人工土壤环境下保水剂性能的衰减-《江苏农业科学》(2017年17期).docx

龙源版权所有 人工土壤环境下保水剂性能的衰减作者：蒙玺 李绍才 孙海龙来源：《江苏农业科学》2017年第17期 摘要：为探明保水剂性能在人工土壤环境下随时间和施肥量变化而变化的情况，将人工土壤混合保水剂作为试验基质，以室外条件下植物生长为背景，以时间尺度与施肥量作为变量因子，观察基质中保水剂吸水倍率、吸水速率、保水率、吸力的动态变化。结果表明：（1）保水剂上述各项指标总体上与其放入基质中的时间呈负相关关系。其中，吸水倍率与吸水速率在保水剂与人工基质混合伊始即表现出最大降幅，而后这种降幅逐渐降低；保水率下降的量则是先增大后减小再增大，且在保水剂与人工基质混合后20个月出现1个较为明显的拐点；不同外部吸力阶段，保水剂在土壤中的出水率随时间增大而降低，最大出水率出现在外部吸力为4 MPa时，最小出水率出现在外部吸力为0.5 MPa时。（2）与未使用保水剂（T0）的性能相比，施肥量对保水剂吸水倍率的影响为T6>T5>T1>T2>T4>T3；2014年7月至2016年7月各梯度间吸水速率并无较大差异；施肥量对保水率影响为T5>T3>T6>T4>T1>T2；各梯度吸力变化并无明确规律。 关键词：人工土壤环境；保水剂；性能；衰减规律；出水率；外部吸力；施肥量；水土保持；绿化工程；治沙工程 中图分类号： S157文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）17-0205-04 收稿日期：2017-02-27 基金项目：国家科技支撑计划（编号：2015BAC05B03）。 作者简介：蒙玺（1991—），女，重庆人，硕士研究生，主要从事植被恢复、生态工程研究。E-mail：m921001885549@。 通信作者：孙海龙，博士，讲师，主要从事生态工程研究。E-mail：merecedes@126.com。保水剂在医疗（卫生）、冶金及农业（补水）等领域的积极作用得到了越来越多的认可，尤其在农业方面更成为干旱区、半干旱区水土保持、绿化、治沙工程必不可少的因素。研究表明，保水剂的合成原料决定其性能优劣[1]，其吸水倍率与其粒径大小呈负相关关系[2]，保水剂对土壤水分蒸发有明显的抑制效应，能显著提高土壤的含水率[3]。然而，保水剂在实践过程中真实的性能变化却鲜有报道，研究保水剂在土壤中的衰减规律可以明确其在土壤中的作用时长与作用效果。目前，肥料在农林技术中的应用举足轻重，研究发现，营养元素种类与浓度能直接影响保水剂在溶液中的吸水能力及保水能力[4-5]，研究不同施肥量条件下保水剂衰减规律对其在不同养分土壤中的施加量具有指导作用。由于天然土壤中礦质元素分布不均，难以量化，试验中选用人工配置的土壤并种植物，模拟在自然生境中保水剂性能的变化。本研究采用植物盆栽，施加等量保水剂与不等量肥料，在不同时刻对保水剂性能进行测定，研究自然条件下人工基质中保水剂的衰减过程，为水土保持、绿化、治沙工程的人工土壤中保水剂的使用提供理论参考。 1材料与方法 1.1试验材料 1.1.1试验地概况试验于2014年7月至2016年7月在四川省彭州市山地生态工程技术研究中心进行。彭州市位于成都平原中北部，介于103°13′～103°40′E、30°54′～31°26′N，气候类型大体属亚热带湿润气候。根据多年气像资料分析，年平均气温16.9 ℃，最热月（8月）均温为27.1 ℃，最冷月（1月）为4.7 ℃，全年无霜期平均为276 d，年平均降水量为9325 mm。 1.1.2研究对象本试验以盆栽为对象，盆栽载体选用自制水泥盒（图1），每个水泥盒长约50 cm，宽约50 cm，高3 cm。 盆栽基质以四川省遂宁广德寺的紫色土（有机质含量 56.66 g/kg，全氮含量64.41 mg/kg，全磷含量1.64 g/kg，全钾含量16.89 g/kg）通过晒干或补水，把含水率控制为 30%±1.5%。保水剂选用成都市亿鑫化工有限公司生产的AQUASORB保水剂，主要成分为丙烯酰钾-丙烯酰胺共聚体，聚丙烯酸钾在亚甲基双丙烯酰胺的二乙烯基化合物存在下进行聚合得到高吸水材料，型号为3005KM，粒径0.3～1.0 mm。肥料由一定比例尿素、过磷酸钙、硫酸钾的复合肥组成。 1.2试验方法 1.2.1试验设计 保水剂所有试验盆栽取等量保水剂，以拌土干施法施加，即利用电子天平称取一定量保水剂颗粒，与适量基质颗粒充分混合，作为盆栽土壤。 施肥量设置6个梯度施肥量的盆栽，第1个梯度施肥量为0，命名为T1；其余盆栽施肥量分别为T2、T3、T4、T5、T6，其中施肥量T4为标准配方试件，其余试件用量根据比例调节（即各施肥量为0.5T4、0.7T4、T4、1.2T4、1.5T4）。将未使用的保水剂作为对照组，命名为T0。本试验在浇水过程中对盆栽进行肥料施加。 盆栽