保 水 劑 在水土保持中的應用

□ 楊建鋒

保 水 劑 在水土保持中的應用

□ 楊建鋒

［導讀］保水劑是一種高分子化合物，具有保肥、保水、保土的功能。通過其自身土壤學作用機制和保水特性，可提高土壤抗蝕性，降低土壤密度，改善土壤結構，起到水土保持作用。保水劑雖具有顯著的水土保持效益，但必須結合適宜的施用方法、適宜的保水劑類型和施用量等因素合理使用。

1970年代中期，在美國首次研制出保水劑之后，亞洲和歐洲等近30多個發達國家都進行了研究和試驗，并將保水劑廣泛應用于園藝、農業、工業、建筑和衛生等各個領域。日本與埃及政府合作在沙漠綠化、英國在水土保持、日本在水稻育苗、法國在土壤改良、俄羅斯在節水農業等方面都取得了各自不錯的效果。我國保水劑方面的研究起步相對較晚，始于1980年，目前除了將保水劑大量應用于工業外，環境治理和節水農業等方面的應用還處于試驗探索階段。我國經濟發達的南方諸省，在荒礦治理、道路護坡、城市美化、果蔬及經濟作物栽培，以及經濟林建設和防護林等領域有一定程度的應用，但與發達國家相比相差甚遠。

伴隨著經濟的發展，環境問題不斷突出，人們開始不斷地探索新方法和新途徑來進行水土流失防治，發現保水劑的強持水性、高吸水倍率、減少土壤水分和養分流失、改良土壤結構、提高土壤水肥利用率等特性對防治水土流失有很好的作用。且保水劑對人體無刺激，無害無毒無環境污染，施于土壤后會逐漸被微生物分解，使用安全。近年來，水資源短缺日趨加重，治理水土流失的林草措施顯得勢單力薄，而保水劑作為防治水土流失一種化學措施應用前景廣闊，但目前相關系統性的研究甚少。

一、保水劑的特點

第一，能快速吸灌溉水、收雨水并保存起來，當植物需要時，又緩慢釋放。既能防止因蒸發、滲漏、流失等消耗水分，又能保證植物正常生長所需的水分，保證土壤長期保持濕潤，可以反復放水、吸水，緩慢供植物利用。

第二，在各種植物和各類土壤，以及不同氣候條件下都能保持其高效性和穩定性。

第三，節節約農藥和省肥料。如果保水劑加入到將農藥或者肥料中，則在保水劑儲存灌溉水和雨水的同時也能把肥料農藥保存起來緩慢釋放，不會因流失、蒸發、滲漏而把農藥、肥料損失掉，從而提高農藥與肥料的利用率。

第四，改良土壤結構（透氣性、團粒結構、熱容量、透水性、）。保水劑通過吸脹給土壤造成大量的孔隙和反復地收縮，提高了土壤的透水性、透氣性，增強了植物根系直接影響的土壤范圍內生長繁殖的微生物的活動。

第五，促進植物生長，可提高種子發芽率，提早出苗二至三天。

第六，無害、無毒、無副作用，使用過程中對作物、環境都沒有污染。

二、保水劑的種類

保水劑可按親水基團的種類、交聯方法、原料來源、制品形態等進行分類。通常人們習慣按原料來源把高吸水性樹脂分為三大類：合成樹脂系、淀粉系、纖維素系。

現階段經常使用的SAP主要有兩種：丙烯酞胺—丙烯酸鹽共聚交聯物和淀粉—丙烯酸鹽接枝共聚交聯物。丙烯酞胺共聚物穩定性好，耐紫外線和鹽的能力強，大顆粒壽命甚至可達10年以上。雖然一次性投入較大，但很適合使用在林業上，如草坪、盆栽花卉、荒礦復墾、庭院美化、道路建設和植樹造林等。淀粉接枝類含有一定淀粉，易于降解和發霉，但成不高，一般適合于根部涂層（蘸根）、育苗或種子包衣等。

三、水劑的保水改土作用

保水劑加入土壤以后，提高土壤的吸水速度，能提高土壤中降水吸收能力。在一定范圍內，保水劑用量與土壤吸水能力成正比。

由于保水劑吸收大量的水分，可以減輕保水劑周圍環境溫度的變化，因此，還具有一定的保溫性能。

保水劑在水分充足時吸收水分，并將其儲存起來供植物生長需要時使用，從而能提高土壤的保水能力，增加土壤的含水量，抑制土壤水分的無效蒸發。

四、水土保持效益

（一）提高土壤保肥性能

保水劑具有明顯的吸附作用，當保水劑的用量一定時，其吸肥量與肥料用量成正比，但肥料種類會受影響其保水效果。李長榮研究得到，尿素等非電解質肥料能使保水劑的保水、保肥效果得到充分發揮，是水肥耦合的最佳選擇；杜建軍等研究發現，施用0.05%—0.20%的保水劑時，氮、磷、鉀養分累積淋失量分別較不施保水劑減少13.60%—39.62%、28.31%—16.96%和6.76%—24.55%。張富倉等的研究結果表明，保水劑對土壤的有一定的保持能力，可減少土壤淋失，與對照相比，保水劑用量為0.2%、0.6%、1.0%時，塿土持留的含量分別增加12.4%、26.8%、28.5%，黃綿土持留的含量分別增加25.2%、32.1%、44.0%。

（二）提高苗木成活，促進苗木生長

目前我國森林覆蓋率低，水土流失嚴重，林草措施在水土保持中占據重要地位。干旱少雨區成功造林是全世界面臨的難題。保水劑在造林綠化中有顯著作用。

國外研究認為，施用保水劑促進了植物根系與嫩枝和生長，促使植物干物質質量增加，提高了植物的生物量和葉面積。宋永蓮等在柴達木盆地使用抗旱保水劑，紫花苜蓿出苗較對照增加24.25株/㎡，苗高平均增加0.32cm，存苗增加35.62株/㎡，鮮草增加0.41kg/㎡2，根長平均增長0.69cm。

（三）改良土壤結構

土壤團聚體是表征土壤結構的重要參數，其穩定性和數量是衡量土壤質量狀況與土壤可蝕性的重要指標。保水劑高分子鏈結構可增強易分散微粒間的黏結力，團聚成水穩性團粒，使微粒能夠彼此黏結，形成大團聚體，從而引起粒徑組成的變化，提高土壤的抗蝕性。

五、結語

保水劑在水土保持中的應用，基礎研究是重點，今后工作方向主要有：

第一，制定一系列節約水資源技術、綜合性保水體系，提高灌溉用水和自然降水利用率，防止荒漠化以及土壤退化的措施，這些措施應該以使用保水劑為中心；

第二，制訂出一個保水劑評價體系，作為保水劑統一生產與使用的規范用率。防止土壤退化和荒漠化；長期使用保水劑對土壤綜合效應的影響和從機制方面分析其“三保”的效果，使之成為水土保持中正確施用保水劑提供理論依據；

第三，新型保水劑的開發，即加強研究保水劑添加其他農林制劑，形成農田生產、植樹造林、綠化護坡、防沙治沙等不同用途的保水劑，以及拌種、土壤施用、灌水施用等不同種類的多功能保水劑系列化綜合型產品；

第四，制訂出一個保水劑測評體系，作為保水劑規范化生產與使用的規范水土保持中使用保水劑，在一定程度上也可促進生產效益的提高，帶來巨大的生態效益和社會效益，而且可改善生態環境。只有將生態效益同經濟效益語結合起來，在改善生態環境的同時，帶動其他產業的發展，促進經濟發展，才能使當地經濟發展進入良性的可持續發展軌道。