高吸水性树脂对夏玉米土壤含水量及出苗率的影响

赵鑫 王振 李新民

摘要：探讨了不同剂量高吸水性树脂对土壤水分蒸发、夏玉米（Zea mays L.）蒸腾蒸发土壤水分含量及夏玉米出苗率的影响。结果表明，0.25%以上剂量树脂处理土壤水分蒸腾蒸发损失量显著低于0（CK）和0.10%剂量树脂处理；各树脂处理土壤水分蒸发损失量呈现出0.10%剂量及CK>0.25%剂量>0.50%及以上剂量的趋势；各树脂处理夏玉米蒸腾耗水量没有显著差异；0.10%及0.25%剂量处理夏玉米出苗率显著高于其他处理。综合比较，0.25%剂量高吸水性树脂处理在一定情况下有利于改善土壤的水分状况和提高出苗率。

关键词：高吸水性树脂；夏玉米（Zea mays L.）；土壤含水量；出苗率

中图分类号：S513；S152.7；TQ325 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）03-0031-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.03.008 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： The effects of different doses of super absorbent resin on soil water evaporation， soil water evapotranspiration and emergence rate of summer maize （Zea mays L.） were studied. The results showed that the soil water evapotranspiration content under the treatment of above 0.25% dosages were significantly lower than that of CK and 0.10% dosage. The soil water evaporation from high to low was CK and 0.10% dosage， 0.25 dosage， 0.50% and above dosages. The transpiration content of summer maize showed no significant difference among all the treatments. The emergence rate of treatment of 0.10% and 0.25% dosage were significantly higher than that of other treatments. Considered all the indicators， 0.25% dosage of super absorbent resin was beneficial for improving soil water condition and increasing emergence rate.

Key words： super absorbent resin； summer maize （Zea mays L.）； soil water content； emergence rate

高吸水性樹脂又名高吸水剂、保水剂、吸水性聚合物，是一种新型的高分子聚合物[1]。高吸水性树脂最主要的特点是具有大的溶胀比，在纯水中一般为400～1 000倍，部分可高达2 000～3 000倍[2，3]；溶胀比受水溶液含盐量影响，当水中含盐量达1%时，其吸水幅度下降91%左右[4]。被树脂吸持的水大部分为自由水，可被植物吸收利用。

高吸水性树脂能够增加土壤的持水性、保水性，减缓土水势随时间的变化，改善土壤结构，节水灌溉，对沙土效果更为明显，但对土壤的渗透性有减小作用[5，6]。高吸水性树脂对不同植物影响各异，可能是由于植物本身遗传特性与树脂作用引起其生理变化所致。有研究报道，树脂能促进植物出苗、发芽，延缓其萎蔫变化，但树脂剂量过高时，会使土壤空隙因树脂分子吸水膨胀而堵塞，造成土壤嫌气状态，抑制植物生长[7，8]。本试验旨在利用不同剂量的高吸水性树脂处理沙土，研究其对土壤水分、夏玉米（Zea mays L.）蒸腾蒸发耗水及夏玉米出苗的影响，以期证实高吸水性树脂对改良沙土水分状况，保证沙土地作物正常生长是否有效。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高吸水性树脂选用交联聚丙烯酰胺（去离子水吸水倍率为862 mL/g树脂），夏玉米品种为先玉335。

1.2 试验设计

树脂剂量分别为0（CK）、0.10%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%（均为占风干沙土重量），与风干沙土及适量肥料混合，按容重1.3 g/cm3装520 g混合处理土样于500 mL烧杯中。试验分两组，分别为播种夏玉米处理组（A）和未播种夏玉米处理组（B）。

7月30日A、B组各处理均按25%水分均匀处理土样。A组每处理播种夏玉米5穴，每穴2粒种子，各处理达到各自最高出苗率时定苗4株，重复6次，随机排列设计。B组每处理也均重复6次，随机排列设计。试验于2016年在山西省太原市室内进行，室内温度为20～30 ℃，自然采光。

1.3 测定指标

1）土壤含水量。自8月1日至8月21日，每两日称量一次杯体，通过质量差值推算出土壤含水量（至8月21日，大部分玉米幼苗均未到三叶期，质量相对于整个杯体极小，故可用此方法估算）。

2）出苗率。自8月1日起，每日观测玉米的出苗情况，种子破土出苗数和种子总数的百分比即为出苗率。

1.4 数据分析

采用Excel 2007、SPSS 18.0软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 各剂量树脂处理夏玉米蒸腾蒸发土壤水分含量变化

由于蒸腾蒸发的作用，不同剂量树脂处理的土壤含水量变化见图1。对照及0.10%树脂处理变化趋势类似。土壤水分呈直线下降趋势；0.50%及以上剂量树脂处理变化相类似，下降较平缓；0.25%树脂处理土壤水分变化介于上述两剂量树脂处理之间。直线相关回归分析表明，8月11日前土壤含水量（y）变化与树脂剂量（x）间关系不呈直线相关，8月11日后两者之间关系为直线正相关回归，具体见表1。

从表1可以看出，随着树脂剂量的增加，土壤水分含量减少变缓。随着时间的推移，这种土壤水分含量变化趋势更为明显。从7月30日到8月21日，各处理蒸腾蒸发损失的土壤含水量累积量对照为20.37%，0.10%树脂处理为20.23%，0.25%树脂处理为17.52%，0.50%树脂处理为15.47%，0.75%树脂处理为14.71%，1.00%树脂处理为14.43%。方差分析表明，对照及0.10%树脂处理其蒸腾蒸发累积土壤水分损失量无显著差异；0.25%、0.50%、0.75%、1.00%树脂处理间无显著差异；这两类剂量树脂处理间差异达到显著水平。直线相关回归分析表明，蒸腾蒸发土壤水分损失累积量y与树脂剂量x关系为y=20.14-6.77x，r=-0.936 4**。回归系数及相关系数均达到极显著水平，说明两者之间关系密切，随着树脂剂量的增加，对降低蒸腾蒸发作用是明显的。

2.2 各剂量树脂处理蒸发土壤水分含量变化（未种玉米处理）

由图2可知，对照土壤水分含量变化呈直线下降趋势；0.25%以上剂量树脂处理变化类似，较对照平缓；0.10%树脂处理土壤水分含量变化介于两类处理之间。各处理蒸发土壤水分含量损失累积量y（按土壤质量含水量计）与树脂剂量x关系为直线负相关回归，y=-4.97x+14.10，r=-0.818 8*，回归系数与相关系数均达到显著水平。方差分析表明，对照与0.10%以上剂量树脂处理间土壤水分损失累积量达到极显著差异；0.10%与0.25%以上剂量树脂处理间差异达到极显著；0.25%以上剂量树脂处理间无显著差异。土壤水分损失累计量对照为16.6%，0.10%树脂处理为13.18%，0.25%树脂处理为11.09%，0.50%树脂处理为11.20%，0.75%树脂处理为9.84%，1.00%树脂处理为10.28%。由此可见，高吸水性树脂处理沙土对降低土壤蒸发是有一定作用的。

通过蒸发与蒸腾蒸发对土壤水分含量减少值的测算可以估出蒸腾土壤水分含量损失累积量（表2）。综合蒸腾蒸发与蒸发土壤水分含量变化结果，高吸水性树脂对降低蒸发作用有效，对降低蒸腾作用效果不明显。

2.3 各剂量树脂处理对夏玉米出苗率的影响

对不同剂量树脂处理的出苗率进行方差分析可知，0（CK）、1.00%、0.75%、0.50%剂量树脂处理间无显著差异；0.10%、0.25%树脂剂量处理间无显著差异；这两类剂量间出苗率有显著差异（图3）。这可能一方面是由于对照处理初始25%土壤水分已达到饱和，土壤中水气矛盾突出，对种子萌发出苗有抑制作用，故对照初始出苗率低；另一方面是因为高剂量树脂（0.50%以上剂量）25%土壤水分处理存在着种子吸水萌发与树脂持水及处理间土壤导水速率差异的矛盾，故出苗率低。0.10%、0.25%树脂处理土壤水分状况较为适宜于种子萌发出苗，故出苗率高。

3 小结与讨论

高吸水性树脂的应用机理关键在于其保土、保水、保肥作用。研究表明，保水剂能大幅提高土壤含水量，提高水分利用率，改善种子的萌发生理或植株体内的水分状况，施入土壤中的保水剂可以大量地吸收周围土壤甚至空气中的水分，增加种子、根系周围可利用的土壤水分，推迟植物萎蔫，起到节水灌溉作用[4，5]。在马铃薯[9]、甜菜[10]、棉花[11]、玉米[12]等作物的应用研究表明，适宜浓度的各种高吸水性树脂普遍具有促进旱作作物生长发育的作用，主要表现在改善土壤水肥状况和抗旱保苗等方面。

保水剂与土壤混合后的保水效果受到了保水剂类型、加入量等许多因素的制约，其吸水保水能力远低于纯水中的吸水率，因此有必要对不同剂量的高吸水性树脂在作物上的应用进行探讨。在本研究中，0.25%以上剂量树脂处理土壤水分蒸腾蒸发损失量显著低于CK和0.10%剂量；各树脂处理土壤水分蒸发损失量呈现出0.10%剂量及CK>0.25%剂量>0.50%及以上剂量的趋势；各树脂处理夏玉米蒸腾耗水量没有显著差异；0.10%及0.25%剂量树脂处理夏玉米出苗率显著高于其他处理。综合比较，0.25%剂量高水性树脂处理在一定情况下有利于改善土壤的水分状况和提高出苗率。

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