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淺談保水劑在造林綠化中的應用

2018-05-18 3573 分享
      保水劑是一種高吸水性樹脂,這類物質含有大量結構特異的強吸水基團,在樹脂內部可產生高滲透締合作用并通過其網孔結構吸水。它的*大吸水力高達13~14kg/cm2,可吸收自身重量的數百至千倍的純水,并且這些被吸收的水分不能用一般的物理方法排擠出來,所以它具有很強的保水性。由于樹木根系的吸水力大多為17~18kg/cm2,一般情況下不會出現根系水分的倒流,而林木根系卻能直接吸收貯存在保水劑中的水分,這一特性決定了保水劑在農林業抗旱節水植物栽培技術中的廣泛應用。

      目前,市場上常見的保水劑,根據其品種和顆粒的大小,吸水性狀有一定差異,顆粒小的吸水倍率較高,顆粒大的吸水倍率稍低。據北京林業大學生態工程學院在黃土半干旱區的試驗結果,不同品種和顆粒大小的保水劑在吸收pH值為8.0~8.2的黃土浸提液(即土壤水分)后,總重量可達自重的100~120倍。保水劑在吸水后有一個逐漸變軟、膨脹的過程,并依品種不同分別呈凝膠、絮狀凝膠和顆粒狀凝膠形式貯存水分。
      1 保水劑的品種及其主要成分
      目前國內外的保水劑共分為兩大類,首類是丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物(聚丙烯酰胺),另一類是淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物(聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨、淀粉接枝丙烯酸鹽等)。
      1.1 聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺呈白色顆粒狀晶體,主要成分為:丙烯酰胺65%~66%+丙烯酸鉀23%~24%+水8%~10%+交聯劑0.5%~1.0%。在國際上,法國、德國、日本、美國和比利時等國所生產的保水劑大多屬于這類成分的產品。該產品的特點是:使用周期和壽命較長,在土壤中的蓄水保墑能力可維持4年左右,但其吸水能力會逐年降低。據黃土區造林試驗觀察,使用該類保水劑造林后的當年,其吸水倍率維持在100~120倍,第二年吸水倍率降低20%~30%,第三年降低約40%~50%,第四年降低更多。目前,該類保水劑國外產品的市場價約為36~38元,國內產品的市場價(包括利潤)為20~22元。
      1.2 淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物
      (1)聚丙烯酸鈉。聚丙烯酸鈉為白色或淺灰色顆粒狀晶體,主要成分有:聚丙烯酸鈉88%(其中含鈉24.5%)+水8%~10%+交聯劑0.5%~1.0%。國內生產的保水劑大多是這種成分的產品。其主要特點是:吸水倍率高,吸水速度快,但保水性能只能保持2年有效。據造林地觀測,這類產品的吸水能力和吸水速率明顯高于聚丙烯酰胺產品,在土壤中如遇充分給水,0.5~1.0h后便可迅速吸收自重130~140倍的水分,但第二年的吸水倍率要降低約60%左右。目前該產品的市場價(包括利潤)約為15~16元。由于聚丙烯酸鈉會造成土壤中鈉離子含量的遞增,林業和農業用保水劑的生產廠家大多改為生產聚丙烯酸鉀或聚丙烯酸銨,市場價格也略有升高,為18元左右。
      (2)淀粉接枝丙烯酸鹽。該產品為白色或淡黃色顆粒狀晶體,主要成分為:淀粉18%~27%+丙烯酸鹽62%~71%+水10%+交聯劑0.5%~1.0%。這種產品在用于造林地蓄水保墑時,使用壽命一般只能維持一年多的時間,但吸水倍率和吸水速度等性狀極佳。據實驗室對黃土浸提液的吸水對比試驗,該類保水劑在遇水后的15~20min內即可吸收自重150~160倍的水分。市場價14元左右。
      2 保水劑在造林綠化中的應用
      2.1 使用方法
      造林綠化工程中,保水劑一般的使用方法是,在植樹穴內將保水劑與土壤充分均勻混合后再栽植苗木,當土壤中的保水劑遇到下滲水后,可以有效蓄貯水分供苗木利用。要注意的是,保水劑并不是造水劑。因此,正確的使用方法應該是在雨季造林前整地時就施用保水劑,經一個雨季的充分吸水,便可使當年的雨季或秋季造林、甚至翌年的春季造林的成活率提高15%~20%,生長量提高25%左右。
      而在干旱少雨又無灌溉條件的情況下,例如春季造林,當土壤含水量不足10%時,施用保水劑前應將其投入大容器中充分浸泡,使之充分吸水呈飽和凝膠狀后再與土壤混合使用,否則結果將適得其反。當然,如條件容許,各造林季節盡量都使用浸泡吸水后的保水劑,效果會更好。因為干保水劑在土壤中遇水膨脹時,周邊土壤的壓力會降低其吸水的能力;而使用事先吸水膨脹后的保水劑,特別是大顆粒的保水劑,既可保證其釋水縮小后再遇水膨脹的有效空間,還可增大土壤孔隙和通氣性能。
通過對各類保水劑的多年使用對比,造林綠化適宜采用2~4mm粒徑的大顆粒保水劑產品,其既能滿足土壤孔隙空氣通暢的要求,所貯存吸收水分的80%~85%又可被林木高效利用;而一些粉狀保水劑產品,使用時若與土壤混合不均勻,吸水后容易在局部產生糊狀凝膠,造成相當范圍的土壤蓄水過高,嚴重影響土壤通氣和林木生長,個別甚至造成林木枯死。
具體操作時,保水劑應施入表層土壤以下,以避免長期紫外線照射所造成的降解。

     溫馨提示:需要強調的是,盡管保水劑可顯著提高干旱、半干旱地區的造林成活率,但在具體使用之前,必須首先了解產品性狀、掌握正確的使用方法和適宜的施入量。 

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