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摘要 采用盆栽試验，研究了不同保水剂施量对沙地土壤含水量、芙蓉葵植株生长、光合特性、干重、鲜重等的影响。结果表明，施保水剂1 800、2 250、2 700 kg/hm2的土壤含水量显著高于未施保水剂处理，其中，施保水剂1 800 kg/hm2的土壤含水量最大。施保水剂的各处理的株高均显著高于未施保水剂，其中，施保水剂2 700 kg/hm2的株高最高，而各施保水剂处理间差异不显著。在土壤正常含水条件下，各处理的净光合速率随保水剂用量的增加大致呈先上升后下降的趋势，其中，施保水剂1 800、2 250、3 150 kg/hm2显著高于未施保水剂处理，施保水剂2 250 kg/hm2的净光合速率最大。在土壤干旱胁迫条件下，各处理的净光合速率随保水剂用量的增加大致呈上升趋势，施保水剂3 150 kg/hm2的净光合速率最大，显著高于未施保水剂处理。施保水剂的各处理干、鲜重均显著高于未施保水剂处理，施保水剂的各处理间差异不显著，其中，施保水剂2 250 kg/hm2的鲜重、干重均为最高。适量保水剂的施用显著提高了沙地土壤含水量，促进了植株的生长和光合能力的提高，显著增加了植物干物质的积累；正常土壤含水条件下保水剂的适宜用量为1 800～2 250 kg/hm2，在干旱胁迫条件下为3 150 kg/hm2。
关键词 保水剂；土壤含水量；株高；净光合速率；鲜重；干重；滨海沙地；河北省
中图分类号 S152.7 1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）10-0229-04
Effect of Water Retaining Agent on Growth of Plant in Sand Soil in Hebei Coastal Area
ZHENG Zhen-yu 1，2，3 WANG Wen-cheng 1，2，3 LI Zhao-jia 1，2，3 SUN Yu 1，2，3 HU Ai-shuang 1，2，3 XIAO Dan-dan 1，2，3
ZHANG Xiao-dong 1，2，3
（1 Institute of Coastal Agriculture，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Tangshan Hebei 063299； 2 Technial Center for Landscape Projects in Hebei Coastal Salt-alkali Region； 3 Tangshan Key Laboratory of Plant Salt Tolerance Research）
Abstract This paper studied the effects of different dosage of water retaining agent on soil moisture content in sand，growth parameters of plant of Hibiscus moscheutos L，photosynthetic characteristics，fresh weight and dry weight by pot experiments. The results showed that soil moisture content of applying water retaining agent 1 800，2 250，2 700 kg/hm2 was significantly higher than that of no water retaining agent，the soil moisture content of applying water retaining agent 1 800 kg/hm2 was the highest. The plant height of treatments with water retaining agent was higher than significantly that of no water retaining agent. The plant height of applying water retaining agent 2 700 kg/hm2 was the highest，and the difference was not obvious between the treatments with water retaining agent. Under the condition of normal soil moisture content，the net photosynthetic rate of all the treatments increased firstly and then decreased with the application quantity increasing of water retaining agent. The net photosynthetic rate of applying water retaining agent 1 800，2 250，3 150 kg/hm2 was significantly higher than that of no water retaining agent，applying water retaining agent 2 250 kg/hm2 was the best. Under the soil drought stress，the net photosynthetic rate of all the treatments showed an up tend，with the application quantity increasing of water retaining agent. Applying water retaining agent 3 150 kg/hm2 was the highest，and significantly higher than that of no water retaining agent. The fresh weight and dry weight of treatments with water retaining agent were significantly higher than that of no water reatining agent，while the difference was not obvious between the treatments with water retaining agent. Both the fresh and dry weight of applying water retaining agent 2 250 kg/hm2 were the highest. Through the results，a conclusion could be drawn that the application of appropriate amount of water retaining agent could increase the soil moisture content in sand significantly，promote plant growth，enhance photosynthetic capacity，and increase the dry weight accumulation significantly. Under the condition of normal soil moisture content，the suitable amount of water retaining agent was 1 800-2 250 kg/hm2，under the soil drought stress，the suitable amount of water retaining agent was 3 150 kg/hm2. Key words water retaining agent；soil moisture content；plant height；net photosynthetic rate；fresh weight；dry weight；sand soil in coastal area；Hebei Province
水是植物生长的“先天”环境条件。植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量状况下才能进行，否则植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。水分是植物对物质吸收和运输的溶剂，是细胞质的主要成分，在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与，其保证了植物合成、代谢的正常进行。此外，水分还能维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，保持固有姿态便于充分接受光照和进行气体交换[1]。土壤中的水分是植物所需水分的主要供给源，一般情况下，植物根部从土壤中不断地吸收水分，并运输到植物体各个部分以满足正常生命活动的需要。
沙地土壤含水量低，且保水性差、损失量大、有效利用率低[2]，植被要想在沙地中成活、生长、发育，水分是主要的生态限制因子。合理有效利用有限水资源是沙地植被长期稳定和可持续发展的基础[3]。在沙地中，水分主要以土壤水形式存在[4]，其含量大小及其动态变化显著影响植被的生长发育[5-6]。
保水剂是利用强吸水性树脂制成的一种具有超高吸水保水能力的高分子化合物颗粒剂。该类物质含有大量结构特异的强吸水基团，可吸收自身重量数百倍至上千倍的水分[7]。综合前人研究成果来看，保水剂具有如下优点[8-9]，第一，吸水性好，保水剂吸水量大，且吸水、吸湿速度快；第二，保水性好，其能有效抑制水分蒸发，缓慢释水；第三，持续性好，保水剂能反复多次吸水、释水；第四，熱稳定性好，对环境温度要求低，适用范围广；第五，安全性好，保水剂安全无毒，且不改变土壤酸碱性。基于保水剂的5个优点，许多研究者认为可将其应用到沙土植被修复与建设中，经过相关试验发现，在沙土中施入保水剂能明显提高土壤含水量，增强土壤保水效果[10]，促进植株生长发育[11]，但并不是保水剂用量越大保水效果就越好，土壤含水量和土壤持水性能是在一定的保水剂施用量增加范围内才呈现出递增趋势[12-13]。因此，认为沙土中掺入适量保水剂具有明显的保水效果，而多施对土壤和植被无益。
在实践中，保水剂作用的发挥会受多种因素的制约，如土壤条件、养分条件、气候降水条件、地上植被种类、栽培措施等，正是由于这些因素的影响，不同区域、不同目标的保水剂施用量会有较大的差异。加之许多用户对保水剂产品了解不够，且没有根据实际情况来选择科学的施用方法和用量，导致保水剂作用不明显，造成了不同程度的浪费，使保水剂的应用和推广在不同程度上受到了阻碍，亟待科学的论证与指导。针对这一现状，本文将试验探讨保水剂在沙质土壤中的保水效果及其对地上植被生长发育的影响，以期为保水剂的研究提供理论依据，为保水剂的应用和推广提供科学指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
植物材料：芙蓉葵（Hibiscus moscheutos Linn.）；土壤基质：河北省秦皇岛市北戴河区滨海沙土；保水剂：山东顺通环保材料有限公司提供的袋装保水剂。
1.2 试验设计
1.2.1 设计梯度。试验根据向土壤基质中掺入保水剂的比例，共设6个处理水平：CK为未加保水剂处理；T1为施保水剂1 350 kg/hm2（每盆掺入保水剂11.540 g）；T2为施保水剂1 800 kg/hm2（每盆掺入保水剂15.387 g）；T3为施保水剂2 250 kg/hm2（每盆掺入保水剂19.234 g）；T4为施保水剂2 700 kg/hm2（每盆掺入保水剂23.080 g）；T5为施保水剂3 150 kg/hm2（每盆掺入保水剂26.927 g）。每个处理重复4次，6个处理共计24盆，花盆按保水剂掺入量递增顺序排列。
1.2.2 育苗移栽。2017 年 4 月在河北省农林科学院滨海农业研究所玻璃温室中钵盘育苗，当株高达到12～15 cm时，选取长势良好且均匀一致的芙蓉葵小苗移栽到掺有保水剂的花盆中。本试验花盆规格为45 cm（上口直径）×33 cm（高）。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 株高的测定。用卷尺和游标卡尺每隔5 d测定1次。
1.3.2 土壤含水量的测定。使用土壤水分温度盐分测量仪（英国，WET型）每隔5 d测定1次土壤含水量。具体方法：垂直分3层（即表层土下0～8 cm、8～16 cm、16～24 cm）分别插入仪器探针进行测量。
1.3.3 光合参数的测定。测定于2017年7月（晴天）进行，使用便携式光合测定仪（美国，Li-6400型），于9：00—11：00测定光合参数。测定参数包括叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率。
1.3.4 鲜重、干重的测定。用电子天平称取植株的地上、地下鲜重；用干燥箱先在105 ℃条件下杀青植株，之后70 ℃烘干，最后用电子天平称取植株的地上、地下干重。
1.4 数据处理
采用Excel 2010和SPSS 18.0等统计分析软件进行数据处理与分析。
2 结果与分析
2.1 不同保水剂处理对土壤含水量的影响
从土壤含水量调查情况（表1）可以看出，0～8 cm土层中含水量T2>T4>T5>T3>T1>CK，8～16 cm土层中含水量T2>T4>T5=T3>T1>CK，16～24 cm土层中含水量T4>T2>T3>T1>T5>CK。由此可见，施用保水剂的各处理各土层含水量均高于对照，其中，在0～8 cm和8～16 cm土层中T2的含水量最大，分别达到了16.4%、20.7%，比对照分别高出了3.5%、5.1%。
关键词 保水剂；土壤含水量；株高；净光合速率；鲜重；干重；滨海沙地；河北省
中图分类号 S152.7 1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）10-0229-04
Effect of Water Retaining Agent on Growth of Plant in Sand Soil in Hebei Coastal Area
ZHENG Zhen-yu 1，2，3 WANG Wen-cheng 1，2，3 LI Zhao-jia 1，2，3 SUN Yu 1，2，3 HU Ai-shuang 1，2，3 XIAO Dan-dan 1，2，3
ZHANG Xiao-dong 1，2，3
（1 Institute of Coastal Agriculture，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Tangshan Hebei 063299； 2 Technial Center for Landscape Projects in Hebei Coastal Salt-alkali Region； 3 Tangshan Key Laboratory of Plant Salt Tolerance Research）
Abstract This paper studied the effects of different dosage of water retaining agent on soil moisture content in sand，growth parameters of plant of Hibiscus moscheutos L，photosynthetic characteristics，fresh weight and dry weight by pot experiments. The results showed that soil moisture content of applying water retaining agent 1 800，2 250，2 700 kg/hm2 was significantly higher than that of no water retaining agent，the soil moisture content of applying water retaining agent 1 800 kg/hm2 was the highest. The plant height of treatments with water retaining agent was higher than significantly that of no water retaining agent. The plant height of applying water retaining agent 2 700 kg/hm2 was the highest，and the difference was not obvious between the treatments with water retaining agent. Under the condition of normal soil moisture content，the net photosynthetic rate of all the treatments increased firstly and then decreased with the application quantity increasing of water retaining agent. The net photosynthetic rate of applying water retaining agent 1 800，2 250，3 150 kg/hm2 was significantly higher than that of no water retaining agent，applying water retaining agent 2 250 kg/hm2 was the best. Under the soil drought stress，the net photosynthetic rate of all the treatments showed an up tend，with the application quantity increasing of water retaining agent. Applying water retaining agent 3 150 kg/hm2 was the highest，and significantly higher than that of no water retaining agent. The fresh weight and dry weight of treatments with water retaining agent were significantly higher than that of no water reatining agent，while the difference was not obvious between the treatments with water retaining agent. Both the fresh and dry weight of applying water retaining agent 2 250 kg/hm2 were the highest. Through the results，a conclusion could be drawn that the application of appropriate amount of water retaining agent could increase the soil moisture content in sand significantly，promote plant growth，enhance photosynthetic capacity，and increase the dry weight accumulation significantly. Under the condition of normal soil moisture content，the suitable amount of water retaining agent was 1 800-2 250 kg/hm2，under the soil drought stress，the suitable amount of water retaining agent was 3 150 kg/hm2. Key words water retaining agent；soil moisture content；plant height；net photosynthetic rate；fresh weight；dry weight；sand soil in coastal area；Hebei Province
水是植物生长的“先天”环境条件。植物的一切正常生命活动，只有在一定的细胞水分含量状况下才能进行，否则植物的正常生命活动就会受阻，甚至停止。水分是植物对物质吸收和运输的溶剂，是细胞质的主要成分，在光合作用、呼吸作用、有机物质合成和分解的过程中，都有水分子参与，其保证了植物合成、代谢的正常进行。此外，水分还能维持细胞的紧张度（即膨胀），使植物枝叶挺立，保持固有姿态便于充分接受光照和进行气体交换[1]。土壤中的水分是植物所需水分的主要供给源，一般情况下，植物根部从土壤中不断地吸收水分，并运输到植物体各个部分以满足正常生命活动的需要。
沙地土壤含水量低，且保水性差、损失量大、有效利用率低[2]，植被要想在沙地中成活、生长、发育，水分是主要的生态限制因子。合理有效利用有限水资源是沙地植被长期稳定和可持续发展的基础[3]。在沙地中，水分主要以土壤水形式存在[4]，其含量大小及其动态变化显著影响植被的生长发育[5-6]。
保水剂是利用强吸水性树脂制成的一种具有超高吸水保水能力的高分子化合物颗粒剂。该类物质含有大量结构特异的强吸水基团，可吸收自身重量数百倍至上千倍的水分[7]。综合前人研究成果来看，保水剂具有如下优点[8-9]，第一，吸水性好，保水剂吸水量大，且吸水、吸湿速度快；第二，保水性好，其能有效抑制水分蒸发，缓慢释水；第三，持续性好，保水剂能反复多次吸水、释水；第四，熱稳定性好，对环境温度要求低，适用范围广；第五，安全性好，保水剂安全无毒，且不改变土壤酸碱性。基于保水剂的5个优点，许多研究者认为可将其应用到沙土植被修复与建设中，经过相关试验发现，在沙土中施入保水剂能明显提高土壤含水量，增强土壤保水效果[10]，促进植株生长发育[11]，但并不是保水剂用量越大保水效果就越好，土壤含水量和土壤持水性能是在一定的保水剂施用量增加范围内才呈现出递增趋势[12-13]。因此，认为沙土中掺入适量保水剂具有明显的保水效果，而多施对土壤和植被无益。
在实践中，保水剂作用的发挥会受多种因素的制约，如土壤条件、养分条件、气候降水条件、地上植被种类、栽培措施等，正是由于这些因素的影响，不同区域、不同目标的保水剂施用量会有较大的差异。加之许多用户对保水剂产品了解不够，且没有根据实际情况来选择科学的施用方法和用量，导致保水剂作用不明显，造成了不同程度的浪费，使保水剂的应用和推广在不同程度上受到了阻碍，亟待科学的论证与指导。针对这一现状，本文将试验探讨保水剂在沙质土壤中的保水效果及其对地上植被生长发育的影响，以期为保水剂的研究提供理论依据，为保水剂的应用和推广提供科学指导。
1 材料与方法
1.1 试验材料
植物材料：芙蓉葵（Hibiscus moscheutos Linn.）；土壤基质：河北省秦皇岛市北戴河区滨海沙土；保水剂：山东顺通环保材料有限公司提供的袋装保水剂。
1.2 试验设计
1.2.1 设计梯度。试验根据向土壤基质中掺入保水剂的比例，共设6个处理水平：CK为未加保水剂处理；T1为施保水剂1 350 kg/hm2（每盆掺入保水剂11.540 g）；T2为施保水剂1 800 kg/hm2（每盆掺入保水剂15.387 g）；T3为施保水剂2 250 kg/hm2（每盆掺入保水剂19.234 g）；T4为施保水剂2 700 kg/hm2（每盆掺入保水剂23.080 g）；T5为施保水剂3 150 kg/hm2（每盆掺入保水剂26.927 g）。每个处理重复4次，6个处理共计24盆，花盆按保水剂掺入量递增顺序排列。
1.2.2 育苗移栽。2017 年 4 月在河北省农林科学院滨海农业研究所玻璃温室中钵盘育苗，当株高达到12～15 cm时，选取长势良好且均匀一致的芙蓉葵小苗移栽到掺有保水剂的花盆中。本试验花盆规格为45 cm（上口直径）×33 cm（高）。
1.3 测定项目及方法
1.3.1 株高的测定。用卷尺和游标卡尺每隔5 d测定1次。
1.3.2 土壤含水量的测定。使用土壤水分温度盐分测量仪（英国，WET型）每隔5 d测定1次土壤含水量。具体方法：垂直分3层（即表层土下0～8 cm、8～16 cm、16～24 cm）分别插入仪器探针进行测量。
1.3.3 光合参数的测定。测定于2017年7月（晴天）进行，使用便携式光合测定仪（美国，Li-6400型），于9：00—11：00测定光合参数。测定参数包括叶片净光合速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和蒸腾速率。
1.3.4 鲜重、干重的测定。用电子天平称取植株的地上、地下鲜重；用干燥箱先在105 ℃条件下杀青植株，之后70 ℃烘干，最后用电子天平称取植株的地上、地下干重。
1.4 数据处理
采用Excel 2010和SPSS 18.0等统计分析软件进行数据处理与分析。
2 结果与分析
2.1 不同保水剂处理对土壤含水量的影响
从土壤含水量调查情况（表1）可以看出，0～8 cm土层中含水量T2>T4>T5>T3>T1>CK，8～16 cm土层中含水量T2>T4>T5=T3>T1>CK，16～24 cm土层中含水量T4>T2>T3>T1>T5>CK。由此可见，施用保水剂的各处理各土层含水量均高于对照，其中，在0～8 cm和8～16 cm土层中T2的含水量最大，分别达到了16.4%、20.7%，比对照分别高出了3.5%、5.1%。