覆草加保水剂对葡萄生长发育和抗旱性的影响.doc

植 物 学 专 题 讨 论 之 一
覆草加保水剂对葡萄生长发育和抗旱性的影响
陈士强
摘要 以葡萄为试验材料进行了抗旱保水剂和秸秆覆盖实验，并定期测量土壤含水量、叶光合速率、气孔导度、蒸腾速率、细胞间隙、CO2浓度、新梢生长量，新梢干茎增长量等，结果表明：在灌水减少的情况下，进行保水剂和覆草处理，有利于提高土壤含水量，并可提高葡萄的抗旱性,并在一定程度上可以促进葡萄的生长发育。各处理中以覆草加保水剂30g/m2效果为佳。
关键词 葡萄；保水剂；秸秆覆盖；抗旱性
The Influence of straw covering and water absorber treating on the growth and development of grapes as well as their ability of drought resistance
Shiqiang Chen
Abstracts: The experiments of straw covering and water absorber treating were carried out on grapes, and some data was measured at stated intervals, such as moisture content of the soil, photosynthetic velocity of the leaves, openness of the stomata, transpiration velocity, size of the intercellular space, concentration of carbon dioxide, growth increment of the new shoots and their stems, etc. Results show that under the circumstances of less irrigation, the measures of straw covering and water absorber treating on grapes may increase the moisture content of the soil, and thus it can meet the needs of normal growth and development of grapes, and improve their ability of drought resistance. During the experiments, we found that 30g/m2 water absorber treating as well as straw covering has the best effects on grapes.
Key words: grapes, water absorber, straw covering, the ability of drought resistance
我国北方水资源匮乏，缺水已成为制约农业发展的重要因素，节水农业显得尤为重要。节水农业是解决我国农业用水紧张的必由之路，是实现农业可持续性发展的重要保障，也是实现传统农业想现代农业转变的战略性措施。抗旱保水剂及秸秆覆盖等措施的使用已在国际农业生产中得到应用并起到了良好效果，但还有许多不确定因素等待解决，对其进行进一步深入研究并广泛推广必将对未来世界节水农业的发展产生深远影响。
保水剂是一种超强吸水树脂（Super-absorbent Hydrogel），在我国又称吸水剂，是一种人工合成的高分子树脂，它有吸贮水分的性能，能迅速吸收和保持达自身重量的几百倍，甚至上千倍，吸水膨胀后生成凝胶，水分不易离析。它所持水分85％－90％是自由水，在环境干燥时，保水剂所持水分还可缓慢释放给作物。我国保水剂研制始于80年代，已研制出数种，在60多种作物上实验示范面积达700万公顷。按其原料和合成途径可分为淀粉合成物、纤维素类合成物、合成聚合物三种，其性能有：溶胀比大、能强力吸水；吸水速度快；保水能力强；释水性能好。保水剂应用于节水农业能起到保水保肥保土作用。
秸秆覆盖，一般指利用农业负产物或绿肥为材料进行的农田覆盖。我国北方农区历来就有秸秆还田的习惯，大量实践和实验证明，秸秆还田是最科学、最有效的改田培肥和保持水土方法，在节水增产和农业可持续发展中具有特殊意义，前景广阔。
本实验以葡萄为材料，通过进行覆草和保水剂处理，旨在探讨该处理对葡萄生长发育和抗旱性的影响，为果园节水灌溉提供依据。
1、材料和方法
1、1实验材料
试验于2004年3月－6月在山东龙口市兰高镇欧头孙家村葡萄园进行，供试品种为酿酒葡萄－蛇龙珠，树龄为四年生，株距0.3米，行距2米，粘壤土，滴灌，灌溉条件良好。
本实验所用保水剂是由青岛海大深蓝生物工程投资有限公司提供的海蓝植树宝。
1、2实验方法
1、2、1 主要测定内容
用美国产503DR型中子水分仪测定20cm、40cm和60cm土壤深层含水量，用绝对含水量表示；叶片光合速率、蒸腾速率、气孔导度，细胞间隙的CO2浓度用英国产LCA－4型便携式光合测定仪，每个处理测相同部位的6片叶；新梢增长量用钢卷尺测量，每个处理测相同部位新梢9个；干茎增长量用游标卡尺测量，每个处理测9株树。
1、2、2 试验处理
处理1：秸秆覆盖20cm＋保水剂15g/m2＋滴灌2次（20mm/次）。
处理2：秸秆覆盖20cm＋保水剂30g/m2＋滴灌2次（20mm/次）。
对照1：滴灌2次（20mm/次），无覆草和保水剂。
对照2：正常灌溉，即灌溉3次（20mm/次）。
2、 结果与分析
2．1 覆草加保水剂对土壤含水量的影响
果园土壤含水量可以直观的反映覆草加保水剂的使用效果（3月15日和4月15日含水量测完以后统一灌水，5月15日测完含水量后CK2灌水）。结果见下表。
土壤深度
时间
土壤绝对含水量(%)
处理1
处理2
CK1
CK2
20cm
3月15日
14.851
15.936
13.125
14.387
4月15日
17.105
21.083
14.107
13.886
5月15日
22.572
24.219
15.095
16.138
6月15日
22.701
23.174
20.873
21.002
40cm
3月15日
17.109
16.991
17.653
17.581
4月15日
19.605
21.087
17.737
17.601
5月15日
20.831
23.874
20.533
20.707
6月15日
22.179
24.757
22.354
22.387
60cm
3月15日
18.017
17.773
17.518
17.792
4月15日
20.318
23.012
19.025
20.005
5月15日
24.461
25.017
21.876
21.963
6月15日
24.013
26.385
21.893
23.029
从表中可以看出进行覆草加保水剂处理以后，覆草加保水剂可以比较明显的提高土壤含水量。3月份天气比较干燥，在灌水之前土壤含水量比较低；4月份以后降雨量增加，土壤含水量表现出上升趋势，而且使用覆草和保水剂可以明显表现出含水量的提高，其中20cn土层土壤含水量以五月份表现最为突出，40cm和60cm各处理差异较小，说明覆草加保水剂处理对浅层土壤含水量影响效果较为明显，这可能也与保水剂处于浅层土壤有关系；CK2最后一次因多灌水一次表现比CK1含水量有上升趋势，但仍然两比处理含水量要低。各土层含水量中以处理2为最佳，一直表现出较高含水量。该结果说明保水剂对土壤水分具有吸附作用，可以很好的保持水分，尤其是浅层土壤更为明显，这为果树的根系有效水分利用创造了机会，也为果树的抗旱提供了基础。
北京化纤所以伴有0.5％（重量比）保水剂的饱和含水量沙土与不加保水剂的饱和含水量沙土（对照）作水分蒸发实验，而处理的含水量仍保持12％，大约50天后水分全部蒸发。中国农业远土肥所等的实验表明保水剂掺伴在土壤中能大大减少土表蒸发和土层渗漏，其保水能力与保水剂的浓度呈正相关，达极显著水平。远山等用8种保水剂均已0.1%的比例混入土内，灌水后测量30天的累计蒸发量，结果表明保水剂吸水倍数越低累计蒸发量越大；反之累计蒸发量越小。
2．2覆草加保水剂对光合速率、蒸腾速率、细胞间隙CO2浓度和气孔导度的影响
光合速率、蒸腾速率和细胞间隙CO2浓度等生理指标可以准确的反映果树的抗旱性。试验结果见下表。
测量项
时间
处理及对照
处理1
处理2
CK1
CK2
光合速率
(umol/ m2s)
5月15日
8.87
8.64
8.61
7.85
6月15日
9.81
9.87
9.45
9.51
蒸腾速率
(mg/dhm2h)
5月15日
0.79
0.57
1.03
0.92
6月15日
1.18
1.11
1.52
1.24
细胞间隙CO2
浓度(mg/kg)
5月15日
224
231
240
236
6月15日
327
305
300
317
气孔导度(cm/s)
5月15日
0.202
0.103
0.271
0.329
上表表明覆草加保水剂处理对葡萄叶片光合速率有提高作用，但影响效果不是很明显，处理1和处理2几乎没有差异,说明覆草加保水剂处理对于葡萄叶片光合速率促进效应不大；处理对葡萄叶片的蒸腾速率影响较大，表现出抑制作用，尤其是处理2表现突出，可见增加保水剂用量可以较为明显的降低蒸腾，从而较好的提高水分利用率，增强抗旱性；覆草加保水剂处理对细胞间隙CO2浓度影响不大，这正好与上述处理对光合速率影响不明显相一致，即参与光合反应物质的量区别不大，从而没有引起光合反应的增强；覆草加保水剂处理对于葡萄叶片气孔导度影响效果明显，表现出抑制作用，保水剂的使用可以缩小气孔张度，从而减小了气孔导度，这样也就降低了水分蒸腾，从而增强了葡萄抗旱性。
2．3覆草加保水剂对新梢生长量，干茎增长量的影响
葡萄的新梢生长量和干茎增长量是果树外部形态变化指标，其变化快慢可以直观的反映葡萄的生长发育情况。

测量项
时间
处理及对照
处理1
处理2
CK1
CK2
新梢增长量(cm)
6月15日
58.1
61.2
47.3
51.7
干茎增长量(cm)
6月15日
0.604
0.643
0.485
0.497
从表中看出进行覆草加保水剂处理以后，葡萄新梢生长量表现出加快生长，处理1和处理2均表现出强于对照生长，CK1比CK2生长量稍小的原因可能与灌水量差异有关，另一方面处理；覆草加保水剂处理以后葡萄干茎增长量也表现出增强效果，处理2最为明显。可见处理表现出对葡萄生长有促进作用，这可能是由于处理提高了土壤中水分含量，有利于肥料分解，增强了根系对水分和营养的吸收，促进了地上部营养生长。这样由于春梢生长旺盛，营养器官建造早，物质转化快，为丰产奠定了基础。
3．讨论
秸秆覆盖和保水剂试验效果：
（1）减少土壤表面蒸发，提高土壤含水量和水分利用率。通过对土壤水分测量结果表明覆草加保水剂处理对浅层土壤保湿效果明显，而且由于保水剂对水分的缓慢释放可以延长土壤水分的利用时间，从而可以提高抗旱性，保障葡萄的正常生长。
（2）对光合速率有促进作用，但效果不是很明显。实验表明覆草加保水剂处理对葡萄叶片光合速率影响不大，但总体结果还是表现促进作用，可以促进葡萄对有机物质的合成与利用，有利于葡萄的营养生长。
（3）降低蒸腾速率。实验结果显示覆草加保水剂处理可以明显的降低葡萄叶片蒸腾速率，有效提高水分利用率，这为葡萄抗旱性的增强奠定了基础。
（4）对细胞间隙CO2浓度无明显影响。通过光合测定仪对葡萄叶片细胞间隙CO2浓度的测量，结果表明覆草加保水剂处理的影响无明显表现，这样对葡萄的生长和有机物质的合成影响也不会很大。
（5）减小气孔开张度，减小气孔导度。覆草加保水剂处理减小葡萄叶片气孔开张度，从而减小了气孔导度，这也就很好的减少了水分的蒸腾，提供了葡萄抗旱性，其中处理2表现最为突出。
（6）促进新梢生长，增大新梢干茎。实验结果说明覆草加保水剂处理整体上可以提高葡萄的营养生长，促进新稍生长和干茎的增加处理2强于处理1，CK1和CK2无明显差异。
在今后的研究中，如果能够很好的解决保水剂对气孔导度的影响，增加细胞间隙CO2浓度，就可以更有利于葡萄的生长发育。前人研究表明保水剂加入土壤后可减少水分的无效蒸发，减少深层渗漏，从而提高水分利用率，还能改变土壤整体结构，增强土壤看侵蚀能力，使土壤液相显著增加，气相和固相减少，但也应防止加大过多造成过湿危害。
综合评定以处理2为最佳，在灌水少一次的情况下仍然保持较高含水量，而且它不仅可以有效提高土壤含水量，提高葡萄抗旱性，还能部分的促进葡萄的生长发育。
4．保水剂的应用前景
我国是水资源比较缺乏的国家，随着国民经济建设的发展和人口的不断增加，淡水资源将日趋紧张。山东作为我国重要的农业大省来说淡水资源的缺乏对于其发展是一个严重的障碍，如何解决用水紧张状况是一项急待解决的问题。应用保水剂作为农业用水的一条新途径，前景十分广阔。保水剂在农业上的使用方法有种子包衣、浸种，保水剂按不同方式与土壤混合、凝胶蘸根、飞播及流体播种、作培养基质等。如种子公司可以研制保水剂丸衣种子，花木公司可将保水剂与营养元素制成专用的育花土壤向市场销售，此外，果品保鲜，食用菌培养基保湿，大面积抗旱造林种草，城市绿化美化，沙地变绿洲等都是需要大力研究开拓的的现实课题。此外，欧美和日本在蔬菜上使用的流体播种技术也可研究借鉴。保水剂在农林业上的应用研究正在深入开展，不久的将来保水剂将成为农林业上不可缺少的物质，其应用前景相当广阔。
但就目前情况而言，保水剂价格偏高，还很难在一些欠发达国家和地区广泛应用，而且大量使用保水剂是否会对生态环境造成污染，土施保水剂长期使用是否会对土壤理化性质造成影响等，都需要进一步研究，以免危急后代的生存环境。
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