中文字幕亚洲乱码熟女一区二区,午夜成人理论无码电影在线播放,精品人妻系列无码人妻免费视频,无码国产精成人午夜视频一区二区

當(dāng)前位置:技術(shù)支持>土壤改良劑聚丙烯酰胺在土壤中的重要作用 技術(shù)文章

土壤改良劑聚丙烯酰胺在土壤中的重要作用

點(diǎn)擊次數(shù):4572  更新時(shí)間:2019-04-20

土壤改良劑聚丙烯酰胺在土壤中的重要作用

 聚丙烯酰胺,簡(jiǎn)稱PAM。是丙烯酰胺及其衍生物的均聚物和共聚物的總稱。PAM產(chǎn)品可分為陰離子、陽(yáng)離子和非離子等類型,其分子可分為網(wǎng)狀和線型。因?yàn)樗哂?的化學(xué)和物理性質(zhì),現(xiàn)已廣泛用于污水及飲用水處理、造紙、石油開(kāi)采、礦冶、建材、紡織等行業(yè)。與土壤有關(guān)的PAM應(yīng)用主要有兩種,一種為陽(yáng)離子網(wǎng)狀PAM,它是一種高吸水性樹(shù)脂,可用做農(nóng)田保水劑。另外一種就是陰離子線型PAM,因其分子鏈長(zhǎng)等特征,用作土壤改良劑,在控制土壤侵蝕、防止水土流失方面起到了重要的作用。

    眾多試驗(yàn)表明,PAM可有效的改善土壤結(jié)構(gòu),增加大團(tuán)聚體數(shù)目,降低土壤容重,提高滲透率,增加土壤的含水量,提高土壤抗蝕能力,進(jìn)而提高作物產(chǎn)量。概括說(shuō)來(lái),PAM具有保土、保水、保肥和增產(chǎn)的四大效應(yīng)。 

    1 PAM的作用機(jī)理及影響因素 

    PAM對(duì)土壤的改良效果主要是通過(guò)土壤對(duì)聚合物的吸收來(lái)實(shí)現(xiàn)的。陰離子PAM帶有與土壤表面相同的負(fù)電荷,本應(yīng)與土壤顆粒相斥,但是它卻能夠通過(guò)陽(yáng)離子橋的作用與土壤相結(jié)合。土壤中的二價(jià)陽(yáng)離子(如Ca2 )可以分別結(jié)合土壤顆粒表面和陰離子PAM的負(fù)相,形成陽(yáng)離子橋,即PAM—Ca2+ 一土壤顆粒。土壤顆粒對(duì)PAM的吸收程度取決于PAM和土嚷的性質(zhì)。通常,主要的影響因素有PAM的分子量、離子度以及土壤中陽(yáng)離子的含量。 

    1.1 PAM分子量影響 

    分子量高分子鏈長(zhǎng)的聚合物,在分散土壤細(xì)粒間的橋鍵作用和在團(tuán)粒外表面形成保護(hù)網(wǎng)的作用較強(qiáng),因此在水土保持方面的效果比分子量低的聚合物好,但分子量過(guò)高,分子不易在土層中擴(kuò)散和對(duì)流,限制改良土層深度,并容易在土壤表面形成高分子膠結(jié)土壤的膜狀薄層,反而減弱土壤的滲透性 。因此,應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)選擇適合分子量的PAM。一般來(lái)說(shuō),砂土通常選擇高分子量PAM(18mg/mol),而質(zhì)地較密實(shí)的壤土可以選擇分子量較低的PAM(6mg/mol) 。 

    1.2 PAM離子度影響 

    在PAM分子量相同的情況下,離子度是影響陽(yáng)離子橋形成的重要因素。高離子度能引起聚合物分子之間的相互排斥,致使聚合物分子鏈互相纏繞,降低土粒對(duì)其的吸收程度。而具有一定的陰離子度是PAM能夠被土粒吸收的先決條件,所以實(shí)際采用的是離子度20%-30%的PAM 。 

    1.3 土壤中陽(yáng)離子影響 

    通常,聚丙烯酰胺在自來(lái)水介質(zhì)中施用,對(duì)土壤的終滲透率、累積滲透率和流失量的改善程度都優(yōu)于在去離子水介質(zhì)中施用。這是因?yàn)槎鄡r(jià)金屬陽(yáng)離子能夠影響聚合物分子和分散土粒間的吸附作用,由于靜電排斥,陰離子聚合物分子很難在負(fù)電性的分散土粒表面吸附,改良土壤的作用不明顯,多價(jià)金屬陽(yáng)離子在兩者之間形成橋狀化學(xué)鍵,促進(jìn)了陰離子聚合物分子的吸附 。 

    2 PAM對(duì)土壤物理性狀的影響 

    土壤顆粒對(duì)PAM的吸收,有效地改善了土壤的物理性狀,增加土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒數(shù)目、降低土壤容重、提高滲透性和孔隙度,提高土壤的水分含量,維系了良好的土壤結(jié)構(gòu)。 

    2.1 容重 

    隨PAM施用量的增大,土壤容重呈下降趨勢(shì)。當(dāng)PAM施用量從0.010%增至0.200%時(shí),實(shí)驗(yàn)室中赤紅壤容重比未加入PAM(對(duì)照)時(shí)減少0.25-0.26g/cm3 ;當(dāng)PAM用量為0.75-1.25g/cm2時(shí)可使陜西田間重壤土容重平均下降O.068g/cm 。

    2.2 孔隙度 

    隨著PAM的增加,田間試驗(yàn)的土壤毛管孔隙度和總孔隙度都呈上升趨勢(shì) ,但實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的土壤凋萎系數(shù)增幅不大 。 

    2.3 土壤結(jié)構(gòu) 

    施用濃度為0.025-0.050%的PAM,赤紅壤的水穩(wěn)性團(tuán)粒含量比對(duì)照增加了29.74% -39.78% ;當(dāng)PAM用量為0.25-1.25g/cm時(shí)團(tuán)聚體總量(>0.25mm)平均增加30.2%,從而起到疏松土壤、減緩?fù)寥浪终舭l(fā),調(diào)節(jié)土壤的水肥氣狀況的作用 。 

    2.4 水分 

    施加濃度為0.025%-0.050%的PAM,土壤的毛管水量比對(duì)照增加3.7%-18.6%,表層土水分百分含量增加3.0%-11.6% 。在黃潮土中施人PAM,在0-80kPa吸力范圍內(nèi)土壤持水量隨聚合物用量的增加而增大,同時(shí)增加了有效水含量 。對(duì)砂土進(jìn)行了試驗(yàn),結(jié)果表明,施用聚丙烯酰胺可以縮短水分滲入土壤的時(shí)間,加速水分滲入土壤的速度,減少土壤水分滲出量,抑制土壤水分蒸發(fā)。因此,在田間施用聚丙烯酰胺將有助于減少降雨后的地面徑流和深層滲漏,增強(qiáng)土壤的持水能力和保水性能。施用聚丙烯酰胺還可以減緩?fù)寥烂芏鹊脑龃螅苊馔寥谰o實(shí)板硬,從而保持土壤良好的疏松結(jié)構(gòu),這將有助于作物的生長(zhǎng)發(fā)育 。 

    2.5 滲透性 

    在PAM施用量從0.010%增至0.200%時(shí),土壤的滲透系數(shù)比對(duì)照增加1.07-5.35×10一em/s。三種離子度(20%、30%、40%),三種分子量(6、12、18mg/mo1)的PAM對(duì)三種質(zhì)地的土壤(砂土、壤土、黏土)作用的滲透率變化,得出離子度20%-30%時(shí),不同分子量的PAM對(duì)不同質(zhì)地的土壤均有很好的效果,平均可以提高這些土壤的滲透率3-5倍 。Ben—Hur在室內(nèi)模擬降雨條件下,研究了25%傾角上應(yīng)用PAM提高滲透率的情況,結(jié)果表明,在PAM施用50和75kg/ha時(shí),滲透率為28mm/h,而此時(shí),對(duì)照試驗(yàn)的滲透率為8mm/h 。Santos用PAM對(duì)地中海土壤進(jìn)行連續(xù)和階段地溝灌試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),兩種情況下累積滲透分別增加了20%和14%,并認(rèn)為PAM有很好的改善表層土壤結(jié)構(gòu),增加滲透率的作用,同時(shí)能夠在田間管理中節(jié)省人力,應(yīng)用安全 。 

    3.1 PAM的保土、保水、保肥、增產(chǎn)作用 

    PAM通過(guò)對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的改善,增加了土壤水穩(wěn)性團(tuán)粒數(shù)量,增強(qiáng)了土壤的透氣、滲透性能,減少了地表徑流,有效地增強(qiáng)了土壤的抗蝕能力,使PAM處理過(guò)的土壤具有很好的保水、保土、保肥、增產(chǎn)的作用。 

    3.1 保土 

    PAM處理過(guò)的土壤表面緊密的結(jié)構(gòu)和較高的團(tuán)聚體穩(wěn)定性有效抑制了土粒的分散,可以有效地防止土壤的侵蝕。 

    lvy等利用小型水道進(jìn)行了針對(duì)壤土和黏土的PAM溝灌試驗(yàn)。試驗(yàn)中,壤土的滲透率減少了59%,而黏土減少了22%,這主要是由于具有不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、窄孔隙的壤土比黏土更易被沉積物阻塞。試驗(yàn)還表明,PAM處理有效地減少了流水侵蝕 。 Kristian等在實(shí)驗(yàn)室建立了噴淋灌溉系統(tǒng),水滴降落在傾角為2.4%的壤土層上。2kg/ha的PAM在次20mm的灌溉中就比對(duì)照降低徑流70%,減少土壤流失75%。由此可見(jiàn),PAM有效地減少了徑流和侵蝕,且對(duì)侵蝕的控制比對(duì)徑流更有效¨ 。 

    Intz等使用兩種土壤改良劑對(duì)Portneuf砂壤土進(jìn)行灌溉,發(fā)現(xiàn)陰離子PAM比陰離子淀粉共聚物在控制土壤侵蝕上有更好的效果。在以5-20g/m PAM 灌溉1-2h后,沉積物損失減少45%-98%。低濃度PAM經(jīng)多次灌溉或是定期灌溉也能達(dá)到同樣的效果。用湍流灌溉也不會(huì)影響到土粒對(duì)PAM的吸收 。

    lvin等研究了土壤改良劑存在條件下雨滴動(dòng)能對(duì)滲透系數(shù)和土壤侵蝕的影響。他們采用的土壤改良劑是陰離子PAM與磷石膏混合而成。隨著雨滴動(dòng)能的增加,這種改良劑抑制土壤密封的作用也逐漸提高,這是PAM穩(wěn)定團(tuán)聚體結(jié)構(gòu),緩解因雨滴對(duì)團(tuán)聚體的擊打而崩解的結(jié)果。文章還指出土壤的侵蝕與土壤的滲透系數(shù)之間很可能不是直接相關(guān)的 。 

    Intz和Sojka用中等離子度的陰離子PAM有效地控制了溝灌中的沉積物損失。未經(jīng)處理的溝渠有75%超過(guò)了沉積物損失的大容許值,而經(jīng)PAM處理后的溝渠只有13%超過(guò)這一容許值。這些處理平均減少了94%的沉積物損失并且增加了15%的凈滲透 。夏海江對(duì)PAM的保土效果進(jìn)行了觀察,結(jié)果表明,在坡度為6。、10。、15。時(shí),田面土壤流失量分別比對(duì)照減少73.8%、69.5%、43.8%。并且還發(fā)現(xiàn)PAM有很強(qiáng)的抗濺蝕作用,濺蝕量隨著用量的增加而減小 。顧英武在田間施用PAM后,減少土壤侵蝕量26.6% -56.9%Ll 。還有研究表明,拌土撒施和水溶液噴施兩種方法比較,減少土壤侵蝕量差異不明顯,減少的量從57% -77%不等。坡施用PAM減少地表徑流作用明顯 。 

    3.2 保水 

    PAM具有很好的保水效果,在玉米生育期的不同測(cè)定時(shí)間段內(nèi),PAM處理過(guò)的土壤在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持較高的水分含量,且隨濃度的增加其保水效果增強(qiáng)。在PAM施用后一個(gè)汛期內(nèi),多保蓄雨水153m /km ,相當(dāng)于一次37.5mm降雨 。 

    3.3 保肥

    通過(guò)土壤吸附肥料實(shí)驗(yàn)和土壤肥料淋溶實(shí)驗(yàn)得出,PAM可以使土壤對(duì)N 、K 、NO3、PO4 的吸附分別增加30.6% -162.6%、14.5% -20.6%、2.5% -16.3%、0.9% -21.8%;NH4 +、K+ 、NO-、PO43- 的淋溶下移率分別為40.1%(對(duì)照為63.7%)、27.6%(64.4%)、68.5%(77.0%)、46.2%(57.0%)。由此可見(jiàn),無(wú)論土壤對(duì)肥料的吸附還是淋溶,PAM都能夠起到不同程度的保肥作用 。 在農(nóng)田灌溉實(shí)驗(yàn)中,PAM的加入可以減少?gòu)搅髦袔С龅目偭?對(duì)照的84%)、氮(83%)和BOD(72%),能夠有效地控制土壤肥分的流失 ;施用PAM還可以降低有機(jī)質(zhì)、*氮、*磷、*鉀的流失量,保肥效果zui高可達(dá)80%以上。 

    3.4 增產(chǎn) 

    PAM的增產(chǎn)*,當(dāng)其濃度為0.75-1.25g/cm 時(shí)玉米增產(chǎn)幅度為11.7%-18.3%。田間施用PAM后增產(chǎn)幅度為5% -10% 。