几种矿物复合保水剂的保水性能及养分增效研究

水资源短缺已经成为制约农业发展的一个障碍。应用保水剂节水效果明显。从20世纪60年代开始,已经在美国、日本等发达国家开始研究,但其高成本成为一个重要制约因素。因而开发保水效果明显且低廉的保水材料成为重要研究课题。加入矿物制成复合保水剂是备受关     

PAMN保水剂的吸水、保水机理及应用

以水溶液聚合的方式研制出了PAMN保水剂,并研究了中和度、温度、压力、pH值对其吸水性能、保水性能的影响,从理论上初步解释了PAMN保水剂的吸水、保水机理.实验结果表明:PAMN保水剂的吸水倍比达1200倍以上,PAMN保水剂具有很强的保水能力,在常温相同条件下其蒸发量为普通水的1/8～1/6.     

不同价态离子对保水剂吸水倍率的影响

以植物营养需要常见阳离子Fe3+、Al3+、ca2+、Mg2+、K+、Na+,阴离子Cl-、SO42-、CO32-、H2PO4-为试验对象,研究不同阴、阳离子对保水剂吸水性能的影响.结果表明:随着各种离子浓度的增加,保水剂的吸水倍率下降,二者呈显著负相关.各种阳离子对保水剂DM吸水倍率影响的顺序为:Al3+＞Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+;对保水剂PRKM吸水倍率影响的顺序为:Al3+、Fe3+＞Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+.对这两种保水剂吸水倍率的影响得出的共同结论为:三价阳离子＞二价阳离子＞一价阳离子.各种阴离子对DM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO32-＞H2PO4-、SO42-;对PRKM吸水倍率影响的顺序为:Cl-、CO3＞2-＞SO42-＞H2PO4-.试验结果并没出现高价阴离子比低价阴离子对保水剂吸水倍率影响大的情况.     

保水剂在尿素和阳离子溶液中的吸水性能及养分吸附特征

【目的】电解质种类和浓度影响保水剂的吸水性能。探明保水剂与尿素、不同价态阳离子间的相互作用,对于正确使用和开发水肥调控性能优越的缓释材料具有重要意义。【方法】试验选用聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]和聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。以分析纯盐酸盐和尿素分别配置了浓度1～256 mmol/L的尿素、NH₄+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Al3+溶液。称取保水剂0.3000 g于75 μm尼龙袋中,分别置于以上各系列溶液和去离子水300 mL中,静置12 h。取出保水剂袋,沥水30 min,以差减法测定保水剂吸水倍率和对溶质的吸附量。【结果】在溶质浓度从1 mmol/L增加到256 mmol/L时,尿素溶液中保水剂的吸水倍率没有显著下降,而各阳离子溶液中保水剂的吸水倍率显著下降,保水剂的相对吸水倍率与尿素、各种离子浓度之间呈显著幂函数的减函数关系,最终下降幅度由小到大依次为尿素、一价阳离子、二价阳离子、三价阳离子。保水剂对溶液中尿素和各种阳离子的吸附量随溶液浓度的增加而增加,P(AA-AM) 的最大吸附量:尿素64.66 mmol/g、Na+ 45.24 mmol/g、K+ 34.26 mmol/g、NH₄+ 32.63 mmol/g、Mg2+ 30.09 mmol/g、Ca2+ 23.96 mmol/g、Fe3+ 8.07 mmol/g、Al3+ 12.74 mmol/g。保水剂对尿素和一、二价阳离子的吸附特征可用Freundlich等温吸附模型表征,对三价阳离子的吸附特征可用Langmuir等温吸附模型表征。尿素和二、三价阳离子对P (AA-AM) 吸水倍率的影响均小于其对PAA的影响（P < 0.05）,一价阳离子对P (AA-AM) 和PAA影响差异不明显（P > 0.05）。P (AA-AM) 吸附尿素和阳离子的能力要大于 PAA（P＜0.05）。【结论】保水剂对尿素的吸附量远高于阳离子,而尿素浓度基本不影响保水剂的保水性能。三价、二价和一价阳离子可显著降低保水剂的吸水倍率,阳离子浓度与保水剂的吸水倍率之间呈幂函数关系。保水剂对一价阳离子的最大吸附量大于对二价阳离子的吸附量,也远大于对三价阳离子的吸附量。聚丙烯酰胺–丙烯酸盐型保水剂[P(AA-AM)]对溶质的吸附性能大于聚丙烯酸盐型保水剂 (PAA)。因此,把保水剂作为缓释包膜材料包裹尿素比较适宜,但不适宜包裹盐类肥料。     

生物质炭保水剂的吸水保水性能研究

以生物质炭为原料,选择保水性和黏结性较强的MW型、阴型和阳型等聚丙烯酰胺(PAM)对生物质炭进行了亲水性改性,分析了改性后的生物质炭保水剂吸水特性的变化以及对土壤水分蒸发和苗期玉米生长的影响。研究结果表明,施用3%生物质炭两周后可降低土壤水分蒸发量4.1%施用2.5%和5%的生物质炭后盆栽土壤含水量分别比对照显著提高了39.7%和50.4%。通过PAM改性后的生物质炭可显著提高保水能力,施用改性的生物质炭后盆栽土壤含水量较生物质炭本身提高了10.5%~63.0%。3种生物质炭保水剂的吸水倍率均表现为2:10型>1.5:10型>1:10型,说明生物质炭保水剂的吸水倍率随PAM的质量比的升高而升高,且MW型的吸水效果最好。施用2.5%和5%保水剂的土壤含水量分别比对照提高了54.3%~84.0%和119.5%~145.1%,但从土壤保水作用和对作物生长两方面出发,2.5%的生物质炭保水剂对其持水性和玉米植株的生长较为适宜。     

不同磷、钾肥对保水剂吸水、保肥性能的影响

通过对保水剂在磷肥、钾肥溶液中的吸水倍率和对肥料养分吸持量的测定,研究了不同磷、钾肥对保水剂吸水、保肥性能的影响。结果表明,保水剂在各种肥料溶液中吸水倍率显著下降,并随肥料浓度的增加下降幅度增加;磷、钾肥对聚丙烯酸钠盐型保水剂的影响大于聚丙烯酰胺-丙烯酸盐型保水剂;不同磷、钾肥对保水剂吸水倍率的影响按磷酸一铵、氯化钾、硫酸钾、过磷酸钙顺序递增。保水剂在大量吸水的同时,也对溶液中的肥料分子或者离子有吸持作用,吸持量均随肥料浓度的增加而增加;保水剂和肥料品种不同,吸持量也不同;保水剂对肥料的吸持率随肥料浓度的增加而降低,最高浓度下,吸持率按过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾、磷酸一铵次序依次增大。     

利用小麦秸秆制备的保水剂性能研究

[目的]以小麦秸秆纤维素接枝丙烯酸制备保水剂,并检测各因素对保水剂吸水性能的影响,探索制备保水剂的最佳反应条件,以期制备出成本低,降解性好,保水性高的新型保水剂。[方法]采用水溶液聚合法制备保水剂,并通过单因素试验和正交试验来确定最佳反应条件,对合成产物的吸液倍率、保水性能和表观形态进行测定与表征。[结果]温度为70℃,去离子水用量为160ml,2.0%N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAM)用量为9ml,引发剂(过硫酸钾:硫代硫酸钠=3∶1)与丙烯酸单体比为2.0%,丙烯酸中和度为70%,反应时间为1h,合成的保水剂具有较高的吸水或盐水倍率,1g保水剂吸0.9%NaCl溶液41.2g/g,吸去离子水430.9g/g。红外光谱分析和电镜扫描结果表明,保水剂胶体接枝聚合成功,胶体具有良好的表面形态。[结论]制备的保水剂吸液速率快、重复吸水效果较好。保水剂在氯化铁溶液中吸水倍率最高,达到113g/g。复合离子溶液中,在离子浓度为1g/L时吸水倍率最高达57g/g。     

不同类型保水剂性能及其对玉米生长效应的比较

为了比较各类保水剂在同等条件下的性能和应用效果差异,促进保水剂在抗旱节水中的合理应用。本文对国内聚丙烯酸钠、淀粉接枝丙烯酸钠、凹凸棒（无机）/聚丙烯酸钠（有机）、腐殖酸/聚丙烯酸钾4种主要类型农用保水剂进行性能测定,比较其吸水倍率、吸水速率、抗离子特性、pH值、反复吸水性等性能的差异。结果表明,不同类型保水剂的性能差异较大,单一性保水剂聚丙烯酸盐在吸水倍率、吸水速率和保水性等方面表现最好,但反复吸水时吸水率降低较快;淀粉接枝丙烯酸钠第7次吸水时已丧失吸水性;复合型保水剂凹凸棒/聚丙烯酸钠、腐殖酸/聚丙烯酸钾抗二价（Ca^2＋,Mg^2＋）和三价（Fe^3＋）离子特性明显,反复吸水性能好;盆栽玉米实验证明,复合型保水剂及其与菌根配比使用能显著促进玉米生长。     

PAAM-atta复合保水剂对土壤持水性及其物理性能的影响

以丙烯酸、丙烯酰胺和凹凸棒土为原料,合成了有机无机复合保水剂(PAAM—atta)．与丙烯酸和丙烯酰胺聚合保水剂(PAAM)作对比,在室外考察了复合保水剂与纯有机保水剂对土壤物理性质的影响。结果表明．在土壤含水量、pH值、电导率、团粒结构、土壤容重和土壤孔隙度等土壤物理化学性能方面,PAAM—atta复合保水剂的改善效果较纯有机类保水剂明显。     

PAM-atta复合保水剂的保水性能及影响因素研究

针对目前保水剂成本高、耐盐性差和实际应用效果不理想等因素，该文以丙烯酰胺和凹凸棒黏土为原料合成了有机-无机复合保水剂(PAM-atta)，模拟实际应用情况并对其吸水、释水及耐盐性能进行了研究。结果表明：加入凹凸棒黏土合成的PAM-atta型复合保水剂具有更高的吸水倍数和耐盐碱性能，综合性能优于单一聚丙烯酰胺类保水剂。     

保水剂在不同铵盐溶液体系中的吸水和吸附铵离子特征

为探明保水剂与NH4+的相互作用,选用聚丙烯酸盐型保水剂(PAA)和聚丙烯酰胺型保水剂(P(AA-AM)),研究了保水剂在系列NH4Cl、NH4Cl-KCl、NH4Cl-CaCl2溶液体系中的吸水行为和对铵离子的吸附特征。结果表明:铵离子能显著降低保水剂的吸水倍率,并随铵离子浓度的增加,吸水倍率显著降低,相对吸水倍率与NH4+浓度之间具有显著的幂函数的减函数关系;NH4+、K+、Ca2+单一体系,NH4+-K+、NH4+-Ca2+共存体系对保水剂吸水倍率的影响按NH4+-K+相似文献   

SA-IP-SPS型保水剂及其对土壤物理性能的影响

以未经预处理的工业级丙烯酸、聚乙烯醇为原料，首先通过氯磺酸磺化法在聚乙烯醇分子中引入强亲水性离子基团，然后采用静态水溶液聚合法合成了吸盐水率较高、凝胶机械强度较高的的聚丙烯酸钠-聚乙烯醇硫酸钠互穿网络(SA-IP-SPS）型保水剂。研究了SA-IP-SPS型保水剂含量、颗粒大小对南方赤红壤的水分抑蒸发性能和团粒结构的影响，比较研究结果表明，SA-IP-SPS型保水剂对赤红壤的水分抑蒸发性能和团粒结构改良性能与丙烯酸-丙烯酰胺交联共聚型保水剂效果相当，但明显优于传统的交联聚丙烯酸钠保水剂。     

大豆秸秆基保水剂对南阳烟田土壤物理性状及烟叶生长的影响

为了促进大豆秸秆基保水剂在农业生产中的应用和推广,作者在河南南阳旱区利用田间试验考察了保水剂用量对烟田土壤物理性状和烟叶生长的影响。结果表明,烟田施用大豆秸秆基保水剂可以显著抑制土壤水分的流失,并且抑制作用随保水剂用量的增加而增强;同时保水剂改善了土壤物理性状,降低土壤体积质量,使土壤孔隙数量增加,提高了土壤总孔隙度,尤其增加了非毛管孔隙度,增强了土壤通气性能。但施用过量容易降低土壤非毛管孔隙度,造成土壤板结;保水剂还可以降低烟叶的蒸腾速率,改善其光合特性,提高水分利用效率,增强烟叶抗旱性,从而提高烟叶株高、茎围和最大叶面积等农艺性状,改善烟叶化学成分。保水剂用量为240 kg/hm2时,土壤平均含水率较对照提高3.1%,总孔隙度提高6.8%,烟叶增产18.4%,上等烟比例提高6.8%。     

不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响

试验采用保水剂(B)与灌水水平(W)两因素2×4完全均衡方案和裂区区组设计,研究不同水分条件下保水剂对冬小麦产量及水分利用效率的影响。结果表明,灌水水平在20%~80%条件下,不施保水剂时,灌水量为80%时冬小麦产量达到最大值;施用保水剂时,灌水量为60%时冬小麦产量最高。随着灌水量的增加,土壤水分含量有所提高,施用保水剂后土壤水分显著提高;在冬小麦孕穗期灌水量为田间持水量的60%时,施用保水剂后土壤水分增加1.57倍。低灌水水平和高灌水水平均削弱保水剂对水分生产效率、灌水利用效率和降水利用效率的增加效应。可见,灌水的增产效应与灌水对水分生产效率、灌水利用效率、降水利用效率的提高有着密切关系。在本年度(2011年10月~2012年6月)降水及气候条件下,施用保水剂时,最佳灌水量为田间持水量的60%时冬小麦产量最高。     

甘薯淀粉接枝共聚高吸水树脂的合成及在种子包衣上的应用研究

以甘薯淀粉为原料,高锰酸钾为引发剂合成高吸水树脂,并研究高吸水树脂作为种子包衣剂对种子发芽率的影响.通过正交试验,探讨了引发剂浓度、催化剂浓度等因素及皂化条件对高吸水树脂吸水率的影响.研究结果表明,接枝共聚的最佳条件是:淀粉1 g,丙烯酰胺7.5 g,糊化水100 mL,催化剂1.54×10-2 mol/L,引发剂1.5×10-3 mol/L.最佳皂化条件为:氢氧化钠用量26 mL/(g单体),100℃水浴,皂化3 h.用制备的高吸水树脂做玉米种子包衣剂,初步试验结果表明可有效提高种子发芽率.     

有机-无机复合保水肥料的保水保肥效果研究

在保水剂中加入某些矿物和作物养分可制成有机-无机复合保水肥,通过盆栽试验,在淋溶和水分胁迫条件下对研制的有机－无机复合保水肥的肥效、保水保肥性能进行了研究,结果表明：有机－无机复合保水肥能显著提高盆栽玉米生物量,氮肥利用率比普通尿素提高一倍以上;并能明显降低肥料的淋溶损失量,其抗淋失的保肥性能与塑料包膜尿素相当;能显著提高水分利用率,与普通肥相比提高幅度可达30.81%。试验结果还表明,集中施用能大幅度提高保水肥的保水保肥功效。采用保水剂和矿物在一定条件下制得的复合保水剂与肥料适当混合用于林木也具有明显的保水保肥功效。     

不同水分条件下保水剂对土壤持水与供水能力的影响

为探明水分条件对保水剂作用效果的影响,采用盆栽实验,测定冬小麦生长结束后不同水分条件下保水剂不同用量（T1：0、T2：27 mg/kg、T3：54 mg/kg、T4：81 mg/kg）处理的土壤持水、供水及导水性能等。结果表明：保水剂的施用均提高了土壤持水、供水、导水能力及土壤有效水含量。轻度胁迫条件下,以T3处理的持水能力、有效水含量及导水能力最强,而供水能力以T4处理为佳;充分供水条件下,随保水剂用量的增加,土壤持水能力、供水能力、有效水含量及导水能力均提高,但T3和T4处理间差异不显著。与轻度胁迫相比,充分供水条件下各处理的持水能力、供水能力及导水能力均较高,而有效水含量以轻度胁迫条件下的T3处理较高,较对照增加18.6%。从经济的角度考虑,2水分条件下以T3处理（54 mg/kg）效果为佳。     

湿润剂对基质水分吸持和白菜穴盘苗生长的影响

基质水分吸持特性直接影响蔬菜穴盘苗生长发育及整齐度,配制适宜的基质是潮汐式育苗的一个关键科学问题。为了探究湿润剂对基质水分吸持的作用,该研究选用3种湿润剂（SP、GY-S903、KT）,设置0、0.15、0.30、0.60 mL/L共4个添加量,研究湿润剂添加对育苗基质水分吸收、蒸散和白菜穴盘苗生长的作用。结果表明：添加湿润剂处理与未添加湿润剂的对照处理相比,基质吸水量提高23.90%～74.70%,吸水高度提高46.03%～94.28%,吸水速率增加60.57%～116.26%,且湿润剂添加量越高,基质吸水能力越强;相对于不添加湿润剂处理,添加湿润剂显著提高了基质相对含水量和基质水分蒸散速率（P<0.05）;湿润剂添加减小了潮汐床箱中不同位点穴盘基质吸水差异,吸水量变异系数降低9.01个百分点。进一步测定湿润剂添加后白菜穴盘苗生长发育参数,发现适量湿润剂对白菜穴盘苗生长无不良影响。研究结果为改善育苗基质水分吸持特性提供了依据。     

保水剂对4种典型荒漠植物种子萌发的影响

[目的]研究不同保水剂用量对4种典型荒漠植物种子萌发的影响,筛选种子包衣保水剂的适宜用量,为荒漠区植被恢复和荒漠化防治提供科学依据。[方法]以红砂(Reaumuria soongarica)、柠条(Caragana korshinskii)、泡果白刺(Nitraria sphaerocarpa)、花棒(Hedysarum scoparium)4种典型荒漠植物为研究对象,采用1%,4%,7%,10%,13%的保水剂对4种种子进行处理,测定4种种子的发芽率、发芽势、发芽指数。[结果]随保水剂用量的增加柠条种子发芽率呈现下降趋势,花棒、泡果白刺和红砂呈现先增加后降低的趋势,当保水剂用量为4%时发芽率最高;不同量保水剂处理对柠条和红砂种子发芽势影响显著(p0.05)。随着保水剂用量的增加发芽势均呈现先增加后减小趋势,当保水剂用量为1%时柠条种子发芽势最高,4%时花棒、泡果白刺和红砂种子的发芽势最高;不同量保水剂处理对柠条、泡果白刺和红砂种子平均发芽速率和发芽指数影响显著(p0.05),泡果白刺和红砂种子随着保水剂用量的增加呈现先增加后降低的趋势,当保水剂用量为4%时平均发芽速率和发芽指数最高,当保水剂用量为1%时,柠条种子发芽指数最大。[结论]保水剂用量对种子萌发的影响因物种而各异,适量的保水剂对典型荒漠植物种子的萌发具有促进作用。