保水剂对胡杨幼苗生长及光合特性的影响

甘海霞

(张掖市甘州区西城驿林场，甘肃 张掖 734000)

1 引言

胡杨是被子植物门、双子叶植物纲、五桠果亚纲、杨柳目、杨柳科、杨属植物，又被称为胡桐、英雄桐、水桐，是自然界稀有的一种落叶中型天然乔木[1]。胡杨有着“沙漠卫士”的美称，在干旱荒漠区域已成为人工造林的优选树种[2]。近年来，大量学者研究了胡杨生长发育、抗逆性、生态适应机制等特性，但是胡杨抗寒性较差，同时分布区域环境恶劣，在干旱环境内如何保证胡杨幼苗正常生长已成为迫切需要解决的问题。

保水剂是一种高分子聚合物，具备优良的吸水及保水性能，将其施入田间，可提升土壤蓄水保墒性能，促进植物生长发育，提高造林成活率[3]。聚天冬氨酸是一种环保型保水剂新材料[4]。当前，聚天冬氨酸已经在黄瓜、玉米等作物上得到广泛应用，但是在不同气候、土壤环境内，针对不同作物类型聚天冬氨酸的施用效果存在较大差异[5]。为探究聚天冬氨酸保水剂对胡杨幼苗的应用效果，本文以2年生胡杨实生苗为材料，探讨聚天冬氨酸不同用量对胡杨幼苗生长及光合特性的影响，希望能够为干旱地区节水抗旱造林提供参考依据。

2 试验地概况

试验地位于某试验区内，当地年平均降水量为51.5 mm，年均蒸发量为1891 mm，年平均日照时长为2900 h，平均气温为10.4 ℃。试验地土壤为沙土，pH值为8.75。

3 材料与方法

3.1 试验材料

供试植物为当地乡土乔木树种2年生胡杨幼苗；供试保水剂为聚天冬氨酸保水剂(吸水倍数为300倍)。

3.2 试验设计

根据聚天冬氨酸的施入量共设置5个处理，分别为CK处理(不施入保水剂)，T1处理(保水剂施入量为5 g/株)，T2处理(保水剂施入量为10 g/株)，T3处理(保水剂施入量为15 g/株)，T4处理(保水剂施入量为20 g/株)。各处理分别重复3次。

在各试验小区内，行株距均为50 cm。2020年4月14日，在苗圃地开挖幼苗，选择根系完整、健康无病害、高度基本一致的胡杨幼苗，分别在各个试验小区内种植32株。在各个小区内分别开挖深度为30 cm的栽植穴，确保栽植穴内胡杨幼苗根系分布均匀，各个处理严格按照保水剂的施入剂量称取保水剂，将保水剂倒入至沙土内，充分拌合确保其混匀，接着在幼苗根系周边填土、压实并覆盖土壤，直至幼苗周边土壤厚度高于地面5 cm。移栽结束后充分灌溉，确保根土密接。在胡杨幼苗生长过程中采取当地常规田间管理方式，及时去除杂草，无需浇水及施肥。

3.3 测量方法

3.3.1 生长指标测定

2020年6月2日，在各个处理中随机选择10株长势健壮的幼苗，采用米尺及游标卡尺测量各植株株高、地径、新梢长、新梢直径。在8月下旬对上述指标再次测量，按照张彩琴等[6]方法对各指标的绝对生长速率以及相对生长速度测量。

3.2.2 光合特性的测定

8月上旬，选择晴朗无云天气，于9：00～13：00在每株幼苗上选择2片向阳的新梢中部功能叶片，采用LI-6400型便携式光合仪测量光合气体交换参数，并计算水分利用效率及光能利用率。

采用叶子飘等[7]方法测量功能叶片净光合速率并计算光响应参数。

4 结果与分析

4.1 保水剂对胡杨幼苗生长的影响

不同保水剂加量对胡杨幼苗株高、地径存在显著影响。从表1中可以看出，T2 处理胡杨幼苗株高及地径最大，明显高于其余处理。在加入保水剂后，胡杨幼苗株高、地径的绝对生长速率、相对生长速率明显高于CK处理，其中T2处理各指标生长速度最快。

保水剂的加入对胡杨幼苗新梢长度有一定的促进作用，其中T2处理、T3处理、T4处理胡杨幼苗新梢长度差异不显著，但是明显高于CK处理和T1处理；保水剂的加入可增加胡杨幼苗新梢直径，其中T2处理、T3处理、T4处理胡杨幼苗新梢直径差异不显著，接着为T1处理，CK处理新梢直径为最低；不同处理胡杨幼苗新梢干质量存在显著差异，其由高到低依次为T2处理、T3处理、T4处理、T1处理和CK处理，其中T3处理、T4处理差异不显著，CK处理与T1处理差异不显著；保水剂的加入能够有效提升胡杨幼苗总叶面积，其中T2处理总叶面积为最大，CK处理总叶面积为最低。

在加入保水剂后，胡杨幼苗一级侧根数以及二级侧根数均明显增加，显著高于CK处理，特别是T2处理及T3处理，这两个处理的侧根总数明显高于其他处理；从胡杨幼苗根长情况来看，T2处理、T3处理、T4处理三者间不存在显著差异，但是明显高于CK处理及T1处理。

综上所述，保护剂的加入对胡杨幼苗生长具备一定的促进作用，在保水剂加入量为10 g/株时，对胡杨幼苗生长的促进作用最为明显。

表1 保水剂对胡杨幼苗生长的影响

4.2 保水剂对胡杨幼苗光合特性的影响

在加入保水剂后，胡杨幼苗净光合速率、胞间CO2浓度、光能利用率及水分利用率均明显高于CK处理。但是不同保水剂添加量会对幼苗光合作用造成显著影响，T2处理时气孔导度明显高于其他处理，同时净光合速率、胞间CO2浓度、光能利用率均明显高于T1处理和T4处理；T3处理蒸腾速度为最高，但是与T2、T4处理差异不显著，比CK处理高出了34.75%(表2)。

在加入保水剂后，胡杨幼苗最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率各指标均存在较大影响。除T1处理条件下最大净光合速率、光饱和点、暗呼吸速率外，其余处理均与CK处理存在显著差异，同时在加入保水剂后胡杨幼苗暗光补偿点均明显低于CK处理。T2处理、T3处理胡杨幼苗最大净光合速率、光饱和点均明显高于其他处理，但是光补偿点、暗呼吸速率明显低于其他处理，表明在保水剂加量为10 g/株时，光合效率得到明显提升(表3)。

表2 保水剂对胡杨幼苗光合气体交换与资源利用效率的影响

表3 保水剂对胡杨幼苗光合作用-光响应参数的影响

5 讨论

研究表明，聚天冬氨酸保湿剂的施入能够促进胡杨幼苗的生长，这与前人[7～10]的研究结果相一致。但是在不同保水剂施入量下，胡杨幼苗生长存在显著差异，在保水剂用量为10 g/株、15 g/株时，胡杨幼苗新梢长度、侧根数、根长等指标明显高于其他处理，可以看出这2个保水剂施入量对胡杨幼苗生长的促进作用更好。这可能是由于在土壤内施入保水剂后，可帮助土壤根系吸收并储存液相水，这对干旱起到了有效的缓解作用，幼苗可更好地进行光合固氮，从而促进幼苗生长，帮助干物质积累[11]，但是保水剂施入量过高，土粒间相互粘结，土壤大孔径以及透气性会明显降低，这会抑制土壤的水分运动以及根系活动，最终影响根系以及地上部分的生长[12]。

相关研究表明，保水剂的施入可提高植物的光合效率，促进植物生长以及发育，最终达到增产目的[13]。本研究发现，保水剂的施入能够提升胡杨幼苗光合能力，在保水剂施入量为10 g/株时，胡杨幼苗光合能力得到了显著提高，但是随着保水剂施入量的增加，光合能力有所降低。这与韦兰英[14]、杨义伶等[15]的研究结果相一致。

6 结论

保水剂的施入可促进胡杨幼苗生长、降低呼吸消耗，提升光合能力及资源利用效率。在保水剂施入量为10g/株时效果最为理想。