保水剂

保水剂节水机理及其抗旱造林效果研究Studyonwater-savingmechanismandeffectsofanti-droughtforestationofsuperabsorbentpolymer学科专业：森林培育研究方向：山地造林工程及技术减灾机理研究生：陈宝玉指导教师：黄选瑞教授河北•保定河北农业大文学硕士学位（毕业）论文主要内容1引言2保水剂吸水保水特性的研究3保水剂对土壤、植物影响的研究4保水剂在大田抗旱造林效果研究5保水剂造林成本、经济效益分析评价6结论与讨论1引言一方面，森林的严重不足制约着我国经济的发展和社会的繁荣稳定，加快生态建设已成为我国的重要战略。然而要解决这个问题，就要解决在干旱半干旱土地上的造林问题，进而就必须解决缺水状态下造林成活率低的问题，所以，最终解决这个问题的瓶颈就是干旱和缺水。长期以来各国科学家一直致力于研究对策和解决措施，其中很重要的途径是采取农业化学方法，而保水剂就是应运而生的有效制剂和技术；另一方面，生产保水剂的厂家众多，保水剂市场混乱，国家还没有出台保水剂产品的统一的标准。因此本文对绿宝公司提供的三种类型的保水剂进行性能测试，针对不同的树种、不同的立地类型、不同的用量、温室盆栽与田间试验相结合设计了试验。并对保水剂的使用方法、使用效果、影响因子及其影响机理进行系统的研究，不仅用量化的指标来为干旱半干旱地区的造林提供实践指导，为保水剂国标的制定提供科学依据，而且对保水剂的研制开发、生产、推广和销售有一定指导意义和应用价值。技术路线流程图特性测试田间试验室内试验保水剂节水效果试验生长指标测定控水试验植物水分测定土壤水分测定光合性能测定原生质膜透性测定有效含水量测定保水剂效果比较，评价保水剂使用成本指导造林和农业生产，充分发挥保水剂的抗旱节水作用溶胀度、吸水性、保水性、吸水次数等测定2保水剂保水特性的研究2.1实验材料：保水剂为西宁市“绿宝”公司提供的“绿宝”土壤保水剂。有大颗粒、小颗粒、粉末三种剂型，其主要成分为聚丙烯酰胺铰链物。2.2试验方法和内容：（1）保水剂一般特性的观察（2）溶胀度的测定（3）吸水性的测定ａ吸水倍率ｂ吸水速率（4）保水性的测定（5）吸水次数（实验方法详见论文）3保水剂对土壤和植物的影响3.1试验材料供试土壤：供试土壤为苗圃熟土与沙子按2:1的比例混合而成，其间土壤过筛去除杂质和石砾，然后用福尔马林溶液消毒，塑料薄膜覆盖一周后装桶备用。注：*为每公斤干土保水剂所占的比例供试植物：廊坊杨和爬山虎裸根苗，由林学院苗圃提供。保水剂比例粉末*0.5%1%1.5%大颗粒(g)102030小颗粒（kg）1233.2试验内容和方法3.2.1保水剂对土壤影响的测定（1）对土壤温度的影响（2）对土壤膨胀率的影响（3）对土壤水分常数的影响（环刀称重法）（4）对土壤PH值的影响（PHSJ-4A型电位计测定）（5）对土壤水分的影响ａ对土壤蒸发的影响（烘干称重法）ｂ土壤的水平运动c土壤水势的测定（省农科院压力锅法）（6）对土壤硬度的影响（TG-IA型硬度计测定）3.2.2保水剂对植物影响的测定（1）苗木的生长状况（常规方法）（2）叶水势的测定（压力室法）（3）原生质膜相对透性的测定（相对电导率）（4）光合速率和蒸腾速率及气孔阻力的测定（CL—301PS光合作用测定仪测定）4保水剂在大田抗旱造林效果4.1试验地概况4.1.1崇礼县二道营乡4.1.2康保县卢家营乡4.2试验布设情况两个试验区均选地3.3hm2，实验布置根据试验的地形设计而成（见论文P55～58附表A1～A4）实验苗木：崇礼为白榆、落叶松、云杉;康保为白榆、毛白杨、云杉。试验设三个重复，每个重复10个小区，每小区为一个处理的一个梯度，小区面积60m2，按株行距1.5×2植苗。实验小区按完全随机排列，小区设计表如表：重复一3*7915682410重复二83217510496重复三95110378264注：*为小区号4.3观测内容和测量方法4.3.1苗木的基径和苗高苗木基径用游标卡尺来测量，树高用钢卷尺测量，每小区随机选三株，计算时，同一保水剂处理的求平均值。4.3.2造林成活率和保存率所有小区都观测，计算时求同一保水剂处理的平均值。4.3.3苗木生物量每小区随机选三株，挖大坑，保存根的完整，带回实验室，用水冲净，烘干称重。测量侧根数、侧根长、苗干重、根重、地上部分重、根冠比等。5保水剂应用成本、经济效益分析5.1研究方法主要是按工序记录利用保水剂造林的实际开支，然后折合成单位面积造林投入的苗木、吸水剂购置费、以及栽植前后苗木处理、苗木运输、整地和栽植等的全部费用，与一般常规造林方法进行比较。6结论与讨论(一)绿宝保水剂是一种有很强吸水保水能力、能够反复利用的高科技抗旱产品。（1）保水剂吸水后呈凝胶状态。（2）保水剂吸水能力与溶液中的离子浓度呈负相关，且小颗粒吸水能力最强。（3）小颗粒的吸水速率最高、在室内外的保水性最强。（4）经测定保水剂能反复吸水27次以上，使用寿命较长。（二）保水剂加入土壤后可以明显改善水分状况，缓解水分对植物的胁迫，调节干旱条件下植物的生理功能。（1）土壤中加入保水剂后能够显著降低自身的容重，调节土壤温度的变化，使土壤的昼夜温差减小。对土壤水分的蒸发有明显的抑制效应，混剂土中的水分会向四周的干燥土壤扩散，其扩散距离是对照的二倍，硬度减小。土壤中加入绿宝保水剂后，所保持的水分绝大部分为有效水，加入过量保水剂，对土壤和作物无益。（2）保水剂盆栽处理均促进了廊坊杨和爬山虎的生长，其根系的长度、根的条数、基径粗、生物量和根冠比均比对照大，随水分胁迫的加剧，保水剂处理能明显的延缓水势的下降和电导率的升高，净光合速率下降（Pn）、气孔阻力(Rs)增加、蒸腾速率(TRN)增加。（3）廊坊杨叶水势及电导率与土壤含水量的关系可用指数方程来拟合，而爬山虎的变化却呈周期性，土壤中加入保水剂后，改变了植物水分动力学和土壤水分动力学的关系，使土壤水势随土壤水分胁迫的加剧降低得缓慢，减少了水分的丧失，延长了有效水分供植物利用的时间，有力的证明了保水剂不会产生水分倒吸这一多数人们所关心的问题。（三）保水剂在造林上应用后可以促进苗木的生长发育，躲过造林的瓶颈‘卡脖旱’。“绿宝”保水剂能显著的提高造林的成活率，使苗木的成活率达到90%以上，保存率达到70%～90%。根干物质的增加说明保水剂能加大苗木根贮存水分和养分的能力，使苗木能更有效的生长。在用保水剂进行造林时，并不是保水剂用量越多越好，而是有一定的适应比例。（四）使用保水剂能够提高造林成活率，减少补植或重造的次数，相应的降低造林成本。（1）张家口地区用保水剂造林，其造林成本比一般常规方法造林高。但用保水剂造林成活率高，可减少补植工作量或重造的次数，也相应的降低造林成本。（2）使用0.5%处理造林两次，可降低造林成本18.0%~25.3%；若用粉末1.0%或小颗粒10g造林两次，可降低造林成本11.3%。（3）只要掌握保水剂的使用方法及合理的施用量，保水剂造林不仅效果好，而且经济上是可行的，这种效益在立地条件差的地区更明显。图B1小颗粒吸水前状态图B2小颗粒吸水后状态图B3大颗粒吸水前状态图B4大颗粒吸水后状态图B5粉末吸水前状态图B6粉末吸水后状态