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(qū)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(wèi)士”的美稱，在干旱荒漠區(qū)域已成為人工造林的優(yōu)選樹種[2]。近年來，大量學者研究了胡楊生長發(fā)育、抗逆性、生態(tài)適應機制等特性，但是胡楊抗寒性較差，同時分布區(qū)域環(huán)境惡劣，在干旱環(huán)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(yōu)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(fā)育，提高造林成活率[3]。聚天冬氨酸是一種環(huán)保型保水劑新材料[4]。當前，聚天冬氨酸已經(jīng)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(huán)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(qū)節(jié)水抗旱造林提供參考依據(jù)。

2 試驗地概況

試驗地位于某試驗區(qū)內，當?shù)啬昶骄邓繛?1.5 mm，年均蒸發(fā)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?shù)剜l(xiāng)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(shù)為300倍)。

3.2 試驗設計

根據(jù)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(qū)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(qū)內種植32株。在各個小區(qū)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?shù)爻Ｒ?guī)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(shù)，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(shù)。

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(shù)以及二級側根數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)、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(fā)育，最終達到增產目的[13]。本研究發(fā)現(xiàn)，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。