保水劑用量對干旱區(qū)土壤水文生態(tài)特性的影響

張茜 崔萌萌 王金鵬 韓路 王海珍

摘要針對塔里木盆地土地沙化、貧瘠、降水稀少、蒸發(fā)強烈、造林成活率低等問題，采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，以不施保水劑為對照，研究保水劑不同用量對荒漠土水文物理性質(zhì)及養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明：保水劑不同用量均能不同程度地改善荒漠土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤水文功能，提高土壤養(yǎng)分含量。與對照（CK）相比，保水劑用量≥0.30%各處理能明顯降低土壤容重和改善土壤孔隙狀況，顯著提高粒徑＞0.25mm大團聚體數(shù)量（P＜0.05）。其中0.30%、0.40%處理土壤容重分別較CK降低5.63%、7.04%，總孔隙度、毛管孔隙度和＞0.25mm水穩(wěn)性團聚體分別較CK增加了16.39%、9.83%、10.80%和21.96%、14.21%、10.72%。干旱炎熱季節(jié)（6—9月），≥0.30%各處理顯著提高土壤水分含量（P＜0.05），其中0.30%、0.40%處理分別比CK提高21.97%、31.99%。同時，施用保水劑能有效提高荒漠土持水量、貯水量和水分入滲速率，增強土壤保持水土、涵養(yǎng)水源和旱季供應(yīng)植物水分能力。其中0.30%、0.40%處理持水量、吸持貯水量、飽和貯水量及平均滲透速率顯著高于CK（P＜0.05），分別較CK提高24.04%、8.21%、16.60%、144.98%和28.45%、12.51%、22.01%、85.69%。施用保水劑能增加荒漠土有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，保蓄土壤肥力。≥0.30%各處理保蓄土壤肥力效果較好，土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷與速效鉀含量平均較CK提高36.33%、19.12%、11.76%和3.08%。綜合考慮保水劑改土保水肥效果，極端干旱區(qū)荒漠土聚天冬氨酸保水劑最佳用量為0.30%。

關(guān)鍵詞荒漠土；聚天冬氨酸；土壤水文物理性質(zhì)；土壤養(yǎng)分；適宜用量

中圖分類號：S714.2；S714.7文獻標識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.010

EffectsofSuperAbsorbentPolymersDosagesonHydrologic-ecologicalPropertiesofSoilinAridArea

ZhangXi1，CuiMengmeng1，WangJinpeng2，HanLu1，WangHaizhen3

（1.CollegeofAgronomy，TarimUniversity，Alar843300，China;2.AgriculturalDevelopmentandServiceCenteroftheFifthRegimentoftheFirstDivision，XinjiangProductionandConstructionCorps，Alar843300，China;3.CollegeofHorticultureandForestry，TarimUniversity，Alar843300，China）

AbstractAimingattheobviousproblemsofthelanddesertification，scarceprecipitation，intensiveevaporationandhighmortalityofafforestationinTarimBasinofXinjiang，thefieldstudywasconductedwithrandomizedblockexperimentdesigntoinvestigatetheeffectsofsuperabsorbentpolymers（SAP）dosagesonthehydro-physicalpropertiesandnutrientcontentsofdesertsoilunderdroughtconditionwiththetreatmentwithoutSAPasthecontrol（CK）.TheresultsshowedthatdifferentdosagesofSAPcouldimprovesoilstructure，enhancesoilhydrologicalfunctionandincreasenutrientcontentofdesertsoil.Comparedwiththecontrol（CK），thetreatmentswithSAPdosage≥0.30%couldsignificantlyreducesoilbulkdensityandimprovesoilporosity，andsignificantlyincreasetheamountsofmacroaggregateswithparticlesize>0.25mm（P<0.05）.Especially，comparedwithCK，thesoilbulkdensityunder0.30%and0.40%treatmentsdecreasedby5.63%and7.04%，andthetotalporosity，capillaryporosityandwater-stablemacroaggregateswithparticlesize>0.25mmincreasedby16.39%，9.83%，10.80%and21.96%，14.21%，10.72%，respectively.Inthedry-hotseason（fromJunetoSeptember），thetreatmentswith≥0.30%dosagesignificantlyincreasedsoilmoisturecontent（P<0.05），andthesoilmoisturecontentof0.30%and0.40%treatmentswere21.97%，31.99%higherthanCK，respectively.Atthesametime，SAPapplicationcouldeffectivelyimprovethewater-holdingcapacity，waterstoragecapacityandwaterinfiltrationrateofdesertsoil，andenhancewater-soilconservation，watersupplycapacityforplantindryseason.Thewater-holdingcapacity，water-holdingcapacityofcapillaryporosityandsaturatedwaterstoragecapacity，andaveragepermeabilityrateof0.30%and0.40%treatmentswere24.04%，8.21%，16.60%，144.98%and28.45%，12.51%，22.01%，85.69%higherthanthatofCK（P<0.05），respectively.SAPapplicationcouldincreasethecontentsoforganicmatter，alkali-hydrolyzednitrogen，availablephosphorusandpotassiumindesertsoil，andpreservesoilfertility.Theeffectof0.30%treatmentonsoilfertilitystoragewasbetter，andthecontentsoforganicmatter，alkali-hydrolyzednitrogen，availablephosphorusandpotassiumindesertsoilincreasedby36.33%，19.12%，11.76%，3.08%under0.30%treatments，comparedwithCK.Takingtheeffectofsoilimprovement，waterstorageandfertilizerpreservationintoconsideration，theoptimaldosageofSAPapplicationfordesertsoilis0.30%inextremeariddesertarea.

Keywordsdesertsoil;superabsorbentpolymers;soilhydro-physical

properties;soilnutrients;optimalapplicationdosage

新疆是我國荒漠化和沙化面積最大、分布最廣、風(fēng)沙危害最嚴重的省份，全區(qū)荒漠化、沙化土地面積分別為107.06×104km2和74.71×104km2，分別占全國荒漠化、沙化土地總面積的40.99%與43.41%，且以73.44km2.a-1的速度擴展[1]。尤其地處歐亞大陸腹地、遠離海洋的塔里木盆地，氣候干旱少雨，降水與潛在蒸發(fā)量反差巨大；又由于熱脹冷縮、長年風(fēng)蝕沙埋、植被稀疏的原因使其成土過程極其脆弱，從而形成荒漠土。近年來，隨全球氣候變暖與區(qū)域水土資源大規(guī)模開發(fā)，水資源短缺引發(fā)荒漠植被退化、土地沙化、土壤干旱瘠薄、肥力低下。目前，土壤干旱貧瘠成為制約區(qū)域荒漠植被恢復(fù)和造林成功的限制因素[2]。土壤水分作為植物水分吸收和利用策略的關(guān)鍵因子，直接影響植物各種生理生化過程與生長、分布及存活。因而，如何提高干旱區(qū)荒漠土的保水持水能力與水資源利用率，有效緩解干旱并保證抗旱造林成活率是一個迫切需要解決的難題。因此，研究土壤改良理論基礎(chǔ)與技術(shù)措施，應(yīng)用經(jīng)濟有效的土壤保水技術(shù)來合理調(diào)控土壤水分，緩解干旱脅迫并提高造林成活率，是提升荒漠植被恢復(fù)成效的重要途徑。

在眾多農(nóng)林節(jié)水技術(shù)中，研發(fā)與使用化學(xué)節(jié)水材料是旱區(qū)發(fā)展抗旱節(jié)水農(nóng)業(yè)的理想技術(shù)。保水劑（Superabsorbentpolymers，SAP）是一種具有超強吸水、保水能力的高分子聚合物，能夠反復(fù)吸水、釋水且在土壤中形成“小水庫”；能夠促進土壤團粒形成，改善土壤結(jié)構(gòu)，減少土壤水分與養(yǎng)分流失，具有抗旱保水、改良土壤、水土保持與促進養(yǎng)分吸收等多重功能，已被廣泛應(yīng)用到農(nóng)林節(jié)水和退化土地的生態(tài)修復(fù)中[2-9]，成為解決農(nóng)業(yè)旱災(zāi)、改土培肥、提高水肥利用率、促進植物生長與作物增產(chǎn)的重要手段。大量研究表明，保水劑可降低土壤容重、增大土壤孔隙度，促進土壤中＞0.25mm粒徑團聚體的形成；增加土壤含水量、貯水量與入滲率，提高土壤涵養(yǎng)水源能力[2，5，7-9]。但因為保水劑種類、粒徑、施用方式、施用量及土質(zhì)、土壤類型等的不同，施用保水劑對土壤性質(zhì)的改良效果差異較大[3，4，6]，且施用不當會對土壤產(chǎn)生不良影響[4，5，7，9，10]。目前，大多數(shù)研究主要是針對丙烯酸/丙烯酰胺類聚合物的應(yīng)用效果[3-10]，而對綠色環(huán)保型保水劑（聚天冬氨酸）對荒漠土理化性質(zhì)的影響研究相對較少。為此，本文以塔里木盆地荒漠土為研究對象，研究聚天冬氨酸施用量對荒漠土土壤水文物理性質(zhì)與養(yǎng)分的影響，探尋提高荒漠土持水性能及改善其理化性質(zhì)的適宜用量，以期為極端干旱區(qū)荒漠土改良、保水劑應(yīng)用推廣、水資源高效利用與荒漠植被恢復(fù)等生態(tài)修復(fù)工程提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆塔克拉瑪干沙漠北緣的阿拉爾市（40°35′N，80°50′E；海拔1006m）。該區(qū)屬典型暖溫帶大陸性干燥氣候，區(qū)內(nèi)光熱資源豐富，降水稀少，晝夜溫差大。年平均氣溫10.4℃，≥10℃年積溫4340℃，極端最高溫度39.4℃，極端最低溫度-25.0℃。年平均降水量50.4mm，年平均蒸發(fā)量1880.0mm，干燥度12～19。綠洲外圍荒漠區(qū)植被稀疏衰敗，土地沙化，風(fēng)沙災(zāi)害頻繁，春、夏季多大風(fēng)沙塵天氣。

2材料與方法

2.1試驗地點與材料

試驗在新疆阿拉爾市塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)實驗站外圍的沙荒地進行，試驗地土壤為荒漠土，土壤pH8.96，電導(dǎo)率347.21μs.cm-1，有機質(zhì)4.49g.kg-1，堿解氮18.35mg.kg-1，速效磷13.95mg.kg-1，速效鉀143.79mg.kg-1。聚天冬氨酸（PASA）保水劑由北京化工大學(xué)提供，其吸水性（純水）為300倍。

2.2試驗設(shè)計

采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)置7個處理：（1）對照（CK），不施保水劑；（2）A1，0.025%保水劑（占土壤質(zhì)量百分比）；（3）A2，0.05%保水劑；（4）A3，0.10%保水劑；（5）A4，0.20%保水劑；（6）A5，0.30%保水劑；（7）A6，0.40％保水劑。重復(fù)3次，共21個小區(qū)，每個小區(qū)長3.0m，寬2.0m。采用人工挖掘方法將小區(qū)6.0m2土壤全部挖出，深度0.2m，在塑料布上按照試驗設(shè)計的比例添加保水劑混勻，并用塑料薄膜包裹的木質(zhì)擋板將各處理之間隔開，隨后將混合均勻的土壤均勻填入小區(qū)內(nèi)并輕踩、澆水，直至土壤飽和、恢復(fù)原狀。

2.3測定項目

2.3.1土壤含水量測定

6—10月每隔15d用土鉆鉆取各小區(qū)0～20cm土壤，裝入土壤盒帶回實驗室，采用烘干法（80℃，48h）測定土壤含水量（SWC）。

2.3.2土壤水文物理性質(zhì)測定

采用對角線5點取樣法，利用環(huán)刀（100cm3）獲取各小區(qū)0～20cm的土樣，采用環(huán)刀浸水法測定土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量等各項水文物理參數(shù)[11，12]。土壤持水能力是評價土壤涵蓄水分及水文調(diào)節(jié)能力的一個重要指標。采用下式計算一定土層深度內(nèi)的土壤吸持貯水量、滯留貯水量和飽和貯水量[13]：

Wc=1000×Pc×h

Wo=1000×Po×h

Wt=1000×Pt×h

式中：Wc、Wo、Wt分別為土壤吸持貯水量、滯留貯存量和飽和貯水量（mm）；Pc、Po、Pt分別為毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度（%）；h為土層深度（m），本文為0.2m。

土壤團聚體測定：按對角線5點法采集0～20cm原狀土樣，室內(nèi)自然風(fēng)干后除去小石塊，并沿土壤自然裂痕輕輕剝離成小塊。采用干篩法[7]、濕篩法[5]測定各級土壤團聚體的含量，并計算各粒徑級機械穩(wěn)定性與水穩(wěn)性團聚體含量。

2.3.3土壤滲透性測定

采用單環(huán)滲透筒法（單環(huán)定水頭逐次加水）測定水分在土壤中的滲透速度[13]。測定時將裝有原狀土柱的環(huán)刀下端套上有篩孔和濾紙的底蓋，上端放置一個相同大小環(huán)刀并將接口密封，嚴防從接口處滲漏。將結(jié)合好的環(huán)刀放置于漏斗上，漏斗下面承接盛水容器。將水由環(huán)刀上端注入圓環(huán)內(nèi)，保持水與環(huán)刀上沿基本相平。當?shù)?滴水從漏斗下方滴落時開始計時，第1、3、5、10、15min……稱量并記錄每一次通過土柱滲透出的水量，直到單位時間內(nèi)滲出水量相等為止，計算出不同時段的土壤入滲水量及土壤的初滲速率、穩(wěn)滲速率。

2.3.4土壤化學(xué)性質(zhì)測定

9月中旬，利用土鉆獲取各小區(qū)0～20cm的土樣，實驗室自然風(fēng)干、過篩。土壤有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀－濃硫酸外加熱法測定，土壤堿解氮含量采用堿解擴散法測定，土壤有效磷含量采用碳酸氫鈉浸提法測定，土壤速效鉀含量采用醋酸銨浸提火焰光度法測定[14]。

2.4統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS19.0進行單因素方差分析，差異顯著性比較采用Duncan檢驗。應(yīng)用Origin2018繪圖。

3結(jié)果與分析

3.1保水劑用量對土壤含水量的影響

由表1可見，聚天冬氨酸（PASA）保水劑不同用量顯著影響了干旱區(qū)荒漠土水分含量（P＜0.05）。6—9月土壤含水量變化一致，均隨PASA用量增加而增大，其中6、7、9月0.40%PASA用量土壤含水量最高且均與對照（CK）差異顯著（P＜0.05）。土壤含水量年均值隨PASA用量增加其增幅擴大，至0.40%PASA用量土壤含水量比CK增加1.98個百分點。

3.2保水劑用量對土壤物理性質(zhì)的影響

由表2可見，荒漠土土壤容重隨PASA用量增加呈降低趨勢，用量≥0.20%各處理土壤容重均與CK差異顯著（P＜0.05），其中0.20%、0.30%、0.40%處理土壤容重分別比CK降低4.23%、5.63%和7.04%。PASA不同用量顯著改變荒漠土土壤孔隙狀況（P＜0.05），總孔隙度、毛管孔隙度與土壤孔隙比均隨PASA用量增加而增大，其中0.30%、0.40%處理3個指標均與CK差異顯著（P＜0.05），其他處理則與CK無顯著差異（P＞0.05）。相反，非毛管孔隙度與土壤通氣度則隨PASA用量增加呈降低趨勢，但降幅相對較小，且各處理之間均無顯著差異（P＞0.05）。

3.3保水劑用量對土壤持水貯水性能的影響

干旱區(qū)荒漠土土壤持水量、吸持貯水量、飽和貯水量均隨PASA用量增加呈增大趨勢，PASA用量越大，土壤持水貯水效果越好（表3）。除0.025%處理外，其他處理均顯著提高了土壤田間、毛管持水量（P＜0.05），0.20%～0.40%處理土壤持水量比對照提高10.50%～28.45%，其中0.40%處理土壤持水能力增幅最大。土壤最大持水量可反映土壤在雨季時最大的貯水能力，而毛管持水量可近似認為土壤在枯水季節(jié)的貯水量[15]。依據(jù)表3數(shù)據(jù)，可推算出PASA不同用量土壤在雨季時1m3分別最多可貯存0.33～0.42m3的水，而在枯水季節(jié)仍能分別保留0.30～0.38m3的水量。表明PASA用量越大，土壤的通氣透水性能與蓄水功能越高。毛管持水量與飽和持水量的比值（簡稱毛/飽比值）是衡量土壤水分供應(yīng)狀況的重要指標[16]。不同處理土壤毛/飽比值為0.88～0.92，0.30%處理毛/飽比值最大（0.92），表明0.30%處理土壤供水性能最好。

土壤貯水量反映土壤貯蓄和調(diào)節(jié)水分的潛在能力。PASA施用能明顯提高荒漠土吸持貯水量、飽和貯水量（表3），各處理分別較CK提高2.08%～34.03%、0.62%～11.19%，以0.40%處理增幅最大（34.03%、11.19%），其次為0.30%（26.92%、8.81%），且2個處理土壤吸持貯水量、飽和貯水量均與CK差異顯著（P＜0.05）。表明0.30%、0.40%用量土壤貯蓄水分與調(diào)節(jié)供給水分的潛在能力較強。土壤涵蓄降水量、有效涵蓄量均隨PASA用量增加呈增大趨勢，≥0.30%各處理2個指標均與CK差異顯著（P＜0.05），其他處理則與CK無顯著差異（P＞0.05）。表明0.30%、0.40%處理在土壤水分入滲、涵蓄降雨能力及供給植物有效水分等方面顯著優(yōu)于CK及其他處理。

3.4保水劑用量對土壤團聚體含量的影響

由表4可見，PASA不同用量顯著影響荒漠土機械穩(wěn)定性團粒結(jié)構(gòu)組成（P＜0.05），PASA用量越大，對改善土壤結(jié)構(gòu)的效果越好。施用PASA各處理≥5mm機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量變幅最大，除0.025%處理外，其他處理均與CK差異顯著（P＜0.05），0.40%處理其增幅最大（7.32%）。

粒徑在0.25～＜5mm機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量總體隨PASA用量增加呈增大趨勢，其中≥0.10%PASA用量的各處理0.25～＜5mm各級粒徑團聚體數(shù)量與CK差異顯著（P＜0.05）。

由表5可見，不同用量處理土壤粒徑＞0.25mm（WR0.25）的水穩(wěn)性團聚體數(shù)量均顯著高于CK（P＜0.05），且隨PASA用量增加而增大，但0.30%與0.40%處理WR0.25無顯著差異（P＞0.05）。其中，PASA施用主要影響土壤2～<5mm、≥5mm粒徑的水穩(wěn)性團聚體數(shù)量，尤其＞5mm粒徑的水穩(wěn)性團聚體數(shù)量明顯增加。但0.40%處理WR0.25數(shù)量有所降低，表明PASA用量過大時會對土壤結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響。

3.5保水劑用量對荒漠土水分入滲特性的影響

荒漠土初滲速率、20min末入滲速率、平均滲透速率和穩(wěn)滲速率均隨PASA用量增加而增大，至0.30%處理各項指標均達到最大，之后隨PASA用量增加而降低（圖1）。PASA處理土壤初滲速率均顯著高于CK（P＜0.05）；除0.025%處理外，其他處理20min末入滲速率、平均滲透速率均與CK差異顯著（P＜0.05），≥0.10%各處理土壤穩(wěn)滲速率與CK差異顯著（P＜0.05），其中0.30%處理土壤初滲速率、20min末入滲速率、平均滲透速率、穩(wěn)滲速率均顯著高于其他處理（P＜0.05）。0.30%與0.40%處理土壤初滲速率、20min末入滲速率、平均滲透速率、穩(wěn)滲速率分別是CK的1.82、1.48、1.45、1.43倍與0.81、0.86、0.86、0.67倍，表明PASA并不是施用量越多越好。

3.6保水劑用量對荒漠土養(yǎng)分含量的影響

土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷與速效鉀含量均隨PASA用量增加而增大（圖2），分別比CK提高0.60%～39.63%、1.97%～22.06%、0.97%～12.64%、0.84%～3.78%，表明施用PASA保水劑能提高土壤養(yǎng)分含量。PASA不同用量對土壤碳、氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響效果不同（圖2），PASA各處理對土壤速效鉀、有效磷含量的保蓄效果無顯著差異（P＞0.05），平均較CK提高2.01%、7.24%，但顯著影響了土壤有機質(zhì)與堿解氮含量（P＜0.05）。0.20%～0.40%各處理土壤有機質(zhì)含量無顯著差異（P＞0.05），但均與CK差異顯著（P＜0.05），分別較CK提高26.09%、33.04%、39.63%。0.05%～0.40%各處理土壤堿解氮含量無顯著差異（P＞0.05），但均與CK差異顯著（P＜0.05），分別較CK提高11.46%、11.96%、15.95%、16.18%和22.06%?？梢?，0.20%～0.40%用量能顯著增加土壤碳、氮養(yǎng)分含量，提高土壤肥力。

4討論

土壤是植物生長的基礎(chǔ)。大量研究表明，保水劑施入土壤通過反復(fù)吸水膨脹、釋水收縮這一過程可明顯降低土壤容重，增加孔隙度[2，5，7-10，17，18]。本研究發(fā)現(xiàn)，干旱區(qū)荒漠土施用綠色聚天冬氨酸（PASA）保水劑能有效降低土壤容重，增加土壤總孔隙度和毛管孔隙度，提高土壤水分含量。這是因為PASA是一種具有超強吸水、保水和緩釋能力的有機高分子親水網(wǎng)絡(luò)聚合物，在吸釋脹縮過程中改變土壤三相比例[5，9]與土壤結(jié)構(gòu)[17，18]，從而降低土壤容重。同時，試驗發(fā)現(xiàn)，施用PASA保水劑顯著增大荒漠土毛管孔隙度，但輕微降低了土壤非毛管孔隙度，這可能是保水劑充分吸水膨脹后會對土壤顆粒產(chǎn)生一定程度的擠壓，縮小土壤顆粒間距離[9，10]或者保水劑凝膠與土壤顆粒相互作用、絮凝形成團粒結(jié)構(gòu)[7，9]，從而改變了土壤毛管/非毛管孔隙比例，尤其在干旱季節(jié)，保水劑釋放出吸收的水分，從而提高土壤水分含量、緩解干旱。胡楊等[4]研究指出，保水劑的保水作用主要是通過改善渣土毛管孔隙狀況而增強持水能力，減少易排水的大孔隙數(shù)量，本試驗結(jié)果與前人[4，9，10]結(jié)果相似。土壤結(jié)構(gòu)是土壤肥力的基礎(chǔ)，通常把粒徑＞0.25mm的團粒作為評價土壤結(jié)構(gòu)的標準[5]。前人研究指出，保水劑對土壤大團聚體形成的貢獻較小團聚體的影響大，且＞0.25mm的土壤團粒含量越高，土壤涵養(yǎng)水分和供應(yīng)植物所需水分的能力越強[5]。

本研究發(fā)現(xiàn)，施用PASA保水劑明顯提高干旱區(qū)荒漠土各粒徑機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量，尤其顯著促進土壤水穩(wěn)性團聚體結(jié)構(gòu)（≥5mm）的形成，這與學(xué)者研究結(jié)果[5，7，8，17，18]相似。這是因為保水劑作為土壤改良劑施入土壤后，保水劑分子與土壤黏粒之間相互吸附，抑制土壤黏粒的膨脹、水化、分散和轉(zhuǎn)移，并可把分散的土壤顆粒黏結(jié)成團塊狀[7，9]；而且由于保水劑的高吸水性，使其與土壤顆粒通過水吸力粘連在一起，從而形成大團聚體[17，18]。同時，隨PASA用量的增加，土壤容重、總孔隙度與粒徑≥5mm大團聚體、≥0.25mm機械穩(wěn)定性團聚體數(shù)量均呈增大趨勢，但粒徑0.25～5mm水穩(wěn)性團聚體數(shù)量則呈先升后降的變化趨勢，表明保水劑并非施用越多越好[3-10]，施用適量的保水劑才能改善荒漠土的物理性狀。綜合考慮土壤容重、孔隙度與土壤結(jié)構(gòu)變化，荒漠土保水劑適宜用量范圍為0.30%～0.40%。

水分入滲、貯存作為土壤的主要水文過程和功能，是評價土壤保持水土、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)水循環(huán)的重要指標[11，16，17，19，20]。持水性能反映土壤持水、供水與調(diào)蓄能力[19]，土壤貯水量反映了土壤貯蓄和調(diào)節(jié)水分的潛在能力[11]，土壤持水蓄水、入滲性能與土壤結(jié)構(gòu)、孔隙度、有機質(zhì)等密切相關(guān)[3，4，6，11，16，17，19，20]。本試驗結(jié)果表明，施用PASA提高了干旱區(qū)荒漠土持水、貯水能力和水土保持、水源涵養(yǎng)功能，但不同處理改善荒漠土水分調(diào)蓄能力大小不同。與對照（CK）相比，0.30%、0.40%處理顯著提高荒漠土最大、毛管、田間持水量與吸持貯水量、飽和貯水量，且涵蓄降雨、供給植物有效水分能力（涵蓄降水量、有效涵蓄量）也顯著增強。這是因為適宜PASA用量改善了荒漠土土壤結(jié)構(gòu)和孔隙狀況，有效提高了土壤對水分的吸持作用，增加了土壤持水、貯水及供應(yīng)水分能力，尤其干旱枯水季節(jié)使植物生長具有足夠的水分來源[18]。但土壤水文參數(shù)在兩處理之間無顯著差異（P＞0.05），且0.30%處理土壤毛/飽比值最大，表明0.30%處理土壤供水性能最好。此外，施用PASA明顯增強了荒漠土水分入滲性能，各處理土壤初滲速率、20min末入滲速率、平均滲透速率、穩(wěn)滲速率均高于CK，其中0.30%處理土壤入滲指標均達到最大，且均與其他處理差異顯著（P＜0.05）。但隨PASA用量增加，0.40%處理土壤入滲指標均降低，這與前人[3，4，6，21，22]研究結(jié)果一致，表明PASA并不是施用量越多越好。這是因為在干旱區(qū)土壤水分很難達到飽和，土壤水分經(jīng)常處于虧缺狀態(tài)，土壤儲水以吸持蓄水（毛管水）為主[20]。當PASA用量過大或種類不適宜，一方面保水劑吸水膨脹體積增大而改變了土壤微結(jié)構(gòu)，使得土壤孔隙度減小，同時保水劑自身吸水形成凝膠，減弱水分入滲的速率[21]；另一方面隨保水劑吸水次數(shù)的增多及反復(fù)的吸水膨脹、釋水收縮過程中導(dǎo)致土壤中的細小顆粒進入保水劑顆粒內(nèi)部，阻塞土壤孔隙，降低土壤通透性，不利于降水入滲，易產(chǎn)生土壤板結(jié)[4，5，7，9，10，22]，導(dǎo)致保水劑吸水、保水貯水能力與入滲性能降低?？梢姡哪磷罴裀ASA保水劑施用量為0.30%。

5結(jié)論

5.1聚天冬氨酸保水劑能有效降低干旱區(qū)荒漠土土壤容重，改善土壤孔隙狀況，增加粒徑＞0.25mm團聚體數(shù)量。用量≥0.30%各處理顯著提高粒徑＞5mm、5～0.25mm團聚體數(shù)量，改良荒漠土土壤結(jié)構(gòu)的效果較好。

5.2聚天冬氨酸保水劑能提高荒漠土土壤持水、貯水量和土壤入滲速率，顯著增強荒漠土水土保持、涵養(yǎng)水源功能，提高旱季土壤水分含量和水分供應(yīng)能力。0.30%處理對提升荒漠土水文功能的效果最佳。

5.3聚天冬氨酸保水劑能改善荒漠土土壤結(jié)構(gòu)和水分狀況，增強吸附固持土壤養(yǎng)分，抑制減少土壤養(yǎng)分流失，顯著提高土壤碳氮養(yǎng)分含量。≥0.30%各處理對提高荒漠土養(yǎng)分含量的效果較好。

5.4聚天冬氨酸保水劑不同用量均可改善荒漠土土壤結(jié)構(gòu)、持水供水性能和提高土壤養(yǎng)分含量。綜合考慮改土保水保肥效果，干旱區(qū)荒漠土最佳保水劑施用量為0.30%。

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收稿日期：2022-11-16

基金項目：新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團財政科技計劃項目（2018BB047）

作者簡介：張茜（2000-），女，新疆阿克蘇人，碩士，主要從事退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)研究，E-mail：1780789159@qq.com

通信作者：王海珍（1971-），女，甘肅成縣人，博士，教授，主要從事植物生理生態(tài)研究，E-mail：whzzky@163.com