保水劑在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用研究

孫吉娜　柴勇

保水劑是一種高吸水性樹脂（SAP）。從原料上可分為淀粉類、纖維素類、聚合物類。農(nóng)用保水劑在國(guó)內(nèi)外通稱保水劑，它與其他用途保水劑在合成原料和性能要求上有所區(qū)別。目前國(guó)內(nèi)外的保水劑根據(jù)其組成成分可劃分為淀粉接枝丙烯酸鹽聚合交聯(lián)物（簡(jiǎn)稱淀粉接枝型）和丙烯酞胺—丙烯酸鹽共聚交聯(lián)物（簡(jiǎn)稱聚丙烯酞胺型）。1969年美國(guó)農(nóng)業(yè)部北部研究中心（NRRC）首先研制出淀粉接枝聚丙烯睛類保水劑，并于20世紀(jì)70年代中期將其用于玉米、大豆種子涂層、樹苗移栽等方面。我國(guó)保水劑的開發(fā)始于20世紀(jì)80年代初期，發(fā)展速度較快。全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心于2000年在全國(guó)18個(gè)省市地區(qū)的幾十種作物上，開展了博亞保水劑的應(yīng)用試驗(yàn)示范，對(duì)其使用方法和用量進(jìn)行了探討，取得了良好效果。可見保水劑已成為節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的一個(gè)重要組成部分。

一、保水劑的特性

1.吸水性 不同保水劑吸水能力不同。一般來說，離子性聚合物的吸水能力比非離子性聚合物要高，而且聚合物的離子化程度越高，吸水能力越強(qiáng)。保水劑的吸水倍數(shù)一般為自身重量的幾十倍、幾百倍甚至幾千倍。不同水質(zhì)對(duì)保水劑的吸水倍數(shù)有明顯影響，與在純水中相比，保水劑在自來水、河水、泥水、土壤浸提液中的吸水倍數(shù)下降。保水劑不但吸水量大，而且吸水速率快，離子性保水劑比非離子性的吸水速率慢。保水劑顆粒大小對(duì)吸水速率也有較大影響，一般而言，同一類保水劑，顆粒越小，吸水速率越快，越容易達(dá)到吸水飽和。

2.保水性 吸水材料的脫水方式主要有兩種，一種是加熱蒸發(fā)，另一種是加力（如壓力、離心力等）脫水。保水能力因測(cè)定條件不同又分為自然條件保水性、熱保水性、壓保水性、在土壤中的保水性等。保水劑吸水后變?yōu)樗z，吸收的水分在自然條件下蒸發(fā)速率明顯下降，而且加壓也不易離析，表現(xiàn)出很強(qiáng)的保水能力。專業(yè)人員測(cè)定了淀粉接枝共聚丙烯酞胺的保水性能，結(jié)果表明吸水凝膠在轉(zhuǎn)速為每分鐘4000圈的離心機(jī)中連續(xù)離心1小時(shí)后，其保水率仍高達(dá)97%，說明其具有優(yōu)越的保水性能。

3.反復(fù)吸水性 保水劑施入土壤后，隨作物的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)遭遇多次干濕交替，這就要求保水劑應(yīng)具有良好的再生能力，即吸水—釋水—干燥—再吸水。保水劑經(jīng)過多次反復(fù)吸水，一般吸水倍數(shù)下降50%～70%后趨于穩(wěn)定。

二、保水劑在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用效果

1.對(duì)出苗率和移栽成活率的影響 大田作物如小麥、玉米、大豆、花生、馬鈴薯、油菜、谷子、棉花等用保水劑包衣處理后，出苗可提前1～4天，出苗率可提高8%～47%。有關(guān)人員先后對(duì)番茄、玉米進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)保水劑可提高發(fā)芽率和出苗率，其原因是保水劑改善了土壤通透性，增強(qiáng)了土壤中微生物活性，延長(zhǎng)了化學(xué)肥料分解，增加了植物對(duì)某些營(yíng)養(yǎng)元素的吸附和吸收能力，增加了水分入滲量。對(duì)移栽作物而言，保水劑一般可提高幼苗成活率10%～30%，在特定條件下甚至更高，并可縮短緩苗期2～7天。板栗、蘋果、山楂、油松、楊樹、槐樹等用保水劑蘸根處理后，其移栽成活率提高12%～60%，針葉林的成活率平均增幅為2.7%～22.39%，闊葉林1.8%～14.8%。

2.對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育的影響 保水劑可促進(jìn)植物根系和地上部發(fā)育，主要表現(xiàn)在株高、莖粗、干物質(zhì)積累和根干重等方面。土壤溝施保水劑，使玉米株高增加8～10厘米，穗位增加2～3厘米，莖粗增加0.2～0.3厘米，氣生根層數(shù)增加1～1.5層，最長(zhǎng)氣生根增長(zhǎng)7～10厘米。研究人員發(fā)現(xiàn)，保水劑配合微肥使用，還可推遲獼猴桃黃葉病的發(fā)病時(shí)間和減緩感病癥狀，病情指數(shù)小于單獨(dú)使用微肥的處理。

3.對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 大量的試驗(yàn)結(jié)果表明，施用保水劑對(duì)農(nóng)作物具有普遍的增產(chǎn)效果。據(jù)中國(guó)農(nóng)科院作物所在幾種農(nóng)作物上的研究結(jié)果，施用保水劑后的增產(chǎn)幅度：冬小麥7.9%～17.8%、玉米8.0%～14.9%、谷子7.7%。施用BP保水劑后，地膜小麥、地膜玉米、豌豆、馬鈴薯分別較對(duì)照田產(chǎn)量提高10.79%、12.19%、8.87%、8.25%。在壤質(zhì)褐土應(yīng)用保水劑，甘薯單株莖數(shù)、平均薯塊重均有增加，田間生產(chǎn)增產(chǎn)4.6%～31%。SA型抗旱保水劑處理的花生單株結(jié)果數(shù)、單位面積產(chǎn)量均比對(duì)照明顯提高，使花生增產(chǎn)7%～15%。在水稻中應(yīng)用保水劑，可促進(jìn)分蘗，增產(chǎn)6.2%。保水劑處理甘蔗“新臺(tái)糖22號(hào)”可增產(chǎn)12.79%～25.48%。

三、保水劑應(yīng)用展望

應(yīng)用保水劑作為農(nóng)林生產(chǎn)中節(jié)約用水的一條新途徑，有著極其廣闊的前景。目前，限制保水劑應(yīng)用的瓶頸是價(jià)格，今后化學(xué)研究領(lǐng)域與農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域應(yīng)共同尋找降低保水劑成本的途徑，價(jià)格問題解決以后，對(duì)于干旱半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展會(huì)有很大貢獻(xiàn)。另外產(chǎn)品因?qū)嶒?yàn)地點(diǎn)、施用時(shí)間、作物種類不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異較大，還要探索保水劑的集約化經(jīng)營(yíng)。目前保水劑一般應(yīng)用于土壤中，隨著無土栽培的普及和基質(zhì)栽培的特殊性，尤其在蔬菜穴盤育苗技術(shù)中，穴盤的特殊構(gòu)造造成秧苗營(yíng)養(yǎng)面積很小，基質(zhì)的持水量和保水性成為提高秧苗質(zhì)量的重要限制因子，就更需要應(yīng)用保水劑來解決問題。