李雪嫄 王宇欣 王平智 封 玲

(中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木工程學(xué)院，北京 100083)

高吸水性樹(shù)脂又稱保水劑，是一種高分子聚合物，主要包括合成聚合類[1]、天然高分子類[2-4]和無(wú)機(jī)復(fù)合類[5-7]等多種類型。高吸水性樹(shù)脂具有強(qiáng)吸水性、離子吸附緩釋性和重復(fù)利用性等特點(diǎn)，除廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、環(huán)境治理[8]等行業(yè)，也已逐漸應(yīng)用于園林[9]及農(nóng)業(yè)節(jié)水工程[10]等領(lǐng)域。Berber等[11]以丙烯酸和水滑石為材料，制備了有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合型高吸水性樹(shù)脂，并將其應(yīng)用于土壤中，探究地下滴灌條件下高吸水性樹(shù)脂對(duì)土壤的影響。結(jié)果顯示，高吸水性樹(shù)脂的添加有效提高了土壤含水量，同時(shí)對(duì)土壤水分分布格局具有顯著改善效果。白崗栓等[12]通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)探究了聚丙烯酰胺和商品保水劑對(duì)蘋(píng)果園土壤水分的影響，發(fā)現(xiàn)聚丙烯酰胺和其他商品保水劑可顯著提高雨季時(shí)期0～50 cm土層含水量，同時(shí)可提高蘋(píng)果產(chǎn)量。高吸水性樹(shù)脂除了可以減緩水分損失、提高土壤含水量外，還可以改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)[13]、增強(qiáng)土壤微生物活性[14]、吸收重金屬[15]，進(jìn)而促進(jìn)植物健康生長(zhǎng)。于明英等[16]通過(guò)栽培試驗(yàn)探究了保水劑對(duì)沙培小油菜的影響，發(fā)現(xiàn)保水劑可有效減緩沙土中水分散失、降低小油菜單株日均灌水量、提高小油菜產(chǎn)量。蔣雅琴等[17]探究不同粒徑保水劑和不同添加量對(duì)茄子、節(jié)瓜和絲瓜的影響。結(jié)果表明，育苗基質(zhì)保肥能力，隨保水劑用量增加而提高，但過(guò)高濃度保水劑會(huì)抑制蔬菜幼苗生長(zhǎng)，小粒徑的保水劑壯苗率優(yōu)于大粒徑保水劑。李楊等[18]通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)探究不同添加量高吸水性樹(shù)脂對(duì)沙質(zhì)土壤物理性質(zhì)和玉米生長(zhǎng)情況的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)高吸水性樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～1.0%時(shí)對(duì)土壤水分特性改善效果最佳，高吸水樹(shù)脂可延長(zhǎng)玉米存活時(shí)間。

由于高吸水性樹(shù)脂具有離子吸附、緩釋等性能[19-21]，所以具有肥料緩釋功能的高吸水樹(shù)脂研究逐漸興起。Xiao等[22]通過(guò)2種方法制備了含有尿素的淀粉基高吸水樹(shù)脂，并對(duì)吸水樹(shù)脂凝膠強(qiáng)度、吸水倍率和肥料緩釋等性能進(jìn)行了測(cè)定：方法1是在吸水樹(shù)脂合成后期加入尿素；方法2是首先將尿素與淀粉混合糊化后再進(jìn)行制備。其測(cè)定結(jié)果顯示：當(dāng)其余制備條件一致時(shí)，方法1制備的吸水樹(shù)脂凝膠強(qiáng)度明顯大于方法2，但吸水倍率小于方法2；2種方法制得的吸水樹(shù)脂緩釋肥尿素釋放率在30 d后可超過(guò)80%，釋放過(guò)程可持續(xù)45 d以上。Chen等[23]先利用聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和生物炭合成吸水聚合物，后以此聚合物包裹尿素制備緩釋肥料并測(cè)定了聚合膜的吸水性、生物降解性和緩釋肥的緩釋性能。上述試驗(yàn)結(jié)果顯示：生物炭的加入降低了聚合物的吸水率，增強(qiáng)了生物降解性。目前，有關(guān)肥料緩釋型高吸水性樹(shù)脂的研究多以氮、磷、鉀肥為主，但隨著種植年限的增長(zhǎng)，土壤營(yíng)養(yǎng)失衡及微量元素缺乏問(wèn)題也逐漸加重，具有氮、磷、鉀緩釋作用的高吸水性樹(shù)脂已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)種植的需要。

硼元素是植物必需的微量元素，缺硼會(huì)阻礙植物正常生長(zhǎng)[24-25]。我國(guó)南方的紅壤、磚紅壤等土壤缺硼較為突出，北方的黃綿土、褐土等土壤也易出現(xiàn)缺硼問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)超過(guò)17 個(gè)省的耕地缺硼比例>60%[26]。土壤缺硼對(duì)于油菜、甘藍(lán)和豆科植物等需硼量大的作物具有嚴(yán)重影響。我國(guó)常見(jiàn)硼肥主要包括硼砂、硼酸和硼鎂肥等，其中硼砂和硼酸易隨灌溉水流失，硼鎂肥有效硼含量較低。因此開(kāi)發(fā)一種具有硼緩釋性能的高吸水性樹(shù)脂，在實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)種植節(jié)水的同時(shí)，為土壤補(bǔ)充硼元素，從而促進(jìn)農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)具有重要價(jià)值。本試驗(yàn)擬通過(guò)油菜育苗試驗(yàn)，將不同比例含硼高吸水性樹(shù)脂應(yīng)用于育苗基質(zhì)，探究含硼高吸水性樹(shù)脂對(duì)基質(zhì)理化性質(zhì)以及油菜幼苗生長(zhǎng)的影響，以期篩選適宜的添加量，并為含硼高吸水性樹(shù)脂的推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試蔬菜為‘秦油十號(hào)’甘藍(lán)型油菜，陜西優(yōu)質(zhì)油菜良種基地繁育。

育苗基質(zhì)購(gòu)于黑龍江五常楊曉東育苗基質(zhì)加工廠，主要成分為草炭、蛭石和珍珠巖，三者體積比為2∶1∶1，基本理化性質(zhì)如表1所示。

含硼高吸水性樹(shù)脂：研究團(tuán)隊(duì)自制羥丙基甲基纖維素含硼高吸水性樹(shù)脂，產(chǎn)物吸去離子水倍率達(dá)344.06 g/g，吸生理鹽水倍率達(dá)44.71 g/g，pH 為7.33。

營(yíng)養(yǎng)液采用日本園試配方(不施加硼肥)，試劑及用量如表2所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年11月1日—2018年12月8日在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。以含硼高吸水性樹(shù)脂添加量(含硼高吸水性樹(shù)脂占烘干基質(zhì)質(zhì)量百分比)為變量設(shè)置5 個(gè)處理，包括對(duì)照組(CK)、添加量0.1%(T1)、添加量0.3%(T2)、添加量0.5%(T3)、添加量0.7%(T4)。測(cè)定各處理組的基質(zhì)容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度、pH、EC值、相對(duì)含水率和有效硼含量，并測(cè)定基質(zhì)硼元素淋溶情況。采用5×10的育苗穴盤(pán)，各穴裝入20 g干燥基質(zhì)和相應(yīng)添加量的含硼高吸水性樹(shù)脂，每穴播種2粒種子，出苗后每穴只留1棵幼苗，育苗期間各處理保持灌水量一致。

表1 栽培基質(zhì)基本理化性質(zhì)Table 1 Basic physicochemical properties of culture substrate

表2 營(yíng)養(yǎng)液配方Table 2 Nutrition solution formula mg/L

油菜幼苗第一片真葉展開(kāi)(育苗第15天)起，每5 d記錄各組幼苗株高、莖粗、葉面積和葉綠素含量值，每10 d測(cè)定各組幼苗地上地下干鮮重，并計(jì)算各組幼苗根冠比、日均干重增長(zhǎng)量、壯苗指數(shù)，每組6次重復(fù)。育苗第37天測(cè)定各組幼苗根系活力及幼苗含硼量。育苗期間，自第一片真葉展開(kāi)(育苗第15天)起，每10 d測(cè)定各組基質(zhì)的pH和EC值，并在栽培第24、28、32天，即澆灌后第3天測(cè)定各組基質(zhì)相對(duì)含水率。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1基質(zhì)理化性質(zhì)

基質(zhì)容重、總孔隙度、持水孔隙度、通氣孔隙度、pH、EC值和相對(duì)含水率按照《NYT2118—2012蔬菜育苗基質(zhì)》進(jìn)行測(cè)定?；|(zhì)有效硼含量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《NY/T1121.8—2006土壤檢測(cè)》中有效硼的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2基質(zhì)淋溶硼含量

取20 g各處理組基質(zhì)進(jìn)行土柱淋洗試驗(yàn)。第1天，各組澆水至飽和后繼續(xù)澆水20 mL，之后每隔3 d 向基質(zhì)澆水20 mL，每次澆水后收集濾液并稀釋至15 mL，采用甲亞胺—H分光光度計(jì)法測(cè)定各組濾液含硼量。

1.3.3油菜幼苗生長(zhǎng)、生理指標(biāo)

株高使用直尺測(cè)量基質(zhì)表面至幼苗莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)距離；莖粗使用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量幼苗子葉下端莖粗；葉面積采用畫(huà)紙稱重法測(cè)定每株幼苗真葉葉面積；葉綠素相對(duì)含量使用SPAD-502葉綠素儀進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定時(shí)間選在上午10：00—11：00進(jìn)行，每片葉片隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)定，以每株全部葉片葉綠素相對(duì)含量平均值作為該株幼苗的葉綠素相對(duì)含量值；地上、地下鮮重即洗凈基質(zhì)并擦干水分后的地上、地下質(zhì)量，地上、地下干重即幼苗地上和地下部在105 ℃條件下殺青30.0 min，然后烘干至恒重；根冠比(RTR)、日均干重增長(zhǎng)量(GV)、壯苗指數(shù)(SI)根據(jù)相應(yīng)公式進(jìn)行計(jì)算；根系活力采用TTC法進(jìn)行測(cè)定；植株硼含量根據(jù)《GB 5009-268—2016 食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定進(jìn)行測(cè)定。

根冠比(RTR)計(jì)算公式如下：

(1)

式中：G1為幼苗地下部干重，g；G2為幼苗地上部干重，g。

日均干重增長(zhǎng)量(GV)計(jì)算公式如下：

(2)

式中：t為測(cè)定當(dāng)日育苗天數(shù)，d。

壯苗指數(shù)(SI)計(jì)算公式如下：

(3)

式中：d為幼苗株高，cm；H為幼苗莖粗，cm；G3為幼苗全株干重，g。

2 結(jié)果與分析

2.1 含硼高吸水性樹(shù)脂對(duì)栽培基質(zhì)的影響

2.1.1對(duì)基質(zhì)初始理化性質(zhì)的影響

將所測(cè)得不同處理組基質(zhì)理化性質(zhì)數(shù)據(jù)與《NY/T 2118—2012蔬菜育苗基質(zhì)》中蔬菜基質(zhì)理化性質(zhì)的適宜范圍進(jìn)行比較，分析含硼高吸水性樹(shù)脂的添加對(duì)基質(zhì)初始理化性質(zhì)造成的影響，結(jié)果表明隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，育苗基質(zhì)容重逐漸減小，且均在育苗基質(zhì)適宜容重范圍內(nèi)(表3)：CK、T1、T2各組間容重值差異不顯著；T2、T3和T4各組間容重值差異不顯著；CK、T1和T3、T4各組間容重值差異顯著。隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，育苗基質(zhì)總孔隙度和持水孔隙度逐漸增加，而通氣孔隙度先增后降，且各孔隙度均高于育苗基質(zhì)適宜孔隙度最低值：CK組與T4組間總孔隙度和持水孔隙度存在顯著性差異，其它各組間差異不顯著。含硼高吸水性樹(shù)脂具有良好的吸水膨脹性，吸水后體積變大，可起到疏松基質(zhì)的作用，所以隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，育苗基質(zhì)通氣孔隙度逐漸增加。而當(dāng)含硼高吸水性樹(shù)脂添加量過(guò)多時(shí)，體積膨大的吸水樹(shù)脂將會(huì)對(duì)通氣孔隙起到填充的作用，從而降低了基質(zhì)通氣孔隙度。含硼高吸水性樹(shù)脂具有良好的吸水性，所以隨著其用量的增加，基質(zhì)持水能力逐漸增加，基質(zhì)持水孔隙度逐漸增大?；|(zhì)總孔隙度等于通氣孔隙度和持水孔隙度之和，而含硼高吸水性樹(shù)脂的添加對(duì)基質(zhì)持水孔隙度的增加程度大于對(duì)通氣孔隙度的影響，所以總孔隙度隨含硼高吸水性樹(shù)脂用量的增加而增加。隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，基質(zhì)的pH稍有增大，但各處理組之間無(wú)顯著差異。隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，基質(zhì)EC值逐漸增大。含硼高吸水性樹(shù)脂內(nèi)含有多種電解質(zhì)，可在吸水及攪拌等過(guò)程中釋放，從而導(dǎo)致基質(zhì)溶液EC值增大。當(dāng)含硼高吸水性樹(shù)脂添加量為0.7%時(shí)，基質(zhì)的EC值已經(jīng)超過(guò)了育苗基質(zhì)EC值的適宜范圍(100～200 μS/cm)。

表3 基質(zhì)理化性質(zhì)Table 3 Physicochemical properties of seedling substrates

2.1.2對(duì)栽培期間基質(zhì)理化性質(zhì)的影響

栽培過(guò)程中各處理組基質(zhì)的pH和EC值變化情況如表4所示。栽培第20天，基質(zhì)pH隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加而增加，CK組與T1、T2、T3和T4組之間差異性顯著。栽培第25天，各組基質(zhì)pH與含硼高吸水性樹(shù)脂的添加量之間無(wú)明顯的規(guī)律性關(guān)系，CK和T1間無(wú)顯著性差異，T2、T3和T4組間無(wú)顯著性差異，CK和T1這2組與T2、T3和T4這3組間存在顯著性差異。栽培第30天，基質(zhì)pH隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加而逐漸增大，T2組基質(zhì)pH平均值為6.52，是各處理組中最大值。栽培基質(zhì)EC值隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加逐漸增大。含硼高吸水性樹(shù)脂具有良好的保水保肥性能，含硼高吸水性樹(shù)脂添加量越多，吸收存貯的營(yíng)養(yǎng)液越多，導(dǎo)致基質(zhì)EC值增大。

表4 育苗期間基質(zhì)pH和EC值Table 4 pH and EC of seedling substrates during seedling raising

2.1.3對(duì)基質(zhì)保水性能的影響

各處理組中的基質(zhì)吸水飽和后，基質(zhì)相對(duì)含水率隨時(shí)間變化曲線如圖1所示。由圖可見(jiàn)，隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，基質(zhì)飽和含水率逐漸增大，說(shuō)明含硼高吸水性樹(shù)脂的添加可以有效提高基質(zhì)吸水能力，從而提高灌溉水的利用率。T4組基質(zhì)飽和含水率可達(dá)到64.01%，而CK組僅為52.94%。此外，T1、T2、T3和T4組基質(zhì)與CK組基質(zhì)相比，相對(duì)含水率下降速率低。澆水后第7天，CK、T1、T2、T3和T4組基質(zhì)相對(duì)含水率分別降至22.76%、30.90%、36.21%、41.17%和44.90%，T2、T3和T4組基質(zhì)的相對(duì)含水率明顯高于CK組。澆水后第14天，CK組基質(zhì)相對(duì)含水率已降至1.85%，而添加含硼高吸水性樹(shù)脂的處理組仍保持在3.37%以上，T4組基質(zhì)相對(duì)含水率仍可達(dá)到11.76%。

圖1 不同含硼高吸水性樹(shù)脂添加量對(duì)各處理組基質(zhì)相對(duì)含水率變化的影響Fig.1 Effect of different amounts of boron containing superabsorbent resin on the change of relative moisture in each treatment group

栽培后第24、28和32天時(shí)，各處理組基質(zhì)相對(duì)含水率變化情況如圖2所示。由圖2可知，在栽培第24、28和32天時(shí)，基質(zhì)相對(duì)含水率均隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加而增大，T4與CK、T1、T2間存在顯著性差異，并且隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，基質(zhì)吸液和儲(chǔ)液性能逐漸提高：栽培第24天，CK、T1、T2、T3和T4各組基質(zhì)相對(duì)含水率分別為38.19%、45.84%、50.54%、53.88%和56.68%，T4組基質(zhì)相對(duì)含水率比CK組高48.42%；栽培第28天，CK、T1、T2、T3和T4各組基質(zhì)相對(duì)含水率分別為36.55%、43.63%、47.82%、51.05%和53.41%；栽培第32天，CK、T1、T2、T3和T4各組基質(zhì)相對(duì)含水率分別為33.58%、40.55%、44.14%、48.06%和50.19%?？梢?jiàn)，各組基質(zhì)隨栽培時(shí)間的延長(zhǎng)，澆灌3 d后的基質(zhì)相對(duì)含水率逐漸下降。隨著油菜幼苗逐漸長(zhǎng)大，其所需水分和營(yíng)養(yǎng)逐漸增加，所以隨著栽培時(shí)間的延長(zhǎng)，澆灌后各組油菜吸收的營(yíng)養(yǎng)液量逐漸增加，進(jìn)而導(dǎo)致各組基質(zhì)的相對(duì)含水率逐漸降低。

圖2 栽培時(shí)間對(duì)各處理組基質(zhì)相對(duì)含水率的影響Fig.2 Effects of different treatment on the relative water content of substrates under different cultivation days

2.1.4對(duì)基質(zhì)淋溶硼的影響

測(cè)試不同處理組中育苗基質(zhì)有效硼含量，結(jié)果表明隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，育苗基質(zhì)有效硼含量逐漸增大。CK組中基質(zhì)有效硼含量為0.78 mg/kg，T1、T2、T3和T4組有效硼含量分別比CK組高0.18、0.50、1.08和1.52 mg/kg。

不同處理組中淋溶硼累積曲線如圖3所示。由圖可知，基質(zhì)淋溶硼元素總量隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加。第1天，CK組中淋溶硼量為8.04 μg，T1、T2、T3和T4組分別為8.47、10.02、11.53和12.49 μg；第25天，CK組淋溶硼累積量為33.91 μg，T1、T2、T3和T4組淋溶硼積累量分別為36.37、43.28、49.84和58.03 μg；第30天，基質(zhì)硼淋溶總量基本不再增加，CK、T1、T2、T3和T4各組淋溶硼累計(jì)總量分別為34.64、37.00、44.20、51.16和59.48 μg，T1、T2、

圖3 不同處理組基質(zhì)淋溶硼累積量隨時(shí)間增長(zhǎng)曲線Fig.3 Growth curve of matrix leaching boron accumulation in different treatment groups over time

T3和T4組基質(zhì)淋溶硼總量分別比CK組多2.36、9.56、16.52和24.84 μg。同時(shí)，由于基質(zhì)中有效硼的含量有限，易于溶解釋放的硼元素首先淋溶，之后不易釋放的硼元素緩慢釋放直至淋溶完畢，使得各組基質(zhì)釋放的淋溶硼總量的增長(zhǎng)速率呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。

2.2 含硼高吸水性樹(shù)脂對(duì)油菜幼苗的影響

2.2.1對(duì)油菜出苗率的影響

5個(gè)處理組油菜出苗率均>95%，且各組間無(wú)顯著性差異。由油菜出苗率可以看出，含硼高吸水性樹(shù)脂的添加不會(huì)對(duì)油菜出苗造成不良影響。

2.2.2對(duì)油菜株高的影響

油菜幼苗栽培過(guò)程中株高隨時(shí)間的變化情況如圖4所示。栽培第15天時(shí)，T4組油菜幼苗株高最大，顯著高于其他4組；CK組油菜幼苗株高最小，CK與T1組間無(wú)顯著性差異，T3與T4組間無(wú)顯著性差異。T4組油菜幼苗株高較高可能是因?yàn)樵撎幚斫M含硼高吸水性樹(shù)脂含量較高，所以澆水后基質(zhì)含水量較大，進(jìn)而造成幼苗生長(zhǎng)旺盛。栽培第20天時(shí)，CK、T1、T2、T3和T4組間無(wú)顯著性差異，T2組油菜幼苗株高最大，之后依次為T(mén)1、T4、T3和CK組。栽培第25、30和35天，T2組油菜幼苗株高均為最大值，T4組油菜株高逐漸變?yōu)樽钚≈?，油菜幼苗株高隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加先增后減。栽培第25天，CK、T1和T2組間無(wú)顯著性差異，T3和T4組間無(wú)顯著性差異，CK、T1、T2和T3、T4組間存在顯著性差異。栽培第30和35天，T2組與其他各組間均存在顯著性差異。含硼高吸水性樹(shù)脂具有良好的吸水和保水性，可有效保持基質(zhì)的濕度，同時(shí)還可以補(bǔ)充基質(zhì)內(nèi)硼元素，有利于促進(jìn)油菜幼苗生長(zhǎng)。但是，當(dāng)含硼高吸水性樹(shù)脂添加量過(guò)大時(shí)，基質(zhì)的含水率過(guò)高會(huì)影響油菜幼苗根部的呼吸，導(dǎo)致油菜幼苗生長(zhǎng)遲緩。

圖4 栽培時(shí)間對(duì)不同處理組油菜幼苗株高的影響Fig.4 Effects of different treatment on the plant height of rapeseed under different cultivation days

2.2.3對(duì)油菜莖粗的影響

油菜幼苗莖粗隨栽培時(shí)間變化情況如圖5所示。由圖可知隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，油菜幼苗莖粗先增后減。栽培第15天，T2組油菜幼苗莖粗值最大，T2和T3組之間無(wú)顯著性差異，T3、T4和T1組之間無(wú)顯著性差異，CK和T1組之間無(wú)顯著性差異。栽培第20天，T2組油菜幼苗莖粗與T1和T4組間無(wú)顯著性差異，與CK和T3組間存在顯著性差異。栽培第25和30天，各處理組間差異不顯著。栽培第35天，T2組油菜幼苗莖粗最大，達(dá)到1.67 mm，T2組油菜幼苗莖粗與T1組間無(wú)顯著性差異，與CK、T3和T4組間差異顯著。

2.2.4對(duì)油菜葉面積的影響

各處理組中油菜幼苗單株葉面積隨栽培時(shí)間變化情況如圖6所示。由圖可知栽培期間油菜幼苗單株葉面積隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加先增后減。栽培第35天，T2組油菜幼苗單株葉面積最大，達(dá)到119.65 cm2，較CK組油菜幼苗提高了37.39%；T4組油菜幼苗單株葉面積最小，僅為72.65 cm2，較CK組油菜幼苗低16.58%。

圖5 栽培時(shí)間對(duì)不同處理組油菜幼苗莖粗的影響Fig.5 Effects of different treatment on the stem thickness of rapeseed seedlings under different cultivation days

圖6 栽培時(shí)間對(duì)不同處理組油菜幼苗葉面積的影響Fig.6 Effects of different treatment on the leaf area of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.5對(duì)油菜干鮮重的影響

栽培期間各組油菜幼苗地上、地下干鮮重如圖7 所示。由圖7中數(shù)據(jù)可以看出，各組油菜幼苗干鮮重間差異性隨著栽培時(shí)間的增加而逐漸顯著。栽培第15天時(shí)，CK、T1、T2各組間無(wú)顯著性差異，T3和T4組間無(wú)顯著性差異，而CK、T1和T2這3組與T3、T4組間存在顯著性差異。栽培第25和35天時(shí)，T2組油菜幼苗地上、地下干鮮重均為最大值，且與其他各組間均存在顯著性差異。栽培第35天時(shí)，T2組油菜幼苗地上鮮重為3.03 g、地上干重為0.19 g、地下鮮重為0.14 g、地下干重為0.02 g，分別比CK組高56.25%、28.83%、112.05%和50%。當(dāng)含硼高吸水性樹(shù)脂添加過(guò)量時(shí)，基質(zhì)濕度過(guò)大、電導(dǎo)率過(guò)大等問(wèn)題不利于幼苗根系的活動(dòng)與生長(zhǎng)，導(dǎo)致幼苗無(wú)法正常吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)而出現(xiàn)幼苗生長(zhǎng)不良問(wèn)題。

圖7 不同處理組的油菜幼苗干鮮重隨時(shí)間增加情況Fig.7 Increase in the dry and fresh weight of rapeseed seedlings over time in different treatment groups

2.2.7對(duì)油菜根冠比的影響

各組油菜幼苗根冠比平均值均在0.10左右，油菜幼苗根冠比在育苗階段均隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加而減小(圖8)。根冠比與基質(zhì)水分含量有關(guān)，基質(zhì)相對(duì)干燥時(shí)，根冠比較大；基質(zhì)水分較多時(shí)，根冠比較小。由于添加含硼高吸水性樹(shù)脂可以提升基質(zhì)含水率，所以根冠比隨著樹(shù)脂添加量的增加而降低。栽培第35天，T4組油菜幼苗根冠比平均值為0.079，較CK組根冠比低27.51%。

圖8 不同處理組油菜幼苗根冠比隨時(shí)間變化情況Fig.8 Effects of different treatments on the root shoot ratio of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.8對(duì)油菜日均干重增長(zhǎng)量的影響

育苗期間各組油菜幼苗日均干重增長(zhǎng)量變化情況如圖9所示。由圖可知，油菜幼苗日均干重增長(zhǎng)量隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加先增后減。栽培第15、25和35天，各處理組之間差異性逐漸顯著，T2組油菜幼苗日均干重增長(zhǎng)量均最大。

圖9 不同處理組油菜幼苗日均干重增長(zhǎng)量 隨時(shí)間變化情況Fig.9 Effects of different treatment on the average daily dry weight growth of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.9對(duì)油菜壯苗指數(shù)的影響

栽培期間各處理組中油菜幼苗壯苗指數(shù)變化情況如圖10所示。由圖可知，T2組油菜幼苗壯苗指數(shù)與其他處理組間差異性隨育苗時(shí)間增加而逐漸增大。栽培第15和25天，CK、T1、T2和T3這4組間無(wú)顯著性差異，而與T4組間存在顯著性差異。栽培第35天，T2組與CK、T1、T3和T4組間存在顯著性差異，T2組幼苗壯苗指數(shù)為0.34，比CK組高25.93%。

圖10 不同處理組油菜幼苗壯苗指數(shù)隨栽培時(shí)間的變化Fig.10 Effects of different treatment on the seedling index of rapeseed seedlings under different cultivation days

2.2.10對(duì)油菜根系活力的影響

栽培第35天，各處理組油菜幼苗根系活力變化情況如圖11所示。由圖可知，幼苗根系活力隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加先增后減。栽培第35天，CK、T1、T2、T3和T4各組油菜幼苗根系活力分別為0.60、0.95、1.20、0.75和0.73，T2組根系活力值約為CK組根系活力值的2倍，比T1組高26.32%。根系活力反應(yīng)根的生長(zhǎng)情況和活力水平，直接影響幼苗對(duì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，從而對(duì)幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。適量添加含硼高吸水性樹(shù)脂可改善基質(zhì)理化性質(zhì)，促進(jìn)根系健康生長(zhǎng)，而過(guò)量的含硼高吸水性樹(shù)脂破壞了基質(zhì)的適宜性，導(dǎo)致根系受損、根系活力下降。

圖11 不同處理對(duì)油菜幼苗根系活力的影響Fig.11 Effects of different treatments on the root vigor of rapeseed seedlings

2.2.11對(duì)油菜含硼量的影響

栽培37天后，各處理組中油菜幼苗整株硼含量如表5所示。由表5中數(shù)據(jù)可知，油菜幼苗含硼量隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加先增后減。當(dāng)含硼高吸水性樹(shù)脂添加量過(guò)大時(shí)，雖然基質(zhì)中有效硼含量繼續(xù)增大，但是由于基質(zhì)環(huán)境不適于幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，所以幼苗可能出現(xiàn)吸收營(yíng)養(yǎng)受阻等不良現(xiàn)象。

表5 油菜硼含量Table 5 Effective boron content in rapeseed seedlings mg/kg

3 結(jié)論與討論

1) 試驗(yàn)結(jié)果表明，含硼高吸水性樹(shù)脂對(duì)基質(zhì)的理化性質(zhì)影響較大。隨著含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加，基質(zhì)容重呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，基質(zhì)總孔隙度和持水孔隙度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，基質(zhì)pH呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，同時(shí)基質(zhì)的EC值也呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。含硼高吸水性樹(shù)脂的添加量為0.7%時(shí)，基質(zhì)的容重、總孔隙度和pH等指標(biāo)符合《NY/T 2118—2012蔬菜育苗基質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求的適宜范圍。

2) 含硼高吸水性樹(shù)脂可有效提高育苗基質(zhì)含硼量，緩釋時(shí)長(zhǎng)可持續(xù)25 d以上。硼元素緩釋速率隨育苗時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，硼元素緩釋總量隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加而增加。試驗(yàn)表明，當(dāng)基質(zhì)水分含量得到改善后，基質(zhì)孔隙和含硼量成為影響幼苗生長(zhǎng)的主要因素，添加量過(guò)高會(huì)減小基質(zhì)孔隙，不利于幼苗根系的呼吸和生長(zhǎng)。實(shí)際育苗試驗(yàn)中，含硼高吸水性樹(shù)脂的添加量小于0.3%時(shí)，油菜幼苗壯苗指數(shù)和根系活力等生長(zhǎng)生理指標(biāo)隨含硼高吸水性樹(shù)脂添加量的增加而提高。

3)土壤缺硼和水資源不足已成為制約我國(guó)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的重要因素，需要尋求安全有效的補(bǔ)硼和節(jié)水技術(shù)，以促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。目前有關(guān)緩釋型高吸水性樹(shù)脂的研究多集中在氮、磷、鉀等大量性元素，而硼緩釋型高吸水性樹(shù)脂的應(yīng)用研究還處在探索階段。下一步需要以紅壤、磚紅壤、黃綿土和褐土等缺硼性土壤為研究對(duì)象，開(kāi)展含硼高吸水性樹(shù)脂緩釋規(guī)律和對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)的促進(jìn)效果研究，以期為含硼高吸水性樹(shù)脂的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。