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                不同劑型聚丙烯酰胺對冷沙黃泥土壤持水性能的影響

                發布日期:2015-01-08 12:50:08

                聚丙烯酸酯類,土壤,分子質量,土壤含水率,蒸發,冷沙黃泥,水解度

                為篩選用于提高沙質土壤保水能力的最佳保水劑型,聚丙烯酸酯類以重慶市分布面積較大的冷沙黃泥為研究對象,采用模擬 試驗,研究了不同水解度和不同相對分子質量的聚丙烯酰胺(PAM)對沙質土壤含水率效應。結果表明,不同劑型的PAM 均能在一定程度h抑制沙質土壤水分的蒸發,提高十壤的保水能力。施用質量分數為0.02%,相同相對分子質量 (800萬),不㈣水解度(丨0%、20%、30%、40%) PAM的處理,冷沙黃泥累計蒸發量分別較對照減小7.76%?20.17%, 平均含水率分別較對照增加2.65%?5.96%,以水解度為40% (高水解度)的PAM持水效果最好。相同水解度(40%), 不同相對分子質量(400萬、600萬、800萬、1 000萬)PAM的處理,冷沙黃泥累計蒸發量分別較對照減小14.37%? 20.74%,平均含水率分別較對照增加4.85%?6.11%,以相對分子質量為1 000萬的PAM持水效果最好??梢娛┯觅|量 分數為0.02%,水解度為40%,相對分子質量為1 000萬的PAM對冷沙黃泥持水效果最好,是有效提高冷沙黃泥吸水 和保水能力最佳PAM劑型。

                中國西部地區低產沙質土壤占有較大的面積,制約 了當地農業的發展。而干旱缺水是制約中國農業發展和 加速土地沙化,造成沙質土壤生產力低下的重要因素。 位于中國西南部的重慶市以山地、丘陵為主,占幅員 面積94%,其次是河谷、平原、盆地和高原,在極其 稀少的耕地土壤中,沙質土占一定比例,大部分分布在 沿江、河兩岸。目前重慶耕地面積減少速度快,人均 耕地數量嚴重不足,人地供求關系十分緊張,亟待解 決。而且重慶近些年來氣候異常,夏天持續高溫少雨, 土壤嚴重干旱缺水,農作物生長受到極大的威脅。開發 利用這些低肥力沙土地資源作為占用耕地補償,一定程 度上可以緩解重慶耕地資源缺乏帶來的壓力。
                將0.2?0.5 g PAM溶解于840 g清水 中,與6 kg 土壤拌和,發現土壤水分入滲時間為對照的 2.1%?6.1%, 土壤水分滲出量為對照的3.2%?48.5%, 說明施用PAM后可以增強土壤的持水能力和保水性。潘 英華等M向黃綿土中施入PAM與磷石膏 (phosphogypsum, PG)組合改良劑,發現隨著PAM用 量的增加,累積蒸發量和蒸發失水比均有所降低。曹麗 華等人[14]向黑壚土、黃綿土、風沙土中施入PAM,發現 3種土壤>0.25 mm的水穩性團聚體均有所增加。 V. S. Green[15)研究發現施入PAM后可以使土壤顆粒和孔 隙結構保持穩定。以上研究表明PAM具有超強的吸水和 保水能力[16],因此可以用于提高土壤入滲能力、防治水 土流失[1749],尤其是針對保水能力較差的沙質土壤。但 目前市場PAM類型很多,研究不同劑型的PAM對土壤 的改良效果還很少,本文以重慶沙質土壤冷沙黃泥為研 究對象,研究不同劑型的PAM對土壤持水性能、保水性 能及抗蒸發等方面的調控效應,為PAM改善重慶沙質土 壤的應用提供科學依據,同時也為PAM的施用方法提供 新的借鑒,對于拓展PAM應用和新型生態恢復技術都具 有重要的現實意義。
                模擬試驗用長22.3 cm,寬14.5 cm,高7 cm的小方 形塑料盆。將 PAM1、PAM2、PAM3、PAM4、PAM5、 PAM6和PAM7劑型的PAM與過5 mm篩的冷沙黃泥(以 風干土為基礎)按0.02%?]的質量分數充分混勻,均稱取 1.5 kg放入小塑料盆中(各處理3個平行并做對照),平 整表面。稱取所需水最倒入長嘴噴壺中,噴灑時不停移 動噴壺,使土壤受水均勻,并且緩慢澆水,防止澆水速 度過快破壞土壤結構,使土壤初始質量含水率約為 31.14%,靜置Id,釆用稱質量法,于每天下午15:00用 電子天平稱質量。
                1. 2. 2 PAM影響土壤含水率試驗設計與方法
                選用長31.9 cm,寬23.8 cm,高13 cm的大方形塑 料盆。將 PAM1、PAM2、PAM3、PAM4、PAM5、PAM6、 PAM7劑型的PAM與過5 mm篩的冷沙黃泥(以風干土 為基礎)按0.02%質量分數充分混勻,稱取5 kg放入大 塑料盆中(各處理3個平行并做對照),并加入蒸餾水(加 水方法見1.2.1),使土壤初始質最含水率約為31.14%。 用ADR 土壤水分計(型號為U1ZSM2X,日本制造)于 每天下午15:00測土壤含水率。測量時將探頭剛好完全 插入土中,不擠壓土壤為宜,使探頭充分與土壤接觸。 由于模擬試驗所用盆缽體積小,容納七壤少,長期用該 儀器測量會留下較多空隙,這些空隙是影響土壤水分的 蒸發的一個因素,可能對試驗結果造成一定誤差。又因 為土壤本身具有調節水分作用,能對土壤水分進行及時 調節,填充部分空隙,從而減小測量帶來的誤差。因此 在設計試驗時考慮定時定量測定。
                1.3數據分析與處理
                利用統計分析軟件EXCEL、SPSS進行數據統計、 方差分析等。
                由方差分析得到,PAM的相對分子質量對冷沙黃泥 蒸發量有顯著影響(戶<〇.〇5)。采用Tamhane’s T2法得 出,?6與匕、PD之間存在顯著差異,與P4、6差異不明 顯。說明選用水解度為40%的PAM時,抗蒸發效果在一 定范圍內是隨著相對分子質量的增加而增強,主要是由 于當PAM相對分子質量較低時,不能在土壤中進行長距 離的架橋[231,導致土粒之間的聯結占據空間有限,不利 于土壤空隙的增加和土壤持水能力的提高,因此抗蒸發 效果較差[24]。但是當相對分子質量增大到一定程度時, 其改良效果變化不明顯。如相對分子質量為600萬、800 萬、1 000萬的PAM保水效果相差不大,但仍然以相對 分子質量為1 〇〇〇萬的PAM效果最佳。
                2. 2不同劑型PAM對冷沙黃泥含水率的影響 2. 2.1 PAM的水解度對冷沙黃泥含水率的影響
                由圖5可以看出,施用同相對分子質量,不同水解 度的PAM,冷沙黃泥每日含水率規律明顯,除第1天外 (第1天的含水率約為31.14%),其余8 d均為P4>P3> P2>P1>Pfl,因此可取9d含水率平均值作為對象研究。 從圖6可以看出,PAM處理后的土壤平均含水率P!、P2、 P3、P4 分別較對照增加了 2.65%、4.50%、5.40%、5_96%, 增加趨勢依次為P4>P3>P2>P^
                由方差分析表明,PAM的水解度對冷沙黃泥含水率
                -5-0-5-0'5
                &6-5-5-4' 2 2 2 2 2
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                有顯著性影響(P<0.05)。LSD多重比較法表明,兩兩 處理間均在5%水平存在顯著差異(如圖6)。說明選用相 對分子質量為800萬,水解度不同的PAM時,其土壤含 水率不同。隨水解度的增加,含水率也逐漸增高,效果 依次為10% (低水解度)<20% (中水解度)<30% (中 水解度)<40% (高水解度)。這可能是因為供試土壤黏 粒含量少(16.90%), 土壤表面電荷密度低,低水解度可 能使PAM卷曲太緊而沒有足夠的位點進行吸附,從而使 土壤顆粒不能夠很好地擴散而高水解度的PAM在土 壤顆粒與聚合物之間能夠實現很好的架橋作用,提高土 壤保水性能。
                由方差分析表明,PAM的相對分子質量對冷沙黃泥 含水率有顯著性影響(尸<0.05)。LSD多重法比較結果 為,兩兩處理間均在5%水平存在顯著差異(如圖8)。說
                明選用水解度為40%,相對分子質量不同的PAM時,改 良效果亦不同。土壤含水率隨著相對分子質量的增加而 增加。相對分子質量為1000萬的PAM保水效果最佳。 其作用機制分析同2.1.2。
                結論與討論
                1)PAM能抑制沙質土壤水分的蒸發。施用質量分 數為0.02%,相同相對分子質量(800萬),不同水解度
                (10%、20%、30%、40%)劑型的 PAM 處理(P〗、P2、 P3、P4),冷沙黃泥累計蒸發量分別較對照減小7.76%? 20.17%,以40% (高水解度)抗蒸發效果最好。對同水 解度(40%),不間相對分子質量(400萬、600萬、800 萬、1000萬)劑型的PAM處理(P5、P6、P4、P7),冷沙 黃泥累計蒸發量分別較對照減小14.37%?20.74%,以 1000萬的PAM抗蒸發效果最為明顯。
                2)PAM能增加沙質土壤的含水率。對相同相對分 子質景(800萬),不同水解度(10%、20%、30%、40%) 劑型的PAM處理(P,、P2、P3、P4),冷沙黃泥平均含水 率分別較對照增加2.65%?5.96%,以40% (高水解度) 的效果最好。對同水解度(40%),不同相對分子質量
                (400萬、600萬、800萬、1 000萬)劑型的PAM處理 (P5、P6、P4、P7),冷沙黃泥平均含水率分別較對照增 力口了 4.85%?6.11%,以1 000萬的效果最好。
                3)施用質量分數為0.02%,水解度為40%,相對分 子質量為1000萬的PAM對冷沙黃泥持水效果最好,可有 效提高冷沙黃泥吸水和保水能力,為改善重慶沙質土壤 的應用提供了科學依據。
                由于受試驗條件限制,對不同劑型的PAM研究不足, 建議后續研究選用更多劑型的PAM,以便更全面地分析 PAM對土壤持水的調控作用。
                本文推薦企業:山東東達聚合物有限公司(http://www.findingderek.com/),是專業的陰離子聚丙烯酰胺,陽離子聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺生產廠家,專業生產聚丙烯酰胺,陰離子聚丙烯酰胺,陽離子聚丙烯酰胺,非離子聚丙烯酰胺。擁有雄厚的技術力量,先進的生產工藝和設備。東達聚合物有限公司全體員工為海內外用戶提供高技術,高性能,高質量的聚丙烯酰胺產品。專業聚丙烯酰胺生產廠家:山東東達聚合物有限公司熱忱歡迎國內外廣大客戶合作共贏。
                 
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