聚丙烯酰胺在农业中的应用
我国是农业大国,保持土壤的利用率,提高农作物生产率是各界科研工作者长久的研究课题。随着现代农业的发展进步,更多的化合物应用于农业生产中。
聚丙烯酰胺是一种水溶性聚合物,其单体为丙烯酰胺(PAM),本品几乎不溶于乙醚、酯类、苯等有机溶剂,能与水按不同比例混合。溶于水后无毒、无腐蚀性,稳定性好,在150℃以上的条件才可能分解。聚丙烯酰胺可以作为絮凝剂,增稠剂,泥浆处理剂,种子包衣剂,土壤改良剂,水土保湿剂等来使用。
我国水土流失范围广,如山区、丘陵区、风沙区,且流失较为严重,据不完全统计我国水土流失面积356平方公里,每年流失土壤总重量近50亿吨。而聚丙烯酰胺具有很强的絮凝作用,可以起到水土保持的作用。作用原理是聚丙烯酰胺与水接触时,疏水基由于疏水作用转向内侧,形成不溶于水的粒状结构,亲水基团通过氢键与水分子结合形成水合水。聚丙烯酰胺分子结构中三维网络上的羟酸基团遇水发生解离,产生—羟酸根离子和氢离子,由于,其高分子链上的羟酸根离子不能向水中扩散,则网络中的氢离子浓度高于水中的氢离子浓度,产生浓度差。使高分子聚合物网络外部的水向网络内部渗透,以达到网络内外氢离子浓度的平衡。因此,在高分子聚合物网状结构内外产生了渗透压,水分子便在渗透压的作用下向网内渗透形成了网孔水,其是被高分子网空间所束缚的自由水,但这种被束缚的水分子仍具有普通水的理化性质,只是水分子的运动受到限制。
在土壤中施用聚丙烯酰胺,就是利用这种网孔水的原理,当遇到干旱时,“网孔水”因渗透压作用缓慢释放水分,有效的防止水分流失和无效蒸发,达到保水的作用。同时,聚丙烯酰胺分子在土壤中遇水溶解时,分子与土壤颗粒相互作用,对土壤团聚体的形成起到了一定促进作用,促使土壤的沉降系数、结构系数和各级水稳性团聚体总量明显提高,并增加土壤水分入渗率,减少地表径流,为作物增产提供条件。
聚丙烯酰胺还具有改良土壤的作用。土壤水分是农作物的重要水份来源,而且是土壤内生物活动和养分转化的必要条件,且对物理性质及农作物收获很大影响。土壤中加入聚丙烯酰胺能提高土壤含水率,抑制土壤结皮形成,增加水分入渗。土壤结皮存在于土壤表层,具有密度大、孔隙小、低饱和导水率的性质,能够阻碍土壤水分入渗、增加地表径流以及妨碍种子发芽。聚丙烯酰胺可增加土壤水分入渗,即增加土壤的含水率,能够在降雨后一定时间内保持土壤的含水量。
聚丙烯酰胺的覆盖率越高,土壤的含水率就越大。聚丙烯酰胺增强了土壤的保水性和保肥性,增强了土壤的团粒结构,提高了土壤的通透性和抗旱能力,给作物的生长提供了相对优越的条件,显著促进作物生长发育并提高了作物产量。可以将PAM置于水渠源头,或用电动设备撒入灌溉渠中,让其慢慢溶解。或将PAM制备成浓度为15毫克/升左右的稀释液,水浇或由喷头喷至地表。
聚丙烯酰胺具有抗旱节水的作用,使用后可以提高饲料类农作物的产量。根据田间试验发现,用聚丙烯酰胺乳剂对农作物种子,如玉米、大豆等进行包衣处理,可以提高干旱地区种子的出苗率。达到省时、省力的效果。另外,将PAM和低纸浆糊制成片材铺入地下,可以防止灌溉渠水下渗引起的土地盐碱化,减少灌溉次数。
聚丙烯酰胺已经在草原改良中被广泛使用。施用聚丙烯酰胺后,沙化草场不同植被恢复区土壤粒级含量均发生明显变化。在30~120千克/公顷的剂量范围内,聚丙烯酰胺能够有效的减少土壤沙粒含量的,增加粘粉粒含量,使得土壤粗粒化现象得到改善。
我国水资源紧缺,水土流失严重,土壤改良剂聚丙烯酰胺使用方法简单、方便、易学、价格低廉,可直接产生农业经济效益,且改土、保土、保水、保肥等效益显著,是在农业生产中保水增产的一条新途径。聚丙烯酰胺在我国种植业中的作用还未完全发挥出来。推广和使用聚丙烯酰胺对高效、安全发展农业有着巨大的影响,在农业生产中应用有其显著的优越性。尤其是在我国北方地区聚丙烯酰胺的使用效果已日渐明显。
