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摘要[目的]研究不同基质中添加不同剂量保水剂对土壤总含水量及黑麦草种子萌发的影响，以期为节水栽培提供理论依据。[方法]在自然光照和遮阴条件下，比较添加不同剂量保水剂（0、3、6、9 g/m2）的基质对土壤总含水量及黑麦草种子萌发的影响。[结果]保水剂在不同基质中对提高土壤总含水量和种子发芽率的影响效果由大到小依次为混合土、营养土、黄土。在保水剂施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，土壤总含水量最大，黑麦草种子发芽率最高。 [结论] 保水剂的施用对不同基质的土壤总含水量和黑麦草种子发芽率影响效果显著，以土壤基质为混合土、保水剂施用量为6 g/m2时效果最佳。
关键词保水剂；土壤基质；发芽率；土壤总含水量
中图分类号S543+.6文献标识码A文章编号0517-6611（2016）27-0052-03
Abstract[Objective] To research the effects of water retaining agent on seed germination and growth of perennial ryegrass and total soil moisture content， and to provide theoretical basis for the watersaving cultivation.[Method] Under the condition of natural light and shading condition， we compared the effects of different dosages of water retaining agents （0， 3， 6， 9 g/m2） on the seed germination growth and matrix waterholding capacity.[Result] Effects of water retaining agent in different substrates on enhancing soil moisture content and seed germination rate were in the order of composite soil > nutrient soil > loess.When the application dosage of water retaining agent was 6 g/m2， moisture content of composite soil was the greatest.Germination rate of ryegrass was the maximum.[Conclusion] The application of water retaining agent has significant effects on the total soil moisture content of different substrates and seed germination of perennial ryegrass， and the effect is the best when the soil matrix is composite soil with 6 g/m2 water retaining agent.
Key wordsWater retaining agent； Soil matrix； Germination rate； Soil moisture content
保水剂（WRA）又称高吸水剂、保湿剂，是一种高分子材料，具有吸收其自身质量几百倍至几千倍水的功能[1]，安全环保，在土壤中可自行降解，不会污染环境和地下水。种子干燥状态时体内含水量极少，仅占种子总重量的6%～11%。在水分充沛时，这些物质会在水中溶解，经过有效酶的催化作用，转运至种子胚的位置，供给胚的生长。保水剂大量吸水膨胀，形成高含水凝胶[2]，为种子发芽提供水分。保水剂在土壤干旱时可以逐渐释放出储存的水分，增强土壤的保水能力，成为作物生长过程中可利用的有效水[3]。同时保水剂可以吸附土壤和肥料中的养分并缓慢释放，从而减少可溶性养分的淋溶丧失，并使土壤中养分的供给与植物的需求趋于
同步[4-5]，使土壤
物理性状得到有效改善。笔者研究不同使用量的保水剂在混合土、营养土和黄土3种土壤基质中，以及在自然光照和遮阴条件下对土壤总含水量及黑麦草种子萌发的影响，筛选出适宜种子发芽的保水剂用量，以期为土壤基质与保水剂的混合应用提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1土壤基质。
播种采用的基质为安徽农业大学农萃园内普通用土，即黄土和苗木花卉专用营养土。设置3种土壤基质类型，即黄土、营养土、黄土与营养土3∶2的混合土。供试土壤基本理化性质见表1。
1.1.2保水剂。
保水剂为SA型保水剂，是丙烯酸盐/丙烯酰胺交联型共聚物（简称交联聚丙烯酰胺），吸水倍率高，吸水后变为胶状，可以反复使用多次，能够保持土壤中的水肥，促进土壤团粒结构的形成，减少土壤水分的挥发。
1.1.3黑麦草种子。供试黑麦草种子购于某苗木花卉大市场，选择饱满、活力充沛的种子。
1.2试验方法
1.2.1穴盘发芽试验。
设置4个浓度保水剂处理，保水剂剂量分别为0、3、6、9 g/m2。土壤基质有黄土、营养土、黄土与营养土3∶2的混合土，采取不同光照（自然光照，遮阴无光照）、不同保水剂剂量（0、3、6、9 g/m2）以及不同基质（黄土、营养土、黄土与营养土3∶2的混合土）处理方式。按照0、3、6、9 g/m2保水剂与3种基质混合均匀，整地后均匀撒播黑麦草种子，再覆土，最后浇透水。并设置对照组，用遮阳网进行遮阳处理。每7 d测定土壤总含水量，观察种子发芽情况，计算黑麦草种子发芽率。 1.2.2停车场播种试验。
将混合土与不同剂量（0、3、6、9 g/m2）的保水剂混合均匀后放入安徽农业大学校内停车场的铺砖孔隙中，撒播黑麦草种子，然后覆土，最后浇足水。按期观察、记录黑麦草种子的发芽情况以及不同保水剂剂量中土壤的含水总量，每7 d观察黑麦草的长势。
1.3测定项目与方法
1.3.1保水剂吸水率的测定。
称取0、3、6、9 g保水剂各3份，分别装入已经称重的相同规格的广口瓶中，再向瓶中分别装入1 000 mL蒸馏水（状态1），使保水剂充分吸水24 h，之后将广口瓶倒立1 h（状态2），称量装有保水剂的广口瓶质量，每个处理设3次重复。按照以下公式计算不同剂量保水剂在相同条件下的吸水倍率[6]。
Q =（M2-M1）/M1
式中，Q为保水剂的吸水倍率，g/g；M1为状态1时广口瓶质量，g；M2为状态2时广口瓶质量，g。
1.3.2土壤总含水量测定。使用ECH-20 Utility测定土壤总含水量。
2结果与分析
2.1自然光照条件下保水剂施用量对土壤总含水量的影响
在自然光照条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表2。由表2可知，与未使用保水剂的对照组相比，3种基质类型土壤总含水量随着保水剂用量的增加呈先升高后降低的趋势，其中，当保水剂施用量为6 g/m2时，土壤总含水量达到最大。混合土最有利于土壤水分的保持，土壤总含水量最高达0.558%，其次是营养土，黄土的保水效果最差，土壤总含水量较低。
方差分析结果表明，在自然光照条件下，保水剂剂量的效应间差异极显著，基质类型的效应间差异显著，而基质类型与保水剂剂量的互作无显著差异。
2.2自然光照条件下保水剂施用量对黑麦草种子发芽率的影响
在自然光照条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表3。由表3可知，在自然光照条件下，除营养土外，其他2种基质类型黑麦草种子的发芽率随着保水剂用量的增加呈先升高后降低的趋势，与未使用保水剂的对照组相比，使用保水剂有利于黑麦草种子的发芽，其中，当保水剂施用量为6 g/m2时，黑麦草种子的发芽率最高为88%。在混合土、营养土和黄土3种基质中，混合土最有利于黑麦草种子的发芽。在保水剂施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，黑麦草种子的发芽率最高达88%。同时，黑麦草后期长势最旺盛，根系长度达11 cm。
2.3遮阴条件下保水剂施用量对土壤总含水量的影响
在遮阴条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表4。由表4可知，随着保水剂用量的增加，3种基质类型土壤总含水量呈先升高后降低的趋势，当保水剂施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，土壤总含水量最高为0.584%。
方差分析结果表明，在遮阴条件下，基质类型的效应间差异显著，保水剂剂量的效应间差异极显著，而基质类型×保水剂剂量的互作无显著差异。
2.4遮阴条件下保水剂施用量对黑麦草种子发芽率的影响
在遮阴条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表5。由表5可知，在遮阴条件下，土壤基质为营养土时，黑麦草种子的发芽率随着保水剂用量的增加逐渐增加，土壤基质为混合土和黄土时，黑麦草种子发芽率随着保水剂用量的增加呈先升高后降低的趋势。当保水剂施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，黑麦草种子的发芽率最高达90%。同时，黑麦草的后期长势最旺盛，根系长度达13 cm。
3结论与讨论
（1）研究结果表明，在保水剂施用过程中，黑麦草种子发芽率与土壤总含水量的变化趋势一致，保水剂的保水性能保障种子发芽过程中所需要的水分。遮阴条件下，由于遮阳网的覆盖，土壤水分蒸发减小，黑麦草种子的最大发芽率为90%。保水剂可以提高停车场铺装空隙中种子的发芽率及成活率。在自然光照和遮阴条件下，保水剂的施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，土壤持水能力和种子发芽率均达到最佳，种子发芽率及土壤总含水量最高。将保水剂与草本植物合理利用，可增强草本植物的绿化效果。
（2）保水剂的最大吸水力可达15 kg/cm3，持水性强。而根部的吸水力为15～19 kg/cm3，超过了保水剂的吸水能力，在周围土壤缺水的条件下，根系可以直接吸收保水剂在其周围贮存的水分。由于根部吸水能力大于保水剂的最大吸水能力，水分倒流情况在根系周围不会出现[7-8]，表明保水剂在种子发芽、植物栽培技术和农林业抗旱节水中能够得到广泛应用。进一步研究表明施用保水剂能减少土壤表面水分的蒸发，水分深层渗漏，从而有效地截留和缓释土壤水分[9-10]，将土壤无效水分转化为黑麦草种子发芽可利用的有效水，有利于种子的发芽和植物的生长发育。
参考文献
[1]
李杨，王百田.保水剂对土壤物理性状和棉花生长的影响[J].江苏农业科学，2015，43（10）：97-99.
[2] 邹新禧.超强吸水剂[M].北京：化学工业出版社，2002.
[3] 王学英.阳城县环城绿化大规模苗木移植技术[J].山西林业，2012（6）： 40-44.
[4] 廖人宽，杨培岭，任树梅.高吸水树脂保水剂提高肥效及减少农业面源污染[J].农业工程学报，2012，28（17）：1-10.
[5] 张璐，孙向阳，田赟，等.复合保水剂吸水保水性能及其应用[J].农业工程学报，2012，28（15）：87-93.
[6] MAHDAVINIA G R，POURJAVADI A，HOSSENINZADEH H，et al.Superabsorbent polymer hydrogels from poly（acrylic acidcoacrylamide） grafted chitosan with saltand pH responsiveness properties[J].European polymer journal，2004，40：1399-1407.
[7] BENBI D K，GILKES R J.The movement into soil of P from superphosphate grains and it is availability to plants[J].Fertilizer research ，2007（12）：21-36.
[8] TISDALE S L，NELSON W L，BEATON J D，et al .Soil fertility and fertilizers[M].New York：Macmillan Publishing Company，2012.
[9] 王占龙，于欣，朱红，等.保水剂在林业上的应用及其研究进展[J].防护林科技，2011（3）：64-66.
[10] BENHUR M， FARIS J， MALIK M， et al.Polymers as soil conditioners under consecutive irrigation and rainfall[J].Soil Sci Soc Am J， 1989， 53（4）： 1173-1177.
关键词保水剂；土壤基质；发芽率；土壤总含水量
中图分类号S543+.6文献标识码A文章编号0517-6611（2016）27-0052-03
Abstract[Objective] To research the effects of water retaining agent on seed germination and growth of perennial ryegrass and total soil moisture content， and to provide theoretical basis for the watersaving cultivation.[Method] Under the condition of natural light and shading condition， we compared the effects of different dosages of water retaining agents （0， 3， 6， 9 g/m2） on the seed germination growth and matrix waterholding capacity.[Result] Effects of water retaining agent in different substrates on enhancing soil moisture content and seed germination rate were in the order of composite soil > nutrient soil > loess.When the application dosage of water retaining agent was 6 g/m2， moisture content of composite soil was the greatest.Germination rate of ryegrass was the maximum.[Conclusion] The application of water retaining agent has significant effects on the total soil moisture content of different substrates and seed germination of perennial ryegrass， and the effect is the best when the soil matrix is composite soil with 6 g/m2 water retaining agent.
Key wordsWater retaining agent； Soil matrix； Germination rate； Soil moisture content
保水剂（WRA）又称高吸水剂、保湿剂，是一种高分子材料，具有吸收其自身质量几百倍至几千倍水的功能[1]，安全环保，在土壤中可自行降解，不会污染环境和地下水。种子干燥状态时体内含水量极少，仅占种子总重量的6%～11%。在水分充沛时，这些物质会在水中溶解，经过有效酶的催化作用，转运至种子胚的位置，供给胚的生长。保水剂大量吸水膨胀，形成高含水凝胶[2]，为种子发芽提供水分。保水剂在土壤干旱时可以逐渐释放出储存的水分，增强土壤的保水能力，成为作物生长过程中可利用的有效水[3]。同时保水剂可以吸附土壤和肥料中的养分并缓慢释放，从而减少可溶性养分的淋溶丧失，并使土壤中养分的供给与植物的需求趋于
同步[4-5]，使土壤
物理性状得到有效改善。笔者研究不同使用量的保水剂在混合土、营养土和黄土3种土壤基质中，以及在自然光照和遮阴条件下对土壤总含水量及黑麦草种子萌发的影响，筛选出适宜种子发芽的保水剂用量，以期为土壤基质与保水剂的混合应用提供参考。
1材料与方法
1.1试验材料
1.1.1土壤基质。
播种采用的基质为安徽农业大学农萃园内普通用土，即黄土和苗木花卉专用营养土。设置3种土壤基质类型，即黄土、营养土、黄土与营养土3∶2的混合土。供试土壤基本理化性质见表1。
1.1.2保水剂。
保水剂为SA型保水剂，是丙烯酸盐/丙烯酰胺交联型共聚物（简称交联聚丙烯酰胺），吸水倍率高，吸水后变为胶状，可以反复使用多次，能够保持土壤中的水肥，促进土壤团粒结构的形成，减少土壤水分的挥发。
1.1.3黑麦草种子。供试黑麦草种子购于某苗木花卉大市场，选择饱满、活力充沛的种子。
1.2试验方法
1.2.1穴盘发芽试验。
设置4个浓度保水剂处理，保水剂剂量分别为0、3、6、9 g/m2。土壤基质有黄土、营养土、黄土与营养土3∶2的混合土，采取不同光照（自然光照，遮阴无光照）、不同保水剂剂量（0、3、6、9 g/m2）以及不同基质（黄土、营养土、黄土与营养土3∶2的混合土）处理方式。按照0、3、6、9 g/m2保水剂与3种基质混合均匀，整地后均匀撒播黑麦草种子，再覆土，最后浇透水。并设置对照组，用遮阳网进行遮阳处理。每7 d测定土壤总含水量，观察种子发芽情况，计算黑麦草种子发芽率。 1.2.2停车场播种试验。
将混合土与不同剂量（0、3、6、9 g/m2）的保水剂混合均匀后放入安徽农业大学校内停车场的铺砖孔隙中，撒播黑麦草种子，然后覆土，最后浇足水。按期观察、记录黑麦草种子的发芽情况以及不同保水剂剂量中土壤的含水总量，每7 d观察黑麦草的长势。
1.3测定项目与方法
1.3.1保水剂吸水率的测定。
称取0、3、6、9 g保水剂各3份，分别装入已经称重的相同规格的广口瓶中，再向瓶中分别装入1 000 mL蒸馏水（状态1），使保水剂充分吸水24 h，之后将广口瓶倒立1 h（状态2），称量装有保水剂的广口瓶质量，每个处理设3次重复。按照以下公式计算不同剂量保水剂在相同条件下的吸水倍率[6]。
Q =（M2-M1）/M1
式中，Q为保水剂的吸水倍率，g/g；M1为状态1时广口瓶质量，g；M2为状态2时广口瓶质量，g。
1.3.2土壤总含水量测定。使用ECH-20 Utility测定土壤总含水量。
2结果与分析
2.1自然光照条件下保水剂施用量对土壤总含水量的影响
在自然光照条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表2。由表2可知，与未使用保水剂的对照组相比，3种基质类型土壤总含水量随着保水剂用量的增加呈先升高后降低的趋势，其中，当保水剂施用量为6 g/m2时，土壤总含水量达到最大。混合土最有利于土壤水分的保持，土壤总含水量最高达0.558%，其次是营养土，黄土的保水效果最差，土壤总含水量较低。
方差分析结果表明，在自然光照条件下，保水剂剂量的效应间差异极显著，基质类型的效应间差异显著，而基质类型与保水剂剂量的互作无显著差异。
2.2自然光照条件下保水剂施用量对黑麦草种子发芽率的影响
在自然光照条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表3。由表3可知，在自然光照条件下，除营养土外，其他2种基质类型黑麦草种子的发芽率随着保水剂用量的增加呈先升高后降低的趋势，与未使用保水剂的对照组相比，使用保水剂有利于黑麦草种子的发芽，其中，当保水剂施用量为6 g/m2时，黑麦草种子的发芽率最高为88%。在混合土、营养土和黄土3种基质中，混合土最有利于黑麦草种子的发芽。在保水剂施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，黑麦草种子的发芽率最高达88%。同时，黑麦草后期长势最旺盛，根系长度达11 cm。
2.3遮阴条件下保水剂施用量对土壤总含水量的影响
在遮阴条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表4。由表4可知，随着保水剂用量的增加，3种基质类型土壤总含水量呈先升高后降低的趋势，当保水剂施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，土壤总含水量最高为0.584%。
方差分析结果表明，在遮阴条件下，基质类型的效应间差异显著，保水剂剂量的效应间差异极显著，而基质类型×保水剂剂量的互作无显著差异。
2.4遮阴条件下保水剂施用量对黑麦草种子发芽率的影响
在遮阴条件下，设置不同剂量的保水剂在混合土、营养土和黄土的对比试验，结果见表5。由表5可知，在遮阴条件下，土壤基质为营养土时，黑麦草种子的发芽率随着保水剂用量的增加逐渐增加，土壤基质为混合土和黄土时，黑麦草种子发芽率随着保水剂用量的增加呈先升高后降低的趋势。当保水剂施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，黑麦草种子的发芽率最高达90%。同时，黑麦草的后期长势最旺盛，根系长度达13 cm。
3结论与讨论
（1）研究结果表明，在保水剂施用过程中，黑麦草种子发芽率与土壤总含水量的变化趋势一致，保水剂的保水性能保障种子发芽过程中所需要的水分。遮阴条件下，由于遮阳网的覆盖，土壤水分蒸发减小，黑麦草种子的最大发芽率为90%。保水剂可以提高停车场铺装空隙中种子的发芽率及成活率。在自然光照和遮阴条件下，保水剂的施用量为6 g/m2、土壤基质为混合土时，土壤持水能力和种子发芽率均达到最佳，种子发芽率及土壤总含水量最高。将保水剂与草本植物合理利用，可增强草本植物的绿化效果。
（2）保水剂的最大吸水力可达15 kg/cm3，持水性强。而根部的吸水力为15～19 kg/cm3，超过了保水剂的吸水能力，在周围土壤缺水的条件下，根系可以直接吸收保水剂在其周围贮存的水分。由于根部吸水能力大于保水剂的最大吸水能力，水分倒流情况在根系周围不会出现[7-8]，表明保水剂在种子发芽、植物栽培技术和农林业抗旱节水中能够得到广泛应用。进一步研究表明施用保水剂能减少土壤表面水分的蒸发，水分深层渗漏，从而有效地截留和缓释土壤水分[9-10]，将土壤无效水分转化为黑麦草种子发芽可利用的有效水，有利于种子的发芽和植物的生长发育。
参考文献
[1]
李杨，王百田.保水剂对土壤物理性状和棉花生长的影响[J].江苏农业科学，2015，43（10）：97-99.
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[3] 王学英.阳城县环城绿化大规模苗木移植技术[J].山西林业，2012（6）： 40-44.
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[5] 张璐，孙向阳，田赟，等.复合保水剂吸水保水性能及其应用[J].农业工程学报，2012，28（15）：87-93.
[6] MAHDAVINIA G R，POURJAVADI A，HOSSENINZADEH H，et al.Superabsorbent polymer hydrogels from poly（acrylic acidcoacrylamide） grafted chitosan with saltand pH responsiveness properties[J].European polymer journal，2004，40：1399-1407.
[7] BENBI D K，GILKES R J.The movement into soil of P from superphosphate grains and it is availability to plants[J].Fertilizer research ，2007（12）：21-36.
[8] TISDALE S L，NELSON W L，BEATON J D，et al .Soil fertility and fertilizers[M].New York：Macmillan Publishing Company，2012.
[9] 王占龙，于欣，朱红，等.保水剂在林业上的应用及其研究进展[J].防护林科技，2011（3）：64-66.
[10] BENHUR M， FARIS J， MALIK M， et al.Polymers as soil conditioners under consecutive irrigation and rainfall[J].Soil Sci Soc Am J， 1989， 53（4）： 1173-1177.