保水剂对大白菜基质育苗及大田生长的影响

白向清，曹媛媛，赵一安，赵一多

（张家口市农村合作经济经营管理站，河北张家口 075000）

保水剂（SAP）又称高吸水性树脂、高分子吸水剂等，是一类具有超高吸水和保水能力的高分子聚合物，于20 世纪60 年代在美国首先研制和开发[1]，是近年来迅速发展的化学节水技术之一，已成为继农药、化肥和地膜之后的第四大农用化学品[2]。保水剂中含有大量的亲水基因，可以吸收其自身质量达到几百倍的纯水，同时可以在植物生长需要水分时缓慢释放，还有控释肥料的作用，在我国农业领域被广泛应用于植树造林、旱作节水农业、山地果树、废弃矿山或边旁绿地的植被恢复等各个领域[3-5]。

张家口市坝上地区位于内蒙古高原南端，属于典型的寒冷性大陆季风气候，是农牧交错生态经济类型，全年降水量只有300～400 mm，无霜期90～120 d，年均温度1.2～3.5 ℃，雨热同季，集中在每年的6—8月。土壤类型主要是栗钙土，保水保肥能力差，土壤蒸发量大加上降水量少导致农田和地下水资源均处于亏缺状态，严重制约了当地农业的稳定和可持续发展。

张家口市坝上地区目前蔬菜种植面积逼近4万hm2，蔬菜产业已经成为张家口的主要支柱产业[6]。发挥冷凉型蔬菜的种植优势，持续推进设施蔬菜、节水型蔬菜的节水种植技术被列入了《张家口市绿色农牧产业崛起行动方案（2022—2025 年）》[7]。大白菜在坝上地区的错季蔬菜生产中与甘蓝种植面积总和达到蔬菜种植总面积的50%左右，是菜农相对稳定的收入来源，但大白菜属于高耗水蔬菜，这就与张家口坝上地区水资源的匮乏形成了明显的矛盾。

目前张家口市坝上地区的大白菜种植通常采用基质育苗来缩短大白菜在露地的时间，但穴盘育苗经常会因缺水而增加浇水频率，费时费工也增加了人力消耗。露地定植后全生育期需灌水达到8次1 920 m3·hm-2[6],也不符合目前水资源匮乏现状和旱作节水农业发展趋势。本试验在大白菜基质育苗和大田栽培过程中，分别添加不同比例的保水剂，探索其对大白菜在穴盘育苗阶段和大田种植阶段的萌发及生长发育的影响，以期为张家口市坝上地区的大白菜的节水种植提供新的思路和参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

大白菜品种为“龙白12”，黑龙江省农业科学院选育，由张家口市种子管理站提供；保水剂为博科保水剂（农林用），由辽宁博科生物科技有限公司提供；育苗基质为珍珠岩、蛭石、草炭土按一定比例配制成的通用型营养土，其N、P、K 含量3.5%～4%，有机质含量＞25%，腐殖酸含量＞25%，pH值为5.8。

1.2 试验设计

1.2.1 大白菜穴盘育苗试验

试验于2022 年5 月在张家口市张北县小二台镇蔬菜种植基地的育苗大棚内进行。将保水剂设置成0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%和1.2%（质量分数）的浓度梯度加入到育苗基质中，与基质充分混合。选择颗粒饱满一致的“龙白12”种子，清水浸泡8 h 吸水，用50孔穴盘进行育苗，每穴播种2粒，3次重复。播种后浇足底水，利用VM-220 型便携式水分测定仪确定基质含水量，当基质含水量低于60%时再次灌水直至饱和，以此重复，记录大白菜整个育苗周期的浇水次数、发芽情况等，具体测定指标及方法如下：

发芽率=发芽种子数/供试种子总数×100%

发芽势=3 d内发芽种子数/供试种子总数×100%

25 d 时，结合定植，每处理选择10 株幼苗，测定其株高、叶片数；选其中5 株，洗净根部基质，测定其鲜重和干重，计算其干鲜重比。

1.2.2 露地种植大白菜试验

播种育苗25 d后，大白菜7～8片真叶时，将其定植到大田。大田畦宽2 m，长5 m，以自然土壤进行种植，土壤理化性质见表1。

表1 大田土壤理化性质

将保水剂按照0、10、20、30、40 kg·hm-2的浓度梯度沟施于地表下10 cm 深度处，每个处理间用30 cm保护行分隔，大白菜株距30 cm，行距40 cm，每畦栽种83株。将每个处理的保水剂平分之后均匀地施于定植沟内，3 次重复。大白菜整个生育期内，采用膜下滴灌方式补充水分。6月1日定植后浇1次定植水，此后利用VM-220 型便携式水分测定仪每天测定土壤含水量，当其降到60%以下时及时补充水分[此时到饱和的灌水定额为240 m3/(hm2·次)]，记录整个生育期内不同处理的灌水次数和灌水总量。整个生育期均补充同样肥料2 次，结合浇水施入。定植后，每个处理选定标准植株5 株，采收时测定其叶球高度和叶球横径，利用排水法计算叶球紧实度；测定其根系质量（干重、鲜重和干鲜比）；测定其毛菜产量、净菜产量和净菜率。

1.3 数据处理

利用EXCEL-2017 和SPSS 22.0 软件对数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 保水剂对大白菜“龙白12”种子萌发的影响

由表2 可知，大白菜“龙白12”种子的发芽率与发芽势随着保水剂浓度的增加呈现整体先上升后下降的趋势。当保水剂浓度为0.8%时，大白菜“龙白12”的发芽率为91.8%，发芽势为84.6%，发芽率和发芽势均最高，与对照和低于该浓度保水剂之间无显著性差异存在，但其发芽率与保水剂浓度为1.2%时存在显著性差异，发芽势与保水剂浓度为1.0%和1.2%时存在显著性差异，说明适量的保水剂添加到育苗基质中对种子萌发的影响不大，且其发芽率和发芽势均大于80%，单保水剂浓度不能大于1.0%。

表2 保水剂对大白菜“龙白12”种子萌发的影响

2.2 保水剂对基质保水性和大白菜“龙白12”幼苗生长的影响

大白菜“龙白12”播种后对每个穴盘浇足底水，当基质含水量下降至60%时再次灌水至饱和，统计25 d 的累积浇水次数。由表3 可知，穴盘中育苗基质的浇水次数均小于对照且与对照存在显著性差异，并呈现随保水剂浓度增加先减少后增加的变化趋势，保水剂浓度为0.8%时，其浇水次数最少，只有25.3 次，与其他的保水剂浓度都有显著性差异，说明保水剂浓度为0.8%时，保水剂的节水效果最好。

表3 保水剂对基质保水性和大白菜“龙白12”幼苗生长的影响

表3 表明，在育苗基质中混入保水剂可以显著促进大白菜“龙白12”幼苗的生长，其株高和叶片数均与对照存在显著性差异（1.2%时叶片数与对照之间无显著性差异存在），当保水剂浓度为0.8%时，其株高和叶片数最大，分别为8.7 cm 和8.9 个，与其他的处理之间也存在显著性差异。根系质量表现与茎叶质量呈现相同的变化趋势，保水剂浓度高于0.6%时，随着浓度的增加，其根系干鲜比之间存在显著性差异，但其根系的鲜重和干重均在保水剂浓度为0.8%时最佳，说明当保水剂浓度足够大时，可能会影响根系质量，有利于干物质的积累，综合灌水次数、茎叶和根系质量，保水剂浓度为0.8%时对大白菜“龙白12”的生长效果最好。

2.3 保水剂对大白菜“龙白12”大田生长的影响

由表4 可知，在土壤中添加不同用量的保水剂，均可以显著改善大白菜“龙白12”的生长表现，且不同使用浓度都与对照间存在显著性差异，说明保水剂可以改善“龙白12”的叶球和根系质量，提高其品质。随着保水剂使用浓度的增加，叶球质量表现呈现先增加后降低的趋势，当保水剂浓度为30 kg·hm-2时，叶球的高度最高，为26.3 cm，横径最宽，为20.23 cm，紧实度也最好，为78.28，显著优于其它浓度处理，但叶球横径在不同处理浓度之间无显著性差异存在。根系质量基本呈现与叶球质量同样的变化趋势，当保水剂浓度达到为30 kg·hm-2时，其根系鲜重、干重和干鲜比均最大，分别为59.21 g、16.34 g 和0.276，其根系鲜重和干重均与其他浓度处理之间存在显著性差异，而干鲜比在30 kg·hm-2和40 kg·hm-2之间无显著性差异存在，说明当用量达到某一数值时，保水剂的效能发挥有趋于稳定的可能性。就大白菜“龙白12”的大田生长表现而言，保水剂浓度为30 kg·hm-2时更有利于大白菜“龙白12”品质的提升。

表4 保水剂对大白菜“龙白12”大田生长的影响

2.4 保水剂对大田土壤保水性和大白菜“龙白12”产量的影响

由表5 可知，在土壤中沟施保水剂，均可以减少定植后的灌水次数，因此灌水定额也随之减少，且随着保水剂浓度的增加，其灌水次数和灌水定额均呈现先减少后增加的趋势，当保水剂使用浓度为30 kg·hm-2时，其定植后的灌水次数只有3 次，灌水定额为720 m3·hm-2，只有对照的一半，说明保水剂在一定浓度使用范围内可以明显改善土壤的保水性能，减少地下水的使用量，还可以节约电力和人力成本。由于保水性能和缓释作用的发挥，其毛菜产量、净菜产量也随着保水剂浓度的增加而呈现先增加后降低的趋势，同样在30 kg·hm-2时表现为最佳，产量分别是113 658.5、104 906.85 kg·hm-2，与其他保水剂浓度处理之间存在显著性差异，其净菜率为92.3%；其它处理与对照之间也有显著性差异，净菜率也都高于对照，说明保水剂在一定程度上具有减少灌水次数增加产量的功能，以30 kg·hm-2为最佳，认为是该浓度保水剂对土壤水分的吸水能力、保水性能和缓释能力最强的结果。

表5 保水剂对土壤保水性和大白菜“龙白12”产量的影响

3 讨论与结论

保水剂作为一种高吸水性树脂产品，具有独特的分子结构，可以用于控制土壤或基质中的水分或养分的吸收和释放，在一定程度上起到调节土壤或基质的水分和养分的作用，广泛应用于农林业的各个领域。保水剂在调节水肥的同时会改善根系周围的环境条件来促进植株的根系发育，诱导根系延长它对水分和养分的吸收范围进而促进植株的生长，增强其抗旱保肥性能。本试验中大白菜“龙白12”幼苗和收获时候根系质量的提升、毛菜和净菜产量的提高就是最好的证明，这与黄伟等[8]、董传迁等[9]的研究结果一致。但保水剂过量使用会对基质和土壤的保水性产生抑制作用，原因可能是保水剂浓度过大会造成基质或土壤的板结，从而影响其吸水保水性能。

大白菜“龙白12”育苗期和大田生长期各项指标的变化表明，大白菜“龙白12”基质育苗的最佳保水剂添加浓度为0.8%，田间种植的最佳保水剂使用浓度为3 0 kg·hm-2。