保水剂粒径与不同质地土壤吸、失水特性的相关关系

通过室内模拟试验,对2种保水剂4个粒径(0.25~0.5mm,0.5~1mm,1~2mm,2~3mm)的吸、失水特性进行测定分析,同时研究2种保水剂4个粒径分别与砂壤土、壤砂土、砂粘壤土混合后吸、失水的变化特性。结果表明:①2种保水剂的4个粒径段中1~2mm粒径的保水剂吸水量和累积蒸发量最大,不同粒径保水剂随着吸水次数的增多吸水量逐渐降低,且粒径越小下降幅度越大;②保水剂与土壤混合后吸水量减小,初次吸水时土壤含水量与保水剂粒径成反比,随着吸水次数的增多3种质地土壤在保水剂作用下土壤含水量大小顺序分别为壤砂土-砂粘壤土-砂壤土(1~2次)、砂粘壤土-壤砂土-砂壤土(3~5次)、砂粘壤土-砂壤土-壤砂土(6~8次);③2种不同粒径保水剂的施用增加了3种质地土壤的累积蒸发量,壤砂土、砂壤土中0.5~1mm粒径的保水剂累积蒸发量最大,砂粘壤土中1~2mm粒径的保水剂累积蒸发量最大,0.25~0.5mm粒径保水剂在3种土壤中累积蒸发量最小。     

植物卷材基质中保水剂失水特性研究

植物卷材是护坡工程中应用的新材料,而保水剂在卷材中的施用对于卷材的设计和使用有至关重要的影响。通过室外试件试验与室内试验相结合的方式研究了保水剂施用在植物卷材中的失水规律,结果表明,保水剂在施用之后,保水能力快速下降,失水速度急剧加快。保水剂吸水后在30℃条件下烘干,其质量与烘干时间呈直线关系,即保水剂失水速度在整个烘干过程中大致相同,拟合方程为y=ax+b;卷材中的保水剂吸水后,同样在30℃的烘干条件下其质量与烘干时间呈y=ax2+bx+c的曲线关系,即前半段烘干时间的失水速度明显高于后半段,约35 h后保水剂中的水分大部分流失,并且施用时间越长此特点表现越明显。所以,在卷材的设计和使用过程中,保水剂的施用并不是一次性完成的,到一定的期限时要补充保水剂或者在试件中添加保水剂的缓释装置,以保障卷材能长期使用。     

4种剂型保水剂吸水和保水特性研究

对旱宝贝保水剂（B）、植物体保水剂（D）、营养型保水剂（N）、生态功能型保水剂（L）等4种剂型保水剂的吸水与保水特性,粒径与吸水倍率关系以及冷冻对吸水和保水性的影响进行了研究。结果表明,不同剂型保水剂均具有较好的吸水性,但剂型不同,吸水特性不同。吸水过程中,L型保水剂具有明显的吸水高峰;B3和N型保水剂吸水曲线平缓,达到吸水饱和所需时间较长;吸水初期,D型保水剂的吸水速率大于B3和N型保水剂,之后则变小。同种溶液中,保水剂的吸水倍率表现为L型保水剂最大,B3和N型保水剂次之,D型保水剂最小;不同溶液中,保水剂吸水倍率表现为：蒸馏水〉井水〉土壤提取液。剂型不同,保水性不同;充分吸水情况下,保水剂吸水倍率越大,完全失水所需时间越长;相同吸水量下,4种保水剂间保水性差异可分为差异显著期和差异不明显期。成份相同的保水剂,小颗粒吸水较快,大颗粒吸水较慢。水溶液中的离子对保水剂影响较大,能显著降低其吸水倍率。经冷冻处理后,保水剂的吸水倍率和保水性变化不大。     

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。     

7种不同树种凋落叶持水性能的比较研究

采用室内浸提法对木荷、火力楠、闽粤栲、马尾松、楠木、杉木、格氏栲7种不同树种凋落叶的吸水特性和失水特性进行研究。结果表明:7种树种凋落叶的最大持水率表现为火力楠(368.65%)闽粤栲(238.45%)楠木(207.68%)杉木(199.60%)木荷(189.06%)格氏栲(177.44%)马尾松(153.95%);最大失水率的大小为火力楠(170.34%)杉木(156.11%)闽粤栲(134.33%)楠木(131.10%)木荷(127.26%)马尾松(116.99%)格氏栲(115.91%)。在整个吸水过程中,7种树种凋落叶的持水率在浸入水中0~2h有一个急速上升的过程,2h后随着浸泡时间的延长,凋落叶持水率增加变缓,并逐渐趋于平稳;在0~16h内,各树种失水率以一个比较平稳的速度增加,16h之后其增加的速度变缓并逐渐趋于平稳。不同树种凋落叶吸水速率和失水速率随时间的变化均不同。经过回归分析拟合可知,不同树种凋落叶的持水率与浸泡时间、失水率与失水时间之间的关系均为Q=aln t+b;吸水速率与浸泡时间、失水速率与失水时间的关系均为V=ktn。综合比较7种树种凋落叶的持水性能,火力楠、闽粤栲凋落叶的持水能力良好,能够很好地涵养水源。     

高分子保水剂农业应用研究进展

高分子化合物作为一种新型保水抗旱材料在农业上得到了广泛的应用。保水材料通过自身的吸水供水,增加土壤团粒结构,降低土壤容重,增加孔隙度,抑制蒸发达到保水效果,减小了降雨对土壤的侵蚀。通过减少养分淋失,达到提高肥料利用效率和减少肥料污染的作用。大量试验结果表明高分子保水剂能够促进种子的出苗及植物生长,但必须结合土壤含水率正确使用。未来研究应重点开发低成本保水保肥多功能保水剂,不断扩大保水剂的应用领域和范围。     

连续失水-复水中不同粒径保水剂对土壤结构和水分特性的影响

为明确土壤干湿交替环境下保水剂与土壤颗粒之间的作用方式及保水剂对土壤结构和水分有效性的影响。通过土柱模拟试验,研究连续失水—复水条件下,不同粒径(0.85,0.6～0.85,0.30～0.45 mm)保水剂对土壤水分特性、土壤团聚体分布和结构稳定性的作用,以及保水剂—土壤混合体价键结构的微观变化特征。结果表明:第1次(T1)和第2次(T2)失水取样阶段,除T2阶段的最小粒径处理外,其余各粒径保水剂促使土壤相对含水量较对照显著增加72.9%以上(P0.05)。保水剂粒径大小和土壤水分状况均会影响保水剂对土壤供水能力的作用效果,粒径最小的保水剂改变土壤持续吸水和供水的能力较差,促进土壤水稳性大团聚体组成和团聚结构稳定的性能最优。在连续的干湿交替影响下,保水剂与土壤的作用加剧,壤土中的Si-O-Si键、-OH、蒙脱石和石英等矿物胶体会进入到保水剂网状结构中,反应的剧烈程度会影响土壤水稳性大团聚体的形成和稳定性。初步分析认为,随着反复失水—复水进程,更多黏粒矿物对保水剂分子结构的破坏,是减弱保水剂吸持水性能的主要因素之一。     

复合保水剂吸水保水性能及其应用

为了促进自制的复合保水剂(以下称复合保水剂)在节水型设施基质栽培中的合理应用,该文比较了复合保水剂和对照保水剂(旱宝贝MP3005KM)的吸水保水性和发芽率,以β-环糊精(β)、羧甲基纤维素钠(CMC)、可溶性淀粉(K)、竹炭粉(Z)和玉米芯热解粉(TD)为原料,采用水浴加热法制备,分析5种保水剂的pH值、溶胀度、吸水速率、失水速率、反复吸水性并进行发芽试验,对结果进行方差分析和多重比较。结果表明:4种复合保水剂性能均优于对照,其中以β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉配方的复合保水剂为最优,溶胀度达183.98mL/g,吸水速率最大,失水速率最小,发芽指数达对照的7倍。该研究可为中国未来保水剂的研究开发、生产和应用提供参考。     

保水剂和PAM对人工土壤颗粒水分蒸发的影响

合理的保水剂和聚丙烯酰胺(PAM)用量能够减缓土壤水分的蒸发,增加土壤水分有效量,对干旱地区或者土壤缺水条件下的植物生长具有重要作用。通过模拟试验,分别从累积蒸发量、含水率变化及蒸发失水比等方面进行分析比较,定量研究了保水剂与PAM用量对人工土壤颗粒水分蒸发的作用规律。结果表明:保水剂和PAM对蒸发确有抑制作用,随着PAM用量的增加,累积蒸发量和蒸发失水比均呈现降低趋势,其中PAM用量为2 g/m2的处理水分蒸发量最小,保水效果最好;而随着保水剂用量的增加,累积蒸发量与蒸发失水比呈现先增加后减少的趋势,当保水剂用量超过175 g/m2后对蒸发的抑制作用开始显现。     

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。     

复合营养长效保肥保水剂应用及其缓释节肥效果

为探索保水剂与肥料复配混合后的缓释节水效果。该文应用整体法将N、P、K 3种植物必需的营养物质与保水剂进行复合自制复合营养长效保肥保水剂（简称复合保水剂）,并采用盆栽对比方法,通过观测植株生长指标与植株N、P、K含量、植株含水量试验了这种复合保水剂应用效果。结果显示：复合保水剂、保水剂、混合肥料与对照之间对一年生黑麦草出苗率的影响差异不显著;复合保水剂处理与对照处理相比提高株高达12%～47%,提高生物量达1.3～5.6倍;复合保水剂显著的提高植物体内水分含量及水势;与同营养型肥料配方处理的生物量比平均高出3.88倍;复合保水剂与同营养型的混合肥料处理相比,提高N元素表观利用率可提高0.2～1.9倍,P元素表观利用率可提高0.23～2倍,但是K元素表观利用率则减少了33%～200%。复合保水剂对黑麦草出苗率没有影响;复合保水剂处理可以显著增加黑麦草的苗期生长量;复合保水剂处理可显著提高黑麦草的N、K利用率,复合保水剂可以减少肥料的使用量,并能大幅度提高其利用率,用整体法制备复合保水剂的方法可行,可以起到保水保肥的效果。     

土壤特性对保水剂吸水性能的影响

该文测试了保水剂与砂壤土、壤砂土、砂黏壤土1和砂黏壤土2四种土壤混合后的吸水倍率,研究了土壤特性对保水剂吸水性能的影响,混合时土壤为风干土,保水剂与土壤的混合比例为0.5%。结果表明：与对照相比,保水剂与土壤混合后明显降低了吸水倍率,且随着吸水时间加长,降低幅度增大。吸水10 min后,吸水倍率下降14.4%～58.0%,70 min后,下降41.8%～90.2%。研究认为：吸水初期,吸水倍率主要受土壤孔隙特性的影响,随着吸水时间的加长,土壤溶液中离子增多,对保水剂吸水倍率产生了影响。土壤溶液中离子量与黏粒含量有关,黏粒含量高,土壤溶液中离子量大,反之则小,保水剂在黏粒含量高的土壤中的吸水倍率较在黏粒含量低的土壤中低。与土壤混合还改变了保水剂的吸水规律,对照中,吸水倍率随着吸水时间加长而加大,达到最大后趋于稳定;而在土壤中,短时间内吸水倍率达到最大,随着吸水时间加长,吸水倍率逐渐下降。     

保水剂对4种木本植物生长及根系形态的影响

为了研究干旱区造林植被生长所需的最适保水剂施用量,选取北方干旱区常用的4种水土保持树种(丁香、红瑞木、油松和白蜡)为研究对象,通过盆栽对照实验,研究在5个保水剂用量下,4种植物的株高、地径、生物量和根系形态的变化。结果表明:施用保水剂的试验组,其土壤含水量均比对照组高,且土壤含水量随着保水剂浓度的升高而提高。对丁香和红瑞木2种灌木而言,株高、地径及根系各指标随着保水剂的增加,呈现先增大后减小趋势,其生物量增长幅度分别为20.73%~64.40%和24.92%~98.21%;乔木树种油松和白蜡株的高、地径及根系各指标,其随着保水剂浓度的增大而减小,生物量增长幅度分别为10.1%~56.58%和7.04%~35.61%,较高浓度保水剂对其生长出现抑制作用。保水剂对2种灌木生长的促进作用2种乔木,且灌木的保水剂可受用范围更为广泛。在北方干旱区植被造林中,丁香和红瑞木的最适保水剂用量均为20 g/株,油松为5 g/株,白蜡为10 g/株。该研究为中国北方干旱区植被造林,提供科学依据和参考。     

保水保肥材料对废弃离子型稀土矿区尾砂土壤理化性质及皇竹草生长的影响

针对废弃稀土矿区氨氮减低后的土壤结构性差、肥力低下和种植植物生产力低的问题,土壤改良成为快速提升植被恢复的关键。通过田间试验,比较单施不同浓度保水剂(S1、S2、S3)和保水保肥材料(F1、F2、F3)对土壤理化性质、皇竹草生长以及作物耗水和水分利用效率(WUE)等相关指标影响,并运用主成分分析和模糊隶属度函数方法筛选出最佳改良材料。结果表明：(1)保水保肥材料通过改善废弃稀土矿区尾砂土土壤理化性质,促进皇竹草生长,土壤理化性质与植物生长的关系表现为土壤pH和养分含量越高,皇竹草分蘖数、氮磷含量、产量和WUE等生长指标越高。(2)保水保肥材料与对照相比,使皇竹草增产58.13%～182.63%,WUE提升53.81%～181.54%;单施保水剂效果有限,中高用量保水剂(S2、S3)使皇竹草增产19.95%～77.52%,WUE提升19.54%～79.50%。(3)运用主成分分析法筛选出22个土壤改良指标,分别计算各指标模糊隶属度函数值,将平均函数值作为土壤改良效果评价值,评价结果为保水保肥材料>单施保水剂(S1除外)>空白对照。相比对照,单施保水剂(S1除外)平均函数值仅提...     

保水剂特性测定及其在农业中的应用

高分子化学材料的保水剂,具有高倍吸水和保水能力,种类较多。该研究测定了钠类保水剂主要化学特性改土保土效应。通过田间试验,分析其对作物产量和肥料利用率的影响。研究表明,保水剂溶液钠离子和电导度随其浓度增加而增加,但增幅较小,对pH值影响不大。钙、镁等二价离子对聚丙稀酸钠保水剂的吸水力拮抗作用明显,与尿素混用无不良效果。土壤加入保水剂后,其保水能力增加,改善结构,沙壤土较重壤土更显著。当土壤中保水剂含量在0.005%～0.01%范围时,土壤团聚体增加量明显。在-0.5MPa土壤水势压内,含保水剂0.5%的土壤中90%水分可为植物根系利用。研究认为,保水剂保水作用主要表现4方面:自身保水、改良土壤结构增加土壤保水、促进植物生长提高肥料利用率、缓慢释水减少蒸发。田间试验发现,穴施15kg/hm²的保水剂的玉米和马铃薯分别增产22%和16%,投产比为1∶3.5和1∶4.2。保水剂与尿素或尿素磷肥混合使用于玉米,可分别提高尿素和磷肥利用效率18.72%和27.06%。     

凝胶状保水剂使用效果研究

保水剂凝胶是一种保证有效使用保水剂的重要措施。在黄土高原半干旱地区最干旱的春季,通过对比试验分析了在沙棘、杏树、梨树等幼树林中不同保水剂凝胶使用方法与使用量对土壤水分及杏树、梨树前期坐果率的影响,表明使用方法与使用量对土壤水分的维持和对果树生长有显著的影响。在试验的保水剂用量范围内(4 5～15 75kg)使用保水剂凝胶后土壤水分明显提高,提高幅度为5 %～4 8%。棒状保水剂凝胶在埋入土壤2 0天后,贮存的水分可在2 5 30cm半径范围内使得土壤水分比对照提高5 %～4 6 % ,在2 0天到30天内可维持在10 %左右。提高了果树的前期座果率,其中杏树提高2 0 %左右,梨树提高10 %左右。施用棒状保水剂凝胶比直接使用保水剂凝胶和土壤混匀施用维持土壤水分的效果显著,而且可以根据旱情反复吸水使用,是保水剂的一种简便使用方法     

多指标综合分析法在保水剂合成与评价中的应用

为合成更贴近生产实际的超吸水树脂保水剂,及提高其使用效果,该研究以淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺为主要原料,采用过硫酸铵为引发剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂在一定温度和中和度下制备了高吸水性复合材料。合成过程中选取五因素四水平正交试验设计,重复3次。采用Z分综合评价法和综合平衡法对其作为保水剂时的去离子水吸水倍率、土壤中吸水倍率、失水速率及种子发芽率等4个指标进行综合评价。研究得出影响保水剂性能的因素重要程度为温度>中和度>丙烯酰胺>过硫酸铵>MBA。优化筛选出了最佳合成配方及反应条件。即:1g淀粉加入15mL水熟化后,加入5mL丙烯酸,2.0g丙烯酰胺,N,N-甲基双丙烯酰胺1mg,采用KOH溶液使体系中和度为90%,在85℃下反应40min。该研究所采用的试验方法和评价体系简便易行,可用于超吸水树脂保水剂或其他新型材料的合成与评价。     

两种复配改良剂对钒污染土壤的改良效果

选用聚丙烯酰胺(PAM)),海泡石,堆肥污泥作为土壤改良剂进行复配得到2种复配改良剂(1:0.02%PAM+1%海泡石+1%堆肥污泥;2:0.1%PAM+1%堆肥污泥),采用蔊菜作为指示植物进行盆栽实验,并测定植物株高、生物量干重以及植物组织中钒(V)、铬(Cr)的浓度,研究两种复配改良剂对钒污染土壤的改良效果。结果表明,两种复配改良剂均能促进植物生长,蔊菜生物量干重提高了14.75~22.18倍,而且两种复配改良剂均可降低植物组织中V/Cr浓度和植物对V/Cr的转移系数。两种复配改良剂处理后污染土壤有机质含量提高了75%以上,污染土壤碱解氮含量提高了23.44%~32.74%,污染土壤阳离子交换量提高了10.98%~37.06%。因此,两种复配改良剂均可作为重金属污染土壤的改良剂,使得改良后的土壤既适于植物生长又能降低植物组织中重金属含量。     

γ射线引发合成P(AA-co-AM)/FA新型农林保水剂的性能研究

为了合成绿色环保农林保水剂,解决农林保水剂功能单一的问题,以丙烯酸和丙烯酰胺为原料,富里酸为添加剂,通过~(60)Co-γ射线引发合成聚丙烯酸/丙烯酰胺/富里酸[P(AA-co-AM)/FA]高吸水性材料,探讨了辐照剂量、FA添加量对保水剂吸水倍率、吸盐倍率的影响,保水剂的反复吸水性能以及其对土壤水分的影响。结果表明,当保水剂中富里酸(FA)含量为15 wt%,辐照剂量为6 kGy时,吸水倍率和吸0.9%NaCl溶液倍率分别为437倍和61倍;30 min达到溶胀平衡,重复吸水10次后,保水剂溶胀倍率为199倍,下降54%;自制保水剂的施用明显增加了土壤含水量,促进了玉米生长。该方法提高了保水剂的吸水保水性能,克服了传统合成方法污染大、能耗高等问题,同时具有多功能性,合成的高吸水性材料适合制作农林保水剂,为植酸类保水剂合成工艺提供了参考。     

不同发育阶段杉木人工林凋落物的生态水文功能

对福建三明莘口教学林场不同发育阶段杉木人工林进行凋落物现存量、持水特性及失水特性研究。结果表明:不同发育阶段杉木人工林凋落物的现存量表现为老龄林(3.47t/hm2)>中龄林(2.24t/hm2)>幼龄林(1.53t/hm2)。凋落物持水量表现为老龄林>中龄林>幼龄林;最大持水量表现为老龄林(11.8t/hm2)>中龄林(7.73t/hm2)>幼龄林(4.24t/hm2);最大持水率表现为中龄林(477.48%)>幼龄林(376.57%)>老龄林(291.98%);最大失水量表现为老龄林(4.29t/hm2)>中龄林(2.91t/hm2)>幼龄林(1.71t/hm2);最大失水率表现为中龄林(129.90%)>老龄林(124.15%)>幼龄林(112.04%)。凋落物层吸水速率均表现在前0.5h内最快,说明凋落物层具有快速拦截地表径流的作用。凋落物的持水量、持水率、失水量、失水率与时间之间的最佳拟合关系式为W=a+bln t;吸水速率、失水速率与时间之间的最佳拟合关系式为V=atb。老林龄杉木凋落物层具有现存量大、持水量大、吸水速率强等特点,具有较强的生态水文功能。