保水劑對(duì)土壤含水量及黑麥草種子萌發(fā)的影響

倪 芳，蔡衛(wèi)兵，蒲雙雙， 孫海鵬， 于朋波， 魏元夢(mèng)， 任 杰,3， 周 婷， 傅松玲*

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園林學(xué)院，安徽合肥 230036；2.安徽省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230001；3.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所，安徽合肥 230031)

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保水劑對(duì)土壤含水量及黑麥草種子萌發(fā)的影響

倪 芳1，蔡衛(wèi)兵2，蒲雙雙1， 孫海鵬1， 于朋波1， 魏元夢(mèng)1， 任 杰1,3， 周 婷1， 傅松玲1*

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園林學(xué)院，安徽合肥 230036；2.安徽省林業(yè)勘察設(shè)計(jì)院，安徽合肥 230001；3.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)工程研究所，安徽合肥 230031)

[目的]研究不同基質(zhì)中添加不同劑量保水劑對(duì)土壤總含水量及黑麥草種子萌發(fā)的影響，以期為節(jié)水栽培提供理論依據(jù)。[方法]在自然光照和遮陰條件下，比較添加不同劑量保水劑(0、3、6、9 g/m2)的基質(zhì)對(duì)土壤總含水量及黑麥草種子萌發(fā)的影響。[結(jié)果]保水劑在不同基質(zhì)中對(duì)提高土壤總含水量和種子發(fā)芽率的影響效果由大到小依次為混合土、營(yíng)養(yǎng)土、黃土。在保水劑施用量為6 g/m2、土壤基質(zhì)為混合土?xí)r，土壤總含水量最大，黑麥草種子發(fā)芽率最高。 [結(jié)論] 保水劑的施用對(duì)不同基質(zhì)的土壤總含水量和黑麥草種子發(fā)芽率影響效果顯著，以土壤基質(zhì)為混合土、保水劑施用量為6 g/m2時(shí)效果最佳。

保水劑；土壤基質(zhì)；發(fā)芽率；土壤總含水量

保水劑(WRA)又稱(chēng)高吸水劑、保濕劑，是一種高分子材料，具有吸收其自身質(zhì)量幾百倍至幾千倍水的功能[1]，安全環(huán)保，在土壤中可自行降解，不會(huì)污染環(huán)境和地下水。種子干燥狀態(tài)時(shí)體內(nèi)含水量極少，僅占種子總重量的6%～11%。在水分充沛時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)在水中溶解，經(jīng)過(guò)有效酶的催化作用，轉(zhuǎn)運(yùn)至種子胚的位置,供給胚的生長(zhǎng)。保水劑大量吸水膨脹，形成高含水凝膠[2]，為種子發(fā)芽提供水分。保水劑在土壤干旱時(shí)可以逐漸釋放出儲(chǔ)存的水分，增強(qiáng)土壤的保水能力，成為作物生長(zhǎng)過(guò)程中可利用的有效水[3]。同時(shí)保水劑可以吸附土壤和肥料中的養(yǎng)分并緩慢釋放，從而減少可溶性養(yǎng)分的淋溶喪失，并使土壤中養(yǎng)分的供給與植物的需求趨于同步[4-5]，使土壤物理性狀得到有效改善。筆者研究不同使用量的保水劑在混合土、營(yíng)養(yǎng)土和黃土3種土壤基質(zhì)中，以及在自然光照和遮陰條件下對(duì)土壤總含水量及黑麥草種子萌發(fā)的影響，篩選出適宜種子發(fā)芽的保水劑用量，以期為土壤基質(zhì)與保水劑的混合應(yīng)用提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1土壤基質(zhì)。播種采用的基質(zhì)為安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)萃園內(nèi)普通用土，即黃土和苗木花卉專(zhuān)用營(yíng)養(yǎng)土。設(shè)置3種土壤基質(zhì)類(lèi)型，即黃土、營(yíng)養(yǎng)土、黃土與營(yíng)養(yǎng)土3∶2的混合土。供試土壤基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1　供試土壤基本理化性質(zhì)

1.1.2保水劑。保水劑為SA型保水劑，是丙烯酸鹽/丙烯酰胺交聯(lián)型共聚物(簡(jiǎn)稱(chēng)交聯(lián)聚丙烯酰胺)，吸水倍率高，吸水后變?yōu)槟z狀，可以反復(fù)使用多次，能夠保持土壤中的水肥，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，減少土壤水分的揮發(fā)。

1.1.3黑麥草種子。供試黑麥草種子購(gòu)于某苗木花卉大市場(chǎng)，選擇飽滿(mǎn)、活力充沛的種子。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1穴盤(pán)發(fā)芽試驗(yàn)。設(shè)置4個(gè)濃度保水劑處理，保水劑劑量分別為0、3、6、9 g/m2。土壤基質(zhì)有黃土、營(yíng)養(yǎng)土、黃土與營(yíng)養(yǎng)土3∶2的混合土，采取不同光照(自然光照，遮陰無(wú)光照)、不同保水劑劑量(0、3、6、9 g/m2)以及不同基質(zhì)(黃土、營(yíng)養(yǎng)土、黃土與營(yíng)養(yǎng)土3∶2的混合土)處理方式。按照0、3、6、9 g/m2保水劑與3種基質(zhì)混合均勻，整地后均勻撒播黑麥草種子，再覆土，最后澆透水。并設(shè)置對(duì)照組，用遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行遮陽(yáng)處理。每7 d測(cè)定土壤總含水量，觀察種子發(fā)芽情況，計(jì)算黑麥草種子發(fā)芽率。

1.2.2停車(chē)場(chǎng)播種試驗(yàn)。將混合土與不同劑量(0、3、6、9 g/m2)的保水劑混合均勻后放入安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)停車(chē)場(chǎng)的鋪磚孔隙中，撒播黑麥草種子，然后覆土，最后澆足水。按期觀察、記錄黑麥草種子的發(fā)芽情況以及不同保水劑劑量中土壤的含水總量，每7 d觀察黑麥草的長(zhǎng)勢(shì)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1保水劑吸水率的測(cè)定。稱(chēng)取0、3、6、9 g保水劑各3份，分別裝入已經(jīng)稱(chēng)重的相同規(guī)格的廣口瓶中,再向瓶中分別裝入1 000 mL蒸餾水(狀態(tài)1),使保水劑充分吸水24 h,之后將廣口瓶倒立1 h(狀態(tài)2),稱(chēng)量裝有保水劑的廣口瓶質(zhì)量,每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。按照以下公式計(jì)算不同劑量保水劑在相同條件下的吸水倍率[6]。

Q=(M2-M1)/M1

式中，Q為保水劑的吸水倍率,g/g;M1為狀態(tài)1時(shí)廣口瓶質(zhì)量,g;M2為狀態(tài)2時(shí)廣口瓶質(zhì)量,g。

1.3.2土壤總含水量測(cè)定。使用ECH-20 Utility測(cè)定土壤總含水量。

2　結(jié)果與分析

2.1自然光照條件下保水劑施用量對(duì)土壤總含水量的影響在自然光照條件下，設(shè)置不同劑量的保水劑在混合土、營(yíng)養(yǎng)土和黃土的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，與未使用保水劑的對(duì)照組相比，3種基質(zhì)類(lèi)型土壤總含水量隨著保水劑用量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，其中，當(dāng)保水劑施用量為6 g/m2時(shí)，土壤總含水量達(dá)到最大?；旌贤磷钣欣谕寥浪值谋３?，土壤總含水量最高達(dá)0.558%，其次是營(yíng)養(yǎng)土，黃土的保水效果最差，土壤總含水量較低。

表2自然光照條件下不同保水劑處理的土壤總含水量

Table 2Total soil moisture content of different water retaining agents under natural light condition %

基質(zhì)類(lèi)型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil0.3670.4120.5580.428營(yíng)養(yǎng)土Nutrientsoil0.3800.4430.5050.411黃土Loess0.3470.4260.4950.404

方差分析結(jié)果表明，在自然光照條件下，保水劑劑量的效應(yīng)間差異極顯著，基質(zhì)類(lèi)型的效應(yīng)間差異顯著，而基質(zhì)類(lèi)型與保水劑劑量的互作無(wú)顯著差異。

2.2自然光照條件下保水劑施用量對(duì)黑麥草種子發(fā)芽率的影響在自然光照條件下，設(shè)置不同劑量的保水劑在混合土、營(yíng)養(yǎng)土和黃土的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，在自然光照條件下，除營(yíng)養(yǎng)土外，其他2種基質(zhì)類(lèi)型黑麥草種子的發(fā)芽率隨著保水劑用量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)，與未使用保水劑的對(duì)照組相比，使用保水劑有利于黑麥草種子的發(fā)芽，其中，當(dāng)保水劑施用量為6 g/m2時(shí)，黑麥草種子的發(fā)芽率最高為88%。在混合土、營(yíng)養(yǎng)土和黃土3種基質(zhì)中，混合土最有利于黑麥草種子的發(fā)芽。在保水劑施用量為6 g/m2、土壤基質(zhì)為混合土?xí)r，黑麥草種子的發(fā)芽率最高達(dá)88%。同時(shí)，黑麥草后期長(zhǎng)勢(shì)最旺盛，根系長(zhǎng)度達(dá)11 cm。

表3自然光照條件下不同保水劑處理的黑麥草種子發(fā)芽率

Table 3Germination rate of rye-grass treated with different water retaining agents under natural light condition %

基質(zhì)類(lèi)型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil70808885營(yíng)養(yǎng)土Nutrientsoil65707883黃土Loess53657055

2.3遮陰條件下保水劑施用量對(duì)土壤總含水量的影響在遮陰條件下，設(shè)置不同劑量的保水劑在混合土、營(yíng)養(yǎng)土和黃土的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，隨著保水劑用量的增加，3種基質(zhì)類(lèi)型土壤總含水量呈先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)保水劑施用量為6 g/m2、土壤基質(zhì)為混合土?xí)r，土壤總含水量最高為0.584%。

表4遮陰條件下不同保水劑處理的土壤總含水量

Table 4Total soil moisture content of different water retaining agents under shading condition %

基質(zhì)類(lèi)型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil0.3830.4260.5840.437營(yíng)養(yǎng)土Nutrientsoil0.4190.4400.5130.429黃土Loess0.3630.4170.5280.407

方差分析結(jié)果表明，在遮陰條件下，基質(zhì)類(lèi)型的效應(yīng)間差異顯著，保水劑劑量的效應(yīng)間差異極顯著，而基質(zhì)類(lèi)型×保水劑劑量的互作無(wú)顯著差異。

2.4遮陰條件下保水劑施用量對(duì)黑麥草種子發(fā)芽率的影響在遮陰條件下，設(shè)置不同劑量的保水劑在混合土、營(yíng)養(yǎng)土和黃土的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，在遮陰條件下，土壤基質(zhì)為營(yíng)養(yǎng)土?xí)r，黑麥草種子的發(fā)芽率隨著保水劑用量的增加逐漸增加，土壤基質(zhì)為混合土和黃土?xí)r，黑麥草種子發(fā)芽率隨著保水劑用量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)保水劑施用量為6 g/m2、土壤基質(zhì)為混合土?xí)r，黑麥草種子的發(fā)芽率最高達(dá)90%。同時(shí)，黑麥草的后期長(zhǎng)勢(shì)最旺盛，根系長(zhǎng)度達(dá)13 cm。

表5遮陰條件下不同保水劑處理的黑麥草種子發(fā)芽率

Table 5Germination percentage of rye-grass treated with different water retaining agents under shading condition %

基質(zhì)類(lèi)型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil60809085營(yíng)養(yǎng)土Nutrientsoil53707583黃土Loess43535452

3　結(jié)論與討論

(1)研究結(jié)果表明，在保水劑施用過(guò)程中，黑麥草種子發(fā)芽率與土壤總含水量的變化趨勢(shì)一致，保水劑的保水性能保障種子發(fā)芽過(guò)程中所需要的水分。遮陰條件下，由于遮陽(yáng)網(wǎng)的覆蓋，土壤水分蒸發(fā)減小，黑麥草種子的最大發(fā)芽率為90%。保水劑可以提高停車(chē)場(chǎng)鋪裝空隙中種子的發(fā)芽率及成活率。在自然光照和遮陰條件下，保水劑的施用量為6 g/m2、土壤基質(zhì)為混合土?xí)r，土壤持水能力和種子發(fā)芽率均達(dá)到最佳，種子發(fā)芽率及土壤總含水量最高。將保水劑與草本植物合理利用，可增強(qiáng)草本植物的綠化效果。

(2)保水劑的最大吸水力可達(dá)15 kg/cm3，持水性強(qiáng)。而根部的吸水力為15～19 kg/cm3，超過(guò)了保水劑的吸水能力，在周?chē)寥廊彼臈l件下，根系可以直接吸收保水劑在其周?chē)A存的水分。由于根部吸水能力大于保水劑的最大吸水能力，水分倒流情況在根系周?chē)粫?huì)出現(xiàn)[7-8]，表明保水劑在種子發(fā)芽、植物栽培技術(shù)和農(nóng)林業(yè)抗旱節(jié)水中能夠得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)一步研究表明施用保水劑能減少土壤表面水分的蒸發(fā)，水分深層滲漏，從而有效地截留和緩釋土壤水分[9-10]，將土壤無(wú)效水分轉(zhuǎn)化為黑麥草種子發(fā)芽可利用的有效水，有利于種子的發(fā)芽和植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

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Effects of Water Retaining Agent on Total Soil Moisture Content and Seed Germination of Perennial Rye-grass

NI Fang1, CAI Wei-bing2, PU Shuang-shuang1, FU Song-ling1*et al

(1.School of Forestry and Landscape Architecture, Anhui Agricultural University, Hefei, Anhui 230036; 2.Anhui Forestry Survey and Design Institute, Hefei, Anhui 230001)

[Objective] To research the effects of water retaining agent on seed germination and growth of perennial rye-grass and total soil moisture content, and to provide theoretical basis for the water-saving cultivation.[Method] Under the condition of natural light and shading condition, we compared the effects of different dosages of water retaining agents (0, 3, 6, 9 g/m2) on the seed germination growth and matrix water-holding capacity.[Result] Effects of water retaining agent in different substrates on enhancing soil moisture content and seed germination rate were in the order of composite soil > nutrient soil > loess.When the application dosage of water retaining agent was 6 g/m2, moisture content of composite soil was the greatest.Germination rate of rye-grass was the maximum.[Conclusion] The application of water retaining agent has significant effects on the total soil moisture content of different substrates and seed germination of perennial rye-grass, and the effect is the best when the soil matrix is composite soil with 6 g/m2water retaining agent.

Water retaining agent; Soil matrix; Germination rate; Soil moisture content

校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目(20164WT4)。

倪芳(1992- )，女，安徽桐城人，碩士研究生，研究方向：林木種苗。*通訊作者，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事林木種苗、樹(shù)木生理生態(tài)等方面的研究。

2016-07-13

S 543+.6

A

0517-6611(2016)27-0052-03