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    保水劑在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用研究

    2014-08-30 15:05:11孫吉娜柴勇
    新農(nóng)業(yè) 2014年8期
    關(guān)鍵詞:吸水能力保水保水劑

    孫吉娜 柴勇

    保水劑是一種高吸水性樹脂(SAP)。從原料上可分為淀粉類、纖維素類、聚合物類。農(nóng)用保水劑在國內(nèi)外通稱保水劑,它與其他用途保水劑在合成原料和性能要求上有所區(qū)別。目前國內(nèi)外的保水劑根據(jù)其組成成分可劃分為淀粉接枝丙烯酸鹽聚合交聯(lián)物(簡稱淀粉接枝型)和丙烯酞胺—丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物(簡稱聚丙烯酞胺型)。1969年美國農(nóng)業(yè)部北部研究中心(NRRC)首先研制出淀粉接枝聚丙烯睛類保水劑,并于20世紀(jì)70年代中期將其用于玉米、大豆種子涂層、樹苗移栽等方面。我國保水劑的開發(fā)始于20世紀(jì)80年代初期,發(fā)展速度較快。全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心于2000年在全國18個省市地區(qū)的幾十種作物上,開展了博亞保水劑的應(yīng)用試驗示范,對其使用方法和用量進行了探討,取得了良好效果??梢姳K畡┮殉蔀楣?jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的一個重要組成部分。

    一、保水劑的特性

    1.吸水性 不同保水劑吸水能力不同。一般來說,離子性聚合物的吸水能力比非離子性聚合物要高,而且聚合物的離子化程度越高,吸水能力越強。保水劑的吸水倍數(shù)一般為自身重量的幾十倍、幾百倍甚至幾千倍。不同水質(zhì)對保水劑的吸水倍數(shù)有明顯影響,與在純水中相比,保水劑在自來水、河水、泥水、土壤浸提液中的吸水倍數(shù)下降。保水劑不但吸水量大,而且吸水速率快,離子性保水劑比非離子性的吸水速率慢。保水劑顆粒大小對吸水速率也有較大影響,一般而言,同一類保水劑,顆粒越小,吸水速率越快,越容易達到吸水飽和。

    2.保水性 吸水材料的脫水方式主要有兩種,一種是加熱蒸發(fā),另一種是加力(如壓力、離心力等)脫水。保水能力因測定條件不同又分為自然條件保水性、熱保水性、壓保水性、在土壤中的保水性等。保水劑吸水后變?yōu)樗z,吸收的水分在自然條件下蒸發(fā)速率明顯下降,而且加壓也不易離析,表現(xiàn)出很強的保水能力。專業(yè)人員測定了淀粉接枝共聚丙烯酞胺的保水性能,結(jié)果表明吸水凝膠在轉(zhuǎn)速為每分鐘4000圈的離心機中連續(xù)離心1小時后,其保水率仍高達97%,說明其具有優(yōu)越的保水性能。

    3.反復(fù)吸水性 保水劑施入土壤后,隨作物的生長發(fā)育會遭遇多次干濕交替,這就要求保水劑應(yīng)具有良好的再生能力,即吸水—釋水—干燥—再吸水。保水劑經(jīng)過多次反復(fù)吸水,一般吸水倍數(shù)下降50%~70%后趨于穩(wěn)定。

    二、保水劑在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用效果

    1.對出苗率和移栽成活率的影響 大田作物如小麥、玉米、大豆、花生、馬鈴薯、油菜、谷子、棉花等用保水劑包衣處理后,出苗可提前1~4天,出苗率可提高8%~47%。有關(guān)人員先后對番茄、玉米進行試驗,發(fā)現(xiàn)保水劑可提高發(fā)芽率和出苗率,其原因是保水劑改善了土壤通透性,增強了土壤中微生物活性,延長了化學(xué)肥料分解,增加了植物對某些營養(yǎng)元素的吸附和吸收能力,增加了水分入滲量。對移栽作物而言,保水劑一般可提高幼苗成活率10%~30%,在特定條件下甚至更高,并可縮短緩苗期2~7天。板栗、蘋果、山楂、油松、楊樹、槐樹等用保水劑蘸根處理后,其移栽成活率提高12%~60%,針葉林的成活率平均增幅為2.7%~22.39%,闊葉林1.8%~14.8%。

    2.對生長發(fā)育的影響 保水劑可促進植物根系和地上部發(fā)育,主要表現(xiàn)在株高、莖粗、干物質(zhì)積累和根干重等方面。土壤溝施保水劑,使玉米株高增加8~10厘米,穗位增加2~3厘米,莖粗增加0.2~0.3厘米,氣生根層數(shù)增加1~1.5層,最長氣生根增長7~10厘米。研究人員發(fā)現(xiàn),保水劑配合微肥使用,還可推遲獼猴桃黃葉病的發(fā)病時間和減緩感病癥狀,病情指數(shù)小于單獨使用微肥的處理。

    3.對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 大量的試驗結(jié)果表明,施用保水劑對農(nóng)作物具有普遍的增產(chǎn)效果。據(jù)中國農(nóng)科院作物所在幾種農(nóng)作物上的研究結(jié)果,施用保水劑后的增產(chǎn)幅度:冬小麥7.9%~17.8%、玉米8.0%~14.9%、谷子7.7%。施用BP保水劑后,地膜小麥、地膜玉米、豌豆、馬鈴薯分別較對照田產(chǎn)量提高10.79%、12.19%、8.87%、8.25%。在壤質(zhì)褐土應(yīng)用保水劑,甘薯單株莖數(shù)、平均薯塊重均有增加,田間生產(chǎn)增產(chǎn)4.6%~31%。SA型抗旱保水劑處理的花生單株結(jié)果數(shù)、單位面積產(chǎn)量均比對照明顯提高,使花生增產(chǎn)7%~15%。在水稻中應(yīng)用保水劑,可促進分蘗,增產(chǎn)6.2%。保水劑處理甘蔗“新臺糖22號”可增產(chǎn)12.79%~25.48%。

    三、保水劑應(yīng)用展望

    應(yīng)用保水劑作為農(nóng)林生產(chǎn)中節(jié)約用水的一條新途徑,有著極其廣闊的前景。目前,限制保水劑應(yīng)用的瓶頸是價格,今后化學(xué)研究領(lǐng)域與農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域應(yīng)共同尋找降低保水劑成本的途徑,價格問題解決以后,對于干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展會有很大貢獻。另外產(chǎn)品因?qū)嶒灥攸c、施用時間、作物種類不同,實驗結(jié)果差異較大,還要探索保水劑的集約化經(jīng)營。目前保水劑一般應(yīng)用于土壤中,隨著無土栽培的普及和基質(zhì)栽培的特殊性,尤其在蔬菜穴盤育苗技術(shù)中,穴盤的特殊構(gòu)造造成秧苗營養(yǎng)面積很小,基質(zhì)的持水量和保水性成為提高秧苗質(zhì)量的重要限制因子,就更需要應(yīng)用保水劑來解決問題。

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