本剂是具有电离性基团羧基结构的高吸水性有机分子,分子间为交联聚合而成的网络状结构,含有强亲水性基团,通过其分子内外侧电解质离子浓度所产生的渗透压,对水有强烈的缔合作用。
1.显著节水、降低抗旱成本: 要提高农民收入,首先要减少农民的支出和灾害损失。在高温天旱又缺乏水利设施的地方,农林作物无法浇水而歉收甚至绝收,施用本剂即可解决大量浇水的问题:同样的地方,传统的灌溉一亩小麦得1200多m3水,而施用保水剂后仅需很少的雨水或浇灌水,即可解决全年干旱问题,一般可少浇水2/3,直接省水高达70%,节省浇灌成本50%以上。
2.提高农业收入、保障农民致富奔小康 施用本剂可使作物长期水份充足,显著提高种子发芽率、出苗率,一般苗木移栽成活率可高达98%,并缩短缓苗期,增强抗逆性,同时可消除久旱后暴雨或浇灌水突然增多所造成的裂果损失。实现粮棉果蔬增产20-45%,从而显著提高农民收入。
3.有效减少施肥量、拉长肥效期: 大量施用化肥,不仅有很多元素因阳光分解和雨水冲刷而浪费了,还造成江河湖水的富营养化。本剂可有效缓释肥料,减少养分流失而节肥20-40%。减少农民支出。
4.省工省时、节省种苗支出和劳力投入: 在防沙治沙、封山育林、农业种植时,如要浇灌则需人挑机抽而劳民伤财。施用本剂可连旱二三个月不浇水,解决浇水养护投入的人工问题,显著节省浇灌成本,同时大幅提高成活率,则大量减少种苗支出。进一步增加农民收入。
三、土壤保水剂在荒漠地区的应用特效: 1改造沙漠、增强贮水能力: 沙漠干旱缺水,即使偶尔降雨,也会很快流失。沙漠中砂粒之间空隙较大,不会出现毛细现象,即使沙层下面有水,也难以通过毛细现象到达表层,所以植物不能正常生长。本剂掺入到沙土中能大量吸收和贮存雨水,夜间能吸收从沙漠中蒸发、渗透出来的水分,使沙土储水量大大增加。如7砂的饱和吸水量只有330ml/kg,掺入05%的本剂后,它的饱和吸水量就可达2500-4000ml/kg,且蒸发慢,有效水分的利用率可提高10倍以上。
2提高土壤吸湿性、透水性、通气性: 本剂吸湿力强,能从潮湿的空气中吸收水分,还可吸收地下水的水气,增强土壤的含水能力。将本剂吸水后的凝胶与干涸土壤接触,在沙粒之间形成粘连结构,使土壤湿润,而凝胶含水率越大水分移动越快,向周围扩散面越大。
3保水抗旱、改良土壤团粒结构: 本剂与土壤混合后,可把以往蒸发、渗漏和流失掉的雨水吸收贮存起来,形成“微型水库”,天旱时释放供植物吸收。如此吸水、释水反复循环,改善了土壤的团粒结构,使其孔隙分布成为均匀的团粒多孔结构、松软透气,既保证植物需求,又改良土壤沙化。
4降温、保温: 沙子的特点是传热系数大。沙土中掺入本剂后,由于其水份大而墒情高,白天降低了热传导率,使得有本剂的土壤比没有本剂的土壤白天温度低1-4℃,而晚上墒情高的土层传导地热能力强,所以晚上温度高2-4℃,使昼夜温差缩小。
5吸肥、保肥: 肥料元素大多易溶于水,当下雨或灌溉时,许多元素来不及被植物吸收就流失掉了,因而降低了施肥效果。使用本剂后土壤贮水量增大,它特有的亲水基团可以把肥料中阴、阳离子、极性基团等吸收固定在土壤中,缓慢释放供植物利用,可节省肥药20-35%。
1.保水剂的种类目前国内外的保水剂共分为两大类,一类是丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵等);另一类是淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物(淀粉接枝丙烯酸盐)。
(1)聚丙烯酰胺 聚丙烯酰胺呈白色颗粒晶体状,主要成分为:丙烯酰胺65%-66% 丙烯酸钾23%-24% 水8%-10% 交联剂05%-10%。在国际上,法国、德国、日本、美国和比利时等国所生产的保水剂大多属于这类成分的产品。该产品的特点是:使用周期和寿命较长,在土壤中的蓄水保墒能力可维持4年左右,但其吸水能力会逐年降低。据黄土区造林试验观察,使用该类保水剂造林后的当年,其吸水倍率维持在100-120倍,第二年吸水倍率降低20%-30%,第三年降低约40%-50%,第四年降低更多。
(2)聚丙烯酸钠 聚丙烯酸钠为白色或浅灰色颗粒状晶体,主要成分有:聚丙烯酸钠88%(其中含钠245%) 水8%-10% 交联剂05%-10%。国内生产的保水剂大多是这种成分的产品。其主要特点是:吸水倍率高,吸水速度快,但保水性能只能保持2年有效。据造林试验观测,这类产品的吸水能力和吸水速率明显高于聚丙烯酰胺产品,在土壤中如遇充分给水,05-10小时后便迅速吸收自重的130-140倍的水分;但第二年的吸水倍率要降低约60%左右。由于聚丙烯酸钠会造成土壤中钠离子含量的递增,林业和农业用保水剂的生产厂家大多改为生产聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。
(3)淀粉接枝丙烯酸盐 淀粉接枝丙烯酸盐为白色或淡**颗粒状晶体,主要成分为:淀粉18%-27% 丙烯酸盐62%-71% 水10% 交联剂05%-10%。这种产品在用于造林地蓄水保墒时,使用寿命一般只能维持1年多的时间,但吸水倍率和吸水速度等性状极佳。据实验室对黄土浸提液的吸水对比试验,该类保水剂在遇水后的15-20分钟内即可吸收自重150-160倍的水分。
2.使用方法 保水剂是一种高吸水性树脂,这类物质含有大量结构特异的强吸水基团,在树脂内部可产生高渗透缔合作用并通过其网孔结构吸水。它的最大吸水力高达每平方厘米13-14千克,可吸收自身重量的数百倍至上千倍的纯水,并且这些被吸收的水分不能用一般的物理方法排挤出来,所以它又具有很强的保水性。由于树木根系的吸水力大多为每平方厘米17-18千克,一般情况下不会出现根系水分的倒流,而林木根系却能直接吸收贮存在保水剂中的水分,这一特性决定了保水剂在农林业抗旱节水植物栽培技术中的广泛应用。
造林绿化工程中,保水剂一般的使用方法是,在植树穴内将保水剂与土壤充分均匀混合后再栽植苗木,当土壤中的保水剂遇到下渗水后,可以有效蓄贮水分供苗木利用。要注意的是,保水剂并不是造水剂。因此,正确的使用应该是在雨季造林前整地时就施用保水剂,经一个雨季的充分吸水,便可使当年的雨季或秋季造林成活率甚至翌年春季造林的成活率提高15%-20%,生长量提高25%左右。
而在干旱少雨且又无灌溉条件的情况下,例如春季造林,当土壤含水量不足10%时,施用保水剂前应将其投入大容器中充分浸泡,使之充分吸水呈饱和凝胶后再与土壤混合使用,否则结果将适得其反。当然,如条件允许,各造林季节尽量都使用浸泡吸水后的保水剂,效果会更好,因为干保水剂在土壤中遇水膨胀时,由于周边土壤的压力会降低其吸水的能力;而使用事先吸水膨胀后的保水剂,特别是大颗粒的保水剂,既可保证其释水缩小后再遇水膨胀的有效空间,还可增大土壤孔隙和通气性能。
通过对各类保水剂的多年使用对比,造林绿化适宜采用05-3毫米粒径的大颗粒保水剂产品,这样既能满足土壤孔隙空气通畅的要求,又可保证所贮存水分的80%-85%被林木高效利用;一些粉状保水剂产品,使用时若与土壤混合不均匀,吸水后容易在局部产生糊状凝胶,造成相当范围的土壤蓄水过高,严重影响土壤通气和林木生长,甚至造成林木枯死。
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