全 文 ：核 农 学 报 2011，25(1):0127 ～ 0130
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
收稿日期:2010-06-08 接受日期:2010-10-08
基金项目:国家支撑项目(2006BAD29B06)，辽宁省教育厅科学技术研究项目(2008623)，沈阳农业大学博士后基金(62658)
作者简介:崔娜(1968-)，女，辽宁桓仁人，博士，副教授，从事农业资源利用和发育分子生物学的研究。Tel:024-88487163;E-mail:syaua@
163. com
文章编号:1000-8551(2011)01-0127-04
不同粒径保水剂对土壤物理性质和番茄苗期生长的影响
崔 娜1，2 张玉龙1 白丽萍2
(1. 辽宁省农业资源与环境重点实验室，沈阳农业大学土地与环境学院，辽宁 沈阳 110866;
2. 沈阳农业大学生物科学技术学院，辽宁 沈阳 110866)
摘 要:将不同粒径保水剂拌施土壤，研究其对土壤物理性质的影响及番茄幼苗对其的响应。结果表明，
保水剂处理使土壤容重有所降低，略微提高了土壤总孔隙度，与正常水分对照组比较，保水剂处理组的
土壤容重平均降低了 6. 221%，土壤总孔隙度平均提高了 4. 417%;土壤质量含水量、田间持水量、地上
和地下部分干重都高于干旱对照组但低于正常水分对照组，保水剂处理组土壤质量含水量平均为
9. 30%(正常水分对照组为 24. 45%，干旱对照组为 2. 15%)，而田间持水量平均为 47. 19%(正常水分
对照组为 58. 19%，干旱对照组为 39. 58%)。保水剂处理的番茄幼苗地上部分干重平均为 2. 21g(正常
水分对照组为 2. 90g，干旱对照组为 1. 84g)，地下部分干重平均为 0. 47g(正常水分对照组为 0. 54g，干
旱对照组为 0. 35g)，其中田间持水量和地下部分干重提高的幅度较小;而根冠比除中粒保水剂处理外
都略高于正常水分对照组和干旱对照组。综合而言，中粒保水剂在改善土壤结构和幼苗干物质累积方
面优于其他粒径的保水剂。
关键词:保水剂;土壤容重;土壤含水量;根冠比
EFFECTS OF SUPER ABSORBENT POLYMERS WITH DIFFERENT GRANULARITIES ON
SOIL PHYSICAL PROPERTIES AND GROWTH OF TOMATO SEEDLING
CUI Na1，2 ZHANG Yu-long1 BAI Li-ping2
(1. Liaoning Key Laboratory of Agricultural Resources and Environment，College of Land and Environment，Shenyang，Liaoning 110866;
2. Biological Science and Technology College，Shenyang Agricultural University，Shenyang，Liaoning 110866)
Abstract:Soil physical properties and response of tomato seedling were studied by Super Absorbent Polymers (SAP)
with different granularities in soil. The results showed that soil bulk density decreased slightly，and total porosity
increased appreciably after SAP treatment. The average bulk density of soil decreased about 6. 221% and total porosity
increased about 4. 417% of average compared with normal water group. Mass water content of soil，field moisture
capacity，dry weight of root，stem and leaf by SAP treatment were lower than control of watery，meanwhile，they were
higher than control of drought. The average mass water content of soil was 9. 30% (24. 45% of normal water group and
2. 15% of drought group)，the field moisture capacity was 47. 19% of average (58. 19% of watery group and 39. 58%
of drought group)by SAP treatment. Meanwhile，the average dry weight of stem and leaf was 2. 21g (2. 90g of watery
group and 1. 84g of drought group)，the average dry weight of root was 0. 47g by SAP treatment (0. 54g of watery group，
and 0. 35g of drought group). But the raised extent of field moisture capacity and dry weight of root were less than that of
mass water content of soil and dry weight of stem and leaf. Ratio of root / shoot was slightly higher than both of control
groups except medium granularity of SAP group. In general，soil structure improved and dry matter cumulated by
721
核 农 学 报 25 卷
medium granularity of SAP were superior to other SAP treatment groups.
Key words:super absorbent polymers (SAP);soil bulk density;soil water content;ratio of root / shoot
水资源短缺是世界性的问题。中国是农业大国也
是缺水的大国，农业用水占总用水量比例很大，浪费也
很严重，尤其是设施用水更多，所以农业节水至关重
要［1］。现在普遍采用的工程节水措施取得了很好的
效果［2，3］，而农艺节水既经济又方便，也受到重视，许
多地区使用抗旱保水剂这种农艺节水方法来提高水分
利用率，取得了较好的节水效果［4，5］，同时能够促进一
些作物的生长发育。但保水剂作为人工合成的聚丙烯
酰胺类物质，施用于土壤后对土壤物理性质的影响如
何，不同粒径保水剂对土壤性质的影响及作物对其的
响应等还鲜见报道。番茄是北方设施生产的主栽作
物，也是作物研究中的模式植物，它从育苗开始的整个
生产过程中需要大量的水分供应，因此本文探讨了施
用不同粒径保水剂后土壤物理性质的变化和番茄幼苗
的响应，以期为农业生产上节约用水、科学合理使用保
水剂提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试番茄品种为普通栽培型番茄“辽园多丽”。
供试保水剂为聚丙烯酰胺类，分为大粒保水剂(粒径
10 － 20 目)、中粒保水剂(粒径 20 － 40 目)和粉末状保
水剂 (粒径 40 － 100 目)，均由广州市德一豊生物科技
有限公司提供。
供试土壤为沈阳农业大学工厂化高效农业工程技
术研究中心基地内的园土，属潮棕壤。土壤基本性质
为:有 机 质 16. 50g / kg，全 氮 1. 05g / kg，碱 解 氮
99. 90mg /kg，全磷 0. 62g / kg，速效磷 123. 40mg /kg，全
钾 25. 68g / kg，速效钾 129. 60mg /kg，土壤 pH6. 85。
1. 2 试验设计
试验于 2009 年春季在沈阳农业大学工厂化高效
农业工程技术研究中心基地日光温室进行。育苗基质
为草炭和蛭石重量比为 3 ∶ 1，采用 50 孔穴盘育苗，四
叶一心期移栽到 15 × 25cm (上口径 15cm，高 25cm)的
营养钵中，每钵 1 株，共 195 株，园土和草炭重量比为
3∶ 1，每钵按土重的 0. 5%混入保水剂。试验开始前土
壤质地及养分含量等条件均匀。试验共分为 5 个处理
(每个处理 39 株)，1 个正常水分供应(CK1)作对照;3
个不同粒径保水剂处理(Tb － 大粒保水剂处理;Tm －
中粒保水剂处理;Tp － 粉末状保水剂处理);1 个干旱
对照(CK2)，3 个不同粒径保水剂处理组和干旱对照
组均在移栽后一次浇足水分，以后不再补充水分。
1. 3 取样与指标测定
分别在保水剂处理 0、3、6、9 和 12d 后对番茄幼苗
进行取样，每处理随机取 6 株。取样时于田间测量植
株株高，然后将番茄幼苗根系完整取出，用水将根系冲
洗干净，将植株分为根、茎和叶 3 部分，于烘箱中
105℃灭酶 30min，70℃烘干至恒重，称各部位干重。
在保水剂处理后 24d 取主根周围的土样用于土壤
容重、土壤毛管孔隙度和土壤含水量等指标的测定。
土壤容重采用环刀法，土壤含水量采用烘干法，土壤毛
管孔隙度、非毛管孔隙度、总孔隙度、田间持水量等指
标的测定和计算见参考文献［6］。每个处理 3 次重
复。
1. 4 数据分析
数据的统计采用 SPSS 软件进行方差分析。
2 结果与分析
2. 1 保水剂处理后土壤物理性质的变化
土壤容重是衡量土壤肥力高低的一个重要辅助标
准［7］。从表 1 可以看出，保水剂处理使土壤容重有所
降低，相 比 CK1，Tb 处 理 组 的 土 壤 容 重 降 低 了
5. 689%，Tm 降低了 7. 086%，Tp 降低了 5. 888%;而
与 CK2 相比，Tb 处理组土壤容重降低了 6. 621%，Tm
降低了 8. 004%，Tp 降低了 6. 818%。保水剂处理使
土壤总孔隙度有一定幅度的提高，和 CK1 比较，Tb 提
高 了 3. 459%，Tm 提 高 了 4. 308%，Tp 提 高 了
3. 579%;与 CK2 相比，Tb 处理后土壤总孔隙度提高了
4. 092%，Tm 提高了 4. 946%，Tp 提高了 4. 213%。但
毛管孔隙度都低于正常水分对照组，Tb 和 Tp 处理组
较干旱对照组分别提高了 4. 469% 和 1. 907%。而从
土壤质量含水量和田间持水量来看，保水剂处理组都
低于正常水分对照组，但都高于干旱对照组。
2. 2 保水剂处理后番茄植株的响应
2. 2. 1 根系的响应 根系的生长表现为生物量的累
积。由图 1 可见，根的干重总体呈递增的趋势，保水剂
处理组都明显高于干旱对照组，接近于正常水分对照
组。CK1 根系生物量平均增长速率为 0. 027g / d，Tb、
Tm 和 Tp 也分别为 0. 024、0. 026 和 0. 021g / d，而 CK2
为 0. 015g / d。
821
1 期 不同粒径保水剂对土壤物理性质和番茄苗期生长的影响
表 1 不同粒径保水剂处理后的土壤物理性质
Table 1 Soil physical properties after different granularity SAP treatment
处理
treatment
土壤容重
bulk density
(g / cm3)
总孔隙度
total porosity
(%)
毛管孔隙度(C)
capillary porosity
(%)
非毛管
孔隙度(N)
non-capillary
porosity(%)
非毛管
孔隙度 /毛管
孔隙度 N /C
土壤质量含水量
mass water content
of soil(%)
田间持水量
field moisture
capacity(%)
CK1 1. 00a 62. 19a 45. 73a 16. 46b 0. 36b 24. 45a 58. 19a
Tb 0. 95a 64. 34a 33. 64b 30. 70a 0. 91a 11. 56ab 46. 07a
Tm 0. 93a 64. 87a 32. 15b 32. 72a 1. 02a 7. 57ab 46. 49a
Tp 0. 94a 64. 41a 32. 81b 31. 60a 0. 96a 8. 77ab 49. 00a
CK2 1. 01a 61. 81a 32. 20b 29. 61a 0. 92a 2. 15b 39. 58a
注:CK1:正常水分对照;Tb:大粒保水剂处理;Tm:中粒保水剂处理;Tp:粉末状保水剂处理;CK2:干旱对照。下图表同。
Note:CK1:Control of normal water;Tb:Treated by big granularity of SAP;Tm:Treated by medium granularity of SAP;Tp:Treated by powder of SAP;
CK2 :Control of drought. The same as following table and figures.
图 3 番茄幼苗茎叶干重变化动态
Fig. 3 Variation of shoot dry weight in tomato seedling
2. 2. 2 株高的响应 株高是水分响应的主要体现者，
从图 2 中可以看出，在处理时间内，无论是保水剂处理
组还是对照组，番茄幼苗株高呈递增的趋势，且保水剂
处理组都明显高于干旱对照组，但略低于正常水分对
照组。CK1 株高平均生长速率为 0. 569cm /d，Tb、Tm
和 Tp 分别为 0. 181、0. 314 和 0. 333cm /d，CK2 为
0. 111cm /d。
图 1 番茄幼苗根系干重变化动态
Fig. 1 Variation of root dry weight in
tomato seedling
2. 2. 3 茎叶干物质累积的响应 株高的变化最终影
响地上部分干物质的累积速率及累积总量的变化。图
3 显示，茎叶的干重总体呈递增的趋势，保水剂处理组
图 2 番茄幼苗株高变化动态
Fig. 2 Variation of plant height in
tomato seedling
都明显高于干旱对照组，接近于正常水分对照组。
CK1 茎叶的干物质累积速率为 0. 063g / d，Tb、Tm 和 Tp
分别为 0. 032、0. 047 和 0. 034g / d，CK2 为 0. 021g / d。
3 个粒径保水剂处理中，以中粒保水剂处理效果最好。
2. 3 保水剂处理后根、冠动态消长关系
表 2 显示，根、冠的干重和总干重都以正常水分处
理的最高，干旱对照最低，不同粒径的保水剂处理组介
于二者之间。而根冠比则以正常水分的对照组最低，
说明保持水分充足会使地上部分徒长，保水剂处理组
的根冠比都高于正常水分的对照组，其中大粒保水剂
921
Journal of Nuclear Agricultural Sciences
2011，25(1):0127 ～ 0130
的根冠比和正常水分的对照相比提高了 26. 09%，中
粒保水剂处理提高了 2. 17%，粉末状保水剂处理提高
了 19. 02%。干旱对照组的根冠比也高于正常水分的
对照组，说明一定程度的干旱可以促进根系的生长发
育，但对地上部分的生长发育不利。
表 2 保水剂处理对番茄幼苗的根冠消长关系的影响
Table 2 Relations between root and shoot after different granularities
SAP treatment in tomato seedling (g / plant)
处理
treament
根干重(R)/ g
root dry weight
冠干重(S)/ g
shoot dry weight
总干重(R + S)/ g
total dry weight
根冠比(R /S)
ratio of root / shoot
R /(R + S)
(%)
S /(R + S)
(%)
CK1 0. 54a 2. 90a 3. 44a 0. 18a 15. 57a 84. 43a
Tb 0. 50a 2. 15b 2. 65ab 0. 23a 18. 87a 81. 13a
Tm 0. 45a 2. 37b 2. 82ab 0. 19a 15. 84a 84. 16a
Tp 0. 47a 2. 12b 2. 59ab 0. 22a 18. 15a 81. 85a
CK2 0. 35a 1. 84b 2. 21b 0. 20a 16. 59a 83. 41a
3 讨论
保水剂在作物苗期应用试验已有相关报道［8，9］，
但多集中在不同类型不同浓度保水剂对作物幼苗生长
发育的影响［10］，在与土壤混合后，保水剂会对土壤中
毛管水饱和时的固、液、气三项组成产生影响［4］，不同
粒径的保水剂吸水、持水能力不同，对幼苗生长发育的
影响也不同。本研究结果显示，不同粒径保水剂处理
后较正常水分对照组和干旱对照组降低了土壤容重，
提高了土壤的总孔隙度，毛管孔隙度、土壤质量含水量
和田间持水量不如正常水分对照组，但都高于干旱对
照组。保水剂处理后毛管孔隙度和田间持水量低于正
常水分供应组，可能是因为保水剂作为胶体可以吸收
自身重量数百倍的水分而膨胀，填充在土壤颗粒之间，
其本身也要保持部分水分，从而影响了土壤的毛管孔
隙度和田间持水量。而从番茄幼苗根系及地上部分对
其响应来看，根茎叶干重均低于正常水分对照组而高
于干旱对照组，但根冠比高于正常水分对照组，说明保
水剂处理可以在一定程度上提高土壤中有效含水量，
既能促进作物的生长，又能促进根系的发育，并在一定
程度上改善土壤结构。
4 结论
大粒保水剂处理(Tb)有利于根系的发育;中粒保
水剂处理(Tm)能促进植株根茎叶干物质的积累，改善
土壤结构的效果优于其他粒径的保水剂;粉末状保水
剂(Tp)则能提高土壤有效水含量，促进植株生长。因
此生产上可以根据不同目的选择不同粒径的保水剂。
参考文献:
［1 ］ 上官周平，邵明安 . 21 世纪农业高效用水展望［J］. 农业工程学
报，1999，15(1):17 － 21
［2 ］ 原保忠，康跃虎 . 番茄滴灌在日光温室内耗水规律的初步研究
［J］.节水灌溉，2000，(3):25 － 27
［3 ］ 张 倩，张玉龙，王耀生，吴殿龙，任秉枢 . 渗灌灌溉湿润比对日光
温室番茄生长发育和需水规律的影响［J］. 灌溉排水学报，
2009，28(2):62 － 65
［4 ］ 李能英 . 节水农业新技术［M］. 南昌:江西科学技术出版社，
1998:8 － 13
［5 ］ 杜建军，王新爱，廖宗文，苟春林，毋永龙 . 不同肥料对高吸水性
树脂吸水倍率的影响及养分吸持研究［J］. 水土保持学报，
2005，19(4):27 － 31
［6 ］ 伊艳丽主编 . 土壤物理研究法［M］. 北京:北京大学出版社，
2009:4 － 18;86 － 128
［7 ］ 林培群，余雪标，刘 苇，刘 宁，李 叶 . 桉农间作系统对土壤性质
变化的影响研究［J］.广东农业研究，2010，1:24 － 27
［8 ］ 张 东，高丽萍，魏长宾 .园林保水剂在温室西红柿上的应用效果
初报［J］.安徽农学通报，2008，14(7):59 － 60
［9 ］ 陈海丽，吴 震，尹汉文，刘明池 . 不同浓度保水剂对黄瓜幼苗生
长的影响［J］.沈阳农业大学学报，2006，37(3):505 － 508
［10］ 陈海丽，吴 震，刘明池 .多功能保水剂对黄瓜生长及产量的影响
［J］.核农学报，2006，20(4):345 － 348
(责任编辑 邱爱枝)
031