不同剂型聚丙烯酰胺对冷沙黄泥土壤持水性能的影响

发布日期:2015-01-08 12:50:08

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文章摘要:聚丙烯酸酯类_土壤_分子质量_土壤含水率_蒸发_冷沙黄泥_水解度 ,现代社会餐后各有所好,贤良一律玉帛。

为筛选用于提高沙质土壤保水能力的最佳保水剂型,聚丙烯酸酯类以重庆市分布面积较大的冷沙黄泥为研究对象,采用模拟 试验,研究了不同水解度和不同相对分子质量聚丙烯酰胺(PAM)对沙质土壤含水率效应。结果表明,不同剂型的PAM 均能在一定程度h抑制沙质土壤水分的蒸发,提高十壤的保水能力。施用质量分数为0.02%,相同相对分子质量 (800万),不㈣水解度(丨0%、20%、30%、40%) PAM的处理,冷沙黄泥累计蒸发量分别较对照减小7.76%?20.17%, 平均含水率分别较对照增加2.65%?5.96%,以水解度为40% (高水解度)的PAM持水效果最好。相同水解度(40%), 不同相对分子质量(400万、600万、800万、1 000万)PAM的处理,冷沙黄泥累计蒸发量分别较对照减小14.37%? 20.74%,平均含水率分别较对照增加4.85%?6.11%,以相对分子质量为1 000万的PAM持水效果最好。可见施用质量 分数为0.02%,水解度为40%,相对分子质量为1 000万的PAM对冷沙黄泥持水效果最好,是有效提高冷沙黄泥吸水 和保水能力最佳PAM剂型。

中国西部地区低产沙质土壤占有较大的面积,制约 了当地农业的发展。而干旱缺水是制约中国农业发展和 加速土地沙化,bbo必博_bbo必博官网_bbo必博娱乐:造成沙质土壤生产力低下的重要因素。 位于中国西南部的重庆市以山地、丘陵为主,占幅员 面积94%,其次是河谷、平原、盆地和高原,在极其 稀少的耕地土壤中,沙质土占一定比例,大部分分布在 沿江、河两岸。目前重庆耕地面积减少速度快,人均 耕地数量严重不足,人地供求关系十分紧张,亟待解 决。而且重庆近些年来气候异常,夏天持续高温少雨, 土壤严重干旱缺水,农作物生长受到极大的威胁。开发 利用这些低肥力沙土地资源作为占用耕地补偿,一定程 度上可以缓解重庆耕地资源缺乏带来的压力。
将0.2?0.5 g PAM溶解于840 g清水 中,与6 kg 土壤拌和,发现土壤水分入渗时间为对照的 2.1%?6.1%, 土壤水分渗出量为对照的3.2%?48.5%, 说明施用PAM后可以增强土壤的持水能力和保水性。潘 英华等M向黄绵土中施入PAM与磷石膏 (phosphogypsum, PG)组合改良剂,发现随着PAM用 量的增加,累积蒸发量和蒸发失水比均有所降低。曹丽 华等人[14]向黑垆土、黄绵土、风沙土中施入PAM,发现 3种土壤>0.25 mm的水稳性团聚体均有所增加。 V. S. Green[15)研究发现施入PAM后可以使土壤颗粒和孔 隙结构保持稳定。以上研究表明PAM具有超强的吸水和 保水能力[16],因此可以用于提高土壤入渗能力、防治水 土流失[1749],尤其是针对保水能力较差的沙质土壤。但 目前市场PAM类型很多,研究不同剂型的PAM对土壤 的改良效果还很少,本文以重庆沙质土壤冷沙黄泥为研 究对象,研究不同剂型的PAM对土壤持水性能、保水性 能及抗蒸发等方面的调控效应,为PAM改善重庆沙质土 壤的应用提供科学依据,同时也为PAM的施用方法提供 新的借鉴,对于拓展PAM应用和新型生态恢复技术都具 有重要的现实意义。
模拟试验用长22.3 cm,宽14.5 cm,高7 cm的小方 形塑料盆。将 PAM1、PAM2、PAM3、PAM4、PAM5、 PAM6和PAM7剂型的PAM与过5 mm筛的冷沙黄泥(以 风干土为基础)按0.02%?]的质量分数充分混匀,均称取 1.5 kg放入小塑料盆中(各处理3个平行并做对照),平 整表面。称取所需水最倒入长嘴喷壶中,喷洒时不停移 动喷壶,使土壤受水均勻,并且缓慢浇水,防止浇水速 度过快破坏土壤结构,使土壤初始质量含水率约为 31.14%,静置Id,釆用称质量法,于每天下午15:00用 电子天平称质量。
1. 2. 2 PAM影响土壤含水率试验设计与方法
选用长31.9 cm,宽23.8 cm,高13 cm的大方形塑 料盆。将 PAM1、PAM2、PAM3、PAM4、PAM5、PAM6、 PAM7剂型的PAM与过5 mm筛的冷沙黄泥(以风干土 为基础)按0.02%质量分数充分混勻,称取5 kg放入大 塑料盆中(各处理3个平行并做对照),并加入蒸馏水(加 水方法见1.2.1),使土壤初始质最含水率约为31.14%。 用ADR 土壤水分计(型号为U1ZSM2X,日本制造)于 每天下午15:00测土壤含水率。测量时将探头刚好完全 插入土中,不挤压土壤为宜,使探头充分与土壤接触。 由于模拟试验所用盆钵体积小,容纳七壤少,长期用该 仪器测量会留下较多空隙,这些空隙是影响土壤水分的 蒸发的一个因素,可能对试验结果造成一定误差。又因 为土壤本身具有调节水分作用,能对土壤水分进行及时 调节,填充部分空隙,从而减小测量带来的误差。因此 在设计试验时考虑定时定量测定。
1.3数据分析与处理
利用统计分析软件EXCEL、SPSS进行数据统计、 方差分析等。
由方差分析得到,PAM的相对分子质量对冷沙黄泥 蒸发量有显著影响(户<〇.〇5)。采用Tamhane’s T2法得 出,?6与匕、PD之间存在显著差异,与P4、6差异不明 显。说明选用水解度为40%的PAM时,抗蒸发效果在一 定范围内是随着相对分子质量的增加而增强,主要是由 于当PAM相对分子质量较低时,不能在土壤中进行长距 离的架桥[231,导致土粒之间的联结占据空间有限,不利 于土壤空隙的增加和土壤持水能力的提高,因此抗蒸发 效果较差[24]。但是当相对分子质量增大到一定程度时, 其改良效果变化不明显。如相对分子质量为600万、800 万、1 000万的PAM保水效果相差不大,但仍然以相对 分子质量为1 〇〇〇万的PAM效果最佳。
2. 2不同剂型PAM对冷沙黄泥含水率的影响 2. 2.1 PAM的水解度对冷沙黄泥含水率的影响
由图5可以看出,施用同相对分子质量,不同水解 度的PAM,冷沙黄泥每日含水率规律明显,除第1天外 (第1天的含水率约为31.14%),其余8 d均为P4>P3> P2>P1>Pfl,因此可取9d含水率平均值作为对象研究。 从图6可以看出,PAM处理后的土壤平均含水率P!、P2、 P3、P4 分别较对照增加了 2.65%、4.50%、5.40%、5_96%, 增加趋势依次为P4>P3>P2>P^
由方差分析表明,PAM的水解度对冷沙黄泥含水率
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有显著性影响(P<0.05)。LSD多重比较法表明,两两 处理间均在5%水平存在显著差异(如图6)。说明选用相 对分子质量为800万,水解度不同的PAM时,其土壤含 水率不同。随水解度的增加,含水率也逐渐增高,效果 依次为10% (低水解度)<20% (中水解度)<30% (中 水解度)<40% (高水解度)。这可能是因为供试土壤黏 粒含量少(16.90%), 土壤表面电荷密度低,低水解度可 能使PAM卷曲太紧而没有足够的位点进行吸附,从而使 土壤颗粒不能够很好地扩散而高水解度的PAM在土 壤颗粒与聚合物之间能够实现很好的架桥作用,提高土 壤保水性能。
由方差分析表明,PAM的相对分子质量对冷沙黄泥 含水率有显著性影响(尸<0.05)。LSD多重法比较结果 为,两两处理间均在5%水平存在显著差异(如图8)。说
明选用水解度为40%,相对分子质量不同的PAM时,改 良效果亦不同。土壤含水率随着相对分子质量的增加而 增加。相对分子质量为1000万的PAM保水效果最佳。 其作用机制分析同2.1.2。
结论与讨论
1)PAM能抑制沙质土壤水分的蒸发。施用质量分 数为0.02%,相同相对分子质量(800万),不同水解度
(10%、20%、30%、40%)剂型的 PAM 处理(P〗、P2、 P3、P4),冷沙黄泥累计蒸发量分别较对照减小7.76%? 20.17%,以40% (高水解度)抗蒸发效果最好。对同水 解度(40%),不间相对分子质量(400万、600万、800 万、1000万)剂型的PAM处理(P5、P6、P4、P7),冷沙 黄泥累计蒸发量分别较对照减小14.37%?20.74%,以 1000万的PAM抗蒸发效果最为明显。
2)PAM能增加沙质土壤的含水率。对相同相对分 子质景(800万),不同水解度(10%、20%、30%、40%) 剂型的PAM处理(P,、P2、P3、P4),冷沙黄泥平均含水 率分别较对照增加2.65%?5.96%,以40% (高水解度) 的效果最好。对同水解度(40%),不同相对分子质量
(400万、600万、800万、1 000万)剂型的PAM处理 (P5、P6、P4、P7),冷沙黄泥平均含水率分别较对照增 力口了 4.85%?6.11%,以1 000万的效果最好。
3)施用质量分数为0.02%,水解度为40%,相对分 子质量为1000万的PAM对冷沙黄泥持水效果最好,可有 效提高冷沙黄泥吸水和保水能力,为改善重庆沙质土壤 的应用提供了科学依据。
由于受试验条件限制,对不同剂型的PAM研究不足, 建议后续研究选用更多剂型的PAM,以便更全面地分析 PAM对土壤持水的调控作用。
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