保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄幼苗生長的影響

曹云娥，李建設(shè)，高艷明

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川，750021）

近年來，人們開發(fā)了一種新型高分子聚合物-保水劑（water retaining gel），又稱保濕劑、持水劑。 它能夠迅速吸收和保持自身質(zhì)量幾百倍甚至上千倍的純水或鹽水。它與一般吸水材料的不同之處在于能夠?qū)⑽盏乃秩磕z化，而且水分不易離析，可緩慢釋放[1]。20世紀(jì)70年代以來，保水劑的研究與應(yīng)用日益普及，日本在沙漠綠化、英國在水土保持、法國在土壤改良、俄羅斯在節(jié)水農(nóng)業(yè)等方面保水劑的應(yīng)用都取得了明顯效果。中國從20世紀(jì)80年代開始研制和應(yīng)用保水劑，現(xiàn)已在60多種作物上試驗(yàn)示范,應(yīng)用面積超過7萬hm2[2]。

目前國內(nèi)保水劑的應(yīng)用研究大多只集中于保水劑濃度和不同保水劑之間的應(yīng)用差異上，而對保水劑與養(yǎng)分的交互作用上研究甚少。據(jù)楊磊等研究表明各種單一肥料在高濃度下均會降低保水劑的吸水能力[3]，但并未對保水劑與全營養(yǎng)肥的交互作用進(jìn)行研究。而目前設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中大多數(shù)施用的都是復(fù)合肥料，進(jìn)行保水劑與復(fù)合肥料的交互作用影響的研究甚為重要。本文通過番茄育苗試驗(yàn)，研究了不同的保水劑濃度與不同的全營養(yǎng)肥濃度的交互作用對番茄幼苗生長發(fā)育與生理的影響，以期為實(shí)際生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)于2007年7月6日在寧夏銀川掌政鎮(zhèn)高科技蔬菜示范園區(qū)的育苗中心進(jìn)行。選用草炭土和蛭石作為基質(zhì)，1∶1配成，其中堿解氮含量為518 mg/kg，速效磷為 27 mg/kg，速效鉀為 90 mg/kg，pH值為5.94，EC值為0.716 mS/cm2。試驗(yàn)采用兩因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，肥料設(shè)為 A 因素（Ai，i=3）：每 1 L 基質(zhì)加入1 g，2 g，3 g 3個水平；保水劑設(shè)為B因素（Bj，j=3） 每 1 L 基質(zhì)加入 0 g，2 g，4 g 3 個水平，則該試驗(yàn)共9個處理，每處理種植1盤，3次重復(fù)。番茄品種為R-144，種子催芽后播于育苗盤中。保水劑為sky gel保水劑，日本美比露株式會社研制，為聚丙烯酰胺型保水劑類型，粒徑0.4 mm。全營養(yǎng)肥為寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制。穴盤規(guī)格為寬27.9 cm，長54.4 cm，高5.5 cm，孔穴數(shù)128孔。各處理均采用清水澆灌基質(zhì)，相同管理，完全隨機(jī)排列。

1.2 試驗(yàn)方法

在幼苗生長過程中（苗齡 16，19，22 d），測定基質(zhì)持水量，基質(zhì)取樣50 g，用烘干法測定，4次重復(fù)，試驗(yàn)結(jié)果用每1 g基質(zhì)飽和持水量多少克表示；充分澆水排出重力水后測定不同處理基質(zhì)EC值、pH值。在番茄幼苗生長22 d時，對其各形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行了測定，每個處理隨機(jī)取樣10株，用直尺、游標(biāo)卡尺分別測定幼苗的株高、莖粗；并計(jì)算壯苗指數(shù)，其中壯苗指數(shù)=（莖粗÷株高）×全株干質(zhì)量[4]。用烘干法測定地上部、根系干質(zhì)量，葉綠素含量用手持葉綠素計(jì)測定，根系活力的測定用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法測定[4]，基質(zhì)含水量用烘干法測定，基質(zhì)鹽分濃度用電導(dǎo)率儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 保水劑與養(yǎng)分交互作用對基質(zhì)持水性能的影響

①保水劑與養(yǎng)分交互作用對基質(zhì)持水性能的影響 以往大量的研究已證明基質(zhì)持水量與保水劑濃度呈顯著正相關(guān)，此文便不再贅述。本文研究了在幼苗生長過程中 （苗齡16，19，22 d），澆水后不同處理基質(zhì)的含水量。由表1可知，保水劑濃度與基質(zhì)持水量在育苗期內(nèi)均達(dá)到了顯著正相關(guān)，保水劑與養(yǎng)分對基質(zhì)持水量存在顯著的交互效應(yīng)。表現(xiàn)為基質(zhì)持水量隨著保水劑濃度的增加而增加，但隨著養(yǎng)分供應(yīng)濃度的增加，基質(zhì)持水量并未隨著保水劑濃度的增加而呈直線上升。這可能是由于高吸水樹脂是一類高分子電解質(zhì),受水中離子的破壞而改變吸附能力，其在肥料的存在下的吸水行為可用聚電解質(zhì)吸水膨脹的熱力學(xué)理論加以解釋，全營養(yǎng)肥中存在的一些高電解質(zhì)肥料可能會在一定程度上降低樹脂的吸水性能。所以，在實(shí)際應(yīng)用中，可與尿素（非電解質(zhì)肥料）和低濃度的鉀氮肥料混用,盡量避免和電離性強(qiáng)的肥料高濃度混合使用[3]。由表1可以看出，整個育苗周期內(nèi)保水劑對基質(zhì)持水量的影響都無太大變化，反映了skygel保水劑在整個育苗期內(nèi)反復(fù)吸水、持水能力較強(qiáng)，對超過該時間段的反復(fù)吸水能力，數(shù)據(jù)當(dāng)中無任何信息，可繼續(xù)進(jìn)行研究。

表1 保水劑和養(yǎng)分交互對幼苗生長過程中基質(zhì)持水量的影響

②保水劑與養(yǎng)分交互作用對基質(zhì)鹽分濃度和pH值的影響 由圖1可知，基質(zhì)EC值隨養(yǎng)分濃度增加而極顯著增加，隨保水劑濃度增加而顯著下降，這主要是由于養(yǎng)分供應(yīng)相同的情況下，保水劑濃度增大，基質(zhì)含水量極顯著增加，使得基質(zhì)EC值必然下降；在保水劑濃度一致而養(yǎng)分供應(yīng)增加的情況下，基質(zhì)EC值顯著升高。高吸水樹脂在吸附溶液中水分的同時，也對溶液中的肥料產(chǎn)生不同程度的吸附作用?；诖?，可合成肥料復(fù)合型高吸水樹脂，所復(fù)合的肥料將具良好的緩釋功能。

表2 保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄單株幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

基質(zhì)pH值隨著養(yǎng)分濃度的變化范圍較小，隨著保水劑濃度的變化而發(fā)生極顯著變化，表現(xiàn)為隨著保水劑濃度的增加，基質(zhì)pH值降低（圖2）。在番茄幼苗生長期內(nèi)基質(zhì)pH值逐漸上升，根據(jù)電荷平衡原理，植物吸收NO3--N時，放出HCO3-和OH-，導(dǎo)致基質(zhì)pH值升高，而吸收NH4+-N時放出H+，使環(huán)境pH值降低。所用全營養(yǎng)肥中NO3--N較多，NH4+-N較少，所以隨著幼苗生長，基質(zhì)pH值逐漸上升。

2.2 保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表2可知，養(yǎng)分濃度與保水劑的交互作用對番茄幼苗的地上部干質(zhì)量達(dá)到了顯著水平 （p=0.05）、對全株干質(zhì)量、壯苗指數(shù)達(dá)到了極顯著水平（p=0.01），表明養(yǎng)分與保水劑對番茄幼苗生長互為影響，協(xié)同作用，其中A2B2處理壯苗指數(shù)最高，表明該處理養(yǎng)分濃度與保水劑濃度適當(dāng)，兩者搭配協(xié)調(diào)、互相促進(jìn)，有利于番茄幼苗生長。養(yǎng)分濃度對番茄幼苗株高、莖粗、地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、全株干質(zhì)量、壯苗指數(shù)都有極顯著影響（p=0.01），且表現(xiàn)為株高、莖粗隨著養(yǎng)分濃度增加而增大，低上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、全株干質(zhì)量、壯苗指數(shù)均表現(xiàn)為A2B2處理最高，說明該處理養(yǎng)分濃度較為適當(dāng)，說明在每1 L基質(zhì)中加入2 g全營養(yǎng)肥，番茄幼苗生長較為茁壯；保水劑濃度對番茄幼苗的地上部干質(zhì)量、地下部干質(zhì)量、全株干質(zhì)量、壯苗指數(shù)有極顯著影響（p=0.01），對株高、莖粗無顯著影響（p＜0.05)，表明保水劑濃度在每升基質(zhì)中加入2 g較為適宜番茄幼苗生長。

2.3 保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄幼苗生理指標(biāo)的影響

①保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄幼苗葉片葉綠素含量的影響 保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄幼苗葉片葉綠素含量的動態(tài)影響見圖3。表現(xiàn)為低養(yǎng)分濃度番茄幼苗葉片葉綠素含量在育苗期內(nèi)顯著低于高養(yǎng)分濃度和中養(yǎng)分濃度。保水劑對番茄葉綠素含量影響不顯著。據(jù)已往研究表明在光飽和點(diǎn)以下，葉片葉綠素含量和光合速率呈正相關(guān)。葉綠素含量高低雖不能直接說明保水劑與養(yǎng)分互作對番茄幼苗光合速率的關(guān)系，但可間接反映在養(yǎng)分濃度和保水劑濃度適中的條件下，兩者交互作用可提高番茄幼苗葉片的葉綠素含量，促進(jìn)葉片的光合速率。

②保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄幼苗根系活力的影響 在幼苗生長至22 d時，測定其根系活力，結(jié)果見圖4。保水劑與養(yǎng)分交互作用對番茄幼苗根系活力的影響，表現(xiàn)為番茄幼苗根系活力在中養(yǎng)分濃度時數(shù)值最高，低養(yǎng)分濃度和高養(yǎng)分濃度處理根系活力數(shù)值較低。保水劑對番茄幼苗根系活力的影響同樣表現(xiàn)為保水劑濃度適中，根系活力最高。表明在養(yǎng)分濃度和保水劑濃度適中的條件下，兩者的交互作用可提高番茄幼苗的根系活力。

3 結(jié)論

①基質(zhì)持水量隨著保水劑濃度的增加而增加，但隨著養(yǎng)分供應(yīng)濃度的增加，并未隨著保水劑濃度的增加而呈直線上升。skygel保水劑在整個育苗期內(nèi)反復(fù)吸水、持水能力較強(qiáng)?；|(zhì)EC值隨養(yǎng)分濃度增加而極顯著增加，隨保水劑濃度增加而顯著下降?；|(zhì)pH值隨著養(yǎng)分濃度的變化范圍較小，隨著保水劑濃度的增加而增加。

②通過對番茄幼苗形態(tài)指標(biāo)的測定，表明在每升基質(zhì)中加入2 g全營養(yǎng)肥，番茄幼苗生長較為茁壯；保水劑濃度在每1 L基質(zhì)中加入2 g較為適宜番茄幼苗生長。在養(yǎng)分濃度和保水劑濃度適中的條件下，兩者的交互作用可提高番茄幼苗的根系活力和葉片的葉綠素含量。綜合各因素認(rèn)為，A2B2處理為最優(yōu)處理，即全營養(yǎng)肥2 g/L，保水劑濃度2 g/L時，較適合番茄幼苗生長。

[1]劉曉紅，董明東，李剛，等，保水劑在草莓試管苗出瓶種植的應(yīng)用試驗(yàn)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35（22）：6 749-6 750.

[2]黃占斌.農(nóng)用保水劑應(yīng)用原理與技術(shù)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2005.

[3]楊磊，蘇文強(qiáng).化肥對保水劑吸水性能的影響 [J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32（5）：37-38.

[4]葛曉光.蔬菜育苗大全[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995.