保水剂

哥利草业 2022-01-14 绿化资材 134

保水剂

保水剂使用的是高吸水性树脂,它是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。无毒无害,反复释水、吸水,因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。同时,它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放,增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑材料;在工业方面可广泛应用于石油化工、电缆、造纸、传感器、灭火器具、纤维制品、化妆品、食品保鲜、膨胀玩具等。

吸水原理

保水剂的吸水原理相同于一般SAPs,是高分子电解质分子链在水中酰胺基和/或羧基团同性相斥使分子链扩张力和由于交联点的限制分子链的扩张力而相互作用而成的。以聚丙烯酰胺为例,保水剂会有大量酰胺和羧基亲水基团,利用树脂内部离子和基团与水溶液相关成分的浓度之差产生的渗透压及高分子电解质与水的亲和力而可大量吸水直至浓度差消失为止。而控制保水剂达到令人满意吸水程度的是橡胶弹力。分子结构交联度越高,橡胶弹力越强,而橡胶弹力和吸水力的平衡点即是其表观吸水能力。

由于分子结构交联,分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出而起到保水作用。

由此,同样组成的聚合物交联度越低,吸水倍率相对越高,其保水性、稳定性和凝强度就越低,反之亦然。所以,国际上对于使用周期较长的保水剂自然需要较高的交联度,并不追求高吸水倍率和速率。以聚丙烯酰胺为例,其表观倍率并不高,吸水速率也依粒径不同差别很大,凝强度高的保水剂吸水后有一定形状,不易解体,利于土壤透气,吸放水可逆性好。因为保水剂一般掺入地下5至15厘米,故国际上现在更强调加压下的吸水倍率。依粒径不同,聚丙烯酰胺型吸纯水倍率150-300。

产品类别

国内外的保水剂共分为两大类,一类是丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵等);另一类是淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物(淀粉接枝丙烯酸盐)。

聚丙烯酰胺--聚丙烯酰胺呈白色颗粒晶体状,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。

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。据造林试验观测,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,0.5-1.0小时后便迅速吸收自重的130-140倍的水分;但第二年的吸水倍率要降低约60%左右。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。

淀粉接枝丙烯酸盐--淀粉接枝丙烯酸盐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1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15-20分钟内即可吸收自重150-160倍的水分。

产品特性保水剂


1.无毒、安全环境保护、无毒无味、不污染植物、土壤和地下水、果树花、植树造林、无土栽培、植物保存运输、大田作物等。土壤保水剂和防水乳液到最终分解物都是二氧化碳、水、氨氮和钠或钾离子,没有残留。


2、保水能有效抑制水分蒸发,防止水土流失,即使有灌溉,也仍然能节约50%以上的水。


3.改善土壤结构,改善黏性土壤、漏水、肥水漏沙和次生盐渍土壤,同时促进土壤微生物发育,提高土壤有机物的旋转效率。


4.寿命长,收集多种聚合物的特性,反复释放吸收膨胀和收缩,是生产中使用寿命超过6年的市场上使用寿命最长的土壤保湿产品。


5.吸收速度快。通常自然数吸收到饱和的最大时间约为15-40分钟,最快的为0.4分钟。


6.水和肥料利用率高,土地保水剂在土壤上形成的“小水库”得到肥料,灌溉(或降雨)造成的淋失微量元牛减少1/3,保护环境。再干旱的话,吸水的保水剂会使周围土壤湿润,为植物根部提供水分,即使在沙漠地区和极端干旱气候下,年降雨量达到200毫米时也能种草。


7.蓄水不腐,根部如水的保水剂分子膨胀,成为明胶晶体,紧贴植物根部,根也不腐烂。


8.性能稳定,即使严重干旱也不吸收植物水分。


保水剂的使用方法.

保水剂的物理形状为规则或不规则的颗粒状和粉末状固体。一般来说,颗粒状产品通气性较好,寿命长,适合于拌土使用。粉末状保水剂拌土使用时,如若与土壤搅拌不匀,吸水后易造成土壤局部含水量过多,影响土壤透气性,甚至造成苗木根系腐烂。故- -般不用于拌土,而适合于种子包衣或蘸根。一般还需要根据土壤类型不同使用保水剂,砂土中适宜使用较大颗粒的保水剂,粘土和壤土中适宜使用粉末状的保水剂。

5保水剂在边坡绿化中的应用.

由于边坡、特别是陡峭的岩质边坡,土层瘠薄,水分不易保存,植物难以生根发芽,用保水剂混合植物种子播种,结合其他土壤稳定技术,可以提高边坡土壤的存水量,使植物能够正常生长,并能够减少灌溉用水量和提高植物的抗逆能力。本建(2000)报道,使用保水剂可以提高黑麦草的出苗率,提高其抗旱性,减少灌水量,并使其提前出苗。利用保水剂在路基边坡造林,可提高苗木成活率和保存率,增加根系层土壤含水率,促进植物生长,使苗木成活保存率提高7%,生长量增加19.2%,土壤含水率提高1.83%。


保水剂在造林绿化中的应用


2.1 使用方法保水剂融化前后


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。

主动防护网和被动防护网都是有钢丝绳索和钢丝格栅组成的都属于是柔性防护网用于山体滑坡和边坡防护。

主动防护主动防护系统优点是以钢丝绳网为主的各类柔性网覆盖包裹在所需防护斜坡或岩石上,以限制坡面岩石土体的风化剥落或破坏以及为岩崩塌(加固作用),或将落石控制于一定范围内运动(围护作用)。 

被动防护优点是由钢丝绳网、环形网、(需拦截小块落石时附加一层铁丝格栅)、固定系统(锚杆、拉锚绳、基座和支撑绳)减压环和钢柱四个主要部分构成。钢柱和钢丝绳网连接组合构成一个整体,对所防护的区域形成面防护,从而阻止崩塌岩石土体的下坠,起到边坡防护作用。 保水剂融化

该性能适用于建筑设施旁有缓冲地带的高山峻岭,把岩崩、飞石、雪崩、泥石流拦截在建筑设施之外,避开灾害对建筑设施的毁坏

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