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18(5): 77～6 收稿日期：2006-09-02 作者简介：王亚非(1969-)，女，副院长，毕业于南京师范大学，现主要从事物理教学和科研工作。 文章编号：1002-2090（2006）05-0077-04 保水剂的应用现状及发展前景 王亚飞，毕红梅（四川八一农垦文理学院，牡丹江） 吸水、保水、保肥能力污泥对促进小麦生长发育有非常重要的影响。 介绍了保水剂的发展历史、作用机理和性能，分析了保水剂在节水农业发展中的应用现状，探讨了多功能复合保水剂的发展前景。 关键词：保水剂； 节水农业； 申请状态; 发展前景 相对匮乏的国家，人均水资源占有量不足世界的1/4。
目前，我国45%的地区年均降水量不足400毫米，灌溉农田缺水超过300亿立方米。 干旱和半干旱地区主要分布在东北地区。 随着我国战略重心逐渐向东部转移，水资源日益成为国民经济发展的重要障碍之一。 实施高效节水农业是我国农业可持续发展的必由之路。 。 利用底泥保水剂来节水增产是一条新途径、新技能。 保水剂又称底泥保水剂、高吸水剂、保湿剂、高吸水树脂、高分子吸水剂，是利用强水剂制成的具有超高吸水保水能力的聚合物。 -吸收性树脂。 植物根-土壤界面环境为植物提供水分。 本文主要综述了保水剂在农业中的发展历史、作用机理、应用及效果。 保水剂的发展历史高吸水性树脂（英文缩写SAP）是具有高吸水特性的功能高分子材料的总称。 它能吸收自身重量数百至数千倍的去离子水、数十至百倍的盐水，并具有反复吸水的功能。 吸水后膨胀成水凝胶，能缓慢释放出80%～95%的水分，用于小麦的吸收。 由于分子结构是交联的，分子网络吸收的水无法用正常的数学方法挤出，因此具有很强的保水性。 1969年，法国农业部南方研究中心（NRRC）首先研制出淀粉共聚聚丙烯腈保水剂，并于20世纪70年代中期应用于小麦、大豆种衣、育苗等。
随即，法国农业部林业局和一些院校利用（TAB）进行了一系列实验，发现TAB用于研磨过磷酸钙可节省50%至85%的水，并已在日本广泛使用、西欧、中东等国家和地区。 应用。 1974年，日本公司将保水剂工业化。 此后，德国重金订购专利，先后开发出聚丙烯复合物等一系列高吸水性树脂，成为世界上保水剂生产和出口最多的国家。 目前，世界上有30多个国家正在进行保水剂的研究和应用。 我国保水剂开发与应用的研究起源于20世纪80年代初，“七五”、“八五”期间被列为国家科研项目。 20世纪80年代初，上海物理纤维研究所研制成功SA保水剂，中科院合肥物理化学研究所研制出LPA保水剂，中科院物理研究所，长春应用物理研究所还开发了KH841和IAC13保水剂。 并已陆续应用于农林生产领域，但均未进行批量生产。 20世纪90年代以来保水剂在灭火器具应用，一批新型保水剂产品相继问世。 1998年，保定涿州科瀚树脂公司科技人员利用生物实验技术，成功研制出“科瀚98”系列高效抗旱保水剂； 天津博雅高效抗旱保水剂、“永泰天”保水剂等新型保水剂也投入工业化生产； 山东杨凌汇众科技发展公司还开发出吸水率1500倍的保水剂并投入批量生产； 山东理工大学化学工程系与南京绿萝实业集团吉富公司合作开发的一种保水剂，以玉米淀粉为主要原料，独特的有机保水剂，比动物吸收去离子水多1000倍他们自己; 2003年，上海应用技术大学研制出新一代生物高分子高效吸水材料γ-聚丙氨酸（γ-PGA），可吸收比动物本身重1108.4倍的天然水。
在科研部门和生产企业的共同努力下，单一保水剂产品的生产技术已经成熟。 据统计，“七五”期间，全省20多个省区市试验面积近6.67万公顷，有60多个品种的水稻。 。 水利部曾将使用保水剂列为十大节水灌溉技术之一。 目前用作商品的高吸水性树脂主要是交联聚丙烯胺类、丙烯酸络合物和淀粉-丙烯酸共聚聚合物，通常采用反相浮选、乳液聚合和淀粉共聚聚合等方法生产。 2 机理与性能 2.1 保水剂的作用机理 保水剂属于高分子化合物，这些高分子化合物的分子链无限连接，分子间形成复杂的三维网状结构，使其具有一定的保水性。交联。 保水剂因其结构中的三维网络上存在许多-COONa、-COOH、-OH等亲水性侧链而吸收并储存水。 扩散，网络中的Na+离子含量低于底部的Na+离子含量，形成含量差，使聚合物网络外的水渗透到网络中，实现网络内外Na含量的平衡; 其次，因为解离后，网络上的-COO之间的同性离子含量变大，形成一种力，使网络吸水膨胀，同时网络上的亲水侧链- COO、-OH、-CONH2可与H2O形成构象，当保水剂遇到水时能迅速吸收并储存更多的水，形成水凝胶。
这与海绵、棉花、纸浆等传统吸水材料的化学吸水机理不同。 因此，保水剂的吸水是聚合物电解质解离引起的分子膨胀与离子冲突以及阻碍分子膨胀的网络结构相互作用的结果。 从保水剂的结构和吸水机理可以看出，当水中加入一定量的电解质时，底层离子的离子含量与吸水率的差异网络增加，特别是当Ca与其上的Na结合或离子交换以产生难熔电离物质时。 网络上羟基的负电荷大大减少，从而阻止网络吸水膨胀，网络吸水的动力变小，储水空间减少，从而提高了吸水率保水剂[6, 7]。 聚合物的聚集态也有线型和体型两种结构，由于链间交联重，线型部分可以自由拉伸，而体型结构则保持刚性，不能无限制地拉伸。 为此，保水剂仅在水底溶胀产生凝胶，并不溶解。 当凝胶中的水分完全释放出来后，只要分子链不被破坏，其吸水能力仍可恢复[8,9] 2.2 保水剂的性能 2.2.1 吸水性 王亚飞等。 ：保水剂的应用现状及发展前景 79 由于保水剂分子中富含大量的亲水侧链，这些亲水侧链遇到水时解离，从而使保水剂具有较大的水份吸收能力和吸水速度快。 保水剂能吸收自身重量数十、数百甚至数千倍的去离子水，其吸水能力与其成分、结构、颗粒大小、水中盐离子含量和pH值有关。 保水剂适宜的pH范围通常为5-9。 pH值过高或过低，吸水能力都会降低。
保水剂吸收的水大部分是可供动物利用的游离水。 2.2.2 保水性 由于保水剂的三维网络结构，所吸收的水被固定在网络空间中。 保水剂吸水后变成水凝胶，所吸收的水在自然条件下蒸发得很慢。 但加压也不易漏浆。 2.2.3 有效、持久的保水剂具有反复吸水的功能，即吸水-干燥-再吸水。 据室外测定，保水剂反复吸水，吸水倍数通常增加50%～70%才趋于稳定，有的品种甚至失去吸水功能。 保水剂的有效时间与其本身的性质、土质和用量有关。 2.2.4 安全性 保水剂的水碱液呈强酸性或弱酸性消防设备，无刺激性。 大量植物实验和农业实验证明：用于乳制品、医药卫生等的保水剂安全无毒； 农林业使用的保水剂不会改变底泥的pH值[10～12] 2.2.5保温保水剂吸收的水分散在保水剂内部，这部分水的存在可以维持夜间光照形成的部分热能，进而调节夜间湿度，使沉积物的昼夜温差增大，有利于动物的生长。 2.2.6 养分储存保水剂表面分子具有吸附和离子交换功能，保水剂对钾有较强的吸附作用，从而增加其损失，在一定范围内随着保水剂用量的增加而增加。保水剂减少，养分损失减少。 一方面，当底泥中的养分充足时，它吸收养分，起到储存的作用； 另一方面，当动物生长需要底泥供给养分时，保水剂通过交换将吸收的养分供给动物。
由此可见，通过应用底泥保水剂，底泥中营养物质的供给与动物对营养物质的需求更加同步[13]。 五保户的持水量经实验验证，保水剂不能与锌、锰、镁等二价金属元素肥料混用，可与硼、钼、钾、硼等混用。氮肥。 2.2.7 改善底泥结构 底泥施用保水剂后，随着其吸水膨胀和脱水收缩的规律性变化，周围底泥由致密变为疏松，孔隙会降低保水剂在灭火器具应用，进而在一定程度上提高沉积物的渗透性。 黄占斌、张国桢等[14]的实验表明，保水剂可以促进沉积物团聚结构的形成，尤其是沉积物中粒径为0.5～5mm的团聚结构可显着改善。减少。 同时，随着沉积物中保水剂浓度的降低，沉积物中小于1mm的大团聚体更加胶结，对稳定沉积物结构、改善私密性、避免表土结皮起到重要作用，并减少土壤表面的蒸发。 保水剂在农业生产中的应用现状 3.1 豇豆保水剂能显着促进小麦生长，主要有：（1）小麦苗期施用保水剂可促进玉米苗期生长发育; (2)各保水剂处理的黄变时间均晚于对照； (3)各保水剂处理均显着促进小麦根系生长； (4)施用保水剂可促进球茎地下部分的生长，生物量与对照相比，株高显着低于对照。 各处理平均株高较对照增高13cm，茎粗减小22%，光合叶面积为对照的1.79倍，增强了小麦的光合能力。 可使冬作物提早分蘖1-4天，提高分蘖率10%-30%，延缓小麦枯萎，延长小麦枯萎时间1-5天，马铃薯增产18.8%。 3.3 棉花经保水剂预处理。 在任何玉基沉积物中，只要沉积物的含水量在棉籽发芽最低含水量（7.44%-13.5%）之间，就会促进棉籽发芽，处理后分蘖2-比对照早3天。
棉花产值比对照平均增产11%-21%。 同期种植的棉花，处理比对照增高0.9cm（苗龄10，茎粗0.4mm，棉花产量增产21.3%）。化肥在泥浆中的溶出，尤其是微量化肥保水剂处理的果量显着低于对照，促进了桃树根系的吸收，从而促进了树体的生殖生长和营养体长度。果量下降幅度一般，保水剂处理的果实生长率也低于对照消防应急救援装备，增幅为1.7%～29.6%；保水剂产值增加8.0%保水剂的发展前景和发展趋势 保水剂的化学性质，增强底质的吸水、保水、保肥能力，促进小麦的生长发育有非常重要的影响。 因此，保水剂在我国节水农业发展中具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。 保水剂可能已成为继化肥、农药、覆盖物之后在农业小麦中发挥重要作用的又一物理产品。 通过对保水剂在农业中的应用技术和效果的研究，生产出一套以保水剂应用为核心的保水剂。 节水技术体系对于缓解我国水资源短缺、提高水肥利用效率、促进旱作农业发展具有重要意义。 进入21世纪，我国水资源将越来越过剩，同时还要担负起16亿人口的农业供应保障的沉重负担。
深入开展保水剂应用研究，开发研究价格低廉、实用性强、性能稳定的多功能复合保水剂。 都具有积极的现实意义。 参考文献：杜太升，康绍忠，魏华。 节水农业保水剂应用研究现状与展望[J]. 农业现代化研究，2000，21（5）：317-320。 南京农学院树脂应用协作组.高吸水性树脂在农业中应用的基础研究[J].南京农业大学学报,1989,15(1):39~40. 李京生，黄云珠。 底泥保水剂吸水保水性能研究动态[J]. 中国沙漠，1996，16(1)：86～91。 [10] 赵永贵. 保水剂的开发及应用进展[J]. 中国水土保持，1995，(5)：52～54。 [11] 张宝军. 农业保水剂的现状与前景分析[J]. 水土保持研究，2002，9（2）：51-54。 [12] J.，MS。 [J]. 水，1991，(20)：63～70。 [13]马焕成，罗志斌，陈益群，等.保水剂对沉积物养分储存的影响[J]. 广东林业大学学报, 2004, 21(4): 404～407. [14]黄占斌,张国珍,李阳阳,等.保水剂特性测定及其在农业中的应用[J]. 农业工程学报，2002，18（1）：22-26。
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