保 水 劑 在水土保持中的應(yīng)用

□ 楊建鋒

保 水 劑 在水土保持中的應(yīng)用

□ 楊建鋒

［導(dǎo)讀］保水劑是一種高分子化合物，具有保肥、保水、保土的功能。通過其自身土壤學(xué)作用機(jī)制和保水特性，可提高土壤抗蝕性，降低土壤密度，改善土壤結(jié)構(gòu)，起到水土保持作用。保水劑雖具有顯著的水土保持效益，但必須結(jié)合適宜的施用方法、適宜的保水劑類型和施用量等因素合理使用。

1970年代中期，在美國首次研制出保水劑之后，亞洲和歐洲等近30多個發(fā)達(dá)國家都進(jìn)行了研究和試驗，并將保水劑廣泛應(yīng)用于園藝、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑和衛(wèi)生等各個領(lǐng)域。日本與埃及政府合作在沙漠綠化、英國在水土保持、日本在水稻育苗、法國在土壤改良、俄羅斯在節(jié)水農(nóng)業(yè)等方面都取得了各自不錯的效果。我國保水劑方面的研究起步相對較晚，始于1980年，目前除了將保水劑大量應(yīng)用于工業(yè)外，環(huán)境治理和節(jié)水農(nóng)業(yè)等方面的應(yīng)用還處于試驗探索階段。我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的南方諸省，在荒礦治理、道路護(hù)坡、城市美化、果蔬及經(jīng)濟(jì)作物栽培，以及經(jīng)濟(jì)林建設(shè)和防護(hù)林等領(lǐng)域有一定程度的應(yīng)用，但與發(fā)達(dá)國家相比相差甚遠(yuǎn)。

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題不斷突出，人們開始不斷地探索新方法和新途徑來進(jìn)行水土流失防治，發(fā)現(xiàn)保水劑的強(qiáng)持水性、高吸水倍率、減少土壤水分和養(yǎng)分流失、改良土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤水肥利用率等特性對防治水土流失有很好的作用。且保水劑對人體無刺激，無害無毒無環(huán)境污染，施于土壤后會逐漸被微生物分解，使用安全。近年來，水資源短缺日趨加重，治理水土流失的林草措施顯得勢單力薄，而保水劑作為防治水土流失一種化學(xué)措施應(yīng)用前景廣闊，但目前相關(guān)系統(tǒng)性的研究甚少。

一、保水劑的特點(diǎn)

第一，能快速吸灌溉水、收雨水并保存起來，當(dāng)植物需要時，又緩慢釋放。既能防止因蒸發(fā)、滲漏、流失等消耗水分，又能保證植物正常生長所需的水分，保證土壤長期保持濕潤，可以反復(fù)放水、吸水，緩慢供植物利用。

第二，在各種植物和各類土壤，以及不同氣候條件下都能保持其高效性和穩(wěn)定性。

第三，節(jié)節(jié)約農(nóng)藥和省肥料。如果保水劑加入到將農(nóng)藥或者肥料中，則在保水劑儲存灌溉水和雨水的同時也能把肥料農(nóng)藥保存起來緩慢釋放，不會因流失、蒸發(fā)、滲漏而把農(nóng)藥、肥料損失掉，從而提高農(nóng)藥與肥料的利用率。

第四，改良土壤結(jié)構(gòu)（透氣性、團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、熱容量、透水性、）。保水劑通過吸脹給土壤造成大量的孔隙和反復(fù)地收縮，提高了土壤的透水性、透氣性，增強(qiáng)了植物根系直接影響的土壤范圍內(nèi)生長繁殖的微生物的活動。

第五，促進(jìn)植物生長，可提高種子發(fā)芽率，提早出苗二至三天。

第六，無害、無毒、無副作用，使用過程中對作物、環(huán)境都沒有污染。

二、保水劑的種類

保水劑可按親水基團(tuán)的種類、交聯(lián)方法、原料來源、制品形態(tài)等進(jìn)行分類。通常人們習(xí)慣按原料來源把高吸水性樹脂分為三大類：合成樹脂系、淀粉系、纖維素系。

現(xiàn)階段經(jīng)常使用的SAP主要有兩種：丙烯酞胺—丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物和淀粉—丙烯酸鹽接枝共聚交聯(lián)物。丙烯酞胺共聚物穩(wěn)定性好，耐紫外線和鹽的能力強(qiáng)，大顆粒壽命甚至可達(dá)10年以上。雖然一次性投入較大，但很適合使用在林業(yè)上，如草坪、盆栽花卉、荒礦復(fù)墾、庭院美化、道路建設(shè)和植樹造林等。淀粉接枝類含有一定淀粉，易于降解和發(fā)霉，但成不高，一般適合于根部涂層（蘸根）、育苗或種子包衣等。

三、水劑的保水改土作用

保水劑加入土壤以后，提高土壤的吸水速度，能提高土壤中降水吸收能力。在一定范圍內(nèi)，保水劑用量與土壤吸水能力成正比。

由于保水劑吸收大量的水分，可以減輕保水劑周圍環(huán)境溫度的變化，因此，還具有一定的保溫性能。

保水劑在水分充足時吸收水分，并將其儲存起來供植物生長需要時使用，從而能提高土壤的保水能力，增加土壤的含水量，抑制土壤水分的無效蒸發(fā)。

四、水土保持效益

（一）提高土壤保肥性能

保水劑具有明顯的吸附作用，當(dāng)保水劑的用量一定時，其吸肥量與肥料用量成正比，但肥料種類會受影響其保水效果。李長榮研究得到，尿素等非電解質(zhì)肥料能使保水劑的保水、保肥效果得到充分發(fā)揮，是水肥耦合的最佳選擇；杜建軍等研究發(fā)現(xiàn)，施用0.05%—0.20%的保水劑時，氮、磷、鉀養(yǎng)分累積淋失量分別較不施保水劑減少13.60%—39.62%、28.31%—16.96%和6.76%—24.55%。張富倉等的研究結(jié)果表明，保水劑對土壤的有一定的保持能力，可減少土壤淋失，與對照相比，保水劑用量為0.2%、0.6%、1.0%時，塿土持留的含量分別增加12.4%、26.8%、28.5%，黃綿土持留的含量分別增加25.2%、32.1%、44.0%。

（二）提高苗木成活，促進(jìn)苗木生長

目前我國森林覆蓋率低，水土流失嚴(yán)重，林草措施在水土保持中占據(jù)重要地位。干旱少雨區(qū)成功造林是全世界面臨的難題。保水劑在造林綠化中有顯著作用。

國外研究認(rèn)為，施用保水劑促進(jìn)了植物根系與嫩枝和生長，促使植物干物質(zhì)質(zhì)量增加，提高了植物的生物量和葉面積。宋永蓮等在柴達(dá)木盆地使用抗旱保水劑，紫花苜蓿出苗較對照增加24.25株/㎡，苗高平均增加0.32cm，存苗增加35.62株/㎡，鮮草增加0.41kg/㎡2，根長平均增長0.69cm。

（三）改良土壤結(jié)構(gòu)

土壤團(tuán)聚體是表征土壤結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，其穩(wěn)定性和數(shù)量是衡量土壤質(zhì)量狀況與土壤可蝕性的重要指標(biāo)。保水劑高分子鏈結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)易分散微粒間的黏結(jié)力，團(tuán)聚成水穩(wěn)性團(tuán)粒，使微粒能夠彼此黏結(jié)，形成大團(tuán)聚體，從而引起粒徑組成的變化，提高土壤的抗蝕性。

五、結(jié)語

保水劑在水土保持中的應(yīng)用，基礎(chǔ)研究是重點(diǎn)，今后工作方向主要有：

第一，制定一系列節(jié)約水資源技術(shù)、綜合性保水體系，提高灌溉用水和自然降水利用率，防止荒漠化以及土壤退化的措施，這些措施應(yīng)該以使用保水劑為中心；

第二，制訂出一個保水劑評價體系，作為保水劑統(tǒng)一生產(chǎn)與使用的規(guī)范用率。防止土壤退化和荒漠化；長期使用保水劑對土壤綜合效應(yīng)的影響和從機(jī)制方面分析其“三保”的效果，使之成為水土保持中正確施用保水劑提供理論依據(jù)；

第三，新型保水劑的開發(fā)，即加強(qiáng)研究保水劑添加其他農(nóng)林制劑，形成農(nóng)田生產(chǎn)、植樹造林、綠化護(hù)坡、防沙治沙等不同用途的保水劑，以及拌種、土壤施用、灌水施用等不同種類的多功能保水劑系列化綜合型產(chǎn)品；

第四，制訂出一個保水劑測評體系，作為保水劑規(guī)范化生產(chǎn)與使用的規(guī)范水土保持中使用保水劑，在一定程度上也可促進(jìn)生產(chǎn)效益的提高，帶來巨大的生態(tài)效益和社會效益，而且可改善生態(tài)環(huán)境。只有將生態(tài)效益同經(jīng)濟(jì)效益語結(jié)合起來，在改善生態(tài)環(huán)境的同時，帶動其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，才能使當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入良性的可持續(xù)發(fā)展軌道。