保水劑對胡楊幼苗生長及光合特性的影響

甘海霞

(張掖市甘州區西城驛林場，甘肅 張掖 734000)

1 引言

胡楊是被子植物門、雙子葉植物綱、五椏果亞綱、楊柳目、楊柳科、楊屬植物，又被稱為胡桐、英雄桐、水桐，是自然界稀有的一種落葉中型天然喬木[1]。胡楊有著“沙漠衛士”的美稱，在干旱荒漠區域已成為人工造林的優選樹種[2]。近年來，大量學者研究了胡楊生長發育、抗逆性、生態適應機制等特性，但是胡楊抗寒性較差，同時分布區域環境惡劣，在干旱環境內如何保證胡楊幼苗正常生長已成為迫切需要解決的問題。

保水劑是一種高分子聚合物，具備優良的吸水及保水性能，將其施入田間，可提升土壤蓄水保墑性能，促進植物生長發育，提高造林成活率[3]。聚天冬氨酸是一種環保型保水劑新材料[4]。當前，聚天冬氨酸已經在黃瓜、玉米等作物上得到廣泛應用，但是在不同氣候、土壤環境內，針對不同作物類型聚天冬氨酸的施用效果存在較大差異[5]。為探究聚天冬氨酸保水劑對胡楊幼苗的應用效果，本文以2年生胡楊實生苗為材料，探討聚天冬氨酸不同用量對胡楊幼苗生長及光合特性的影響，希望能夠為干旱地區節水抗旱造林提供參考依據。

2 試驗地概況

試驗地位于某試驗區內，當地年平均降水量為51.5 mm，年均蒸發量為1891 mm，年平均日照時長為2900 h，平均氣溫為10.4 ℃。試驗地土壤為沙土，pH值為8.75。

3 材料與方法

3.1 試驗材料

供試植物為當地鄉土喬木樹種2年生胡楊幼苗；供試保水劑為聚天冬氨酸保水劑(吸水倍數為300倍)。

3.2 試驗設計

根據聚天冬氨酸的施入量共設置5個處理，分別為CK處理(不施入保水劑)，T1處理(保水劑施入量為5 g/株)，T2處理(保水劑施入量為10 g/株)，T3處理(保水劑施入量為15 g/株)，T4處理(保水劑施入量為20 g/株)。各處理分別重復3次。

在各試驗小區內，行株距均為50 cm。2020年4月14日，在苗圃地開挖幼苗，選擇根系完整、健康無病害、高度基本一致的胡楊幼苗，分別在各個試驗小區內種植32株。在各個小區內分別開挖深度為30 cm的栽植穴，確保栽植穴內胡楊幼苗根系分布均勻，各個處理嚴格按照保水劑的施入劑量稱取保水劑，將保水劑倒入至沙土內，充分拌合確保其混勻，接著在幼苗根系周邊填土、壓實并覆蓋土壤，直至幼苗周邊土壤厚度高于地面5 cm。移栽結束后充分灌溉，確保根土密接。在胡楊幼苗生長過程中采取當地常規田間管理方式，及時去除雜草，無需澆水及施肥。

3.3 測量方法

3.3.1 生長指標測定

2020年6月2日，在各個處理中隨機選擇10株長勢健壯的幼苗，采用米尺及游標卡尺測量各植株株高、地徑、新梢長、新梢直徑。在8月下旬對上述指標再次測量，按照張彩琴等[6]方法對各指標的絕對生長速率以及相對生長速度測量。

3.2.2 光合特性的測定

8月上旬，選擇晴朗無云天氣，于9：00～13：00在每株幼苗上選擇2片向陽的新梢中部功能葉片，采用LI-6400型便攜式光合儀測量光合氣體交換參數，并計算水分利用效率及光能利用率。

采用葉子飄等[7]方法測量功能葉片凈光合速率并計算光響應參數。

4 結果與分析

4.1 保水劑對胡楊幼苗生長的影響

不同保水劑加量對胡楊幼苗株高、地徑存在顯著影響。從表1中可以看出，T2 處理胡楊幼苗株高及地徑最大，明顯高于其余處理。在加入保水劑后，胡楊幼苗株高、地徑的絕對生長速率、相對生長速率明顯高于CK處理，其中T2處理各指標生長速度最快。

保水劑的加入對胡楊幼苗新梢長度有一定的促進作用，其中T2處理、T3處理、T4處理胡楊幼苗新梢長度差異不顯著，但是明顯高于CK處理和T1處理；保水劑的加入可增加胡楊幼苗新梢直徑，其中T2處理、T3處理、T4處理胡楊幼苗新梢直徑差異不顯著，接著為T1處理，CK處理新梢直徑為最低；不同處理胡楊幼苗新梢干質量存在顯著差異，其由高到低依次為T2處理、T3處理、T4處理、T1處理和CK處理，其中T3處理、T4處理差異不顯著，CK處理與T1處理差異不顯著；保水劑的加入能夠有效提升胡楊幼苗總葉面積，其中T2處理總葉面積為最大，CK處理總葉面積為最低。

在加入保水劑后，胡楊幼苗一級側根數以及二級側根數均明顯增加，顯著高于CK處理，特別是T2處理及T3處理，這兩個處理的側根總數明顯高于其他處理；從胡楊幼苗根長情況來看，T2處理、T3處理、T4處理三者間不存在顯著差異，但是明顯高于CK處理及T1處理。

綜上所述，保護劑的加入對胡楊幼苗生長具備一定的促進作用，在保水劑加入量為10 g/株時，對胡楊幼苗生長的促進作用最為明顯。

表1 保水劑對胡楊幼苗生長的影響

4.2 保水劑對胡楊幼苗光合特性的影響

在加入保水劑后，胡楊幼苗凈光合速率、胞間CO2濃度、光能利用率及水分利用率均明顯高于CK處理。但是不同保水劑添加量會對幼苗光合作用造成顯著影響，T2處理時氣孔導度明顯高于其他處理，同時凈光合速率、胞間CO2濃度、光能利用率均明顯高于T1處理和T4處理；T3處理蒸騰速度為最高，但是與T2、T4處理差異不顯著，比CK處理高出了34.75%(表2)。

在加入保水劑后，胡楊幼苗最大凈光合速率、光飽和點、光補償點、暗呼吸速率各指標均存在較大影響。除T1處理條件下最大凈光合速率、光飽和點、暗呼吸速率外，其余處理均與CK處理存在顯著差異，同時在加入保水劑后胡楊幼苗暗光補償點均明顯低于CK處理。T2處理、T3處理胡楊幼苗最大凈光合速率、光飽和點均明顯高于其他處理，但是光補償點、暗呼吸速率明顯低于其他處理，表明在保水劑加量為10 g/株時，光合效率得到明顯提升(表3)。

表2 保水劑對胡楊幼苗光合氣體交換與資源利用效率的影響

表3 保水劑對胡楊幼苗光合作用-光響應參數的影響

5 討論

研究表明，聚天冬氨酸保濕劑的施入能夠促進胡楊幼苗的生長，這與前人[7～10]的研究結果相一致。但是在不同保水劑施入量下，胡楊幼苗生長存在顯著差異，在保水劑用量為10 g/株、15 g/株時，胡楊幼苗新梢長度、側根數、根長等指標明顯高于其他處理，可以看出這2個保水劑施入量對胡楊幼苗生長的促進作用更好。這可能是由于在土壤內施入保水劑后，可幫助土壤根系吸收并儲存液相水，這對干旱起到了有效的緩解作用，幼苗可更好地進行光合固氮，從而促進幼苗生長，幫助干物質積累[11]，但是保水劑施入量過高，土粒間相互粘結，土壤大孔徑以及透氣性會明顯降低，這會抑制土壤的水分運動以及根系活動，最終影響根系以及地上部分的生長[12]。

相關研究表明，保水劑的施入可提高植物的光合效率，促進植物生長以及發育，最終達到增產目的[13]。本研究發現，保水劑的施入能夠提升胡楊幼苗光合能力，在保水劑施入量為10 g/株時，胡楊幼苗光合能力得到了顯著提高，但是隨著保水劑施入量的增加，光合能力有所降低。這與韋蘭英[14]、楊義伶等[15]的研究結果相一致。

6 結論

保水劑的施入可促進胡楊幼苗生長、降低呼吸消耗，提升光合能力及資源利用效率。在保水劑施入量為10g/株時效果最為理想。