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土壤保水剂具有微型水库功效,本文主要总结分

发布时间:2019-10-31 18:23编辑:关于我们浏览(113)

    20世纪80年代我国科研工作者经过大量农学试验, 总结出腐植酸5大功效。国外学者也认为, 腐植酸在植物营养领域主要起着刺激植物生长、改良土壤及增效肥料等方面作用。近年研究发现, 腐植酸对土壤重金属的生物活性有较大的钝化作用。藉此, 本文主要总结分析近年来腐植酸在土壤改良方面研发与应用进展, 为腐植酸在农业和环保领域研发与应用提供参考。

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    腐植酸在土壤改良、肥料增效和重金属污染治理等方面彰显神奇功效,成为环境材料多面手。近年来,腐植酸在环境保护方面研发应用发展迅速,在包括土壤改良、土壤重金属污染治理和化肥增效的面源污染治理等土壤修复方面的研究取得了一些进展。腐植酸及其相关产品广泛应用于农、林、牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等领域。在提倡生态农业建设、无公害农业生产、绿色食品的当下,腐植酸这类环境友好型产品备受推崇。

    1.腐植酸在土壤保水和作物抗旱中的应用

    腐植酸用于土壤改良

    研发具有土壤保水和作物抗旱性能的土壤改良剂, 是解决我国农业干旱缺水和低产等问题的主要技术途径之一。腐植酸是一种在自然界中大量存在的多元有机酸, 其优良的土壤保水和作物抗旱性能, 使得腐植酸及其衍生物等土壤改良剂的研发与应用发展迅速。目前, 国内腐植酸土壤改良产品包括腐植酸保水剂、腐植酸多功能可降解液态地膜等。

    腐植酸保水剂

    1.1 腐植酸保水剂应用

    土壤保水剂具有微型水库功效,是具有三维网状结构有机高分子聚合物。在土壤中能将水迅速吸收并缓慢释放,保证植物根际范围水分充足。保水剂保水的原理主要有:土壤保水剂自身吸水、保水和释水;土壤保水剂促进土壤改良和保持;土壤保水剂提高肥料和农药等农化产品的利用效率;土壤保水剂调节植物生理节水效应。

    土壤保水剂号称植物“微型水库”, 是一种独具三维网状结构的有机高分子聚合物。在土壤中能将雨水或灌溉水迅速吸收保持并缓慢释放, 从而保证根际水分充足。黄占斌总结土壤保水剂对土壤改良的直接和间接效应, 作用的基本原理包括: (1) 自身吸水、保水和释水原理; (2) 促进土壤改良和水土保持原理; (3) 提高肥料和农药等农化产品利用原理; (4) 调节植物生理节水效应原理。

    腐植酸是吸水能力与蓄水能力极强的胶体物质,含有大量羧基、酚羟基、醇羟基和羰基等活性亲水基团,与水形成氢键而吸收和保存大量水分,为作物根系提供水分供给。将具有反应活性和生物活性的腐植酸引到保水剂树脂中,可发挥腐植酸改良土壤、增效化肥、刺激生长、增强抗逆和改善品质的功效,明显提高保水剂的吸水和耐盐性能,同时大幅度降低高保水剂制备成本。腐植酸保水剂可增加土壤孔隙度,降低土壤容重,提高土壤团聚力,减少土壤表面水分蒸发,调节土壤中水分、空气和温度状况,为微生物的生存提供适宜的环境。

    腐植酸是一种吸水与蓄水能力极强的胶体物质, 其三维网络交联有大量羧基、酚羟基、醇羟基和羰基等活性亲水基团, 可与H2O形成氢键, 从而吸收大量水分, 形成水凝胶, 腐植酸类物质的吸水率可高达到500%~600%, 为粘土颗粒的10倍。腐植酸吸水溶胀后将水分子固定在网络空间内, 可降低蒸发速率, 加压情况下不易流失, 保水与缓释水效果优良。腐植酸保水剂具有吸水-释水-干燥-再吸水的反复吸水性能。研究发现, 腐植酸保水剂初始吸水倍率为615 g/g, 保水倍率随使用次数增加而下降, 但5次反复吸水后, 吸水率仍达初始倍率68%以上。

    永利博,腐植酸可降解黑色液态地膜

    随着腐植酸基础和应用研究深入, 将其引入到保水剂中, 既能发挥腐植酸改良土壤、增效化肥、刺激生长、增强抗逆和改善品质的功效, 又可改善保水剂的吸水和耐盐性能, 同时大幅度降低保水剂的制备成本。初茉等以风化褐煤为原料制备了腐植酸, 采用溶液聚合法合成了聚丙烯酸钠 (PNa A) 保水剂, 通过表面交联反应将腐植酸与聚丙烯酸钠复合, 制得表面交联型聚丙烯酸钠/腐植酸保水剂。研究发现, 聚丙烯酸钠对去离子水和自来水的吸水倍率分别为720 g/g和180 g/g, 当保水剂中含有10%腐植酸时, 聚丙烯酸钠对去离子水和自来水的吸水倍率分别为750 g/g和260 g/g, 说明腐植酸的加入可提高保水剂对自来水的吸收能力。同时, 保水剂的耐盐性能也得到明显改善。试验表明, 腐植酸保水剂能有效促进植物生长, 促进植物光合和提高植物水分利用效率;特别是在高水分条件下, 腐植酸保水剂处理的玉米生物量和叶面积较空白对照提高36%和24.8%。

    地膜覆盖技术具有保温、保肥、防霜冻和促进作物增产增收效应,是当今世界十大农业推广应用技术之一,我国是世界上最大地膜生产国和消费国。地膜的本质是聚乙烯或聚氯乙烯,难降解、难回收问题使得白色污染问题日趋严重。研究者以褐煤、风化煤对造纸黑液、海藻废液等通过改性研发出腐植酸可降解黑色液态地膜,作为增温、保墒、保苗地膜使用,其降解后为腐植酸有机肥缓效施用,达到一物两用目的。应用表明,此种地膜对农作物有明显抗旱、增温作用和早熟增产效果,与塑料地膜效果相当,可适当提高土壤湿度,降低蒸发率,提高土壤含水量,增加土壤中水稳性团粒数量,减短作物生育期,降低土壤含盐量,增加土壤肥力,促进植物生长,实现作物20%的增产幅度。液态地膜喷施后40~60日开始逐渐降解,2~3个月降解为腐植酸类有机肥,翻压入土后,可以改良土壤团粒和改善土壤通透性。

    1.2 腐植酸可降解黑色液态地膜应用

    腐植酸复合盐碱地改良剂

    利用塑料地膜栽培技术满足农作物保温、保肥、防霜冻, 达到增产增收目的, 已成为世界农业推广应用技术之一。塑料地膜是聚乙烯或聚氯乙烯, 难降解也难回收利用, 在土壤中产生“白色污染”。田原宇等以褐煤、风化煤或泥炭对造纸黑液、海藻废液、糖蜜废液、酿酒废液或淀粉废液进行改性, 同时黑液又作为腐植酸的抽提剂, 生产土壤所需要的有机肥;木质素、纤维素和多糖在交联剂的作用下形成高分子, 然后再与各种添加剂、硅肥、微量元素、农药和除草剂混合制取多功能可降解黑色液态地膜。应用结果表明, 土壤表面喷洒液态地膜可提高地温1~4℃, 蒸发抑制率达30%以上, 土壤含水量提高20%以上, 土壤容重降低6%~10%, 土壤中水稳性团粒数量 (>0.25 mm) 可增加10%以上, 作物生育期提前3~10天, 0~50 c m土体的含盐量降低50%左右, 作物增产20%以上。乔英云等研究果表明, 液态地膜对农作物效果与不施加地膜相比具有明显的抗旱、增温作用和早熟增产效果, 与塑料地膜效果相当。喷施后40~60天逐渐降解, 2~3个月降解为腐植酸类物质 (有机肥) , 没有污染。

    我国盐碱地有5.2亿亩,主要分布在干旱半干旱地区,区域降水量小、蒸发量大,溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚。盐碱地土壤温度低、结构差、有机质含量少和肥力低,对作物发芽和生长不利。盐碱地改良,一是改变土壤胶体吸附性阳离子组成,改善土壤结构,防止返碱;二是调节土壤酸碱度,改善土壤营养状况,防止盐碱危害。盐碱地改良主要的改良剂有石膏、过磷酸钙、腐植酸、泥炭等。腐植酸的弱酸性可中和盐碱土壤的碱性,所含有的20多种官能团使其具有强大的离子交换性能和吸附络合性能,加之腐植酸优良的保水作用,能有效降低盐碱地土壤pH值和土壤盐碱浓度,形成矿质-有机复合体,有利于增加土壤对盐分缓冲性,有利于稳定电导率水平,提高作物产量。研究者在碱土上施用腐植酸碱地宝,脱盐率达18.76%~29.7%,耕层土壤Na+明显下降,植物成活率达84.5%~96.5%,同样立地条件下对照组的植物成活率仅为16%。

    2.腐植酸在盐碱地改良中的应用

    腐植酸用于土壤污染治理

    我国盐碱土3300多万公顷, 主要分布在东北、西北、华北地区, 以次生盐碱化土壤为主。盐碱地分轻盐碱地、中度盐碱地和重盐碱地, 轻盐碱地的p H值在7.1~8.5, 含盐量在0.3%以下, 中度盐碱地的p H值在8.5~9.5以上, 重盐碱地p H值在9.5以上, 含盐量在0.6%以上。盐碱地中高浓度盐分会造成土壤水势降低, 从而造成植物吸水困难, 出现“生理干旱”的现象, 或土壤中某种离子浓度过高而导致植物对其他离子吸收减少, 造成植物“单盐毒害”。施用土壤改良剂, 降低或消除土壤盐分和碱分, 是盐碱地改良应用较多的主要方法之一, 其中腐植酸是一类应用前景广阔的盐碱地改良剂。

    土壤重金属污染治理

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