倪 芳，蔡衛(wèi)兵，蒲雙雙， 孫海鵬， 于朋波， 魏元夢， 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，不會污染環(huán)境和地下水。種子干燥狀態(tài)時體內(nèi)含水量極少，僅占種子總重量的6%～11%。在水分充沛時，這些物質(zhì)會在水中溶解，經(jīng)過有效酶的催化作用，轉(zhuǎn)運至種子胚的位置,供給胚的生長。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可以逐漸釋放出儲存的水分，增強土壤的保水能力，成為作物生長過程中可利用的有效水[3]。同時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用營養(yǎng)土。設(shè)置3種土壤基質(zhì)類型，即黃土、營養(yǎng)土、黃土與營養(yǎng)土3∶2的混合土。供試土壤基本理化性質(zhì)見表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(簡稱交聯(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。供試黑麥草種子購于某苗木花卉大市場，選擇飽滿、活力充沛的種子。

1.2試驗方法

1.2.1穴盤發(fā)芽試驗。設(shè)置4個濃度保水劑處理，保水劑劑量分別為0、3、6、9 g/m2。土壤基質(zhì)有黃土、營養(yǎng)土、黃土與營養(yǎng)土3∶2的混合土，采取不同光照(自然光照，遮陰無光照)、不同保水劑劑量(0、3、6、9 g/m2)以及不同基質(zhì)(黃土、營養(yǎng)土、黃土與營養(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)置對照組，用遮陽網(wǎng)進(jìn)行遮陽處理。每7 d測定土壤總含水量，觀察種子發(fā)芽情況，計算黑麥草種子發(fā)芽率。

1.2.2停車場播種試驗。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)停車場的鋪磚孔隙中，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觀察黑麥草的長勢。

1.3測定項目與方法

1.3.1保水劑吸水率的測定。稱取0、3、6、9 g保水劑各3份，分別裝入已經(jīng)稱重的相同規(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),稱量裝有保水劑的廣口瓶質(zhì)量,每個處理設(shè)3次重復(fù)。按照以下公式計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時廣口瓶質(zhì)量,g;M2為狀態(tài)2時廣口瓶質(zhì)量,g。

1.3.2土壤總含水量測定。使用ECH-20 Utility測定土壤總含水量。

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、營養(yǎng)土和黃土的對比試驗，結(jié)果見表2。由表2可知，與未使用保水劑的對照組相比，3種基質(zhì)類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，其中，當(dāng)保水劑施用量為6 g/m2時，土壤總含水量達(dá)到最大?；旌贤磷钣欣谕寥浪值谋３郑寥揽偤孔罡哌_(dá)0.558%，其次是營養(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)類型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil0.3670.4120.5580.428營養(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)類型的效應(yīng)間差異顯著，而基質(zhì)類型與保水劑劑量的互作無顯著差異。

2.2自然光照條件下保水劑施用量對黑麥草種子發(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、營養(yǎng)土和黃土的對比試驗，結(jié)果見表3。由表3可知，在自然光照條件下，除營養(yǎng)土外，其他2種基質(zhì)類型黑麥草種子的發(fā)芽率隨著保水劑用量的增加呈先升高后降低的趨勢，與未使用保水劑的對照組相比，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，黑麥草種子的發(fā)芽率最高為88%。在混合土、營養(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，黑麥草后期長勢最旺盛，根系長度達(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)類型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil70808885營養(yǎng)土Nutrientsoil65707883黃土Loess53657055

2.3遮陰條件下保水劑施用量對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、營養(yǎng)土和黃土的對比試驗，結(jié)果見表4。由表4可知，隨著保水劑用量的增加，3種基質(zhì)類型土壤總含水量呈先升高后降低的趨勢，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)類型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil0.3830.4260.5840.437營養(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)類型×保水劑劑量的互作無顯著差異。

2.4遮陰條件下保水劑施用量對黑麥草種子發(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、營養(yǎng)土和黃土的對比試驗，結(jié)果見表5。由表5可知，在遮陰條件下，土壤基質(zhì)為營養(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。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，黑麥草的后期長勢最旺盛，根系長度達(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)類型Substratetype保水劑用量Dosageofwaterretainingagent∥g/m20369混合土Compositesoil60809085營養(yǎng)土Nutrientsoil53707583黃土Loess43535452

3　結(jié)論與討論

(1)研究結(jié)果表明，在保水劑施用過程中，黑麥草種子發(fā)芽率與土壤總含水量的變化趨勢一致，保水劑的保水性能保障種子發(fā)芽過程中所需要的水分。遮陰條件下，由于遮陽網(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場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。而根部的吸水力為15～19 kg/cm3，超過了保水劑的吸水能力，在周圍土壤缺水的條件下，根系可以直接吸收保水劑在其周圍貯存的水分。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圍不會出現(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)芽和植物的生長發(fā)育。

[1] 李楊,王百田.保水劑對土壤物理性狀和棉花生長的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,43(10):97-99.

[2] 鄒新禧．超強吸水劑[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3] 王學(xué)英.陽城縣環(huán)城綠化大規(guī)模苗木移植技術(shù)[J].山西林業(yè)，2012(6): 40-44.

[4] 廖人寬，楊培嶺，任樹梅.高吸水樹脂保水劑提高肥效及減少農(nóng)業(yè)面源污染[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28(17)：1-10.

[5] 張璐，孫向陽，田赟，等.復(fù)合保水劑吸水保水性能及其應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28(15)：87-93.

[6] MAHDAVINIA G R，POURJAVADI A,HOSSENINZADEH H,et al.Superabsorbent polymer hydrogels from poly(acrylic acid-co-acrylamide) grafted chitosan with salt-and pH responsiveness properties[J].European polymer journal,2004,40:1399-1407.

[7] BENBI D K,GILKES R J.The movement into soil of P from superphos-phate grains and it is availability to plants[J].Fertilizer research ，2007(12):21-36.

[8] TISDALE S L,NELSON W L,BEATON J D，et al ．Soil fertility and fertilizers[M].New York：Macmillan Publishing Company,2012.

[9] 王占龍，于欣，朱紅，等.保水劑在林業(yè)上的應(yīng)用及其研究進(jìn)展[J].防護(hù)林科技，2011(3)：64-66.

[10] BEN-HUR M, FARIS J, MALIK M, et al.Polymers as soil conditioners under consecutive irrigation and rainfall[J].Soil Sci Soc Am J, 1989, 53(4): 1173-1177.

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

校級質(zhì)量工程項目(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