保水劑與養分交互作用對番茄幼苗生長的影響

曹云娥，李建設，高艷明

（寧夏大學農學院，寧夏銀川，750021）

近年來，人們開發了一種新型高分子聚合物-保水劑（water retaining gel），又稱保濕劑、持水劑。 它能夠迅速吸收和保持自身質量幾百倍甚至上千倍的純水或鹽水。它與一般吸水材料的不同之處在于能夠將吸收的水分全部凝膠化，而且水分不易離析，可緩慢釋放[1]。20世紀70年代以來，保水劑的研究與應用日益普及，日本在沙漠綠化、英國在水土保持、法國在土壤改良、俄羅斯在節水農業等方面保水劑的應用都取得了明顯效果。中國從20世紀80年代開始研制和應用保水劑，現已在60多種作物上試驗示范,應用面積超過7萬hm2[2]。

目前國內保水劑的應用研究大多只集中于保水劑濃度和不同保水劑之間的應用差異上，而對保水劑與養分的交互作用上研究甚少。據楊磊等研究表明各種單一肥料在高濃度下均會降低保水劑的吸水能力[3]，但并未對保水劑與全營養肥的交互作用進行研究。而目前設施蔬菜生產中大多數施用的都是復合肥料，進行保水劑與復合肥料的交互作用影響的研究甚為重要。本文通過番茄育苗試驗，研究了不同的保水劑濃度與不同的全營養肥濃度的交互作用對番茄幼苗生長發育與生理的影響，以期為實際生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗處理

試驗于2007年7月6日在寧夏銀川掌政鎮高科技蔬菜示范園區的育苗中心進行。選用草炭土和蛭石作為基質，1∶1配成，其中堿解氮含量為518 mg/kg，速效磷為 27 mg/kg，速效鉀為 90 mg/kg，pH值為5.94，EC值為0.716 mS/cm2。試驗采用兩因素完全隨機設計，肥料設為 A 因素（Ai，i=3）：每 1 L 基質加入1 g，2 g，3 g 3個水平；保水劑設為B因素（Bj，j=3） 每 1 L 基質加入 0 g，2 g，4 g 3 個水平，則該試驗共9個處理，每處理種植1盤，3次重復。番茄品種為R-144，種子催芽后播于育苗盤中。保水劑為sky gel保水劑，日本美比露株式會社研制，為聚丙烯酰胺型保水劑類型，粒徑0.4 mm。全營養肥為寧夏大學農學院研制。穴盤規格為寬27.9 cm，長54.4 cm，高5.5 cm，孔穴數128孔。各處理均采用清水澆灌基質，相同管理，完全隨機排列。

1.2 試驗方法

在幼苗生長過程中（苗齡 16，19，22 d），測定基質持水量，基質取樣50 g，用烘干法測定，4次重復，試驗結果用每1 g基質飽和持水量多少克表示；充分澆水排出重力水后測定不同處理基質EC值、pH值。在番茄幼苗生長22 d時，對其各形態指標進行了測定，每個處理隨機取樣10株，用直尺、游標卡尺分別測定幼苗的株高、莖粗；并計算壯苗指數，其中壯苗指數=（莖粗÷株高）×全株干質量[4]。用烘干法測定地上部、根系干質量，葉綠素含量用手持葉綠素計測定，根系活力的測定用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法測定[4]，基質含水量用烘干法測定，基質鹽分濃度用電導率儀測定。

2 結果與分析

2.1 保水劑與養分交互作用對基質持水性能的影響

①保水劑與養分交互作用對基質持水性能的影響 以往大量的研究已證明基質持水量與保水劑濃度呈顯著正相關，此文便不再贅述。本文研究了在幼苗生長過程中 （苗齡16，19，22 d），澆水后不同處理基質的含水量。由表1可知，保水劑濃度與基質持水量在育苗期內均達到了顯著正相關，保水劑與養分對基質持水量存在顯著的交互效應。表現為基質持水量隨著保水劑濃度的增加而增加，但隨著養分供應濃度的增加，基質持水量并未隨著保水劑濃度的增加而呈直線上升。這可能是由于高吸水樹脂是一類高分子電解質,受水中離子的破壞而改變吸附能力，其在肥料的存在下的吸水行為可用聚電解質吸水膨脹的熱力學理論加以解釋，全營養肥中存在的一些高電解質肥料可能會在一定程度上降低樹脂的吸水性能。所以，在實際應用中，可與尿素（非電解質肥料）和低濃度的鉀氮肥料混用,盡量避免和電離性強的肥料高濃度混合使用[3]。由表1可以看出，整個育苗周期內保水劑對基質持水量的影響都無太大變化，反映了skygel保水劑在整個育苗期內反復吸水、持水能力較強，對超過該時間段的反復吸水能力，數據當中無任何信息，可繼續進行研究。

表1 保水劑和養分交互對幼苗生長過程中基質持水量的影響

②保水劑與養分交互作用對基質鹽分濃度和pH值的影響 由圖1可知，基質EC值隨養分濃度增加而極顯著增加，隨保水劑濃度增加而顯著下降，這主要是由于養分供應相同的情況下，保水劑濃度增大，基質含水量極顯著增加，使得基質EC值必然下降；在保水劑濃度一致而養分供應增加的情況下，基質EC值顯著升高。高吸水樹脂在吸附溶液中水分的同時，也對溶液中的肥料產生不同程度的吸附作用。基于此，可合成肥料復合型高吸水樹脂，所復合的肥料將具良好的緩釋功能。

表2 保水劑與養分交互作用對番茄單株幼苗形態指標的影響

基質pH值隨著養分濃度的變化范圍較小，隨著保水劑濃度的變化而發生極顯著變化，表現為隨著保水劑濃度的增加，基質pH值降低（圖2）。在番茄幼苗生長期內基質pH值逐漸上升，根據電荷平衡原理，植物吸收NO3--N時，放出HCO3-和OH-，導致基質pH值升高，而吸收NH4+-N時放出H+，使環境pH值降低。所用全營養肥中NO3--N較多，NH4+-N較少，所以隨著幼苗生長，基質pH值逐漸上升。

2.2 保水劑與養分交互作用對番茄幼苗形態指標的影響

由表2可知，養分濃度與保水劑的交互作用對番茄幼苗的地上部干質量達到了顯著水平 （p=0.05）、對全株干質量、壯苗指數達到了極顯著水平（p=0.01），表明養分與保水劑對番茄幼苗生長互為影響，協同作用，其中A2B2處理壯苗指數最高，表明該處理養分濃度與保水劑濃度適當，兩者搭配協調、互相促進，有利于番茄幼苗生長。養分濃度對番茄幼苗株高、莖粗、地上部干質量、地下部干質量、全株干質量、壯苗指數都有極顯著影響（p=0.01），且表現為株高、莖粗隨著養分濃度增加而增大，低上部干質量、地下部干質量、全株干質量、壯苗指數均表現為A2B2處理最高，說明該處理養分濃度較為適當，說明在每1 L基質中加入2 g全營養肥，番茄幼苗生長較為茁壯；保水劑濃度對番茄幼苗的地上部干質量、地下部干質量、全株干質量、壯苗指數有極顯著影響（p=0.01），對株高、莖粗無顯著影響（p＜0.05)，表明保水劑濃度在每升基質中加入2 g較為適宜番茄幼苗生長。

2.3 保水劑與養分交互作用對番茄幼苗生理指標的影響

①保水劑與養分交互作用對番茄幼苗葉片葉綠素含量的影響 保水劑與養分交互作用對番茄幼苗葉片葉綠素含量的動態影響見圖3。表現為低養分濃度番茄幼苗葉片葉綠素含量在育苗期內顯著低于高養分濃度和中養分濃度。保水劑對番茄葉綠素含量影響不顯著。據已往研究表明在光飽和點以下，葉片葉綠素含量和光合速率呈正相關。葉綠素含量高低雖不能直接說明保水劑與養分互作對番茄幼苗光合速率的關系，但可間接反映在養分濃度和保水劑濃度適中的條件下，兩者交互作用可提高番茄幼苗葉片的葉綠素含量，促進葉片的光合速率。

②保水劑與養分交互作用對番茄幼苗根系活力的影響 在幼苗生長至22 d時，測定其根系活力，結果見圖4。保水劑與養分交互作用對番茄幼苗根系活力的影響，表現為番茄幼苗根系活力在中養分濃度時數值最高，低養分濃度和高養分濃度處理根系活力數值較低。保水劑對番茄幼苗根系活力的影響同樣表現為保水劑濃度適中，根系活力最高。表明在養分濃度和保水劑濃度適中的條件下，兩者的交互作用可提高番茄幼苗的根系活力。

3 結論

①基質持水量隨著保水劑濃度的增加而增加，但隨著養分供應濃度的增加，并未隨著保水劑濃度的增加而呈直線上升。skygel保水劑在整個育苗期內反復吸水、持水能力較強。基質EC值隨養分濃度增加而極顯著增加，隨保水劑濃度增加而顯著下降。基質pH值隨著養分濃度的變化范圍較小，隨著保水劑濃度的增加而增加。

②通過對番茄幼苗形態指標的測定，表明在每升基質中加入2 g全營養肥，番茄幼苗生長較為茁壯；保水劑濃度在每1 L基質中加入2 g較為適宜番茄幼苗生長。在養分濃度和保水劑濃度適中的條件下，兩者的交互作用可提高番茄幼苗的根系活力和葉片的葉綠素含量。綜合各因素認為，A2B2處理為最優處理，即全營養肥2 g/L，保水劑濃度2 g/L時，較適合番茄幼苗生長。

[1]劉曉紅，董明東，李剛，等，保水劑在草莓試管苗出瓶種植的應用試驗[J].安徽農業科學，2007，35（22）：6 749-6 750.

[2]黃占斌.農用保水劑應用原理與技術[M].北京：中國農業科學技術出版社，2005.

[3]楊磊，蘇文強.化肥對保水劑吸水性能的影響 [J].東北林業大學學報，2004，32（5）：37-38.

[4]葛曉光.蔬菜育苗大全[M].北京：中國農業出版社，1995.