保水剂与养分交互作用对番茄幼苗生长的影响

曹云娥，李建设，高艳明

（宁夏大学农学院，宁夏银川，750021）

近年来，人们开发了一种新型高分子聚合物-保水剂（water retaining gel），又称保湿剂、持水剂。 它能够迅速吸收和保持自身质量几百倍甚至上千倍的纯水或盐水。它与一般吸水材料的不同之处在于能够将吸收的水分全部凝胶化，而且水分不易离析，可缓慢释放[1]。20世纪70年代以来，保水剂的研究与应用日益普及，日本在沙漠绿化、英国在水土保持、法国在土壤改良、俄罗斯在节水农业等方面保水剂的应用都取得了明显效果。中国从20世纪80年代开始研制和应用保水剂，现已在60多种作物上试验示范,应用面积超过7万hm2[2]。

目前国内保水剂的应用研究大多只集中于保水剂浓度和不同保水剂之间的应用差异上，而对保水剂与养分的交互作用上研究甚少。据杨磊等研究表明各种单一肥料在高浓度下均会降低保水剂的吸水能力[3]，但并未对保水剂与全营养肥的交互作用进行研究。而目前设施蔬菜生产中大多数施用的都是复合肥料，进行保水剂与复合肥料的交互作用影响的研究甚为重要。本文通过番茄育苗试验，研究了不同的保水剂浓度与不同的全营养肥浓度的交互作用对番茄幼苗生长发育与生理的影响，以期为实际生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验处理

试验于2007年7月6日在宁夏银川掌政镇高科技蔬菜示范园区的育苗中心进行。选用草炭土和蛭石作为基质，1∶1配成，其中碱解氮含量为518 mg/kg，速效磷为 27 mg/kg，速效钾为 90 mg/kg，pH值为5.94，EC值为0.716 mS/cm2。试验采用两因素完全随机设计，肥料设为 A 因素（Ai，i=3）：每 1 L 基质加入1 g，2 g，3 g 3个水平；保水剂设为B因素（Bj，j=3） 每 1 L 基质加入 0 g，2 g，4 g 3 个水平，则该试验共9个处理，每处理种植1盘，3次重复。番茄品种为R-144，种子催芽后播于育苗盘中。保水剂为sky gel保水剂，日本美比露株式会社研制，为聚丙烯酰胺型保水剂类型，粒径0.4 mm。全营养肥为宁夏大学农学院研制。穴盘规格为宽27.9 cm，长54.4 cm，高5.5 cm，孔穴数128孔。各处理均采用清水浇灌基质，相同管理，完全随机排列。

1.2 试验方法

在幼苗生长过程中（苗龄 16，19，22 d），测定基质持水量，基质取样50 g，用烘干法测定，4次重复，试验结果用每1 g基质饱和持水量多少克表示；充分浇水排出重力水后测定不同处理基质EC值、pH值。在番茄幼苗生长22 d时，对其各形态指标进行了测定，每个处理随机取样10株，用直尺、游标卡尺分别测定幼苗的株高、茎粗；并计算壮苗指数，其中壮苗指数=（茎粗÷株高）×全株干质量[4]。用烘干法测定地上部、根系干质量，叶绿素含量用手持叶绿素计测定，根系活力的测定用氯化三苯基四氮唑（TTC）还原法测定[4]，基质含水量用烘干法测定，基质盐分浓度用电导率仪测定。

2 结果与分析

2.1 保水剂与养分交互作用对基质持水性能的影响

①保水剂与养分交互作用对基质持水性能的影响 以往大量的研究已证明基质持水量与保水剂浓度呈显著正相关，此文便不再赘述。本文研究了在幼苗生长过程中 （苗龄16，19，22 d），浇水后不同处理基质的含水量。由表1可知，保水剂浓度与基质持水量在育苗期内均达到了显著正相关，保水剂与养分对基质持水量存在显著的交互效应。表现为基质持水量随着保水剂浓度的增加而增加，但随着养分供应浓度的增加，基质持水量并未随着保水剂浓度的增加而呈直线上升。这可能是由于高吸水树脂是一类高分子电解质,受水中离子的破坏而改变吸附能力，其在肥料的存在下的吸水行为可用聚电解质吸水膨胀的热力学理论加以解释，全营养肥中存在的一些高电解质肥料可能会在一定程度上降低树脂的吸水性能。所以，在实际应用中，可与尿素（非电解质肥料）和低浓度的钾氮肥料混用,尽量避免和电离性强的肥料高浓度混合使用[3]。由表1可以看出，整个育苗周期内保水剂对基质持水量的影响都无太大变化，反映了skygel保水剂在整个育苗期内反复吸水、持水能力较强，对超过该时间段的反复吸水能力，数据当中无任何信息，可继续进行研究。

表1 保水剂和养分交互对幼苗生长过程中基质持水量的影响

②保水剂与养分交互作用对基质盐分浓度和pH值的影响 由图1可知，基质EC值随养分浓度增加而极显著增加，随保水剂浓度增加而显著下降，这主要是由于养分供应相同的情况下，保水剂浓度增大，基质含水量极显著增加，使得基质EC值必然下降；在保水剂浓度一致而养分供应增加的情况下，基质EC值显著升高。高吸水树脂在吸附溶液中水分的同时，也对溶液中的肥料产生不同程度的吸附作用。基于此，可合成肥料复合型高吸水树脂，所复合的肥料将具良好的缓释功能。

表2 保水剂与养分交互作用对番茄单株幼苗形态指标的影响

基质pH值随着养分浓度的变化范围较小，随着保水剂浓度的变化而发生极显著变化，表现为随着保水剂浓度的增加，基质pH值降低（图2）。在番茄幼苗生长期内基质pH值逐渐上升，根据电荷平衡原理，植物吸收NO3--N时，放出HCO3-和OH-，导致基质pH值升高，而吸收NH4+-N时放出H+，使环境pH值降低。所用全营养肥中NO3--N较多，NH4+-N较少，所以随着幼苗生长，基质pH值逐渐上升。

2.2 保水剂与养分交互作用对番茄幼苗形态指标的影响

由表2可知，养分浓度与保水剂的交互作用对番茄幼苗的地上部干质量达到了显著水平 （p=0.05）、对全株干质量、壮苗指数达到了极显著水平（p=0.01），表明养分与保水剂对番茄幼苗生长互为影响，协同作用，其中A2B2处理壮苗指数最高，表明该处理养分浓度与保水剂浓度适当，两者搭配协调、互相促进，有利于番茄幼苗生长。养分浓度对番茄幼苗株高、茎粗、地上部干质量、地下部干质量、全株干质量、壮苗指数都有极显著影响（p=0.01），且表现为株高、茎粗随着养分浓度增加而增大，低上部干质量、地下部干质量、全株干质量、壮苗指数均表现为A2B2处理最高，说明该处理养分浓度较为适当，说明在每1 L基质中加入2 g全营养肥，番茄幼苗生长较为茁壮；保水剂浓度对番茄幼苗的地上部干质量、地下部干质量、全株干质量、壮苗指数有极显著影响（p=0.01），对株高、茎粗无显著影响（p＜0.05)，表明保水剂浓度在每升基质中加入2 g较为适宜番茄幼苗生长。

2.3 保水剂与养分交互作用对番茄幼苗生理指标的影响

①保水剂与养分交互作用对番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响 保水剂与养分交互作用对番茄幼苗叶片叶绿素含量的动态影响见图3。表现为低养分浓度番茄幼苗叶片叶绿素含量在育苗期内显著低于高养分浓度和中养分浓度。保水剂对番茄叶绿素含量影响不显著。据已往研究表明在光饱和点以下，叶片叶绿素含量和光合速率呈正相关。叶绿素含量高低虽不能直接说明保水剂与养分互作对番茄幼苗光合速率的关系，但可间接反映在养分浓度和保水剂浓度适中的条件下，两者交互作用可提高番茄幼苗叶片的叶绿素含量，促进叶片的光合速率。

②保水剂与养分交互作用对番茄幼苗根系活力的影响 在幼苗生长至22 d时，测定其根系活力，结果见图4。保水剂与养分交互作用对番茄幼苗根系活力的影响，表现为番茄幼苗根系活力在中养分浓度时数值最高，低养分浓度和高养分浓度处理根系活力数值较低。保水剂对番茄幼苗根系活力的影响同样表现为保水剂浓度适中，根系活力最高。表明在养分浓度和保水剂浓度适中的条件下，两者的交互作用可提高番茄幼苗的根系活力。

3 结论

①基质持水量随着保水剂浓度的增加而增加，但随着养分供应浓度的增加，并未随着保水剂浓度的增加而呈直线上升。skygel保水剂在整个育苗期内反复吸水、持水能力较强。基质EC值随养分浓度增加而极显著增加，随保水剂浓度增加而显著下降。基质pH值随着养分浓度的变化范围较小，随着保水剂浓度的增加而增加。

②通过对番茄幼苗形态指标的测定，表明在每升基质中加入2 g全营养肥，番茄幼苗生长较为茁壮；保水剂浓度在每1 L基质中加入2 g较为适宜番茄幼苗生长。在养分浓度和保水剂浓度适中的条件下，两者的交互作用可提高番茄幼苗的根系活力和叶片的叶绿素含量。综合各因素认为，A2B2处理为最优处理，即全营养肥2 g/L，保水剂浓度2 g/L时，较适合番茄幼苗生长。

[1]刘晓红，董明东，李刚，等，保水剂在草莓试管苗出瓶种植的应用试验[J].安徽农业科学，2007，35（22）：6 749-6 750.

[2]黄占斌.农用保水剂应用原理与技术[M].北京：中国农业科学技术出版社，2005.

[3]杨磊，苏文强.化肥对保水剂吸水性能的影响 [J].东北林业大学学报，2004，32（5）：37-38.

[4]葛晓光.蔬菜育苗大全[M].北京：中国农业出版社，1995.