高吸水树脂保水剂提高肥效及减少农业面源污染

高吸水树脂(保水剂)是一种新型多功能抗旱、防污材料,能够快速吸持水肥,增加土壤团粒结构和孔隙度,抑制土面蒸发,提升作物生理机能,减少养分淋失,从而达到提高水肥利用效率和减少肥料污染的作用。近年来,保水剂在农业面源污染防治方面得到了越来越广泛的应用。该文阐述了保水剂的防污作用机理及效能,介绍了保水剂主要防污作用方面的研究,重点对保水剂在农业生产上的防污应用及农用防污型保水剂的研制进行了综述,最后分析了保水剂在农业防污应用和研究过程中存在的问题,提出了保水剂未来进行防污应用的研究方向。     

保水剂在农业改土节水中的效应研究

综合模拟和田间试验,比较研究了保水剂在改良土壤结构、保持土壤水分和节水农业生产中的应用,分析了保水剂对不同作物效应、保水剂对马铃薯应用效果。研究表明,保水剂能有效改善土壤结构,提高土壤保水和释水能力;能有效促进作物生长、增加作物产量和提高水分利用效率。文中还讨论了保水剂应用的发展趋势和研究方向。     

保水剂在农业上的应用与研究进展

综述了国内外保水剂的研制、生产与应用概况,阐述了保水剂的应用机理与应用技术,探讨了保水剂的施用效果,指出了该领域研究中存在的问题。     

高分子保水剂在土壤水肥保持和污染治理中的应用进展

高分子保水剂(super absorbent polymer,SAP)是一种具有高吸水和保水能力的高分子聚合物,应用土壤具有水肥保持和土壤改良等多重效应,近年在农业生产、水土保持和污染治理中应用受到重视。该文通过作者多年研究积累和文献综合分析,回顾了高分子保水剂发展历程,提出其效应原理的理论体系,包括保水剂自身吸水、保水和释水原理,保水剂促进土壤改良和保持效应原理;保水剂提高肥料等农化产品利用效率原理;保水剂调节植物生理节水效应原理和固化土壤重金属效应原理。此外,文章对保水剂在农业水肥保持与高效利用、土壤重金属污染治理等方面的研究进展进行了系统分析,并根据其存在问题,指出加强新型产品研制及其应用基础研究,加快应用技术推广是保水剂发展的主要方向。     

抗旱保水剂的应用现状及前景

简述了抗旱保水剂的研制与生产概况,分析了保水剂在农业中的应用现状,指出了该领域研究中存在的问题,展望了保水剂的应用前景。     

保水剂在农业上的应用现状及前景分析

简述了保水剂的研制与生产概况,分析了保水剂在农业中的研究现状,指出了该领域研究中存在问题,展望了保水剂的应用前景。     

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。     

农用除草剂对土壤保水剂吸液性能的影响

吸液性能是土壤保水剂在进行农业抗旱应用时的重要参考指标之一。除草剂在农业生产上应用广泛,其淋溶进入土壤中会影响保水剂的吸液性能,原因在于除草剂分子导致保水剂膜结构破裂,改变了保水剂水凝胶表面的微形貌特征,从而导致其吸液性能的下降。该文采用扫描电镜分析技术和分形分析方法,研究了3种农用除草剂(阿特拉津、甲草胺、苯磺隆)对保水剂水凝胶表面微形貌特征的影响规律,并探讨了其对保水剂吸液性能的影响机制。结果表明,0.5、1、2mg/L质量浓度的除草剂甲草胺和苯磺隆溶液降低了保水剂的吸液能力和水凝胶表面微形貌的单分形维数,但其对保水剂吸液性能的影响并不显著;然而,除草剂阿特拉津对保水剂水凝胶表面微形貌特征的影响比较明显,阿特拉津质量浓度越大,保水剂的吸液质量越小,当质量浓度为2mg/L时,保水剂水凝胶表面的膜结构发生一定程度的破坏,保水剂吸液性能也显著降低,相对降低幅度达到9.64%,保水剂水凝胶表面孔隙分布的单分形维数值和多重分形谱奇异性指数跨度均随着阿特拉津浓度的加大而减小,表明其孔隙分布更为均匀,网络结构的复杂度减小。     

退耕还林工程中保水剂应用造林成本分析

为了比较退耕还林工程中应用保水剂造林和常规造林成本,以河北省张家口市崇礼县和康保县为例,对其应用保水剂造林成本进行了核算,结果表明,利用保水剂造林成本较高.但此方法可以提高造林的成活率,减少补植工作量或重造次数,也就相应降低了造林成本.保水剂作用发挥是在有降水或者提前吸水的条件下,因而选用保水剂造林时,要因地而异,选择合适的保水剂类型.只有掌握了使用比例、方法,选好造林季节,保水剂造林效果才能保证,成本方能降低.     

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。     

复合保水剂的水肥调控模拟及其肥效研究

利用土柱模拟试验和盆栽试验研究了复合保水剂对水肥淋失和玉米农艺性状的影响,土柱试验结果表明,加入复合保水剂后能够较对照减少淋出液体积,显著降低氮磷钾的累计淋溶率;盆栽试验结果表明,施用复合保水剂能够显著提高玉米的生物学产量和肥料的利用率.     

不同材质保水剂对玉米生长综合效率的DEA模型分析

为进一步促进保水剂在干旱区农业生产和生态修复中的合理应用,利用数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)模型评价不同材质保水剂施用在干旱区荒漠土壤时对生物生长促进的综合效率,从而确定在该环境中最具效率的保水剂品种。本研究选取AA-AH,KCE和PAA3种保水剂,首先测试了3种保水剂在模拟当地自然环境基本特征条件下的基本特性,其次将它们应用于室内玉米盆栽种植试验,最后在上述试验结果的基础上使用DEA模型分析了3种不同保水剂在荒漠土壤中对生物生长的促进作用,结果表明:(1)PAA的耐盐性能较好,而AA-AH的环境持久性最好,AA-HA保水剂的施用对土壤的副作用最小;(2)3种保水剂都有显著提高玉米出苗率和土壤持水能力,其中AA-HA对增加土壤持水性能的效果最好,PAA促进玉米株高的效果最好,保水剂浓度的增加并不能显著改善土壤持水性能,但不同保水剂功效在同等浓度下表现也不同,如KCE在20g/m~2浓度下增加玉米地面生物量的效果最好,而AA-AH则在40g/m~2下表现最佳。综合评价表明3种保水剂在0.6g浓度时玉米生长的综合效率都达到DEA有效值,当浓度增加到1.2g时玉米生长的综合效率均下降,降幅为:PAAKCEAA-HA,说明AA-HA在低浓度使用量下在荒漠土壤环境中使用时效率最佳的。综上所述保水剂在干旱荒漠地区的农业生产和荒漠生态修复方面有很好的应用前景。面对品种繁多的保水剂产品,DEA模型可以用来分析评价最适合当地应用环境的品种,本研究为提高保水剂对植物生长综合效率及合理选用保水剂提供了理论方法。     

畦灌配施保水剂改善杨树林下土壤物理性状提高微生物活性

为指导杨树人工林节水灌溉和增产,通过大田试验,比较研究常规畦灌(720 m3/hm2)、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%、60%常规畦灌量配施保水剂和30%常规畦灌量配施保水剂等处理对杨树林下土壤容重、微生物量碳和氮、微生物活性及生长的影响。结果表明:同常规畦灌相比,60%常规畦灌量配施保水剂处理明显降低了土壤容重,且显著增加了土壤总孔隙度和毛管孔隙度,其土壤容重分别较常规畦灌、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%和30%常规畦灌量配施保水剂处理下降6.62%、11.19%、16.45%和7.97%;显著提高了土壤微生物量碳、氮含量,并明显增强了土壤微生物呼吸作用,其微生物呼吸速率较常规畦灌、常规畦灌量60%、常规畦灌量30%和30%常规畦灌量配施保水剂处理分别高出13.89%、24.24%、41.38%和12.33%;同时,60%常规畦灌量配施保水剂处理还降低了代谢熵,与其他4种处理相比其下降幅度分别为5.96%、8.84%、11.72%和4.78%。此外,该处理的材积生长率达到最大值,并显著大于其他处理(P0.05)。与60%常规畦灌量配施保水剂相比,30%常规畦灌量配施保水剂处理对林下土壤及材积的作用效果较小。相关分析表明,材积生长率与毛管孔隙度、代谢熵有极显著相关关系(P0.01),与土壤容重、微生物量碳和氮、微生物呼吸有显著相关关系(P0.05)。综合分析认为,适宜的节水灌溉措施(常规畦灌量60%与保水剂组合)有利于改善杨树林下土壤的物理环境,增强微生物活性,并促进杨树林木的生长。     

保水剂对苹果节水及灌溉制度的影响研究

该文通过对保水剂在苹果灌溉上的试验研究，分析了保水剂对苹果园灌溉的影响。试验中采用中子仪观测土壤水分的动态变化，通过对不同用量保水剂小区的土壤水分观测，结合果树土壤水分灌溉底线来指导灌溉。结果表明：施用保水剂后水分利用效率提高，施用量200 g/棵是本试验的最优水平，每公顷节水900 m³，同时对保水剂下的果树灌溉制度进行了研究，提出了不同降雨年型的灌溉制度。     

保水剂粒径对秦巴山区土壤水分及烤烟生长的影响

[目的]探究保水剂粒径对秦巴山区土壤水分及烤烟生长的影响,为改善秦巴山区烟田的土壤环境以及促进保水剂在烤烟生产中的应用提供科学支持。[方法]以不施用保水剂为对照,以粉末状(粒径0.18mm)、细颗粒状(粒径0.18～2.25mm)和颗粒状(粒径2.25～3.25mm)的聚丙烯酸钾保水剂为研究材料,监测不同粒径的保水剂对秦巴山区黄棕壤烟田土壤水分、土壤容重及烤烟生长、烤烟品质及经济性状的影响。[结果]不同粒径的聚丙烯酸钾保水剂在烤烟不同生长期均可提高0—40cm土层土壤水分,降低0—40cm土层土壤容重,但对40cm以下土层的土壤水分无显著影响,其中细颗粒状保水剂对土壤水分、土壤容重影响较大。不同粒径的保水剂均可促进烤烟根系生长及茎叶生长,提高烟叶产量与产值,降低下等烟的比例,其中细颗粒状保水剂对烤烟最大叶片、根系生长量、产量及产值影响较大,但粉末状保水剂对上等烟比例影响较大。[结论]不同粒径的保水剂均可提高烤烟品质,其中细颗粒状保水剂对烟碱、总氮、钾及氯的影响较大,粉末状保水剂对总糖和还原糖影响较大。秦巴山区黄棕壤烟田应选用细颗粒状的聚丙烯酸钾保水剂。     

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法,研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度（占干土质量0、0．01％、0．08％、0．2％与1％）的条件下对3种土壤（砂土、壤土、黏土）持水能力的影响。结果表明：3种土壤在0．01—1．5MPa水吸力时,持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;2种高分子材料与土壤质量比控制在8／10000～2／1000范围内其作用效果较好,该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83．7％供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。     

谷子精少量流体排种装置的设计与试验

为解决中国北方旱地谷子播种难、播后出苗率低的问题,根据谷子免间苗精少量播种农艺要求,采用农用保水剂和水配制了谷子种粒混合悬浮液(mixed suspension),并针对其设计试制了谷子精少量流体排种装置。该文设计确定了输送泵滚轮数为6个及分合式排种管组合结构与尺寸参数,其中泵管、长弯排种管、短弯排种管、末端排种管的内径分别为4.8、4、4、4 mm,长度分别为700、100、74.4、20 mm;并阐述了流体排种装置吸种、输种、排种工作过程。以种粒数变异系数为指标对配制的谷子种粒混合悬浮液的均匀性和稳定性进行了试验测定;以种粒破碎率、穴距合格率、穴粒数合格率、空穴率为指标对流体排种装置进行了室内排种试验;以穴距合格率、穴株数合格率、出苗率为指标进行了田间播种试验。结果表明,谷子种粒混合悬浮液中保水剂、谷子种粒、水的质量比为1.1∶10∶200,其静置0.5 h后种粒数变异系数为9.8%,谷子种粒混合悬浮液在静置5 h内的种粒数变异系数为9.7%~10.4%,谷子种粒未发生沉降现象;室内排种试验种粒破碎率小于0.01%、穴距合格率大于86%、穴粒数合格率大于75%、空穴率小于4.0%;田间播种试验穴距合格率大于77%、穴株数合格率大于74%、出苗率大于87%。该研究可为小颗粒种子精少量流体播种技术与装备的研发提供参考。     

保水剂施用方式对土壤水分及向日葵生长的影响

为鉴别BJ2101-L保水剂不同施用方式对土壤水分和向日葵生长的影响效果,在内蒙古河套灌区以不施为对照,开展了沟施、混施和撒施BJ2101-L保水剂的田间试验。结果表明,沟施、混施和撒施均提高了0-80 cm土层土壤水分,特别是在向日葵开花期分别提高了10.71%,8.24%,6.63%。不同施用方式均促进了向日葵根系向深层土壤分布,促进了茎秆增高和增粗,提高了根、茎、叶、花盘生物量。沟施、混施、撒施籽粒产量分别较对照提高了26.80%,24.52%,10.86%,水分利用效率分别提高了49.29%,46.94%,25.06%,水分产出率分别提高了33.02%,29.79%,13.11%。河套灌区向日葵生产中BJ2101-L保水剂应以沟施或混施为主。     

保水剂对土壤水分垂直入渗特征的影响

为了探明保水剂对土壤水分入渗性能及变化过程的影响,该文通过室内积水入渗试验,比较分析了保水剂作用下土壤水分的入渗率、累积入渗量及湿润锋等的动态变化。结果表明：保水剂对入渗率的影响具有稳定性和一致性。上层混施（0～10 cm）和层施（5 cm）保水剂会限制土壤水分向下运移,30 min后累积入渗量分别比对照显著减少了17.3%～36.6%和5.5%～46.6%;而且随着保水剂用量增加,抑制效应增大。相比较而言,这种减缓入渗的程度在保水剂层施,且用量为0.1%时更为明显。下层（10～20 cm）混施和层施（10 cm和15 cm）保水剂对土壤水分入渗的抑制是有限的,约比对照降低了4.9%～11.9%;但当保水剂层施量为0.1%时,土壤水分入渗反而会随着入渗进程而增加,累积入渗量可达到对照的1.1倍。层施保水剂后,保水剂层及保水剂下层土壤含水率会普遍增加1.1～1.9倍。     

不同肥料对高吸水性树脂吸水倍率的影响及养分吸持研究

通过对高吸水性树脂在不同肥料溶液中吸水倍率和肥料养分吸持量的测定,研究了不同吸水倍率的聚丙烯酰胺型、聚丙烯酸盐型、淀粉接枝型高吸水性树脂与氮、磷、钾肥料的相互影响。结果表明:化学肥料能显著降低高吸水性树脂的吸水倍率,并随肥料浓度的增加,高吸水性树脂吸水倍率显著降低。但不同肥料品种对高吸水性树脂吸水倍率的影响程度不同:供试肥料对高吸水性树脂的影响程度依过磷酸钙、磷酸一铵、硫酸钾、氯化铵、硫酸铵、氯化钾、尿素顺序递减。高吸水性树脂在水中溶胀时,在吸收大量水的同时,也吸持溶解在水中的肥料分子或离子,吸持量的大小因高吸水性树脂和肥料种类而不同。肥料浓度达到一定值后,随着高吸水性树脂吸水倍率的降低,吸持量也随之降低。聚丙烯酰胺型和聚丙烯酸盐型的高吸水性树脂在肥料溶液中的稳定性较淀粉接枝型要强。