全 文 ：保水剂对梭梭(Haloxylon ammodendron)、
白梭梭(Haloxylon persicum)种子萌发
及幼苗根系的影响
①
李 兴1，2， 蒋 进1， 宋春武1， 魏震江3， 殷文娟3
(1． 中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830011;
2． 中国科学院研究生院，北京 100049;3． 新疆农业大学林学与园艺学院，新疆 乌鲁木齐 830052)
摘 要:在盆栽条件下，研究保水剂对梭梭(Haloxylon ammodendron)、白梭梭(Haloxylon persicum)种子萌发和幼苗
根系形态的影响。结果表明:0． 05%浓度的保水剂对梭梭、白梭梭种子萌发有明显的促进作用，发芽率较对照分别
提高了 18． 7%和 24． 0%;0． 05%浓度的保水剂能够抑制梭梭幼苗根系的垂直生长，有效促进侧根数量的增加和根
系生物量的积累;0． 1%浓度保水剂处理下，白梭梭的主根长度、侧根数量、根系生物量均达到最大;保水剂浓度达
到 0． 2%时，梭梭、白梭梭种子萌发和幼苗根系的生长均受到抑制，表明梭梭幼苗生长最适宜的保水剂浓度
为 0． 05%，白梭梭的浓度以 0． 05% ～ 0． 1%为宜。
关键词:梭梭(Haloxylon ammodendron) ;白梭梭(Haloxylon persicum) ;保水剂;种子萌发;幼苗;根系;古尔班通
古特沙漠
古尔班通古特沙漠是我国最大的固定、半固定
沙漠，近半个世纪以来，由于人类活动和气候变化的
影响，使得荒漠化问题在这一地区日益严重〔1〕。生
物防治是沙漠化治理中最主要的措施，白梭梭
(Haloxylon persicum)和梭梭(Haloxylon ammoden-
dron)是这一地区的主要优势物种，白梭梭广泛分布
在流动或半流动的沙丘上，梭梭既可以生长在盐碱
地，也可以生长在非盐渍化的丘间低地或砂砾质戈
壁上，对防治流沙和稳定生态系统起到了重要的作
用〔2〕。由于梭梭属天然种子萌发率较低，同时夏季
干旱是导致梭梭幼苗大规模死亡的主要原因〔3－5〕，
如何提高天然种子的萌发率和幼苗的存活率已成为
利用植物防治沙漠化的首要问题。
保水剂是利用强吸水树脂制成的一种高吸水、
保水能力的高分子聚合物，可吸收自身重量的数百
倍乃至上千倍的水分〔6〕。大量的研究表明，保水剂
是应对干旱的有效措施，可以大大提高土壤含水量，
有效改善土壤容重、孔隙度、团粒结构、渗透性等物
理性质〔7－11〕。保水剂在农林生产中的应用可以提高
植物的出苗率、促进地上部分和根系的发育，提高植
物的抗旱性，对作物有普遍的增产效果〔12－16〕。但目
前对保水剂的应用研究多集中于半干旱地区，针对
干旱地区植物尤其是梭梭属的应用研究目前相对较
少〔17〕。为此，本文研究了不同保水剂用量对梭梭属
种子萌发和幼苗根系生长的影响，以期探明保水剂
对梭梭、白梭梭生长的影响，以及保水剂在干旱区的
综合应用效果，为荒漠植被的恢复以及绿洲的建设
提供理论参考。
1 材料与方法
1． 1 材料
供试保水剂 PAM－2100 购于北京金元易生态
工程技术中心，选取粒径为 1． 0 ～ 2． 0 mm 的保水剂
用于实验。
采集中国科学院新疆生态与地理研究所莫索湾
站半流动沙丘表层 0 ～ 50 cm土壤作为实验用土，电
导率为 40． 43 μS /cm，土壤 pH为 8． 21，容重为 1． 46
g /cm3。
种子于 2010 年 10 月采于中国科学院新疆生态
与地理研究所莫索湾站附近，种子脱粒后实验室内
冷藏备用。
第 29 卷 第 5 期
2012 年 9 月
干 旱 区 研 究
ARID ZONE RESEARCH
Vol． 29 No． 5
Sep． 2012
① 收稿日期:2011－10－23; 修订日期:2011－11－07
基金项目:新疆维吾尔自治区高技术研究发展项目(201133129)
作者简介:李兴(1984－) ，男，陕西榆林人，硕士研究生，主要从事沙漠化防治研究． E-mail:rlgx@ 163． com
通讯作者:蒋进． E－mail:jiangjin@ ms． xjb． ac． cn
797－801 页 http:/ /azr． xjegi． com
DOI:10.13866/j.azr.2012.05.003
1． 2 方法
1． 2． 1 种子发芽率和发芽势的测定 保水剂与沙
土按 0． 05%、0． 1%、0． 2% 质量比混合，分装在
高 4 cm，直径为 44 cm 底部开孔的塑料盘内，充分
浇水后放置 12 h，将梭梭、白梭梭种子均匀播撒在盘
内，用沙土覆盖种子(以刚覆盖种子为宜) ，恒温 20
℃下培养。每组 100 粒，3 次重复。种子萌发以胚
根的出现为标志，每 24 h 观察 1 次，并及时将已萌
发种子取出，实验持续至 3 d 萌发总数没有变化为
止。计算公式如下:
发芽率(%)=正常发芽种子数/种子总数×100%
发芽势(%)= 高峰时正常发芽种子数 /种子总
数×100%
1． 2． 2 根系指标的测定 于 2011 年 4 月中旬种
苗。保水剂与沙土按 0． 05%、0． 1%、0． 2%质量比
混合，分装于 21 cm×21 cm的聚乙烯盆内，充分浇水
后静置 12 h，将梭梭、白梭梭种子均匀播撒在盆内，
用沙土覆盖种子(以刚覆盖种子为宜)。幼苗出土 5
d后间苗，每盆保留 3 ～ 4 株，实验期间每 7 d用喷壶
浇水 1 次。种苗 20 d 后第 1 次取样，每 7 d 测量 1
次，共计 6 次。取样时将盆放在尼龙网上用水冲去
泥土，获得完整根系后带回实验室统计主根长、侧根
数，最后在 75 ℃下烘至恒重，称其干重。
2 结果与分析
2． 1 保水剂对梭梭、白梭梭种子萌发的影响
保水剂对梭梭和白梭梭种子发芽势和萌发率的
影响存在差异(表 1)。0． 05%浓度的保水剂使梭
梭、白梭梭发芽势和发芽率较对照分别提高
了 13． 9%、30． 3%和 18． 7%、24． 0%。当保水剂浓
度达到 0． 1%时，梭梭、白梭梭的发芽率较对照均无
显著差异(p＞0． 05) ;在 0． 2%的浓度下，梭梭、白梭
梭发芽势和发芽率分别较对照降低了 13． 4%、20．
7%
表 1 保水剂对梭梭、白梭梭种子萌发的影响
Tab． 1 Effect of SAP on seed germination of
H． ammodendron and H． persicum /%
保水剂
浓度
发芽势
梭梭 白梭梭
发芽率
梭梭 白梭梭
CK 58． 7±1． 67 b 52． 3±1． 60 c 75． 3±3． 93 b 69． 3±7． 12 b
0． 05 72． 6±5． 92 a 82． 6±1． 33 a 94． 0±2． 00 a 93． 3±1． 76 a
0． 1 68． 6±1． 66 ab 60． 3±1． 20 b 75． 0±2． 00 b 67． 3±0． 66 b
0． 2 45． 3±5． 04 c 31． 6±1． 33 d 53． 3±7． 69 c 43． 6±5． 17 c
注:表中值为平均值±标准误，同一列相同字母表示差异不显著(p＞0． 05) ，不
同字母表示差异显著(p＜0． 05)
和 22． 0%、25． 7%。可见，0． 05%浓度的保水剂可
以促进种子的萌发，提高种子萌发发芽势和萌发率，
但 0． 2%浓度的保水剂反而不利于种子萌发。
2．2 保水剂对梭梭、白梭梭幼苗根系垂直分布的影响
不同浓度保水剂处理下梭梭、白梭梭幼苗观测
期 42 d 的主根垂直生长状况见图 1a。3 种浓度保
水剂对梭梭根系垂直分布有明显的抑制作用，且浓
度越高，抑制作用越强烈。观测第 14 d、21 d、28 d、
35 d和 42 d，所有处理主根长均显著低于对照(p＜
0． 05)。观 测 第 28 d 差 异 最 明 显，浓 度 0．
05%、0． 1%和 0． 2%的 3 个处理主根长分别是对照
的 74． 4%、51． 7%和 41． 7%。
与梭梭主根生长状况存在差异，0． 05%和 0． 1%
浓度保水剂处理可以促进白梭梭主根的生长，
而 0． 2%浓度保水剂处理抑制白梭梭主根生长(图
1b)。观测第 62 d，浓度 0． 05%和 0． 1%保水剂处理
的主根长分别是对照的 1． 3 倍和 1． 5 倍，而浓度 0．
2%保水剂处理的主根长均显著低于其他处理(p＜0．
05)。
2．3 保水剂对梭梭、白梭梭幼苗根系水平分布的影响
不同浓度保水剂处理下，幼苗期梭梭根系水平
生长状况见图 2a，各处理梭梭的侧根数在观测期前
21 d差异不显著(p＞0． 05)。在第 28 d 后，0． 05%
和 0 ． 1%浓度的保水剂对梭梭侧根发育起促进作
图 1 保水剂对梭梭(a)、白梭梭(b)主根长的影响
897 干 旱 区 研 究 29 卷
Fig． 1 Effect of SAP on axial root length of H． ammodendron (a)and H． persicum (b)
用，2 个处理的侧根数分别是对照的 2． 4 倍和 1． 4
倍。0． 2%浓度保水剂处理的侧根数与对照相比有
所减少，表明 0． 2%浓度对梭梭侧根发育起抑制作
用。
不同浓度保水剂对白梭梭侧根数量的影响与对
主根长度影响类似，具体表现为:0． 1% ＞0． 05% ＞CK
＞0． 2%(图 2b)。观测第 28 d以后，浓度 0． 05%和
0． 1%处理的侧根数极显著高于对照处理(p ＜ 0．
01)。观测第 42 d，0． 05%和 0． 1%保水剂浓度处理
的侧根数分别是 39 条和 50 条，分别是对照的 1． 2
倍和 1． 6 倍。浓度 0． 2%处理的侧根数为 24 条，仅
为对照的 2 /3。
图 2 保水剂对梭梭(a)、白梭梭(b)侧根数的影响
Fig． 2 Effect of SAP on lateral roots of H． ammodendron (a)and H． persicum (b)
2． 4 保水剂对梭梭、白梭梭幼苗根系生物量的影响
植物根系的生长表现为根系生物量的累积。通
过幼苗期不同浓度保水剂处理下梭梭根系干重测定
表明:在观测期前 28 d，对照处理的根系干重略高于
其他处理，第 35 d 和 42 d，浓度 0． 05%和 0． 1%的
处理干重高于对照，在第 42 d 差异更为显著，分别
是对照的 2． 5 倍和 1． 9 倍(图 3a)。
不同浓度保水剂处理下，白梭梭根系干重的响
应见图 3b，浓度 0． 05%和 0． 1%的保水剂处理对白
梭梭幼苗期根系干物质积累均起到促进作用，在观
测期第 42 d，浓度 0． 05%和 0． 1%处理的干重与对
照差异均达极显著水平(p＜0． 01) ，分别是对照的 2．
1倍和 2． 2倍。而 0． 2%浓度的保水剂限制了白梭梭
的根系发育，根系干重显著低于对照(p＜0． 01)。
图 3 保水剂对梭梭(a)、白梭梭(b)根干重的影响
Fig． 3 Effect of SAP on dry root biomass of H． ammodendron (a)and H． persicum (b)
3 结论与讨论
种子萌发期与幼苗期是整个植物生活周期中最
重要的阶段，是植物群落建成的关键阶段，而水分是
干旱地区植被恢复的主要限制因子。种子的萌发与
温度、光照等自然因子密切相关，同时也受具体生境
土壤水分和盐分的制约〔2〕。保水剂具有高吸水性，
能够吸附大量水分于土壤表层并缓慢释放，同时土
壤的温度、盐分、pH、孔隙度等理化性质也随之发生
改变。研究表明，0． 25%浓度的保水剂能提高玉米
种子发芽势，但保水剂浓度超过 0． 5%会起抑制作
用〔16〕。本次研究得出相似的结论，0． 05%保水剂
浓度可以提高梭梭、白梭梭种子的萌发整齐度，发芽
率分别较对照提高 18． 7%和 24． 0%，但当保水剂浓
度超过 0． 1%时，对种子萌发的促进作用逐渐转为
抑制。
9975 期 李 兴等:保水剂对梭梭(Haloxylon ammodendron)、白梭梭(Haloxylon persicum)种子萌发及幼苗根系的影响
根系是植物吸收水分和养分的主要器官，是感
受土壤干旱的初始部位，其生理状况直接影响着植
物抗旱能力〔18〕。植物根系的发达程度与抗旱能力
呈正相关关系，根系功能主要取决于根长、侧根数和
根面积。根系的垂直生长能力决定了植物吸收深层
土壤水分的能力，侧根或不定根向四周扩张的能力
决定了浅根性植物对干旱环境的适应能力〔19〕，此外
根系的吸收能力与根面积密切相关〔20－21〕。因此，通
过提高根系的发育能力，是增强植物适应干旱环境
的最有效方法。
根系垂直生长能力有着特殊的生态意义，沙质
土壤具有雨后迅速变干的特性〔22〕，在沙地上根系的
生长速度是决定植物存活的主要因素〔23〕。研究表
明，适量保水剂可以降低植物的根系质膜透性和可
溶性糖含量，提高植物根系活力、根系生物量和抗旱
性能〔12〕。本文研究表明，0． 05%浓度的保水剂对
主根的生长抑制程度较小，对侧根的发育促进作用
明显，同时根系生物量较对照显著增加;0． 1%浓度
的保水剂对白梭梭根系生长的促进作用最明显，主
根和侧根较对照均大幅提高。但当保水剂浓度达到
0． 2%时，梭梭、白梭梭的主根和侧根的生长均受到
抑制，这可能与高浓度的保水剂所引起的土壤水分、
盐分升高，以及透气性下降有关。
梭梭幼苗死亡与土壤表层含水率高低有关〔3〕。
进一步的研究证实，6 月中旬到 7 月中旬，表层土壤
水分下降会导致梭梭幼苗大量死亡，如果这时根系
不能超过 60 cm，就会因缺水而死亡〔5〕。而古尔班
通古特沙漠冬季有 20 cm 厚的稳定积雪，3－4 月由
于积雪融化，土壤水分相对较高。保水剂的高吸水、
保水特性，能够提高有限水资源的利用效率，同时有
效抑制沙漠表层迅速变干，从而为植物种子萌发和
幼苗早期生长提供有力保障。本试验表明，在根系
生长的第 42 d，0． 05%保水剂处理的梭梭根干重是
对照的 2． 5 倍，0． 1%保水剂处理的白梭梭根干重
是对照的 2． 2 倍，较高的根系发育水平足以保证幼
苗安全越夏。可见，保水剂对梭梭和白梭梭根系的
促进作用，提高了幼苗的抗旱能力，有效解决了幼苗
因为夏季干旱而死亡的问题，大规模的植被恢复也
成为可能。
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LI Xing1，2， JIANG Jing1， SONG Chun-wu1， WEI Zhen-jiang3， YIN Wen-juan3
(1． Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，China;
2． Graduate University，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China;
3． College of Forestry and Horticulture，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China)
Abstract: Effect of super absorbent polymer (SAP)on the seed germination and seedling root morphology of
Haloxylon ammodendron and H． persicum was investigated based on a pot experiment． The results showed that，
compared with the contrast，the seed germination rates of H． ammodendron and H． persicum were increased by
18． 7% and 24． 0% respectively when SAP concentration was 0． 05% ． Vertical growth of seedling roots of H．
ammodendron was inhibited，while the growth and biomass accumulation of lateral roots were promoted when SAP
concentration was 0． 05% ． Root length，lateral root number and root biomass of H． persicum all reached their maxi-
mum values at 0． 1% SAP concentration． Seed germination and seedling root growth were all inhibited when SAP
concentration was 0． 2% ． It was concluded that the perfect SAP concentration for H． ammodendron growth was
0． 05%，and the best effect of SAP concentration for H． persicum varied in a range of 0． 05% －0． 1% ．
Key words: Haloxylon ammodendron;H． persicum;super absorbent polymer (SAP) ;seed germination;
seedling;root;Gurbantunggut Desert
1085 期 李 兴等:保水剂对梭梭(Haloxylon ammodendron)、白梭梭(Haloxylon persicum)种子萌发及幼苗根系的影响