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保水剂在农业方面的应用研究

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   保水剂是一种高吸水性树脂(SAP)。从原料上可分为淀粉类、纤维素类、聚合物类。农用保水剂在国内外通称保水剂,它与其他用途保水剂在合成原料和性能要求上有所区别。目前国内外的保水剂根据其组成成分可划分为淀粉接枝丙烯酸盐聚合交联物(简称淀粉接枝型)和丙烯酞胺―丙烯酸盐共聚交联物(简称聚丙烯酞胺型)。1969年美国农业部北部研究中心(NRRC)首先研制出淀粉接枝聚丙烯睛类保水剂,并于20世纪70年代中期将其用于玉米、大豆种子涂层、树苗移栽等方面。我国保水剂的开发始于20世纪80年代初期,发展速度较快。全国农业技术推广服务中心于2000年在全国18个省市地区的几十种作物上,开展了博亚保水剂的应用试验示范,对其使用方法和用量进行了探讨,取得了良好效果。可见保水剂已成为节水农业技术体系的一个重要组成部分。
  一、保水剂的特性
  1.吸水性 不同保水剂吸水能力不同。一般来说,离子性聚合物的吸水能力比非离子性聚合物要高,而且聚合物的离子化程度越高,吸水能力越强。保水剂的吸水倍数一般为自身重量的几十倍、几百倍甚至几千倍。不同水质对保水剂的吸水倍数有明显影响,与在纯水中相比,保水剂在自来水、河水、泥水、土壤浸提液中的吸水倍数下降。保水剂不但吸水量大,而且吸水速率快,离子性保水剂比非离子性的吸水速率慢。保水剂颗粒大小对吸水速率也有较大影响,一般而言,同一类保水剂,颗粒越小,吸水速率越快,越容易达到吸水饱和。
  2.保水性 吸水材料的脱水方式主要有两种,一种是加热蒸发,另一种是加力(如压力、离心力等)脱水。保水能力因测定条件不同又分为自然条件保水性、热保水性、压保水性、在土壤中的保水性等。保水剂吸水后变为水凝胶,吸收的水分在自然条件下蒸发速率明显下降,而且加压也不易离析,表现出很强的保水能力。专业人员测定了淀粉接枝共聚丙烯酞胺的保水性能,结果表明吸水凝胶在转速为每分钟4000圈的离心机中连续离心1小时后,其保水率仍高达97%,说明其具有优越的保水性能。
  3.反复吸水性 保水剂施入土壤后,随作物的生长发育会遭遇多次干湿交替,这就要求保水剂应具有良好的再生能力,即吸水―释水―干燥―再吸水。保水剂经过多次反复吸水,一般吸水倍数下降50%~70%后趋于稳定。
  二、保水剂在农业中的应用效果
  1.对出苗率和移栽成活率的影响 大田作物如小麦、玉米、大豆、花生、马铃薯、油菜、谷子、棉花等用保水剂包衣处理后,出苗可提前1~4天,出苗率可提高8%~47%。有关人员先后对番茄、玉米进行试验,发现保水剂可提高发芽率和出苗率,其原因是保水剂改善了土壤通透性,增强了土壤中微生物活性,延长了化学肥料分解,增加了植物对某些营养元素的吸附和吸收能力,增加了水分入渗量。对移栽作物而言,保水剂一般可提高幼苗成活率10%~30%,在特定条件下甚至更高,并可缩短缓苗期2~7天。板栗、苹果、山楂、油松、杨树、槐树等用保水剂蘸根处理后,其移栽成活率提高12%~60%,针叶林的成活率平均增幅为2.7%~22.39%,阔叶林1.8%~14.8%。
  2.对生长发育的影响 保水剂可促进植物根系和地上部发育,主要表现在株高、茎粗、干物质积累和根干重等方面。土壤沟施保水剂,使玉米株高增加8~10厘米,穗位增加2~3厘米,茎粗增加0.2~0.3厘米,气生根层数增加1~1.5层,最长气生根增长7~10厘米。研究人员发现,保水剂配合微肥使用,还可推迟猕猴桃黄叶病的发病时间和减缓感病症状,病情指数小于单独使用微肥的处理。
  3.对产量和品质的影响 大量的试验结果表明,施用保水剂对农作物具有普遍的增产效果。据中国农科院作物所在几种农作物上的研究结果,施用保水剂后的增产幅度:冬小麦7.9%~17.8%、玉米8.0%~14.9%、谷子7.7%。施用BP保水剂后,地膜小麦、地膜玉米、豌豆、马铃薯分别较对照田产量提高10.79%、12.19%、8.87%、8.25%。在壤质褐土应用保水剂,甘薯单株茎数、平均薯块重均有增加,田间生产增产4.6%~31%。SA型抗旱保水剂处理的花生单株结果数、单位面积产量均比对照明显提高,使花生增产7%~15%。在水稻中应用保水剂,可促进分蘖,增产6.2%。保水剂处理甘蔗“新台糖22号”可增产12.79%~25.48%。
  三、保水剂应用展望
  应用保水剂作为农林生产中节约用水的一条新途径,有着极其广阔的前景。目前,限制保水剂应用的瓶颈是价格,今后化学研究领域与农业研究领域应共同寻找降低保水剂成本的途径,价格问题解决以后,对于干旱半干旱地区的农业可持续发展会有很大贡献。另外产品因实验地点、施用时间、作物种类不同,实验结果差异较大,还要探索保水剂的集约化经营。目前保水剂一般应用于土壤中,随着无土栽培的普及和基质栽培的特殊性,尤其在蔬菜穴盘育苗技术中,穴盘的特殊构造造成秧苗营养面积很小,基质的持水量和保水性成为提高秧苗质量的重要限制因子,就更需要应用保水剂来解决问题。

文章分类: 行业动态
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