期時(shí)根系對(duì)養(yǎng)分吸收強(qiáng)烈，而土壤中的養(yǎng)分不能既滿足根系吸收又滿足 微生物繁殖的需要，因此土壤微生物量含量減少。本研宄結(jié)果與上述結(jié)果不一致， 可能由于不同作物對(duì)養(yǎng)分需求時(shí)期不同，且不同土質(zhì)、不同降雨和不同氣候條件等 都會(huì)使土壤微生物量受到影響，還需要進(jìn)一步探討。

57土壤改良劑對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶是一種生物催化劑，參與土壤中有機(jī)質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化、腐殖質(zhì)的合成等 各種復(fù)雜的生化反應(yīng)，它與土壤理化性質(zhì)和土壤微生物及生物多樣性等關(guān)系密切。 多數(shù)研宄認(rèn)為土壤改良劑可以提高土壤過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶，但對(duì)于土壤脲酶有提 高也有抑制作用，結(jié)論各異。曲貴偉等[141]研宄表明，聚丙烯酸鉀和聚丙烯酸銨配比 施用可以提高蔗糖酶、磷酸酶和纖維素酶的活性，但脲酶活性顯著受到抑制，與 Torres等[14氣人為脲酶活性提高的結(jié)果不同，可能是由于聚丙烯酸銨的施用帶入土壤 大量的銨態(tài)氮素而產(chǎn)生抑制作用所導(dǎo)致的。還有研宄[143H人為，施用聚丙烯酸鹽類和 腐殖酸型保水劑可以使脲酶活性長(zhǎng)期處于一個(gè)較高的狀態(tài)。劉蘭蘭等[138]在腐殖酸對(duì) 生姜的研宄中認(rèn)為，施用腐殖酸肥料可以使脲酶在作物生長(zhǎng)前期降低，生長(zhǎng)后期提 高，說(shuō)明腐植酸對(duì)脲酶具有“先控后促”的作用，這對(duì)于減少苗期養(yǎng)分的損失、滿 足旺盛期作物對(duì)養(yǎng)分的需求具有相當(dāng)重要的作用。本試驗(yàn)表明，土壤酶活性的表現(xiàn) 與土壤微生物量結(jié)果相同，聚丙烯酸鉀、聚丙烯酰胺、腐殖酸鉀、聚丙烯酸鉀+腐 殖酸鉀和聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀均能提高土壤過(guò)氧化氫酶和蔗糖酶活性，但不同處 理在不同時(shí)期和土層差異不同，二者活性隨土層的加深逐漸降低，處理間的差值范 圍也隨之減小，抽穗期達(dá)到最高值，但對(duì)于脲酶，腐殖酸鉀及其復(fù)配處理在苗期卻 明顯低于對(duì)照，抽穗期和成熟期高于對(duì)照。

58土壤改良劑對(duì)燕麥株高和干物質(zhì)積累的影響

作物株高和干物質(zhì)積累量與作物生育機(jī)制有關(guān)，同時(shí)也與土壤環(huán)境條件有很大 的關(guān)系，而土壤水分、養(yǎng)分、微生物和酶等起著決定性作用。聚丙烯酰胺保水劑能 顯著增加小麥株高，隨著生育期的推進(jìn)，株高逐漸增加，且從拔節(jié)到孕穗增加幅度 相對(duì)較大，而孕穗到灌漿株高變化不太明顯[144]。聚丙烯酸鉀混合物能顯著提高馬鈴 薯株高，同時(shí)對(duì)生育前期和后期的地上部干物質(zhì)重與塊莖干物質(zhì)重有顯著影響[145]。 黃占斌等[144人為聚丙烯酸鈉的施用效應(yīng)與土壤水分含量有關(guān)，聚丙烯酸鈉對(duì)玉米生 長(zhǎng)的影響主要出現(xiàn)在生長(zhǎng)的中后期，但干旱情況下株高的效應(yīng)時(shí)期會(huì)提前。腐殖酸 促進(jìn)植物生長(zhǎng)前期細(xì)胞的分裂與伸長(zhǎng)，明顯增加生長(zhǎng)前后期干物質(zhì)積累[147]。本研宄

認(rèn)為聚丙烯酸鉀、聚丙烯酰胺、腐殖酸鉀、聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀和聚丙烯酰胺+腐 殖酸鉀對(duì)燕麥株高具有顯著的提高作用，從苗期到抽穗期，燕麥株高增長(zhǎng)速度較快， 此后增速減緩，灌漿之后較為緩慢。不同處理?xiàng)l件下燕麥株高均高于對(duì)照，各生育 時(shí)期不同處理分別比對(duì)照增加了 0.71%-7.09%、1.48%-5.65%、1.51%-6.38%、 2.72%-5.60%和3.29%-5.60%，聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀和聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀對(duì)株高 的影響優(yōu)于其他改良劑；對(duì)于干物質(zhì)積累具有同樣的作用，不同處理的干物質(zhì)積累 量明顯高于對(duì)照，其中聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀積累量最高，較對(duì)照高15.06%；其次 為聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀，較對(duì)照高12.08%;聚丙烯酸鉀、聚丙烯酰胺次之，腐殖 酸鉀最低。說(shuō)明聚丙烯酸鉀與腐殖酸鉀復(fù)配更能夠提高土壤肥力，促進(jìn)燕麥生長(zhǎng)， 進(jìn)而有利于植株對(duì)養(yǎng)分的吸收。

59土壤改良劑對(duì)燕麥產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

土壤改良劑都能改善土壤環(huán)境，增加土壤中作物可利用養(yǎng)分與水分，為作物生 長(zhǎng)發(fā)育提供良好的土壤環(huán)境條件，為作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)打下良好的基礎(chǔ)。吳娜等[893人為 在傳統(tǒng)灌溉和滴灌條件下脫鈉的聚丙烯酸鈉吸水樹(shù)脂均能顯著提高燕麥穗數(shù)、穗粒 數(shù)、千粒重及燕麥產(chǎn)量。土壤經(jīng)改良處理后，其結(jié)構(gòu)性、保水性及生產(chǎn)性能等明顯 改善，因而對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量表現(xiàn)出良好的作用[148]。Wallace[129]研宄表明在易 出現(xiàn)板結(jié)的土壤上混合施用聚丙烯酰胺和褐煤腐殖酸可以提高番茄出苗率，番茄產(chǎn) 量較單施具有正交互作用。符云鵬等[149H人為施用腐殖酸、腐殖酸和化學(xué)高聚物復(fù)配 均能促進(jìn)烤煙株生長(zhǎng)發(fā)育，提高煙葉產(chǎn)量，但以腐殖酸加化學(xué)高聚物產(chǎn)量效果更好。 在本研宄中，聚丙烯酸鉀、聚丙烯酰胺、腐殖酸鉀及其復(fù)配對(duì)燕麥產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成 因素均有顯著影響，各土壤改良劑處理籽粒產(chǎn)量均顯著高于對(duì)照，其中聚丙烯酸鉀 +腐殖酸鉀和聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀籽粒產(chǎn)量較其它單施處理高，分別為 3010.7kg/hm2、2915.6kg/hm2，較對(duì)照增產(chǎn)25.92%和21.94%，聚丙烯酸鉀、聚丙烯 酰胺和腐殖酸鉀分別比對(duì)照增加16.91%、11.66%和8.01%;各處理籽粒產(chǎn)量由高到 低依次為聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀〉聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀〉聚丙烯酸鉀〉聚丙烯酰胺〉 腐殖酸鉀〉對(duì)照；生物產(chǎn)量也明顯高于對(duì)照，效果最佳為聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀，其 次為聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀，可以看出聚丙烯酸鹽和聚丙烯酰胺與腐殖酸混施不僅 不影響各自的增產(chǎn)效果，還能夠產(chǎn)生交互作用，增產(chǎn)效果更加明顯。

5 10 土壤改良劑對(duì)燕麥水分利用效率的影響

作物水分利用效率是由耗水量和作物產(chǎn)量共同決定的。提高作物水分利用效率 可以通過(guò)增加產(chǎn)量，通過(guò)降低土壤及作物水分的無(wú)效蒸發(fā)和蒸騰也能達(dá)到同樣的目 的?？盒沱惖萚150]認(rèn)為自然降水中有60%-70%會(huì)形成無(wú)效蒸發(fā)，將這60%-70%的無(wú) 效降水變?yōu)樽魑锟衫盟翘岣咚掷寐实年P(guān)鍵。杜社妮等[151]研宄表明，聚丙烯

酸鈉保水劑不同施用方式均能顯著提高向日葵水分利用效率，撒施、混施、溝施分 別較對(duì)照提高了 25.06%、46.94%和49.29%。杜社妮等[152]另一研宄認(rèn)為聚丙烯酰胺 (PAM)能顯著提高玉米生物量，顯著減少耗水量，顯著提高水分利用效率和水分產(chǎn) 出率。本試驗(yàn)認(rèn)為兩年試驗(yàn)各土壤改良劑處理水分利用效率均顯著高于對(duì)照，其變 化趨勢(shì)與產(chǎn)量變化趨勢(shì)一致，聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀、聚丙烯酰胺+腐殖酸鉀、聚丙 烯酸鉀、聚丙烯酰胺和腐殖酸鉀兩年平均分別較對(duì)照提高了 40.17%、30.83%、 26.22%、16.56%和9.94%，土壤貯水量依次較對(duì)照增加了 11.47mm、5.81mm、 3.96mm、2.87mm和0.53mm，不同改良劑處理均能抑制水分蒸發(fā)，保持土壤水分， 顯著提高燕麥土壤水分利用效率，其中聚丙烯酸鉀+腐殖酸鉀平均水分利用效率顯 著高于其它處理，說(shuō)明聚丙烯酸鉀+腐殖酸復(fù)配比其它改良劑能更好地降低燕麥全 生育期耗水，使土壤水分得到更多的補(bǔ)充。

5.11土壤性質(zhì)與作物產(chǎn)量之間的相關(guān)性

不同土壤指標(biāo)與作物產(chǎn)量之間存在著不同程度的相關(guān)關(guān)系。本試驗(yàn)認(rèn)為土壤中 各指標(biāo)除速效鉀和脲酶外，其它指標(biāo)均與產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系。相關(guān)系數(shù)大小順序?yàn)?有機(jī)質(zhì)(0.996)>蔗糖酶(0.994)>過(guò)氧化氫酶(0.993)>微生物量碳(0.992)>微生物量磷 (0.990)> 土壤含水量(0.980)>速效磷(0.964)>堿解氮(0.962)>微生物量氮(0.913)>脲酶 (0.746)>速效鉀(0.720)。其中，有機(jī)質(zhì)、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、微生物量碳、微生物 量磷、土壤含水量、速效磷和堿解氮與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，土壤微生物 量氮與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)。說(shuō)明，土壤有機(jī)質(zhì)、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、微 生物量碳、微生物量磷、土壤含水量、速效磷、堿解氮和微生物量氮這些土壤指標(biāo) 的增大均有利于燕麥產(chǎn)量的提高。

6展望

本文供試的各種土壤改良劑在改土、增產(chǎn)上有著較為顯著的效果，納米表面吸附聚丙烯酰胺及其液相分散穩(wěn)定性，但其作用是 否長(zhǎng)期有效，對(duì)土壤是否有潛在危害等問(wèn)題仍需進(jìn)一步探討，因此還需進(jìn)一步的進(jìn) 行長(zhǎng)期跟蹤實(shí)驗(yàn)，以期獲得更詳細(xì)、準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)，為土壤改良劑的研宄提供 一個(gè)更好的參考方向。