保水劑對基質保水性和芹菜幼苗生長的影響

于茜++姜小堂++盛偉++陸靜雯++王倩

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2016.10.054

摘要：以芹菜為材料，采用聚丙烯酰胺類保水劑，加入無土基質進行育苗，研究不同濃度保水劑對基質保水性和芹菜幼苗生長的影響。試驗結果表明，添加保水劑可以提高基質的含水量，減少蒸發失水，且保水效果與保水劑添加量呈正比，當保水劑添加比例為8%時基質保水性最好。在一定范圍內芹菜幼苗的苗高、莖粗、葉面積、干鮮質量、壯苗指數，均隨保水劑濃度的增加而增大。保水劑添加比例為1‰～4‰時，芹菜幼苗根系活力和SOD、POD、CAT活性均逐漸增強，MDA含量逐漸降低，幼苗的養分吸收量逐漸增大，但添加量超過4‰后芹菜幼苗根系生長變差，酶活性和養分吸收也變弱。綜合分析得出，添加適宜濃度的保水劑可以改善基質的保水性和芹菜幼苗的生長情況，本試驗結果為保水劑添加量4‰最好。

關鍵詞：芹菜；保水劑；基質保水性；幼苗生長

中圖分類號： S157；S636.304文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）10-0208-03

收稿日期：2015-10-03

基金項目：現代農業產業技術體系北京市葉類蔬菜創新團隊專項資金（編號：blvt-08）。

作者簡介：于茜（1990—），女，山東威海人，碩士研究生，主要從事蔬菜生理與分子生物學研究。E-mail：yuqian@cau.edu.cn。

通信作者：王倩，教授，博士生導師，主要從事蔬菜生理與分子生物學研究。E-mail：wangq@cau.edu.cn。芹菜，別名芹、旱芹、野芫荽，為傘形科芹屬中一二年生草本植物，是深受我國消費者喜愛、栽培面積較大的綠葉菜之一。穴盤基質育苗是芹菜育苗采用最多的方式，穴盤苗具有生長整齊、健壯、成苗率和成活率高等優點，但由于穴盤孔穴體積小，基質持水量有限，幼苗蒸騰作用強，基質失水速度快，使得水分成為限制幼苗生長的決定性因素。保水劑是近年出現的新型抗旱節水材料[1]，能夠通過自身的結構改善基質的物理性狀，影響基質水分時空分布，從一定程度上緩解穴盤育苗缺水的狀況[2-3]。同時保水劑還具有促進植物根系發育，提高出苗率，促進植株生長發育的作用[4]。目前保水劑在蔬菜育苗上的研究主要集中在茄果類以及瓜類上[5-9]，對葉菜育苗研究較少。本試驗通過研究不同保水劑對芹菜幼苗生長的影響，篩選出適宜芹菜育苗的保水劑添加比例，為保水劑在葉菜育苗上的應用提供依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

芹菜品種為文圖拉，由國家蔬菜中心提供；保水劑為北京綠色奇點科技發展有限公司出品的旱露植保多功能保水劑3號，主要成分為聚丙烯酰胺和螯合稀土。

1.2試驗方法

試驗于2014年9月3日至11月14日在中國農業大學科學園連棟溫室內進行。育苗基質由草炭、蛭石按2 ∶1比例配制，添加10%膨化雞糞，保水劑按0、1‰、2‰、4‰、8‰（質量分數）比例添加到基質中。采用128孔穴盤育苗，每處理1盤，重復3次。播種后澆足底水，待重力水滲漏完畢測定基質含水量。以后每天記錄基質的失水量，待基質含水量降至55%時進行灌溉。幼苗5葉1心時取樣，每盤隨機取15株，測量幼苗苗高、莖粗、葉長（葉片長+葉柄長）、葉柄長、葉柄寬、葉面積、根系特征、地上部和根系鮮質量及干質量等指標，計算幼苗的壯苗指數。壯苗指數=（葉柄寬/最長葉長+地下部鮮質量/地上部鮮質量）×全株干質量，幼苗葉面積采用Epson 700掃描，WINRHIZO掃描軟件測定；葉片葉綠素含量采用葉綠素儀N-Test測定，根系活力用TTC法測定，SOD采用氮藍四唑法測定，POD采用愈創木酚法測定，CAT采用過氧化氫法測定，MDA含量采用硫代巴比妥酸法測定[10]。N元素含量采用凱氏定氮法測定，微量元素含量采用電感耦合等離子發射光譜儀（ICP-AES）測定。

數據處理和分析采用Excel 2007和SPSS 18.0軟件，LSD顯著性在0.05水平上檢測。

2結果與分析

2.1保水劑對基質保水性的影響

由圖1可以看出，添加保水劑可以增大基質的含水量，且基質含水量與添加的保水劑濃度呈正相關，相關系數達0998 3。對照基質的含水量為258.02%，當保水劑濃度為2%時，基質含水量為273.79%，比對照增加6.11%；保水劑濃度為8%時，基質含水量達到315.73%，比對照增大2237%。

從圖2可以看出，添加保水劑可以有效提高基質的保水性，與對照相比明顯減少基質水分散失。當基質含水量降到55%時，開始澆水并且統計各處理失水量。處理當天失水量基本一致，無明顯差異，因為基質吸水飽和，失水量基本相等。隨著時間的推移，各處理間開始出現差異。隨著保水劑濃度的增加失水量逐漸減小，當保水劑濃度為8%時，失水量最小，間隔天數達到6 d，相比對照延遲2 d。其他各處理失水量也明顯小于對照，間隔天數為5 d，與對照相比推遲1 d澆水。

2.2保水劑對芹菜幼苗生長的影響

從表1可以看出，基質添加保水劑可顯著促進芹菜幼苗莖葉生長。苗高、苗粗、葉柄長均隨保水劑濃度的增加而先增大后減小，除了1‰處理下小于對照外，其他處理均明顯好于對照，在濃度為4‰時上述各指標達到最大值。各處理葉柄寬和葉柄基部寬均明顯大于對照，且隨保水劑濃度增加逐漸增大，在4‰時達到最大。各處理葉面積也均大于對照，但不同濃度間差異不大。在稱量地上部干鮮質量時，可以看出保水劑對芹菜地上部鮮質量影響大于干質量，且濃度為4‰時地上部干鮮質量達到最大。綜合莖葉的各項指標可以看出，保水劑濃度為4‰時對芹菜幼苗地上部的生長最有利。

從表2可以看出，在一定范圍內添加保水劑可以促進芹菜地下部生長，但保水劑濃度超過4‰以后，根系生長變弱，根長、根表面積、根體積減小，且小于對照。地下部干鮮質量4‰處理下最大，其他各處理差異均不顯著。壯苗指數可以用來評價秧苗的質量。通過計算可以發現，保水劑濃度為1‰時芹菜壯苗指數小于對照，但隨著保水劑濃度的增加，芹菜的壯苗指數逐漸增大，在4‰處理下達到最大，顯著高于其他各處理，之后又開始降低，除1‰處理小于對照外，其他處理壯苗指數均高于對照。

從表3可以看出，添加保水劑一方面可以提高芹菜幼苗根系活力和葉綠素含量，作用效果先增強后減弱，4‰處理下效果最好。另一方面，添加保水劑對芹菜SOD、POD、CAT活性具有明顯的促進作用，且隨濃度的增高酶活性先增大后減小，濃度為4‰時3種酶活性達到最高，之后活性降低，但均高于對照。另外，從表3還可以看出，保水劑能顯著降低MDA含量。MDA與植物抗逆性密切相關，是膜脂過氧化產物之一，含量越高膜脂過氧化程度越嚴重，數據表明保水劑3號4‰條件下，芹菜幼苗抗逆性最強。

由表4可以看出，芹菜幼苗莖葉大量元素N、P、K和中量元素Ca、Na的吸收量均隨保水劑濃度的增加先增大后減小，在4‰時含量明顯高于其他處理。各處理Fe的吸收量差異不大。Mn和Zn的含量隨保水劑濃度增加先降低后升高，且各處理吸收量均高于對照，在濃度為8‰時吸收量達到最大。

芹菜根系各元素中大量元素N、P、K和中量元素Ca、Na的吸收量也均隨保水劑濃度的增加先增大后減小，在4‰時含量明顯高于其他處理。Fe、Mn的吸收量隨著保水劑濃度增大，吸收量逐漸增大，但不同處理間差異不大，在4‰時達到最大值。Zn的吸收量隨保水劑濃度的增加而上升，在保水劑濃度為8‰時吸收量達到最大，但各處理差異不顯著。

3結論與討論

保水劑對蔬菜苗期灌溉量、幼苗生長狀況的影響已有相關報道[11-15]。陳海麗等研究發現，適宜濃度的保水劑可以提高秧苗質量、根系活力，濃度過大會抑制生長[16]。趙瑞等研究保水劑對黃瓜穴盤苗基質水分狀況和秧苗質量的影響中發現，高濃度保水劑會造成秧苗質量較差[17]。因此，在實際基質育苗中保水劑用量并不是越大越好。本試驗結果與其相似。

本試驗采用聚丙烯酰胺類保水劑，加入無土基質（草炭 ∶蛭石=2 ∶1）進行育苗，通過測定基質含水量發現，添加保水劑可以提高基質的含水量，相比對照提高6.11%～2237%，且基質含水量與保水劑濃度成正相關，相關系數可達 0998 3。通過統計基質每天的失水量可以看出，添加保水劑可以有效減少芹菜穴盤苗的水分蒸發量，延長灌溉天數，保水效果與保水劑添加比例呈正比。在對芹菜幼苗生長量的測定過程中發現，添加保水劑可以改善芹菜的生長狀況，提高苗高、莖粗，促進莖葉和根的生長，提高幼苗的壯苗指數，有利于培育壯苗。另外添加保水劑可以改善芹菜的生理生化特性，試驗中SOD、CAT、POD活性都有提高，同時降低了MDA的含量，而這些與植物的抗逆性相關，說明保水劑在提高幼苗質量的同時還能提高這些與抗逆性有關的酶的活性，有利于提高植物的抗逆性。測定根系活力時發現，在一定范圍內添加保水劑可以提高芹菜幼苗根系活力，但濃度超過4‰后，根系活力開始下降，這可能是由于保水劑濃度過大導致基質氣相比例減小，影響透氣性，附著在根際周圍對植物根系生長不利，進而導致根系活力下降[11]。通過測定芹菜幼苗莖葉和根系各類元素的含量發現，保水劑可以促進芹菜苗期養分吸收，尤其是大量元素N、P、K和中量元素Na、Ca的吸收。綜合本試驗結果來看，保水劑濃度為4‰芹菜幼苗生長最好。

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