近年來,使用價格低廉的親水性粘土（如蒙脫土、 高嶺土等)和天然多糖（淀粉、羧甲基纖維素鈉等）作 為復(fù)合組分制備保水劑成為國內(nèi)外研究的熱點[6~8]。

但目前報道的該類保水劑大多數(shù)是在60 ~ 90 t溫度 范圍內(nèi)合成，關(guān)于室溫聚合該類保水劑的研究報道很 少。而且,大多數(shù)文獻探討的是天然組分粘土和多糖 的加人對產(chǎn)物吸水倍數(shù)的影響規(guī)律，關(guān)于天然組分對 該類保水劑在農(nóng)林園藝中應(yīng)用的影響還未見文獻報 道。室溫下聚合能耗低,合成工藝簡單，可減少熱污 染，是降低生產(chǎn)成本的有效途徑。本課題組以丙烯酰 胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉（AMPS)為聚 合單體，蒙脫土（MMT)、羧甲基纖維素鈉（CMC)為添 加組分，在室溫下合成了聚（AMPS-AM)/CMC/MMT 保水劑W。與目前市面上農(nóng)林園藝領(lǐng)域應(yīng)用的保水 劑相比，該類保水劑的主要特點是在室溫下合成，能耗 小，工藝簡單，以價格低廉、對土壤無污染的天然組分 MMT和CMC為主要原料，成本低，屬環(huán)保型保水劑， 在園林節(jié)水應(yīng)用中具有廣闊的應(yīng)用前景。

串紅(Safcia spferwfens)為唇形科鼠尾草屬一二年 生草本植物，花色鮮紅艷麗，多用于大型花壇、成片花 鏡的布置，園林應(yīng)用非常廣泛。串紅多采用播種繁殖。 有關(guān)資料表明，串紅種子存在發(fā)芽率低、發(fā)芽不整齊的 問題，給種苗生產(chǎn)帶來很大困難W。目前，系統(tǒng)研究 如何提高串紅種子發(fā)芽率的種子處理技術(shù)的文章國內(nèi) 報道不多。將聚(AMPS-AM)/CMC/MMT吸水性復(fù)合 物應(yīng)用于串紅種子發(fā)芽育苗生產(chǎn)中，提高其種子發(fā)芽 能力，探索適宜串紅種子發(fā)芽、出苗最佳的保水劑處理 技術(shù)，是本研究的目標(biāo)所在。

在前期土壤節(jié)水試驗和土壤理化試驗工作的基礎(chǔ) 上，以串紅種子為試材，以發(fā)芽能力為優(yōu)化目標(biāo)，使用 正交試驗法研究天然組分MMT、CMC對串紅種子的 發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等發(fā)芽指標(biāo)的影 響規(guī)律，同時探索MMT、CMC對串紅種苗的主根長、 側(cè)根數(shù)、總根長、總干重等生長指標(biāo)的影響，篩選最佳 的保水劑合成條件，為該保水劑在串紅種苗規(guī)模生產(chǎn) 上提供試驗數(shù)據(jù)。

1材料與方法 1.1試驗時間、地點

試驗于2013年3月21日至4月2日在晉城市園 林科研所實驗室內(nèi)進行，設(shè)定恒溫恒濕光照培養(yǎng)箱內(nèi) 溫度為22丈，光照為12h/d。

1.2試驗材料與儀器

保水劑的制備原料:MMT (浙江臨安膨潤土有限 公司）、OJC、AM、AMPS、過硫酸鉀（分析純，天津市化 學(xué)試劑一廠)。

串紅種子:晉城市園林科研所實驗室常溫保存。

培養(yǎng)基質(zhì):河沙，過篩，12〇 ^高溫消毒。

• 38 •

培養(yǎng)容器:培養(yǎng)皿(直徑、髙分別為90、14 cm)。 實驗儀器:QHP-250 B型恒溫恒濕光照培養(yǎng)箱（江 蘇省金壇市雙捷試驗儀器廠）

1.3試驗方法

1.3.1正交試驗法制備保水劑

天然組分MMT和CMC可以降低保水劑成本，改 善產(chǎn)物吸水性能和環(huán)境友好性。單體濃度和引發(fā)劑濃 度是影響產(chǎn)物吸水性能和轉(zhuǎn)化率的主要聚合參數(shù)。在 前期工作基礎(chǔ)上，選取MMT用量、CMC用量、單體濃 度和引發(fā)劑濃度4個因素（用量均以單體質(zhì)量為計量 基準(zhǔn)），每因素選擇3個水平，見表1，選擇4因素3水 平正交試驗設(shè)計，見表2。

表1正交試臉?biāo)x的因素和水平

水平因素

A(MMT用量）B(CMC用童)C(單體濃度）D(引發(fā)劑濃度）

125%6%12%0.10%

230%9%14%0.25%

335%12%16%0.40%

在室溫下，按照本課題組申請的發(fā)明專利中所述 方法制備保水劑[1°]，聚合產(chǎn)物經(jīng)干燥粉碎后，過40 ~ 60目篩備用。

1.3.2保水劑處理串紅種子

串紅種子準(zhǔn)確稱重，經(jīng)質(zhì)量濃度為5 g/L KMn04 浸泡消毒24 h，流水沖洗2 h后,以種子顆粒數(shù)等分， 每份90粒種子，分別加入種子重量10%的1 ~9號保 水劑，加人少量的水使保水劑均勻吸脹，充分攪合均 勻，使保水劑能完全粘附在種子表面，室溫放置過夜。 1.3.3串紅種子發(fā)芽

分別稱取高溫消毒的培養(yǎng)基質(zhì)60 g分成9個不 同處理和1個空白對照（ck)，含蒙脫土和多糖的保水劑對串紅種子發(fā)芽能力的影響，每處理設(shè)置3個重復(fù)， 分別等量放入培養(yǎng)皿中，給每處理澆水40 g使之達到 飽和。取經(jīng)保水劑處理的規(guī)格均一的30粒串紅種子 播種于培養(yǎng)皿中，采用順序錯位法[11]排列于恒溫培養(yǎng) 箱中，設(shè)置溫度22尤，光照12 h/d，每天觀察，12 d后 取出發(fā)芽植株，蒸餾水清洗干凈。

1.3.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計

按照GB 2772 - 1999《林木種子檢驗規(guī)程》[12]和 《國際種子檢驗規(guī)程》[13]計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指 數(shù)、活力指數(shù)，并統(tǒng)計主根長、側(cè)根數(shù)、總根長，對發(fā)芽 苗烘干稱量，統(tǒng)計總干重。種子發(fā)芽試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)如 表2所示。

發(fā)芽率(％)=正常發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù) x 100% ；

表2正交實驗設(shè)計和串紅種子發(fā)芽試驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)

試驗 MMTCMC單體引發(fā)劑發(fā)芽率 分茲抗 發(fā)芽 活力 總 (%) 反拂 指數(shù) 指數(shù) （cm)側(cè)根數(shù)主根長總干重

號 用量用量濃度濃度(條）(cm)(mg)

1 11111.11,10.10.160.200.2L6

2 122225.611.12.735.7322.4382.248.3

3 133328.9103.166.9053.7652.856.8

4 21232.21.10.230.381.430.63.3

5 223117.87.82.073,6619.8372.028.3

6 23124.42.20.490.995.381.78.1

7 31323.32.20.350.69241.05.9

8 32131.11.10.130.201.331.01.5

9 332100000000

ck(土壤空白對照實驗）2.22.20.250.43110.73.4

發(fā)芽勢(％)=發(fā)芽達到頂峰時正常發(fā)芽種子粒 數(shù)/供試種子粒數(shù)X100%;

發(fā)芽指數(shù)(Gi) =為第i天的發(fā)芽數(shù)，

為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)）；

活力指數(shù)(vi) =SSM/Z«(S為平均干重，即總 干重/總發(fā)芽數(shù)）。

2結(jié)果與分析

2.1保水劑對串紅種子發(fā)芽能力的彩響

由表2可知，對照發(fā)芽率為2.2%，均低于2、3、5、 6、7號試樣，4號試樣與對照相同，9號未發(fā)芽，3號試 樣處理的串紅種子發(fā)芽率達到了 28. 9%，是對照的 13.1倍。串紅種子綜合發(fā)芽效果最好的是3號試樣， 發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)分別是對照的 13.1、4. 5、12.6倍和16倍，主根長、側(cè)根數(shù)、總根長、 總干重分別是對照的4、65、53.7倍和16.7倍。而1， 8，9號的發(fā)芽率均低于對照，說明保水劑的組成和合 成條件對串紅種子發(fā)芽影響很大。

2.2正交試驗結(jié)果的極差分析

采用正交極差分析對影響串紅種子發(fā)芽能力的因 素進行分析，以探明天然組分含量、聚合條件對各指標(biāo) 的影響強弱。根據(jù)表2所示的正交試驗設(shè)計和種子發(fā) 芽試驗結(jié)果，分別算出表1中各相應(yīng)水平的3次試驗 結(jié)果性質(zhì)指標(biāo)之和尺,、尺2、尺3和其平均值^、it2、岣以 及極差A(yù)，計算結(jié)果見表3、表4。

表3和表4中的極差數(shù)據(jù)表明，各種因素對不同 指標(biāo)的影響程度不一致。發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、 活力指數(shù)是評價種子發(fā)芽能力性狀和效果的重要指 標(biāo)，總根長、側(cè)根數(shù)、主根長和總干重是判斷種苗生長 性狀的重要指標(biāo)[14]，各因素對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力 指數(shù)、總根長、側(cè)根數(shù)、總干重的影響次序為A(MMT 用量）>C(單體濃度）>B(CMC用量）>D(引發(fā)劑濃 度），各因素對發(fā)芽勢的影響次序為A>B = C>D，各 因素對主根長的影響次序為C > B = D > A。MMT用 量對除主根長以外的其它各指標(biāo)的影響均最大，單體 濃度和CMC用量次之，說明天然組分CMC和MMT的 含量對種子發(fā)芽能力及植株的生長影響顯著,通過調(diào) 整復(fù)合物中CMC和MMT的含量是提高串紅種子發(fā)芽 能力和植株生長的有效途徑。MMT含量對主根長的 影響相對較小。

發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、總干重的最優(yōu)處理為 A1B 2C 3D 2,活力指數(shù)和側(cè)根數(shù)的最優(yōu)處理為A1 B 2 〇3 03，主根長的最優(yōu)處理為人183 03 03?？紤]到 對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、總干重而言，含蒙脫土和多糖的保水劑對串紅種子發(fā)芽能力的影響，引發(fā)劑濃度 的影響最小，CMC用量在水平2和水平3之間的差別 不大，而天然產(chǎn)物CMC用量的增加可以增加保水劑的 環(huán)境友好性，所以CMC用量和引發(fā)劑濃度均取水平 3，種子綜合發(fā)芽及植株生長能力的最優(yōu)處理確定為 A 1 B3 C3 D3,即正交表中的3號試樣。

2.3保水劑中天然組分含置對串紅種子發(fā)芽能力的

彩響

由以上討論可知，保水劑中天然組分MMT和 CMC的加人對串紅種子發(fā)芽能力影響較大。為了更 直觀的分析天然組分的含量對發(fā)芽能力的影響規(guī)律， 以MMT和CMC的水平數(shù)為橫坐標(biāo)，各指標(biāo)的平均數(shù) 為縱坐標(biāo)，將MMT和CMC的統(tǒng)計分析結(jié)果 繪成趨勢圖進行分析。

MMT是一種親水性的硅酸鹽粘土，其表面含有的 親水性輕基可以和聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，提高保水劑 的吸水性能[4]。圖1是保水劑中MMT含量對串紅種 

表3發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的正交極塞分析

發(fā)芽率(％)發(fā)芽勢 發(fā)芽指數(shù)活力指數(shù)

ABCDABCDABCDABCD

55.66.66.618.922.24.44.48.95.990.680.722.1712.81.231.353.82

24.444.527.833.311. 12012.215.52. 794.932.963. 575.039. 596. 117.41

尺34.433.35032.23.312.22012.20.483.655. 583.521.887.8911,257.48

18.52.22.26.37.41.471.472.972.00.230.240.724.260.410.451.27

^28.1314.89. 2711.13.76.674.075.170. 931.640.991.191.683.202.042,47

灸31.4711. 116.710.71.14.076.674.070.161.221.861.170.632.633.752.49

1712.614.54.86.35.25.22.21.841.411.620.473.632.793.31.22

表4總根長、側(cè)根數(shù)、主根長和總干重的正交極差分析

總根長(cm)側(cè)根數(shù)i條）主根長（cm)總干重（m«)

ABCDABCDABCDABCD

76.33.66.8201061014395.20.82.92.2106.710.811.229.9

尺226.543.523.829.7518143534.33.22.84.939.778.151.662.3

尺33.35975.556.4975109743.74.55.84.47.464,991.06L6

25.41.22.36.6735,33.334.67131.730.60.970.7335.63.63.739.97

^28.8314.57. 939.9172714.317.71.431.070. 931.6313.226.017.220.8

灸31.119.725.218.832536.624.71.231.51.931.472.4721.630.320.5

DJ24.318.522.912.132.323.731.911.70.50.91.00.933.122.426.610.8

 

子發(fā)芽及種苗生長指標(biāo)的影響規(guī)律圖。由圖1可知， 含蒙脫土和多糖的保水劑對串紅種子發(fā)芽能力的影響，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、總根長、側(cè)根數(shù)、 主根長和總干重都隨著MMT用量的增加呈下降趨 勢。說明MMT含量大于25%時，MMT用量的增加不 利于串紅種子的萌發(fā)，不利于植株根系生長和側(cè)根的 萌發(fā)，也不利于植株干物質(zhì)的積累。這可能與MMT 用量的增加，提高了保水劑的吸水性能，使保水劑在種 床部位與種子及種苗根系存在爭水問題，進而影響種 子的萌發(fā)和植株的生長有關(guān)[15]。

CMC是一種纖維素衍生物，分子鏈上含有親水性 的羧基、羥基，具有良好的親水性和生物降解性，作為 土壤改良劑可以提高土壤的有效磷養(yǎng)分含量[16]。前 期研究也表明，在本聚合體系中加人CMC后可以提高 吸水性能,CMC用量取水平2 (9% )時吸水性能最佳， 過量CMC的加人不利于吸水性能的提高[17]。圖2是 CMC含量對種子發(fā)芽指標(biāo)的影響規(guī)律圖。由圖2可 見，各指標(biāo)（除總根長和主根長外）均隨CMC用量的 增大呈單峰形變化趨勢，取用量9%時性能最佳。說 明保水劑的吸水倍數(shù)與發(fā)芽性能在CMC用量小于 12%的范圍內(nèi)呈一致性?？偢L和主根長在CMC用 量小于12%的范圍內(nèi)，隨CMC用量的增加而增大，達 • 40 • 到12%時性能最佳，說明CMC用量的增加，有利于種 苗根系的整體生長，這可能與CMC能提髙土壤有效養(yǎng) 分的含量有關(guān)。CMC用量大于12%時對總根長和主 根長的影響有待進一步試驗研究。

3結(jié)論與討論

3.1聚（AM-AMPS)/CMC/MMT保水劑能顯著提高 串紅種子的發(fā)芽能力，含蒙脫土和多糖的保水劑對串紅種子發(fā)芽能力的影響，促進串紅種苗的生長。用發(fā)芽 能力最佳時的保水劑處理后，串紅種子的發(fā)芽率、發(fā)芽 勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)分別是對照試樣的13.1、4.5、 12.6、16倍，串紅種苗的總根長、側(cè)根數(shù)、主根長和總 干重分別是對照試樣的53.7、33、4倍和16.7倍，這對 提髙串紅種子的發(fā)芽能力和促進串紅種苗的生長具有 重要意義，對該保水劑在園林中的推廣應(yīng)用具有重要 價值。

3.2正交極差分析法表明，在各種影響因素中，粘土 類天然產(chǎn)物MMT對除主根長外的其他指標(biāo)的影響最 顯著。MMT含量大于25%時，MMT用量的增加不利 于串紅種子的萌發(fā)。MMT含量小于25%時，對串紅 種子發(fā)芽能力的影響有待進一步試驗。