徐美麗，高鴻永

(內(nèi)蒙古蒙草生態(tài)環(huán)境(集團(tuán))股份有限公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030)

1 前言

中國(guó)水資源短缺,加之水資源時(shí)空分布不均、水土資源分布不匹配,水資源已成為制約中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。此外，我國(guó)荒漠化主要發(fā)生在內(nèi)蒙和西北地區(qū),近年來雖然在整體上得到初步遏制,但這些地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,區(qū)域增溫明顯,干旱化以及風(fēng)蝕等現(xiàn)象為荒漠化提供了自然條件,再加上以經(jīng)濟(jì)效益為導(dǎo)向的人類活動(dòng)頻繁發(fā)生,荒漠化現(xiàn)象并沒有得到根本緩解〔〕。因而，保水劑作為高效的節(jié)水材料備受人們的關(guān)注。保水劑又稱高吸水材料，能夠吸收自身質(zhì)量幾百倍甚至幾千倍的水，吸水后形成水凝膠，而且可以反復(fù)吸水。按照原料分類，將保水劑分為：合成聚合類、天然高分子改性類、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合類等類型。合成聚合類主要有聚丙烯腈類、聚乙烯醇類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸鹽類等〔2，3〕；天然高分子改性類保水劑有淀粉類、纖維素類、腐殖酸類、木質(zhì)素改性類、海藻、亞麻屑、氨基酸、殼聚糖等；有機(jī)-無機(jī)復(fù)合類保水劑是通過礦物與單體接枝交聯(lián)得到的產(chǎn)品〔4〕。淀粉類保水劑是一種天然高分子聚合物，屬于生態(tài)安全型節(jié)水產(chǎn)品，其優(yōu)點(diǎn)是吸水倍數(shù)和吸水速率較快、成本相對(duì)較低。本文選用的是此類型保水劑，研究其對(duì)植物出苗、幼苗生長(zhǎng)情況及抗旱性能的影響，為保水劑在草地恢復(fù)、荒漠治理方面的應(yīng)用提供參考。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)選用的保水劑由深圳華申創(chuàng)達(dá)科技有限公司提供，該保水劑是以天然郵寄聚合物和丙烯酸類高分子單體為原料，經(jīng)多元接枝共聚及交聯(lián)反應(yīng)而制成的復(fù)合型多功能高吸水保水材料。試驗(yàn)用土為純沙土，采自和林格爾蒙草基地，將沙土晾曬2天后備用。試驗(yàn)用水為內(nèi)蒙古和林格爾蒙草草博園的自來水。種子來源于蒙草公司種質(zhì)資源庫。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)采用盆栽的方法在溫室里進(jìn)行觀測(cè)，花盆規(guī)格為：15cm*11cm*13cm。保水劑與沙土的比例分別為1∶1000、3∶1000、5∶1000、7∶1000共4組，植物種子選擇榆(UlmuspumilaL.)、黑麥草(LoliumperenneL.)、波斯菊(CosmosbipinnataCav.)、紫花苜蓿(MedicagosativaL.)、紅豆草(OnobrychisviciaefoliaScop)共5種，對(duì)照組(CK)為純沙土不添加保水劑，每組3個(gè)重復(fù)。

按質(zhì)量比計(jì)算所用的保水劑量與沙土量，并準(zhǔn)確稱量。將稱量好的不同比例保水劑與土壤均勻混合備用。先在花盆底部墊一片紙防止細(xì)沙漏出，在紙片上先填入300g純沙土以避免保水劑吸水后堵塞漏水孔，再添加按比例混合好的保水劑土壤至花盆沿口的3cm處，裝好后用噴壺澆水500ml。

播種時(shí)選用飽滿的種子，并同時(shí)做種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)測(cè)定種子的發(fā)芽率。每種植物種子每個(gè)濃度播種10粒，對(duì)照也播10粒，播種后覆干沙土1cm，并貼好標(biāo)簽，將花盆按順序擺放整齊。播種后7天澆水200mL，之后每隔15天澆水200mL。

2.3 觀測(cè)方法

播種后1周內(nèi)每天觀測(cè)發(fā)芽情況，留存照片并記錄。待出苗后每周觀測(cè)1次植物生長(zhǎng)情況，記錄存活數(shù)量，每月記錄2次苗高。8、9、10月底分別測(cè)定1次土壤含水量，取土深度為5cm。

3 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Office Excel 2010統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并用SPSS做顯著性分析。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同植物種子的發(fā)芽率測(cè)定

為了消除種子萌發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，因此在實(shí)驗(yàn)初期測(cè)定了種子的發(fā)芽率。5種植物種子的發(fā)芽率測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 種子發(fā)芽率測(cè)定

4.2 不同濃度的保水劑添加對(duì)植物出苗的影響

研究結(jié)果表明，保水劑濃度越高會(huì)對(duì)草種的出苗有一定的抑制作用。7∶1000的保水劑添加實(shí)驗(yàn)組的榆、紫花苜蓿、紅豆草均未出苗；1∶1000實(shí)驗(yàn)組的黑麥草、波斯菊、紫花苜蓿、紅豆草出苗時(shí)間與對(duì)照相比無顯著性差異，而榆比對(duì)照早4d；3∶1000實(shí)驗(yàn)組的榆、黑麥草、紫花苜蓿與對(duì)照相比無顯著性差異；5∶1000實(shí)驗(yàn)組的黑麥草、紅豆草、紫花苜蓿分別比對(duì)照延遲了2d、6d、6d，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

4.3 不同濃度保水劑添加對(duì)植物抗旱情況的影響

通過記錄植物在實(shí)驗(yàn)期間的出苗時(shí)間與死亡時(shí)間來研究不同濃度保水劑添加對(duì)植物的抗旱效果。研究結(jié)果表明，不同濃度的保水劑添加對(duì)不同植物的存活天數(shù)的影響也不相同?？傮w來說，保水劑與沙土為1∶1000、3∶1000實(shí)驗(yàn)組的植物存活天數(shù)要比5∶1000、7∶1000實(shí)驗(yàn)組的存活天數(shù)長(zhǎng)，7∶1000實(shí)驗(yàn)組的榆、黑麥草、紫花苜蓿、紅豆草未出苗。實(shí)驗(yàn)期間，1∶1000、3∶1000實(shí)驗(yàn)組的榆的存活天數(shù)與對(duì)照相比無顯著差異，黑麥草比對(duì)照的存活天數(shù)均增加了61%，紫花苜蓿存活天數(shù)比對(duì)照分別增加了93%、210%，波斯菊存活天數(shù)比對(duì)照分別增加了52%、86%；5∶1000的黑麥草與對(duì)照相比無顯著差異，波斯菊存活天數(shù)比對(duì)照增加了79%，紫花苜蓿比對(duì)照減少了71%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同保水劑添加對(duì)植物抗旱效果的影響

4.4 不同濃度的保水劑對(duì)植物生長(zhǎng)高度的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度保水劑添加對(duì)不同植物的發(fā)芽率與生長(zhǎng)情況的影響都不盡相同?？傮w來看，濃度越高的保水劑對(duì)植物的生長(zhǎng)有抑制的作用。1∶1000實(shí)驗(yàn)組的5種植物與對(duì)照相比生長(zhǎng)高度無顯著性差異，3∶1000實(shí)驗(yàn)組的波斯菊、紫花苜蓿、紅豆草的生長(zhǎng)高度有高于對(duì)照的趨勢(shì)；5∶1000實(shí)驗(yàn)組的黑麥草、波斯菊、紫花苜蓿與對(duì)照相比生長(zhǎng)高度不及對(duì)照，結(jié)果見圖1。

圖1 不同濃度保水劑添加對(duì)植物生長(zhǎng)高度的影響

注：圖a為榆；圖b為黑麥草；圖c為波斯菊；圖d為紫花苜蓿；圖e為紅豆草

4.5 不同保水劑添加對(duì)土壤含水率的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，添加保水劑可以增加土壤的含水率。添加保水劑的土壤的含水率與對(duì)照相比顯著提高了，添加保水劑的濃度越高，土壤的含水率也越高。1∶1000、3∶1000、5∶1000、7∶1000實(shí)驗(yàn)組的平均土壤含水率分別是對(duì)照的1.78、4.07、10.10、12.38倍(圖2)。

圖2 不同保水劑添加對(duì)土壤含水率的影響

5 討論

本研究選取了4個(gè)濃度分別對(duì)5種草種試驗(yàn)。添加保水劑實(shí)驗(yàn)組的土壤含水率明顯比對(duì)照組高，這是因?yàn)楸Ｋ畡┛梢匝杆傥毡茸陨碇貛装俦渡踔辽锨П兜乃?，吸水膨脹，能緩慢釋放水分供植物吸收利用?〕。不同濃度保水劑添加對(duì)植物種子發(fā)芽的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，7∶1000、5∶1000濃度的保水劑對(duì)種子的發(fā)芽有明顯的抑制作用?？赡艿脑蛴幸韵聨c(diǎn)：其一，在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)濃度高的保水劑會(huì)使沙土表層輕度板結(jié)，導(dǎo)致板結(jié)的原因可能是施用保水劑的深度過淺導(dǎo)致了沙土表面留有吸水后的保水劑，保水劑施用要避免表層施用，白文波、宋吉青等〔6〕的研究結(jié)果表明濃度高的保水劑吸水膨脹對(duì)水分入滲在很大程度上形成阻滯作用，阻礙土壤水分向下運(yùn)移。其二，沙土比熱容大蒸發(fā)較快，使表層沙土與保水劑迅速失水，造成板結(jié)不利于出苗；其三，種子播種深度較淺，不利于種子發(fā)芽。

不同植物的抗旱能力對(duì)不同濃度保水劑的施加也有不同的相應(yīng)，韋蘭英等的研究結(jié)果表明由于不同土壤、氣候和植物對(duì)保水劑的應(yīng)用量、應(yīng)用方法的效果差異很大，同一保水劑應(yīng)用于不同的植物和土壤可能產(chǎn)生不同甚至相反的效果〔7〕。1∶1000、3∶1000濃度的保水劑提高了植物的抗旱能力，其中黑麥草最為突出。與前人認(rèn)為土壤中添加保水劑可提高植物抗旱性的結(jié)果相一致〔8，9〕。

保水劑是通過對(duì)土壤(包括沙土)多層次多角度的作用，以改變土壤的三相，改善生長(zhǎng)環(huán)境為根本目的，最后間接的作用植物。在使用上總體是簡(jiǎn)單易用，但對(duì)不同植被，不同的土質(zhì)條件，不同的氣候條件在使用量和使用方法上有差異。特別值得提出的是紫外線對(duì)保水劑有影響，表面板結(jié)的現(xiàn)象應(yīng)該就是紫外線的崩解作用，說明使用方法還需要再探討。

6 結(jié)論

本文初步探討了保水劑對(duì)草種發(fā)芽、出苗、幼苗生長(zhǎng)高度的影響。綜上所述，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，保水劑添加會(huì)提高土壤表層的含水率。不同濃度的保水劑添加對(duì)植物種子發(fā)芽的影響不同，高濃度的保水劑對(duì)出苗有抑制作用；1∶1000、3∶1000濃度的保水劑對(duì)植物的抗旱性有所提高；保水劑的添加使植物的生長(zhǎng)高度在實(shí)驗(yàn)后期有高于對(duì)照的趨勢(shì)。

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