保水劑對大白菜基質育苗及大田生長的影響

白向清，曹媛媛，趙一安，趙一多

（張家口市農村合作經濟經營管理站，河北張家口 075000）

保水劑（SAP）又稱高吸水性樹脂、高分子吸水劑等，是一類具有超高吸水和保水能力的高分子聚合物，于20 世紀60 年代在美國首先研制和開發(fā)[1]，是近年來迅速發(fā)展的化學節(jié)水技術之一，已成為繼農藥、化肥和地膜之后的第四大農用化學品[2]。保水劑中含有大量的親水基因，可以吸收其自身質量達到幾百倍的純水，同時可以在植物生長需要水分時緩慢釋放，還有控釋肥料的作用，在我國農業(yè)領域被廣泛應用于植樹造林、旱作節(jié)水農業(yè)、山地果樹、廢棄礦山或邊旁綠地的植被恢復等各個領域[3-5]。

張家口市壩上地區(qū)位于內蒙古高原南端，屬于典型的寒冷性大陸季風氣候，是農牧交錯生態(tài)經濟類型，全年降水量只有300～400 mm，無霜期90～120 d，年均溫度1.2～3.5 ℃，雨熱同季，集中在每年的6—8月。土壤類型主要是栗鈣土，保水保肥能力差，土壤蒸發(fā)量大加上降水量少導致農田和地下水資源均處于虧缺狀態(tài)，嚴重制約了當?shù)剞r業(yè)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展。

張家口市壩上地區(qū)目前蔬菜種植面積逼近4萬hm2，蔬菜產業(yè)已經成為張家口的主要支柱產業(yè)[6]。發(fā)揮冷涼型蔬菜的種植優(yōu)勢，持續(xù)推進設施蔬菜、節(jié)水型蔬菜的節(jié)水種植技術被列入了《張家口市綠色農牧產業(yè)崛起行動方案（2022—2025 年）》[7]。大白菜在壩上地區(qū)的錯季蔬菜生產中與甘藍種植面積總和達到蔬菜種植總面積的50%左右，是菜農相對穩(wěn)定的收入來源，但大白菜屬于高耗水蔬菜，這就與張家口壩上地區(qū)水資源的匱乏形成了明顯的矛盾。

目前張家口市壩上地區(qū)的大白菜種植通常采用基質育苗來縮短大白菜在露地的時間，但穴盤育苗經常會因缺水而增加澆水頻率，費時費工也增加了人力消耗。露地定植后全生育期需灌水達到8次1 920 m3·hm-2[6],也不符合目前水資源匱乏現(xiàn)狀和旱作節(jié)水農業(yè)發(fā)展趨勢。本試驗在大白菜基質育苗和大田栽培過程中，分別添加不同比例的保水劑，探索其對大白菜在穴盤育苗階段和大田種植階段的萌發(fā)及生長發(fā)育的影響，以期為張家口市壩上地區(qū)的大白菜的節(jié)水種植提供新的思路和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

大白菜品種為“龍白12”，黑龍江省農業(yè)科學院選育，由張家口市種子管理站提供；保水劑為博科保水劑（農林用），由遼寧博科生物科技有限公司提供；育苗基質為珍珠巖、蛭石、草炭土按一定比例配制成的通用型營養(yǎng)土，其N、P、K 含量3.5%～4%，有機質含量＞25%，腐殖酸含量＞25%，pH值為5.8。

1.2 試驗設計

1.2.1 大白菜穴盤育苗試驗

試驗于2022 年5 月在張家口市張北縣小二臺鎮(zhèn)蔬菜種植基地的育苗大棚內進行。將保水劑設置成0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%（質量分數(shù)）的濃度梯度加入到育苗基質中，與基質充分混合。選擇顆粒飽滿一致的“龍白12”種子，清水浸泡8 h 吸水，用50孔穴盤進行育苗，每穴播種2粒，3次重復。播種后澆足底水，利用VM-220 型便攜式水分測定儀確定基質含水量，當基質含水量低于60%時再次灌水直至飽和，以此重復，記錄大白菜整個育苗周期的澆水次數(shù)、發(fā)芽情況等，具體測定指標及方法如下：

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽勢=3 d內發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

25 d 時，結合定植，每處理選擇10 株幼苗，測定其株高、葉片數(shù)；選其中5 株，洗凈根部基質，測定其鮮重和干重，計算其干鮮重比。

1.2.2 露地種植大白菜試驗

播種育苗25 d后，大白菜7～8片真葉時，將其定植到大田。大田畦寬2 m，長5 m，以自然土壤進行種植，土壤理化性質見表1。

表1 大田土壤理化性質

將保水劑按照0、10、20、30、40 kg·hm-2的濃度梯度溝施于地表下10 cm 深度處，每個處理間用30 cm保護行分隔，大白菜株距30 cm，行距40 cm，每畦栽種83株。將每個處理的保水劑平分之后均勻地施于定植溝內，3 次重復。大白菜整個生育期內，采用膜下滴灌方式補充水分。6月1日定植后澆1次定植水，此后利用VM-220 型便攜式水分測定儀每天測定土壤含水量，當其降到60%以下時及時補充水分[此時到飽和的灌水定額為240 m3/(hm2·次)]，記錄整個生育期內不同處理的灌水次數(shù)和灌水總量。整個生育期均補充同樣肥料2 次，結合澆水施入。定植后，每個處理選定標準植株5 株，采收時測定其葉球高度和葉球橫徑，利用排水法計算葉球緊實度；測定其根系質量（干重、鮮重和干鮮比）；測定其毛菜產量、凈菜產量和凈菜率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用EXCEL-2017 和SPSS 22.0 軟件對數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2 結果與分析

2.1 保水劑對大白菜“龍白12”種子萌發(fā)的影響

由表2 可知，大白菜“龍白12”種子的發(fā)芽率與發(fā)芽勢隨著保水劑濃度的增加呈現(xiàn)整體先上升后下降的趨勢。當保水劑濃度為0.8%時，大白菜“龍白12”的發(fā)芽率為91.8%，發(fā)芽勢為84.6%，發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，與對照和低于該濃度保水劑之間無顯著性差異存在，但其發(fā)芽率與保水劑濃度為1.2%時存在顯著性差異，發(fā)芽勢與保水劑濃度為1.0%和1.2%時存在顯著性差異，說明適量的保水劑添加到育苗基質中對種子萌發(fā)的影響不大，且其發(fā)芽率和發(fā)芽勢均大于80%，單保水劑濃度不能大于1.0%。

表2 保水劑對大白菜“龍白12”種子萌發(fā)的影響

2.2 保水劑對基質保水性和大白菜“龍白12”幼苗生長的影響

大白菜“龍白12”播種后對每個穴盤澆足底水，當基質含水量下降至60%時再次灌水至飽和，統(tǒng)計25 d 的累積澆水次數(shù)。由表3 可知，穴盤中育苗基質的澆水次數(shù)均小于對照且與對照存在顯著性差異，并呈現(xiàn)隨保水劑濃度增加先減少后增加的變化趨勢，保水劑濃度為0.8%時，其澆水次數(shù)最少，只有25.3 次，與其他的保水劑濃度都有顯著性差異，說明保水劑濃度為0.8%時，保水劑的節(jié)水效果最好。

表3 保水劑對基質保水性和大白菜“龍白12”幼苗生長的影響

表3 表明，在育苗基質中混入保水劑可以顯著促進大白菜“龍白12”幼苗的生長，其株高和葉片數(shù)均與對照存在顯著性差異（1.2%時葉片數(shù)與對照之間無顯著性差異存在），當保水劑濃度為0.8%時，其株高和葉片數(shù)最大，分別為8.7 cm 和8.9 個，與其他的處理之間也存在顯著性差異。根系質量表現(xiàn)與莖葉質量呈現(xiàn)相同的變化趨勢，保水劑濃度高于0.6%時，隨著濃度的增加，其根系干鮮比之間存在顯著性差異，但其根系的鮮重和干重均在保水劑濃度為0.8%時最佳，說明當保水劑濃度足夠大時，可能會影響根系質量，有利于干物質的積累，綜合灌水次數(shù)、莖葉和根系質量，保水劑濃度為0.8%時對大白菜“龍白12”的生長效果最好。

2.3 保水劑對大白菜“龍白12”大田生長的影響

由表4 可知，在土壤中添加不同用量的保水劑，均可以顯著改善大白菜“龍白12”的生長表現(xiàn)，且不同使用濃度都與對照間存在顯著性差異，說明保水劑可以改善“龍白12”的葉球和根系質量，提高其品質。隨著保水劑使用濃度的增加，葉球質量表現(xiàn)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，當保水劑濃度為30 kg·hm-2時，葉球的高度最高，為26.3 cm，橫徑最寬，為20.23 cm，緊實度也最好，為78.28，顯著優(yōu)于其它濃度處理，但葉球橫徑在不同處理濃度之間無顯著性差異存在。根系質量基本呈現(xiàn)與葉球質量同樣的變化趨勢，當保水劑濃度達到為30 kg·hm-2時，其根系鮮重、干重和干鮮比均最大，分別為59.21 g、16.34 g 和0.276，其根系鮮重和干重均與其他濃度處理之間存在顯著性差異，而干鮮比在30 kg·hm-2和40 kg·hm-2之間無顯著性差異存在，說明當用量達到某一數(shù)值時，保水劑的效能發(fā)揮有趨于穩(wěn)定的可能性。就大白菜“龍白12”的大田生長表現(xiàn)而言，保水劑濃度為30 kg·hm-2時更有利于大白菜“龍白12”品質的提升。

表4 保水劑對大白菜“龍白12”大田生長的影響

2.4 保水劑對大田土壤保水性和大白菜“龍白12”產量的影響

由表5 可知，在土壤中溝施保水劑，均可以減少定植后的灌水次數(shù)，因此灌水定額也隨之減少，且隨著保水劑濃度的增加，其灌水次數(shù)和灌水定額均呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，當保水劑使用濃度為30 kg·hm-2時，其定植后的灌水次數(shù)只有3 次，灌水定額為720 m3·hm-2，只有對照的一半，說明保水劑在一定濃度使用范圍內可以明顯改善土壤的保水性能，減少地下水的使用量，還可以節(jié)約電力和人力成本。由于保水性能和緩釋作用的發(fā)揮，其毛菜產量、凈菜產量也隨著保水劑濃度的增加而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，同樣在30 kg·hm-2時表現(xiàn)為最佳，產量分別是113 658.5、104 906.85 kg·hm-2，與其他保水劑濃度處理之間存在顯著性差異，其凈菜率為92.3%；其它處理與對照之間也有顯著性差異，凈菜率也都高于對照，說明保水劑在一定程度上具有減少灌水次數(shù)增加產量的功能，以30 kg·hm-2為最佳，認為是該濃度保水劑對土壤水分的吸水能力、保水性能和緩釋能力最強的結果。

表5 保水劑對土壤保水性和大白菜“龍白12”產量的影響

3 討論與結論

保水劑作為一種高吸水性樹脂產品，具有獨特的分子結構，可以用于控制土壤或基質中的水分或養(yǎng)分的吸收和釋放，在一定程度上起到調節(jié)土壤或基質的水分和養(yǎng)分的作用，廣泛應用于農林業(yè)的各個領域。保水劑在調節(jié)水肥的同時會改善根系周圍的環(huán)境條件來促進植株的根系發(fā)育，誘導根系延長它對水分和養(yǎng)分的吸收范圍進而促進植株的生長，增強其抗旱保肥性能。本試驗中大白菜“龍白12”幼苗和收獲時候根系質量的提升、毛菜和凈菜產量的提高就是最好的證明，這與黃偉等[8]、董傳遷等[9]的研究結果一致。但保水劑過量使用會對基質和土壤的保水性產生抑制作用，原因可能是保水劑濃度過大會造成基質或土壤的板結，從而影響其吸水保水性能。

大白菜“龍白12”育苗期和大田生長期各項指標的變化表明，大白菜“龍白12”基質育苗的最佳保水劑添加濃度為0.8%，田間種植的最佳保水劑使用濃度為3 0 kg·hm-2。