論我國保水劑的發展現狀及展望

任衛衛

摘要：保水劑是一類功能高分子化合物，具有保水改土、抗旱節水和無毒害、無污染的特性，是新型的現代抗旱節水材料。保水劑應用范圍廣。適合糧食作物、經濟作物、花卉蔬菜、經濟林果和林草種植的發展需要，還具有節約肥料、改良土壤等多方面優點。主要介紹了保水劑的性質及分類、生產概況、合成方法和應用現狀。

關鍵詞：保水劑；抗旱；節水；緩釋

中國分類號：TQ326文獻標識碼：A文章編號：1672-3198(2009)10-0051-01

1引言

保水劑作為一種化學節水技術，于20世紀70年代在美國農業部北方研究中心開發成功。隨后美國、日本、法國等國家對保水劑在農林業中的應用進行了大量的研究，并進行了大面積的推廣使用。國內對保水劑的研究開始于20世紀80年代中期，目前大部分產品已有一定規模。在“八五”和“九五”期間共在全國示范推廣達1100多萬畝。目前，土壤固化劑、復合土工膜料、坡面積雨固土材料、植物蒸騰抑制劑、種衣劑等大批保水劑已經在我國農林業中得到了實際應用。

2保水劑的一般性質

保水劑是一種具有三維交聯網狀結構的新型功能高分子材料，采用含有羧基、羥基或氨基等的親水性單體，在引發劑和交聯劑的作用下，通過聚合、交聯等化學反應而形成。高吸水性樹脂能通過水合作用迅速吸收自重幾百倍乃至上千倍的水而呈凝膠狀，常壓下對其施加壓力，水也不會從凝膠中逸出，常稱其為高吸水性聚合物。高吸水性材料或超強吸水樹脂等。

保水劑作為農作物干旱時的“微型水庫”，具有應用范圍廣，高保水性，改良土壤，促進生長，節約肥料等多方面優點。據資料顯示，在相同水肥條件下，使用保水劑可明顯增加作物產量。增產幅度達10％～30％。節水節肥5％～20％#在花卉等經濟作物上，使用保水劑可明顯延長澆水時間(3天～7天)，花蕾大，持續時間長，經濟效益高I在旱農試驗區開展的保水劑應用試驗。結果顯示保水劑對保蓄雨水效果較好，尤其促使了作物生長后期根區土壤水分的補充和提高。

近年來由于新原料的選用和材料的復合化，保水劑的類別不僅包括傳統的淀粉類、纖維素類、合成類(聚丙烯酸類、聚丙烯酰胺類等)。還包括生物降解類(氨基酸類、殼聚糖類等)、有機一無機復合類、緩釋功能類(腐殖酸類)。保水劑的聚合工藝主要有水溶液聚合法和反相懸浮聚合法，也可采用輻射引發聚合、微波引發聚合以、噴霧聚合、高溫快速反應法等方法。目前，國內生產和供應保水劑的廠家多達40多家，主要有勝利油田長安集團、北京裕德隆科技發展有限公司、河北科瀚樹脂有限公司、天津晨光化工有限公司等。

3保水劑的發展現狀

現在我國實施農業生態環境建設、農業結構調整和中西部開發戰略，農業重點推廣旱作節水技術，而抗旱保水技術是其重要內容。近年來，保水劑越來越受到農業領域的重視，研究重心也開始從如何提高保水劑的性能向其在農林業的實際應用轉移。有關保水劑的研究進展主要集中在以下幾個方面：

3.1開發保水劑的制備新方法

新的制備方法要在保證產品具有優良的吸水保水性能的基礎上，提高吸水速率、改善耐鹽堿性能和產品凝膠強度以及熱穩定性能，目前主要采用以下措施：引人非離子型親水基團到主鏈上；使用含有大量親水基團交聯劑；用表面活性劑對樹脂進行外層處理等。天津三農金科技有限公司用玉米淀粉作原料，在引發劑作用下，用乙烯或丙烯單體在淀粉的天然高分子骨架上接枝共聚，最后接枝共聚物靠爆聚放熱自交聯，從而生產出高效抗旱保水劑。該方法稱為原子經濟反應，實現了清潔生產。楊瑞成等利用高溫快速反應法成功制備了聚丙烯酸／蒙脫上高吸水性納米復合材料。在外界溫度為20℃時，該復合材料水凝膠所需干燥時間為128h,此復合材料可望廣泛應用于西部高溫干旱地區的沙漠化治理。

3.2研究保水劑的有機一無機復合

通過有機一無機復合方法，可制備出性能優良、成本低廉、實用性強的吸水材料。趙娜制備出了白鱔泥／(丙烯酸一丙烯酰胺)高吸水保水材料，吸蒸餾水的倍數可以達到1900左右，同時吸自來水倍數可以達到380倍左右，吸生理鹽水能夠達到124倍，在4000r／min的情況下離心1h后，其保水能力為98.97％。內蒙古水利科學研究院首次采用丙烯酸或丙烯酰胺與凹凸棒土合成有機一無機復合保水劑。抗鈣、鎂離子性能明顯提高，原料成本進一步降低，與環境更友好。產品吸水倍率≥400倍；吸鹽倍率≥70倍；該保水荊適合中國西部年降水量小于400mm，降雨比較集中，沙漠化、鹽堿化嚴重的特點。

3.3將常量元素、微量元素、植物生長調節劑、殺蟲劑、殺菌劑等添加到保水劑中，實現其多功能化

制備多功能化保水劑主要有兩種方法：一種是進行簡單的包裹；另一種是使兩者發生某種形式的化學反應。林晶將保水劑與化學肥料按比例配合制得了既能吸水保水抗旱保墑，又具有緩釋肥料功效的保水緩釋肥，并以藥用植物板藍根為試驗對象進行盆栽試驗，對其保水效應及板藍根生長狀況進行觀察分析，得出了保水緩釋肥可以提高土壤的水分利用率、合理釋放土壤有效養分、促生長作用明顯的結論。

3.4研究高吸水性樹脂在實際應用中與土壤、作物、肥料等的效應問題，以及對灌溉模式。耕作制度和農業設施等的影響

目前國內關于保水劑的實際應用的研究大多集中在增加入滲、抑制蒸發等方面。但是大面積推廣應用尚缺少理論基礎與技術指導。莊文化采用離心機法，分別研究了聚丙烯酸鈉與聚丙烯酰胺在不同的條件下對砂土、壤土、黏土持水能力的影響。結果表明高分子對砂土的作用效果要優于壤土與黏土，因此大面積推廣應用應首先選擇在土壤偏砂的地區，實驗證明8／1萬～20／1萬用量效果較好其高分子吸持水分的約83.7％可釋放出供植物利用。楊瑞香等以華南赤紅壤為基質，采用盆栽法研究了保水劑對桉樹幼苗抗寒生長及存活率的影響。結果表明保水劑可以有效提高華南赤紅壤的保溫性能，有利于桉樹苗木抗寒生長。

4保水劑的應用展望

在國際上保水劑被稱為繼化肥、農藥、地膜之后最有希望在農業中大規模應用的化學品。但是目前我國保水劑的普及度依然處于較低水平。其主要原因有：一是產品價格高。二是產品使用性能與實際需求差距較大，三是沒有認清合理的使用方法。隨著我國干旱缺水問題的加劇以及西部大開發戰略的實施，發展節水農業、恢復和建設生態環境的需要日益迫切。近幾年來，保水劑發展迅速，已經成為農業高效節水、造林種草綠化、蔬菜果樹栽培等領域的重要的化學節水技術：相信不久的將來，以科技為先導和以企業為主導。保水劑在我國農林業領域發揮重要作用。