不同濃度保水劑添加對植物幼苗生長的影響

徐美麗，高鴻永

(內(nèi)蒙古蒙草生態(tài)環(huán)境(集團)股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030)

1 前言

中國水資源短缺,加之水資源時空分布不均、水土資源分布不匹配,水資源已成為制約中國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要因素。此外，我國荒漠化主要發(fā)生在內(nèi)蒙和西北地區(qū),近年來雖然在整體上得到初步遏制,但這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,區(qū)域增溫明顯,干旱化以及風蝕等現(xiàn)象為荒漠化提供了自然條件,再加上以經(jīng)濟效益為導向的人類活動頻繁發(fā)生,荒漠化現(xiàn)象并沒有得到根本緩解〔〕。因而，保水劑作為高效的節(jié)水材料備受人們的關注。保水劑又稱高吸水材料，能夠吸收自身質(zhì)量幾百倍甚至幾千倍的水，吸水后形成水凝膠，而且可以反復吸水。按照原料分類，將保水劑分為：合成聚合類、天然高分子改性類、有機-無機復合類等類型。合成聚合類主要有聚丙烯腈類、聚乙烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸鹽類等〔2，3〕；天然高分子改性類保水劑有淀粉類、纖維素類、腐殖酸類、木質(zhì)素改性類、海藻、亞麻屑、氨基酸、殼聚糖等；有機-無機復合類保水劑是通過礦物與單體接枝交聯(lián)得到的產(chǎn)品〔4〕。淀粉類保水劑是一種天然高分子聚合物，屬于生態(tài)安全型節(jié)水產(chǎn)品，其優(yōu)點是吸水倍數(shù)和吸水速率較快、成本相對較低。本文選用的是此類型保水劑，研究其對植物出苗、幼苗生長情況及抗旱性能的影響，為保水劑在草地恢復、荒漠治理方面的應用提供參考。

2 材料與方法

2.1 實驗材料

實驗選用的保水劑由深圳華申創(chuàng)達科技有限公司提供，該保水劑是以天然郵寄聚合物和丙烯酸類高分子單體為原料，經(jīng)多元接枝共聚及交聯(lián)反應而制成的復合型多功能高吸水保水材料。試驗用土為純沙土，采自和林格爾蒙草基地，將沙土晾曬2天后備用。試驗用水為內(nèi)蒙古和林格爾蒙草草博園的自來水。種子來源于蒙草公司種質(zhì)資源庫。

2.2 實驗設計

實驗采用盆栽的方法在溫室里進行觀測，花盆規(guī)格為：15cm*11cm*13cm。保水劑與沙土的比例分別為1∶1000、3∶1000、5∶1000、7∶1000共4組，植物種子選擇榆(UlmuspumilaL.)、黑麥草(LoliumperenneL.)、波斯菊(CosmosbipinnataCav.)、紫花苜蓿(MedicagosativaL.)、紅豆草(OnobrychisviciaefoliaScop)共5種，對照組(CK)為純沙土不添加保水劑，每組3個重復。

按質(zhì)量比計算所用的保水劑量與沙土量，并準確稱量。將稱量好的不同比例保水劑與土壤均勻混合備用。先在花盆底部墊一片紙防止細沙漏出，在紙片上先填入300g純沙土以避免保水劑吸水后堵塞漏水孔，再添加按比例混合好的保水劑土壤至花盆沿口的3cm處，裝好后用噴壺澆水500ml。

播種時選用飽滿的種子，并同時做種子發(fā)芽實驗測定種子的發(fā)芽率。每種植物種子每個濃度播種10粒，對照也播10粒，播種后覆干沙土1cm，并貼好標簽，將花盆按順序擺放整齊。播種后7天澆水200mL，之后每隔15天澆水200mL。

2.3 觀測方法

播種后1周內(nèi)每天觀測發(fā)芽情況，留存照片并記錄。待出苗后每周觀測1次植物生長情況，記錄存活數(shù)量，每月記錄2次苗高。8、9、10月底分別測定1次土壤含水量，取土深度為5cm。

3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Office Excel 2010統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并用SPSS做顯著性分析。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同植物種子的發(fā)芽率測定

為了消除種子萌發(fā)對實驗的影響，因此在實驗初期測定了種子的發(fā)芽率。5種植物種子的發(fā)芽率測定結(jié)果見表1。

表1 種子發(fā)芽率測定

4.2 不同濃度的保水劑添加對植物出苗的影響

研究結(jié)果表明，保水劑濃度越高會對草種的出苗有一定的抑制作用。7∶1000的保水劑添加實驗組的榆、紫花苜蓿、紅豆草均未出苗；1∶1000實驗組的黑麥草、波斯菊、紫花苜蓿、紅豆草出苗時間與對照相比無顯著性差異，而榆比對照早4d；3∶1000實驗組的榆、黑麥草、紫花苜蓿與對照相比無顯著性差異；5∶1000實驗組的黑麥草、紅豆草、紫花苜蓿分別比對照延遲了2d、6d、6d，實驗結(jié)果見表2。

4.3 不同濃度保水劑添加對植物抗旱情況的影響

通過記錄植物在實驗期間的出苗時間與死亡時間來研究不同濃度保水劑添加對植物的抗旱效果。研究結(jié)果表明，不同濃度的保水劑添加對不同植物的存活天數(shù)的影響也不相同。總體來說，保水劑與沙土為1∶1000、3∶1000實驗組的植物存活天數(shù)要比5∶1000、7∶1000實驗組的存活天數(shù)長，7∶1000實驗組的榆、黑麥草、紫花苜蓿、紅豆草未出苗。實驗期間，1∶1000、3∶1000實驗組的榆的存活天數(shù)與對照相比無顯著差異，黑麥草比對照的存活天數(shù)均增加了61%，紫花苜蓿存活天數(shù)比對照分別增加了93%、210%，波斯菊存活天數(shù)比對照分別增加了52%、86%；5∶1000的黑麥草與對照相比無顯著差異，波斯菊存活天數(shù)比對照增加了79%，紫花苜蓿比對照減少了71%，實驗結(jié)果見表2。

表2 不同保水劑添加對植物抗旱效果的影響

4.4 不同濃度的保水劑對植物生長高度的影響

實驗結(jié)果表明，不同濃度保水劑添加對不同植物的發(fā)芽率與生長情況的影響都不盡相同?？傮w來看，濃度越高的保水劑對植物的生長有抑制的作用。1∶1000實驗組的5種植物與對照相比生長高度無顯著性差異，3∶1000實驗組的波斯菊、紫花苜蓿、紅豆草的生長高度有高于對照的趨勢；5∶1000實驗組的黑麥草、波斯菊、紫花苜蓿與對照相比生長高度不及對照，結(jié)果見圖1。

圖1 不同濃度保水劑添加對植物生長高度的影響

注：圖a為榆；圖b為黑麥草；圖c為波斯菊；圖d為紫花苜蓿；圖e為紅豆草

4.5 不同保水劑添加對土壤含水率的影響

實驗結(jié)果表明，添加保水劑可以增加土壤的含水率。添加保水劑的土壤的含水率與對照相比顯著提高了，添加保水劑的濃度越高，土壤的含水率也越高。1∶1000、3∶1000、5∶1000、7∶1000實驗組的平均土壤含水率分別是對照的1.78、4.07、10.10、12.38倍(圖2)。

圖2 不同保水劑添加對土壤含水率的影響

5 討論

本研究選取了4個濃度分別對5種草種試驗。添加保水劑實驗組的土壤含水率明顯比對照組高，這是因為保水劑可以迅速吸收比自身重幾百倍甚至上千倍的水分，吸水膨脹，能緩慢釋放水分供植物吸收利用〔5〕。不同濃度保水劑添加對植物種子發(fā)芽的實驗結(jié)果表明，7∶1000、5∶1000濃度的保水劑對種子的發(fā)芽有明顯的抑制作用?？赡艿脑蛴幸韵聨c：其一，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)濃度高的保水劑會使沙土表層輕度板結(jié)，導致板結(jié)的原因可能是施用保水劑的深度過淺導致了沙土表面留有吸水后的保水劑，保水劑施用要避免表層施用，白文波、宋吉青等〔6〕的研究結(jié)果表明濃度高的保水劑吸水膨脹對水分入滲在很大程度上形成阻滯作用，阻礙土壤水分向下運移。其二，沙土比熱容大蒸發(fā)較快，使表層沙土與保水劑迅速失水，造成板結(jié)不利于出苗；其三，種子播種深度較淺，不利于種子發(fā)芽。

不同植物的抗旱能力對不同濃度保水劑的施加也有不同的相應，韋蘭英等的研究結(jié)果表明由于不同土壤、氣候和植物對保水劑的應用量、應用方法的效果差異很大，同一保水劑應用于不同的植物和土壤可能產(chǎn)生不同甚至相反的效果〔7〕。1∶1000、3∶1000濃度的保水劑提高了植物的抗旱能力，其中黑麥草最為突出。與前人認為土壤中添加保水劑可提高植物抗旱性的結(jié)果相一致〔8，9〕。

保水劑是通過對土壤(包括沙土)多層次多角度的作用，以改變土壤的三相，改善生長環(huán)境為根本目的，最后間接的作用植物。在使用上總體是簡單易用，但對不同植被，不同的土質(zhì)條件，不同的氣候條件在使用量和使用方法上有差異。特別值得提出的是紫外線對保水劑有影響，表面板結(jié)的現(xiàn)象應該就是紫外線的崩解作用，說明使用方法還需要再探討。

6 結(jié)論

本文初步探討了保水劑對草種發(fā)芽、出苗、幼苗生長高度的影響。綜上所述，在相同實驗條件下，保水劑添加會提高土壤表層的含水率。不同濃度的保水劑添加對植物種子發(fā)芽的影響不同，高濃度的保水劑對出苗有抑制作用；1∶1000、3∶1000濃度的保水劑對植物的抗旱性有所提高；保水劑的添加使植物的生長高度在實驗后期有高于對照的趨勢。

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