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聚丙烯酰胺在农业生产中的作用

日期:2018-8-8 12:03:11 来源:澳门新葡萄京所有网站

  聚丙烯酰胺.jpg聚丙烯酰胺是一种水溶性线性高分子聚合物,其单体为丙烯酰胺(AM),几乎不溶于苯、乙醚、酯类等一般有机溶剂,易溶于水,是目前应用最为广泛的水溶性聚合物。聚丙烯酰胺为无色颗粒状,其水溶液为近透明的粘稠液体,无毒、无腐蚀性,在150℃以上时才可热分解,在环境中稳定性好。聚丙烯酰胺有阳离子、阴离子、非离子、两性离子和超高分子量等类型,随聚合程度的不同,分子量在500~2400万Da(Da表示一个12C原子质量的1/12)之间变动。聚丙烯酰胺具有特殊的物理化学性质,可作为絮凝剂、增稠剂、减阻剂、泥浆处理剂、表面活性剂、土壤改良剂、水土保湿剂、种子包衣剂、纸力增强剂等被广泛运用于石油开采、水处理、纺织、造纸、医药、农业等。

  聚丙烯酰胺.jpg聚丙烯酰胺在农业生产中的作用

  聚丙烯酰胺.jpg1、保水

  土壤水分是土壤的重要组成部分,它不仅是作物生长需水的主要供给源,而且是土壤内生物活动和养分转化的必要条件,且对物理性质及土壤耕作有很大影响。土壤中加入聚丙烯酰胺能显著提高土壤含水率,抑制土壤结皮形成,增加水分入渗。土壤结皮存在于土壤表层,具有密度大、孔隙小、低饱和导水率的性质,能够阻碍土壤水分入渗、增加地表径流以及妨碍种子发芽。聚丙烯酰胺可增加土壤水分入渗,即增加土壤的含水率,能够在降雨后一定时间内保持土壤的含水量。聚丙烯酰胺的覆盖率越高,土壤的含水率就越大。于晓光等对砂土进行了试验,结果表明,施用聚丙烯酰胺可以缩短水分入渗时间,提高水分入渗速率,减少土壤水分渗出量,抑制土壤水分蒸发。介晓磊等研究结果表明,土壤吸力较低的阶段,随着聚丙烯酰胺施用量的增加,土壤持水量增加,作物可利用的有效水增加。聚丙烯酰胺可提高土壤含水量,并且施用量越大,土壤水分提高的幅度也越大。员学锋等的试验表明,聚丙烯酰胺可有效增加土壤入渗速率、增加土壤持水力、抑制土壤水分蒸发,且聚丙烯酰胺的浓度增加,其改土的效果愈明显;但当聚丙烯酰胺浓度过高时,则会在土壤表层过度黏结土粒,反而抑制水分入渗。也有试验表明,聚丙烯酰胺的吸水倍率与溶液中的金属盐离子浓度有关,一般呈现负相关。

  聚丙烯酰胺.jpg2、土壤结构改良与保肥

  聚丙烯酰胺在减少土壤侵蚀的同时,可有效改善土壤结构,使土壤大团聚体数目增加,使土壤总孔隙度和毛管孔隙度上升,降低土壤容重,最终使土壤颗粒和孔隙结构保持稳定。聚丙烯酰胺还显著影响土壤对肥料元素的吸附,聚丙烯酰胺通过稳定水稳性团粒结构以及对肥料元素吸附,抑制肥料元素流失,提高肥料利用率。经过聚丙烯酰胺处理后的土壤有机质、速效氮、速效磷和速效钾等含量会显著提高。龙明杰等通过土壤吸附肥料和土壤肥料淋溶试验得出,聚丙烯酰胺可以使土壤对NH4+和NO3-的吸附分别增加30.6%~62.6%和2.5%~16.3%。肇普兴等的试验结果表明,在坡度为6°、10°、15°时施聚丙烯酰胺,其保肥率分别提高了80%、65%和55%。杜尧东等通过田间坡地试验研究表明,坡地施用阴离子型分子量300万~400万Da的聚丙烯酰胺,可减少地表径流,提高土壤水分含量,促进土壤沉降,减少土壤侵蚀量和肥力流失。员学锋等通过室内模拟试验表明,聚丙烯酰胺处理可使土壤淋溶液中的N、P累积量分别较对照减少了42.40%、43.85%,同时随着聚丙烯酰胺浓度的增加,土壤中养分淋失进一步减少。曹丽花等试验结果表明,在浓度为0.05%~0.4%,聚丙烯酰胺可促进土壤>0.25mm水稳性团聚体的形成,有效降低土壤团聚体分形维数,改善土壤结构。聚丙烯酰胺对土壤结构的改良与其施用量有很大程度的关系,由表1可知,聚丙烯酰胺施用后使土壤孔隙度明显增加,但随着使用量的增大增加的幅度减慢;使用量在1.0~1.5g/m2,容重变化显著,平均减少0.09~0.11,再增大则效果不明显。

  聚丙烯酰胺.jpg3、保温

  聚丙烯酰胺施入土壤,水分被网状结构吸持,自由水减少,从而使土壤传导率降低,因此土壤的温度白天较低,夜间较高,日温差减小,利于植物生长发育。研究表明,聚丙烯酰胺对创建土壤中粒径0.25~4.00mm的团粒结构有利,同时还可以明显提高土壤的膨胀率和土壤的保温性能。中国农业科学院土壤肥料研究所在北京潮褐土冬小麦地地表撒施0.1%聚丙烯酰胺,发现其对5cm土层温度影响最大,地表最高、最低温度和平均温度均提高。

  聚丙烯酰胺.jpg4、增产

  聚丙烯酰胺增强了土壤的保水性和保肥性,增强了土壤的团粒结构,提高了土壤的通透性和抗旱能力,给作物的生长提供了相对优越的条件,显著促进作物生长发育并提高了作物产量。试验结果表明,施用聚丙烯酰胺可促使莴苣、大麦干物质质量提高,最高处理较对照增产4倍,水分利用率增长了3倍。在马铃薯地施加聚丙烯酰胺,增大了马铃薯块茎,产量提高了7.6%~2.5%。玉米生育期间浅层土壤贮水量随聚丙烯酰胺的使用量增加而提高;玉米叶片光合速率、茎叶生物量、根系生物量、果穗生物量、茎杆粗度、籽粒产量、千粒重也随聚丙烯酰胺施用量的增加而提高;从播种到成熟期,玉米耗水量减少,水分利用效率、水分产出率极显著提高。研究表明,聚丙烯酰胺在黄土地旱作农业中应用,具有提高经济效益的作用,为聚丙烯酰胺大面积推广提供了条件。

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