如今，我国的水资源比较短缺，如何充分利用水资源成为我国面临的重大课题。保水剂是一种由人工创新和制造的高分子聚合物，具有特别强的吸水保水能力，主要成分为聚丙烯酸盐和聚丙烯酰胺共聚体[1]。能够改善土壤结构[2]，反复吸水提高水肥利用率 [3]。保水剂可以固定溶于水的化肥等植物生长所需要的营养物质，从而减少养分流失，提高土壤养分的利用率。同时保水剂对人类无毒无害的优良品质也使它受到越来越多的青睐，极大地解决了水资源短缺和污染的问题。
20 世纪 60 年代初美国率先研制出高吸水保水材料，并由 GPC 公司制成商品并投入市场[4]。日本的三洋化成公司于 1978 年制作出无毒无害的保水剂并正式大量投入生产。80 年代之后，Panduranga 等[5]发现，将高吸水树脂与其他材料复合可以有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热稳定性和保水性等性能。卫尤明等[6]制成了一种成本、耐盐力和保水保肥性均优于市售保水剂的新型保水材料。中国是从 20 世纪 80 年代中期开始发展，是吉林省石油化工研究院和河南省化学研究所共同研制成功的。在处理保水剂的问题上，我国专注于保水剂的无毒、快捷与创新发展[7]。李芳然[8]等对保水剂在土壤中的保水性能进行研究：结果显示，用保水剂处理之后的土壤含水率大幅度提高，土壤孔隙度增加了7.5%～15.5%，土壤的通透性也可以得到了较好的改善，增强了土壤的吸水持水能力[9]。
各种各样的保水剂类型给保水剂市场带来了无限的潜力。目前，世界保水剂的年生产力已经达到 200 多万[6]，但主要应用于农作物、荒山造林等方面，在室内绿化中鲜有应用。试验主要探求TSINGKE保水剂在不种浓度下对绿萝外部形态和生理生化的影响[10]，为以后保水剂在室内绿化中的合理应用提供参考依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
试验中的植物材料为天南星科的绿萝(Epipremnum aureum)，购于青岛枯桃花卉市场。绿萝为阴性植物，喜湿热环境，忌阳光直射，是室内盆栽的优选品种，既能作为装饰又能净化环境。所用保水剂为 TSINGKE 白色粉末性保水剂，主要成分是聚丙烯酰胺共聚体。所用盆栽土壤为每家园艺公司提供的综合性园土，pH 值7.0。
1.2 试验方法
试验于 2020 年 4 月 10 日在青岛每家园艺有限公司进行。试验采用控水盆栽的方法。将买回的绿萝分株苗(植株质量约 30 g)移栽于塑料花盆中。每盆内装500 g 风干土，栽植的同时用拌土的方法施用保水剂并浇透水，植苗后覆盖一层表土[11]。在参考大量文献和保水剂制作商建议之后，根据施用的保水剂浓度将处理分为5个处理水平[12]。保水剂含量与盆土质量比分别是0.05%，0.10%，0.15%，0.20%，按从小到大的顺序分别标号为L1、L2、L3、L4，并设置1组空白试验标号为 L0，设5 个重复，连续2 d浇透水，采之灌满水，使每盆盆内土壤含水量达到一致，采用自然干旱的方式对绿萝进行干旱胁迫，并采样测定各项指标。采样时间为8：30-9：30，每 10 d 对植物材料进行指标检测。
1.3 测定方法
1.3.1 绿萝外部形态指标观察 在植物缺少水分的时候，会引发一系列的外部形态直观反映，从叶尖泛黄、叶片泛黄、叶片萎蔫、叶片干枯为一个过程[13]。观察绿萝的形态指标，绿萝在干旱胁迫的第0，10，20，30，40，50天拍摄照片以记录植株的外部形态，以及叶子萎蔫的形态表现。
1.3.2 绿萝内部生理指标测定 采用MPM-160B手持式土壤水分仪测定土壤含水率，测定时间为上午10：00。采用愈创木酚比色[14]测定过氧化物酶的活性。采取硫代巴比妥酸显色法[15]测定丙二醛的含量。采用SPAD-502 叶绿素仪通过测量叶片在2种波长范围内的透光系数来确定叶片相对叶绿素含量[16]。采用氮蓝四唑(NBT)法[17]测定超氧化物歧化酶活力。
2 结果与分析
2.1 干旱胁迫下保水剂对绿萝生长的影响
2.1.1 绿萝土壤含水率 保水剂的作用就是提高水分利用率和养分利用率，其用量能够直接影响植物体内的水分含量，从而达到影响植物体的一些其他生理生化活动的后果。在适度范围内，保水剂才可以发挥出它的最大效益。在进行试验之前要进行充分浇水，使保水剂和土壤均达到最大持水量。
由图 1 可知，在未进行干旱胁迫处理前4个对照试验和1个空白试验的绿萝所含有的土壤含水率差异不大，这表明在试验开始前的每一盆绿萝的土壤环境是基本一致的。随着时间的增加，绿萝的土壤含水率逐渐呈下降趋势。虽然保水剂有一定的保水效果而且也可以释放水分，但只能够暂缓这种情况的发生。在 20 d后，可以很明显地观察到：各试验组的土壤含水率明显下降，5组试验都在 50 d降至最低。此时 L0 的土壤含水率达到最小，大部分植株已经干枯死亡。其他4组土壤含水率按从大到小的顺序为L2>L3>L4>L1。
不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。图2-5同。
Different lowercase indicate significant difference.The same as Fig.2-5.
图1 保水剂对绿萝土壤含水率的影响
Fig.1 Effect of water retaining agent on
soil moisture content of Epipremnum aureum
2.1.2 绿萝外部形态表现 由表 1 可知：当植物遇到干旱胁迫时，最直观地外部形态表现就是叶片的变化，L2 保水剂施用效果最好，他所表现出来的叶片和植株变化最为轻微，可以通过肉眼看出它的叶片变黄时间最慢，植株出现干枯的时间最短，叶子萎蔫的时间最短。L0植株干枯最明显，通过观察绿萝叶片的形态变化，可以比较直观地看出保水剂对植株的作用是延缓叶片的萎蔫与植株干枯。L2 和L3 的萎蔫程度比其他试验植株受干旱胁迫程度小。
2.2 干旱胁迫下保水剂对绿萝生理指标的影响
2.2.1 绿萝叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性 超氧化物歧化酶的活性高低能在一定程度上反映植物体衰老与死亡[18]，在干旱胁迫下，植物体内的代谢会受到影响。SOD 作为植物细胞中最重要的酶之一，可以保护植物体的膜结构，使植物体在一定程度上减缓干旱胁迫下的衰败[19]。
表1 绿萝外部形态表现
Tab.1 External morphology of Epipremnum aureum
项目 Item0 d10 d20 d30 d40 d50 dL0正常25%叶尖泛黄30%外部叶干枯叶下垂,外部叶片干枯叶萎蔫,45%叶片发黄25%完全干枯L1正常9%植株叶尖泛黄12%外部干枯1/3 以上叶片发黄叶萎蔫,20%叶片发黄16%完全干枯L2正常11%植株叶尖泛黄8%叶片干枯3%植株仅部分叶片绿色叶萎蔫,15%叶片发黄13%完全干枯L3正常15%植株叶尖泛黄15%叶片干枯叶萎蔫,7%叶片绿色2%植株完全干枯15%完全干枯L4正常22%植株叶尖泛黄25%外部叶干枯20%叶萎蔫2/3以上叶发黄20%完全干枯
从图 2 中可以看出，绿萝的 SOD 活性在干旱胁迫过程中都会呈现出先增加后减少的趋势。植株在受到干旱胁迫之后，超氧阴离子自由基增加，SOD 也随之增加，SOD 增加越多表明植株抵抗干旱胁迫的能力越强。在 30 d 之前上升较为缓慢，然后在 30～40 d出现了急速上升达到峰值又下降的一个阶段。下降的过程可能是植株经过自身的调节适应了干旱胁迫的环境。各试验组均在 40 d 达到峰值，其中 L2最大，约为20.56 U/g，然后开始下降。L4 下降为这5组试验中的最低，为 38.25 U/g，其次是 L3和 L1。
图2 保水剂对绿萝叶片SOD活性的影响
Fig.2 Effect of water retaining agent on SOD
activity in leaves of Epipremnum aureum
2.2.2 绿萝叶片过氧化物酶(POD)活性 过氧化物酶是植物体内的一种抗氧化酶，在干旱胁迫下可以降低细胞膜的伤害，稳定膜结构，减少活性氧对生物大分子的破坏作用[20]。
从图 3 中可以看出，在试验进行中的绿萝 POD 活性随时间的增长基本呈先升高后下降的趋势。绿萝叶片均在第 20天达到峰值，然后各个处理开始下降。在峰值时，POD 活性最大的是 L2，其次依次为 L4>L3>L1>L0。50 d L0绿萝叶片 POD 活性最低，低于其他施加保水剂的试验组，其次为L4>L3=L2> L1。可以得出结论：保水剂在干旱胁迫条件下能够使叶片 POD 活性维持在较高水平，稳定细胞膜系统，提高了绿萝的抗旱性。
图3 保水剂对绿萝叶片POD活性的影响
Fig.3 Effect of water retaining agent on POD
activity in leaves of Epipremnum aureum
2.2.3 绿萝叶片丙二醛(MDA)含量 丙二醛(MDA)是细胞膜过氧化的产物之一，其含量的多少可以反映出干旱胁迫下植物受伤害程度的大小[21]。
由图 4 可知，干旱胁迫下的绿萝叶片 MDA 含量都呈现出先上升后下降的趋势，下降过程可能是植株通过自身调节能力减轻了 MDA 对细胞的损害。在 30 d 之后开始迅速增长，L2 相对于其他试验组增长幅度较小。试验过程中，L0 的 MDA 含量相对于其他的试验组含量较高，至 50 d，L2 的 MDA 含量最小，其他依次是L1>L4>L3>L2。可以得出结论为：在干旱胁迫作用的条件下，保水剂能够减缓绿萝叶片的膜脂过氧化作用，提高绿萝的抗旱能力。
图4 保水剂对绿萝叶片MDA含量的影响
Fig.4 Effect of water retaining agent on MDA
content in leaves of Epipremnum aureum
2.2.4 绿萝的相对叶绿素含量 叶绿体色素包括叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素[22]。相对叶绿素是一个相对值，可以间接反映光合作用的强弱。在进行试验的过程中摒弃了以往的试验测量法，而是使用仪器直接测量，5组取一个平均值。这样就会避免在做试验的过程中对植物造成伤害以及减少试验误差。
如图 5 所示，试验中的绿萝叶片相对叶绿素含量随着干旱胁迫时间的增长而整体呈现出下降趋势，除试验一开始植物的相对叶绿素含量相差不大之外，在整个试验过程中 L0 的相对叶绿素含量一直处于相对偏低状态，50 d，有些植物植株已经呈现出干枯状态，L2 与 L1 会比其他组试验数据略高，但是相差不大。结果表明：保水剂可降低叶绿素在干旱胁迫下的破坏和分解速度，延缓植株出现干旱胁迫的时间。
图5 保水剂对绿萝叶片相对叶绿素含量的影响
Fig.5 Effect of water retaining agent on relative
chlorophyll content in leaves of Epipremnum aureum
3 讨论与结论
给绿萝施加4个浓度的保水剂后，不同时期的绿萝生长指标表现各有不同。施加保水剂初期各项指标差距较小，后期差异较大，试验组出现症状的时间晚于对照组。施加保水剂可以吸水保水，从而延缓绿萝的萎蔫和干枯。在将保水剂投入实际生产过程中，需要根据不同植物制定不同施加方案，合理配置浓度。试验受时间限制，对于影响绿萝生长和生理指标变化的最佳保水剂的浓度还未精进研究，且没有做更多的对照试验，所以仍需进一步的研究探讨。对于不同梯度浓度的保水剂对植物长时间的影响，后期还需跟进研究。
植物的抗旱性体现在外部形态和生理指标中，植物缺水时叶片干枯萎蔫发黄，再进行一段时间之后就会彻底死亡。植物体内的过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、丙二醛含量都可以表现出植物所能抵抗外界胁迫的能力。在干旱胁迫的条件下，绿萝的生长和生物量都会受到不同情况的抑制，添加保水剂的试验组所受到的抑制作用明显小于对照组，受干旱胁迫出现症状的时间较迟。
施加不同浓度的 TSINGKE 保水剂对绿萝生长和生理指标的影响总体表现为：试验组比对照组具有明显的保水效果。综合来看，0.1%浓度的保水剂可以发挥最好的保水效果。在施用保水剂之后，绿萝的叶片萎蔫程度和植株干枯出现的时间会有明显的不同，保水剂对绿萝的延缓衰老起到一定的促进作用。同时，将施加不同浓度的保水剂后，绿萝叶片中的相对叶绿素含量、超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性和丙二醛的含量均会出现一定的差异。表明保水剂可以提高绿萝对干旱胁迫的抗性，延缓绿萝的衰老进程。绿萝在施加不同浓度的保水剂之后，其生长和生理指标会表现出不同程度的变化。然而，该试验结果仅仅是针对绿萝得出的，保水剂对其他室内观叶植物的影响效果，还需要进一步的实验探究。
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