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| 谈保水剂在造林绿化中的应用 |
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| 来源：园林学习网 作者：王斌瑞 贺康宁 史长青 日期：[2016-6-13] |
保水剂是一种高吸水性树脂,这类物质含有大量结构特异的强吸水基团,在树脂内部可产生高渗透缔合作用并通过其网孔结构吸水。它的最大吸水力高达13～14kg/cm2,可吸收自身重量的数百至千倍的纯水,并且这些被吸收的水分不能用一般的物理方法排挤出来,所以它具有很强的保水性。由于树木根系的吸水力大多为17～18kg/cm2,一般情况下不会出现根系水分的倒流,而林木根系却能直接吸收贮存在保水剂中的水分,这一特性决定了保水剂在农林业抗旱节水植物栽培技术中的广泛应用。
目前,市场上常见的保水剂,根据其品种和颗粒的大小,吸水性状有一定差异,颗粒小的吸水倍率较高,颗粒大的吸水倍率稍低。据北京林业大学生态工程学院在黄土半干旱区的试验结果,不同品种和颗粒大小的保水剂在吸收pH值为8.0～8.2的黄土浸提液(即土壤水分)后,总重量可达自重的100～120倍。保水剂在吸水后有一个逐渐变软、膨胀的过程,并依品种不同分别呈凝胶、絮状凝胶和颗粒状凝胶形式贮存水分。
1 保水剂的品种及其主要成分
目前国内外的保水剂共分为两大类,首类是丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物(聚丙烯酰胺),另一类是淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物(聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵、淀粉接枝丙烯酸盐等)。
1.1 聚丙烯酰胺
聚丙烯酰胺呈白色颗粒状晶体,主要成分为:丙烯酰胺65%～66%+丙烯酸钾23%～24%+水8%～10%+交联剂0.5%～1.0%。在国际上,法国、德国、日本、美国和比利时等国所生产的保水剂大多属于这类成分的产品。该产品的特点是:使用周期和寿命较长,在土壤中的蓄水保墒能力可维持4年左右,但其吸水能力会逐年降低。据黄土区造林试验观察,使用该类保水剂造林后的当年,其吸水倍率维持在100～120倍,第二年吸水倍率降低20%～30%,第三年降低约40%～50%,第四年降低更多。目前,该类保水剂国外产品的市场价约为36～38元/kg,国内产品的市场价(包括利润)为20～22元/kg。
1.2 淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物
(1)聚丙烯酸钠。聚丙烯酸钠为白色或浅灰色颗粒状晶体,主要成分有:聚丙烯酸钠88%(其中含钠24.5%)+水8%～10%+交联剂0.5%～1.0%。国内生产的保水剂大多是这种成分的产品。其主要特点是:吸水倍率高,吸水速度快,但保水性能只能保持2年有效。据造林地观测,这类产品的吸水能力和吸水速率明显高于聚丙烯酰胺产品,在土壤中如遇充分给水,0.5～1.0h后便可迅速吸收自重130～140倍的水分,但第二年的吸水倍率要降低约60%左右。目前该产品的市场价(包括利润)约为15～16元/kg。由于聚丙烯酸钠会造成土壤中钠离子含量的递增,林业和农业用保水剂的生产厂家大多改为生产聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵,市场价格也略有升高,为18元/kg左右。
(2)淀粉接枝丙烯酸盐。该产品为白色或淡黄色颗粒状晶体,主要成分为:淀粉18%～27%+丙烯酸盐62%～71%+水10%+交联剂0.5%～1.0%。这种产品在用于造林地蓄水保墒时,使用寿命一般只能维持一年多的时间,但吸水倍率和吸水速度等性状极佳。据实验室对黄土浸提液的吸水对比试验,该类保水剂在遇水后的15～20min内即可吸收自重150～160倍的水分。市场价14元/kg左右。
2 保水剂在造林绿化中的应用
2.1 使用方法
造林绿化工程中,保水剂一般的使用方法是,在植树穴内将保水剂与土壤充分均匀混合后再栽植苗木,当土壤中的保水剂遇到下渗水后,可以有效蓄贮水分供苗木利用。要注意的是,保水剂并不是造水剂。因此,正确的使用方法应该是在雨季造林前整地时就施用保水剂,经一个雨季的充分吸水,便可使当年的雨季或秋季造林、甚至翌年的春季造林的成活率提高15%～20%,生长量提高25%左右。
而在干旱少雨又无灌溉条件的情况下,例如春季造林,当土壤含水量不足10%时,施用保水剂前应将其投入大容器中充分浸泡,使之充分吸水呈饱和凝胶状后再与土壤混合使用,否则结果将适得其反。当然,如条件容许,各造林季节尽量都使用浸泡吸水后的保水剂,效果会更好。因为干保水剂在土壤中遇水膨胀时,周边土壤的压力会降低其吸水的能力;而使用事先吸水膨胀后的保水剂,特别是大颗粒的保水剂,既可保证其释水缩小后再遇水膨胀的有效空间,还可增大土壤孔隙和通气性能。
通过对各类保水剂的多年使用对比,造林绿化适宜采用2～4mm粒径的大颗粒保水剂产品,其既能满足土壤孔隙空气通畅的要求,所贮存吸收水分的80%～85%又可被林木高效利用;而一些粉状保水剂产品,使用时若与土壤混合不均匀,吸水后容易在局部产生糊状凝胶,造成相当范围的土壤蓄水过高,严重影响土壤通气和林木生长,个别甚至造成林木枯死。
具体操作时,保水剂应施入表层土壤以下,以避免长期紫外线照射所造成的降解。
2.2 保水剂的施用量和成本估算
保水剂应用于造林绿化工程时,并非施入的越多越好。合理的使用量,既要保证良好的保水效果,还要考虑经济成本的适宜性,一般情况下以占施入范围内(植树穴)干土重的011%为最佳。施入量过少,起不到蓄水保墒作用;施入量过大,不但不经济,而且雨季常会造成土壤贮水过高,引起土壤通气不畅而导致林木根系腐烂。在具体造林绿化中,保水剂的单位面积工程施用量取决于造林密度、树种、整地方式和植树穴规格等诸多因素。
根据我们多年来在降水量为400mm左右黄土半干旱区的适宜造林密度研究,针叶树种1200～1500株/hm2、阔叶树种750～900株/hm2、经济树种500株/hm2的造林密度比较合理。在考虑上述合理密度和具体整地方式的基础上,经数年不同保水剂施用量的实地造林对比试验和成本核算,确定出主要树种造林的保水剂合理用量:若采用2～3年生针叶苗,植树穴规格为30cm深、30cm穴底直径,保水剂合理用量为25g/株,按平均价格计算成本,折合每公顷600～750元;若采用1～2年生阔叶树苗木,植树穴深40cm、穴底直径40cm,保水剂用量60g/株,每公顷折合900～1050元;2年生经济林苗木,采用50cm深、50cm穴底直径植树穴,用量120g/株,成本为每公顷1200元。
2.3 保水剂的使用效果
配合其他技术措施,保水剂一般广泛应用于各种植苗造林。采用前述保水剂施用量,植苗造林的成活率可达到90%以上,并且造林后3～4年间植树带内的土壤含水量可比对照提高20%～30%。
为防止苗木栽植前在运输过程中根系失水,可采用保水剂蘸根的方法。具体方法是:将0.1～0.2mm粒径的粉粒状“淀粉接枝丙烯酸盐”类保水剂产品,按千分之一浓度投入浸根用容器中,充分搅拌均匀,20min后使用;裸根苗在保水剂浸液中浸泡半分钟后即可取出,最好再用塑料薄膜包扎。这样完全可以保证苗木根系在10h内不失水。经对比测定,采用保水剂蘸根法处理的苗木,造林成活率可相应提高15%以上。
保水剂同样也可用于大苗移植造林。1999年春季,我们在头年反坡梯田整地后的造林地,进行了5年生针叶树种侧柏、油松的带土坨大苗移植造林对比试验,植树穴规格50cm×50cm,土壤墒情一般,含水量为10%～11%。使用保水剂的植树穴,在大苗移植前施用了事先经充分浸泡吸水呈饱和状态的大颗粒保水剂10kg(折合干保水剂83g,颗粒晶体粒径2～4mm,为聚丙烯酰胺类产品),而后与植树穴内的土壤充分搅拌、均匀混合;植树后为避免紫外线对保水剂的降解作用,同时为了降低土壤蒸发量,所有植树穴的表面都覆盖了虚土和3cm厚的作物秸秆。经测定,造林后在无降水的条件下,施用保水剂的植树穴,0～60cm土层的平均土壤含水量在头20天保持在16%至13%,后25天保持在13%至10%;而未施用保水剂的植树穴,在此期间的平均土壤含水量仅维持在11%至7%。在1999年4～10月的生长季节,尽管当地降水只有26812mm,施用保水剂的大苗移植造林成活率仍然高达90%,对照仅为71%。
密度为500株/hm2的成龄果园,在株间挖穴(穴底直径60cm,深50cm),施入吸水饱和的凝胶状大颗粒保水剂20.5kg(合干保水剂170g),每公顷成本折合1680元,其产量与对照相比可提高25%～30%。为了简化使用,降低造林成本,近两年我们摸索出一种造林时携带方便、操作简单的保水剂使用方法。做法是将塑料纱网缝制成直径8cm、长50cm的棒状网袋,承装前述已吸足水分的凝胶状大颗粒保水剂1.3～1.4kg(相当干保水剂10.7～10.8g),造林时,针叶树苗木根系旁只需垂直放置一个,阔叶树和果树苗木根系两侧各垂直放置一个。其网袋中保水剂贮存的水分可缓慢向土壤释放,涉及直径范围约25～30cm,其周边的土壤含水量在20～30d内可维持在12%～13%左右。如若该期间无降水过程,可在造林后的第25天左右,将该网袋抽出,放入水桶中重新吸水,然后再塞回原处。采用这种方法,造林成活率仍可保持在90%左右。
最后需要强调的是,尽管保水剂可显著提高干旱、半干旱地区的造林成活率,但在具体使用之前,必须首先了解产品性状、掌握正确的使用方法和适宜的施入量。 |
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