保水劑對基質(zhì)保水性和芹菜幼苗生長的影響

于茜++姜小堂++盛偉++陸靜雯++王倩

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.054

摘要：以芹菜為材料，采用聚丙烯酰胺類保水劑，加入無土基質(zhì)進行育苗，研究不同濃度保水劑對基質(zhì)保水性和芹菜幼苗生長的影響。試驗結(jié)果表明，添加保水劑可以提高基質(zhì)的含水量，減少蒸發(fā)失水，且保水效果與保水劑添加量呈正比，當保水劑添加比例為8%時基質(zhì)保水性最好。在一定范圍內(nèi)芹菜幼苗的苗高、莖粗、葉面積、干鮮質(zhì)量、壯苗指數(shù)，均隨保水劑濃度的增加而增大。保水劑添加比例為1‰～4‰時，芹菜幼苗根系活力和SOD、POD、CAT活性均逐漸增強，MDA含量逐漸降低，幼苗的養(yǎng)分吸收量逐漸增大，但添加量超過4‰后芹菜幼苗根系生長變差，酶活性和養(yǎng)分吸收也變?nèi)?。綜合分析得出，添加適宜濃度的保水劑可以改善基質(zhì)的保水性和芹菜幼苗的生長情況，本試驗結(jié)果為保水劑添加量4‰最好。

關(guān)鍵詞：芹菜；保水劑；基質(zhì)保水性；幼苗生長

中圖分類號： S157；S636.304文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0208-03

收稿日期：2015-10-03

基金項目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系北京市葉類蔬菜創(chuàng)新團隊專項資金（編號：blvt-08）。

作者簡介：于茜（1990—），女，山東威海人，碩士研究生，主要從事蔬菜生理與分子生物學研究。E-mail：yuqian@cau.edu.cn。

通信作者：王倩，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事蔬菜生理與分子生物學研究。E-mail：wangq@cau.edu.cn。芹菜，別名芹、旱芹、野芫荽，為傘形科芹屬中一二年生草本植物，是深受我國消費者喜愛、栽培面積較大的綠葉菜之一。穴盤基質(zhì)育苗是芹菜育苗采用最多的方式，穴盤苗具有生長整齊、健壯、成苗率和成活率高等優(yōu)點，但由于穴盤孔穴體積小，基質(zhì)持水量有限，幼苗蒸騰作用強，基質(zhì)失水速度快，使得水分成為限制幼苗生長的決定性因素。保水劑是近年出現(xiàn)的新型抗旱節(jié)水材料[1]，能夠通過自身的結(jié)構(gòu)改善基質(zhì)的物理性狀，影響基質(zhì)水分時空分布，從一定程度上緩解穴盤育苗缺水的狀況[2-3]。同時保水劑還具有促進植物根系發(fā)育，提高出苗率，促進植株生長發(fā)育的作用[4]。目前保水劑在蔬菜育苗上的研究主要集中在茄果類以及瓜類上[5-9]，對葉菜育苗研究較少。本試驗通過研究不同保水劑對芹菜幼苗生長的影響，篩選出適宜芹菜育苗的保水劑添加比例，為保水劑在葉菜育苗上的應(yīng)用提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

芹菜品種為文圖拉，由國家蔬菜中心提供；保水劑為北京綠色奇點科技發(fā)展有限公司出品的旱露植保多功能保水劑3號，主要成分為聚丙烯酰胺和螯合稀土。

1.2試驗方法

試驗于2014年9月3日至11月14日在中國農(nóng)業(yè)大學科學園連棟溫室內(nèi)進行。育苗基質(zhì)由草炭、蛭石按2 ∶1比例配制，添加10%膨化雞糞，保水劑按0、1‰、2‰、4‰、8‰（質(zhì)量分數(shù)）比例添加到基質(zhì)中。采用128孔穴盤育苗，每處理1盤，重復(fù)3次。播種后澆足底水，待重力水滲漏完畢測定基質(zhì)含水量。以后每天記錄基質(zhì)的失水量，待基質(zhì)含水量降至55%時進行灌溉。幼苗5葉1心時取樣，每盤隨機取15株，測量幼苗苗高、莖粗、葉長（葉片長+葉柄長）、葉柄長、葉柄寬、葉面積、根系特征、地上部和根系鮮質(zhì)量及干質(zhì)量等指標，計算幼苗的壯苗指數(shù)。壯苗指數(shù)=（葉柄寬/最長葉長+地下部鮮質(zhì)量/地上部鮮質(zhì)量）×全株干質(zhì)量，幼苗葉面積采用Epson 700掃描，WINRHIZO掃描軟件測定；葉片葉綠素含量采用葉綠素儀N-Test測定，根系活力用TTC法測定，SOD采用氮藍四唑法測定，POD采用愈創(chuàng)木酚法測定，CAT采用過氧化氫法測定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定[10]。N元素含量采用凱氏定氮法測定，微量元素含量采用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（ICP-AES）測定。

數(shù)據(jù)處理和分析采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件，LSD顯著性在0.05水平上檢測。

2結(jié)果與分析

2.1保水劑對基質(zhì)保水性的影響

由圖1可以看出，添加保水劑可以增大基質(zhì)的含水量，且基質(zhì)含水量與添加的保水劑濃度呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達0998 3。對照基質(zhì)的含水量為258.02%，當保水劑濃度為2%時，基質(zhì)含水量為273.79%，比對照增加6.11%；保水劑濃度為8%時，基質(zhì)含水量達到315.73%，比對照增大2237%。

從圖2可以看出，添加保水劑可以有效提高基質(zhì)的保水性，與對照相比明顯減少基質(zhì)水分散失。當基質(zhì)含水量降到55%時，開始澆水并且統(tǒng)計各處理失水量。處理當天失水量基本一致，無明顯差異，因為基質(zhì)吸水飽和，失水量基本相等。隨著時間的推移，各處理間開始出現(xiàn)差異。隨著保水劑濃度的增加失水量逐漸減小，當保水劑濃度為8%時，失水量最小，間隔天數(shù)達到6 d，相比對照延遲2 d。其他各處理失水量也明顯小于對照，間隔天數(shù)為5 d，與對照相比推遲1 d澆水。

2.2保水劑對芹菜幼苗生長的影響

從表1可以看出，基質(zhì)添加保水劑可顯著促進芹菜幼苗莖葉生長。苗高、苗粗、葉柄長均隨保水劑濃度的增加而先增大后減小，除了1‰處理下小于對照外，其他處理均明顯好于對照，在濃度為4‰時上述各指標達到最大值。各處理葉柄寬和葉柄基部寬均明顯大于對照，且隨保水劑濃度增加逐漸增大，在4‰時達到最大。各處理葉面積也均大于對照，但不同濃度間差異不大。在稱量地上部干鮮質(zhì)量時，可以看出保水劑對芹菜地上部鮮質(zhì)量影響大于干質(zhì)量，且濃度為4‰時地上部干鮮質(zhì)量達到最大。綜合莖葉的各項指標可以看出，保水劑濃度為4‰時對芹菜幼苗地上部的生長最有利。

從表2可以看出，在一定范圍內(nèi)添加保水劑可以促進芹菜地下部生長，但保水劑濃度超過4‰以后，根系生長變?nèi)?，根長、根表面積、根體積減小，且小于對照。地下部干鮮質(zhì)量4‰處理下最大，其他各處理差異均不顯著。壯苗指數(shù)可以用來評價秧苗的質(zhì)量。通過計算可以發(fā)現(xiàn)，保水劑濃度為1‰時芹菜壯苗指數(shù)小于對照，但隨著保水劑濃度的增加，芹菜的壯苗指數(shù)逐漸增大，在4‰處理下達到最大，顯著高于其他各處理，之后又開始降低，除1‰處理小于對照外，其他處理壯苗指數(shù)均高于對照。

從表3可以看出，添加保水劑一方面可以提高芹菜幼苗根系活力和葉綠素含量，作用效果先增強后減弱，4‰處理下效果最好。另一方面，添加保水劑對芹菜SOD、POD、CAT活性具有明顯的促進作用，且隨濃度的增高酶活性先增大后減小，濃度為4‰時3種酶活性達到最高，之后活性降低，但均高于對照。另外，從表3還可以看出，保水劑能顯著降低MDA含量。MDA與植物抗逆性密切相關(guān)，是膜脂過氧化產(chǎn)物之一，含量越高膜脂過氧化程度越嚴重，數(shù)據(jù)表明保水劑3號4‰條件下，芹菜幼苗抗逆性最強。

由表4可以看出，芹菜幼苗莖葉大量元素N、P、K和中量元素Ca、Na的吸收量均隨保水劑濃度的增加先增大后減小，在4‰時含量明顯高于其他處理。各處理Fe的吸收量差異不大。Mn和Zn的含量隨保水劑濃度增加先降低后升高，且各處理吸收量均高于對照，在濃度為8‰時吸收量達到最大。

芹菜根系各元素中大量元素N、P、K和中量元素Ca、Na的吸收量也均隨保水劑濃度的增加先增大后減小，在4‰時含量明顯高于其他處理。Fe、Mn的吸收量隨著保水劑濃度增大，吸收量逐漸增大，但不同處理間差異不大，在4‰時達到最大值。Zn的吸收量隨保水劑濃度的增加而上升，在保水劑濃度為8‰時吸收量達到最大，但各處理差異不顯著。

3結(jié)論與討論

保水劑對蔬菜苗期灌溉量、幼苗生長狀況的影響已有相關(guān)報道[11-15]。陳海麗等研究發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的保水劑可以提高秧苗質(zhì)量、根系活力，濃度過大會抑制生長[16]。趙瑞等研究保水劑對黃瓜穴盤苗基質(zhì)水分狀況和秧苗質(zhì)量的影響中發(fā)現(xiàn)，高濃度保水劑會造成秧苗質(zhì)量較差[17]。因此，在實際基質(zhì)育苗中保水劑用量并不是越大越好。本試驗結(jié)果與其相似。

本試驗采用聚丙烯酰胺類保水劑，加入無土基質(zhì)（草炭 ∶蛭石=2 ∶1）進行育苗，通過測定基質(zhì)含水量發(fā)現(xiàn)，添加保水劑可以提高基質(zhì)的含水量，相比對照提高6.11%～2237%，且基質(zhì)含水量與保水劑濃度成正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)可達 0998 3。通過統(tǒng)計基質(zhì)每天的失水量可以看出，添加保水劑可以有效減少芹菜穴盤苗的水分蒸發(fā)量，延長灌溉天數(shù)，保水效果與保水劑添加比例呈正比。在對芹菜幼苗生長量的測定過程中發(fā)現(xiàn)，添加保水劑可以改善芹菜的生長狀況，提高苗高、莖粗，促進莖葉和根的生長，提高幼苗的壯苗指數(shù)，有利于培育壯苗。另外添加保水劑可以改善芹菜的生理生化特性，試驗中SOD、CAT、POD活性都有提高，同時降低了MDA的含量，而這些與植物的抗逆性相關(guān)，說明保水劑在提高幼苗質(zhì)量的同時還能提高這些與抗逆性有關(guān)的酶的活性，有利于提高植物的抗逆性。測定根系活力時發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)添加保水劑可以提高芹菜幼苗根系活力，但濃度超過4‰后，根系活力開始下降，這可能是由于保水劑濃度過大導(dǎo)致基質(zhì)氣相比例減小，影響透氣性，附著在根際周圍對植物根系生長不利，進而導(dǎo)致根系活力下降[11]。通過測定芹菜幼苗莖葉和根系各類元素的含量發(fā)現(xiàn)，保水劑可以促進芹菜苗期養(yǎng)分吸收，尤其是大量元素N、P、K和中量元素Na、Ca的吸收。綜合本試驗結(jié)果來看，保水劑濃度為4‰芹菜幼苗生長最好。

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