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1、高分子材料在旱地作物生产中的应用干旱是一个世界性的问题，干旱所造成的粮食产量损失超过了其它自然灾害的总和。我国干早、半干早农业区约占国土陆地面积的52.5%，干旱、半干早地区的水土流失、土地沙漠化、土壤盐碱化三大环境问题，不仅直接危害北方早地农业系统的生产能力和稳定性，而且危及到了国家生态安全建设。目前，在旱地农业科学和技术研究方面，我国虽然已经进行了很多的工作，但是依然存在产出低、不稳定、投入效益差三大问题。近年来，高分子材料保水技术成为早地农业区技术发展一个引人注目的新方向。本文研究高分子保水材料在早地农业土壤环境下的保水机制，并在使用保水材料的条件下，研究不同结构吸水材料对土壤水分富集效
2、果的影响,探讨了关于高吸水树脂的有关问题及在农业方面的应用，并且通过对早地农业研究和实践现状的分析，认为高分子保水材料的科学应用和充分发挥其效能，是解决早地农业增产问题的重要发展方向。一、 高分子保水材料的保水机理。高分子吸水材料作为一种继化肥、农药和地膜之后的重要农资材料，其发展需建立在如何实现农业生产增产、增收的基础之上。其作用机理如下：1.研究结果表明，不同分子结构高分子吸水材料的吸液量都随溶液中盐分浓度的增大而减小，但网状结构高分子聚合物比线性结构高分子聚合物随溶液中盐分浓度减小的效应要显著得多。在无机养分溶液中，线性高分子聚合物比网状高分子聚合物有高得多的吸液量。2. 线性高分子聚合
3、物比网状高分子聚合物更适合于用作早地农业的保水材料，主要原有:(l)线性高分子聚合物在真实土壤中具有更好的保水效果，单位数量线性高分子聚合物所增加的局部土壤含水量，超过了网状分子结构聚合物的20倍以上:(2)线性高分子聚合物水溶胶均匀分散于土壤中后，有效地约束了水分和养分的扩散传输过程，而网状高分子聚合物则以凝胶形式分散于土壤中，其分散性和均匀性都远小于线性高分子聚合物:(3)线性高分子保水材料倾向于形成更有利于早地作物生长的土壤团粒结构和表面结构;(4)网状高分子保水材料的增产效应必须在灌水量较大的前提下才能表现出来，这个条件在早地农业区往往不能满足;而线性高分子保水材料对作物的补灌水量要求
4、较低，因此能够更好地适应早地农业区的人工补灌条件;(5)线性高分子保水材料在比网状高分子保水材料低得多的用量的条件下就可以获得明显的保水效果，因此可以显著降低应用成本。3使用线性高分子保水材料，实现了充分的水肥藕合及其与作物生长的祸合，促进了作物在低水肥、低保水材料投入下的显著增产。具体结果有:(l)提出了缓释处理液态复合肥的念，利用了线性高分子聚合物对速效养分扩散的约束作用，借助于土壤蓄积养分，并作为养分的释放源，供作物缓慢地吸收和利用，既体现出了液体养分的速效性、追补养分的平衡性，又实现了作物特定生长时期内的养分缓释性;(2)提出了定位、深施缓释处理液态复合肥的方法，改变了养分在土壤中的扩
5、散分布，提高了土壤中养分的富集和平衡程度，克服了施肥方面的不科学性和盲目性，实现了作物的持续增产。(3)在贫瘩和保持氮肥能力差的土壤条件下，通过线性高分子材料的应用解决了较大幅度增加土壤速效氮含量的重大难题，实验地土壤速效氮的含量增加了87.3%;(4)通过水与肥、水肥与具体作物和对作物集中供给养分时间的多个关键层面上的“祸合”，促进了作物根系发育;(5)在早地作物生长的施肥最大效益期时，解决了长期制约早地作物增产的“缺磷、少氮”关键问题。农业的发展，尤其是早地地区农业技术的进步与发展，也要依赖于工业新材料的研发及应用技术研究。二者的协调发展始终是一项重大课题。二、 关于高吸水树脂的有关问题及
6、在农业方面的应用1. 高吸水性树脂的特性高吸水树脂是一类具有强亲水性和特殊吸湿能力的高聚物总称。高吸水树脂是不溶于水的高分子聚合物，是使水溶性聚合物在一定条件下接枝、共聚、交联，形成不溶于水，能够高度吸水的高吸水树脂，是通过交联在聚合物内部形成的三维空间网状结构，其分子中含有大量的强亲水性官能团。当网状结构聚合物分散于水中时，水分子渗入吸水树脂中使其溶胀，进一步亲水而形成凝胶化，呈高吸水性状态。由于高吸水树脂具有一定的交联度，保证其吸水后并不溶于水。在高吸水树脂内部，高分子电解质的离子间相斥作用(渗透压作用)使水进入聚合物而扩张，但交联作用使水凝胶具有一定的强度(橡胶弹性力)，当二者达到平衡时
7、，即吸水树脂达到饱和吸附。高分子水凝胶中的水分，不仅在自然条件下蒸发速度明显下降，而且在加压条件下也不易离析，表现出很强保水能力。保水材料的脱水试验方式主要有两种，一种是加热蒸发:另一种是加力(如施加压力，离心力等)脱水。保水能力因测定条件不同而分为自然条件保水性，热保水性，加压保水性，在土壤中的保水性。2. 高吸水树脂在农业方面的应用效果(l)提高出苗率，缩短移栽缓苗期用溶胶型保水剂作为种子涂层，涂后进行播种，保水剂能够吸附靠近种子周围土壤中的水分，形成一个“微型富水膜”，供种子发芽、出苗阶段的吸收利用。(2)促进作物生长发育保水剂能促进作物根系和地上部生长发育。(3)提高作物产量和水分利用
8、效率(WUE)。一是保水剂单施；二是保水剂与肥料结合使用。三、 不同结构吸水材料对土壤水分富集效果的影响线性高分子聚合物分散于水中形成水溶胶后，与回填土搅拌的技术措施，明显的提高了局部性的土壤含水量;与网状高分子聚合物比较，线性高分子聚合物明显降低了吸水材料的使用量。实验研究表明：在低浓度和去离子水中，线性高分子聚合物比网状高分子聚合物的吸水率降低不少，随着溶液浓度的增加，两种吸水材料吸液量都有所下降，但网状高分子聚合物在两种溶液不同浓度中吸液量的降低率明显大于线性高分子聚合物，其下降幅度比线性高分子聚合物高出4倍和10倍:在无机养分溶液中吸水网状高分子聚合物的吸液量降幅更加明显;而线性高分子聚合物对无机养溶液的吸液量降幅相对较小，吸液量高于吸水网状高分子聚合物107.32%。由于不同分子结构吸水材料在土壤中的分散形式、吸水条件和提高土壤水分作用机理的不同，相等数量吸水材料相比较，线性高分子聚合物分散于水中形成水溶胶后，再与回填土搅拌处理，在局部土壤中水分的富集量，比网状高分子聚合物与干土混拌处理高出了20倍。
