保水劑對土壤物理性狀和棉花生長的影響

李楊　王百田

摘要：通過對棉花的盆栽試驗，研究保水劑對土壤的物理性質和棉花生長的影響。結果表明，保水劑能夠明顯改善土壤水分特性，且在保水劑施用量為0.40%時效果最好；保水劑有效地改善了土壤的持水能力，且土壤水吸力隨著土壤含水量的減少而增大；土壤密度隨著保水劑處理水平的增大而降低，土壤孔隙度隨著保水劑施用量的增大而增大；保水劑施用量越大，棉花存活的時間越長；保水劑能明顯增加棉花的干物質量和葉綠素含量。

關鍵詞：土壤含水量；保水劑； 棉花；土壤孔隙度；土壤水特征曲線

中圖分類號： S157；S562.04 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）10-0097-02

保水劑是高分子材料，具有吸收自身質量幾百倍到幾千倍水的功能，并且保水性能優良，一旦吸水膨脹成為水凝膠，即使加壓也很難把水分離出來。保水劑能減少土壤水滲透和蒸發耗損，延長植物達到萎蔫點的時間，減少灌溉次數，提高水資源的利用效率[1-4]。干旱時，保水劑會隨著植物水分蒸散量的增長而緩慢釋放其內部的水分，以供植物正常生長，而且具有反復吸水功能[5-7]。使用保水劑是調節土壤水、熱、氣狀況，改善土壤結構，提高土壤肥力的有效手段。目前保水劑在農林業生產上的應用越來越受到重視[8-12]。本研究以北京山區的黃壤土為研究對象，采用盆栽棉花試驗方法，探討保水劑對土壤物理性狀和棉花生長的影響，旨在為大面積推廣保水劑提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗在中華人民共和國教育部水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室進行，試驗用土取自北京鷲峰國家森林公園，保水劑采用聚丙烯酸鈉（美國JRM化工公司），供試棉花品種為豫雜35。用深20 cm、直徑20 cm的塑料花盆進行盆栽試驗。

1.2 方法

1.2.1 保水劑對土壤物理性狀的影響 保水劑施用量設0、0.05%、0.10%、0.20%、0.40%5個處理，均與5 kg 土壤混拌均勻裝入花盆中，使其吸水飽和后不再澆水，每天定時測定土壤水勢及土壤含水率。試驗觀測期為2010年6—8月。

1.2.2 保水劑對棉花生長的影響 將不同施用量保水劑分別與4 kg風干土配比裝入花盆，保水劑施用量設0（CK）、0.05%、0.10%、0.20%、0.40%5個處理，每處理重復10次，共50盆，每盆5粒棉花種子，種子埋深5 cm。出苗穩定后間苗，每穴留1株，每2 d測1次株高。記錄幼苗存活天數、地上干物質量，試驗期間不再澆水。

1.2.3 測定方法 采用稱質量法測定土壤含水量；采用環刀法[13-16]測定土壤密度、土壤孔隙度；采用烘干稱質量法測定棉花地上干物質量；采用SPAD-502型葉綠素儀測定葉綠素含量。

2 結果與分析

2.1 保水劑對土壤含水量的影響

保水劑吸水性能超強，可以大幅提高土壤的含水量[17]。從圖1可以看出，隨著時間的推移，土壤水分不斷蒸發流失，不同施用量保水劑處理下的土壤含水量均呈現不斷減少的趨勢。但各處理下的土壤水分減少情況不同，對照處理下的土壤水含量最低，并且在試驗12 d土壤含水量已經減少到0。0.05%、0.10%保水劑處理下的土壤含水量沒有明顯區別，0.20%、0.40%保水劑處理下土壤水含量明顯高于其他處理。這是由于保水劑提高了土壤蓄水容量、持水能力，有效抑制了土壤水分蒸發，使得土壤在較長時間內能夠保持較多的水分[18]。

2.2 保水劑對土壤水吸力的影響

由圖2可知，不同施用量保水劑處理下土壤水吸力均隨著土壤含水量的減少而增大，對照處理下土壤水吸力增大速度最慢，0.40%用量保水劑處理下土壤水吸力增大速度最快。在相同土壤水吸力情況下，土壤水含量隨著保水劑用量的增加而增大。在相同含水量情況下，土壤水吸力隨著保水劑用量的增大而降低。

2.3 保水劑對土壤密度、孔隙度的影響

保水劑施入土壤可以減少水分無效蒸發，減少深層滲漏，從而提高水分利用率。保水劑施入土壤可以使土壤體積膨脹、總孔隙度增加、密度降低，改善土壤結構[19]。由表1可知，土壤密度隨著保水劑用量的增加而降低，土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度都隨著保水劑施用量的增加而增大。

2.4 保水劑對棉花生長的影響

2.4.1 存活時間、干物質量和葉綠素含量 棉花于6月16日播種，直至棉花死亡（以棉花幼苗葉片全部萎蔫時間作為棉花死亡日期），記錄棉花幼苗存活時間。從表2可看出，保水劑施用量越大，棉花存活時間越長。0、0.05%、0.10%3個保水劑施用量處理下棉花存活時間差異不大，存活時間分別為22.5、23.2、23.8 d。0.20%、0.40%2個保水劑施用量處理下棉花存活時間較其他3個處理明顯增加，且0.40%保水劑處理下棉花存活時間最長。隨著保水劑施用量的增加，棉花干物質量逐漸增大。沒有施用保水劑的棉花干物質量最低，0.40%保水劑處理下棉花干物質量最高。隨著保水劑施用量的增加，棉花葉綠素含量逐漸增大，沒有施用保水劑的棉花葉綠素含量最低，0.40%處理下棉花葉綠素含量最高。0、0.05%、0.10%保水劑施用量處理下棉花葉綠素含量無明顯差異。

2.4.2 棉花株高 棉花于6月16日播種，各處理起始含水率相同，試驗期間不再澆水。從圖3可以看出，播種開始，0.20%、0.40%保水劑施用量處理下棉花生長迅速，明顯高于其他3個處理，從播后15 d開始，棉花進入緩慢生長階段。0.40%保水劑施用量處理下棉花株高最大，達 26.8 cm，不施用保水劑處理下處理下的棉花株高最小，為15.2 cm。0、0.05%、0.10%3個處理下棉花株生長差異不大。

3 結論

本研究結果表明，保水劑能明顯提高土壤的含水量，且在保水劑處理水平0.40%時效果最好。保水劑有效改善了土壤的持水能力。土壤密度隨著保水劑處理水平的增大而降低，土壤孔隙度隨著保水劑施用量的增加而增大。保水劑能明顯增加棉花的株高和存活時間，保水劑施用量越大，棉花存活時間越長，0.40%保水劑施用量處理下盆栽棉花存活時間最高。保水劑能明顯增加棉花的干物質量、葉綠素含量，且0.40%保水劑施用量處理下棉花干物質量、葉綠素含量最大。

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