水分是影响作物生长和产量的最重要的环境因子,因此研究提高作物抗旱性的技术措施及其理论基础,对于发展旱作农业、增加作物产量具有重要的理论和现实意义。近年来,随着各种旱作农业高效栽培措施的相继涌现,利用土壤保水剂达到节水增产之目的已成为目前试验研究的一项新途径和新方法。保水剂是一种具有高吸水性、保水性、吸水膨胀性能和无毒无味的高科技产品,于1969年美国农业部北部研究中心(NRRC)首先研制。它能迅速吸收自身质量数百倍甚至上千倍的水分,并缓慢释放水分供植物吸收利用,从而增强土壤保水性能,提高水分利用率。

目前,国内保水剂在旱区的作物生产中应用已取得一定的效果,在果树生产上应用也有相关报道,但在柑橘尤其在南丰蜜橘上应用尚未见报道。南丰蜜橘(Citrusreticulita Blanco)是江西省地方传统特色柑橘品种,其果实的膨大期和秋梢的生育期主要在7～8月份,而江西的7～8月份恰为高温干旱期,在一定程度上制约和影响着树体的长势和产量。研究保水剂在南丰蜜橘栽培上的应用效果将可能成为促进其生产发展的有效途径。本试验以南丰蜜橘为试验材料,通过分析和探讨保水剂对其叶绿素含量和光合速率的影响,综合评价保水剂在南丰蜜橘生产上的应用效果,以期为保水剂在南丰蜜橘上的推广提供参考。

1　材料与方法

1. 1　试验材料及试验地概况　试验材料为5年生枳砧“杨小- 26”南丰蜜橘,株行距3 m ×4. 5 m,树势较均匀,常年无灌溉,修剪、施肥、喷药等管理条件一致。试验所用保水剂由法国SNF (爱森)公司生产,北京桑松生态科技有限公司提供,型号为RT - 3005KM,主要成分为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺共聚体。试验在江西省红壤研究所南丰蜜橘生产园进行,试验地坡度平缓,土壤母质为第四纪粘土,基本土壤条件为: pH 5. 7,有机质含量14. 57 g/kg,速效氮148. 2 mg/kg,速效磷11. 5 mg/kg,速效钾245. 0 mg/kg。

1. 2　保水剂处理方法　保水剂于2007年6月20日施

入果园土壤中,设6个处理(见表1) ,分别在每株南丰蜜橘树冠滴水线处,等距离挖6个直径12～15 cm圆形坑,按表1设置试验处理,每个处理3次重复,共18个小区,每个试验小区连续5株南丰蜜橘树,小区采用随机区组排列。

1. 3　实验方法

1. 3. 1　叶绿素含量的测定　采用分光光度法。通过测定一天内不同时段(7: 00～9: 00, 9: 00～11: 00, 12: 30～14: 30, 14: 30～16: 30)叶绿素含量的平均值求出南丰蜜橘叶片的平均叶绿素含量。或者直接用叶绿素仪进行测定，如SPAD-502叶绿素测定仪、叶绿素含量测定仪等仪器，都能够快速测出植物中叶绿素含量的多少。

1. 3. 2　光合速率的测定　采用改良半叶法。选择晴朗的天气,于每天早上7: 00在6个处理的南丰蜜橘的树冠外围的东、南、西、北、中方位分别选择2～3片生长健壮、均匀一致的春梢叶片,进行叶柄的环割处理,同时用打孔器各取10片小圆片放入铝盒进行暗处理, 9: 00时用打孔器取下光处理的对应圆片进行光合速率的测定。在9: 00～11: 00, 12: 30～14: 30, 14: 30～16: 30重复7: 00～9: 00的操作进行光合速率的测定。

2　结果与分析

2. 1　保水剂对南丰蜜橘叶绿素含量的影响　从图1可以看出,保水剂处理1、处理2、处理3的平均叶绿素含量均极显著高于对照。在保水剂不同施用深度的3个处理中,以施用深度为40 cm的处理的叶绿素含量最高,极显著高于施用深度为20、60 cm的处理的叶绿素含量。结果认为,在40 cm的土层深度施用保水剂对南丰蜜橘叶绿素含量的提高效果最好,其主要原因是20 cm的土层较浅,受环境因子的影响较大,保水剂和土壤的含水量很容易因环境中的高温、低湿和大风等的影响而快速蒸发散失;在60 cm的土层处,保水剂的水分不易被植株根系吸收利用,加之土层过深而导致的水分下渗作用,会造成水分利用率不高;而在40 cm 土层处,梁俊等认为“在约45 cm土层附近存在一个防止土壤水分下渗的防水层,该处土壤水分含量最高” ,袁景军等研究表明“保水剂施入后,保水剂处理20～40 cm水分含量最高”。本研究也获得了与他们相似的结果。

2. 2　保水剂对南丰蜜橘光合速率的影响　从图2可以看出,保水剂处理1、处理2、处理3的平均光合速率比对照均有极显著的提高,且在不同施用深度的3个保水剂处理中,以施用深度为40 cm的处理的光合速率最大,为40. 796 mg/ ( dm2 ·h) ,显著高于施用深度为20、60 cm的处理的光合速率。从图3可以看出,保水剂施用深度为20 cm的处理因保水剂在12: 30～14: 30受高温的影响而快速蒸发,增加了空气湿度,降低了气温,加之高光强使光合速率快速提升,但也正因12: 30～14: 30水分的快速蒸发而导致14: 30～16: 30水分的缺失,从而导致此时段光合速率的快速下降;深度为60 cm的处理因深度过深而需高温才能将保水剂中的水分蒸发至上层以供利用,因而出现与处理1相似的曲线;深度为40 cm的处理因水分的充足供应而呈现正常的双峰曲线。其结果与叶绿素含量的分析相吻合,并且因叶绿素含量是影响光合速率的重要因子之一,因而可以认为土壤保水剂可以通过提高土壤含水量提高叶绿素含量而最终导致光合速率的上升。

由图4可以看出,保水剂处理2、处理4、处理5的平均光合速率均极显著高于对照CK,且在3种不同剂量的保水剂处理中,处理4 (剂量160 g/株)的平均光合速率值最大,为44. 744 mg/ ( dm2 ·h) ,是对照CK的4. 25倍,处理2次之,为40. 796 mg/ ( dm2 ·h) 。因此,从实验结果可以推测,保水剂具有提高南丰蜜橘光合速率的作用,但保水剂的施用有一定的限度,在一定范围内光合速率会随保水剂用量的增加而提高,超出其范围光合速率反而呈下降趋势。其主要原因可能是由于过量保水剂的吸水作用导致保水剂与土壤出现相互争水的现象而不利于土壤保水性能的提高。

3　小结

保水剂是一种新型的抗旱化学制剂,具有吸水速度快、保水能力强、释水性能好和供水期长等特点,在抗旱栽植时具有优良的效果,在年均降水900 mm以上的地区,施用保水剂后基本不用浇水。本试验通过对南丰蜜橘进行同一剂量不同施用深度和同一施用深度不同剂量的保水剂处理,并对南丰蜜橘的光合速率和叶绿素含量进行测定,结果表明,土壤保水剂通过提高土壤含水量能够提高南丰蜜橘叶片的光合速率和叶绿素含量,促进南丰蜜橘在7～8月份早秋梢的萌发,满足南丰蜜橘果实膨大期对水分和养分的需求,从而提高果实的产量和品质。对同一剂量不同深度的保水剂处理,南丰蜜橘叶片表现为在40 cm土层处达最大光合速率和叶绿素含量。对同一深度不同剂量的保水剂处理,南丰蜜橘叶片表现为在160 g/株的保水剂剂量时达最大光合速率,并且在一定范围内光合速率随保水剂用量的增加而出现上升,但超过一定范围后反而会出现光合速率随保水剂用量的增加而降低的现象。据此,在保水剂的应用中应注意其施用深度和使用剂量,只有在合适的深度和适宜的用量下保水剂才能发挥其良好的保水性能,否则,不但不能对作物产生效果,反而会增加成本投入,甚至对作物产生危害。