高吸水性樹脂對夏玉米土壤含水量及出苗率的影響

趙鑫 王振 李新民

摘要：探討了不同劑量高吸水性樹脂對土壤水分蒸發、夏玉米（Zea mays L.）蒸騰蒸發土壤水分含量及夏玉米出苗率的影響。結果表明，0.25%以上劑量樹脂處理土壤水分蒸騰蒸發損失量顯著低于0（CK）和0.10%劑量樹脂處理；各樹脂處理土壤水分蒸發損失量呈現出0.10%劑量及CK>0.25%劑量>0.50%及以上劑量的趨勢；各樹脂處理夏玉米蒸騰耗水量沒有顯著差異；0.10%及0.25%劑量處理夏玉米出苗率顯著高于其他處理。綜合比較，0.25%劑量高吸水性樹脂處理在一定情況下有利于改善土壤的水分狀況和提高出苗率。

關鍵詞：高吸水性樹脂；夏玉米（Zea mays L.）；土壤含水量；出苗率

中圖分類號：S513；S152.7；TQ325 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）03-0031-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.03.008 開放科學（資源服務）標識碼（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劑、保水劑、吸水性聚合物，是一種新型的高分子聚合物[1]。高吸水性樹脂最主要的特點是具有大的溶脹比，在純水中一般為400～1 000倍，部分可高達2 000～3 000倍[2，3]；溶脹比受水溶液含鹽量影響，當水中含鹽量達1%時，其吸水幅度下降91%左右[4]。被樹脂吸持的水大部分為自由水，可被植物吸收利用。

高吸水性樹脂能夠增加土壤的持水性、保水性，減緩土水勢隨時間的變化，改善土壤結構，節水灌溉，對沙土效果更為明顯，但對土壤的滲透性有減小作用[5，6]。高吸水性樹脂對不同植物影響各異，可能是由于植物本身遺傳特性與樹脂作用引起其生理變化所致。有研究報道，樹脂能促進植物出苗、發芽，延緩其萎蔫變化，但樹脂劑量過高時，會使土壤空隙因樹脂分子吸水膨脹而堵塞，造成土壤嫌氣狀態，抑制植物生長[7，8]。本試驗旨在利用不同劑量的高吸水性樹脂處理沙土，研究其對土壤水分、夏玉米（Zea mays L.）蒸騰蒸發耗水及夏玉米出苗的影響，以期證實高吸水性樹脂對改良沙土水分狀況，保證沙土地作物正常生長是否有效。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

高吸水性樹脂選用交聯聚丙烯酰胺（去離子水吸水倍率為862 mL/g樹脂），夏玉米品種為先玉335。

1.2 試驗設計

樹脂劑量分別為0（CK）、0.10%、0.25%、0.50%、0.75%、1.00%（均為占風干沙土重量），與風干沙土及適量肥料混合，按容重1.3 g/cm3裝520 g混合處理土樣于500 mL燒杯中。試驗分兩組，分別為播種夏玉米處理組（A）和未播種夏玉米處理組（B）。

7月30日A、B組各處理均按25%水分均勻處理土樣。A組每處理播種夏玉米5穴，每穴2粒種子，各處理達到各自最高出苗率時定苗4株，重復6次，隨機排列設計。B組每處理也均重復6次，隨機排列設計。試驗于2016年在山西省太原市室內進行，室內溫度為20～30 ℃，自然采光。

1.3 測定指標

1）土壤含水量。自8月1日至8月21日，每兩日稱量一次杯體，通過質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葉期，質量相對于整個杯體極小，故可用此方法估算）。

2）出苗率。自8月1日起，每日觀測玉米的出苗情況，種子破土出苗數和種子總數的百分比即為出苗率。

1.4 數據分析

采用Excel 2007、SPSS 18.0軟件進行數據處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 各劑量樹脂處理夏玉米蒸騰蒸發土壤水分含量變化

由于蒸騰蒸發的作用，不同劑量樹脂處理的土壤含水量變化見圖1。對照及0.10%樹脂處理變化趨勢類似。土壤水分呈直線下降趨勢；0.50%及以上劑量樹脂處理變化相類似，下降較平緩；0.25%樹脂處理土壤水分變化介于上述兩劑量樹脂處理之間。直線相關回歸分析表明，8月11日前土壤含水量（y）變化與樹脂劑量（x）間關系不呈直線相關，8月11日后兩者之間關系為直線正相關回歸，具體見表1。

從表1可以看出，隨著樹脂劑量的增加，土壤水分含量減少變緩。隨著時間的推移，這種土壤水分含量變化趨勢更為明顯。從7月30日到8月21日，各處理蒸騰蒸發損失的土壤含水量累積量對照為20.37%，0.10%樹脂處理為20.23%，0.25%樹脂處理為17.52%，0.50%樹脂處理為15.47%，0.75%樹脂處理為14.71%，1.00%樹脂處理為14.43%。方差分析表明，對照及0.10%樹脂處理其蒸騰蒸發累積土壤水分損失量無顯著差異；0.25%、0.50%、0.75%、1.00%樹脂處理間無顯著差異；這兩類劑量樹脂處理間差異達到顯著水平。直線相關回歸分析表明，蒸騰蒸發土壤水分損失累積量y與樹脂劑量x關系為y=20.14-6.77x，r=-0.936 4**。回歸系數及相關系數均達到極顯著水平，說明兩者之間關系密切，隨著樹脂劑量的增加，對降低蒸騰蒸發作用是明顯的。

2.2 各劑量樹脂處理蒸發土壤水分含量變化（未種玉米處理）

由圖2可知，對照土壤水分含量變化呈直線下降趨勢；0.25%以上劑量樹脂處理變化類似，較對照平緩；0.10%樹脂處理土壤水分含量變化介于兩類處理之間。各處理蒸發土壤水分含量損失累積量y（按土壤質量含水量計）與樹脂劑量x關系為直線負相關回歸，y=-4.97x+14.10，r=-0.818 8*，回歸系數與相關系數均達到顯著水平。方差分析表明，對照與0.10%以上劑量樹脂處理間土壤水分損失累積量達到極顯著差異；0.10%與0.25%以上劑量樹脂處理間差異達到極顯著；0.25%以上劑量樹脂處理間無顯著差異。土壤水分損失累計量對照為16.6%，0.10%樹脂處理為13.18%，0.25%樹脂處理為11.09%，0.50%樹脂處理為11.20%，0.75%樹脂處理為9.84%，1.00%樹脂處理為10.28%。由此可見，高吸水性樹脂處理沙土對降低土壤蒸發是有一定作用的。

通過蒸發與蒸騰蒸發對土壤水分含量減少值的測算可以估出蒸騰土壤水分含量損失累積量（表2）。綜合蒸騰蒸發與蒸發土壤水分含量變化結果，高吸水性樹脂對降低蒸發作用有效，對降低蒸騰作用效果不明顯。

2.3 各劑量樹脂處理對夏玉米出苗率的影響

對不同劑量樹脂處理的出苗率進行方差分析可知，0（CK）、1.00%、0.75%、0.50%劑量樹脂處理間無顯著差異；0.10%、0.25%樹脂劑量處理間無顯著差異；這兩類劑量間出苗率有顯著差異（圖3）。這可能一方面是由于對照處理初始25%土壤水分已達到飽和，土壤中水氣矛盾突出，對種子萌發出苗有抑制作用，故對照初始出苗率低；另一方面是因為高劑量樹脂（0.50%以上劑量）25%土壤水分處理存在著種子吸水萌發與樹脂持水及處理間土壤導水速率差異的矛盾，故出苗率低。0.10%、0.25%樹脂處理土壤水分狀況較為適宜于種子萌發出苗，故出苗率高。

3 小結與討論

高吸水性樹脂的應用機理關鍵在于其保土、保水、保肥作用。研究表明，保水劑能大幅提高土壤含水量，提高水分利用率，改善種子的萌發生理或植株體內的水分狀況，施入土壤中的保水劑可以大量地吸收周圍土壤甚至空氣中的水分，增加種子、根系周圍可利用的土壤水分，推遲植物萎蔫，起到節水灌溉作用[4，5]。在馬鈴薯[9]、甜菜[10]、棉花[11]、玉米[12]等作物的應用研究表明，適宜濃度的各種高吸水性樹脂普遍具有促進旱作作物生長發育的作用，主要表現在改善土壤水肥狀況和抗旱保苗等方面。

保水劑與土壤混合后的保水效果受到了保水劑類型、加入量等許多因素的制約，其吸水保水能力遠低于純水中的吸水率，因此有必要對不同劑量的高吸水性樹脂在作物上的應用進行探討。在本研究中，0.25%以上劑量樹脂處理土壤水分蒸騰蒸發損失量顯著低于CK和0.10%劑量；各樹脂處理土壤水分蒸發損失量呈現出0.10%劑量及CK>0.25%劑量>0.50%及以上劑量的趨勢；各樹脂處理夏玉米蒸騰耗水量沒有顯著差異；0.10%及0.25%劑量樹脂處理夏玉米出苗率顯著高于其他處理。綜合比較，0.25%劑量高水性樹脂處理在一定情況下有利于改善土壤的水分狀況和提高出苗率。

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