水是农林业生产的基础，干旱缺水、土地荒漠化严重影响了农林业的发展[1]。然而，水资源的时空分布不均匀，尤其是北方的部分地区，自然降水暂未得到有效利用，多数水分通过地表蒸发或地下流失[2]。因此，水资源的高效利用是实现干旱荒漠区生态建设可持续发展的关键。保水剂又称高吸水性树脂（Superabsorbent polymer，SAP），是一类具有亲水网格结构的功能性高分子材料，吸收的水分含量一般可达自身重量的200～700倍，其吸收的水分可供植物缓慢利用。
保水剂可促进土壤团粒结构形成，改善植物根系与土壤界面的环境状况，直接供应植物水分；还可改善根际土壤结构，增强土壤通透性和持水能力，间接保障植物水分供给；同时，其能在降水或灌溉时储存并吸收大量水分，在干旱缺水时缓慢释放，供植物生长利用，从而提高植物成活率[3]。甘海霞[4]研究了保水剂对胡杨幼苗生长及光合特性的影响，结果表明，保水剂的施入可降低植物呼吸消耗，提高光合能力及资源利用效率，以促进胡杨幼苗生长。武毅等[5]研究认为，土壤内施入保水剂后，可帮助土壤根系吸收并储存水分，对干旱起到了有效的缓解作用。琚茜茜等[6]研究表明，保水剂的施入可提高植物的光合效率，促进植物生长及发育，最终达到增产目的。
金塔县地处甘肃省蒙新荒漠和巴丹吉林沙漠边缘，三面环沙，气候干燥，降水稀少，蒸发量大，冬季严寒，夏季酷热，生态环境较为脆弱，水资源紧缺。近年来，研究区全面推进荒漠化综合防治等重点生态工程建设，但由于土地荒漠化严重，水资源紧缺，造林难度大、成本高。为有效提高造林成活率和水资源利用率，本研究探讨了凹凸棒保水剂和羧甲基纤维素钠（CMC）植物纤维粘合剂对干旱荒漠区沙地沙枣造林成活率和新梢生长量的影响，为干旱荒漠区沙地造林保水剂的选择和合理应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 研究区基本情况
试验地点位于金塔县绿洲边缘鼎新镇芨芨村东滩风沙治理区（33 °53′ E，44 °33′ N），海拔1 226 m，年平均气温9.6 ℃，年绝对最高温度39.3 ℃，绝对最低温度-30.4 ℃，年日照时数3 193.2 h，年平均无霜期141 d，年平均降水量58.3 mm，年平均蒸发量2 567 mm。土壤为肥力中下风沙土，天然植被稀疏，平均盖度5%，干旱指数24.96，属典型的干旱荒漠气候。
1.2 试验材料
试验树种为当地苗圃2年生沙枣直播苗，苗木地径1.5～2.0 cm，定植后截杆高度100 cm。凹凸棒保水剂为红褐色粉末状，购自临泽县奋君矿业有限公司；羧甲基纤维素钠（CMC）植物纤维粘合剂为白色粉末状，购自廊坊森轩纤维素有限公司。
1.3 试验设计
试验时间在2024年4—10月，采用随机区组设计，试验区行距3 m，株距1.5 m，按“品”字形定植。以空白处理为对照（CK），另设8个处理分别为F1～F8，每处理25株，重复3次。各处理具体如下。F1，40 g凹凸棒保水剂与定植穴内土混合均匀；F2，80 g凹凸棒保水剂与定植穴内土混合均匀；F3，15 g CMC植物纤维粘合剂与定植穴内土混合均匀；F4，30 g CMC植物纤维粘合剂与定植穴内土混合均匀；F5，40 g凹凸棒保水剂撒施于定植穴底；F6，80 g凹凸棒保水剂撒施于定植穴底；F7，15 g CMC植物纤维粘合剂撒施于定植穴底；F8，30 g CMC植物纤维粘合剂撒施于定植穴底。
1.4 试验方法
按各处理要求提前称量好保水剂，挖好口径和深度均30 cm、底部为碗状的定植穴。将保水剂均匀撒入穴底，然后定植沙枣苗木。定植后浇透水，每25 d浇1次水。于当年10月调查造林成活率和新梢生长量，并分析不同处理的成本（材料成本和人工成本）。新梢生长量从每个处理中随机抽取15株测量并记录；成活率计算如式（1） 。
成活率（%）=总成活数/总数×100
1.5 数据统计
利用Excel 2003和SPSS 27软件进行数据整理和统计。
2 结果与分析
2.1 沙枣成活率
由图1可知，2种保水剂不同比例和不同处理方式对沙枣造林成活率均有一定的促进作用。F1～F8处理的沙枣成活率较对照（CK）提高27、41、21、25、11、15、9和8个百分点。其中F2处理的促进效果最明显，F8处理促进效果较差，保水剂与定植土混合均匀对沙枣成活率的促进效果优于保水剂置于坑底。
2.2 沙枣新梢生长量
由图2可知，与CK相比，各处理对沙枣新梢生长量均有促进作用。其中，F2处理能够有效提高干旱荒漠区沙地沙枣新梢生长量，与各处理差异均具有统计学意义（P<0.05），较CK、F1、F3、F4、F5、F6、F7、F8分别提高25.7、11.5、12.8、8.4、22.3、19.4、23.7、22.0 cm，即F2处理对新梢生长量的促进效果最明显。F1、F3、F4处理差异无统计学意义（P>0.05），F5、F7、F8处理效果较差。
2.3 处理成本
2种保水剂对干旱荒漠区的沙枣成活率和生长量有不同程度的促进作用，但在大规模造林工程中应用时，除施用效果外，还需考虑成本投入。由表1可知，本试验条件下，折合计算各处理的成本由低到高依次为F5<F6<F1<F2<F7<F3<F8<F4，分别为87、91、121、125、173、207、261和296元/667 m2。凹凸棒保水剂的4个处理（F1+F2+F5+F6）成本和为424元/667 m2，CMC植物纤维粘合剂的4个处理（F3+F4+F7+F8）成本和为937元/667 m2，凹凸棒保水剂成本比CMC植物纤维粘合剂亩成本低54.7%。
表1 各处理成本 |
| 处理 | 材料成本/（元/穴） | 人工成本/（元/穴） | 成本（元/667 m2） |
|---|---|---|---|
| F1 | 0.023 2 | 0.80 | 121 |
| F2 | 0.046 4 | 0.80 | 125 |
| F3 | 0.600 0 | 0.80 | 207 |
| F4 | 1.200 0 | 0.80 | 296 |
| F5 | 0.023 2 | 0.57 | 87 |
| F6 | 0.046 4 | 0.57 | 91 |
| F7 | 0.600 0 | 0.57 | 173 |
| F8 | 1.200 0 | 0.57 | 261 |
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3 结论与讨论
土地沙漠化长期影响着研究区干旱荒漠区绿洲边缘居民的生产生活。植树造林能有效遏制沙漠化进程，但干旱、半干旱区的风沙土结构松散、养分贫瘠、保水性差，导致水分和养分成为造林的主要限制因素[7]。尤其在林木生长关键期，短期干旱严重影响其生长发育。因此，采取科学合理的节水保肥措施对提高造林成活率至关重要。刘萌萌等[8]研究表明，保水剂的使用能增加土壤水分含量，提高小麦对水分的利用率和灌浆速率，增加小麦干物质累积量、穗长、穗粒数和千粒重，从而提高其产量。王琰等[9]研究指出，在沙土中混入一定剂量的保水材料，能提高降水过程中水分的入渗率，降低地表径流，减少沙土流失量。宋双双等[10]研究表明，保水剂对于造林成活率及后续苗木生长均具有良好的促进作用，越干旱的地区促进效益越明显，同时，其和微生物菌肥配施可改良土壤，提高造林成活率。但保水剂的施用并不是越多越好，施用过量会造成土壤贮水过多，引起土壤通气不畅，从而导致植物烂根死亡；其施用增加了生产成本；同时其对生态环境的影响研究较少，生态风险暂未可知。杨文智[11]研究表明，保水剂的使用提高了造林成活率及树木的生长量，这与本试验研究结果一致。李倩等[12]研究指出，因施用方式和施用比例不同其苗木生长量有所不同，可能是保水剂的施用方式影响作物对水分的吸收。本试验条件下，保水剂与定植土混合均匀对沙枣的生长促进作用优于置于穴底，这可能是因为研究区土质为沙土，造林密度大，保水剂在穴底只能吸收贮存垂直下渗的水分，定植穴周围的水分大量蒸发，导致水分吸收利用率低。
综上，本研究开展了凹凸棒保水剂和CMC植物纤维粘合剂2种保水剂对沙枣成活率及新梢生长量的影响试验，结果表明，2种保水剂施用均能提高干旱荒漠区沙枣的成活率和新梢生长量；其中，80 g凹凸棒保水剂与定植穴内土混合均匀施用对沙枣成活率和新梢生长量的促进效果较佳，且经济成本相对较低，在今后造林中可选择施用。目前，保水剂种类较多，本研究仅针对2种保水剂的2个施用量和2种施用方式开展研究，今后将对施用量做进一步细化，重点施用使用方法简单、省工的保水剂，研究施用效果更好、经济成本更低的配比和方式，为干旱荒漠区沙地造林提供参考。