在干旱和半干旱地区,由于土壤保水保肥能力较差,土壤管理方式不合理造成的土壤退化已成为制约旱作农业发展的最主要因素,如何实现有限水资源的高效利用、土壤退化的控制和作物增产增收成为旱作农业可持续发展的研究热点。本研究以聚丙烯酸钾(PAA)、聚丙烯酰胺(PAM)和腐殖酸(HA)为土壤改良剂,通过连续3年的田间试验,研究了土壤改良剂单施和配施对马铃薯生长和土壤退化的改良效果。通过研究土壤改良剂对土壤物理性状、化学性质和微生物学特性的影响,揭示其对土壤蓄水保墒保肥能力的影响机制；明确土壤改良剂对马铃薯形态指标、光合特性、产量和品质的影响,揭示其对马铃薯生长的促进作用；研究土壤改良剂对马铃薯水分利用效率和经济效益的影响,分析其对区域旱作农业可持续发展的影响,为旱作马铃薯增产增收提供理论基础和技术支持。通过土壤改良剂对作物生长和土壤质量作用机制的研究,筛选出适宜的土壤管理措施,有利于提高马铃薯产量和土壤质量,对旱作区合理利用水资源和控制土壤退化具有重要的现实意义。1.土壤改良剂显著地(P<0.05)影响马铃薯的形态指标和光合特性指标。在土壤改良剂的作用下,马铃薯株高、茎粗、叶面积、地上部分干物质量和地下部分干物质量分别提高了0.49%-36.90%、2.59%-21.12%、1.85%-37.57%、4.65%-54.00%和0.21%-83.07%,马铃薯生育前期的根冠比降低了0.85%-29.44%,马铃薯生育后期的根冠比增加了2.32%-32.56%；叶绿素SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率分别提高了1.37%-16.96%、5.11%45.94%、2.43%-90.63%和2.03%-22.60%；胞间CO2浓度降低了1.98%-19.54%。2.土壤改良剂显著地(P<0.05)改善土壤的物理性状、化学性质和微生物学特性,改善土壤的蓄水保墒保肥的性能。在土壤改良剂的作用下,0-40 cm土壤含水量提高了2.23%-20.44%；<0.25mm土壤团聚体的比例降低了6.94%-37.22%,>2.0mm土壤团聚体增加了9.53%-32.43%,0.25-2mm土壤团聚体比例影响效果不显著(P>0.05)；土壤紧实度降低了0.90%-39.68%；土壤的田间持水量增加了0.68%-17.73%,0-40 cm土壤贮水水量也得到一定程度的提升。土壤有机质含量、碱解氮含量、速效磷含量和有效钾含量分别提高了1.03%-11.20%、0.82%-13.99%、1.24%-16.61%和4.50%-22.20%；微生物量碳、氮和磷分别增加了2.52%-27.29%、2.42%-28.09%和3.48%-31.58%,土壤。3.土壤改良剂显著地(P<0.05)影响了马铃薯产量和块茎品质,提升了马铃薯的经济效益和生态价值,有利于早作马铃薯的增产增收。土壤改良剂优化了马铃薯块茎的构成结构,增加了>150 g的块茎比例1.72-16.56个百分点,降低了<75 g的块茎比例2.98-18.36个百分点；增加了马铃薯鲜块茎产量4.24%-32.89%,对马铃薯同年际内的块茎品质各指标作用效果不显著(P>0.05)。土壤改良剂增加了马铃薯的水分利用效率4.13%-38.06%,部分处理能持续增加马铃薯的经济效益,每公顷最多增收4947.1元。旱作条件下,土壤改良剂有利于有限水资源的高效利用,一定程度地改良土壤的性能,有利于干旱与半干旱区旱作农业的可持续发展。4.从不同年份和生育时期土壤改良剂对马铃薯生长的影响可知,其作用效果受到天气条件和马铃薯生长旺盛程度的共同影响。当干旱程度增加时,土壤改良剂作用效果呈加强；当马铃薯生长旺盛时,土壤改良剂的作用效果也得到一定程度的增加。土壤改良剂对土壤物理性状、化学性质和微生物学特性的影响表现为：随着施用年限的增加,作用效果也呈加强趋势；随马铃薯生育时期推进,作用效果呈先增加后下降趋势：随着土层深度的增加,作用效果呈下降趋势。5.土壤改良剂单施与配施处理均有效影响马铃薯的生长和土壤质量。在单施处理中,腐殖酸对土壤结构的改良效果优于聚丙烯酸钾和聚丙烯酰胺；在改善土壤水分状况效果中,聚丙烯酰胺的作用效果最好,腐殖酸最差。各处理中,配施效果优于单施,说明两种土壤改良剂配合施用,强化了其作用效果。综合分析认为,聚丙烯酰胺和腐殖酸的配合施用对马铃薯生长和土壤质量的作用效果最好,但经济效益不佳；单施聚丙烯酰胺能持续增产增收,且聚丙烯酰胺对经济效益的提升效果最好,适合现阶段推广应用。