硼緩釋型高吸水性樹脂對油菜基質(zhì)育苗的影響研究

李雪嫄 王宇欣 王平智 封 玲

(中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083)

高吸水性樹脂又稱保水劑，是一種高分子聚合物，主要包括合成聚合類[1]、天然高分子類[2-4]和無機(jī)復(fù)合類[5-7]等多種類型。高吸水性樹脂具有強(qiáng)吸水性、離子吸附緩釋性和重復(fù)利用性等特點(diǎn)，除廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、環(huán)境治理[8]等行業(yè)，也已逐漸應(yīng)用于園林[9]及農(nóng)業(yè)節(jié)水工程[10]等領(lǐng)域。Berber等[11]以丙烯酸和水滑石為材料，制備了有機(jī)-無機(jī)復(fù)合型高吸水性樹脂，并將其應(yīng)用于土壤中，探究地下滴灌條件下高吸水性樹脂對土壤的影響。結(jié)果顯示，高吸水性樹脂的添加有效提高了土壤含水量，同時(shí)對土壤水分分布格局具有顯著改善效果。白崗栓等[12]通過對比試驗(yàn)探究了聚丙烯酰胺和商品保水劑對蘋果園土壤水分的影響，發(fā)現(xiàn)聚丙烯酰胺和其他商品保水劑可顯著提高雨季時(shí)期0～50 cm土層含水量，同時(shí)可提高蘋果產(chǎn)量。高吸水性樹脂除了可以減緩水分損失、提高土壤含水量外，還可以改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[13]、增強(qiáng)土壤微生物活性[14]、吸收重金屬[15]，進(jìn)而促進(jìn)植物健康生長。于明英等[16]通過栽培試驗(yàn)探究了保水劑對沙培小油菜的影響，發(fā)現(xiàn)保水劑可有效減緩沙土中水分散失、降低小油菜單株日均灌水量、提高小油菜產(chǎn)量。蔣雅琴等[17]探究不同粒徑保水劑和不同添加量對茄子、節(jié)瓜和絲瓜的影響。結(jié)果表明，育苗基質(zhì)保肥能力，隨保水劑用量增加而提高，但過高濃度保水劑會抑制蔬菜幼苗生長，小粒徑的保水劑壯苗率優(yōu)于大粒徑保水劑。李楊等[18]通過對比試驗(yàn)探究不同添加量高吸水性樹脂對沙質(zhì)土壤物理性質(zhì)和玉米生長情況的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)高吸水性樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～1.0%時(shí)對土壤水分特性改善效果最佳，高吸水樹脂可延長玉米存活時(shí)間。

由于高吸水性樹脂具有離子吸附、緩釋等性能[19-21]，所以具有肥料緩釋功能的高吸水樹脂研究逐漸興起。Xiao等[22]通過2種方法制備了含有尿素的淀粉基高吸水樹脂，并對吸水樹脂凝膠強(qiáng)度、吸水倍率和肥料緩釋等性能進(jìn)行了測定：方法1是在吸水樹脂合成后期加入尿素；方法2是首先將尿素與淀粉混合糊化后再進(jìn)行制備。其測定結(jié)果顯示：當(dāng)其余制備條件一致時(shí)，方法1制備的吸水樹脂凝膠強(qiáng)度明顯大于方法2，但吸水倍率小于方法2；2種方法制得的吸水樹脂緩釋肥尿素釋放率在30 d后可超過80%，釋放過程可持續(xù)45 d以上。Chen等[23]先利用聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和生物炭合成吸水聚合物，后以此聚合物包裹尿素制備緩釋肥料并測定了聚合膜的吸水性、生物降解性和緩釋肥的緩釋性能。上述試驗(yàn)結(jié)果顯示：生物炭的加入降低了聚合物的吸水率，增強(qiáng)了生物降解性。目前，有關(guān)肥料緩釋型高吸水性樹脂的研究多以氮、磷、鉀肥為主，但隨著種植年限的增長，土壤營養(yǎng)失衡及微量元素缺乏問題也逐漸加重，具有氮、磷、鉀緩釋作用的高吸水性樹脂已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)種植的需要。

硼元素是植物必需的微量元素，缺硼會阻礙植物正常生長[24-25]。我國南方的紅壤、磚紅壤等土壤缺硼較為突出，北方的黃綿土、褐土等土壤也易出現(xiàn)缺硼問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國超過17 個(gè)省的耕地缺硼比例>60%[26]。土壤缺硼對于油菜、甘藍(lán)和豆科植物等需硼量大的作物具有嚴(yán)重影響。我國常見硼肥主要包括硼砂、硼酸和硼鎂肥等，其中硼砂和硼酸易隨灌溉水流失，硼鎂肥有效硼含量較低。因此開發(fā)一種具有硼緩釋性能的高吸水性樹脂，在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植節(jié)水的同時(shí)，為土壤補(bǔ)充硼元素，從而促進(jìn)農(nóng)作物的健康生長具有重要價(jià)值。本試驗(yàn)擬通過油菜育苗試驗(yàn)，將不同比例含硼高吸水性樹脂應(yīng)用于育苗基質(zhì)，探究含硼高吸水性樹脂對基質(zhì)理化性質(zhì)以及油菜幼苗生長的影響，以期篩選適宜的添加量，并為含硼高吸水性樹脂的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蔬菜為‘秦油十號’甘藍(lán)型油菜，陜西優(yōu)質(zhì)油菜良種基地繁育。

育苗基質(zhì)購于黑龍江五常楊曉東育苗基質(zhì)加工廠，主要成分為草炭、蛭石和珍珠巖，三者體積比為2∶1∶1，基本理化性質(zhì)如表1所示。

含硼高吸水性樹脂：研究團(tuán)隊(duì)自制羥丙基甲基纖維素含硼高吸水性樹脂，產(chǎn)物吸去離子水倍率達(dá)344.06 g/g，吸生理鹽水倍率達(dá)44.71 g/g，pH 為7.33。

營養(yǎng)液采用日本園試配方(不施加硼肥)，試劑及用量如表2所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年11月1日—2018年12月8日在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。以含硼高吸水性樹脂添加量(含硼高吸水性樹脂占烘干基質(zhì)質(zhì)量百分比)為變量設(shè)置5 個(gè)處理，包括對照組(CK)、添加量0.1%(T1)、添加量0.3%(T2)、添加量0.5%(T3)、添加量0.7%(T4)。測定各處理組的基質(zhì)容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度、pH、EC值、相對含水率和有效硼含量，并測定基質(zhì)硼元素淋溶情況。采用5×10的育苗穴盤，各穴裝入20 g干燥基質(zhì)和相應(yīng)添加量的含硼高吸水性樹脂，每穴播種2粒種子，出苗后每穴只留1棵幼苗，育苗期間各處理保持灌水量一致。

表1 栽培基質(zhì)基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of culture substrate

表2 營養(yǎng)液配方Table 2 Nutrition solution formula mg/L

油菜幼苗第一片真葉展開(育苗第15天)起，每5 d記錄各組幼苗株高、莖粗、葉面積和葉綠素含量值，每10 d測定各組幼苗地上地下干鮮重，并計(jì)算各組幼苗根冠比、日均干重增長量、壯苗指數(shù)，每組6次重復(fù)。育苗第37天測定各組幼苗根系活力及幼苗含硼量。育苗期間，自第一片真葉展開(育苗第15天)起，每10 d測定各組基質(zhì)的pH和EC值，并在栽培第24、28、32天，即澆灌后第3天測定各組基質(zhì)相對含水率。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1基質(zhì)理化性質(zhì)

基質(zhì)容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度、pH、EC值和相對含水率按照《NYT2118—2012蔬菜育苗基質(zhì)》進(jìn)行測定?；|(zhì)有效硼含量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《NY/T1121.8—2006土壤檢測》中有效硼的測定方法進(jìn)行測定。

1.3.2基質(zhì)淋溶硼含量

取20 g各處理組基質(zhì)進(jìn)行土柱淋洗試驗(yàn)。第1天，各組澆水至飽和后繼續(xù)澆水20 mL，之后每隔3 d 向基質(zhì)澆水20 mL，每次澆水后收集濾液并稀釋至15 mL，采用甲亞胺—H分光光度計(jì)法測定各組濾液含硼量。

1.3.3油菜幼苗生長、生理指標(biāo)

株高使用直尺測量基質(zhì)表面至幼苗莖尖生長點(diǎn)距離；莖粗使用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量幼苗子葉下端莖粗；葉面積采用畫紙稱重法測定每株幼苗真葉葉面積；葉綠素相對含量使用SPAD-502葉綠素儀進(jìn)行測定，測定時(shí)間選在上午10：00—11：00進(jìn)行，每片葉片隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測定，以每株全部葉片葉綠素相對含量平均值作為該株幼苗的葉綠素相對含量值；地上、地下鮮重即洗凈基質(zhì)并擦干水分后的地上、地下質(zhì)量，地上、地下干重即幼苗地上和地下部在105 ℃條件下殺青30.0 min，然后烘干至恒重；根冠比(RTR)、日均干重增長量(GV)、壯苗指數(shù)(SI)根據(jù)相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算；根系活力采用TTC法進(jìn)行測定；植株硼含量根據(jù)《GB 5009-268—2016 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定進(jìn)行測定。

根冠比(RTR)計(jì)算公式如下：

(1)

式中：G1為幼苗地下部干重，g；G2為幼苗地上部干重，g。

日均干重增長量(GV)計(jì)算公式如下：

(2)

式中：t為測定當(dāng)日育苗天數(shù)，d。

壯苗指數(shù)(SI)計(jì)算公式如下：

(3)

式中：d為幼苗株高，cm；H為幼苗莖粗，cm；G3為幼苗全株干重，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 含硼高吸水性樹脂對栽培基質(zhì)的影響

2.1.1對基質(zhì)初始理化性質(zhì)的影響

將所測得不同處理組基質(zhì)理化性質(zhì)數(shù)據(jù)與《NY/T 2118—2012蔬菜育苗基質(zhì)》中蔬菜基質(zhì)理化性質(zhì)的適宜范圍進(jìn)行比較，分析含硼高吸水性樹脂的添加對基質(zhì)初始理化性質(zhì)造成的影響，結(jié)果表明隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，育苗基質(zhì)容重逐漸減小，且均在育苗基質(zhì)適宜容重范圍內(nèi)(表3)：CK、T1、T2各組間容重值差異不顯著；T2、T3和T4各組間容重值差異不顯著；CK、T1和T3、T4各組間容重值差異顯著。隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，育苗基質(zhì)總孔隙度和持水孔隙度逐漸增加，而通氣孔隙度先增后降，且各孔隙度均高于育苗基質(zhì)適宜孔隙度最低值：CK組與T4組間總孔隙度和持水孔隙度存在顯著性差異，其它各組間差異不顯著。含硼高吸水性樹脂具有良好的吸水膨脹性，吸水后體積變大，可起到疏松基質(zhì)的作用，所以隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，育苗基質(zhì)通氣孔隙度逐漸增加。而當(dāng)含硼高吸水性樹脂添加量過多時(shí)，體積膨大的吸水樹脂將會對通氣孔隙起到填充的作用，從而降低了基質(zhì)通氣孔隙度。含硼高吸水性樹脂具有良好的吸水性，所以隨著其用量的增加，基質(zhì)持水能力逐漸增加，基質(zhì)持水孔隙度逐漸增大?；|(zhì)總孔隙度等于通氣孔隙度和持水孔隙度之和，而含硼高吸水性樹脂的添加對基質(zhì)持水孔隙度的增加程度大于對通氣孔隙度的影響，所以總孔隙度隨含硼高吸水性樹脂用量的增加而增加。隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，基質(zhì)的pH稍有增大，但各處理組之間無顯著差異。隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，基質(zhì)EC值逐漸增大。含硼高吸水性樹脂內(nèi)含有多種電解質(zhì)，可在吸水及攪拌等過程中釋放，從而導(dǎo)致基質(zhì)溶液EC值增大。當(dāng)含硼高吸水性樹脂添加量為0.7%時(shí)，基質(zhì)的EC值已經(jīng)超過了育苗基質(zhì)EC值的適宜范圍(100～200 μS/cm)。

表3 基質(zhì)理化性質(zhì)Table 3 Physicochemical properties of seedling substrates

2.1.2對栽培期間基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

栽培過程中各處理組基質(zhì)的pH和EC值變化情況如表4所示。栽培第20天，基質(zhì)pH隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加而增加，CK組與T1、T2、T3和T4組之間差異性顯著。栽培第25天，各組基質(zhì)pH與含硼高吸水性樹脂的添加量之間無明顯的規(guī)律性關(guān)系，CK和T1間無顯著性差異，T2、T3和T4組間無顯著性差異，CK和T1這2組與T2、T3和T4這3組間存在顯著性差異。栽培第30天，基質(zhì)pH隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加而逐漸增大，T2組基質(zhì)pH平均值為6.52，是各處理組中最大值。栽培基質(zhì)EC值隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加逐漸增大。含硼高吸水性樹脂具有良好的保水保肥性能，含硼高吸水性樹脂添加量越多，吸收存貯的營養(yǎng)液越多，導(dǎo)致基質(zhì)EC值增大。

表4 育苗期間基質(zhì)pH和EC值Table 4 pH and EC of seedling substrates during seedling raising

2.1.3對基質(zhì)保水性能的影響

各處理組中的基質(zhì)吸水飽和后，基質(zhì)相對含水率隨時(shí)間變化曲線如圖1所示。由圖可見，隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，基質(zhì)飽和含水率逐漸增大，說明含硼高吸水性樹脂的添加可以有效提高基質(zhì)吸水能力，從而提高灌溉水的利用率。T4組基質(zhì)飽和含水率可達(dá)到64.01%，而CK組僅為52.94%。此外，T1、T2、T3和T4組基質(zhì)與CK組基質(zhì)相比，相對含水率下降速率低。澆水后第7天，CK、T1、T2、T3和T4組基質(zhì)相對含水率分別降至22.76%、30.90%、36.21%、41.17%和44.90%，T2、T3和T4組基質(zhì)的相對含水率明顯高于CK組。澆水后第14天，CK組基質(zhì)相對含水率已降至1.85%，而添加含硼高吸水性樹脂的處理組仍保持在3.37%以上，T4組基質(zhì)相對含水率仍可達(dá)到11.76%。

圖1 不同含硼高吸水性樹脂添加量對各處理組基質(zhì)相對含水率變化的影響Fig.1 Effect of different amounts of boron containing superabsorbent resin on the change of relative moisture in each treatment group

栽培后第24、28和32天時(shí)，各處理組基質(zhì)相對含水率變化情況如圖2所示。由圖2可知，在栽培第24、28和32天時(shí)，基質(zhì)相對含水率均隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加而增大，T4與CK、T1、T2間存在顯著性差異，并且隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，基質(zhì)吸液和儲液性能逐漸提高：栽培第24天，CK、T1、T2、T3和T4各組基質(zhì)相對含水率分別為38.19%、45.84%、50.54%、53.88%和56.68%，T4組基質(zhì)相對含水率比CK組高48.42%；栽培第28天，CK、T1、T2、T3和T4各組基質(zhì)相對含水率分別為36.55%、43.63%、47.82%、51.05%和53.41%；栽培第32天，CK、T1、T2、T3和T4各組基質(zhì)相對含水率分別為33.58%、40.55%、44.14%、48.06%和50.19%?？梢?，各組基質(zhì)隨栽培時(shí)間的延長，澆灌3 d后的基質(zhì)相對含水率逐漸下降。隨著油菜幼苗逐漸長大，其所需水分和營養(yǎng)逐漸增加，所以隨著栽培時(shí)間的延長，澆灌后各組油菜吸收的營養(yǎng)液量逐漸增加，進(jìn)而導(dǎo)致各組基質(zhì)的相對含水率逐漸降低。

圖2 栽培時(shí)間對各處理組基質(zhì)相對含水率的影響Fig.2 Effects of different treatment on the relative water content of substrates under different cultivation days

2.1.4對基質(zhì)淋溶硼的影響

測試不同處理組中育苗基質(zhì)有效硼含量，結(jié)果表明隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，育苗基質(zhì)有效硼含量逐漸增大。CK組中基質(zhì)有效硼含量為0.78 mg/kg，T1、T2、T3和T4組有效硼含量分別比CK組高0.18、0.50、1.08和1.52 mg/kg。

不同處理組中淋溶硼累積曲線如圖3所示。由圖可知，基質(zhì)淋溶硼元素總量隨時(shí)間延長而增加。第1天，CK組中淋溶硼量為8.04 μg，T1、T2、T3和T4組分別為8.47、10.02、11.53和12.49 μg；第25天，CK組淋溶硼累積量為33.91 μg，T1、T2、T3和T4組淋溶硼積累量分別為36.37、43.28、49.84和58.03 μg；第30天，基質(zhì)硼淋溶總量基本不再增加，CK、T1、T2、T3和T4各組淋溶硼累計(jì)總量分別為34.64、37.00、44.20、51.16和59.48 μg，T1、T2、

圖3 不同處理組基質(zhì)淋溶硼累積量隨時(shí)間增長曲線Fig.3 Growth curve of matrix leaching boron accumulation in different treatment groups over time

T3和T4組基質(zhì)淋溶硼總量分別比CK組多2.36、9.56、16.52和24.84 μg。同時(shí)，由于基質(zhì)中有效硼的含量有限，易于溶解釋放的硼元素首先淋溶，之后不易釋放的硼元素緩慢釋放直至淋溶完畢，使得各組基質(zhì)釋放的淋溶硼總量的增長速率呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。

2.2 含硼高吸水性樹脂對油菜幼苗的影響

2.2.1對油菜出苗率的影響

5個(gè)處理組油菜出苗率均>95%，且各組間無顯著性差異。由油菜出苗率可以看出，含硼高吸水性樹脂的添加不會對油菜出苗造成不良影響。

2.2.2對油菜株高的影響

油菜幼苗栽培過程中株高隨時(shí)間的變化情況如圖4所示。栽培第15天時(shí)，T4組油菜幼苗株高最大，顯著高于其他4組；CK組油菜幼苗株高最小，CK與T1組間無顯著性差異，T3與T4組間無顯著性差異。T4組油菜幼苗株高較高可能是因?yàn)樵撎幚斫M含硼高吸水性樹脂含量較高，所以澆水后基質(zhì)含水量較大，進(jìn)而造成幼苗生長旺盛。栽培第20天時(shí)，CK、T1、T2、T3和T4組間無顯著性差異，T2組油菜幼苗株高最大，之后依次為T1、T4、T3和CK組。栽培第25、30和35天，T2組油菜幼苗株高均為最大值，T4組油菜株高逐漸變?yōu)樽钚≈担筒擞酌缰旮唠S含硼高吸水性樹脂添加量的增加先增后減。栽培第25天，CK、T1和T2組間無顯著性差異，T3和T4組間無顯著性差異，CK、T1、T2和T3、T4組間存在顯著性差異。栽培第30和35天，T2組與其他各組間均存在顯著性差異。含硼高吸水性樹脂具有良好的吸水和保水性，可有效保持基質(zhì)的濕度，同時(shí)還可以補(bǔ)充基質(zhì)內(nèi)硼元素，有利于促進(jìn)油菜幼苗生長。但是，當(dāng)含硼高吸水性樹脂添加量過大時(shí)，基質(zhì)的含水率過高會影響油菜幼苗根部的呼吸，導(dǎo)致油菜幼苗生長遲緩。

圖4 栽培時(shí)間對不同處理組油菜幼苗株高的影響Fig.4 Effects of different treatment on the plant height of rapeseed under different cultivation days

2.2.3對油菜莖粗的影響

油菜幼苗莖粗隨栽培時(shí)間變化情況如圖5所示。由圖可知隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加，油菜幼苗莖粗先增后減。栽培第15天，T2組油菜幼苗莖粗值最大，T2和T3組之間無顯著性差異，T3、T4和T1組之間無顯著性差異，CK和T1組之間無顯著性差異。栽培第20天，T2組油菜幼苗莖粗與T1和T4組間無顯著性差異，與CK和T3組間存在顯著性差異。栽培第25和30天，各處理組間差異不顯著。栽培第35天，T2組油菜幼苗莖粗最大，達(dá)到1.67 mm，T2組油菜幼苗莖粗與T1組間無顯著性差異，與CK、T3和T4組間差異顯著。

2.2.4對油菜葉面積的影響

各處理組中油菜幼苗單株葉面積隨栽培時(shí)間變化情況如圖6所示。由圖可知栽培期間油菜幼苗單株葉面積隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加先增后減。栽培第35天，T2組油菜幼苗單株葉面積最大，達(dá)到119.65 cm2，較CK組油菜幼苗提高了37.39%；T4組油菜幼苗單株葉面積最小，僅為72.65 cm2，較CK組油菜幼苗低16.58%。

圖5 栽培時(shí)間對不同處理組油菜幼苗莖粗的影響Fig.5 Effects of different treatment on the stem thickness of rapeseed seedlings under different cultivation days

圖6 栽培時(shí)間對不同處理組油菜幼苗葉面積的影響Fig.6 Effects of different treatment on the leaf area of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.5對油菜干鮮重的影響

栽培期間各組油菜幼苗地上、地下干鮮重如圖7 所示。由圖7中數(shù)據(jù)可以看出，各組油菜幼苗干鮮重間差異性隨著栽培時(shí)間的增加而逐漸顯著。栽培第15天時(shí)，CK、T1、T2各組間無顯著性差異，T3和T4組間無顯著性差異，而CK、T1和T2這3組與T3、T4組間存在顯著性差異。栽培第25和35天時(shí)，T2組油菜幼苗地上、地下干鮮重均為最大值，且與其他各組間均存在顯著性差異。栽培第35天時(shí)，T2組油菜幼苗地上鮮重為3.03 g、地上干重為0.19 g、地下鮮重為0.14 g、地下干重為0.02 g，分別比CK組高56.25%、28.83%、112.05%和50%。當(dāng)含硼高吸水性樹脂添加過量時(shí)，基質(zhì)濕度過大、電導(dǎo)率過大等問題不利于幼苗根系的活動(dòng)與生長，導(dǎo)致幼苗無法正常吸收營養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而出現(xiàn)幼苗生長不良問題。

圖7 不同處理組的油菜幼苗干鮮重隨時(shí)間增加情況Fig.7 Increase in the dry and fresh weight of rapeseed seedlings over time in different treatment groups

2.2.7對油菜根冠比的影響

各組油菜幼苗根冠比平均值均在0.10左右，油菜幼苗根冠比在育苗階段均隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加而減小(圖8)。根冠比與基質(zhì)水分含量有關(guān)，基質(zhì)相對干燥時(shí)，根冠比較大；基質(zhì)水分較多時(shí)，根冠比較小。由于添加含硼高吸水性樹脂可以提升基質(zhì)含水率，所以根冠比隨著樹脂添加量的增加而降低。栽培第35天，T4組油菜幼苗根冠比平均值為0.079，較CK組根冠比低27.51%。

圖8 不同處理組油菜幼苗根冠比隨時(shí)間變化情況Fig.8 Effects of different treatments on the root shoot ratio of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.8對油菜日均干重增長量的影響

育苗期間各組油菜幼苗日均干重增長量變化情況如圖9所示。由圖可知，油菜幼苗日均干重增長量隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加先增后減。栽培第15、25和35天，各處理組之間差異性逐漸顯著，T2組油菜幼苗日均干重增長量均最大。

圖9 不同處理組油菜幼苗日均干重增長量 隨時(shí)間變化情況Fig.9 Effects of different treatment on the average daily dry weight growth of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.9對油菜壯苗指數(shù)的影響

栽培期間各處理組中油菜幼苗壯苗指數(shù)變化情況如圖10所示。由圖可知，T2組油菜幼苗壯苗指數(shù)與其他處理組間差異性隨育苗時(shí)間增加而逐漸增大。栽培第15和25天，CK、T1、T2和T3這4組間無顯著性差異，而與T4組間存在顯著性差異。栽培第35天，T2組與CK、T1、T3和T4組間存在顯著性差異，T2組幼苗壯苗指數(shù)為0.34，比CK組高25.93%。

圖10 不同處理組油菜幼苗壯苗指數(shù)隨栽培時(shí)間的變化Fig.10 Effects of different treatment on the seedling index of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.10對油菜根系活力的影響

栽培第35天，各處理組油菜幼苗根系活力變化情況如圖11所示。由圖可知，幼苗根系活力隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加先增后減。栽培第35天，CK、T1、T2、T3和T4各組油菜幼苗根系活力分別為0.60、0.95、1.20、0.75和0.73，T2組根系活力值約為CK組根系活力值的2倍，比T1組高26.32%。根系活力反應(yīng)根的生長情況和活力水平，直接影響幼苗對營養(yǎng)的吸收，從而對幼苗生長產(chǎn)生影響。適量添加含硼高吸水性樹脂可改善基質(zhì)理化性質(zhì)，促進(jìn)根系健康生長，而過量的含硼高吸水性樹脂破壞了基質(zhì)的適宜性，導(dǎo)致根系受損、根系活力下降。

圖11 不同處理對油菜幼苗根系活力的影響Fig.11 Effects of different treatments on the root vigor of rapeseed seedlings

2.2.11對油菜含硼量的影響

栽培37天后，各處理組中油菜幼苗整株硼含量如表5所示。由表5中數(shù)據(jù)可知，油菜幼苗含硼量隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加先增后減。當(dāng)含硼高吸水性樹脂添加量過大時(shí)，雖然基質(zhì)中有效硼含量繼續(xù)增大，但是由于基質(zhì)環(huán)境不適于幼苗生長發(fā)育，所以幼苗可能出現(xiàn)吸收營養(yǎng)受阻等不良現(xiàn)象。

表5 油菜硼含量Table 5 Effective boron content in rapeseed seedlings mg/kg

3 結(jié)論與討論

1) 試驗(yàn)結(jié)果表明，含硼高吸水性樹脂對基質(zhì)的理化性質(zhì)影響較大。隨著含硼高吸水性樹脂添加量的增加，基質(zhì)容重呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，基質(zhì)總孔隙度和持水孔隙度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，基質(zhì)pH呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢，同時(shí)基質(zhì)的EC值也呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。含硼高吸水性樹脂的添加量為0.7%時(shí)，基質(zhì)的容重、總孔隙度和pH等指標(biāo)符合《NY/T 2118—2012蔬菜育苗基質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求的適宜范圍。

2) 含硼高吸水性樹脂可有效提高育苗基質(zhì)含硼量，緩釋時(shí)長可持續(xù)25 d以上。硼元素緩釋速率隨育苗時(shí)間的延長而降低，硼元素緩釋總量隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加而增加。試驗(yàn)表明，當(dāng)基質(zhì)水分含量得到改善后，基質(zhì)孔隙和含硼量成為影響幼苗生長的主要因素，添加量過高會減小基質(zhì)孔隙，不利于幼苗根系的呼吸和生長。實(shí)際育苗試驗(yàn)中，含硼高吸水性樹脂的添加量小于0.3%時(shí)，油菜幼苗壯苗指數(shù)和根系活力等生長生理指標(biāo)隨含硼高吸水性樹脂添加量的增加而提高。

3)土壤缺硼和水資源不足已成為制約我國農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的重要因素，需要尋求安全有效的補(bǔ)硼和節(jié)水技術(shù)，以促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前有關(guān)緩釋型高吸水性樹脂的研究多集中在氮、磷、鉀等大量性元素，而硼緩釋型高吸水性樹脂的應(yīng)用研究還處在探索階段。下一步需要以紅壤、磚紅壤、黃綿土和褐土等缺硼性土壤為研究對象，開展含硼高吸水性樹脂緩釋規(guī)律和對農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)的促進(jìn)效果研究，以期為含硼高吸水性樹脂的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。