保水劑對大白菜基質育苗及大田生長的影響

摘 要 以大白菜“龍白12”為試驗對象，探討保水劑在基質育苗時對種子萌發、幼苗生長和灌水次數的影響，以及在大田栽培時對灌水次數和定額、莖葉質量、根系質量和產量等的影響。結果表明：保水劑可以明顯提高基質保水性，減少灌水次數，對種子發芽率和發芽勢無顯著性影響，但可以明顯提高幼苗莖葉質量和根系質量，育苗基質中最佳的保水劑濃度為0.8%；保水劑可以有效提升大田土壤的保水緩釋能力，減少灌水次數和灌水定額，提升大白菜品種的葉球質量和根系質量，提高產量和凈菜率，最佳的保水劑添加濃度為30 kg·hm-2。

關鍵詞 保水劑；大白菜“龍白12”；基質育苗；大田栽培

中圖分類號：S634.1 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.03.032

保水劑（SAP）又稱高吸水性樹脂、高分子吸水劑等，是一類具有超高吸水和保水能力的高分子聚合物，于20世紀60年代在美國首先研制和開發[1]，是近年來迅速發展的化學節水技術之一，已成為繼農藥、化肥和地膜之后的第四大農用化學品[2]。保水劑中含有大量的親水基因，可以吸收其自身質量達到幾百倍的純水，同時可以在植物生長需要水分時緩慢釋放，還有控釋肥料的作用，在我國農業領域被廣泛應用于植樹造林、旱作節水農業、山地果樹、廢棄礦山或邊旁綠地的植被恢復等各個領域[3-5]。

張家口市壩上地區位于內蒙古高原南端，屬于典型的寒冷性大陸季風氣候，是農牧交錯生態經濟類型，全年降水量只有300～400 mm，無霜期90～120 d，年均溫度1.2～3.5 ℃，雨熱同季，集中在每年的6—8月。土壤類型主要是栗鈣土，保水保肥能力差，土壤蒸發量大加上降水量少導致農田和地下水資源均處于虧缺狀態，嚴重制約了當地農業的穩定和可持續發展。

張家口市壩上地區目前蔬菜種植面積逼近4萬hm2，蔬菜產業已經成為張家口的主要支柱產業[6]。發揮冷涼型蔬菜的種植優勢，持續推進設施蔬菜、節水型蔬菜的節水種植技術被列入了《張家口市綠色農牧產業崛起行動方案（2022—2025年）》[7]。大白菜在壩上地區的錯季蔬菜生產中與甘藍種植面積總和達到蔬菜種植總面積的50%左右，是菜農相對穩定的收入來源，但大白菜屬于高耗水蔬菜，這就與張家口壩上地區水資源的匱乏形成了明顯的矛盾。

目前張家口市壩上地區的大白菜種植通常采用基質育苗來縮短大白菜在露地的時間，但穴盤育苗經常會因缺水而增加澆水頻率，費時費工也增加了人力消耗。露地定植后全生育期需灌水達到8次1 920 m3·hm-2[6]，也不符合目前水資源匱乏現狀和旱作節水農業發展趨勢。本試驗在大白菜基質育苗和大田栽培過程中，分別添加不同比例的保水劑，探索其對大白菜在穴盤育苗階段和大田種植階段的萌發及生長發育的影響，以期為張家口市壩上地區的大白菜的節水種植提供新的思路和參考。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

大白菜品種為“龍白12”，黑龍江省農業科學院選育，由張家口市種子管理站提供；保水劑為博科保水劑（農林用），由遼寧博科生物科技有限公司提供；育苗基質為珍珠巖、蛭石、草炭土按一定比例配制成的通用型營養土，其N、P、K含量3.5%～4%，有機質含量＞25%，腐殖酸含量＞25%，pH值為5.8。

1.2" 試驗設計

1.2.1" 大白菜穴盤育苗試驗

試驗于2022年5月在張家口市張北縣小二臺鎮蔬菜種植基地的育苗大棚內進行。將保水劑設置成0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%（質量分數）的濃度梯度加入到育苗基質中，與基質充分混合。選擇顆粒飽滿一致的“龍白12”種子，清水浸泡8 h吸水，用50孔穴盤進行育苗，每穴播種2粒，3次重復。播種后澆足底水，利用VM-220型便攜式水分測定儀確定基質含水量，當基質含水量低于60%時再次灌水直至飽和，以此重復，記錄大白菜整個育苗周期的澆水次數、發芽情況等，具體測定指標及方法如下：

發芽率=發芽種子數/供試種子總數×100%

發芽勢=3 d內發芽種子數/供試種子總數×100%

25 d時，結合定植，每處理選擇10株幼苗，測定其株高、葉片數；選其中5株，洗凈根部基質，測定其鮮重和干重，計算其干鮮重比。

1.2.2" 露地種植大白菜試驗

播種育苗25 d后，大白菜7～8片真葉時，將其定植到大田。大田畦寬2 m，長5 m，以自然土壤進行種植，土壤理化性質見表1。

將保水劑按照0、10、20、30、40 kg·hm-2的濃度梯度溝施于地表下10 cm深度處，每個處理間用30 cm保護行分隔，大白菜株距30 cm，行距40 cm，每畦栽種83株。將每個處理的保水劑平分之后均勻地施于定植溝內，3次重復。大白菜整個生育期內，采用膜下滴灌方式補充水分。6月1日定植后澆1次定植水，此后利用VM-220型便攜式水分測定儀每天測定土壤含水量，當其降到60%以下時及時補充水分[此時到飽和的灌水定額為240 m3/（hm2·次）]，記錄整個生育期內不同處理的灌水次數和灌水總量。整個生育期均補充同樣肥料2次，結合澆水施入。定植后，每個處理選定標準植株5株，采收時測定其葉球高度和葉球橫徑，利用排水法計算葉球緊實度；測定其根系質量（干重、鮮重和干鮮比）；測定其毛菜產量、凈菜產量和凈菜率。

1.3" 數據處理

利用EXCEL-2017和SPSS 22.0軟件對數據進行處理與分析。

2" 結果與分析

2.1" 保水劑對大白菜“龍白12”種子萌發的影響

由表2可知，大白菜“龍白12”種子的發芽率與發芽勢隨著保水劑濃度的增加呈現整體先上升后下降的趨勢。當保水劑濃度為0.8%時，大白菜“龍白12”的發芽率為91.8%，發芽勢為84.6%，發芽率和發芽勢均最高，與對照和低于該濃度保水劑之間無顯著性差異存在，但其發芽率與保水劑濃度為1.2%時存在顯著性差異，發芽勢與保水劑濃度為1.0%和1.2%時存在顯著性差異，說明適量的保水劑添加到育苗基質中對種子萌發的影響不大，且其發芽率和發芽勢均大于80%，單保水劑濃度不能大于1.0%。

2.2" 保水劑對基質保水性和大白菜“龍白12”幼苗生長的影響

大白菜“龍白12”播種后對每個穴盤澆足底水，當基質含水量下降至60%時再次灌水至飽和，統計25 d的累積澆水次數。由表3可知，穴盤中育苗基質的澆水次數均小于對照且與對照存在顯著性差異，并呈現隨保水劑濃度增加先減少后增加的變化趨勢，保水劑濃度為0.8%時，其澆水次數最少，只有25.3次，與其他的保水劑濃度都有顯著性差異，說明保水劑濃度為0.8%時，保水劑的節水效果最好。

表3表明，在育苗基質中混入保水劑可以顯著促進大白菜“龍白12”幼苗的生長，其株高和葉片數均與對照存在顯著性差異（1.2%時葉片數與對照之間無顯著性差異存在），當保水劑濃度為0.8%時，其株高和葉片數最大，分別為8.7 cm和8.9個，與其他的處理之間也存在顯著性差異。根系質量表現與莖葉質量呈現相同的變化趨勢，保水劑濃度高于0.6%時，隨著濃度的增加，其根系干鮮比之間存在顯著性差異，但其根系的鮮重和干重均在保水劑濃度為0.8%時最佳，說明當保水劑濃度足夠大時，可能會影響根系質量，有利于干物質的積累，綜合灌水次數、莖葉和根系質量，保水劑濃度為0.8%時對大白菜“龍白12”的生長效果最好。

2.3" 保水劑對大白菜“龍白12”大田生長的影響

由表4可知，在土壤中添加不同用量的保水劑，均可以顯著改善大白菜“龍白12”的生長表現，且不同使用濃度都與對照間存在顯著性差異，說明保水劑可以改善“龍白12”的葉球和根系質量，提高其品質。隨著保水劑使用濃度的增加，葉球質量表現呈現先增加后降低的趨勢，當保水劑濃度為30 kg·hm-2時，葉球的高度最高，為26.3 cm，橫徑最寬，為20.23 cm，緊實度也最好，為78.28，顯著優于其它濃度處理，但葉球橫徑在不同處理濃度之間無顯著性差異存在。根系質量基本呈現與葉球質量同樣的變化趨勢，當保水劑濃度達到為30 kg·hm-2時，其根系鮮重、干重和干鮮比均最大，分別為59.21 g、16.34 g和0.276，其根系鮮重和干重均與其他濃度處理之間存在顯著性差異，而干鮮比在30 kg·hm-2和40 kg·hm-2之間無顯著性差異存在，說明當用量達到某一數值時，保水劑的效能發揮有趨于穩定的可能性。就大白菜“龍白12”的大田生長表現而言，保水劑濃度為30 kg·hm-2時更有利于大白菜“龍白12”品質的提升。

2.4" 保水劑對大田土壤保水性和大白菜“龍白12”產量的影響

由表5可知，在土壤中溝施保水劑，均可以減少定植后的灌水次數，因此灌水定額也隨之減少，且隨著保水劑濃度的增加，其灌水次數和灌水定額均呈現先減少后增加的趨勢，當保水劑使用濃度為30 kg·hm-2時，其定植后的灌水次數只有3次，灌水定額為720 m3·hm-2，只有對照的一半，說明保水劑在一定濃度使用范圍內可以明顯改善土壤的保水性能，減少地下水的使用量，還可以節約電力和人力成本。由于保水性能和緩釋作用的發揮，其毛菜產量、凈菜產量也隨著保水劑濃度的增加而呈現先增加后降低的趨勢，同樣在30 kg·hm-2時表現為最佳，產量分別是113 658.5、104 906.85 kg·hm-2，與其他保水劑濃度處理之間存在顯著性差異，其凈菜率為92.3%；其它處理與對照之間也有顯著性差異，凈菜率也都高于對照，說明保水劑在一定程度上具有減少灌水次數增加產量的功能，以30 kg·hm-2為最佳，認為是該濃度保水劑對土壤水分的吸水能力、保水性能和緩釋能力最強的結果。

3" 討論與結論

保水劑作為一種高吸水性樹脂產品，具有獨特的分子結構，可以用于控制土壤或基質中的水分或養分的吸收和釋放，在一定程度上起到調節土壤或基質的水分和養分的作用，廣泛應用于農林業的各個領域。保水劑在調節水肥的同時會改善根系周圍的環境條件來促進植株的根系發育，誘導根系延長它對水分和養分的吸收范圍進而促進植株的生長，增強其抗旱保肥性能。本試驗中大白菜“龍白12”幼苗和收獲時候根系質量的提升、毛菜和凈菜產量的提高就是最好的證明，這與黃偉等[8]、董傳遷等[9]的研究結果一致。但保水劑過量使用會對基質和土壤的保水性產生抑制作用，原因可能是保水劑濃度過大會造成基質或土壤的板結，從而影響其吸水保水性能。

大白菜“龍白12”育苗期和大田生長期各項指標的變化表明，大白菜“龍白12”基質育苗的最佳保水劑添加濃度為0.8%，田間種植的最佳保水劑使用濃度為3 0 kg·hm-2。

參考文獻：

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[3] 岳煥芳，郭芳，孟范玉，等.四種不同類型保水劑的基本性能分析[J].節水灌溉，2022（1）：67-73.

[4] 倪振強，崔瑞福，曹汝鼎，等.保水劑在路塹邊坡水土防治的應用研究[J].公路，2023，68（5）：54-58.

[5] 李紫帥，張喜年，柳文杰，等.保水劑對砂生槐幼苗生長及生理的影響[J].北方園藝，2023（5）：53-60.

[6] 閆鳳岐，劉曉東，劉勝堯，等.冀北地區膜下滴灌條件下白菜需水量研究[J].河北農業科學，2016，20（3）：10-13.

[7] 張家口市統計局.張家口市2021年農林牧漁業統計分析報告[R/OL].（2022-02-08）[2023-07-18]，https：//www.zjk.gov.cn/content/tjxx/155361.html.

[8] 黃偉，張俊花，朱貴鵬，等.保水劑不同施用方式對馬鈴薯生長和產量的影響[J].生態學雜志，2015（1）：1-8.

[9] 董傳遷，尹程程，魏珉，等.添加保水劑對甜椒穴盤育苗效果及水肥利用效率的影響[J].西北農業學報，2014，23（10）：134-139.

（責任編輯：敬廷桃）

收稿日期：2023-08-10

作者簡介：白向清（1978—），本科，農業經濟師，主要研究方向為蔬菜栽培及相關技術領域。E-mail：13785348268@163.com。