高分子保水剂在土壤水肥保持和污染治理中的应用进展

高分子保水剂(super absorbent polymer,SAP)是一种具有高吸水和保水能力的高分子聚合物,应用土壤具有水肥保持和土壤改良等多重效应,近年在农业生产、水土保持和污染治理中应用受到重视。该文通过作者多年研究积累和文献综合分析,回顾了高分子保水剂发展历程,提出其效应原理的理论体系,包括保水剂自身吸水、保水和释水原理,保水剂促进土壤改良和保持效应原理;保水剂提高肥料等农化产品利用效率原理;保水剂调节植物生理节水效应原理和固化土壤重金属效应原理。此外,文章对保水剂在农业水肥保持与高效利用、土壤重金属污染治理等方面的研究进展进行了系统分析,并根据其存在问题,指出加强新型产品研制及其应用基础研究,加快应用技术推广是保水剂发展的主要方向。

保水剂对水分胁迫下辣椒生长及光合作用的影响

以‘超越5号’辣椒品种为试材,研究了中度水分胁迫10d和20d及随后分别复水的过程中保水剂对始花期辣椒植株的生长量、叶绿素以及光合特性的影响。结果显示:(1)水分胁迫显著抑制了辣椒植株的生长、叶绿素含量以及光合作用。(2)添加2‰的保水剂显著提高了水分胁迫下植株的株高、茎粗、干鲜重、叶绿素含量以及净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率等光合参数,降低了气孔限制值和水分利用率。(3)保水剂能够显著缓解短时间内中度水分胁迫造成的伤害,但随着胁迫时间的延长保水剂缓解的效果有限。(4)复水后,添加保水剂的植株生长量、叶绿素含量以及光合参数都显著高于未添加保水剂的植株,同时短时间胁迫下恢复的效果明显好于长时间胁迫的效果。研究表明,施加保水剂能通过提高叶绿素含量,缓解水分胁迫对辣椒叶片气孔的限制,从而提高叶片的光合作用效率,促进辣椒植株的生长,且胁迫时间越短,保水剂缓解的效果越好。

保水剂施用方式对马铃薯产量和水分利用效率的影响

采用盆栽试验,比较深施、浅施、侧施、全施和不施(对照)等保水剂应用方法在充分供水和水分亏缺两种供水条件下,马铃薯(Solanum tuberosum L)生长、产量和水分利用效率(WUE)效应。结果表明,除浅施处理外其它方式施用保水剂处理都能促进马铃薯株高,水分胁迫下能促进马铃薯根系发育。在充分供水和水分胁迫下,深施保水剂使马铃薯产量较对照提高9.4%和16.6%,WUE提高12.82%和54.73%,侧施保水剂使马铃薯产量较对照提高39.4%和21.5%,WUE提高58.79%和59.46%;在水分胁迫下,全施保水剂使马铃薯产量和WUE较对照分别提高15.4%,56.76%。

保水剂垫料栽培基质对番茄生理指标及产量的影响

【目的】探讨添加不同种类保水剂(SAP)发酵床秸秆垫料栽培基质(以下简称垫料基质)对番茄生理指标及产量的影响,为蔬菜基质节水栽培提供参考依据。【方法】在垫料基质中添加3种类型(SAP1、SAP2和SAP3)及2个浓度(0.4%和0.8%)的SAP,测定各处理垫料基质的基本理化性状和种植番茄的生长参数、光合参数和保护酶活性等生理指标。【结果】与不添加SAP的对照(CK)相比,在等量浇水的情况下,垫料基质添加0.8%SAP1、SAP2和SAP3的番茄总产量分别提高10.0%、14.5%和26.5%,以添加0.8%SAP3的番茄增产效果最佳;添加3种SAP均有利于提高番茄叶片光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr),且SAP浓度越高,效果越佳;在开花期,添加0.8%SAP1、SAP2和SAP3的番茄叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著高于CK(P<0.05);在结果期,添加SAP处理的番茄叶片SOD活性降低,而POD活性升高,其中添加高浓度(0.8%)SAP的番茄叶片POD活性比添加低浓度(0.4%)SAP的升幅更明显。【结论】在垫料基质中添加SAP特别是添加淀粉基保水剂(SAP3)可改善番茄的部分生理指标,有利于番茄生长并提高产量,在蔬菜基质栽培中具有较高的推广价值。

保水剂对砂质土壤物理性质的影响

以山西农业大学苗圃试验田为研究对象，通过选取样地进行试验，测定了在土表施用保水剂（SAP）和SAP＋PAM（土壤结构调理剂）2种处理方式后，喷灌和渠灌条件下不同层次（0-20，20-40，40-60cm）土壤容重、田间持水量、土壤含水率的变化。结果表明，施用SAP，SAP＋PAM后可以明显降低土壤容重、增加田间持水量、提高土壤含水率，并且沙壤土较砂性土作用效果明显；沙壤土的2种灌溉方式相比，容重降幅相差不大，渠灌的田间持水量增幅大于喷灌。研究结果可为半干旱区农区提高水分利用率及灌溉效率提供重要的理论依据。

保水剂对马铃薯生长及抗旱生理指标的影响

采用田间试验方法,研究水分胁迫条件下保水剂不同施用方法和不同施用时期对马铃薯生长、产量及叶片中可溶性糖、游离脯氨酸、丙二醛含量等抗旱生理指标的影响,找出马铃薯生产上合理的保水剂施用方式。结果表明:在水分胁迫条件下,穴施保水剂效果较好,苗期穴施保水剂增产明显,单株大薯重增加48.87 g。

高分子保水剂应用现状及其发展前景

高分子保水剂(Super Absorbent Polymer,SAP)是一种具有有超高吸水保水和缓释肥料能力的高分子聚合物,吸水膨胀生成凝胶,长效持水,具有较好的稳定性和可逆性,应用土壤时具有水肥保持和土壤改良等多重效应,可多次利用,近年在农业生产、园林绿化、工业加工、水土保持和污染治理中应用受到重视。本文综合分析回顾保水剂的作用以及应用现状。

我国保水缓释肥料的研究进展

保水缓释肥料是未来肥料产业最具前景的重要方向之一,综述了近年来我国保水缓释肥料的研发进展,分析了相关研发存在的问题,提出了我国保水缓释肥料开发应进一步采取的对策。

用于生态修复工程的保水材料性能对比研究

保水材料的选用是决定干旱、半干旱地区人工植被建植效果的关键因素之一。通过对超吸水纤维(SAF)和保水剂(SAP)的保水性能开展各项测试,明确各产品的适用条件。结果表明:(1)在去离子水中,SAF和SAP的饱和吸水倍率分别约为150 g·g^(-1)和233 g·g^(-1),其达到饱和吸水倍率所需的时间分别为15~20 min和180 min;(2)SAF和SAP的吸水倍率都受pH和盐分影响较大,吸水率随p H值的增加呈倒"Λ"型变化趋势,在中性条件下效果最优;水体中电解质浓度越高,吸水倍率越差;(3)在室外条件下,SAF对土壤中入渗水的截留效果和保水性能均优于SAP;因此建议在边坡植被恢复等工程中应优先选用SAF作为保水材料。

干旱胁迫下保水剂对苹果幼苗生长和氮素吸收分配的影响

以两年生苹果幼苗‘红将军’/平邑甜茶为试材,通过保水剂吸收15N-尿素溶液的方法,研究了干旱条件下保水剂对苹果幼苗的生长及氮的吸收分配特性的影响。结果表明,干旱条件下,保水剂处理减少了根系生长的营养消耗;干物质总量增加8.63%。保水剂处理的细根、粗根、一年生枝、叶的Ndff (%)值显著高于对照,叶芽和花芽的Ndff (%)值显著低于对照。保水剂处理叶片的15N分配率升高20.04%,粗根15N分配率降低16.15%。保水剂处理整株的尿素利用率升高52.38%,除叶芽与细根外,其他各部位尿素利用率均显著升高,其中以叶片最为显著,为85.8%。在干旱胁迫下,保水剂的施用可以减少植物根系生长的营养消耗,增加地上部的养分积累,促进花芽形成;增加同化物积累量,优化同化产物分配格局,将更多的同化产物用于地上部器官的生长发育,促进植株的生殖生长和增加贮藏营养。

不同节水措施对马铃薯生长及水分利用的影响

结合地膜、保水剂和滴灌系统,研究其在不同土壤基质势下对马铃薯生长及水分利用的影响。结果发现:土壤20 cm处不同土壤基质势下,露地未施保水剂处理有较好的生长势和较高产量,地膜覆盖并施用保水剂处理能提高大中薯率、商品薯率和灌溉水利用率;土壤基质势在-20 kPa及-25 kPa下,马铃薯生长势、产量及块茎商品性差异不大,但较低的土壤基质势会削弱保水剂的保水性能。试验结果表明:晚播春马铃薯不适宜在整个生育期内覆盖地膜,采用保水剂与滴灌系统相结合可以达到节水增产的目的。

环境材料在农业生产及其环境治理中的应用

环境材料是具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料,近年在农业生产及其环境治理中的应用受到重视。在农业生产中,环境材料主要为改善土壤微生态和促进作物生长的环境材料,以及环境友好型的化肥、农药和地膜等新型农资材料;在农业环境治理中,主要为生态破坏和农业环境污染的治理材料。本文就环境材料内涵及其在农业生产和环境治理等方面的研究和应用进行分析,包括农业抗旱节水、土壤重金属污染治理和盐碱地土壤改良等3个方面。(1)环境材料在农业抗旱节水中的应用主要是土壤保水剂和作物叶面抗蒸腾剂。土壤保水剂作用机理包括自身吸水、保水和释水原理、促进土壤改良和保持原理、提高肥料和农药等农化产品利用效率原理、调节植物生理节水效应原理,其合成技术研究比较成熟,但还需加强应用技术研究;作物叶面抗蒸腾剂取得一些进展,但仍处试验阶段,仅黄腐酸类产品应用较快;(2)环境材料在土壤重金属污染治理中的应用研究广泛,生物修复和化学固化修复技术进展较快,但对环境材料修复重金属污染土壤的潜在风险研究不足;(3)环境材料在改良盐碱地中的应用主要是加钙环境材料(石膏)和加酸环境材料(腐植酸),这些环境材料与聚丙烯酰胺(PAM)结合效果较好。此外,本文指出了环境材料在农业生产及其环境治理中应加强的研究方向:一是应加强新型环境材料的研发;二是加强环境材料的应用基础研究与应用效果评价;三是加强环境材料与生物技术和农业工程技术的结合。