近年来,使用价格低廉的亲水性粘土（如蒙脱土、 高岭土等)和天然多糖（淀粉、羧甲基纤维素钠等）作 为复合组分制备保水剂成为国内外研究的热点[6~8]。

但目前报道的该类保水剂大多数是在60 ~ 90 t温度 范围内合成，关于室温聚合该类保水剂的研究报道很 少。而且,大多数文献探讨的是天然组分粘土和多糖 的加人对产物吸水倍数的影响规律，关于天然组分对 该类保水剂在农林园艺中应用的影响还未见文献报 道。室温下聚合能耗低,合成工艺简单，可减少热污 染，是降低生产成本的有效途径。本课题组以丙烯酰 胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠（AMPS)为聚 合单体，蒙脱土（MMT)、羧甲基纤维素钠（CMC)为添 加组分，在室温下合成了聚（AMPS-AM)/CMC/MMT 保水剂W。与目前市面上农林园艺领域应用的保水 剂相比，该类保水剂的主要特点是在室温下合成，能耗 小，工艺简单，以价格低廉、对土壤无污染的天然组分 MMT和CMC为主要原料，成本低，属环保型保水剂， 在园林节水应用中具有广阔的应用前景。

串红(Safcia spferwfens)为唇形科鼠尾草属一二年 生草本植物，花色鲜红艳丽，多用于大型花坛、成片花 镜的布置，园林应用非常广泛。串红多采用播种繁殖。 有关资料表明，串红种子存在发芽率低、发芽不整齐的 问题，给种苗生产带来很大困难W。目前，系统研究 如何提高串红种子发芽率的种子处理技术的文章国内 报道不多。将聚(AMPS-AM)/CMC/MMT吸水性复合 物应用于串红种子发芽育苗生产中，提高其种子发芽 能力，探索适宜串红种子发芽、出苗最佳的保水剂处理 技术，是本研究的目标所在。

在前期土壤节水试验和土壤理化试验工作的基础 上，以串红种子为试材，以发芽能力为优化目标，使用 正交试验法研究天然组分MMT、CMC对串红种子的 发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数等发芽指标的影 响规律，同时探索MMT、CMC对串红种苗的主根长、 侧根数、总根长、总干重等生长指标的影响，筛选最佳 的保水剂合成条件，为该保水剂在串红种苗规模生产 上提供试验数据。

1材料与方法 1.1试验时间、地点

试验于2013年3月21日至4月2日在晋城市园 林科研所实验室内进行，设定恒温恒湿光照培养箱内 温度为22丈，光照为12h/d。

1.2试验材料与仪器

保水剂的制备原料:MMT (浙江临安膨润土有限 公司）、OJC、AM、AMPS、过硫酸钾（分析纯，天津市化 学试剂一厂)。

串红种子:晋城市园林科研所实验室常温保存。

培养基质:河沙，过筛，12〇 ^高温消毒。

• 38 •

培养容器:培养皿(直径、髙分别为90、14 cm)。 实验仪器:QHP-250 B型恒温恒湿光照培养箱（江 苏省金坛市双捷试验仪器厂）

1.3试验方法

1.3.1正交试验法制备保水剂

天然组分MMT和CMC可以降低保水剂成本，改 善产物吸水性能和环境友好性。单体浓度和引发剂浓 度是影响产物吸水性能和转化率的主要聚合参数。在 前期工作基础上，选取MMT用量、CMC用量、单体浓 度和引发剂浓度4个因素（用量均以单体质量为计量 基准），每因素选择3个水平，见表1，选择4因素3水 平正交试验设计，见表2。

表1正交试脸所选的因素和水平

水平因素

A(MMT用量）B(CMC用童)C(单体浓度）D(引发剂浓度）

125%6%12%0.10%

230%9%14%0.25%

335%12%16%0.40%

在室温下，按照本课题组申请的发明专利中所述 方法制备保水剂[1°]，聚合产物经干燥粉碎后，过40 ~ 60目筛备用。

1.3.2保水剂处理串红种子

串红种子准确称重，经质量浓度为5 g/L KMn04 浸泡消毒24 h，流水冲洗2 h后,以种子颗粒数等分， 每份90粒种子，分别加入种子重量10%的1 ~9号保 水剂，加人少量的水使保水剂均勻吸胀，充分搅合均 匀，使保水剂能完全粘附在种子表面，室温放置过夜。 1.3.3串红种子发芽

分别称取高温消毒的培养基质60 g分成9个不 同处理和1个空白对照（ck)，含蒙脱土和多糖的保水剂对串红种子发芽能力的影响，每处理设置3个重复， 分别等量放入培养皿中，给每处理浇水40 g使之达到 饱和。取经保水剂处理的规格均一的30粒串红种子 播种于培养皿中，采用顺序错位法[11]排列于恒温培养 箱中，设置温度22尤，光照12 h/d，每天观察，12 d后 取出发芽植株，蒸馏水清洗干净。

1.3.4数据统计

按照GB 2772 - 1999《林木种子检验规程》[12]和 《国际种子检验规程》[13]计算发芽率、发芽势、发芽指 数、活力指数，并统计主根长、侧根数、总根长，对发芽 苗烘干称量，统计总干重。种子发芽试验统计数据如 表2所示。

发芽率(％)=正常发芽种子粒数/供试种子粒数 x 100% ；

表2正交实验设计和串红种子发芽试驗统计数据

试验 MMTCMC单体引发剂发芽率 分兹抗 发芽 活力 总 (%) 反拂 指数 指数 （cm)侧根数主根长总干重

号 用量用量浓度浓度(条）(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(土壤空白对照实验）2.22.20.250.43110.73.4

发芽势(％)=发芽达到顶峰时正常发芽种子粒 数/供试种子粒数X100%;

发芽指数(Gi) =为第i天的发芽数，

为相应的发芽天数）；

活力指数(vi) =SSM/Z«(S为平均干重，即总 干重/总发芽数）。

2结果与分析

2.1保水剂对串红种子发芽能力的彩响

由表2可知，对照发芽率为2.2%，均低于2、3、5、 6、7号试样，4号试样与对照相同，9号未发芽，3号试 样处理的串红种子发芽率达到了 28. 9%，是对照的 13.1倍。串红种子综合发芽效果最好的是3号试样， 发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数分别是对照的 13.1、4. 5、12.6倍和16倍，主根长、侧根数、总根长、 总干重分别是对照的4、65、53.7倍和16.7倍。而1， 8，9号的发芽率均低于对照，说明保水剂的组成和合 成条件对串红种子发芽影响很大。

2.2正交试验结果的极差分析

采用正交极差分析对影响串红种子发芽能力的因 素进行分析，以探明天然组分含量、聚合条件对各指标 的影响强弱。根据表2所示的正交试验设计和种子发 芽试验结果，分别算出表1中各相应水平的3次试验 结果性质指标之和尺,、尺2、尺3和其平均值^、it2、岣以 及极差A，计算结果见表3、表4。

表3和表4中的极差数据表明，各种因素对不同 指标的影响程度不一致。发芽率、发芽势、发芽指数、 活力指数是评价种子发芽能力性状和效果的重要指 标，总根长、侧根数、主根长和总干重是判断种苗生长 性状的重要指标[14]，各因素对发芽率、发芽指数、活力 指数、总根长、侧根数、总干重的影响次序为A(MMT 用量）>C(单体浓度）>B(CMC用量）>D(引发剂浓 度），各因素对发芽势的影响次序为A>B = C>D，各 因素对主根长的影响次序为C > B = D > A。MMT用 量对除主根长以外的其它各指标的影响均最大，单体 浓度和CMC用量次之，说明天然组分CMC和MMT的 含量对种子发芽能力及植株的生长影响显著,通过调 整复合物中CMC和MMT的含量是提高串红种子发芽 能力和植株生长的有效途径。MMT含量对主根长的 影响相对较小。

发芽率、发芽势、发芽指数、总干重的最优处理为 A1B 2C 3D 2,活力指数和侧根数的最优处理为A1 B 2 〇3 03，主根长的最优处理为人183 03 03。考虑到 对发芽率、发芽势、发芽指数、总干重而言，含蒙脱土和多糖的保水剂对串红种子发芽能力的影响，引发剂浓度 的影响最小，CMC用量在水平2和水平3之间的差别 不大，而天然产物CMC用量的增加可以增加保水剂的 环境友好性，所以CMC用量和引发剂浓度均取水平 3，种子综合发芽及植株生长能力的最优处理确定为 A 1 B3 C3 D3,即正交表中的3号试样。

2.3保水剂中天然组分含置对串红种子发芽能力的

彩响

由以上讨论可知，保水剂中天然组分MMT和 CMC的加人对串红种子发芽能力影响较大。为了更 直观的分析天然组分的含量对发芽能力的影响规律， 以MMT和CMC的水平数为横坐标，各指标的平均数 为纵坐标，将MMT和CMC的统计分析结果 绘成趋势图进行分析。

MMT是一种亲水性的硅酸盐粘土，其表面含有的 亲水性轻基可以和聚合物发生化学反应，提高保水剂 的吸水性能[4]。图1是保水剂中MMT含量对串红种 

表3发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数的正交极塞分析

发芽率(％)发芽势 发芽指数活力指数

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总根长、侧根数、主根长和总干重的正交极差分析

总根长(cm)侧根数i条）主根长（cm)总干重（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

 

子发芽及种苗生长指标的影响规律图。由图1可知， 含蒙脱土和多糖的保水剂对串红种子发芽能力的影响，发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、总根长、侧根数、 主根长和总干重都随着MMT用量的增加呈下降趋 势。说明MMT含量大于25%时，MMT用量的增加不 利于串红种子的萌发，不利于植株根系生长和侧根的 萌发，也不利于植株干物质的积累。这可能与MMT 用量的增加，提高了保水剂的吸水性能，使保水剂在种 床部位与种子及种苗根系存在争水问题，进而影响种 子的萌发和植株的生长有关[15]。

CMC是一种纤维素衍生物，分子链上含有亲水性 的羧基、羟基，具有良好的亲水性和生物降解性，作为 土壤改良剂可以提高土壤的有效磷养分含量[16]。前 期研究也表明，在本聚合体系中加人CMC后可以提高 吸水性能,CMC用量取水平2 (9% )时吸水性能最佳， 过量CMC的加人不利于吸水性能的提高[17]。图2是 CMC含量对种子发芽指标的影响规律图。由图2可 见，各指标（除总根长和主根长外）均随CMC用量的 增大呈单峰形变化趋势，取用量9%时性能最佳。说 明保水剂的吸水倍数与发芽性能在CMC用量小于 12%的范围内呈一致性。总根长和主根长在CMC用 量小于12%的范围内，随CMC用量的增加而增大，达 • 40 • 到12%时性能最佳，说明CMC用量的增加，有利于种 苗根系的整体生长，这可能与CMC能提髙土壤有效养 分的含量有关。CMC用量大于12%时对总根长和主 根长的影响有待进一步试验研究。

3结论与讨论

3.1聚（AM-AMPS)/CMC/MMT保水剂能显著提高 串红种子的发芽能力，含蒙脱土和多糖的保水剂对串红种子发芽能力的影响，促进串红种苗的生长。用发芽 能力最佳时的保水剂处理后，串红种子的发芽率、发芽 势、发芽指数、活力指数分别是对照试样的13.1、4.5、 12.6、16倍，串红种苗的总根长、侧根数、主根长和总 干重分别是对照试样的53.7、33、4倍和16.7倍，这对 提髙串红种子的发芽能力和促进串红种苗的生长具有 重要意义，对该保水剂在园林中的推广应用具有重要 价值。

3.2正交极差分析法表明，在各种影响因素中，粘土 类天然产物MMT对除主根长外的其他指标的影响最 显著。MMT含量大于25%时，MMT用量的增加不利 于串红种子的萌发。MMT含量小于25%时，对串红 种子发芽能力的影响有待进一步试验。