聚丙烯酰胺(PAM, Polyacrylamide)作為一種高 分子聚合物，能以各種比例溶於水，具有很強的粘聚 作用。聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺基可與許多物質 親和、吸附形成氫鍵，使細小的土壤顆粒黏結而不 易移動，從而保持較好的土壤結構；聚丙烯酰胺還能 提高肥料利用率和作物產量，改善土壤生態環 ±身2-3]，増加土壤中團聚體的穩定性，防止土壤結 皮，増加土壤水分入滲，減少地表徑流，防止水土流 失，抑製水分蒸發14~ -'具有保水、保土、保肥、増產 等效用，己成為解決幹旱地區水資源短缺的一條新 途徑。有關聚丙烯酰胺在水土保持方麵的研究較 多[6-7]，而在農業生產中的應用較少。為了促進節 水農業的發展及尋求聚丙烯酰胺在農業生產中的最 佳施用方式，2010年在河套灌區開展了不同施用方 式對土壤水分、土壤溫度和春小麥生產的影響研究。

1材料與方法

1.1試驗地的自然條件

壩楞村地處幹旱、半幹旱荒漠草原帶，年均氣溫

7.6 °C，降雨量142. 7 mm，蒸發量2 381. 8 mm，無霜 期136~ 144 d。試驗地土壤為灌於土，質地為壤土， 灌淤層厚度為1. 0 m左右，耕層有機質約10. 0 g#kg- 田間持水量23. 23%，凋萎係數11. 07%，0~ 80 cm 土層土壤容重為1.48 g# cm- 3,地下水位3. 0 m以下。

1. 2材料與方法

供試春小麥品種為永良4號，2010年3月25日 頂淩播種。試驗用聚丙烯酰胺為白色粉末，分子量 120萬Da( Da表示一個C12原子質量的1/12)。參照 員學鋒[3]、杜社妮、冒建華的試驗結果，聚丙烯 酰胺的施用量為45 kg # hm- 2。

試驗以不施聚丙烯酰胺為對照，設有溝施、混施 和撒施。對照是在春小麥播種前開深6. 0 cm、寬

8.0 cm的小溝，將化肥均勻撒施在溝內，耱平小溝， 然後種植春小麥。溝施是在開溝施肥時將聚丙烯酰 胺均勻撒施在溝內。混施是將聚丙烯酰胺均勻撒施 在地表，然後開溝施肥。撒施是在開溝施肥、種植春 小麥後將聚丙烯酰胺均勻撒施在地表上，溝施、混 施、撒施的開溝深度與對照一樣，都是6. 0 cm。試 驗重複3次，共12個小區。小區麵積為4. 8 m x kg#hm 2。不同處理播種時施磷酸二銨375. 0 kg#hm-2,氯化鉀37. 5 kg#hm- 2,小麥拔節期隨灌溉 追施尿素150.0kg#hm-2。小麥分蘖期(5月14日）、 拔節期(5月24日）、灌漿期(6月23日）和蠟熟期(7 月7日）進行灌溉，灌水量分別為90、75、90 mm和75 mm。小麥生育期內不同處理的灌水量、灌水次數、 施肥、追肥、除草等管理措施相同。

1.3測定項目

土壤水分春小麥根係主要分布於20~ 40 cm 土層。播種前以10 cm 土層為單位，烘幹法測定0~ 80 cm 土層土壤水分。春小麥苗期（4月15日）、三 葉期(5月7日）、拔節期（5月19日）、孕穗期(5月 31日）、開花期(6月17日）以及收獲期（7月12日） 測定不同處理0~ 80 cm 土層土壤含水率(質量％)。 根據不同土層的土壤體積質量、土層厚度和土壤含水 率換算出不同土層的土壤水層厚度(mm)18'10- 11]。

土壤溫度根據《中華人民共和國氣象行業標 準〉，12]，在春小麥出苗期、分蘖期測定不同處理的地 表溫度和10、20 cm 土層土壤溫度。

生物量春小麥分蘖期以種植行為圓心，用根 鑽(根鑽直徑為10 cm)測定小麥根係生物量和分布 深度。春小麥抽穗期調查株高、穗、莖稈、葉片生物 量及根係生物量、根係分布深度。成熟期以1. 0 m2 為單位取樣，測定單位麵積小麥的穗數、無效蘖及莖 稈、葉片、穎片、籽粒生物量和千粒質量。

小區旁設有農田小氣候監測儀，測定小麥生長 期間的降水量。

試驗地平整，土壤質地均一，根據不同處理的生 物量、籽粒產量和生長期間的有效降水量（一次或 24 h降水量大於5. 0 mm的降水量）、灌溉量，計算不

同處理的田間耗水量、水分利用效率、水分產出 率[8,10- 11]。

1.4數據處理

試驗數據采用Excel 2003製作圖表，用SPSS 10. 0軟件進行單因素方差分析;如果差異顯著，則采 用鄧肯檢驗進行多重比較，檢驗處理間的差異顯著 性。

2結果與分析

2.1春小麥生長期間的降水量

從播種到收獲(3月25日到7月12日）共降水

期到孕穗期，苗期、收獲期降水較少。2010年春小 麥播種前0~ 80 cm 土層土壤含水量為298. 30 mm。 2. 2不同施用方式對土壤水分的影響

小麥生長期0~ 80 cm 土層土壤水分表現為開 花期最低，拔節期、孕穗期較高（圖1)。

播種到出苗期為土壤凍融階段。出苗期溝施、 混施、撒施耕層(0~ 20 cm 土層）土壤水分含量分別 為54. 13、3. 65、4. 42 mm，顯著高於（P< 0. 01)對 照(45. 50 mm)，不同施用方式間無顯著差異。出苗 期深層土壤仍處於凍結狀態，溝施、混施、撒施20~ 80 cm 土層分別為 257. 53、258. 95、261. 01 mm，聚丙烯酰胺施用方式對土壤水熱及春小麥生產的影響,略高 於對照(251. 64 mm)，但無顯著差異。出苗期溝施、 混施、撒施0~ 80 cm 土層土壤水分含量均顯著高於 (P< 0.05)對照，不同處理間無顯著差異（圖1)。

苗期到三葉期無有效降水，土壤水分較出苗期 顯著降低（圖1)。三葉期溝施、混施、撒施耕層(0~ 20 cm) 土壤水分含量分別為43. 41、42. 80、42. 90 mm，均極顯著高於對照（36. 70 mm)，不同施用方式 之間無顯著差異。三葉期溝施、混施、撒施20~ 80 cm 土層土壤水含量分別為235. 18、229. 05、227. 12 mm，略高於對照(224. 02 mm)，但無顯著差異。三葉 期溝施0~ 80 cm 土層土壤水分含量顯著高於對照， 混施、撒施與對照無顯著差異。

三葉期到拔節期有效降水量為5. 4 mm，灌水90 mm(5月14日）。由於土壤水分測定日較灌水期較

近，不同處理間無顯著差異（圖1)

孕穗期對照、溝施、混施、撒施耕層(0~ 20 cm) 土壤水分含量分別為51. 78、52. 54、53. 58、57. 30 mm，撒施顯著高於其他處理;0~ 80 cm 土層土壤含 水量分別為 273. 59、276. 19、279. 88、286. 42 mm，撒 施顯著高於對照，其他處理間無顯著差異。

孕穗期到開花期土壤水分含量急劇下降（圖

1)。開花期溝施、混施、撒施耕層(0~ 20 cm) 土壤水 分含量分別為23. 35、22. 14、25. 05 mm，極顯著低於 萎蔫係數（耕層32. 76 mm)，但溝施、撒施仍極顯著 高於對照(20. 54 mm)，混施顯著高於對照。開花期 溝施、混施、撒施20~ 80 cm 土層土壤水含量分別為 167. 90、165. 10、171. 01 mm，其中撒施顯著高於對照 (162. 47 mm)。開花期溝施、混施、撒施0~ 80 cm 土 層土壤水分含量分別為191. 25、187. 24、196. 06 mm， 其中撒施顯著高於對照（183. 01 _)，其它處理間無 顯著差異。

收獲期溝施、混施、撒施耕層(0~ 20 cm) 土壤水 分含量分別為54.50、55.80、53.12^«，均顯著低於 對照（59. 20 mm)。溝施、混施、撒施20~ 80 cm 土層 土壤水含量分別為245. 30、247. 20、243. 10 mm，均略 低於對照(254. 96 mm)，但無顯著差異。溝施、混施、 撒施、對照0~ 80 cm 土層土壤水含量分別為299. 80、303. 00、296. 22、314. 16 mm，其中僅撒施顯著低 於對照。 

圖1不同處理春小麥在不同生長期0~ 80 cm 土層土壤水分含量

Fig. 1 Soil moisturedifferent treatments during different grooving stage of spring wheat

 1)。溝施對10 cm 土層的土壤溫度影響相對較大。

出苗期溝施、撒施20 cm 土層土壤的最高溫度

顯著高於對照。溝施、混施、撒施的最低溫度顯著高 .

聚丙烯酰胺施入土壤，一方麵可提高土壤的含 水量，另一方麵可顯著改善土壤的保溫性12> 13]。

2. 3.1出苗期土壤溫度影響作物根係生長以及

土壤養分有效性和微生物活性[14]。出苗期不同施 用方式均極顯著降低了地表最高溫度，提高了最低 溫度，降低了日溫差及日均溫(表1)，其中撒施對地

表溫度影響較大。

溝施、混施、撒施10 cm 土層土壤的最高溫度顯 著高於對照，最低溫度極顯著高於對照;撒施的日溫 差顯著低於對照，溝施的日均溫顯著低於對照於對照，日溫差與對照無顯著差異，日均溫均顯著低 20 cm 土層的土壤溫度影響相對較大。

於對照，其中溝施極顯著低於對照(表1)。溝施對

表1春小麥出苗期土壤溫度狀況/°C

Table 1 Soil temperature under different PAM applying treatiments at eimergence stage of spring wTheat

低度11- 最溫§

日溫差日均溫 DailyDaily

tempera-mean

最高最低日溫差日均溫最高

溫度溫度DailyDa ily溫度

M ax.Min.tem pera-m eanMax.

最高 最低 日溫差日均溫 處理方式溫度溫度DailyDaik

TreatmentsMax. Min.tempera-mean

地表 Earth surface10 cm 土層 10 cm soil layer20 cm 土層 20 cm soil layer

t empera- t empera-

turetempera-tempera- tempera-turetempera-tempera- tempera¬

ture tempera

t uret uredifferencet uretureturedifferenceturetureturedifferenceture

對照CK29.2aA5. 6cC23. 6aA19.6A12. 3b2. 0cB10.3a8. 9a7. 1b2. 7b4. 4a5.2aA

溝施 Furrowing28. 0bB6L 2bB21. 8bB18. 6bB12.9a2. 8aA10. 1ab8. 3b7. 6a3. 2a4. 4a4. 6cB

混施Mixing27. 2cBC6 4bB20. 8cC18.4bcB12.8a2. 6bA10. 2ab8. 6ab7. 4ab3. 0a4. 4a4.9bAB

撒施 Broadcasting26. 8dC7. 6aA19. 2dD18. 2cB12.7a2. 8aA9. 9b8. 5ab7. 5a3. 1a4. 4a4. 8bcAB

注:試驗數據采用鄧肯新複極差法進行統計分析，同列不同小、大寫字母分別表示差異達顯著(P<0.05)和極顯著(P< 0.01)水平，下同。

Note: Data in the tatle are teS:edwith Dunca^i* s new multiple ra^ige test( SSR) . Dfferent small and capital letters in the same column denote significant di- ference at 0.05 and 0. 01 level, respectively. The same in following tables. 

2.3.2分蘗期分蘖期撒施的地表最高溫度顯著 低於對照與溝施。溝施、混施、撒施的最低溫度極顯 著高於對照，且撒施顯著高於溝施與混施。溝施、混 施、撒施的日溫差極顯著低於對照，聚丙烯酰胺施用方式對土壤水熱及春小麥生產的影響,且撒施極顯著低 於溝施，顯著低於混施。不同施用方式的日均溫均 極顯著低於對照，且撒施極顯著低於溝施與混施，混 施顯著低於溝施(表2)。分蘖期撒施對地表溫度的 影響相對較大。

分蘖期溝施、混施、撒施10 cm 土層土壤最高溫 度極顯著高於對照，且溝施極顯著高於混施與撒施， 撒施顯著高於混施。溝施、撒施的最低溫度顯著高 於對照與混施。日溫差為溝施、混施極顯著高於對 照與撒施。不同施用方式的日均溫均顯著低於對 照，其中溝施最低，但不同施用方式間無顯著差異 (表2)。溝施對10 cm 土層的土壤溫度影響相對較 大。

溝施、撒施、混施20 cm 土層最高溫度、最低溫 度均略高於對照，但無顯著差異。溝施的日溫差顯 著高於對照，混施、撒施與對照無顯著差異。不同施 用方式的日均溫均略低於對照，但無顯著差異(表2)。 2. 4不同施用方式對春小麥生長的影響 2.4. 1拔節期和孕穗期較高的土壤水分、較低的 氣溫及土壤溫度利於春小麥根係生長，減少分 蘖[15]。拔節期不同處理單株的地上部生物量、根係 生物量、分蘖數為撒施> 混施> 溝施> 對照，聚丙烯 酰胺極顯著促進了春小麥生長，且撒施的根係生物 量、分蘖數顯著大於溝施，溝施的根係分布深度顯著 深於對照及混施、撒施(表3)。

孕穗期撒施、混施的株高略高於對照，溝施略低 於對照。不同施用方式極顯著提高了地上部生物量 及根係生物量。撒施的根係生物量極顯著大於溝 施，顯著大於混施，混施顯著大於溝施。溝施、混施 的春小麥根係分布深度極顯著深於撒施及對照，溝 施極顯著深於混施(表3)。 

表2春小麥分蘖期土壤溫度狀況/ °C

Table 2 Soil temperature under different PAM applying treatiments at tillering stage of spring wheat

處理方式

Treatments地表 Earth surface10 ■cm 土層 10 cm soil layer20cm 土層 20 cm soil layer

最高 溫度 Max. t empera- t ure最低 溫度 Min. t em pera- t ure日溫差 Daily t em pera- t ure

difference日均溫 Daily mean t empera- t ure最高 溫度 M ax. tem pera- ture最低

溫度

Min.

tempera¬

ture日溫差 Daily tem pera- ture

difference日均溫 Da ily m ean tem pera- ture最高

溫度

Max.

tempera¬

ture最低

溫度

Min.

tempera¬

ture日溫差

Daily

tempera¬

ture

difference日均溫 Daily mea n tempera¬ture

對照CK51.2a8.7cB42. 5aA35.CaA21. 5dC8. 5b13. 0cC17.3a17.6a10.8a6. 8b14.3a

溝施 Furrowing49.3b10. 7bA38. 6bB33. 7bB24.4aA9. 4a15.0aA16. 6b18. 1a11. 1a7. 2a13.9a

混施 Mixing48. 9bc10. 8bA38.1bBC33. 1cB22. 6cB8. 7b13. 9bB16. 9b17.8a10.9a6L 9ab14.0a

撒施 Broadcasting48.4c11.2aA37. 2cC31. 5dC23. 0bB9. 2a12. 8cC16. 9b17.8a11. 1a6. 7b14.1a

 

表3拔節期、孕穗期不同處理的生長狀況

Table 3Girj^vth paraimeters of spriiig wheat at jointing and boot stage

拔節期 Jointing stage孕穗期 Booting stage

處理方式

Treatments地上部生物量 /(g•株-l) Above-ground biomass /(g# plant-1)根係生物量 /(g# 株-1)

Root biomass /(g# plant-1)分蘖數

Tiller

number根係深度 Root depth /cm株高 Plant height / cm地上部生物量 /(g# 株-1)

Above- ground biomass /(g# plant-1)根係生物量 /(g•株-1)

Ro ot biom ass /(g-plant-1)根係深度 Root depth / cm

對照CK0.11bB0. 032cB1. 13cB34.0b43. 14a0. 358bBft055dC50. 0cC

溝施 Furrowing0.21aA0. 046bA1.18bA38.3a42. 34a0.480aA0. 064cB59.0aA

混施Mixing0.22aA0. 049abA1. 21abA35.0b43.40a0.496aA0 . 068bAB56.0bB

撒施 BnoadcaFtibg0.23aA0.052aA1.25aA34.2b43. 64a0. 512aAft072aA51. 0cC

 

2. 4.2收獲期對照小麥於7月8 -9日成熟，而 撒施、溝施、混施於11 一12日成熟，較對照延遲3~ 4 d〇

不同施用方式極顯著提高了莖稈、葉片、穎片及 地上部總生物量，聚丙烯酰胺施用方式對土壤水熱及春小麥生產的影響,其中撒施、溝施效果較強，混施較 弱。不同施用方式提高了籽粒產量及千粒質量，溝 施、混施、撒施較對照分別増產9. 11%、3. 94%和 28. 82%，溝施顯著高於對照，撒施極顯著高於對照 及溝施與混施(表4)。不同施用方式的經濟係數均 顯著高於對照，其中撒施、混施極顯著高於對照。

2. 5不同施用方式對水分利用效率的影響

小麥生長期間有效降水56. 6 mm,灌水330. 0

mm。不同施用方式的耗水量較對照高10. 0~ 15.0 mm,但無顯著差異(表5)。

溝施、混施、撒施的水分利用效率分別較對照提 高了 15. 01%、11. 43%、23. 53% ,均極顯著高於對 照，且撒施顯著高於溝施，極顯著高於混施。溝施、 混施、撒施水分產出率較對照提高了 6. 00%、 1. 54%、24. 27%，其中撒施極顯著高於溝施、混施及 對照，溝施顯著高於對照。溝施、混施、撒施灌溉水 產出率較對照提高了 9. 11%、. 92%、28. 80%，撒施 極顯著高於溝施、混施及對照，溝施顯著高於對照 (表5)。不同處理中，撒施的水分利用效率、水分產 出率、灌溉水產出率最高。 

表4收獲期不同處理的生物量 Table 4 Biomass of spriig 'wheat in harvest time

處理方式

Treatments莖杆

Stalk

/(g#m-2)葉片

Leaves

/(g#m-2)穎片

Glume

/(g#m-2)籽粒

Kernel

/(g#m-2)總生物量 Tota l biomass /(g#m-2)穗數

/ (個#m- 2) Spike number / (spikes# m- 2)無效蘖 / (個#m- 2)

Ineffective tillers

/ (tillers# m- 2)千粒質量

1000-kernel weight

/g經濟係數 Economic co efficient

對照CK249. 87bB100. 55 bB216. 95 bB521.43cB1088. 80<C576a86aA28.31b0.29cB

溝施 Furrowibg287.54aA138. 29 aA294.32 aA568.95bB1289.10bAB561a62cC29. 39ab0. 31bAB

混施Mixing279.45aA132. 57288 . 23 aA541. 97bcB1242. 22bB569a77bB28.57ab0. 33aA

撒施 Broadcating289.38aA138. 08 aA295 . 87 aA671.69aA1395 . 02aA557a50dD29. 95a0. 33aA

表5不同處理的耗水量及水分利用效率

Table 5 Water consumption aiidwater use efficiency under different treatiments

處理方式

Treatments土壤水分/mm Soil moisture有效 降水量 Effective rainfall / mm灌水量

inigation water / mm耗水量

W ater

consumption / mm產量

Yield

/( kg# hm- 2)生物量 Biom ass /(kg# hm-2)水分利用效率 WLE

/ ( kg# mm- 1

# hm- 2)水分產出率 Water output rate

/ ( kg# mm- 1

# hm- 2)灌溉水產出率

irrigation water output rate / ( kg# mm- 1

# hm- 2)

播種前

Before

sowing收獲期

Harvest

對照 CK298. 30283.26a56. 6330401.64a3233. 4cC1C888. 0cC27. 11cC12. 98cB15.80cB

溝施 Furrowing298. 30271. 50ab56. 6330413. 40a4122. 9bB12891.0bAB31. 18bAB13. 76bB17. 24bB

混施 Mixing298. 30273. 70ab56. 6330411.20a4098. 6bB12422. 2bB30.21bB13. 18bcB16. 42bcB

撒施 Broadcasting298. 30268. 32b56. 6330416. 58a4593. 7aA13950 . 2aA33.49aA16. 13aA20. 35aA

 

3討論

聚丙烯酰胺可促進土壤水分入滲[16]，増加可供 作物利用的水分117]。聚丙烯酰胺施用方式對土壤水熱及春小麥生產的影響,河套灌區溝施、混施、撒施聚 丙烯酰胺，提高了土壤水分，特別是提高了小麥水分 臨界期的土壤水分，為小麥生長提供了相對良好的 土壤環境，促進小麥生長，提高小麥產量。溝施、混 施、撒施的效果不同，主要與聚丙烯酰胺的性質與河 套灌區的土壤質地密切相關。聚丙烯酰胺撒施於地 表，灌溉時可促進水分快速入滲，提高深層土壤水分 含量，且灌水後在土壤表層形成一層薄膜，阻礙水分 蒸發。聚丙烯酰胺溝施、混施於土壤，由於聚丙烯酰 胺在絮凝土壤的同時，長鏈尾部會堵塞土壤顆粒間 的孔隙，減少土壤水分入滲，從而減少土壤水分含 量。河套灌區土壤中的Na+、K+、Mg2+、Ca2+等陽離 子含量較高，特別是土壤中的Mg2+、Ca2+等金屬陽 離子，可降低聚丙烯酰胺的吸水倍率117]。溝施、混 施的聚丙烯酰胺與土壤密切接觸，特別是混施，將聚 丙烯酰胺均勻地分散於土壤中，降低了聚丙烯酰胺 的保水性。聚丙烯酰胺施入土壤，對創建粒徑為0. 25~ 4.00 mm的土壤團粒結構有利，可顯著提高土 壤的膨脹率和土壤的保溫性[13]，因而土壤的最高溫 度降低，最低溫度升高，日溫差縮小，日均溫降低。 聚丙烯酰胺撒施於土壤表麵，可在土壤表層吸收、聚 集較多的水分，且聚丙烯酰胺遇水溶解形成的薄膜 有利於土壤溫度保持在相對穩定的狀態，因而對地 表溫度影響較大。溝施、混施的聚丙烯酰胺在0~ 6 cm 土層保持了較多的水分，因此對10 cm 土層土壤 溫度的影響大於撒施;溝施與混施相比保水層相對 集中且較深，因而對10 cm 土層土壤溫度影響大於 混施。不同施用方式的保水層主要在0~ 6 cm，故 對20 cm 土層土壤溫度影響相對較小。春小麥產量 以主莖為主，大穗、壯穗是豐產的基礎[15]。撒施聚 丙烯酰胺提高了土壤水分，降低了日溫差，減少了無 效蘖，延長了生長期，促進春小麥生長，特別是在缺 水的開花期提高了土壤水分，利於開花授粉和充分 灌漿;聚丙烯酰胺可顯著吸附土壤中有機質、堿解 氮、速效磷和速效鉀等，提高土壤養分^，故其

籽粒產量、千粒重、水分利用效率、水分產出率、灌溉 水產出率顯著提高。溝施、混施也提高了土壤水分 及改善了土壤溫度，但單位麵積穗數、無效蘖増多， 影響了田間通風透光狀況，與撒施相比不利於大穗、 壯穗及飽粒、滿粒的形成，特別是混施，無效蘖較多， 降低了產量及水分利用效率。聚丙烯酰胺不同施用

及形態不同有關[21]。

4結論

1)溝施、混施、撒施聚丙烯酰胺提高了土壤水 分，尤其是在缺乏灌溉的開花期顯著提高了土壤水 分，為小麥増產打下了基礎。不同施用方式中，撒施 的保水效果較強，混施較弱。

2)聚丙烯酰胺不同施用方式對土壤溫度的影 響表現為降低最高溫度，聚丙烯酰胺施用方式對土壤水熱及春小麥生產的影響,提高最低溫度，縮小曰溫 差，降低日均溫。撒施對表層土壤溫度影響較大，溝 施對10 cm 土層土壤溫度影響較大。

3)聚丙烯酰胺増加了春小麥地上部及根係生 物量，促進根係向深層土壤分布，減少無效蘖，延長 生長期。溝施、混施、撒施較對照分別増產了

9.11%、3. 94% 和 28 . 82%。

4)溝施、混施、撒施聚丙烯酰胺提高了水分利 用效率、水分產出率和灌溉水分產出率，其中撒施效 果最為顯著，溝施、混施較弱。

聚丙烯酰胺撒施於土壤表層，操作簡單、方便， 増產量大，可作為河套灌區聚丙烯酰胺在春小麥生 產中的最佳施用方式。