保水劑吸水性能模擬研究及應用效果試驗

魏云華　張燕青　潘宏

摘 要：保水劑（SAP）是一種高分子材料，其本身不溶于水，具有吸水性極強的特點。為了檢測保水劑吸水和反復吸水的能力，進行了保水劑吸水性能模擬研究及應用效果試驗。結果表明，保水劑能多次短時重復大量吸收多余水分，其持水能力能有效延長模塊式種植草坪的保持可觀賞的時間。研究結果在多用途輕便綠化種植模塊的研制中，為添加保水緩釋層提供了數(shù)據(jù)支持。

關鍵詞：保水劑;吸水性能;應用效果

中圖分類號 S152文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）15-0132-02

保水劑是一種新型高分子吸水材料，具有很強的保水性，可在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、水利、沙產(chǎn)業(yè)等領域發(fā)揮抗旱保苗、增產(chǎn)增收、改良土壤，防風固沙、水土保持等多種功能。近年來，水資源的日益匱乏已引起高度重視，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)已是必然趨勢，高性能保水劑的研制和應用研究越來越受到國內(nèi)外廣泛重視[1-4]。繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后，高性能保水劑已越來越被農(nóng)民接受。

保水劑本身并不溶于水，但具有吸水性極強的特點。大量研究表明，保水劑具有改善土壤結構、提高肥料利用效率、有效抑制土壤中水分的蒸發(fā)等效果[5-6]，廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)保護當中[7-11]。近10來年，農(nóng)業(yè)保水劑的應用日益發(fā)展，但是保水劑在農(nóng)地使用中的吸水能力受到土壤團粒大小、pH值、離子濃度等諸多因素的影響。由于在多用途輕便綠化種植模塊的研制中，運用到保水劑，且保水劑和基質層是相對隔離，因此，需要特別關注保水劑的2項性能，一是保水劑吸水能力，二是保水劑反復吸水的能力。因此，本研究進行了保水劑吸水性能模擬及應用效果試驗。

1 研究方法

1.1 試驗地概況 試驗于2018年3～6月在福建省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)工程技術所進行，試驗地點位于位于北緯25°15′～26°39′，東經(jīng)118°08′～120°31′，屬典型的亞熱帶季風氣候，氣溫適宜，溫暖濕潤，四季常青，陽光充足，雨量充沛，霜少無雪，夏長冬短，無霜期達326d。

1.2 試驗材料 試驗材料為東營華業(yè)新材料有限公司的沃特農(nóng)用保水劑。

1.3 試驗方法

1.3.1 吸水能力試驗 試驗設30個處理，選用沃特保水劑1g，放置于玻璃燒杯，倒入500mL自來水，從試驗開始時間間隔10min、30min、60min、90min、120min、150min，分6次測量吸水后保水劑重量。測量時將保水劑從燒杯中撈起，在紗網(wǎng)上靜置2min濾去表面浮水后放置在1個干凈燒杯內(nèi)稱重，每次稱重完用吸水紙吸干燒杯內(nèi)壁殘留水分，并重新測量空燒杯重量。統(tǒng)計30個處理同一測試時段的吸水重量平均值。具體計算公式為：Qn=（Gn-Gn1-Gn2）/Gn1，式中Qn為編號為n的保水劑吸水倍率（g/g），Gn為編號n的保水劑吸水后連同燒杯的總重量，Gn1為保水劑原始重量，統(tǒng)一為1g，Gn2為盛放編號為n的保水劑的燒杯重量。

1.3.2 重復吸水能力試驗 取保水劑0.5g充分吸脹后，稱量完畢連同燒杯一起在溫度80℃環(huán)境中烘干，靜置回室溫后重新加入自來水，靜置24h后測定保水劑充分吸水后重量，重復上述過程6次。

1.3.3 種植模塊添加保水緩釋層效果試驗 試驗于2018年3月在福建省農(nóng)科院工程所樹兜基地薄膜溫室內(nèi)進行，供試3種草，溝葉結縷草采自福州市建新專業(yè)花木市場，佛甲草采自基地以往種植的植株，狗牙根種子購自廈門愛墾園藝有限公司。試驗設6個處理，每個處理3個重復。供試草種種植在自行研發(fā)的標準植物種植模塊中，選用復合基質（泥炭4∶珍珠巖2∶蛭石2∶椰糠1），試驗所用泥炭土為品氏托普泥碳，椰糠、蛭石、珍珠巖購自上海。以抽掉保水緩釋層的標準模塊作為對照。完全避雨，停止?jié)菜M行干旱脅迫，觀察植物植株形態(tài)外觀變化。在干旱脅迫期間，植株形態(tài)外觀發(fā)生了最直觀的變化，出現(xiàn)不同程度枯黃、萎蔫、死亡等現(xiàn)象。采用目測法，將植株外觀形態(tài)變化設置5個質量等級進行評價，詳見表1。

2 結果與分析

2.1 保水劑的吸水能力 由圖1可知，保水劑吸水倍率可以達到133g/g，前10min吸水速率最快，至60min接近飽和，說明其性能可保證在南方雨水天氣下迅速吸收多余雨水。

2.2 保水劑的重復吸水能力 圖2可見，保水劑第2、第3次吸水時，吸水能力下降了50%;從第4次吸水開始，吸水倍率維持在1個較為穩(wěn)定的水準上，吸水量在210g/g左右。

2.3 添加保水緩釋層的效果 由表2可見，各處理在初期能明顯延長保持植物外觀形態(tài)良好的時間1～2d，但隨著保排水層保持的水分析出，后期對延緩植株受干旱脅迫作用不大。由于試驗是在完全避雨的環(huán)境中進行，考慮到陰雨天氣等影響，在自然種植狀態(tài)下，各處理可有效減少澆水養(yǎng)護的工作量。

3 結論與討論

試驗結果表明，保水劑能多次重復短時大量吸收多余水分，尤其適合福建省夏季高溫、多雷陣雨的自然氣候條件;其持水能力能有效延長模塊式種植草坪的保持可觀賞的時間，并降低10%以上的澆水養(yǎng)護工作量。試驗結果在多用途輕便綠化種植模塊的研制中，可為添加保水緩釋層提供數(shù)據(jù)支持。

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（責編：楊 林）