保水劑主要特性及對(duì)土壤和作物影響的研究進(jìn)展

王榮蓮，莫 彥，王富貴，高世華，任志宏

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭014109；2.中國水利水電科學(xué)研究院水利研究所，北京100048；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院，呼和浩特010051）

0 引 言

SAP是一種具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子聚合物，含大量的羥基與羧基等親水官能團(tuán)，遇水時(shí)可吸收自身重量的數(shù)百至數(shù)千倍水（不同SAP 類型差異較大）[1]。SAP 用于農(nóng)業(yè)，遇水吸水后由固體顆?；蚍勰钆蛎洺赡z狀，缺水時(shí)可慢慢釋放水分，供作物利用，作物利用量可達(dá)其吸水量的80%～95%[2]，故被農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者稱為“迷你水庫”[3]。施用SAP 可降低土壤蒸發(fā)，減少水的滲透，抑制土壤含水率下降（持續(xù)時(shí)間可達(dá)15～20 d[1]），故可延長灌水周期，減少灌水量，提高作物抗旱能力和水分利用率，同時(shí)可減少肥料和重金屬在土壤剖面上的淋溶，減少農(nóng)藥殘留，提高土壤微生物活性，增加土壤顆粒團(tuán)聚性，改良土壤結(jié)構(gòu)，降低作物對(duì)土壤鹽分的敏感性，提高抗鹽堿能力，進(jìn)而促進(jìn)作物生長、提高產(chǎn)量并改善品質(zhì)[4]。試驗(yàn)表明，施用60 kg/hm2SAP 可使燕麥增產(chǎn)30%～70%[5]，對(duì)干旱半干旱區(qū)及土壤較貧瘠的地區(qū)效果更加顯著，加之SAP在土壤中的有效期一般可達(dá)3～5年之久[6]，經(jīng)濟(jì)效益顯著，故越來越受到人們的重視。

本文從SAP主要類型、吸水、釋水性能及影響因素、SAP對(duì)土壤性能的影響、SAP對(duì)作物的影響、存在問題及今后研究方向幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)分析總結(jié)。

1 SAP主要類型、吸水、釋水性能及影響因素

按材料構(gòu)成要素，SAP可分為天然聚合、合成聚合、半合成聚合3種類型，天然聚合SAP主要包括多肽和多糖；合成聚合SAP 通常由石化單體合成，如丙烯酸酯或丙烯酰胺等；半合成SAP 是將天然和合成構(gòu)建塊組合在一起，可根據(jù)生產(chǎn)需求對(duì)某些特定性能（如吸水性、釋水性、降解性及成本等）進(jìn)行調(diào)整[7]。天然聚合SAP 具有顯著的降解特性，但吸水倍率（吸收水量/SAP 質(zhì)量）較低，而合成聚合SAP 的吸水倍率高，吸、釋水次數(shù)多，成本低，但不易降解，可能會(huì)對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生不利影響，目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的大多數(shù)SAP 采用半合成方法，兼?zhèn)淞颂烊缓秃铣刹牧系膬?yōu)點(diǎn)，通過對(duì)某些特定性能的調(diào)整來改善其缺點(diǎn)，故綜合性能較好[8]。

農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，SAP自身的吸水和釋水性是影響其使用效果的兩個(gè)重要性能。吸水性主要用吸水倍數(shù)或吸水倍率進(jìn)行評(píng)價(jià)，吸水倍率越高，吸水性越強(qiáng)。SAP 的吸水過程及機(jī)理為：遇水后，SAP表面潤濕，表面的親水基團(tuán)及荷電基團(tuán)與水分子結(jié)合并誘導(dǎo)氫鍵，通過氫鍵在交叉連接中將水固定；通過毛細(xì)管力包裹水，使水分子進(jìn)一步進(jìn)入SAP 內(nèi)的微孔，在有效滲透壓梯度作用下使其溶脹，體積增大；當(dāng)水的滲透壓力與SAP 分子結(jié)合力達(dá)到平衡時(shí)，達(dá)到最大吸水能力，體積也最大[9]。釋水過程則與之相反。SAP 在受到一定壓力下，由于結(jié)構(gòu)內(nèi)的微孔體積減小，吸水性會(huì)下降30%左右[10]，且在去離子水中下降幅度高于在0.9%NaCl 溶液中[11]，可能是因?yàn)镹aCl 溶液中的離子可改善受損的親水基團(tuán)或荷電基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，抑或是滲透壓發(fā)生了一些有利的改變。

SAP的吸水、釋水性與多種因素有關(guān)，如SAP結(jié)構(gòu)內(nèi)交聯(lián)鏈的密度、粒徑、溶脹介質(zhì)的電荷數(shù)和離子強(qiáng)度、pH 值、濃度、溫度及浸泡時(shí)間等[9,12]。一般而言，交聯(lián)鏈密度越低，吸水能力和溶脹性越高，因?yàn)槊芏鹊蛯?duì)體積脹大的約束力就低；粒徑越小，比表面積越大，吸水膨脹越快，但吸水倍率并不與SAP 粒徑成反比，試驗(yàn)得出，4 種粒徑（0.25～0.5、0.5～1.0、1.0～2.0、2.0～3.0 mm）中1.0～2.0 mm SAP 吸水及釋水性最大，不同粒徑都隨吸水次數(shù)（自然風(fēng)干）增加吸水倍率逐步下降，且粒徑越小下降程度越大，釋水量隨失水次數(shù)增加呈波浪變化[13,14]。SAP 的吸水性易受溶脹介質(zhì)中電荷數(shù)和離子強(qiáng)度的影響，如聚丙稀酸鹽類SAP 的吸水性會(huì)受水中Ca2+、Mg2+等的影響而降低[15,16]，因?yàn)檫@些離子會(huì)降低SAP 親水基團(tuán)的離子濃度差，且會(huì)與羧基上的Na+交換形成難電解物，使羧基所帶負(fù)電荷降低，從而降低SAP 膨脹力和吸水性，一般水中離子濃度越高、價(jià)態(tài)越高，SAP吸水性越差，陽離子濃度與吸水倍率為冪函數(shù)關(guān)系[16]。再比如SAP在鹽水溶液中，其親水基團(tuán)會(huì)通過絡(luò)合作用結(jié)合鹽離子，導(dǎo)致其三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被破壞，阻礙水分子的吸收，可通過SAP 半合成聚合過程中增加親水基團(tuán)的數(shù)量和類型（如淀粉、纖維、殼聚糖衍生物、黏土、蒙脫石、酸改性淀粉等）來提高其耐鹽性[9,17]。

2 SAP對(duì)土壤性能的影響

重點(diǎn)介紹SAP 對(duì)土壤物理性狀及水力性能的改變，物理性狀主要包括土壤含水量、容重、孔隙度和土壤顆粒團(tuán)聚性（即黏聚力）、可塑性及壓實(shí)性等，水力性能主要包括土壤吸水性、持水性、飽和含水率、飽和導(dǎo)水率（反映入滲的指標(biāo)）、蒸發(fā)及滲透性等。較普遍的結(jié)論是SAP 可使土壤含水量、總孔隙度、團(tuán)聚性、可塑性、壓實(shí)性、吸水性、田間持水量及飽和含水率提高，使飽和導(dǎo)水率、蒸發(fā)、滲透及排水能力減弱，容重下降[18-22]。SAP 對(duì)土壤性能的影響與多因素有關(guān)，如SAP 類型、施用方式、施用量、土壤質(zhì)地、土壤pH、陽離子含量、土壤初始含水量及其交互作用等，規(guī)律較復(fù)雜。

SAP 在農(nóng)業(yè)中的施用方式主要有4 種：溝施、穴施、浸種或種子包衣、與土壤混施[23]，其中溝施為將SAP均勻施到作物種植行，并覆土，溝施深度與種子播深相同或比播深大3～5 cm；穴施為將SAP 施到種子埋設(shè)位置；浸種是先將SAP 與水制成溶液，再與種子攪拌均勻，待SAP 吸水變成凝膠狀，浸泡6～10 h 后種植；種子包衣是用SAP、水及其他輔助材料對(duì)種子進(jìn)行包衣后種植；混施為將SAP 均勻撒施于地表，通過翻耕使其與深0～20 cm左右的土壤混合均勻。

2.1 SAP對(duì)土壤物理性狀的影響

土壤物理性狀中的土壤含水量（W）是對(duì)作物生長很直接很重要的一個(gè)指標(biāo)。施用SAP 可顯著抑制施用層以上的W下降，起到抗旱作用，持續(xù)時(shí)間可達(dá)15～20 d 不等[1]，而施用層以下的W會(huì)較不施用的明顯下降，施用量越大，這種差異越顯著[14,24]（采用的是室內(nèi)土柱試驗(yàn)，SAP 層施用量0.1%～0.5%）。結(jié)合本人的試驗(yàn)情況進(jìn)行分析，這種情況只針對(duì)降雨或地面灌溉方式，因?yàn)樗质怯缮舷蛳逻\(yùn)移，經(jīng)過SAP 施用層時(shí)，由于大量水被SAP 吸收且SAP 吸脹后減小了土壤孔隙，在施用層出現(xiàn)截流現(xiàn)象，或形成了類似隔水膜，就使得施用層以上的W上升，而施用層以下的W下降，此現(xiàn)象說明SAP的施用深度很關(guān)鍵，若是為了促進(jìn)作物出苗，則施到種子略向下的位置較合適，若是為了促進(jìn)作物生育期生長，則施到作物主根系略向下的位置較合適。此外，若采用地下滴灌方式，滴灌管的埋深一般為30～40 cm，如果SAP 施用深小于滴灌管的埋深，灌溉水分在毛細(xì)管吸力作用下由下而上運(yùn)移時(shí)，遇到SAP 施用層水分易被截流，可能會(huì)出現(xiàn)施用層以上的W較不施的下降而施用層以下的W升高的現(xiàn)象。目前，針對(duì)地下滴灌系統(tǒng)施用SAP 的研究及應(yīng)用較少，相關(guān)成果還未見報(bào)道，今后需加強(qiáng)這方面的研究。

不同施用方式對(duì)W的影響不同。試驗(yàn)顯示，大田中采用溝施、穴施及混施，施用量45 kg/hm2，施用深0～20 cm，都顯著提高0～40 cm 深的W[25]，提高范圍為7. 5%～12. 7%[26]，溝施效果好于混施和穴施，分析其原因，由于混施SAP 分布在淺層土壤內(nèi)，吸水后由于膨脹、收縮易形成與大氣連通的土壤孔隙，造成土壤水分散失，此外混施會(huì)導(dǎo)致地面結(jié)皮，降低雨水入滲[27,28]；穴施的SAP 較集中，與土壤接觸范圍較小，吸水量也相對(duì)較小，有時(shí)會(huì)因?yàn)檫^分集中產(chǎn)生較大的膨脹力形成與大氣連通的土壤孔隙，進(jìn)而增大了蒸發(fā)量；而溝施亦會(huì)形成類似的孔隙，但由于SAP 上面有覆土，孔隙一般不易與大氣連通，水分散失較慢。施用SAP 提高0～40 cm 深W的結(jié)論與上段施用層以下W會(huì)下降的結(jié)論相矛盾，分析原因，可能是因?yàn)榍罢邽榇筇镌囼?yàn)，SAP 施用量45 kg/hm2，采用溝施、穴施及混施，而后者為室內(nèi)土柱試驗(yàn)，SAP 為層施，即一層內(nèi)均勻撒施，用量為0.1%～0.5%，二者試驗(yàn)條件相差較大，因而不具有可比性。

SAP對(duì)土壤物理性狀的影響與土壤質(zhì)地有關(guān)。隨SAP用量增加，砂土的團(tuán)聚體增大最明顯，中壤及重壤土本身團(tuán)聚性較好，SAP 對(duì)其影響不明顯[29]。增大土壤團(tuán)聚體的機(jī)理在于SAP吸水后成為凝膠狀，可將松散的土壤顆粒粘連成團(tuán)狀。在0.01～1.5 MPa 土壤水勢(shì)內(nèi)，重壤土和砂土較中壤及輕壤土的W明顯增大[29]。總體而言，SAP 在砂壤土中效果好于粘壤土，原因是黏粒及有機(jī)質(zhì)含量越高的土壤中，離子的置換影響越明顯，對(duì)SAP吸水的抑制作用越強(qiáng)烈[30-33]。

SAP 對(duì)土壤物理性狀的影響與土壤初始含水量（W初）關(guān)系密切，因?yàn)镾AP 是保水劑而不是造水劑，只有遇到一定量的水才能發(fā)揮作用[34]。試驗(yàn)得出，在干旱期SAP對(duì)W無顯著影響，在雨季主要影響0～50 cm 深的W，較對(duì)照CK 提高5.24%～6. 38%；雨季末0～50 cm 的W提高5. 91%～16.70%；翌年春天提高7.62%～13.96%，故應(yīng)在降雨前或土壤有一定水分時(shí)施用SAP效果較佳[35]。由此可知，施用SAP后，采用適宜的灌水定額至關(guān)重要，既要盡量減少灌水量，還要充分發(fā)揮好SAP的保水性，達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的作用。

2.2 SAP對(duì)土壤水力性能的影響

當(dāng)SAP 施入土壤，吸水倍率較自由吸水倍率下降14.4%～90.2%[9]，原因是吸水初期SAP 體積膨脹受土壤限制，隨后受土壤溶液中離子交換的影響，使吸水倍率下降。SAP與土壤混合，不僅降低自身的釋水速度，而且降低土壤的釋水速度，即土壤-SAP 混合物干燥的速度比純SAP 干燥的速度慢得多，原因是SAP 吸水后，降低了土壤顆粒與空隙間驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)的水力梯度，減緩了土壤顆粒水分的擴(kuò)散速度[31]，這對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是有利的，可延長灌水周期。

SAP 在土壤中隨時(shí)間變化，對(duì)土壤水分?jǐn)U散的影響不同，在試驗(yàn)初期，SAP 對(duì)土壤水?dāng)U散影響顯著，0～10 d 內(nèi)，不飽和擴(kuò)散率平均下降30.6%～76.6%；60～120 d 內(nèi)，不飽和擴(kuò)散率平均下降1.2%～26.1%；再延長時(shí)間，SAP 的吸水率下降，阻礙土壤水運(yùn)動(dòng)的影響逐漸減弱；而對(duì)照CK 的不飽和擴(kuò)散率在整個(gè)過程幾乎沒有變化[15]，說明SAP可降低土壤的不飽和擴(kuò)散率，且作用功效隨時(shí)間逐漸減弱[36]。由前可知，這方面的研究需細(xì)化土壤內(nèi)不同的位置及水的流向，在SAP 施用層上和下、水源由上到下及由下到上可能會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)論。

SAP在土壤內(nèi)隨土壤水分的變化一般都具有吸水—釋水—干燥—再吸水過程，可以反復(fù)吸收和釋放水分，以減少深層滲漏，隨著土壤干燥及作物根系水勢(shì)的變化，逐漸向作物釋放水分，但經(jīng)過多次反復(fù)后吸水倍率會(huì)下降10%～70%或完全失去吸水性[37,38]，這是由于SAP 的親水基團(tuán)及荷電基團(tuán)被微生物分解或與土壤溶液中的高電荷離子相互作用導(dǎo)致。該結(jié)論與前面SAP 在土壤中的有效期一般可達(dá)3～5 a 之久不甚統(tǒng)一，對(duì)不同SAP 類型、不同土壤及周圍環(huán)境等結(jié)論有所不同。SAP 對(duì)水的周期性吸收和釋放使得土壤水力性能也產(chǎn)生時(shí)變，改變了土壤水分運(yùn)動(dòng)模式，使其規(guī)律變得復(fù)雜多變，這方面的研究還有待加強(qiáng)。

SAP 對(duì)土壤水力性能的影響與土壤質(zhì)地和pH 有關(guān)。較普遍認(rèn)可的結(jié)論[31-33]是施用SAP 后，砂土在增大持水性、降低水分蒸發(fā)及滲透性等方面的效果顯著優(yōu)于壤土、中壤及重壤土，其原因與SAP對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響類似。SAP的吸水性在中性土中最優(yōu)，在酸性和堿性土中都不同程度下降[39]。反之，SAP 也可增大或減小土壤pH，可使砂質(zhì)黏土、壤土的pH 從6.04 降到5.7 左右。以質(zhì)量濃度0.05%施用SAP 最初增加了土壤pH，但在12d 后pH 相對(duì)CK 降低。此影響與SAP 類型（不同的化學(xué)成分）、施用時(shí)長和土壤緩沖能力有關(guān)[40]。

SAP 對(duì)土壤水力性能的影響與施用方法有關(guān)。試驗(yàn)得出：混施和溝施水分入滲速率都較對(duì)照CK顯著降低，最大降幅混施可達(dá)45.2%、溝施11%，且入滲速率隨SAP 用量增大降幅也增大，土壤水分深層滲漏隨之減小，從這方面而言混施優(yōu)于溝施；施用SAP 的土壤蒸發(fā)較CK 減小15.38%～50.43%，其中混施比溝施小6%～25%，混施90 kg/hm2的最小[41]。分析上述原因，混施可使SAP 均勻分布于土壤內(nèi)，在整個(gè)面內(nèi)都起作用，可充分吸水，抑制水分深層滲漏和蒸發(fā)，而溝施SAP較集中，是在線上分布，很多滲漏和蒸發(fā)通道未被干預(yù)。

到目前，關(guān)于SAP 對(duì)土壤水力性能的影響已開展了大量研究，但由于測(cè)試條件（如溫度、濕度和測(cè)試持續(xù)時(shí)間等）各不相同，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來衡量；SAP對(duì)土壤水力性能的動(dòng)態(tài)影響規(guī)律尚不完全清晰；目前多數(shù)研究是基于SAP 施用層，對(duì)于施用層與非施用層之間的土壤水力聯(lián)系、水分入滲與蒸發(fā)間的相互聯(lián)系等研究較少，今后需著重研究。

3 SAP對(duì)作物的影響

3.1 SAP對(duì)作物出苗的影響

目前，圍繞SAP 對(duì)作物出苗影響的研究方法主要分為盆栽試驗(yàn)和大田試驗(yàn)兩種，學(xué)者們普遍認(rèn)為只有在適宜的土壤初始水分條件下，采用正確的施用方法和適宜的施用量，SAP才能改善作物出苗情況。多項(xiàng)研究表明，作物出苗率隨SAP的施用量增加先提高后降低，當(dāng)用量超過一定值時(shí)，反而會(huì)抑制作物出苗。浸種和溝施效果優(yōu)于混施，不同施用方式得出不同的結(jié)果，都體現(xiàn)在種子周圍SAP 量的差異引起的土壤含水量不同[42,43]。

在大田壤砂土中開展胡蘿卜出苗試驗(yàn)，SAP采用浸種，用量為3～15 kg/hm2時(shí)，出苗率較CK 提高29.5%～73.3%；采用溝施，SAP 用量為30 kg/hm2時(shí)，出苗率較CK 提高77.8%；當(dāng)SAP 用量為75 kg/hm2時(shí)，出苗率較CK 提高32.2%，提高幅度明顯降低；當(dāng)SAP 用量增大到105 kg/hm2時(shí)，出苗率較CK 下降10%；采用混施，當(dāng)SAP 用量為15～45 kg/hm2時(shí)，出苗率較CK 增加4.6%～7.0%，故在適宜用量下，采用浸種和溝施對(duì)出苗率的提升效果最佳[44]。當(dāng)SAP用量過大，吸水膨脹后形成的凝膠層過厚，會(huì)造成種子周圍液相增加、氣相減小，土壤透氣性下降，阻礙種子呼吸；另一方面，當(dāng)SAP 上的覆土厚較小時(shí)，SAP體積脹大會(huì)造成土體開裂，促進(jìn)水分蒸發(fā)，使土壤含水量下降從而降低出苗率。

SAP 對(duì)作物出苗的影響與土壤含水率（W）關(guān)系密切，當(dāng)土壤內(nèi)水分過多或過少效果都可能不理想，水分過多時(shí)，不加SAP 也可保證作物出苗，加了反而會(huì)被SAP 吸持掉一部分水，影響出苗；當(dāng)土壤水分過少時(shí)，SAP吸不到水也就釋放不出水。對(duì)于高羊茅作物，當(dāng)W=40%FC（FC為田間持水量）時(shí)，施用SAP的出苗率為90%，較CK提高35%；當(dāng)W=55%FC時(shí)，施用SAP 的出苗率為75%，較CK 提高5%[19]。對(duì)于玉米，當(dāng)不灌出苗水，W＜30%FC 時(shí)，無論是否施用SAP，玉米的出苗率都為0；當(dāng)W=40%FC，CK 的出苗率為41.7%，而施加SAP 的處理不出苗；當(dāng)W=50%FC，CK 的出苗率為100%，SAP 處理為58.3%，說明當(dāng)W低于或接近50%FC時(shí)，存在SAP同種子爭水的現(xiàn)象，影響作物出苗[45]。

綜上，采用SAP 提高作物出苗率的做法并不完全可靠，主要決定于SAP 給種子提供水分的多少。故施用SAP 后，灌溉水量（或在一定的降雨條件下）一定要把握好才能有效促進(jìn)作物出苗。對(duì)于不同作物，如何施用SAP 及W保持多少才能確保提高出苗率并沒有非常明確的結(jié)論，這方面文獻(xiàn)也相對(duì)較少，還需進(jìn)一步研究。

3.2 SAP的增產(chǎn)效應(yīng)與機(jī)理

SAP對(duì)作物出苗率的影響結(jié)論差距較大，但對(duì)整個(gè)生育期而言，對(duì)作物生長及產(chǎn)量的影響基本都是正效應(yīng)，在檢索論文中，只有一篇提出施用SAP 對(duì)作物生長出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)，原因是SAP 內(nèi)丙烯酸和Na+濃度較高，改變了根系形態(tài)，抑制了玉米生長[46]。分析其原因，可能是在錯(cuò)綜復(fù)雜、不斷變化的土壤和自然環(huán)境下，SAP對(duì)作物生長的正效應(yīng)累積大于階段性的負(fù)效應(yīng)，而對(duì)出苗率的影響是在短期內(nèi)完成，故階段性負(fù)效應(yīng)就可產(chǎn)生較明顯的反作用。

SAP對(duì)作物產(chǎn)量影響的試驗(yàn)主要包括大田、溫室盆栽及室內(nèi)土柱試驗(yàn)，大田試驗(yàn)的施用量一般為3～225 kg/hm2，溫室盆栽和室內(nèi)土柱試驗(yàn)施用量一般按SAP 用量占混合土壤的質(zhì)量百分比（BM）來計(jì)算，常用的范圍為BM0.05%～2%[47]。

在水分脅迫條件下，SAP對(duì)作物產(chǎn)量提高的效應(yīng)比水分充足時(shí)更加明顯[48]，故施用SAP 對(duì)干旱半干旱區(qū)的抗旱至關(guān)重要。在沙壤土中施入30 kg/hm2SAP，玉米生物量在水分虧缺下增加99%，在適量灌溉下增加39%，在充分灌溉下僅增加11%[49]。在沙壤土中施入75、150、225 kg/hm2SAP，只有在水分虧缺時(shí)[40%～80%ETc（作物需水量）]，高粱干物質(zhì)產(chǎn)量（DM）較CK 增加19%～39%；在40%、60%和80%ETc處理中，DM 與SAP 用量的關(guān)系依次為線性增大、遞增的二次函數(shù)、先增大后減小的二次函數(shù)[50]，也充分說明水分充足時(shí)SAP用量增大增產(chǎn)效應(yīng)逐漸降低。

同樣，在低肥力情況下，SAP對(duì)作物產(chǎn)量提高的效應(yīng)比高肥力時(shí)更加明顯，故對(duì)貧瘠土壤施用SAP 效益更加顯著[5]。SAP可防止肥料隨水發(fā)生深層滲漏而流失，研究發(fā)現(xiàn)，施SAP處理與單施N 肥相比，土柱中的N 淋失減少45%，植物中的N累積增加50%，生物量增加40%[51]。分析其機(jī)理，當(dāng)土壤中的SAP和肥料遇水后，可形成水合聚合物，大量營養(yǎng)物在SAP膨脹時(shí)進(jìn)入其結(jié)構(gòu)內(nèi)部，然后緩慢釋放，有助于減少肥料損失，最終提高產(chǎn)量。

綜上所述，施用SAP 可有效提高作物的水、肥利用率，促進(jìn)作物生長，提高產(chǎn)量，但選擇適宜的施用量、水分和肥力條件很關(guān)鍵，這方面還需不斷加強(qiáng)研究。

4 存在問題及今后研究方向

SAP在農(nóng)業(yè)中的主要研究成果規(guī)律較復(fù)雜，與多種因素有關(guān)，且各因素間存在交互作用，雖然國內(nèi)外做了大量研究，但仍存在一些不足，今后還需不斷加強(qiáng)研究。

（1）SAP的吸水性、釋水性與其類型、粒徑等存在較復(fù)雜的關(guān)系，還需進(jìn)一步研究其規(guī)律，揭示內(nèi)部機(jī)理。

（2）關(guān)于SAP 保水能力及對(duì)土壤物理性能和水力性能等影響的測(cè)試條件，如溫度、濕度和測(cè)試持續(xù)時(shí)間等各不相同，缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來衡量。

（3）SAP對(duì)水的周期性吸收和釋放使得土壤水力性能產(chǎn)生時(shí)變，改變了土壤水分運(yùn)動(dòng)模式，使其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律復(fù)雜多變，這方面的研究還有待加強(qiáng)。

（4）針對(duì)地下滴灌系統(tǒng)及其他水流自下而上的情況下施用SAP 的研究及應(yīng)用較少，對(duì)不同位置土壤水分的變化規(guī)律尚不清晰，需開展研究。

（5）目前多數(shù)研究是基于SAP 施用層，對(duì)于施用層與非施用層之間的土壤水力聯(lián)系、水分入滲與蒸發(fā)間的相互聯(lián)系等研究較少。

（6）大多學(xué)者對(duì)SAP 室內(nèi)模擬試驗(yàn)的施用濃度與目前大田實(shí)際用量差異較大，試驗(yàn)結(jié)論難以指導(dǎo)實(shí)踐。因此，按照田間SAP施用量進(jìn)一步開展大規(guī)模田間試驗(yàn)研究很有必要。

（7）目前SAP 對(duì)作物出苗方面的結(jié)論存在較大差異，針對(duì)不同地區(qū)、土壤、作物及SAP類型等，如何確定最佳的SAP施用方式、施用量及灌溉量，由SAP 對(duì)出苗的影響進(jìn)而延續(xù)到對(duì)作物生長和產(chǎn)量的影響效應(yīng)等還需進(jìn)一步系統(tǒng)研究，尋找規(guī)律，以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。