城市园林绿化保水剂的应用及其效果

1、城市园林绿化保水剂的应用及其效果摘要：近年来，随着园林绿化建设的迅速发展以及气候干旱、降 水偏少等因素的影响，城市园林绿化的用水量逐年提高，由于缺水所 导致的草坪、花卉与苗木等生长不良的现象普遍存在。面对日趋紧张 的城市供水，如何节约用水，提高园林用水利用率已经成为城市园林 绿化中的一个突出问题。为了科学地解决这个问题并最大限度地节约 宝贵的淡水资源，使用保水剂成为目前园林绿化行业节水研究中的重 要课题。本文在介绍保水剂发展概况的基础上，重点对保水剂在城市园林 绿化中的应用研究进行了综述，指出了保水剂应用中存在的问题并对 其进一步的研究方向进行了探讨。1保水剂发展概况保水剂(WaterReta

2、iningAgent)是一种含强亲水性基团并经过适 度交联的功能高分子材料，它的最大吸水力高达1.32万1.43万Pa， 能吸收自身重量几百倍甚至上千倍的水分，而且其保持的水分85%以 上可供作物吸收利用。20世纪60年代，美国农业部首次利用玉米制 成淀粉接枝聚丙烯脂类保水剂，作为“改善水分状况的重要工具”在 西部干旱地区推广应用，并取得良好效果。20世纪70年代以来，保 水剂的研究与应用全面推广，日本在沙漠绿化、英国在水土保持、法 国在土壤改良、俄罗斯在节水农业等领域应用保水剂并取得了显着成 效。中国从20世纪80年代开始研制和应用保水剂，现已在60多种 作物上试验示范，应用面积超过7万。保

3、水剂作为新型功能性材料，已被广泛应用于农林、园艺、工业、 纺织、医疗卫生、人工器官、石油化工、建材、环保、食品、日用品、 化妆品等多个领域。目前，由于保水剂在农业、林业、园林园艺等领 域所获得喜人的应用效果，受到了国内外农林专家的高度重视，被誉 为继农药、化肥、塑料薄膜之后的第四大农用化学品。生产上使用的保水剂种类较多，主要包括2类：聚丙烯酸盐类和 聚丙烯酰胺类。聚丙烯酸盐类主要以丙烯酸为聚合单体，而聚丙烯酰 胺类主要以丙烯酸、丙烯酰胺为聚合单体。丙烯酸盐是极为活泼的聚 合单体，含羧基，其聚合交联物吸水能力和速率很强，但耐盐和稳定 性差，寿命短。丙烯酰胺是极具极性而相对惰性的单体，其聚合物吸

4、水倍率较小，但稳定性和耐盐性较好，使用周期和寿命较长，凝胶强 度高，颗粒状产品在土壤中的蓄水保墒能力可维持1年以上，甚至4 5年，是主流产品，发达国家的产品多属此类。保水剂的合成就是综 合了上述成分的特定优化组合的结果。丙烯酸盐可能是钾型，也可能 是钠型，钾型较钠型贵得多，但钾型比钠型好。如果其盐完全是钠型 的，对植物和土壤不利。对于同样组成的聚合物，在一定范围内，交 联度越低，吸水倍率和速率相对越高，其保水性、稳定性和凝胶强度 就越低，反之亦然。不同原材料，不同生产厂家，不同工艺过程生产出的保水剂，其 吸水性、保水性、耐盐性、稳定性和价格相差万别。园林绿化用保水 剂要根据使用对象和目的考虑这

5、几个方面的问题进行优化筛选。例如， 育苗一般选用丙烯酸盐类保水剂，吸水倍率高，吸水速度快，使用寿 命为1?2年，与园林树木育苗的周期相吻合。管理中多用聚丙烯酰胺 类保水剂，使用期和寿命较长，在土壤中的蓄水保墒能力维持时间长， 可减少园林管理用工。2城市园林绿化保水剂的应用及其效果2.1拌土施用拌土施用即在土壤中直接施用保水剂，具体分为2种方法：一是 先使保水剂吸水成凝胶后拌土施用，适合干旱地区和保水保肥差的土 壤采用；二是保水剂不吸水与土壤拌匀后施用，施后浇水，简便直接， 适合自然降水多的地区。拌土施用的保水剂用量为土壤质量的0.1% 0.2%，绿化大苗定植时保水剂的用量以占施入范围内（植树穴

6、）干土重 的0.1%为最佳，草坪铺设用量为90kg/hm2左右Asgha。利用再生纤 维素合成的复合保水剂按1%的比例同沙土混合施用时，可使沙土的 持水时间增加3倍。大面积应用时，可配合土壤耕作，采用穴施和沟 施的办法，保水剂施用深度一般为1520cm，栽植好后浇透水，使 土层中的保水剂能充分吸水。保水剂具有较强的保水和提供植物水分的释水特性，同时具有改 善土壤结构，增强土壤吸水、保水和保肥能力的特点。当土壤中施加 一定剂量的保水剂时，由于保水剂的强吸水性，土壤的水分含量增加， 同时保水剂所吸持的水分的释放比较缓慢，因此起到了抑制土壤水分 蒸发的作用。保水剂施用在土壤中，吸水后体积膨胀，土壤的

7、体积也 明显增加，这种膨胀效应有利于改善土壤紧实度，调节土壤透气性。 另外，Sojka等发现在土壤中施入保水剂能够促进土壤中微生物活动， 提高土壤养分的利用效率。重要的是，保水剂还能促进土壤团粒结构 的形成，提高土壤渗透系数，适当提高土壤坚实度，降低土壤容重， 从而有效改善土壤状况。例如，在进行边坡恢复时，可利用保水剂拌 土和其他辅助材料在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，然 后再喷播草种。保水剂吸收和保持土壤中的水分，改善边坡植被生长 的生态环境，从而大大提高了边坡植被恢复的可能性。在保肥方面，杜建军等研究了土壤中施用保水剂后尿素氨挥发以 及尿素、磷酸二氢铵、氯化钾养分淋溶损失的变化。

8、结果表明，与未 施用保水剂的空白土壤相比，保水剂的使用增加了土壤吸附氮、磷和 钾的能力，土壤氨挥发和氮、磷、钾淋溶损失显着减少，使土壤的保 肥能力和供肥能力都得到了提高。黄凤球等的研究表明，保水剂拌土 可有效降低植物的蒸腾速率，提高植物的叶片水势，增加植物叶绿素 含量，增加光合强度，降低叶片相对电导率。梁砚清等使用保水剂处 理仙客来，发现保水剂能延缓土壤的干旱出现时间，且使用保水剂的 仙客来植株叶片比未使用保水剂的厚绿。在万寿菊、矮牵牛等露地栽 培时，土中拌入保水剂可有效减少灌溉水量，促进花卉整齐生长与开 花，提高花卉质量。在北方地区，施用保水剂的草坪返青期可提前 10d，绿色期延长约20d。

9、2.2拌基质施用在基质栽培中，由于基质对水分、养分的吸持能力有限，水分无 效蒸发严重，容易产生盐害，过量灌溉引起营养液或肥料养分直接排 入地表、地下水体，不仅造成水和肥料的浪费，还会加重水源污染。 因此，降低水分和肥料的淋溶渗漏量，提升水肥利用效率是解决这些 问题的根本。利用保水剂的节水保水和对养分、农药的缓释性能，开 发具有节水保肥、缓释养分或农药的复合基质是国内外这一研究领域 的重要课题。拌基质施用与拌土施用类似，可以用干燥的保水剂或凝 胶与其他基质材料按一定比例混合。研究表明，一般按基质体积计， 用量为0.5?4g/L。将保水剂与肥料、农药等进行混合或使用保水剂对肥料进行包膜， 形成具有

10、缓释作用的颗粒，施用后能控/缓释肥料、农药的有效成分， 延长肥料、农药的作用时间的研究表明，交联聚丙烯酰胺具有一定的 密封性、养分缓释性、保水性，可作为控释肥料的包膜材料，还可用 醋酸乙烯乙酯做密封剂可进一步提高交联聚丙烯酰胺包膜材料的控 释性能。李雅丽28在糊化淀粉和丙烯酸盐及丙烯酰胺共溶液中加入 微量元素锌肥或硼砂，制成的400600g，g-1吸水倍率、90?120g.g-1 吸0.19%NaC |溶液的保水肥料，是一种保水缓释微肥。Kay海藻酸 钠溶液中加入硝酸铵，通过凝胶化作用包埋和吸附硝酸铵肥料，最终 形成的海藻酸钠氮肥能显着降低氮素的淋失。邢海洪等用氧化乐果乳 油与保水剂按1:4比

11、例混配，防治杨十星吉丁，效果显着。将保水剂与营养液按一定体积分数搅和均匀成凝胶状，再与其他 基质按比例混合形成的基质，其保水保肥效果显着，用于基质育苗效 果显着。谢勇等研究发现，保水剂应用于无土栽培基质，可以增加基 质的持水量，从而减少灌溉次数和水分的浪费，提高水分利用效率， 节省人力、物力和财力。张华君也发现培养基质中施加保水剂能促进 高羊茅(Fensfucaarundinacea)、百喜草(Paspalunnotatumflugge)、 白三叶(Trifoliumrepens)等草坪植物的出苗和株高的生长，并能显 着增加其地上部分生物量。陈宝玉等研究表明，在干旱胁迫条件下， 用保水剂处理过

12、的爬山虎的叶水势与电导率成周期性降低趋势，有效 缓解了水分对植物的胁迫。杜建军等研究表明，保水剂应用于基质栽 培，其功能是多方面的，主要包括增加基质持水量，减少渗漏损失； 改变基质空隙度状况，协调基质固、液、气三相组成；促进根系发育， 增强植物吸水能力；减少基质表面蒸发，延长植物萎蔫天数，增加抗 旱能力；提高光合效率；减少水肥损失，同时提高水肥利用效率；促 进植物生长，改善品质。2.3种子包衣或造粒种子包衣是先按体积分数0.15%的保水剂和体积分数2%的水量 制成保水剂水凝胶，然后浸入种子，静置一段时间后捞出晾干，种子 表面即形成一层薄膜包衣。种子造粒是将保水剂与化肥、微肥、农药 以及粉碎均匀

13、过筛的腐殖土按质量分数1%配比掺和均匀，再将用保 水剂水凝胶包衣的种子与混合好的土按1:3的重量比在制丸机中造 粒。用保水剂对植物种子进行包衣、造粒后再播种，能较好地改善种 子及幼苗根系周围的生态环境，促进优质种苗的形成。马哓娣等用保 水剂包衣、造粒的鸡冠花种子进行研究，同时用未用保水剂包衣的鸡 冠花种子作为对照，实验表明，用保水剂包衣、造粒的鸡冠花种子的 出苗率比对照种子提高4.2%和5.5%，出苗时间缩短12d。同时幼 苗的株高、叶片的长度和宽度、主根的直径和侧根数等均高于对照， 但主根的长度低于对照，说明保水剂的保水作用促进了根的增粗，一 定程度上限制了根的伸长，有利于形成优质壮苗。2.

14、4醮根涂层醮根涂层是把保水剂制成浓度为0.75%11%的水凝胶液，充分 搅拌和吸水后将裸根苗放入浸醮后取出，这样可以在根部表面形成一 层保水剂凝胶保护膜，防止根部干燥，延长植物萎蔫期。这种方法主 要应用于绿化苗木的移栽和运输。裸根苗在保水剂凝胶中浸泡30s后，可保证苗木根系在10h内不 失水，提高栽植成活率。苹果、山楂、油松等使用保水剂醮根处理后， 其移栽成活率提高12%60%。马哓娣等在鸡冠花幼苗移栽时进行保 水剂醮根处理，发现保水剂有利于缓苗和形成壮苗，促进植株的生长 发育，花径增大，花色鲜艳，花期延长。2.5花木保鲜在保水剂中添加成膜剂、杀菌剂、除氧剂等做成保鲜剂或涂覆剂， 涂于用作切叶

15、切花切枝生产的植物材料切口处，可达到保水保鲜的效 果。富贵竹产品装前需要进行根部保湿处理，目前美国海运采用保水 剂保湿，保水剂与水按比例1 ：150吸水6h，膨胀后加入23cm厚， 装箱。孙玉霞等采用保水剂浸沾月季切花枝叶，并对切花的蒸腾量、 呼吸速率以及保鲜期等进行测定与观察。结果表明用保水剂处理不同 开放度的月季切花，可减少日蒸腾量4.49%28.54%，降低呼吸速率 15.61%25.49%，延长保鲜期26d。保水剂在花卉生产中的应用可显着延长花卉的保鲜期，增加观赏 价值，是提高花卉生产经济效益和社会效益的重要途径，值得推广应 用。3保水剂在城市园林绿化应用研究中存在的问题与展望保水剂因

16、其独有的特性，吸水倍率大，保水能力强，无毒、无刺 激等而在城市园林绿化中得到越来越广泛的应用。但也必须清楚保水 剂不是万能的，不能认为施用了保水剂就可以不用灌溉，因为保水剂 必须在有水的情况下才能发挥作用，而且保水剂的用量也不是越多越 好，必须控制在一定的用量范围之内，否则反而会适得其反。目前， 保水剂在城市园林绿化上的应用研究尚有许多问题有待深入研究。1）保水剂生产成本高，推广应用缓慢。目前，我国生产保水剂的 技术都比较单一，而且由于原料选择范围小，使得生产成本较大，产 品价格偏高，推广应用缓慢，加上缺乏有效的质量评价标准，作为保 水剂统一生产与应用的规范，许多企业生产的保水剂性能和质量相差

17、 很大。因而今后应通过改进生产工艺，开发新的廉价合成原料，研制 出吸水能力强，吸水速度快，持效性长，价格低廉，适应范围广的系 列产品，真正促进保水剂在园林生产上大面积应用。2）缺乏保水剂使用的成套技术。目前，保水剂市场上种类繁多， 良莠不齐，加之保水剂作用的发挥受到多种因素的限制，如土壤质地、 养分条件、气候、灌水模式等，导致保水剂的施用量没有统一的标准， 而且由于保水剂的宣传力度不够，许多用户对产品知之甚少，施用方 法不当，作用不明显，为保水剂的推广使用增加了难度。探讨不同条 件下保水剂的最佳施用量、施用方式，才能减少浪费，充分发挥保水 剂的效益。另外，使用保水剂应与其他栽培措施相配合，针对

18、不同的 情况合理搭配。3）缺乏保水剂对园林植物作用的系统研究。保水剂的应用研究资 料较多，但绝大部分集中在保水剂在不同植物上的应用效果。由于保 水剂种类繁多，在使用过程中又受到不同植物、不同自然条件和不同 使用方法的影响，得到的结果缺乏代表性。在水一土一植物系统中， 保水剂不仅有水的吸收和释放的功能，还有许多其他方式对植物产生 作用，如：影响土壤对肥料的吸持和释放，影响土壤空隙率、毛管持 水量、土壤团粒结构等多种土壤物理特性。系统研究保水剂对植物的 生长发育的综合应用，才能对保水剂的合理使用提供有效的指导。4）缺乏针对性强的专用保水剂。虽然保水剂种类繁多，但这是对 保水剂的组成而言。在实际应用中，不同情况下对保水剂的要求差异 很大，如：在拌种或种子包衣时要求保水剂对种子发