农用保水剂简介及其在现代农业生产中的应用.doc

农用保水剂简介及其在现代农业生产中的应用123（07123，123）摘要：保水剂能吸收自身重量几百至几千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有优良的保水性，因而在农业方面具有广阔的应用前景。本文对保水剂的种类、性质、作用机理及在农业上的应用做出了简单总结，并对其前景做出了展望。关键字: 保水剂 高吸水性树脂 农业农用保水剂实质为高吸水性树脂，是具有高吸水特性的功能性高分子材料的统称，它能吸收自身重量几百倍至几千倍的水，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放80%95%的所持水分供作物吸收利用。由于分子结构交联，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，故具有很强的保水性,并且可反复释水、吸水。应用于农林业方面，可在植物根部形成“微型水库”。高吸水性树脂除了吸水，还能吸收肥料、农药，并缓慢的释放出来以增加肥效和药效。高吸水性树脂以其优越的性能，广泛用于农林业生产、城市园林绿化、抗旱保水、防沙治沙，并发挥着巨大的作用。1一、农用保水剂的性能要求:农用保水剂作为土壤改良剂、保水保肥剂，种子及苗木移植涂覆剂在农业、林业、园林绿化、改造沙漠等方面的应用将是今后吸水树脂发展的主流，作为农林用吸水树脂必须符合以下特点：241. 无毒 安全环保,无毒无味,不污染植物,土壤和地下水.降解最终分解物为二氧化碳,水,氨态氮和钠或钾离子,无任何残留。2. 保墒省水 可有效抑制水分蒸发,防止水土流失,即使在有灌溉的条件下,仍然可省水50%以上。3. 耐盐性好 根据渗透压原理，水中的离子对高吸水性树脂的吸水率有显著的影响,。土壤水含有丰富的离子，同样会使高吸水性树脂的吸水率显著下降，为了达到一定的吸水、保水效果，就要求树脂有一定的耐盐能力。4. 改善土壤结构 使粘重土壤,漏水肥的沙土和次生盐碱土壤得以改良.同时促进土壤微生物发育,提高土壤有机物的周转利用效率。5. 使用寿命长,稳定性好 可反复吸水膨胀和释放收缩。6. 吸水速度快 一般自然水吸至饱和最长时间约为15-40分钟,最快0.4分钟。7. 蓄水不烂根 吸足似水的保水剂分子膨胀成为水凝胶晶体,即使紧靠植物根系也不会烂根。8. 不会倒吸 即使是极端的干旱,也不会倒吸植物水分。9. 凝胶强度高 高吸水性树脂的水凝胶必须具备一定的强度，才能在土壤中维持一定形状，避免使土壤板结，改善土壤的通透性，从而实现良好的吸水释水可逆过程，延长在土壤中的使用寿命。二、农用保水剂的类型有淀粉类（淀粉- 聚丙烯酰胺型，淀粉- 聚丙烯酸型）、纤维素类（羧甲基纤维素型，纤维素型）、合成聚合物类（聚丙烯酸型，聚丙烯酰胺型，聚丙烯腈型，聚乙烯醇型，-聚谷氨酸）。5三、农用保水剂的作用机理高吸水性树脂作为保水剂应用于农业生产，不仅能够增强农作物的抗旱能力，促进土壤改良，减少养分流失，而且还可以提高种子的发芽率，促进作物的生长发育，提高作物产量。这些明显效果是通过以下这几种作用机理实现的:3,51. 吸水保水作用：高吸水树脂与水的作用过程实质上是聚合物在水中的溶胀过程，是溶解过程的特殊情形。它依靠离子基团如C002-和COOH-的亲水性以及Na+在树脂与水的界面上产生的渗透作用进行吸水，分子中同性基团间相互排斥作用使网链扩张，也促使水分子向树脂内部扩散，使吸水率达到上千倍。同时空间交联网状结构，使其吸收大量水分也不发生溶解，并在很长时间内保持足够的强度，赋予高吸水性树脂吸水、释水的可逆性.2. 保土改良作用由于土壤粘土微粒表面呈负电性，高吸水性树脂与这些粘粒必然发生吸附作用，如树脂分子链上有阳离子基团则会强化其与粘土微粒间的吸附作用，这样既可以使聚电解质树脂具有较大的持久性，需要量减少，又可以使土壤的水化、膨胀和分散作用被抑制，起到保土的功效。其次高吸水性树脂能促进土壤团粒结构的形成，这些团聚体对稳定土壤结构、改善土壤通透性、防止表土结皮减少土面蒸发有较好作用，增强了土壤的抗蚀能力。再次高吸水性树脂吸水膨胀后可以大幅度提高土壤液相比例，降低气相和固相比例，改善土壤的水热状况。3. 保肥缓释作用高吸水性树脂施用于土壤后可起到保土保墒、改良土壤的作用，同时也能提高化肥和药物的效能，一般可使化肥、农药用量减少30左右。高吸水性树脂可抑制土壤中水的运动，而水的运动是土壤固相移动流失、淋溶性养分损失的主要原因，这就抑制了土和肥的流失。其次由于树脂与土壤粘土、养分微粒间存在吸附作用，也抑制了粘土、养分微粒的水化、膨胀、分散和转移，即使在水量过大成涝期间，也可以从根本上减弱土壤微粒及其养分的流失。再次其溶胀体内能包裹、溶解和悬浮化肥、农药等养分的颗粒或溶液，并能悬浮空气泡，可强化其“保肥”功能。四、农业保水剂的应用价值1. 节水保水 高吸水性树脂的最大特点是吸水量大，最大可达自身重量的数千倍；保水能力强，加压时也不脱水，在自然条件下难以蒸发；保水时间长，植物有效利用水分增加。唐广等在研究了使用吸水树脂的土壤水分分布后发现，高吸水性树脂和与之相拌的土壤一起构成吸水网络，对水分进行吸收和保持。6朱宝山等人的研究结果表明，添加保水剂试验田比对照田在水稻整个生长周期中，灌水次数和灌水总量明显减少。72. 改良土壤土壤与高吸水性树脂混合后，可以促使土壤形成稳定的团聚体，将土壤变成0.5mm以上的颗粒均匀的多孔性团粒，从而改善土壤孔隙特性，使水分在土壤中的移动速度提高，同时也增加了土壤通气性和透水性，调节了土壤的紧实度，可以防止土壤板结，有利于植物的新陈代谢。王文志等8研究聚乙烯醇对沙土的作用后发现，土壤中的团粒数从6.67%63%增至7.5%79%，同时土壤容重、最大持水量、土壤温差以及水分蒸发速率都得到改善。3. 保肥增效高吸水性树脂还可以作为植物生长所需的肥料、农药及调节剂的缓释载体材料，可以有效提高其利用率，减少环境污染，有利于实现包括水在内的多种成分一体化平衡调控的目的。高吸水性树脂的使用一般可减少农药用量30%，对于如尿素类的非电解质肥料，可以使保水保肥作用得到充分发挥9。中科院长春地理所以每公顷10 kg高吸水性树脂与化肥搅拌均匀做底肥一次施人，与不使保水剂玉米田进行对照，实验结果表明出苗率提高了5%7%，增产5.9%13%，取得了节肥增收效果。34. 沙漠治理沙漠地区常年干旱缺雨，即使偶尔降雨也会很快流失，要使沙漠变绿洲，就必须使沙漠储存足够的可供植物吸收的水分。农用保水剂的出现，给沙漠变绿洲带来了新的希望。因为在沙漠干旱地区，农用保水剂可作为水分保持剂及肥料缓释剂，对植树造林、保持水土等有良好的效果。由于在高吸水性树脂的分子结构中有网状分子链，把它放进土壤中以后，下雨时水分渗透到土壤中，高分子结构中的电解质接触水分子后立即离解为带正电和负电的离子，这些离子和水有强烈的亲和作用，因而具有极强的吸水性和保水性。当天气干旱无雨时，吸收在吸水树脂内的水分被植物根毛吸收，可以把水分输送到植物体内，满足植物生长所需要的水分。将保水剂配制成04的凝胶撒人l0-15cm深的沙漠中，就可在其中种植蔬菜和一般农作物9。目前，我国西部10省区的16 个荒漠化治理示范区，就应用高吸水性树脂作为水分保持剂，使得苗木成活率达到98%。另外北京的20km“申奥大道”绿色长廊工程也采用了高吸水性树脂作为水分保持剂。现在，高吸水性树脂应用于沙漠的改造工作，已经取得了较好的效果，引起了世人的极大关注。105. 增产丰收保水剂的施用提高了土壤的保水保肥能力和透气性，并有利于维持稳定适宜的土壤温度，保证了植物的最佳生长条件，因而增产丰收时必然的。其中王会文等在果树栽培中施加高吸水保水剂后不仅减少了灌溉次数，还有利于提高水果产量和质量。其中，梨果当年增产68，且全部为一级果；苹果增产8l，一级果率增加30。11朱宝山等人的实验表明，添加保水剂的两块试验田比对照田的水稻产量分别增加了5.9%和10.7%7。6. 其他作用利用高吸水性树脂的吸液性，将其与成膜剂、杀菌剂、除氧剂等混合制成保鲜剂，涂抹在水果、蔬菜的表面，或将蔬菜、水果浸在保鲜剂中，可达到保鲜效果。另外，还可将高吸水性树脂与营养液按一定的比例配制成水凝胶，既可用于育种，也可用于盆栽花卉、蔬菜、苗木等的育苗，还可作为无土栽培的培养基和试管苗的培养基。10长春应用化学研究所根据农村的经济状况和农民接受能力，研究出抗旱种子包衣剂，它除了含有其它种衣剂的成分外，还含有保水剂和生化营养素，在干旱、贫瘠地发挥了强有力作用，深受广大农民欢迎。3 朱宝山等人在研究中还发现，添加保水剂的两块试验稻田比对照田除草效果分别提高了6.8%和8.4%。7五、农用保水剂的前景展望保水剂对改善土壤物理性质，增强土壤的吸水、保水和保肥能力，促进作物生长发育有着十分重要的影响，因而保水剂在我国节水农业中具有巨大的开发潜力和广阔的应用前景。保水剂有可能成为继化肥、农药、地膜之后又一个对农作物起重要作用的一种化学制品。通过对保水剂在农业上应用技术及其效应的研究，将会形成一套以保水剂应用为中心的保水节水技术体系，对于缓解我国水资源紧缺矛盾、提高水肥利用效率、促进旱作农业的发展有着极其重要的意义。5保水剂的未来发展方向可能将集中在以下几个方面：1. 吸水倍率适中，高抗盐性。2. 利用常见天然原料开发高吸水性树脂。3. 开发新工艺，降低生产成本。4. 增强反复吸水性能，提高使用寿命。5. 可降解，易回收。6. 改良性能使其更适用于荒漠改造工程。参考文献：1 百度百科：/view/637479.htm2 百度百科：/view/470075.htm?fr=ala0_13 张科,崔科.高吸水性树脂在农业应用中的研究A.辽宁化工,2007,12(36):827-829.4 李金焕，艾仕云，张波.农林业用功能性吸水树脂的研究概况A. 山东农业大学学报(自然科学版),2007,38(4):582585.5 王亚飞.农用保水剂简介.化学教育,2007,8:1-3.6 唐广，李慧. 农作物节水抗旱对比试验研