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保水剂在边坡绿化防护中应用
[发布日期:2011-12-31  点击次数:4845]
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中国是世界上水土流失最严重的国家之一,水土流失面积达 356万km2,占国土面积的37%。目前,中国全国宜治理的水土流失面积仍有二百万平方公里,按现在的治理速度,需要半个世纪的时间才能得到初步治理。并且,水利、公路、铁路、矿山等建筑工程建设以及人类其他活动会造成大量的裸露土坡和岩石边坡,从而导致严重的水土流失。这些水土流失依靠自然力量难以恢复、甚至会更加恶化。为了加快边坡水土流失的治理,科研工作者开发出各种技术和产品来绿化边坡。在众多的措施中,应用保水剂治理边坡水土流失是目前采用的重要手段之一。保水剂又称为高吸水性树脂、超强吸水剂、固体水或高分子吸水剂,是利用强吸水树脂制成的一种具有强力吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的去离子水,数十倍至近百倍的含盐水分,并且具有重复吸水的功能,吸水后膨胀为水凝胶,然后缓慢释放水分供种子发芽和作物生长利用,从而增强土壤保水性能、改良土壤结构、减少水的深层渗漏和土壤养分流失、提高水分利用率。保水剂适合在降水稀少、雨水年季分布不均匀的地区以及缺少灌溉水源的地区使用。

  1 保水剂的类型
  保水剂是一种交联密度很低、不溶于水、高水膨胀性的吸水力特别强的高分子聚合物。保水剂的成分因生产厂家和剂型而分为不同系列:1)淀粉系列,包括淀粉接枝、羟甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉和淀粉黄原酸盐等。2)纤维素系列,包括纤维素接枝、羟甲基化纤维素、羟丙基化纤维素和黄原酸化纤维素等。3)合成聚合物系列,包括聚丙烯酸盐类、聚乙烯醇类、聚氧化烷烃类和无机聚合物类等。4)蛋白质系列,包括大豆蛋白、丝蛋白类和谷蛋白类等。5)其他系列,包括果胶、藻酸、壳聚糖等。6)混合系列,各种不同类别的保水剂的混合物。以淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物应用最为广泛。聚丙烯酰胺型保水剂使用周期长,稳定性和耐盐性好,缺点是吸水能力逐年下降,一般可维持四年左右;淀粉接枝型保水剂吸水倍率和速率较大,成本相对较低,缺点是使用寿命短,易于降解,一般只能维持1-2年左右,稳定性和耐盐性较差。

  2 保水剂的特点
  保水剂具有以下的特点:1)能快速吸收雨水、灌溉水并保存起来,当植物需要时,又缓慢释放,这样既能保证植物正常生长所需的水份,又能防止因蒸发、渗漏、流失把水份浪费掉,保证土壤长期保持湿润,可反复吸水、放水、缓慢供植物利用。2)改良土壤结构(团粒结构、透水性、透气性、热容量)。反复的收缩与吸胀给土壤造成大量的孔隙,提高了土壤的透气性、透水性,改善了根际环境,同时也增强了根际微生物的活动,加快了根际周围有机矿物质的分解有利于根系吸收,促进了根系和植物的生长发育,改良了土壤基质,防止土壤板结,盐渍化。3)在各类土壤、各种植物以及不同气候条件下都能保持其稳定性和高效性。4)促进生长,可提高种子发芽率5-15%,提早出苗1.5-3天,且促进根系生长,使植物根系更深。5)节省肥料和农药。如将农药肥料与其混用,在其储存雨水和灌溉水的同时也能把农药肥料保存起来缓慢释放,不会因蒸发、渗漏和流失而把农药肥料浪费掉,从而提高农药肥料的利用率。6)无毒、无害、无副作用,使用过程对环境作物没有任何污染。

  3 保水剂的保水改土作用
  保水剂加入土壤以后能提高土壤对降水的吸收能力,提高土壤的吸水速度。在一定范围内,土壤吸水能力随着保水剂用量的增加而增加。
  保水剂在水份充足时吸收水份并将其储存起来供植物生长需要时使用,能提高土壤的保水能力,抑制土壤水分的无效蒸发,增加土壤含水量。
  保水剂能改善土壤结构,增强土壤抗侵蚀能力。保水剂加入土壤以后,土壤形成团聚体的能力增强。保水剂反复地收缩与吸胀给土壤造成了大量的孔隙,提高了土壤的透气性,改善了根隙环境,同时也增强了根隙微生物的活动,加快了根际周围有机矿物质的分解,有利于根系吸收,促进了根系和植物的生长发育,改良了土壤基质,防止土壤板结和盐渍化。
  保水剂与其它肥料结合使用,可以延缓肥料释放速度,提高肥料的利用效率率。保水剂中所含有的微量元素也可以缓慢释放,供植物生长使用。
  由于保水剂吸收大量的水分,减少了保水剂周围环境温度的变化,因此,还具有一定的保温性能。

  4 保水剂的使用方法
  保水剂的物理形状为规则或不规则的颗粒状和粉末状固体。一般来说,颗粒状产品通气性较好,寿命长,适合于拌土使用。粉末状保水剂拌土使用时,如若与土壤搅拌不匀,吸水后易造成土壤局部含水量过多,影响土壤透气性,甚至造成苗木根系腐烂。故一般不用于拌土,而适合于种子包衣或蘸根。一般还需要根据土壤类型不同使用保水剂,砂土中适宜使用较大颗粒的保水剂,粘土和壤土中适宜使用粉末状的保水剂。

  5 保水剂在边坡绿化中的应用
  由于边坡、特别是陡峭的岩质边坡,土层瘠薄,水分不易保存,植物难以生根发芽,用保水剂混合植物种子播种,结合其他土壤稳定技术,可以提高边坡土壤的存水量,使植物能够正常生长,并能够减少灌溉用水量和提高植物的抗逆能力。陈本建(2000)报道,使用保水剂可以提高黑麦草的出苗率,提高其抗旱性,减少灌水量,并使其提前出苗。杨勇等(2002)、丁书侠等(2003)试验研究表明,利用保水剂在路基边坡造林,可提高苗木成活率和保存率,增加根系层土壤含水率,促进植物生长,使苗木成活保存率提高7%,生长量增加19.2%,土壤含水率提高 1.83%。

  6 讨论
  保水剂不是造水剂,在使用时应使其充分吸水,才能发挥保水作用。不同的厂家生产的保水剂性质不同,还需要对照说明书,按照要求规范使用,才能取得最佳效果。
  目前保水剂的功能主要是集水、保水和节水,但是保水剂与水、土壤的相互作用、以及保水剂与植物根系相互作用的研究还不多。我们还需要开发具有更多诸如保肥、促进生长等功能的保水剂。
  保水剂的制作原料主要是石油产品、纤维素、淀粉及其衍生物,制造成本较高。今后应开发出廉价并且吸水能力强、吸水速度快、持效性长的保水剂产品,真正促进保水剂在水土保持和边坡绿化中的大面积推广利用。

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