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聚丙烯酰胺作為土壤保水劑使用

點(diǎn)擊次數(shù):417更新時(shí)間:2018-05-09
聚丙烯酰胺提高土壤水分入滲,減少地表徑流的主要原理是,PAM在水中溶解后,具有極強(qiáng)的絮凝能力,其分子同土壤顆粒相互作用,由于絮凝作用和對(duì)土壤分散顆粒的團(tuán)聚作用,土壤微團(tuán)聚體組成發(fā)生變化,土壤的沉降系數(shù)、結(jié)構(gòu)系數(shù)和各級(jí)水穩(wěn)性團(tuán)聚體總量明顯提高,形成大的團(tuán)聚體以抵抗雨滴的破壞作用,增強(qiáng)土壤的抗蝕性能,使土壤表面結(jié)構(gòu)和土壤水分高入滲得以維持,增加土壤含水量,阻礙結(jié)皮的形成,減少地表徑流量和土壤侵蝕量。
  聚丙烯酰胺PAM具有水合作用。PAM作為一種高分子聚合物,當(dāng)與水接觸時(shí),疏水基可因疏水作用而轉(zhuǎn)向內(nèi)側(cè),形成不溶于水的粒狀結(jié)構(gòu),親水基團(tuán)通過(guò)氫鍵與水分子結(jié)合形成水合水,在分子的表面形成厚度為0.5-0.6 nm的2-3個(gè)水分子層。水合作用使高分子的網(wǎng)束展開(kāi),由于網(wǎng)內(nèi)結(jié)構(gòu)中含有一定數(shù)量的親水離子,使三維空間網(wǎng)內(nèi)外出現(xiàn)離子濃度差,從而造成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)外產(chǎn)生滲透壓,水分子便在滲透壓的作用下向網(wǎng)內(nèi)滲透形成網(wǎng)孔水。網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)孔水都是被高分子網(wǎng)空間束縛的自由水,但被束縛的水分子仍然具有普通水的理化性質(zhì),只是水分子的運(yùn)動(dòng)受到限制。施用PAM后,土壤因PAM特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu),持水能力大大增強(qiáng),在土壤中形成很多的"小水庫(kù)",當(dāng)土壤干旱時(shí),土壤水分因滲透壓的作用而緩慢釋放供作物吸收利用,從而有效防止土壤水分流失和無(wú)效蒸發(fā),達(dá)到抗旱保墑作用,為作物增產(chǎn)提供條件。PAM在治理水土流失的同時(shí),增加了一定的農(nóng)業(yè)效益,為旱作農(nóng)業(yè)區(qū)PAM的應(yīng)用提供了可行性。
  PAM是一種水溶性線(xiàn)性高分子物質(zhì),是由多個(gè)單體經(jīng)聚合而形成的,其分子質(zhì)量可達(dá)2500萬(wàn)以上,陰離子聚丙烯酰胺是水土保持的*優(yōu)劑型。目前,陰離子型PAM常被用作土壤結(jié)構(gòu)調(diào)理劑。PAM用量不同,減小土壤侵蝕的效果也不同。盡管用量增大,土壤侵蝕量也會(huì)大大減小,但其成本也會(huì)同時(shí)增加。研究表明,并非用量越大,PAM的水土保持效果越好。PAM的用量對(duì)減小土壤水分入滲率、減少土壤侵蝕量存在一個(gè)閾值。應(yīng)用中應(yīng)通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析,建立土壤表層施用PAM用量對(duì)徑流、土壤侵蝕影響規(guī)律的數(shù)學(xué)模型,以更好地發(fā)揮PAM的水土保持效益。PAM是一種新型高效土壤結(jié)構(gòu)改良劑,可抑制土壤表面結(jié)皮,保持良好的土壤結(jié)構(gòu),增加土壤水分入滲,減少水土流失;但這個(gè)結(jié)論并非對(duì)任何土壤都適用,對(duì)于不同類(lèi)型的土壤,經(jīng)過(guò)PAM 處理后其入滲率可能增加也可能減小。中等結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)好的土壤,施用PAM后可提高入滲率,而結(jié)構(gòu)差的土壤施用PAM后反而會(huì)降低入滲率 ,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)差的土壤,砂粒含量高,缺少可分散的黏粒,經(jīng)過(guò)PAM處理后會(huì)引起土壤表面封閉,導(dǎo)致土壤入滲降低、徑流量增加;因此,土壤結(jié)構(gòu)是決定PAM施用效果的關(guān)鍵因素。PAM的應(yīng)用方法不同,其產(chǎn)生的效果也有很大的不同,關(guān)于PAM應(yīng)用方法的研究較多,常用的有以下3種方法。
  PAM溶解法:將干燥的PAM按一定濃度溶解于水中,然后將溶解的PAM加入灌溉水中,用來(lái)防止土壤侵蝕、增加灌溉水入滲率,這是PAM*常用的方法。這種方法也被廣泛地應(yīng)用于溝灌和噴灌。
  PAM撒施法:在旱作區(qū),由于水資源緊缺并且天然降雨量少,沒(méi)有大量的水來(lái)溶解PAM,通常選擇在雨季 來(lái)臨之前將PAM與石膏或與土壤混合,直接撒施到土壤表面,發(fā)揮其水土保持功效。研究結(jié)果表明,將PAM與石膏或土壤混合使用,在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)為較好的推廣型。
  PAM噴灑法:將干燥的PAM按一定濃度溶解于水中,然后在一定的壓力下將溶解的PAM噴灑到地面,可防治土壤侵蝕。在自然降雨的情況下,通常在雨季來(lái)臨之前將PAM噴灑到土壤表面,這種方法多在降雨充沛的地區(qū)使用。由于PAM噴灑濃度或噴灑量不同,PAM有時(shí)可增加地表徑流,有時(shí)則減小地表徑流及土壤侵蝕。由于溶解、噴灑PAM費(fèi)工費(fèi)時(shí),PAM噴灑法應(yīng)用較少。
  對(duì)于PAM的應(yīng)用,人們比較關(guān)注殘留物是否對(duì)環(huán)境造成的危害。PAM是一種人工合成的水溶性高分子有機(jī)聚合物,多用在造紙、食品加工、水處理等方面。PAM抵抗微生物降解,在土壤中主要通過(guò)物理作用降解。PAM對(duì)人體、動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)和植物并**害,但其殘留單體(丙烯酰胺)有毒性。丙烯酰胺是一種致癌物,對(duì)人體神經(jīng)有毒害作用,但丙烯酰胺可為生物降解,不在土壤中積累。盡管會(huì)有少量PAM單體隨PAM的使用而進(jìn)入土壤,但PAM單體在溫度較高的土壤中會(huì)很快降解。如果將PAM產(chǎn)品的丙烯酰胺含量限制到*小,PAM本身對(duì)環(huán)境并無(wú)威脅,可有效地用作土壤結(jié)構(gòu)調(diào)理劑。

陽(yáng)離子聚丙烯酰胺

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