淀粉类高吸水性树脂在农业中的应用研究

水东莉

（辽宁农业职业技术学院农业装备工程学院，辽宁 营口 115009）

高吸水性树脂是一种典型的功能高分子材料，能够吸收并保持自身重量数百倍甚至几千倍的水，受压不易释水[1-2]。高吸水性树脂由于其优良的吸水性和保水性，应用范围不断扩展，被广泛应用于农林园艺、医疗卫生、食品行业、日用品行业、人工智能材料等各个领域[3-5]。本文重点探讨了在沙土中添加淀粉类高吸水性树脂对大丽花生长的影响，对推广淀粉类高吸水性树脂在农业生产中的广泛应用具有一定的现实意义。

1 材料与方法

1.1 原料与仪器设备

原料：玉米淀粉，丙烯酸（化学纯），氢氧化钠（化学纯），过硫酸铵（分析纯），丙酮乙醇溶液（化学纯），三氯乙酸溶液（化学纯），盆栽大丽花，沙土。

仪器设备：紫外可见分光光度仪TU-1810，北京普析通用仪器有限责任公司；扫描电镜SSX-550，日本岛津所；数显恒温水浴锅HH-4，上海实验仪器有限公司；超级恒温器，国华电器有限公司；低速台式离心机800B，正泰集团公司。

1.2 试验方法

1.2.1 淀粉类高吸水性树脂的制备

称取4.86 g NaOH，14.58 g水，配制成质量比为25%的NaOH溶液，冷却后加入12 g丙烯酸，待再次冷却后加入2 g玉米淀粉和0.08 g过硫酸铵，混合均匀置于恒温水浴锅中加热至50 ℃，并不断搅拌，令其反应，糊化后置于恒温器中冷却至室温。干燥后将其造粒备用[6]。

1.2.2 大丽花生长梯度试验

试验前，将大丽花分别移栽到沙土和混有0.5%（与沙土的质量比）淀粉类高吸水性树脂颗粒的沙土中，进行盆栽，在相同的温度、三种不同湿度环境下生长，具体如表1所示。

表1 大丽花生长环境对照表

在大丽花生长过程中，分4个梯度（第1梯度：1～5天；第2梯度：6～10天；第3梯度：11～15天；第4梯度：16～20天），每隔5天对三种环境下大丽花的生长状态以及叶绿素和丙二醛的含量进行观察和测定。

1.3 测试与表征

1.3.1 表面形貌观测

将制备的淀粉类高吸水性树脂颗粒表面进行镀金属膜处理，采用SSX-550型扫描电镜，对其表面形貌进行观察分析。

1.3.2 叶绿体色素的提取及定量测定

称取大丽花叶片0.2 g，剪成4 mm～8 mm叶条于容量瓶中，并加入1∶1的丙酮乙醇溶液提取液至叶片完全浸入，置于暗箱中浸提叶绿素，直至碎片变白。将提取液倒入比色皿中，在TU-1810紫外可见分光光度计内，在波长633 nm和645 nm下测定吸光度[7-8]。

式中，A663为在663波长下的吸光度值；A645为在645波长下的吸光度值；V为容量瓶的容积（mL）；W为叶片鲜重（mg）。

分别测定每种生长环境下大丽花叶片的叶绿素含量，取每种生长环境下叶绿素含量的平均值。

1.3.3 植物体内丙二醛含量的测定

称取大丽花叶片0.5 g，加入少量石英砂和10%三氯乙酸溶液2 mL研磨至匀浆，再加入10%三氯乙酸溶液8 mL进一步研磨，匀浆在800B离心机内以4 000 r/min离心10 min。取4支干净试管编号，其中3支试管中加入2 mL提取液为样品管，1支加入2 mL蒸馏水，再向各试管中加入2 mL0.6%硫代巴比妥酸溶液摇匀，混合液在沸水液中反应15 min，迅速冷却后再离心10 min。取上层清液在TU-1810紫外可见分光光度计内，在波长450 nm、532 nm和600 nm下测定吸光度[9]。

式中，A450为在450 nm波长下测得的吸光度值；A532为在532 nm波长下测得的吸光度值；A600为在600 nm波长下测得的吸光度值。

分别测定每种生长环境下大丽花叶片的丙二醛含量，取每种生长环境下丙二醛含量的平均值。

2 结果与分析

2.1 显微组织的分析

图1为淀粉类高吸水性树脂的表面形貌。由图1可知，淀粉类高吸水性树脂颗粒的结构疏松，表面凹凸不平呈褶皱状，且贯穿有明显的沟壑，比表面积大。当淀粉类高吸水性树脂与水接触时，水更容易渗透到树脂内部，说明淀粉类高吸水性树脂具有一定的保水性。

图1 淀粉类高吸水性树脂表面形貌

2.2 大丽花生长状态分析

表2为在不同环境下，大丽花生长状态对比表。由表2可知，含有淀粉类高吸水性树脂沙土环境不浇水的大丽花与沙土环境正常浇水的大丽花在第1梯度均可正常生长，而干旱情况下的大丽花开始出现萎蔫现象。当时间进入第4梯度时，正常环境和添加0.5%淀粉类高吸水性树脂沙土环境的大丽花叶片出现不同程度的变黄，而干旱环境下的大丽花枯死。说明淀粉类高吸水性树脂可以吸收水分，减少沙土中水分的流失，维持植物的生长。

表2 不同环境下大丽花生长状态对比表

2.3 叶绿素含量分析

图2为不同环境下，大丽花叶片中叶绿素含量的变化曲线。由图2可知，第2梯度（第6天到第10天）三种环境下大丽花的叶绿素含量均呈上升趋势，且干旱环境大丽花叶绿素曲线斜率最大，沙土中添加0.5%淀粉类高吸水性树脂的大丽花叶绿素增长了14.11%，干旱环境的大丽花叶绿素增长了63.91%，说明由于干旱环境的不保水性使大丽花中的叶绿素急剧增加。将第4梯度与第1梯度相比，可以得出如下结论：1）正常环境生长的大丽花叶绿素的含量增长20.95%；2）沙土中含0.5%淀粉类高吸水性树脂的大丽花叶绿素的含量下降22.32%；3）干旱环境下大丽花叶绿素的含量下降51.42%。这是由于植物利用叶绿素通过光合作用获得生长发育的基本能量和养分[10]。植物在受干旱胁迫下，相对含水量下降，叶绿素含量降低。因此，淀粉类高吸水性树脂通过吸收沙土中的水分，增强土壤的保水能力，从而阻止植物中的叶绿素流失。

图2 不同环境下大丽花叶片中叶绿素含量变化曲线

2.4 丙二醛结果与分析

图3为不同环境下大丽花叶片中丙二醛（MDA）含量的变化曲线。

图3 不同环境下大丽花叶片中丙二醛（MDA）含量的变化曲线

由图3可知，在每一个梯度，大丽花中MDA的含量在含有淀粉类高吸水性树脂沙土和干旱环境生长的大丽花中均有所增长，且前者比后者的MDA含量变化更缓慢。第4梯度与第1梯度相比：1）正常环境生长的大丽花MDA的含量下降7.35%；2）沙土中含0.5%淀粉类高吸水性树脂的大丽花，其MDA的含量增长788.46%；3）干旱环境大丽花的MDA含量增长1 151.85%。这是由于植物体内丙二醛（MDA）含量的增加会引起蛋白质、核苷酸等生命大分子的交联聚合，且具有细胞毒性，通过MDA含量可以间接得知细胞的受害程度，说明植物的长势[11]。植物在干旱胁迫下，缺少水分产生大量MDA。沙土中淀粉类高吸水性树脂具有保水作用，可以提供植物生长必需的水分，可抑制植物中MDA的生成。

3 结论

在沙土中加入淀粉类高吸水性树脂可以有效吸收沙土中的水分，增强土壤的保水能力，阻止植物中的叶绿素流失，抑制植物中MDA的产生，从而保证植物的正常生长。