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土壤改良剂聚丙烯酰胺

作者:利星 时间:2024-04-14 15:01 浏览:3132次

与土壤相关的PAM应用主要分为两种类型。阳离子PAM用作农田保水剂。另一种是阴离子PAM作为土壤改良剂在控制土壤侵蚀和防止水土流失方面发挥着重要作用。PAM能显著改善土壤结构,增加大团聚体数量,降低土壤容重,提高渗透率,增加土壤的含水量,从而提高土壤的抗蚀能力和作物产量。总的来说,土壤改良剂聚丙烯酰胺具有保土、保水、保肥和增产的四大效果。

土壤改良剂聚丙烯酰胺

1. PAM的作用机理及影响因素

PAM对土壤的改良主要通过土壤对聚合物的吸收实现。阴离子PAM带有与土壤表面相同的负电荷,本应与土壤颗粒相斥,但它却能够通过阳离子桥的作用与土壤结合。土壤中的二价阳离子(如Ca²⁺)可以分别结合土壤颗粒表面和阴离子PAM的负相,形成阳离子桥,即PAM-Ca²⁺-土壤颗粒。土壤颗粒对PAM的吸收程度取决于PAM和土壤的性质。通常,主要的影响因素有PAM的分子量、离子度以及土壤中阳离子的含量。

1.1 PAM分子量的影响

分子量较大的聚合物在分散土壤细粒间的桥键作用和在团粒外表面形成保护网的作用较强,因此在水土保持方面的效果比分子量低的聚合物好。但分子量过高,分子不易在土层中扩散和对流,限制改良土层深度,并容易在土壤表面形成高分子胶结土壤的膜状薄层,反而减弱土壤的渗透性。因此建议根据不同土质选择适合分子量的PAM。一般来说,砂土通常选择高分子量PAM(18mg/mol),而质地较密实的壤土可以选择分子量较低的PAM(6mg/mol)。

1.2 PAM离子度的影响

在PAM分子量相同的情况下,离子度是影响阳离子桥形成的重要因素。高离子度会引起聚合物分子之间的相互排斥,使聚合物分子链互相缠绕,降低土粒对其的吸收程度。具有一定阴离子度是PAM能被土粒吸收的前提,实际采用的是离子度20%-30%的PAM。

1.3 土壤中阳离子的影响

通常,聚丙烯酰胺在自来水介质中施用,对土壤的*终渗透率、累积渗透率和流失量的改善程度都优于在去离子水介质中施用。这是因为多价金属阳离子能影响聚合物分子和分散土粒间的吸附作用。由于静电排斥,阴离子聚合物分子很难在负电性的分散土粒表面吸附,改良土壤的作用不明显。多价金属阳离子在两者之间形成桥状化学键,促进了阴离子聚合物分子的吸附。

2. PAM对土壤物理性状的影响

土壤颗粒对PAM的吸收有效改善了土壤的物理性状,增加土壤水稳性团粒数目、降低土壤容重、提高渗透性和孔隙度,提高土壤的水分含量,维持良好的土壤结构。

2.1 容重

随着PAM施用量的增加,土壤容重呈下降趋势。当PAM施用量从0.010%增至0.200%时,实验室中赤红壤容重比未加入PAM(对照)时减少0.25-0.26g/cm³;当PAM用量为0.75-1.25g/cm²时可使陕西田间重壤土容重平均下降0.068g/cm。

2.2 孔隙度

随着PAM的增加,田间试验的土壤毛管孔隙度和总孔隙度都呈上升趋势,但实验室试验的土壤凋萎系数增幅不大。

2.3 土壤结构

施用浓度为0.025-0.050%的PAM,赤红壤的水稳性团粒含量比对照增加了29.74%-39.78%;当PAM用量为0.25-1.25g/cm时团聚体总量(>0.25mm)平均增加30.2%,从而起到疏松土壤、减缓土壤水分蒸发、调节土壤水肥气状况的作用。

2.4 水分

施加浓度为0.025%-0.050%的PAM,土壤的毛管水量比对照增加3.7%-18.6%,表层土水分百分含量增加3.0%-11.6%。在黄潮土中施入PAM,在0-80kPa吸力范围内土壤持水量随聚合物用量的增加而增大,同时增加了有效水含量。对砂土进行的试验表明,施用聚丙烯酰胺可以缩短水分渗入土壤的时间、加速水分渗入土壤的速度、减少土壤水分渗出量、抑制土壤水分蒸发。因此耕种帮建议在田间施用聚丙烯酰胺有助于减少降雨后的地面径流和深层渗漏、增强土壤的持水能力和保水性能。施用聚丙烯酰胺还可以减缓土壤密度的增大、避免土壤紧实板硬、从而保持土壤良好疏松结构、这将有助于作物生长发育。

2.5 渗透性

在PAM施用量从0.010%增至0.200%时,土壤的渗透系数比对照增加1.07-5.35×10⁻¹em/s。三种离子度(20%、30%、40%)、三种分子量(6、12、18mg/mol)的PAM对三种质地的土壤(砂土、壤土、黏土)作用的渗透率变化得出离子度20%-30%时、不同分子量的PAM对不同质地的土壤均有很好的效果、平均可以提高这些土壤的渗透率3-5倍。

3. PAM的保土、保水、保肥、增产作用

PAM通过对土壤结构的改善、增加土壤水稳性团粒数量、增强土壤透气、渗透性能、减少地表径流、有效地增强了土壤的抗蚀能力、使PAM处理过的土壤具有很好的保水、保土、保肥、增产作用。

3.1 保土

PAM处理过的土壤表面紧密结构和较高团聚体稳定性有效抑制土粒分散、有效防止土壤侵蚀。

3.2 保水

PAM具有很好的保水效果、在玉米生育期的不同测定时间段内、PAM处理过的土壤在较长时间内保持较高的水分含量、且随浓度增加其保水效果增强。在PAM施用后一个汛期内、多保蓄雨水153m /km²、相当于一次37.5mm降雨。

3.3 保肥

无论是在土壤中吸附肥料还是在淋溶过程中,PAM都表现出了其*的保肥效果。经过农田灌溉实验证明,引入PAM可以显著降低径流带走的营养素,其中总磷(84%),氮素(83%),BOD(72%),这有助于有效预防土壤营养的流失。此外,使用PAM还能显著减少土壤中有机质、速效氮、速效磷和速效钾的流失,其保肥效率在某些情况下能够超过80%。

3.4 增产

关于增产方面的效果,PAM同样表现突出。当PAM的浓度达到0.75-1.25g/cm³时,玉米的产量可以提高11.7%-18.3%。实际田间施用PAM后的数据显示,产量增幅介于5%-10%之间。这些数据表明,PAM不仅能帮助土壤保持其营养成分,还能促进作物生长,提高农业产出。

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