保水剂在水土保持中的应用及研究进展

保水剂在水土保持中的应用及研究进展

李贤伟

广西南宁530000

摘要：保水剂作为一种高分子化合物，具有保水、保土、保肥功能。保水剂通过自身保水特性和土壤学作用机制，可改善土壤结构，降低土壤密度，提高土壤抗蚀性，起到水土保持作用。针对保水剂的水土保持功能，通过介绍保水剂的水土保持作用机制、在水土保持应用中的关键因素、水土保持效益以及目前应用中存在的问题，指出保水剂虽具有显著的水土保持效益，但必须结合适宜的保水剂类型、适宜的施用方法和施用量等因素合理使用。认为对于保水剂的研究，应以基础研究为重点，并开发多功能复合保水剂，同时扩大保水剂在水土保持中的应用领域和范围。

关键词：保水剂;水土保持;防治机制;

引言：

1水土保持作用机制

保水剂是一种高分子化合物，具有强吸水、保水及反复吸水功能，能迅速吸收自身质量几百倍甚至上千倍的水分，吸持后的水分85%～95%可缓慢释放供作物利用。保水剂的分子链无限长地连接着，分子之间呈复杂的三维网状结构，使其具有一定的交联度;在其交联的网状结构上有许多羧基、羟基等亲水基团，当它与水接触时，其分子表面的亲水性基团电离并与水分子结合成氢键，通过这种方式吸持大量的水分。

1.1保水

保水剂的吸水持水性，使其施入土壤后能大幅度提高土壤对水分的吸收能力，使水“固化”在树脂网络结构中，起到保水的作用。保水剂遇降水或灌溉吸收水分，可增加水分入渗速率，减少地表径流量，减弱径流对地表的直接冲刷，防止坡地土壤侵蚀。保水剂在提高土壤吸水能力、减少径流的同时，还能将吸收的大部分水分贡献给植物生长。保水剂在水土保持工作中，不仅直接减少土壤侵蚀，而且能促进生物措施、农业措施的发挥，具有重要意义。

1.2保土

保水剂作为一种高吸水性树脂，与土壤黏粒间存在吸附作用。保水剂抑制黏粒的水化、膨胀、分散和转移，并且在土壤中吸水膨胀，把分散的土壤颗粒黏结成团块状，使土壤密度下降，总孔隙度增加，土壤结构得到改善，可增强土壤抗侵蚀能力，起到保土作用。但保水剂的这种效果受到保水剂种类、施用量、施用方法、土壤质地等多种因素的影响。

1.3保肥

保水剂表面分子有吸附、离子交换作用。土壤溶液中的铵离子能被保水剂中大量可解离的离子交换或络合，以“包裹”的方式把铵离子包裹起来，减少肥料淋失。保水剂对铵态氮有明显的吸附作用，而且保水剂量一定时，吸肥量随肥料的增加而增加。

2应用中涉及的主要因素

2.1选用类型

保水剂类型的选择对其水土保持效益起着关键性的作用，关系到如何在水土保持中施用以及怎样发挥更好的效果，如在荒漠地带，为能将降雨及时吸收，不仅要考虑使用吸水倍数较高而且吸水速率快的保水剂，还要考虑保水剂的反复利用效果。

2.2施用方法

国内治理水土流失的高分子聚合物多为PAM(聚丙烯酰胺)，保水剂多用于农业生产，应用在水土保持方面的研究较少。保水剂在农业上的施用方法有种子涂层(种子包衣、浸种)、与土壤混合、凝胶蘸根、飞播及流体播种、作培养基质等。保水剂用于水土保持，国外的施用方法主要是与土壤混施。由于将土壤与保水剂混合均匀十分困难，日本人在保水剂中混入无机物质(黏土)制成了复合保水剂及膨润土型保水剂(复合保水剂BI)。国内保水剂常用使用方法多为沟施、层施、穴施、翻施等。综合来看，保水剂应用于水土保持，施用在0～10cm土层效果显著，PAM在水土保持中的应用多采用溶解法、撒施法、喷洒法等，多集中在土壤表层。

2.3施用量

在水土保持应用中，保水剂的使用量还没有统一的规定，一般使用量因施用方法、目的、土壤质地等因素的不同而不同。在水土流失治理中施用保水剂，理论上为使用量越大效果越好，但考虑到经济效益，一般采用一个产投比高的施用量。在抗旱造林中使用的保水剂，其施用量并不是越大越好。使用量应该科学合理，使用量太小，发挥不了蓄水保墒的功效，使用量太大，不仅提高了造林费用，而且雨季会导致土壤蓄水过量，造成树根腐蚀。

2.4施用范围

保水剂应用于水土保持，其作用的发挥还存在一个效应时间和效应空间。保水剂吸水性能主要受其本身的组成和结构，以及水溶液或土壤中的盐分组成、土壤质地和pH值等因素的影响，而实际应用中还与外界环境条件，包括土壤温度、湿度、微生物状况、土壤干湿交替程度等因素有关;所以，保水剂应用在治理水土流失的过程中，并不是任何情况下都有效果。

2.4.1土壤类型

我国土壤类型多样，同种类型的保水剂在不同土壤质地施用可能会有不同效果。保水剂对粗质地的土壤保水效果较好。

2.4.2土壤离子含量

土壤溶液和水溶液中离子浓度对保水剂应用效果有很大的影响。一般离子浓度越大、价态越高，则保水剂的吸水倍率越低，不同价态离子对其吸水率的影响表现为Na+＜K+＜Mg2+＜Ca2+＜Fe3+。因此，在生产实践中选择保水剂时，要充分考虑土壤盐碱化程度和灌溉水质，结合当地的土壤性质、土壤中的离子类型及浓度确定所用保水剂类型。

2.4.3土壤含水量

保水剂的水土保持功能与其保水、持水能力和增加土壤水分入渗速率密切相关。一般认为，造林时土壤有效含水量不能低于7.5%，否则施用保水剂造林难以成功。

3水土保持效益

3.1提高苗木成活，促进苗木生长

目前我国森林覆盖率低，水土流失严重，林草措施在水土保持中占据重要地位。干旱少雨区成功造林是全世界面临的难题。保水剂在造林绿化中有显著作用。

3.2改良土壤结构

土壤团聚体是表征土壤结构的重要参数，其数量和稳定性是衡量土壤可蚀性和土壤质量状况的重要指标。保水剂高分子链结构可增强易分散微粒间的黏结力，使微粒能够彼此黏结，团聚成水稳性团粒，从而引起粒径组成的变化，形成大团聚体，提高土壤的抗蚀性。大量的试验结果表明，在土壤中加入高分子保水剂有利于土壤团粒结构的形成，特别是大于1mm的团聚体比例增长迅速。

3.3提高土壤保肥性能

保水剂具有明显的吸附作用，当保水剂的用量一定时，其吸肥量随肥料的增加而增加，但其保水效果会受所施肥料种类的影响。保水剂应用于水土保持，不仅可吸收、保存降水，减少径流，增加土壤水分入渗，改善土壤结构，减少水土流失，改善土壤生态功能，而且在作物需要水分时，能将保存的水分释放出来促进作物生长。保水剂在保持水土的同时还可产生一定的农业经济效益，促进了保水剂在水土保持中的应用。

4结语

我国应用保水剂防治水土流失还处于起步阶段。从理论上分析，保水剂具有良好的水土保持效应，但在实际应用过程中还存在很多问题。例如:产品价格高、产品使用性能与实际需求差距较大;缺乏对保水剂作用原理的全面正确理解;应用技术缺乏规范;等等。这使得保水剂的作用没有得到充分发挥甚至出现一些相反的结果。而且保水剂应用效果受多种因素影响，如土壤质地、施用时机及方法等，给保水剂的使用带来很大的困难。在实际应用保水剂过程中，要在室内和田间针对本地区的具体自然状况进行多项试验，确定保水剂施用的最佳类型、施用量、施用方法等，保证保水剂的施用效果。

参考文献

[1]李景生，黄韵珠．土壤保水剂的吸水保水性能研究动态［J］．中国沙漠，1996，16(1):86-91.

[2]黄占斌，辛小桂，宁荣昌，等．保水剂在农业生产中的应用与发展趋势［J］．干旱地区农业研究，2003，21(3):11-14.

作者姓名：李贤伟身份证号：45252619691213xxxx