保 水 剂 在水土保持中的应用

□ 杨建锋

保 水 剂 在水土保持中的应用

□ 杨建锋

［导读］保水剂是一种高分子化合物，具有保肥、保水、保土的功能。通过其自身土壤学作用机制和保水特性，可提高土壤抗蚀性，降低土壤密度，改善土壤结构，起到水土保持作用。保水剂虽具有显著的水土保持效益，但必须结合适宜的施用方法、适宜的保水剂类型和施用量等因素合理使用。

1970年代中期，在美国首次研制出保水剂之后，亚洲和欧洲等近30多个发达国家都进行了研究和试验，并将保水剂广泛应用于园艺、农业、工业、建筑和卫生等各个领域。日本与埃及政府合作在沙漠绿化、英国在水土保持、日本在水稻育苗、法国在土壤改良、俄罗斯在节水农业等方面都取得了各自不错的效果。我国保水剂方面的研究起步相对较晚，始于1980年，目前除了将保水剂大量应用于工业外，环境治理和节水农业等方面的应用还处于试验探索阶段。我国经济发达的南方诸省，在荒矿治理、道路护坡、城市美化、果蔬及经济作物栽培，以及经济林建设和防护林等领域有一定程度的应用，但与发达国家相比相差甚远。

伴随着经济的发展，环境问题不断突出，人们开始不断地探索新方法和新途径来进行水土流失防治，发现保水剂的强持水性、高吸水倍率、减少土壤水分和养分流失、改良土壤结构、提高土壤水肥利用率等特性对防治水土流失有很好的作用。且保水剂对人体无刺激，无害无毒无环境污染，施于土壤后会逐渐被微生物分解，使用安全。近年来，水资源短缺日趋加重，治理水土流失的林草措施显得势单力薄，而保水剂作为防治水土流失一种化学措施应用前景广阔，但目前相关系统性的研究甚少。

一、保水剂的特点

第一，能快速吸灌溉水、收雨水并保存起来，当植物需要时，又缓慢释放。既能防止因蒸发、渗漏、流失等消耗水分，又能保证植物正常生长所需的水分，保证土壤长期保持湿润，可以反复放水、吸水，缓慢供植物利用。

第二，在各种植物和各类土壤，以及不同气候条件下都能保持其高效性和稳定性。

第三，节节约农药和省肥料。如果保水剂加入到将农药或者肥料中，则在保水剂储存灌溉水和雨水的同时也能把肥料农药保存起来缓慢释放，不会因流失、蒸发、渗漏而把农药、肥料损失掉，从而提高农药与肥料的利用率。

第四，改良土壤结构（透气性、团粒结构、热容量、透水性、）。保水剂通过吸胀给土壤造成大量的孔隙和反复地收缩，提高了土壤的透水性、透气性，增强了植物根系直接影响的土壤范围内生长繁殖的微生物的活动。

第五，促进植物生长，可提高种子发芽率，提早出苗二至三天。

第六，无害、无毒、无副作用，使用过程中对作物、环境都没有污染。

二、保水剂的种类

保水剂可按亲水基团的种类、交联方法、原料来源、制品形态等进行分类。通常人们习惯按原料来源把高吸水性树脂分为三大类：合成树脂系、淀粉系、纤维素系。

现阶段经常使用的SAP主要有两种：丙烯酞胺—丙烯酸盐共聚交联物和淀粉—丙烯酸盐接枝共聚交联物。丙烯酞胺共聚物稳定性好，耐紫外线和盐的能力强，大颗粒寿命甚至可达10年以上。虽然一次性投入较大，但很适合使用在林业上，如草坪、盆栽花卉、荒矿复垦、庭院美化、道路建设和植树造林等。淀粉接枝类含有一定淀粉，易于降解和发霉，但成不高，一般适合于根部涂层（蘸根）、育苗或种子包衣等。

三、水剂的保水改土作用

保水剂加入土壤以后，提高土壤的吸水速度，能提高土壤中降水吸收能力。在一定范围内，保水剂用量与土壤吸水能力成正比。

由于保水剂吸收大量的水分，可以减轻保水剂周围环境温度的变化，因此，还具有一定的保温性能。

保水剂在水分充足时吸收水分，并将其储存起来供植物生长需要时使用，从而能提高土壤的保水能力，增加土壤的含水量，抑制土壤水分的无效蒸发。

四、水土保持效益

（一）提高土壤保肥性能

保水剂具有明显的吸附作用，当保水剂的用量一定时，其吸肥量与肥料用量成正比，但肥料种类会受影响其保水效果。李长荣研究得到，尿素等非电解质肥料能使保水剂的保水、保肥效果得到充分发挥，是水肥耦合的最佳选择；杜建军等研究发现，施用0.05%—0.20%的保水剂时，氮、磷、钾养分累积淋失量分别较不施保水剂减少13.60%—39.62%、28.31%—16.96%和6.76%—24.55%。张富仓等的研究结果表明，保水剂对土壤的有一定的保持能力，可减少土壤淋失，与对照相比，保水剂用量为0.2%、0.6%、1.0%时，塿土持留的含量分别增加12.4%、26.8%、28.5%，黄绵土持留的含量分别增加25.2%、32.1%、44.0%。

（二）提高苗木成活，促进苗木生长

目前我国森林覆盖率低，水土流失严重，林草措施在水土保持中占据重要地位。干旱少雨区成功造林是全世界面临的难题。保水剂在造林绿化中有显著作用。

国外研究认为，施用保水剂促进了植物根系与嫩枝和生长，促使植物干物质质量增加，提高了植物的生物量和叶面积。宋永莲等在柴达木盆地使用抗旱保水剂，紫花苜蓿出苗较对照增加24.25株/㎡，苗高平均增加0.32cm，存苗增加35.62株/㎡，鲜草增加0.41kg/㎡2，根长平均增长0.69cm。

（三）改良土壤结构

土壤团聚体是表征土壤结构的重要参数，其稳定性和数量是衡量土壤质量状况与土壤可蚀性的重要指标。保水剂高分子链结构可增强易分散微粒间的黏结力，团聚成水稳性团粒，使微粒能够彼此黏结，形成大团聚体，从而引起粒径组成的变化，提高土壤的抗蚀性。

五、结语

保水剂在水土保持中的应用，基础研究是重点，今后工作方向主要有：

第一，制定一系列节约水资源技术、综合性保水体系，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，这些措施应该以使用保水剂为中心；

第二，制订出一个保水剂评价体系，作为保水剂统一生产与使用的规范用率。防止土壤退化和荒漠化；长期使用保水剂对土壤综合效应的影响和从机制方面分析其“三保”的效果，使之成为水土保持中正确施用保水剂提供理论依据；

第三，新型保水剂的开发，即加强研究保水剂添加其他农林制剂，形成农田生产、植树造林、绿化护坡、防沙治沙等不同用途的保水剂，以及拌种、土壤施用、灌水施用等不同种类的多功能保水剂系列化综合型产品；

第四，制订出一个保水剂测评体系，作为保水剂规范化生产与使用的规范水土保持中使用保水剂，在一定程度上也可促进生产效益的提高，带来巨大的生态效益和社会效益，而且可改善生态环境。只有将生态效益同经济效益语结合起来，在改善生态环境的同时，带动其他产业的发展，促进经济发展，才能使当地经济发展进入良性的可持续发展轨道。