淀粉類高吸水性樹脂在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究

水東莉

（遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院農(nóng)業(yè)裝備工程學(xué)院，遼寧 營口 115009）

高吸水性樹脂是一種典型的功能高分子材料，能夠吸收并保持自身重量數(shù)百倍甚至幾千倍的水，受壓不易釋水[1-2]。高吸水性樹脂由于其優(yōu)良的吸水性和保水性，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林園藝、醫(yī)療衛(wèi)生、食品行業(yè)、日用品行業(yè)、人工智能材料等各個(gè)領(lǐng)域[3-5]。本文重點(diǎn)探討了在沙土中添加淀粉類高吸水性樹脂對大麗花生長的影響，對推廣淀粉類高吸水性樹脂在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料與方法

1.1 原料與儀器設(shè)備

原料：玉米淀粉，丙烯酸（化學(xué)純），氫氧化鈉（化學(xué)純），過硫酸銨（分析純），丙酮乙醇溶液（化學(xué)純），三氯乙酸溶液（化學(xué)純），盆栽大麗花，沙土。

儀器設(shè)備：紫外可見分光光度儀TU-1810，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；掃描電鏡SSX-550，日本島津所；數(shù)顯恒溫水浴鍋HH-4，上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；超級(jí)恒溫器，國華電器有限公司；低速臺(tái)式離心機(jī)800B，正泰集團(tuán)公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 淀粉類高吸水性樹脂的制備

稱取4.86 g NaOH，14.58 g水，配制成質(zhì)量比為25%的NaOH溶液，冷卻后加入12 g丙烯酸，待再次冷卻后加入2 g玉米淀粉和0.08 g過硫酸銨，混合均勻置于恒溫水浴鍋中加熱至50 ℃，并不斷攪拌，令其反應(yīng)，糊化后置于恒溫器中冷卻至室溫。干燥后將其造粒備用[6]。

1.2.2 大麗花生長梯度試驗(yàn)

試驗(yàn)前，將大麗花分別移栽到沙土和混有0.5%（與沙土的質(zhì)量比）淀粉類高吸水性樹脂顆粒的沙土中，進(jìn)行盆栽，在相同的溫度、三種不同濕度環(huán)境下生長，具體如表1所示。

表1 大麗花生長環(huán)境對照表

在大麗花生長過程中，分4個(gè)梯度（第1梯度：1～5天；第2梯度：6～10天；第3梯度：11～15天；第4梯度：16～20天），每隔5天對三種環(huán)境下大麗花的生長狀態(tài)以及葉綠素和丙二醛的含量進(jìn)行觀察和測定。

1.3 測試與表征

1.3.1 表面形貌觀測

將制備的淀粉類高吸水性樹脂顆粒表面進(jìn)行鍍金屬膜處理，采用SSX-550型掃描電鏡，對其表面形貌進(jìn)行觀察分析。

1.3.2 葉綠體色素的提取及定量測定

稱取大麗花葉片0.2 g，剪成4 mm～8 mm葉條于容量瓶中，并加入1∶1的丙酮乙醇溶液提取液至葉片完全浸入，置于暗箱中浸提葉綠素，直至碎片變白。將提取液倒入比色皿中，在TU-1810紫外可見分光光度計(jì)內(nèi)，在波長633 nm和645 nm下測定吸光度[7-8]。

式中，A663為在663波長下的吸光度值；A645為在645波長下的吸光度值；V為容量瓶的容積（mL）；W為葉片鮮重（mg）。

分別測定每種生長環(huán)境下大麗花葉片的葉綠素含量，取每種生長環(huán)境下葉綠素含量的平均值。

1.3.3 植物體內(nèi)丙二醛含量的測定

稱取大麗花葉片0.5 g，加入少量石英砂和10%三氯乙酸溶液2 mL研磨至勻漿，再加入10%三氯乙酸溶液8 mL進(jìn)一步研磨，勻漿在800B離心機(jī)內(nèi)以4 000 r/min離心10 min。取4支干凈試管編號(hào)，其中3支試管中加入2 mL提取液為樣品管，1支加入2 mL蒸餾水，再向各試管中加入2 mL0.6%硫代巴比妥酸溶液搖勻，混合液在沸水液中反應(yīng)15 min，迅速冷卻后再離心10 min。取上層清液在TU-1810紫外可見分光光度計(jì)內(nèi)，在波長450 nm、532 nm和600 nm下測定吸光度[9]。

式中，A450為在450 nm波長下測得的吸光度值；A532為在532 nm波長下測得的吸光度值；A600為在600 nm波長下測得的吸光度值。

分別測定每種生長環(huán)境下大麗花葉片的丙二醛含量，取每種生長環(huán)境下丙二醛含量的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 顯微組織的分析

圖1為淀粉類高吸水性樹脂的表面形貌。由圖1可知，淀粉類高吸水性樹脂顆粒的結(jié)構(gòu)疏松，表面凹凸不平呈褶皺狀，且貫穿有明顯的溝壑，比表面積大。當(dāng)?shù)矸垲惛呶詷渲c水接觸時(shí)，水更容易滲透到樹脂內(nèi)部，說明淀粉類高吸水性樹脂具有一定的保水性。

圖1 淀粉類高吸水性樹脂表面形貌

2.2 大麗花生長狀態(tài)分析

表2為在不同環(huán)境下，大麗花生長狀態(tài)對比表。由表2可知，含有淀粉類高吸水性樹脂沙土環(huán)境不澆水的大麗花與沙土環(huán)境正常澆水的大麗花在第1梯度均可正常生長，而干旱情況下的大麗花開始出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)間進(jìn)入第4梯度時(shí)，正常環(huán)境和添加0.5%淀粉類高吸水性樹脂沙土環(huán)境的大麗花葉片出現(xiàn)不同程度的變黃，而干旱環(huán)境下的大麗花枯死。說明淀粉類高吸水性樹脂可以吸收水分，減少沙土中水分的流失，維持植物的生長。

表2 不同環(huán)境下大麗花生長狀態(tài)對比表

2.3 葉綠素含量分析

圖2為不同環(huán)境下，大麗花葉片中葉綠素含量的變化曲線。由圖2可知，第2梯度（第6天到第10天）三種環(huán)境下大麗花的葉綠素含量均呈上升趨勢，且干旱環(huán)境大麗花葉綠素曲線斜率最大，沙土中添加0.5%淀粉類高吸水性樹脂的大麗花葉綠素增長了14.11%，干旱環(huán)境的大麗花葉綠素增長了63.91%，說明由于干旱環(huán)境的不保水性使大麗花中的葉綠素急劇增加。將第4梯度與第1梯度相比，可以得出如下結(jié)論：1）正常環(huán)境生長的大麗花葉綠素的含量增長20.95%；2）沙土中含0.5%淀粉類高吸水性樹脂的大麗花葉綠素的含量下降22.32%；3）干旱環(huán)境下大麗花葉綠素的含量下降51.42%。這是由于植物利用葉綠素通過光合作用獲得生長發(fā)育的基本能量和養(yǎng)分[10]。植物在受干旱脅迫下，相對含水量下降，葉綠素含量降低。因此，淀粉類高吸水性樹脂通過吸收沙土中的水分，增強(qiáng)土壤的保水能力，從而阻止植物中的葉綠素流失。

圖2 不同環(huán)境下大麗花葉片中葉綠素含量變化曲線

2.4 丙二醛結(jié)果與分析

圖3為不同環(huán)境下大麗花葉片中丙二醛（MDA）含量的變化曲線。

圖3 不同環(huán)境下大麗花葉片中丙二醛（MDA）含量的變化曲線

由圖3可知，在每一個(gè)梯度，大麗花中MDA的含量在含有淀粉類高吸水性樹脂沙土和干旱環(huán)境生長的大麗花中均有所增長，且前者比后者的MDA含量變化更緩慢。第4梯度與第1梯度相比：1）正常環(huán)境生長的大麗花MDA的含量下降7.35%；2）沙土中含0.5%淀粉類高吸水性樹脂的大麗花，其MDA的含量增長788.46%；3）干旱環(huán)境大麗花的MDA含量增長1 151.85%。這是由于植物體內(nèi)丙二醛（MDA）含量的增加會(huì)引起蛋白質(zhì)、核苷酸等生命大分子的交聯(lián)聚合，且具有細(xì)胞毒性，通過MDA含量可以間接得知細(xì)胞的受害程度，說明植物的長勢[11]。植物在干旱脅迫下，缺少水分產(chǎn)生大量MDA。沙土中淀粉類高吸水性樹脂具有保水作用，可以提供植物生長必需的水分，可抑制植物中MDA的生成。

3 結(jié)論

在沙土中加入淀粉類高吸水性樹脂可以有效吸收沙土中的水分，增強(qiáng)土壤的保水能力，阻止植物中的葉綠素流失，抑制植物中MDA的產(chǎn)生，從而保證植物的正常生長。