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水分是影響作物生長和產(chǎn)量的最重要的環(huán)境因子,因此研究提高作物抗旱性的技術措施及其理論基礎,對于發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)、增加作物產(chǎn)量具有重要的理論和現(xiàn)實意義。近年來,隨著各種旱作農(nóng)業(yè)高效栽培措施的相繼涌現(xiàn),利用土壤保水劑達到節(jié)水增產(chǎn)之目的已成為目前試驗研究的一項新途徑和新方法。保水劑是一種具有高吸水性、保水性、吸水膨脹性能和無毒無味的高科技產(chǎn)品,于1969年美國農(nóng)業(yè)部北部研究中心(NRRC)首先研制。它能迅速吸收自身質量數(shù)百倍甚至上千倍的水分,并緩慢釋放水分供植物吸收利用,從而增強土壤保水性能,提高水分利用率。

目前,國內(nèi)保水劑在旱區(qū)的作物生產(chǎn)中應用已取得一定的效果,在果樹生產(chǎn)上應用也有相關報道,但在柑橘尤其在南豐蜜橘上應用尚未見報道。南豐蜜橘(Citrusreticulita Blanco)是江西省地方傳統(tǒng)特色柑橘品種,其果實的膨大期和秋梢的生育期主要在7～8月份,而江西的7～8月份恰為高溫干旱期,在一定程度上制約和影響著樹體的長勢和產(chǎn)量。研究保水劑在南豐蜜橘栽培上的應用效果將可能成為促進其生產(chǎn)發(fā)展的有效途徑。本試驗以南豐蜜橘為試驗材料,通過分析和探討保水劑對其葉綠素含量和光合速率的影響,綜合評價保水劑在南豐蜜橘生產(chǎn)上的應用效果,以期為保水劑在南豐蜜橘上的推廣提供參考。

1　材料與方法

1. 1　試驗材料及試驗地概況　試驗材料為5年生枳砧“楊小- 26”南豐蜜橘,株行距3 m ×4. 5 m,樹勢較均勻,常年無灌溉,修剪、施肥、噴藥等管理條件一致。試驗所用保水劑由法國SNF (愛森)公司生產(chǎn),北京桑松生態(tài)科技有限公司提供,型號為RT - 3005KM,主要成分為聚丙烯酸鹽和聚丙烯酰胺共聚體。試驗在江西省紅壤研究所南豐蜜橘生產(chǎn)園進行,試驗地坡度平緩,土壤母質為第四紀粘土,基本土壤條件為: pH 5. 7,有機質含量14. 57 g/kg,速效氮148. 2 mg/kg,速效磷11. 5 mg/kg,速效鉀245. 0 mg/kg。

1. 2　保水劑處理方法　保水劑于2007年6月20日施

入果園土壤中,設6個處理(見表1) ,分別在每株南豐蜜橘樹冠滴水線處,等距離挖6個直徑12～15 cm圓形坑,按表1設置試驗處理,每個處理3次重復,共18個小區(qū),每個試驗小區(qū)連續(xù)5株南豐蜜橘樹,小區(qū)采用隨機區(qū)組排列。

1. 3　實驗方法

1. 3. 1　葉綠素含量的測定　采用分光光度法。通過測定一天內(nèi)不同時段(7: 00～9: 00, 9: 00～11: 00, 12: 30～14: 30, 14: 30～16: 30)葉綠素含量的平均值求出南豐蜜橘葉片的平均葉綠素含量。或者直接用葉綠素儀進行測定，如SPAD-502葉綠素測定儀、葉綠素含量測定儀等儀器，都能夠快速測出植物中葉綠素含量的多少。

1. 3. 2　光合速率的測定　采用改良半葉法。選擇晴朗的天氣,于每天早上7: 00在6個處理的南豐蜜橘的樹冠外圍的東、南、西、北、中方位分別選擇2～3片生長健壯、均勻一致的春梢葉片,進行葉柄的環(huán)割處理,同時用打孔器各取10片小圓片放入鋁盒進行暗處理, 9: 00時用打孔器取下光處理的對應圓片進行光合速率的測定。在9: 00～11: 00, 12: 30～14: 30, 14: 30～16: 30重復7: 00～9: 00的操作進行光合速率的測定。

2　結果與分析

2. 1　保水劑對南豐蜜橘葉綠素含量的影響　從圖1可以看出,保水劑處理1、處理2、處理3的平均葉綠素含量均極顯著高于對照。在保水劑不同施用深度的3個處理中,以施用深度為40 cm的處理的葉綠素含量最高,極顯著高于施用深度為20、60 cm的處理的葉綠素含量。結果認為,在40 cm的土層深度施用保水劑對南豐蜜橘葉綠素含量的提高效果最好,其主要原因是20 cm的土層較淺,受環(huán)境因子的影響較大,保水劑和土壤的含水量很容易因環(huán)境中的高溫、低濕和大風等的影響而快速蒸發(fā)散失;在60 cm的土層處,保水劑的水分不易被植株根系吸收利用,加之土層過深而導致的水分下滲作用,會造成水分利用率不高;而在40 cm 土層處,梁俊等認為“在約45 cm土層附近存在一個防止土壤水分下滲的防水層,該處土壤水分含量最高” ,袁景軍等研究表明“保水劑施入后,保水劑處理20～40 cm水分含量最高”。本研究也獲得了與他們相似的結果。

2. 2　保水劑對南豐蜜橘光合速率的影響　從圖2可以看出,保水劑處理1、處理2、處理3的平均光合速率比對照均有極顯著的提高,且在不同施用深度的3個保水劑處理中,以施用深度為40 cm的處理的光合速率最大,為40. 796 mg/ ( dm2 ·h) ,顯著高于施用深度為20、60 cm的處理的光合速率。從圖3可以看出,保水劑施用深度為20 cm的處理因保水劑在12: 30～14: 30受高溫的影響而快速蒸發(fā),增加了空氣濕度,降低了氣溫,加之高光強使光合速率快速提升,但也正因12: 30～14: 30水分的快速蒸發(fā)而導致14: 30～16: 30水分的缺失,從而導致此時段光合速率的快速下降;深度為60 cm的處理因深度過深而需高溫才能將保水劑中的水分蒸發(fā)至上層以供利用,因而出現(xiàn)與處理1相似的曲線;深度為40 cm的處理因水分的充足供應而呈現(xiàn)正常的雙峰曲線。其結果與葉綠素含量的分析相吻合,并且因葉綠素含量是影響光合速率的重要因子之一,因而可以認為土壤保水劑可以通過提高土壤含水量提高葉綠素含量而最終導致光合速率的上升。

由圖4可以看出,保水劑處理2、處理4、處理5的平均光合速率均極顯著高于對照CK,且在3種不同劑量的保水劑處理中,處理4 (劑量160 g/株)的平均光合速率值最大,為44. 744 mg/ ( dm2 ·h) ,是對照CK的4. 25倍,處理2次之,為40. 796 mg/ ( dm2 ·h) 。因此,從實驗結果可以推測,保水劑具有提高南豐蜜橘光合速率的作用,但保水劑的施用有一定的限度,在一定范圍內(nèi)光合速率會隨保水劑用量的增加而提高,超出其范圍光合速率反而呈下降趨勢。其主要原因可能是由于過量保水劑的吸水作用導致保水劑與土壤出現(xiàn)相互爭水的現(xiàn)象而不利于土壤保水性能的提高。

3　小結

保水劑是一種新型的抗旱化學制劑,具有吸水速度快、保水能力強、釋水性能好和供水期長等特點,在抗旱栽植時具有優(yōu)良的效果,在年均降水900 mm以上的地區(qū),施用保水劑后基本不用澆水。本試驗通過對南豐蜜橘進行同一劑量不同施用深度和同一施用深度不同劑量的保水劑處理,并對南豐蜜橘的光合速率和葉綠素含量進行測定,結果表明,土壤保水劑通過提高土壤含水量能夠提高南豐蜜橘葉片的光合速率和葉綠素含量,促進南豐蜜橘在7～8月份早秋梢的萌發(fā),滿足南豐蜜橘果實膨大期對水分和養(yǎng)分的需求,從而提高果實的產(chǎn)量和品質。對同一劑量不同深度的保水劑處理,南豐蜜橘葉片表現(xiàn)為在40 cm土層處達最大光合速率和葉綠素含量。對同一深度不同劑量的保水劑處理,南豐蜜橘葉片表現(xiàn)為在160 g/株的保水劑劑量時達最大光合速率,并且在一定范圍內(nèi)光合速率隨保水劑用量的增加而出現(xiàn)上升,但超過一定范圍后反而會出現(xiàn)光合速率隨保水劑用量的增加而降低的現(xiàn)象。據(jù)此,在保水劑的應用中應注意其施用深度和使用劑量,只有在合適的深度和適宜的用量下保水劑才能發(fā)揮其良好的保水性能,否則,不但不能對作物產(chǎn)生效果,反而會增加成本投入,甚至對作物產(chǎn)生危害。