有机—无机复合保水剂的保水性能和对土壤理化性质的影响

论文摘要

我国是世界上水资源最缺乏的国家之一。我国干旱半干旱地区总面积为455万km~2,约占国土总面积的47%,即使在降水较多的地区,也存在季节性干旱,降水时空分布不均。随着我国干旱缺水问题的日趋加剧,水资源越来越成为制约农业可持续发展的重要因素之一。保水剂作为一种新型的功能高分子材料,由于可以吸收自身重量的几百乃至几千倍的水分,具有良好的吸水保水性能,施用到土壤中,不仅可以充分吸收灌溉水和自然降,防止水分渗漏和流失,提高水分利用率,而且可促进土壤团聚体的形成,改善土壤孔隙结构,防止水土流失,提高肥料、农药的有效利用率。因此,保水剂在西部干旱地区具有广阔的应用前景。然而,目前市场上的保水剂产品存在吸水性能不稳定、价格偏高、不耐盐碱等问题,严重地阻碍了保水剂在农林业及生态环境建设中的应用。因此,引入价廉的无机原料对其进行改性,以此合成有机—无机复合保水剂则成为了一种较理想的方法。近几年,中科院兰州化学物理研究所生态中心研制出聚丙烯酸与凹凸棒黏土复合的保水剂。本论文旨在考察干旱条件下这种有机无机复合保水剂在黄绵土、人为土和沙土中的保水性能,同时考察使用复合保水剂后对这三种土壤的理化性质的影响。并与中国市场上最具代表性的一种聚丙烯酸保水剂进行了对比。得出如下初步结论:(1)有机—无机复合保水剂在实际应用中比聚丙烯酸保水剂具有更好的保水性和长效性。本次试验所采用的土壤都具有偏盐碱化,pH值较高的特点这对保水剂的耐盐性提出很高的要求。经过连续9次甚至18次的反复使用试验可知,有机—无机复合保水剂具有较强的耐盐性,在这三种土壤中的保水性和长效性较好,而纯聚丙烯酸保水剂的保水性能下降很多。土壤特性对保水剂的应用效果影响比较大。说明有机—无机复合保水剂更适用于盐碱化较严重的西北内陆干旱地区。(2)不同类型的保水剂对不同土壤的影响趋势和程度不同。有机—无机复合保水剂能够改良土壤。其中有机—无机复合保水剂对黄绵土的土壤电导率和土壤容重的改良较明显:对人为土的土壤电导率与pH值方面影响较大;对沙土的土壤电导率、土壤容重和团粒结构的改良效果较明显。在保水剂示范应用过程中一定要选择适宜的土壤,一种保水剂不是对于所有的土壤都适用。(3)保水剂的用量并不是越多越好。综合保水性和对土壤理化性质的影响,为追求实际使用中复合保水剂的最佳性价比,建议有机—无机复合保水剂在黄绵土中的最佳使用量为0.25%,人为土中的使用量最好也为0.25%,沙土中的使用量为0.50%时最好。为复合保水剂下一步在作物上的应用打好理论性基础。(4)有机—无机复合保水剂中加入了30%的凹凸棒黏土,赋予了复合保水剂特殊的属性,不仅具有在偏盐碱性土壤中优良的改土性能,而且大大降低了生产成本。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 保水剂简介
• 1.2.2 保水剂的发展
• 1.2.3 保水剂的分类
• 1.2.4 保水剂的应用
• 1.2.5 保水剂在农业上的应用所存在的问题
• 1.2.6 保水剂在农业上的应用展望
• 1.3 试验的目的、意义和内容
• 1.3.1 试验目的和意义
• 1.3.2 试验研究内容
• 第二章 有机—无机复合保水剂反复使用对黄绵土持水和理化性能的影响
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 试验方法
• 2.2.2.1 土壤容重的测定
• 2.2.2.2 干筛法非水稳性大团聚体组成的测定
• 2.2.2.3 土壤pH的测定
• 2.2.2.4 土壤EC的测定
• 2-MgSO₄强迫交换法）'>2.2.2.5 土壤阳离子交换性能的测定（BaCl₂-MgSO₄强迫交换法）
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 保水剂用量对土壤相对含水量的影响
• 2.3.2 保水剂重复使用对土壤相对含水量的影响
• 2.3.3 保水剂用量对土壤电导率的影响
• 2.3.4 保水剂用量对土壤pH值的影响
• 2.3.5 保水剂用量对土壤容重的影响
• 2.3.6 保水剂用量对土壤团粒结构的影响
• 2.3.7 保水剂用量对土壤阳离子交换量的影响
• 2.4 结论
• 第三章 有机—无机复合保水剂反复使用对人为土持水和理化性能的影响
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 保水剂用量对土壤相对含水量的影响
• 3.3.2 保水剂重复使用对土壤相对含水量的影响
• 3.3.3 保水剂用量对土壤团粒结构的影响
• 3.3.4 保水剂用量对土壤容重的影响
• 3.3.5 保水剂用量对土壤阳离子交换量的影响
• 3.3.6 保水剂用量对土壤电导率的影响
• 3.3.7 保水剂用量对土壤酸碱度的影响
• 3.4 结论
• 第四章 有机—无机复合保水剂反复使用对沙土持水和理化性能的影响
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 试验材料
• 4.2.2 试验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 保水剂用量对土壤相对含水量的影响
• 4.3.2 保水剂重复使用对土壤相对含水量的影响
• 4.3.3 保水剂用量对土壤团粒结构的影响
• 4.3.4 保水剂用量对土壤容重的影响
• 4.3.5 保水剂用量对土壤电导率的影响
• 4.3.6 保水剂用量对土壤酸碱度的影响
• 4.3.7 保水剂用量对土壤阳离子交换量的影响
• 4.4 结论
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 导师简介
• 在读期间发表论文