采用在實驗室培養(yǎng)和用淋洗管模擬田間淋洗的方法研究聚丙烯酰胺對沙土水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)改良作用，對氮、磷、鉀養(yǎng) 分保肥的作用以及其合理施用量。水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)實驗過程是對加入相同量肥料的沙土濕潤培養(yǎng)1周后，再分別加入相同體積不同質(zhì)量分?jǐn)?shù) 聚丙烯酰胺溶液繼續(xù)培養(yǎng)3d，分別測定水穩(wěn)性團粒，采用淋洗管法測定養(yǎng)分淋濕量。結(jié)果表明：聚丙烯酰胺用量小于2.00 gkg-1 土?xí)r，土壤中大于0.25 mm的水穩(wěn)性團粒含量隨聚丙烯酰胺用量提高而提高，用量再增加對繼續(xù)提高水穩(wěn)性團粒沒有 顯著作用；聚丙烯酰胺施用量小于0.2 g kg-1 土?xí)r，對減少氮、磷、鉀養(yǎng)分淋失沒有顯著效果，當(dāng)用量在0.2~1.5g kg-1 土?xí)r， 隨聚丙烯酰胺施用量提高土壤淋洗液中氮、磷、鉀淋出量顯著降低，但是用量>1.5 gkg-1 土?xí)r，隨聚丙烯酰胺施用量提高淋 洗液養(yǎng)分含量沒有顯著差異。結(jié)論：聚丙烯酰胺對改善沙土水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)和保肥具有顯著作用，明確了聚丙烯酰胺作為沙 土改良劑合理用量為1.5?2.00 g.kg-1 土。
世界上97%的糧食生產(chǎn)依賴于土壤，沒有土壤 就沒有農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[1-3]。目前，我國人口不斷增 加、建筑用地不斷增加等使得人均耕地面積越來越 少。為了保證我國基本耕地面積，防治沙化、開發(fā) 利用一些低肥力沙土地資源作為占用耕地補償是 我們土壤研究當(dāng)前的一項重要工作。我國沙土資源 豐富，現(xiàn)有沙化土地面積1.74x106 hm2,占國土面 積18%,涉及全國30多個省、市、自治區(qū)[4-5]。本 文研究聚丙烯酰胺對沙土的改土保肥作用，具有重 要的實際意義。
聚丙烯酰胺(PAM)是一種線型水溶性高分子聚 合物，它的酰胺基可與許多物質(zhì)親和、吸附形成氫 鍵[6]，具有很強的粘聚作用和保水作用。特別是在 干旱區(qū)域或干旱季節(jié)，聚丙烯酰胺常被用來作為保 水劑和土壤結(jié)構(gòu)調(diào)理劑，提高作物產(chǎn)量，保護生態(tài) 環(huán)境[7-13]。對其使用方法也有許多試驗報道，聚丙 烯酰胺可以干粉施用于土壤，也可以溶液噴灑，以 溶液施用效果最好[14]。雖然對聚丙烯酰胺保水、調(diào) 理土壤結(jié)構(gòu)作用已有許多了解，但是不同試驗報導(dǎo) 的聚丙烯酰胺施用量不同[15],鮮見系列不同施用量 的改良效果，很難參考應(yīng)用，并且，施用聚丙烯酰 胺對土壤養(yǎng)分移動的報道很少，本文就聚丙烯酰胺 調(diào)理沙土結(jié)構(gòu)的合理施用量，及其對土壤氮、磷、 鉀的保肥作用進行了研究，為利用聚丙烯酰胺改良 沙土提供科學(xué)依據(jù)。
1材料和方法
1.1供試材料
1.1.1實驗用聚丙烯酰胺分子量為3000000,去離 子水。
1.1.2供試土壤
采自河北省寧晉縣四芝蘭鎮(zhèn)韓家莊低肥力砂 土地塊，試驗前土樣風(fēng)干，過2 mm篩，剔除植物根 系及小石子等雜物。
1.2試驗處理
每個處理培養(yǎng)500 g 土，除CK外每個處理均 加入相同的化肥量，攪拌均勻后加入100 mL去離 子水潤濕，土壤培養(yǎng)一周后，每個處理再分別加入 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的聚丙烯酰胺100 mL培養(yǎng)3 d。具體 加入化肥量和聚丙烯酰胺的量如下表1。
1.3測定項目及方法
1.3.1測定水穩(wěn)性團聚體：機械篩分法1161
1.3.2測定不同處理氮、磷、鉀養(yǎng)分淋失量
從每個培養(yǎng)處理土中取出50 g 土裝入淋洗管 中做淋洗試驗，淋洗管采用100 ml玻璃注射器，每 次用蒸餾水50 mL淋洗，共淋洗六次，收集每次淋 洗液并定容，以備測定淋洗出的速效氮、速效磷和 速效鉀。
測定淋洗液中的NH4+-N和N〇3--N用FOSS注射 流動分析儀測定，二者之和為淋出速效氮總量；速 效K用FP640型火焰光度計測定；速效磷用 SPECORD 205型紫外分光光度計測定[17]。
結(jié)果與分析
2.1不同聚丙烯酰胺用量調(diào)理土壤水穩(wěn)性團粒結(jié) 構(gòu)的作用
實驗結(jié)果表明，與CK相比，向土壤單施化肥對 土壤水穩(wěn)性團聚體沒有明顯影響（圖1)。而加入不 同量聚丙烯酰胺均能提高水穩(wěn)性團聚體的含量，但 并不是隨聚丙烯酰胺施用量越大其改良作用越好， 在每1 kg土壤施用200 mL聚丙烯酰胺溶液質(zhì)量分 數(shù)低于0.75%時，隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高，土壤水穩(wěn)性團 粒結(jié)構(gòu)含量極顯著直線上升；當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到 1%時，土壤水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)含量也有顯著提高，但 是提高幅度顯著降低；當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于1°%時，土 壤水穩(wěn)性團粒結(jié)構(gòu)含量提高不明顯。說明使用聚丙 烯酰胺改良土壤結(jié)構(gòu)時，其合適施用量為1.5?2.0 g.kg_i 沙土。
圖1不同用量PAM處理土壤>0.25 mm水穩(wěn)性團粒變化 Fig. 1 Effects of PAM on soil water stable aggregate with different application amounts
2.2聚丙烯酰胺的土壤保肥性 2.2.1對土壤氮的保肥作用
在通氣培養(yǎng)條件下，尿素分解后產(chǎn)生的銨態(tài)氮 很快轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，所以淋出液中硝態(tài)氮含量高于 銨態(tài)氮（圖2,圖3),單施化肥處理淋出液中硝態(tài) 氮含量為58.2 mg.kg-1,而銨態(tài)氮含量為36.6 mg.kg-1。比較圖2和圖3可見，聚丙烯酰胺質(zhì)量為0.1%時，淋出的硝態(tài)氮與單施化肥處理的沒有差 異，聚丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.25%時，淋出的硝 態(tài)氮有所減少，但處理間沒有顯著差異（圖2),平 均淋出的硝態(tài)氮為33.93 mg.kg-1。圖3顯示加聚丙 烯酰胺的各個處理銨態(tài)氮淋洗量顯著比單施化肥 處理減少，在聚丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~0.75% 之間，隨聚丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高銨態(tài)氮淋洗量 減少，聚丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.75%時，銨態(tài)氮 淋洗量很低（< 5 mgkg-1),且在處理間無差異。
2.2.2聚丙烯酰胺對土壤磷的保肥作用
圖4顯示聚丙烯酰胺對土壤速效磷有一定的保 持作用。聚丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時，淋出的磷 含量與單施化肥處理沒有顯著差異，聚丙烯酰胺溶 液質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.1%~0.75%之間時，隨濃度提高， 淋出的磷含量顯著降低，聚丙烯酰胺溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)
圖4聚丙烯酰胺對土壤磷流失總量的影響 Fig. 4 changes of total P contents in leaching solution with different amount of PAM application
高于0.75%時，雖然測定結(jié)果顯示淋出磷量有降低, 但是統(tǒng)計分析結(jié)果差異不顯著。
2.2.3聚丙烯酰胺對土壤鉀元素流失的影響
加入聚丙烯酰胺培養(yǎng)的土壤淋洗出的鉀量比 單施化肥的少，但是在聚丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1°% 時與單施化肥培養(yǎng)的差異不顯著。聚丙烯酰胺質(zhì)量 分?jǐn)?shù)在0.15%~0.75%之間，淋洗出的鉀隨質(zhì)量分?jǐn)?shù) 提高而減少，且差異顯著，聚丙烯酰胺質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 0.75%~1.25%之間，隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，淋洗出的鉀 量沒有顯著差異（圖5)。
3結(jié)論
試驗結(jié)果表明，聚丙烯酰胺作為土壤改良劑， 不僅具有良好保水和改善土壤團粒結(jié)構(gòu)效果，而且 對保持土壤氮、磷、鉀養(yǎng)分、減少肥料養(yǎng)分流失有 顯著作用。每1 kg沙土加入的聚丙烯酰胺量低于0.2 g時對土壤結(jié)構(gòu)改良作用和保肥效果都不明顯；聚 丙烯酰胺加入量高于1.5?2.0 gkg-1 土?xí)r，其改良土 壤結(jié)構(gòu)作用和保肥作用不再隨施用量增加而提高， 所以聚丙烯酰胺適宜用量為1.5?2.0 g.kg-1 土。