农林业领域保水剂应用论文

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编者按：本文主要从引言；保水剂的一般性质；保水剂的发展现状；保水剂的应用展望进行论述。其中，主要包括：保水剂作为一种化学节水技术，于20世纪70年代在美国农业部北方研究中心开发成功、保水剂是一种具有三维交联网状结构的新型功能高分子材料、保水剂的类别不仅包括传统的淀粉类、纤维素类、合成类、抗旱保水技术是其重要内容、开发保水剂的制备新方法、研究保水剂的有机一无机复合、将常量元素、微量元素、植物生长调节剂、杀虫剂、杀菌剂等添加到保水剂中，实现其多功能化、研究高吸水性树脂在实际应用中与土壤、作物、肥料等的效应问题、目前我国保水剂的普及度依然处于较低水平等，具体请详见。

1引言

保水剂作为一种化学节水技术，于20世纪70年代在美国农业部北方研究中心开发成功。随后美国、日本、法国等国家对保水剂在农林业中的应用进行了大量的研究，并进行了大面积的推广使用。国内对保水剂的研究开始于20世纪80年代中期，目前大部分产品已有一定规模。在“八五”和“九五”期间共在全国示范推广达1100多万亩。目前，土壤固化剂、复合土工膜料、坡面积雨固土材料、植物蒸腾抑制剂、种衣剂等大批保水剂已经在我国农林业中得到了实际应用。

2保水剂的一般性质

保水剂是一种具有三维交联网状结构的新型功能高分子材料，采用含有羧基、羟基或氨基等的亲水性单体，在引发剂和交联剂的作用下，通过聚合、交联等化学反应而形成。高吸水性树脂能通过水合作用迅速吸收自重几百倍乃至上千倍的水而呈凝胶状，常压下对其施加压力，水也不会从凝胶中逸出，常称其为高吸水性聚合物。高吸水性材料或超强吸水树脂等。

保水剂作为农作物干旱时的“微型水库”，具有应用范围广，高保水性，改良土壤，促进生长，节约肥料等多方面优点。据资料显示，在相同水肥条件下，使用保水剂可明显增加作物产量。增产幅度达10％～30％。节水节肥5％～20％#在花卉等经济作物上，使用保水剂可明显延长浇水时间(3天～7天)，花蕾大，持续时间长，经济效益高I在旱农试验区开展的保水剂应用试验。结果显示保水剂对保蓄雨水效果较好，尤其促使了作物生长后期根区土壤水分的补充和提高。

近年来由于新原料的选用和材料的复合化，保水剂的类别不仅包括传统的淀粉类、纤维素类、合成类(聚丙烯酸类、聚丙烯酰胺类等)。还包括生物降解类(氨基酸类、壳聚糖类等)、有机一无机复合类、缓释功能类(腐殖酸类)。保水剂的聚合工艺主要有水溶液聚合法和反相悬浮聚合法，也可采用辐射引发聚合、微波引发聚合以、喷雾聚合、高温快速反应法等方法。目前，国内生产和供应保水剂的厂家多达40多家，主要有胜利油田长安集团、北京裕德隆科技发展有限公司、河北科瀚树脂有限公司、天津晨光化工有限公司等。

3保水剂的发展现状

现在我国实施农业生态环境建设、农业结构调整和中西部开发战略，农业重点推广旱作节水技术，而抗旱保水技术是其重要内容。近年来，保水剂越来越受到农业领域的重视，研究重心也开始从如何提高保水剂的性能向其在农林业的实际应用转移。有关保水剂的研究进展主要集中在以下几个方面：

3.1开发保水剂的制备新方法

新的制备方法要在保证产品具有优良的吸水保水性能的基础上，提高吸水速率、改善耐盐碱性能和产品凝胶强度以及热稳定性能，目前主要采用以下措施：引人非离子型亲水基团到主链上；使用含有大量亲水基团交联剂；用表面活性剂对树脂进行外层处理等。天津三农金科技有限公司用玉米淀粉作原料，在引发剂作用下，用乙烯或丙烯单体在淀粉的天然高分子骨架上接枝共聚，最后接枝共聚物靠爆聚放热自交联，从而生产出高效抗旱保水剂。该方法称为原子经济反应，实现了清洁生产。杨瑞成等利用高温快速反应法成功制备了聚丙烯酸／蒙脱上高吸水性纳米复合材料。在外界温度为20℃时，该复合材料水凝胶所需干燥时间为128h,此复合材料可望广泛应用于西部高温干旱地区的沙漠化治理。

3.2研究保水剂的有机一无机复合

通过有机一无机复合方法，可制备出性能优良、成本低廉、实用性强的吸水材料。赵娜制备出了白鳝泥／(丙烯酸一丙烯酰胺)高吸水保水材料，吸蒸馏水的倍数可以达到1900左右，同时吸自来水倍数可以达到380倍左右，吸生理盐水能够达到124倍，在4000r／min的情况下离心1h后，其保水能力为98.97％。内蒙古水利科学研究院首次采用丙烯酸或丙烯酰胺与凹凸棒土合成有机一无机复合保水剂。抗钙、镁离子性能明显提高，原料成本进一步降低，与环境更友好。产品吸水倍率≥400倍；吸盐倍率≥70倍；该保水荆适合中国西部年降水量小于400mm，降雨比较集中，沙漠化、盐碱化严重的特点。

3.3将常量元素、微量元素、植物生长调节剂、杀虫剂、杀菌剂等添加到保水剂中，实现其多功能化

制备多功能化保水剂主要有两种方法：一种是进行简单的包裹；另一种是使两者发生某种形式的化学反应。林晶将保水剂与化学肥料按比例配合制得了既能吸水保水抗旱保墒，又具有缓释肥料功效的保水缓释肥，并以药用植物板蓝根为试验对象进行盆栽试验，对其保水效应及板蓝根生长状况进行观察分析，得出了保水缓释肥可以提高土壤的水分利用率、合理释放土壤有效养分、促生长作用明显的结论。

3.4研究高吸水性树脂在实际应用中与土壤、作物、肥料等的效应问题，以及对灌溉模式。耕作制度和农业设施等的影响

目前国内关于保水剂的实际应用的研究大多集中在增加入渗、抑制蒸发等方面。但是大面积推广应用尚缺少理论基础与技术指导。庄文化采用离心机法，分别研究了聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺在不同的条件下对砂土、壤土、黏土持水能力的影响。结果表明高分子对砂土的作用效果要优于壤土与黏土，因此大面积推广应用应首先选择在土壤偏砂的地区，实验证明8／1万～20／1万用量效果较好其高分子吸持水分的约83.7％可释放出供植物利用。杨瑞香等以华南赤红壤为基质，采用盆栽法研究了保水剂对桉树幼苗抗寒生长及存活率的影响。结果表明保水剂可以有效提高华南赤红壤的保温性能，有利于桉树苗木抗寒生长。

4保水剂的应用展望

在国际上保水剂被称为继化肥、农药、地膜之后最有希望在农业中大规模应用的化学品。但是目前我国保水剂的普及度依然处于较低水平。其主要原因有：一是产品价格高。二是产品使用性能与实际需求差距较大，三是没有认清合理的使用方法。随着我国干旱缺水问题的加剧以及西部大开发战略的实施，发展节水农业、恢复和建设生态环境的需要日益迫切。近几年来，保水剂发展迅速，已经成为农业高效节水、造林种草绿化、蔬菜果树栽培等领域的重要的化学节水技术：相信不久的将来，以科技为先导和以企业为主导。保水剂在我国农林业领域发挥重要作用。