保水剂的发展前景

    在干旱、少雨地区成功造林是全世界的难题，影响我国植树造林成活率的重要因素之一也是水资源的缺乏。土地的沙漠化带来了生态环境的恶化，人民生活的贫困。它已成为各国政府的心腹之患，因此，寻求一种雨季吸水、旱季放水的物质为植物生长持续提供水分，成为科学家研究的热点，具有这种功能的保水剂因此而诞生。 强大的市场需求是保水剂推广浪潮到来的根本 
    据统计，我国荒漠化土地262.2万平方公里，占国土总面积的27.3%。我国不仅荒漠化问题严重，而且森林覆盖率低。长期以来，由于重采轻育，导致水土流失严重，旱涝灾害频繁发生。国家实施天然林保护工程以后，植树造林、爱林护林得到重视。面对新世纪林业建设，国家林业局作出分类经营、分区突破的指战略思想，长江上游、黄河上中游水土流失严重地区以及西北北部、华北北部、东北西部风沙干旱地区今后将大规模的造林，而这些生态环境脆弱地区都不同程度地存在着缺水现象，影响了造林成活率，因而保水剂需求量很大。 
    另一方面，近年来城市美化绿化发展很快，为了节水，建设绿地草坪、园林花卉都需要大量的保水剂。 
    我国在八十年代中期、九十年代初曾有二次推广高潮，但因质量问题，未得到消费者认可，推广规模不大。一直到1998年，英国华人彭重民博士和比利时教授科特姆从国外把ＴＣ引入中国。使用后，甘肃干旱又高寒的武胜驿乡第一次收获了蔬菜，农民靠卖菜脱了贫，年年种树树不活的陕北苗家河村也因此而种活了成片的"仁用否"树，农民从此有了经济收入…这 一试点的成功，再次引起了人们对保水剂的关注，一些新的保水剂代理公司和生产厂家陆续 出现，标志着保水剂在中国推广的第三次浪潮已到来。 
    鉴于人们对保水剂还存在许多误区，特别是林业上有许多独特的使用方法和注意事项，本刊采访了保水剂专家蔡典雄、赵兴宝。 保水剂的发展历程和不同特性 
    1965年，美国科学家开发了聚乙烯醇等交联高分子材料，用作土壤保水剂。这些材料即使施加压力，析水也很难，吸水倍率为自身重量的20-30倍。由于生产规模小，售价高，只在园林方面部分应用; 1974年7月，美国农业部北方研究所发明了淀粉-丙烯腈接枝聚合进而水解得到的高吸水聚合物，其吸水倍率令人瞩目。 
    近20年来，吸水性树脂的迅速发展使其有了一个专门的名字－高吸水性树脂，它是具有高吸水特性的功能性高分子材料的统称，英文为Super Absorbent Polymers.简称SAP，。它能吸收自身重量几百倍的水分，由于分子结构交联，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，故具有很强的保水性。 
    保水剂因原料和合成方法的不同而有不同的分类，一般分为淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物和丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物。丙烯酸盐聚合交联物吸水能力和速率最强，但耐盐和稳定性较差，寿命短。淀粉是天然高分子，便宜、易于降解，其吸水能力较聚丙烯酸盐差。丙烯酰胺聚合物吸水倍率较聚丙烯酸盐差，但稳定性和耐盐性好。保水剂合成就是综合了上述成分的特点优化组合的结果。 
    一般来说，同样组成的聚合物交联度越低，吸水倍率和速率越高，其保水性、稳定性和凝胶强度越差。林业因生产周期长，要求所用保水剂保水性、稳定性和凝胶强度要高，并不追求亩吸水倍率和速率。同时，凝胶强度高的保水剂吸水后有一定的形状，不易解体，利于土壤透气，吸放水可逆性好;所吸80%-95%的水能够被植物利用。依粒度不同，聚丙烯酰胺型吸纯水倍率150-300倍，淀粉接枝型可达600倍。 拌土、拌种或包衣和蘸根是保水剂常用的三种方式 
    保水剂通常有拌土、拌种或包衣和蘸根三种方法。丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物虽然成本高但寿命长，是保水剂的主流产品，适合于拌土。淀粉接枝丙烯酸共聚交联物成本低，但寿命短，适合于包衣和蘸根。 
    直接拌土时，保存水剂按0.1%-0.3%比例拌入土中（皆干重）。沙土使用周期不超过3年，宜拌入0.3-1毫米粒径的保水剂;粘土宜拌入0.5-3毫米粒径的保水剂。保水剂还可与氮磷钾肥、微量元素和植物生长调节剂等一起拌土而成为土壤改良剂。植树时，依大小每棵需10-300克。北方地区2-3年生针叶类幼苗需25克/棵，树穴规格30厘米x30厘米。1-2年阔叶类幼苗60克/棵，树穴规格40厘米x40厘米。成年树一般在树冠垂直位置挖2-4个坑，长宽高为1.2米x0.5米x0.6米，分三层放人保水剂，每层夯实和铺上干草，用量在每棵150－300克。一般来说，拌土使用可节水50％－70％，节肥30％。在北方地区，草坪返青可提前10天，绿色延长约20天。林木可抵御50－100天干旱，生长量提高25％左右。果树提前一年挂果，并增产25％－30％。 
    拌种或包衣在育苗时进行。拌种是将保水剂吸足水成饱和凝胶拌入种子、营养成分和辅助材料，主要为液力喷播。包衣时种衣剂中料度为120－250目的保水剂和农药等成分占5％－10％，比较适合于水稻、玉米、烟草及林木、花木种子。拌种或包衣后为种子提供了畜水小环境，均匀供水供养，使之提前发芽，提高出苗率。 
    蘸根最简单，把粒度为60－80目的淀粉接枝型保水剂以水重0.1％比例放入盛水容器中，充分搅拌20分钟后使用，裸根苗浸泡30秒钟后取出，树苗最好再用塑料薄膜包扎。这样可防止根部干燥，提高成活率15％－20％，为幼苗低成本长途运输带来益处。 保水剂不是造水剂，有适用范围，应该引起用户注意 
    据蔡典雄、赵兴宝透露，我国虽然是干旱问题严重的国家，应用保水剂有广阔的市场，但目前国内生产的保水剂质量还有待提，应用研究也不足。前些年，化工部门误将交联聚丙烯酸钠引入农林业，造成土壤板结和盐渍化。近年来，有些公司开发了聚丙烯酸钾或铵，尽管短期有一定效果，但稳定性和耐盐性差，并非真正意义上的保水剂。经国外多年证明的颗粒型聚丙烯酰胺型保水剂我国还没有一定生产规模的技术。使用单位在购买时一定要向厂家索要组成和相应规格。用户在使用中应特别注意以下三点：保水剂的寿命；保水剂的有效保水量；保水剂对土壤和环境的危害性。 
    聚丙烯酸盐特别是聚丙烯酸钠类国际上一般不直接应用于农林业，聚丙烯酸钠不仅会造成土壤板结、盐渍化，还会影响植物的抗寒能力。聚丙烯酰胺的蓄水保墒能力为4－6年，淀粉结枝型则最多为一年。另外，保水剂不是造水剂，首次使用时一定要浇透水，北方少雨地区以后还要定期补水。旱作物无浇水地区应在雨季前使用，在年降水250－300毫米以下和无浇水条件的干旱地区不宜使用，最适宜年降水超过400－600毫米干旱或季节性干旱的地区。同时，保水剂表层拌土虽有一定抑制土壤蒸发的效果，但深层施用效果不明显，所以施用后要采取覆盖措施以防止土壤水分蒸发的效果，但深层施用效果不明显，所以施用后要采以覆盖措施以防止土壤水分蒸发。直播草坪苗期需常规浇水，待草坪根系发达后才能减少浇水。而且，保水剂必须与土壤充分混匀后深层施入（至少10厘米）效果才好，用量以占施入范围内干土重的0.1％为最佳。含盐较高地区（尤其是水质硬度较高），保水剂吸水能力会明显下降。保水剂应避光使用，长时间见光，明显缩短使用寿命。