全 文 ：2 0 1 4 年 3 月 农 业 机 械 学 报 第 45 卷 第 3 期
doi:10． 6041 / j． issn． 1000-1298． 2014． 03． 023
保水剂和灌水对小粒咖啡苗木的节水调控效应*
刘小刚1 耿宏焯1 程金焕2 杨启良1 施卫省1 杨新荣1
(1．昆明理工大学现代农业工程学院，昆明 650500;2．云南省农业科学院热带亚热带经济作物研究所，保山 678025)
摘要:为探讨热带特色作物小粒咖啡的高效节水模式，研究 3 个保水剂水平(高保、低保和无保)和 3 个灌水水平
(高水、中水和低水)对小粒咖啡苗木生理、生长、干物质及水分利用的影响。结果表明:与无保相比，低保分别提高
叶绿素、类胡萝卜素和根系活力 11. 8%、13. 4%和 52. 2%，而分别降低可溶性糖、丙二醛和脯氨酸 24. 9%、24. 3%和
55. 8%，同时提高总干物质和水分利用效率 31. 0%和 35. 9%;而高保分别降低叶绿素、类胡萝卜素、丙二醛和根系
活力 3. 1%、2. 4%、13. 5%和 6. 3%，提高叶片可溶性糖和脯氨酸 3. 7%和 75. 1%，降低总干物质 21. 3%，提高水分
利用效率 8. 6%。与低水相比，中水分别提高总干物质、耗水量和水分利用效率 89. 8%、44. 5%和 33. 2%，高水分
别提高总干物质、耗水量和水分利用效率 172. 8%、104. 8%和 34. 0%。和无保低水相比，低保中水的水分利用效率
增幅最大为 112. 7%，同时提高总干物质 158. 9%，分别提高叶片相对含水率、叶绿素、类胡萝卜素和根系活力
24. 4%、19. 5%、25. 8%和 149. 9%，分别降低可溶性糖、丙二醛和脯氨酸 38. 3%、36. 4%和 68. 7%。从高效节水的
角度考虑，低保中水为最适宜的搭配方式。
关键词:小粒咖啡 保水剂 灌溉 理化特性 水分利用
中图分类号:S365;S152. 7 + 5 文献标识码:A 文章编号:1000-1298(2014)03-0134-06
收稿日期:2013-03-25 修回日期:2013-08-16
* 国家自然科学基金资助项目(51109102、51009073)、云南省应用基础研究资助项目(2010ZC043)、云南省教育厅重点项目(2011Z035)、
水利部公益性行业科研专项资助项目(201101042)和大学生创新创业训练计划项目(201310674010)
作者简介:刘小刚，副教授，主要从事节水灌溉理论与技术研究，E-mail:liuxiaogang888@ tom． com
引言
云南是中国咖啡的主产区，在云南地区栽培的
小粒咖啡经常受土壤季节性干旱的制约，产量和品
质得不到保证［1］。水分亏缺会导致咖啡的生理和
生长产生明显的变化。轻度水分胁迫降低咖啡光合
速率、蒸腾速率、可溶性蛋白质、叶绿素、类胡萝卜
素、气孔开张率和水势，而增加过氧化物酶活性、脯
氨酸、丙二醛含量以及细胞透性［2 － 4］。有关灌水对
咖啡的开花数、结果数和生育期进程的影响已有较
多报道［5 － 6］。而对不同保水剂施用量和灌水量组合
下咖啡的生长、生理、水分利用的系统研究则很少。
保水剂是近年来迅速发展起来的新型功能高分
子材料，基本特点是可吸收自重几百倍的水分储存
在土壤中，然后在土壤缺水时，根据植物需要，缓慢
释放;且能反复吸放水分，可持续使用多年［7 － 8］。将
保水剂施于土壤后，可以改善土壤物理特性和增加
持水能力，提高种子发芽和出苗率，降低干旱胁迫，
延缓作物枯萎，促进作物生长和增加产量，降低作物
灌溉用水需求［9 － 11］。使用保水剂还能够稳定土壤
结构，增加水分入渗、减少水土流失［12 － 13］。研究表
明，保水剂只有与适宜的灌水定额配合使用，才能充
分发挥其保水增产效应［14］。因此，制定科学的灌溉
和保水剂管理措施具有重要的现实意义。但对于热
带特色作物小粒咖啡，以指导节水灌溉和提高水分
利用为目的，开展保水剂与灌水的耦合效应及农业
节水集成模式研究报道较少。
本文研究 3 种保水剂水平和 3 种灌水水平对小
粒咖啡苗木的生理、生长、干物质累积及水分利用效
率的影响，以期为小粒咖啡的最佳节水模式和水分
高效利用提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验于 2012 年 4 ～ 12 月在昆明理工大学现代
农业工程学院智能控制温室内进行(北纬 24°9，东
经 102°79，海拔高度 1 978. 9 m)。供试土壤为燥红
壤土，田间持水量 θF为 24. 3%。粒径小于 0. 02 mm
的质量分数占 7. 8%，0. 02 ～ 0. 10 mm 占 32. 4%，
0. 10 ～0. 25 mm占 45. 4%，0. 25 ～1. 00 mm占 13. 4%。
土壤有机质质量比为 13. 12 g /kg，全氮质量比为
0. 87 g /kg，全磷质量比为 0. 68 g /kg，全钾质量比为
13. 9 g /kg。保水剂为白色颗粒状干粉，属于聚丙烯
酸类(北京希涛技术开发有限公司) ，装土时均匀拌
入土中。供试作物为 1 年生小粒咖啡(卡蒂姆
P7963)苗木。
1. 2 试验设计
试验设 3 种保水剂和 3 种灌水水平，完全方案
设计，共 9 个处理，每个处理重复 4 次。保水剂分别
为高保(SH，1. 5 kg /m
3)、低保(SL，1 kg /m
3)［15］和无
保(SZ，0 kg /m
3)。灌水分别为高水(WH) ，土壤含水
率为(65% ～ 80%)θF;中水(WM) ，(55% ～ 70%)θF;
低水(WL) ，(45% ～60%)θF。试验为完全组合共 9
个处理，即 SH WH(T1)、SH WM(T2)、SH WL(T3)、
SLWH(T4)、SL WM(T5)、SL WL(T6)、SZ WH(T7)、
SZWM(T8)和 SZWL(T9，CK) ，各处理重复 4 次。采
用全水溶性 N、P、K复合肥(总氮质量分数为 10%，
P2O5质量分数为 30%，K2O 质量分数为 20%)。施
肥水平为 3 g /kg，分 2 次等量将肥料溶液施入生长
盆中，施肥时间为 5 月 26 日和 8 月 26 日。
试验于 4 月 12 日将小粒咖啡苗木移栽至生长
盆(上底宽 30 cm，下底宽 22. 5 cm，高 30 cm)中，每
盆只栽 1 株，移栽后浇水至田间持水量。盆底均匀
分布着直径为 0. 5 cm 的 5 个小孔以提供良好的通
气条件。盆内装土 14 kg，装土前将风干土过 5 mm
筛后装土，土壤容积密度为 1. 2 g /cm3。土表面铺
0. 5 cm 厚的蛭石阻止因灌水导致土壤板结。经过
54 d缓苗后，6 月 4 日从每个处理 8 株中挑选 4 株长
势均一的苗木开始灌水处理。在进行水分处理前各
处理土壤含水率为(65% ～ 80%)θF。称量法控制
灌水。试验于 12 月 9 日即水分处理后 189 d结束。
1. 3 测定项目及方法
各生理指标在 10 月 20 日(旺长期灌水前 1 d)
测定［16］。叶片相对含水率、叶绿素和类胡萝卜素含
量、脯氨酸含量、丙二醛含量、可溶性糖含量及根系
活力测定分别采用称量法、乙醇提取比色法、酸性茚
三酮法、硫代巴比妥酸比色法、蒽酮比色法和 TTC
还原法［17］。
形态指标和干物质均于 2012 年 12 月 9 日测
定。株高和枝条长度采用毫米刻度尺测定，基径和
叶面积分别用游标卡尺和称量换算法测定。干物质
测定时，将不同器官分开，105℃杀青 30 min 后 80℃
加热干燥至恒质量。根冠比为根系和冠层干物质质
量的比值，比叶面积为叶面积与其干质量的比值，水
分利用效率为总干物质质量与总耗水量的比值。
1. 4 数据处理
采用 SAS 统计软件对数据进行方差分析
(ANOVA)和多重比较，多重比较采用 Duncan法进行。
2 结果与分析
2. 1 小粒咖啡生理特性
保水剂除对叶片相对含水率影响不显著外，对
其余各生理指标影响显著。灌水对各生理指标影响
显著。灌水和保水剂的交互作用对根系活力影响显
著。由表 1 可知，与 SZ相比，SL分别提高叶绿素、类
胡萝卜素和根系活力 11. 8%、13. 4%和 52. 2%，而
分别降低可溶性糖、丙二醛和脯氨酸 24. 9%、
24. 3%和 55. 8%;SH分别提高叶片可溶性糖和脯氨
酸 3. 7%和 75. 1%，而分别降低叶绿素、类胡萝卜
素、丙二醛和根系活力 3. 1%、2. 4%、13. 5% 和
6. 3%。与 WL相比，WM分别提高叶片相对含水率、
叶绿素、类胡萝卜素和根系活力 11. 9%、8. 4%、
8. 7%和 25. 2%，而分别降低可溶性糖、丙二醛和脯
氨酸 31. 7%、23. 3%和 40. 8%;WH分别提高叶片相
对含水率、叶绿素、类胡萝卜素和根系活力 14. 5%、
18. 7%、19. 5%和 42. 5%，而分别降低可溶性糖、丙
表 1 保水剂和灌水对小粒咖啡生理生化指标的影响
Tab． 1 Effects of super absorbent polymer and irrigation on physiological and biochemical parameters of arabica coffee
处理
保水剂
水平
灌水
水平
叶片相对
含水率 /%
叶绿素质量比
/(mg·g － 1)
类胡萝卜素质
量比 /(mg·g － 1)
可溶性糖质量
分数 /%
丙二醛摩尔质量
浓度 /(nmol·g －1)
脯氨酸质量
比 /(μg·g － 1)
根系活力 /
(μg·g － 1·h －1)
T1 WH 94. 1a 3. 680a 0. 488a 2. 113a 28. 608a 12. 895a 91. 628e
T2 SH WM 93. 9b 3. 488b 0. 457b 2. 415b 30. 207b 27. 65b 70. 258g
T3 WL 80. 6c 3. 031c 0. 415c 4. 704c 44. 833c 59. 177c 63. 674h
T4 WH 97. 2a 4. 218ad 0. 567ad 1. 951ad 24. 621ad 5. 782ad 121. 755b
T5 SL WM 95. 5b 3. 945be 0. 525be 2. 268be 29. 527be 7. 869be 136. 318a
T6 WL 93. 7c 3. 600cf 0. 487cf 2. 472cf 36. 574cf 11. 506cf 108. 152d
T7 WH 96. 3a 3. 893ag 0. 523ag 2. 504ag 35. 152ag 10. 576ag 109. 187c
T8 SZ WM 91. 5b 3. 329bh 0. 452bh 2. 724bh 38. 294bh 21. 235bh 76. 882f
T9 WL 76. 8c 3. 300ci 0. 418ci 3. 676ci 46. 402ci 25. 137ci 54. 557i
注:数据为平均值(n = 4) ，不同小写字母者表示差异(P ＜ 0. 05)显著，下同。
531第 3 期 刘小刚 等:保水剂和灌水对小粒咖啡苗木的节水调控效应
二醛和脯氨酸 39. 5%、30. 9% 和 69. 5%。T1、T2、
T3、T4、T5、T6、T7 和 T8 的根系活力分别为 CK 的
1. 68、1. 29、1. 17、2. 23、2. 50、1. 98、2. 00 和 1. 41 倍。
与 CK 相比，除 T3 外，其余各处理能不同程度提高
叶片相对含水率、叶绿素、类胡萝卜素和根系活力，
并使主要渗透调节物质(可溶性糖、丙二醛和脯氨
酸)累积较少。
2. 2 小粒咖啡生长及形态指标
保水剂和灌水分别对小粒咖啡的株高、基径、叶
面积、根冠比及根重比影响显著，而对枝条长度和比
叶面积影响不显著，其交互作用对小粒咖啡各形态
指标影响不显著。由表 2 可知，与 SZ相比，SL分别提
高小粒咖啡株高、基径、叶面积、根冠比和根重比
10. 5%、11. 6%、25. 9%、51. 3% 和 35. 1%，SH分别
提高根冠比和根重比 42. 8%和 25. 6%，对株高提高
不明显，而分别降低基径和叶面积 7. 1%和 17. 4%。
表明 SL能促进生长，协调根冠比，而 SH抑制冠层生
长。与 WL相比，WM分别提高株高、基径和叶面积
18. 4%、16. 8%和 79. 7%，而降低根冠比和根重比
不明显。WH分别提高株高、基径和叶面积 37. 8%、
32. 1%和 179. 9%，同时分别降低根冠比和根重比
35. 6%和 26. 1%。
表 2 保水剂和灌水对小粒咖啡生长及形态特征的影响
Tab． 2 Effects of super absorbent polymer and irrigation on the growth and the morphological
characteristics of arabica coffee
处理 保水剂水平 灌水水平 株高 / cm 基径 /mm 叶面积 /m2 枝条长度 / cm 根冠比 根重比 比叶面积 /(m2·kg －1)
T1 WH 42. 783a 6. 660a 0. 248a 149. 150a 0. 273a 0. 214a 10. 562a
T2 SH WM 41. 117b 5. 940b 0. 159b 102. 127a 0. 413b 0. 291b 11. 082a
T3 WL 34. 717c 4. 887c 0. 097c 72. 400a 0. 727c 0. 420c 10. 744a
T4 WH 51. 433ad 7. 833ad 0. 373ad 206. 633a 0. 456ad 0. 313ad 10. 815a
T5 SL WM 41. 250be 6. 980be 0. 248be 148. 183a 0. 580be 0. 365be 12. 714a
T6 WL 37. 233cf 6. 187cf 0. 148cf 93. 733a 0. 462cf 0. 316cf 11. 020a
T7 WH 47. 433ag 7. 207ag 0. 321ag 167. 167a 0. 255ag 0. 203ag 10. 956a
T8 SZ WM 39. 333bh 6. 263bh 0. 198bh 132. 38a 0. 397bh 0. 281bh 10. 458a
T9 WL 30. 850ci 5. 353ci 0. 092ci 66. 933a 0. 338ci 0. 252ci 11. 435a
2. 3 小粒咖啡干物质累积及水分利用效率
保水剂和灌水对小粒咖啡根系干物质、冠层干
物质及总干物质的影响显著，其交互作用对干物质
影响不显著。由表 3 可知，与 SZ相比，SL分别提高根
系、冠层和总干物质 81. 6%、15. 1%和 31. 0%，而 SH
分别降低根系、冠层和总干物质 9. 9%、24. 8% 和
21. 3%。表明 SL能促进植株生长，利于干物质合成
与累积。与 WL相比，WM分别提高根系、冠层和总干
物质的 88. 7%、90. 3%和 89. 8%。WH分别提高根
系、冠 层 和 总 干 物 质 的 114. 1%、200. 5% 和
172. 8%。T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7 和 T8 的总干物
质分别为 CK的 2. 38、1. 67、0. 78、3. 86、2. 59、1. 60、
2. 99 和 2. 16 倍。
表 3 保水剂和灌水对小粒咖啡干物质累积及水分利用的影响
Tab． 3 Effects of super absorbent polymer and irrigation on the dry mass accumulation and the water
use efficiency of arabica coffee
处理 保水剂水平 灌水水平
根系干物质累积量
/(g·株 － 1)
冠层干物质累
积量 /(g·株 － 1)
总干物质累积量
/(g·株 － 1)
耗水量
/(L·株 － 1)
水分利用效率
/(kg·m －3)
T1 WH 9. 180a 33. 555a 42. 735a 19. 967d 2. 140a
T2 SH WM 8. 735b 21. 290b 30. 025b 17. 205f 1. 745b
T3 WL 5. 840c 8. 205c 14. 045c 9. 083i 1. 546c
T4 WH 21. 675ad 47. 545ad 69. 220ad 30. 999a 2. 233ad
T5 SL WM 17. 150be 29. 300be 46. 450be 17. 369e 2. 674be
T6 WL 9. 060cf 19. 650cf 28. 710cf 15. 204g 1. 888cf
T7 WH 10. 875ah 42. 720ah 53. 595ah 27. 997b 1. 914ah
T8 SZ WM 10. 905bi 27. 800bi 38. 705bi 21. 146c 1. 830bi
T9 WL 4. 595cj 13. 345cj 17. 940cj 14. 276h 1. 257cj
保水剂和灌水及交互作用对小粒咖啡的耗水量
影响显著。与 SZ相比，SL减少耗水量不明显，而 SH
减少耗水量 27. 1%。主要由于 SL的植株生长旺盛，
蒸散耗水较多;而 SH的干物质累积受到抑制，蒸散
耗水减少。与 WL相比，WM和 WH分别增加耗水量
44. 5%和 104. 8%。和 CK 相比，T1、T2、T4、T5、T6、
631 农 业 机 械 学 报 2 0 1 4 年
T7 和 T8 分别增加耗水量 39. 9%、20. 5%、117. 1%、
21. 7%、6. 5%、96. 1%和 48. 1%，而 T3 减少耗水量
36. 4%。
水分利用效率综合反映物质累积和水分利用状
况。保水剂和灌水对小粒咖啡的水分利用效率影响
显著，而两者的交互作用对其影响不显著。和 SZ相
比，SL和 SH分别提高水分利用效率 35. 9%和 8. 6%，
表明 SH提高水分利用效率不明显。与 WL相比，WM
和 WH分别提高水分利用效率 33. 2%和 34. 0%。也
说明 WL不但抑制了干物质累积，同时降低了水分利
用效率，没有达到节水的效果。T1、T2、T3、T4、T5、
T6、T7 和 T8 的水分利用效率分别为 CK 的 1. 70、
1. 39、1. 23、1. 78、2. 13、1. 50、1. 52 和 1. 46 倍。
3 讨论
统计表明，保水剂施用量和灌水量对小粒咖啡
多数生长指标(生理、形态及干物质)和水分利用效
率影响显著。这与改变土壤的持水、透水和通气状
况有关，不同的根土界面水分环境会对植物的生命
活动产生显著的影响。也表明可以通过优化保水剂
及灌水组合来调控植株生长，实现农业高效节水的
目标。
体内部分生理生化物质的变化，可以反映植物
的受伤害程度［18 － 19］。在水分胁迫条件下，苗木通过
渗透调节，提高体内可溶性糖、丙二醛和游离脯氨酸
含量，以缓解土壤水分不足造成的伤害［20］。本研究
发现，SL能提高小粒咖啡的叶绿素、类胡萝卜素和根
系活力，而降低渗透调节物质(可溶性糖、丙二醛和
脯氨酸) ，同时提高总干物质和水分利用效率;而 SH
能提高可溶性糖和脯氨酸，同时降低根系活力和总
干物质。表明 SL能为小粒咖啡生长提供较好的生
理代谢水分环境，没有造成水分胁迫伤害。这主要
是由于适量保水剂能改善根土界面环境，蓄水保墒，
缓解水分胁迫，可提供良好的根系生态环境［21］;而
SH不利于植株生长和根系活力的提高。这与柑橘和
木薯的研究结论一致［22 － 23］。柑橘叶片的光合速率
随保水剂用量的增加先增加后减少，保水剂施用量
为 160 g /株时光合速率最大［22］。保水剂的施用量
为 30 kg /hm2时，木薯的产量及经济效益最高，而施
用量为 60 kg /hm2时，产量及经济效益降低［23］。研
究还发现保水剂用量过大，可导致土壤过湿危害，不
利于根系发育，并且抑制根的伸长和降低根的生理
机能，影响种子萌发和生长，降低移栽成活率和出苗
率［15，24］。也有研究表明，保水剂对橡胶苗叶绿素荧
光参数影响显著，对干旱胁迫的缓解作用随施用量
的增大而增大［25］。本试验结果表明，保水剂施用量
为 1 kg /m3时能促进小粒咖啡生长，水分利用效率最
高;而保水剂施用量为 1. 5 kg /m3时不利于干物质累
积，水分利用效率也没有明显提高。这是由于保水
剂的最佳用量受土壤和作物种类等诸多因素的影
响［26 － 27］。
保水剂节水效应与土壤水分密切相关。文献［14］
表明，充足灌水配施保水剂降低棉花产量，保水剂只
有与适宜的的灌水定额配合，才能发挥其保水增产
效应。文献［28］指出，适量保水剂(30 g /m2)时灌水
量减至对照的 50%，百慕达草生长旺盛;但灌水量
减至对照的 25%时，保水剂会抑制生长。在供水压
力为 3 kPa时，保水剂使玉米冠层干物质、根系干物
质和水分利用效率分别下降 12. 4%、7. 3% 和
12. 6%;文献［29］表明，在供水压力为6 kPa和 9 kPa
时，保水剂使玉米冠层干物质分别增加 40. 4% 和
104. 6%，根系干物质分别增加 35. 3%和 83. 8%，水
分利用效率分别提高 26. 9%和 65. 7%。本试验发
现，在相同保水剂条件下，WL处理同时降低干物质
累积和水分利用效率。可能是由于 WL处理的土壤
含水率偏低，而保水剂的吸水能力较强，形成了保水
剂和植株的“争水”现象［24］，限制了水分利用效率的
提高。T1 的水分利用效率低于 T4 和 T5，可能是由
于 SH处理增加了土壤的毛管孔隙度，降低了土壤中
充满空气的孔隙度［29］，也说明在土壤含水率较高
时，保水剂的节水效果难以显现。和 CK 相比，T4、
T5 和 T6 分别增加耗水量 117. 1%、21. 7% 和
6. 5%，同时分别增加水分利用效率 77. 7%、
112. 7%和 50. 2%。表明 T5 的耗水量较小，水分利
用效率的增幅最大。这是由于 T5 能改善根际环境，
增强根系的吸收和合成能力，提高土壤有效水含量，
从而促进植株生长和提高水分利用效率。从高效节
水的角度考虑，T5 为最佳的试验组合。
4 结论
(1)与无保相比，低保分别提高叶绿素、类胡萝
卜素和根系活力 11. 8%、13. 4%和 52. 2%，分别降
低可溶性糖、丙二醛和脯氨酸 24. 9%、24. 3% 和
55. 8%，同时提高总干物质和水分利用效率 31. 0%
和 35. 9%;高保分别降低叶绿素、类胡萝卜素、丙二
醛和根系活力 3. 1%、2. 4%、13. 5%和 6. 3%，提高
叶片可溶性糖和脯氨酸 3. 7%和 75. 1%，降低总干
物质 21. 3%，提高水分利用效率 8. 6%。
(2)与低水相比，中水分别提高总干物质、耗水
量和水分利用效率 89. 8%、44. 5%和 33. 2%，高水
分别提高总干物质、耗水量和水分利用效率
172. 8%、104. 8%和 34. 0%。
731第 3 期 刘小刚 等:保水剂和灌水对小粒咖啡苗木的节水调控效应
(3)和无保低水相比，低保中水的水分利用效
率增幅最大为 112. 7%，同时提高 总 干 物 质
158. 9%。并分别提高叶片相对含水率、叶绿素、类
胡萝卜素和根系活力 24. 4%、19. 5%、25. 8% 和
149. 9%，分别降低可溶性糖、丙二醛和脯氨酸
38. 3%、36. 4% 和 68. 7%。从高效节水的角度考
虑，低保中水为最适宜的搭配方式。
参 考 文 献
1 Cai Chuantao，Cai Zhiquan，Yao Tianquan，et al． Vegetative growth and photosynthesis in coffee plants under different watering
and fertilization managements in Yunnan，SW China［J］． Photosynthetica，2007，45(3) :455 － 461．
2 Lima A，DaMatta F，Pinheiro H，et al． Photochemical responses and oxidative stress in two clones of Coffea canephora under water
deficit conditions［J］． Environmental and Experimental Botany，2002，47:239 － 247．
3 董建华，王秉忠． 土壤干旱对小粒种咖啡有关生理参数的影响［J］．热带作物学报，1996，17(1) :50 － 56．
Dong Jianhua，Wang Bingzhong． Effect of drying soil on relevant physiological parameters of Coffea arabica［J］． Chinese Journal of
Tropical Crops，1996，17(1) :50 － 56． (in Chinese)
4 Pinheiro H，Damatta F，Chaves A，et al． Drought tolerance in relation to protection against oxidative stress in clones of Coffea
canephora subjected to long-term drought［J］． Plant Science，2004，167:1307 － 1314．
5 Masarirambi M，Chingwara V，Shongwe V． The effect of irrigation on synchronization of coffee (Coffea arabica L．)flowering and
berry ripening at Chipinge，Zimbabwe［J］． Physics and Chemistry of the Earth，2009，34(16) :786 － 789．
6 Crisosto C，Grantz D，Meinzer F． Effects of water deficit on flower opening in coffee (Coffea arabica L．) ［J］． Tree Physiol，
1992，10(2) :127 － 139．
7 Hüttermann A，Orikiriza L，Agaba H． Application of superabsorbent polymers for improving the ecological chemistry of degraded or
polluted lands［J］． Clean，2009，37(7) :517 － 526．
8 Orikiriza L，Agaba H，Tweheyo M，et al． Amending soils with hydrogels increases the biomass of nine tree species under non-water
stress conditions［J］． Clean，2009，37(8) :615 － 620．
9 Yazdani F，Allahdadi I，Akbari G． Impact of superabsorbent polymer on yield and growth analysis of Soybean (Glycine max L．)
under drought stress condition［J］． Pakistan Journal of Biological Sciences，2007，10(23) :4190 － 4196．
10 Islam M，Eneji A，Hu Y，et al． Evaluation of a water-saving superabsorbent polymer for forage oat (Avena sativa L．)production
in an arid sandy soil［C］． Proceedings of InterDrought-III Conference，Shanghai，China，2009:91 － 92．
11 杨永辉，吴普特，武继承，等． 复水前后冬小麦光合生理特征对保水剂用量的响应［J］． 农业机械学报，2011，42(7) :
116 － 123．
Yang Yonghui，Wu Pute，Wu Jicheng，et al． Ｒesponse of photosynthetic parameters of winter wheat before and after re-watering
to different rates of water-retaining agent［J］． Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2011，42(7) :116 －
123． (in Chinese)
12 Lentz Ｒ，Sojka Ｒ，Ｒobbins C． Ｒeducing phosphorus losses from surface-irrigated fields，emerging polyacrylamide technology
［J］． Journal of Environmental Quality，1998，27(2) :305 － 312．
13 韩玉国，范云涛，赵鲁，等． 施入保水剂土壤吸水膨胀试验［J］．农业机械学报，2012，43(11) :74 － 79．
Han Yuguo，Fan Yuntao，Zhao Lu，et al． Experiment on water-swelling property of soil with application of water retention agent
［J］． Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，2012，43(11) :74 － 79． (in Chinese)
14 白文波，王春艳，李茂松，等．不同灌溉条件下保水剂对新疆棉花生长及产量的影响［J］．农业工程学报，2010，26(10) :
69 － 76．
Bai Wenbo，Wang Chunyan，Li Maosong，et al． Effects of super absorbent polymer on growth and yield of cotton under different
irrigation conditions in Xinjiang Uyghur Autonomous Ｒegion［J］． Transactions of the CSAE，2010，26(10) :69 － 76． (in
Chinese)
15 黄占斌，吴雪萍，方峰，等． 干湿变化和保水剂对植物生长和水分利用效率的影响［J］． 应用与环境生物学报，2002，
8(6) :1600 － 1604．
Huang Zhanbin，Wu Xueping，Fang Feng，et al． Effects of soil dry-wet changes and aquasorb treatment on plant growth and water
use efficiency［J］． Chinese Journal of Applied ＆ Environmental Biology，2002，8(6) :1600 － 1604． (in Chinese)
16 孔艳菊，孙明高，苗海霞，等． 干旱胁迫下元宝枫生长性状及生理特性研究［J］．西北林学院学报，2006，21(5) :26 － 31．
Kong Yanju，Sun Minggao，Miao Haixia，et al． Growth properties and physiological characteristics of Acer truncatum under
drought stress［J］． Journal of Northwest Forestry University，2006，21(5) :26 － 31． (in Chinese)
17 高俊凤． 植物生理学实验指导［M］．北京:高等教育出版社，2006．
18 Foyer C，Noctor G． Oxygen processing in photosynthesis，regulation and signalling［J］． New Phytol，2000，146:359 － 388．
19 王东清，李国旗，王磊． 干旱胁迫下红麻和大麻状罗布麻水分生理及光合作用特征研究［J］． 西北植物学报，2012，32
(6) :1198 － 1205．
20 张永峰，殷波． 混合盐碱胁迫对苗期紫花苜蓿抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响［J］．草业学报，2009，18(1) :46 － 50．
Zhang Yongfeng，Yin Bo． Influences of salt and alkali mixed stresses on antioxidative activity and MDA content of Medicago
831 农 业 机 械 学 报 2 0 1 4 年
sativa at seedling stage［J］． Acta Prataculturae Sinica，2009，18(1) :46 － 50． (in Chinese)
21 黄占斌． 农用保水剂应用原理与技术［M］． 北京:中国农业科学技术出版社，2005．
22 杨义伶，高洁，徐回林，等． 保水剂对南丰蜜橘叶绿素含量与光合速率的影响［J］．江西农业学报，2010，22(2):46 －48．
Yang Yiling，Gao Jie，Xu Huilin，et al． Effects of water-holding agent on chlorophyll content and photosynthetic rate of Nanfeng
orange［J］． Acta Agriculturae Jiangxi，2010，22(2) :46 － 48． (in Chinese)
23 莫凡，罗兴录，周红英，等． 保水剂不同用量对土壤理化性状和木薯产量的影响［J］．广西农业科学，2010，41(5):459 －462．
24 杜太生，康绍忠，魏华． 保水剂在节水农业中的应用研究现状与展望［J］．农业现代化研究，2000，21(5) :317 － 320．
25 姚庆群，谢贵水，陈海坚． 干旱下保水剂对橡胶苗叶绿素荧光参数的影响［J］．热带作物学报，2006，27(1) :6 － 11．
Yao Qingqun，Xie Guishui，Chen Haijian． Effects of water-retaining agent on chlorophyll α fluorescence parameters of hevea
brasiliensis under drought stress［J］． Chinese Journal of Tropical Crops，2006，27(1) :6 － 11． (in Chinese)
26 寇太记，张雅莉，马继红，等． 保水剂施用对丹参物质形成与养分利用的影响［J］．水土保持学报，2011，25(6) :64 － 67．
Kou Taiji，Zhang Yali，Ma Jihong，et al． Effects of water retentive agent application on the matter formation and nutrient
utilization of Salvia miltiorrhiza Bge［J］． Journal of Soil and Water Conservation，2011，25(6) :64 － 67． (in Chinese)
27 韦兰英，袁维圆，焦继飞，等． 紫花苜蓿和菊苣比叶面积和光合特性对不同用量保水剂的响应［J］．生态学报，2009，29
(12) :6772 － 6778．
We Lanying，Yuan Weiyuan，Jiao Jifei，et al． The response of SLA and photosynthesis of Medicago sativa and Cichorium intybus
to different rates of super absorbent polymer［J］． Acta Ecologica Sinica，2009，29(12) :6772 － 6778． (in Chinese)
28 芦海宁，韩烈保，苏德荣． 保水剂在草坪中的应用研究进展［J］．节水灌溉，2005(1) :14 － 18．
29 毛思帅，M． Ｒobiul Islam，薛绪掌，等． 保水剂和负压供水对玉米生理生长及水分利用效率的影响［J］． 农业工程学报，
2011，27(7) :82 － 88．
Mao Sishuai，Islam Ｒ，Xue Xuzhang，et al． Effects of water-retaining agent and water supply tension on physiology，growth and
water use efficiency of corn［J］． Transactions of the CSAE，2011，27(7) :82 － 88． (in Chinese)
Effect of Super Absorbent Polymer and Irrigation on Improving
Water Use Efficiency of Arabica Coffee Seedling
Liu Xiaogang1 Geng Hongzhuo1 Cheng Jinhuan2 Yang Qiliang1 Shi Weisheng1 Yang Xinrong1
(1． Faculty of Modern Agricultural Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650500，China
2． Tropical and Subtropical Economic Crops Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Baoshan 678025，China)
Abstract:The object was to explore the efficient water-saving method of arabica coffee seedling，
experiment of three levels of super absorbent polymer (SAP) ，i． e． high SAP (SH) ，low SAP (SL)and
no SAP (SN) ，and three levels of irrigation，i． e． high water (WH) ，middle water (WM)and low water
(WL) ，was designed，and the effect of SAP and irrigation on physiology，growth，dry mass accumulation
and water consumption of arabica coffee seedling was studied． Ｒesults showed that，compared with SN，
SL increases chlorophyll (Chl) ，carotenoid and root activity by 11. 8%，13. 4% and 52. 2%，but
reduces soluble sugar (SS) ，malondialdehyde (MDA)and proline(Pro)by 24. 9%，24. 3% and
55. 8%，and also increases total dry mass and water use efficiency (WUE)by 31. 0% and 35. 9%，
respectively;however，SH reduces Chl，carotenoid，MDA and root activity by 3. 1%，2. 4%，13. 5%
and 6. 3%，and reduces total dry mass by 21. 3% as well，but increases SS，MDA and WUE by 3. 7%，
75. 1% and 8. 6% ． Compared to WL，WM increases total dry mass，water consumption and WUE by
89. 8%，44. 5% and 33. 2%，while WH increases total dry mass，water consumption and WUE by
172. 8%，104. 8% and 34. 0% ． Compared to CK (SNWL) ，SLWM has the largest increase of WUE by
112. 7%，and increases total dry mass by 158. 9%，as well as leaf relative water content，Chl，
carotenoid and root activity by 24. 4%，19. 5%，25. 8% and 149. 9%，whereas reduces SS，MDA and
Pro by 38. 3%，36. 4% and 68. 7% ． Considering high efficiency water saving，SLWM is the optimum
experiment combination．
Key words:Arabica coffee Super absorbent polymer Irrigation Physicochemical properties Water
use efficiency
931第 3 期 刘小刚 等:保水剂和灌水对小粒咖啡苗木的节水调控效应