城市園林綠化保水劑的應用？
逐年提高，由於缺水所導致的草坪、花卉與苗木等生長不良的現象普遍存在。面對日趨緊張的城市供水，如何節約用水，提高園林用水利用率已經成為城市園林綠化中的壹個突出問題。本文在介紹保水劑發展概況的基礎上，重點對保水劑在城市園林綠化中的應用研究進行了綜述，指出了保水劑應用中存在的問題並對其進壹步的研究方向進行了探討。
1保水劑發展概況
保水劑(WaterRetainingAgent)是壹種含強親水性基團並經過適度交聯的功能高分子材料，它的最大吸水力高達1.32萬～1.43萬Pa，能吸收自身重量幾百倍甚至上千倍的水分，而且其保持的水分85%以上可供作物吸收利用。20世紀60年代，美國農業部首次利用玉米制成澱粉接枝聚丙烯脂類保水劑，作為“改善水分狀況的重要工具”在西部幹旱地區推廣應用，並取得良好效果。20世紀70年代以來，保水劑的研究與應用全面推廣，日本在沙漠綠化、英國在水土保持、法國在土壤改良、俄羅斯在節水農業等領域應用保水劑並取得了顯著成效。中國從20世紀80年代開始研制和應用保水劑，現已在60多種作物上試驗示範，應用面積超過7萬。
保水劑作為新型功能性材料，已被廣泛應用於農林、園藝、工業、紡織、醫療衛生、人工器官、石油化工、建材、環保、食品、日用品、化妝品等多個領域。目前，由於保水劑在農業、林業、園林園藝等領域所獲得喜人的應用效果，受到了國內外農林專家的高度重視，被譽為繼農藥、化肥、塑料薄膜之後的第四大農用化學品。
生產上使用的保水劑種類較多，主要包括2類：聚丙烯酸鹽類和聚丙烯酰胺類。聚丙烯酸鹽類主要以丙烯酸為聚合單體，而聚丙烯酰胺類主要以丙烯酸、丙烯酰胺為聚合單體。丙烯酸鹽是極為活潑的聚合單體，含羧基，其聚合交聯物吸水能力和速率很強，但耐鹽和穩定性差，壽命短。
丙烯酰胺是極具極性而相對惰性的單體，其聚合物吸水倍率較小，但穩定性和耐鹽性較好，使用周期和壽命較長，凝膠強度高，顆粒狀產品在土壤中的蓄水保墑能力可維持1年以上，甚至4～5年，是主流產品，發達國家的產品多屬此類。保水劑的合成就是綜合了上述成分的特定優化組合的結果。丙烯酸鹽可能是鉀型，也可能是鈉型，鉀型較鈉型貴得多，但鉀型比鈉型好。如果其鹽完全是鈉型的，對植物和土壤不利。對於同樣組成的聚合物，在壹定範圍內，交聯度越低，吸水倍率和速率相對越高，其保水性、穩定性和凝膠強度就越低，反之亦然。
不同原材料，不同生產廠家，不同工藝過程生產出的保水劑，其吸水性、保水性、耐鹽性、穩定性和價格相差萬別。園林綠化用保水劑要根據使用對象和目的考慮這幾個方面的問題進行優化篩選。例如，育苗壹般選用丙烯酸鹽類保水劑，吸水倍率高，吸水速度快，使用壽命為1?2年，與園林樹木育苗的周期相吻合。管理中多用聚丙烯酰胺類保水劑，使用期和壽命較長，在土壤中的蓄水保墑能力維持時間長，可減少園林管理用工。
2城市園林綠化保水劑的應用及其效果
2.1拌土施用
拌土施用即在土壤中直接施用保水劑，具體分為2種方法：壹是先使保水劑吸水成凝膠後拌土施用，適合幹旱地區和保水保肥差的土壤采用；二是保水劑不吸水與土壤拌勻後施用，施後澆水，簡便直接，適合自然降水多的地區。拌土施用的保水劑用量為土壤質量的0.1%～0.2%，綠化大苗定植時保水劑的用量以占施入範圍內(植樹穴)幹土重的0.1%為最佳，草坪鋪設用量為90kg/hm2左右Asgha。
利用再生纖維素合成的復合保水劑按1%的比例同沙土混合施用時，可使沙土的持水時間增加3倍。大面積應用時，可配合土壤耕作，采用穴施和溝施的辦法，保水劑施用深度壹般為15～20cm，栽植好後澆透水，使土層中的保水劑能充分吸水。
保水劑具有較強的保水和提供植物水分的釋水特性，同時具有改善土壤結構，增強土壤吸水、保水和保肥能力的特點。當土壤中施加壹定劑量的保水劑時，由於保水劑的強吸水性，土壤的水分含量增加，同時保水劑所吸持的水分的釋放比較緩慢，因此起到了抑制土壤水分蒸發的作用。保水劑施用在土壤中，吸水後體積膨脹，土壤的體積也明顯增加，這種膨脹效應有利於改善土壤緊實度，調節土壤透氣性。另外，Sojka等發現在土壤中施入保水劑能夠促進土壤中微生物活動，提高土壤養分的利用效率。
重要的是，保水劑還能促進土壤團粒結構的形成，提高土壤滲透系數，適當提高土壤堅實度，降低土壤容重，從而有效改善土壤狀況。例如，在進行邊坡恢復時，可利用保水劑拌土和其他輔助材料在坡面構建壹個具有自身生長能力的防護系統，然後再噴播草種。保水劑吸收和保持土壤中的水分，改善邊坡植被生長的生態環境，從而大大提高了邊坡植被恢復的可能性。
在保肥方面，杜建軍等研究了土壤中施用保水劑後尿素氨揮發以及尿素、磷酸二氫銨、氯化鉀養分淋溶損失的變化。結果表明，與未施用保水劑的空白土壤相比，保水劑的使用增加了土壤吸附氮、磷和鉀的能力，土壤氨揮發和氮、磷、鉀淋溶損失顯著減少，使土壤的保肥能力和供肥能力都得到了提高。黃鳳球等的研究表明，保水劑拌土可有效降低植物的蒸騰速率，提高植物的葉片水勢，增加植物葉綠素含量，增加光合強度，降低葉片相對電導率。
2.2拌基質施用
在基質栽培中，由於基質對水分、養分的吸持能力有限，水分無效蒸發嚴重，容易產生鹽害，過量灌溉引起營養液或肥料養分直接排入地表、地下水體，不僅造成水和肥料的浪費，還會加重水源汙染。因此，降低水分和肥料的淋溶滲漏量，提升水肥利用效率是解決這些問題的根本。利用保水劑的節水保水和對養分、農藥的緩釋性能，開發具有節水保肥、緩釋養分或農藥的復合基質是國內外這壹研究領域的重要課題。拌基質施用與拌土施用類似，可以用幹燥的保水劑或凝膠與其他基質材料按壹定比例混合。研究表明，壹般按基質體積計，用量為0.5?4g/L。
將保水劑與肥料、農藥等進行混合或使用保水劑對肥料進行包膜，形成具有緩釋作用的顆粒，施用後能控/緩釋肥料、農藥的有效成分，延長肥料、農藥的作用時間的研究表明，交聯聚丙烯酰胺具有壹定的密封性、養分緩釋性、保水性，可作為控釋肥料的包膜材料，還可用醋酸乙烯乙酯做密封劑可進壹步提高交聯聚丙烯酰胺包膜材料的控釋性能。李雅麗[28]在糊化澱粉和丙烯酸鹽及丙烯酰胺***溶液中加入微量元素鋅肥或硼砂，制成的400～600g，g-1吸水倍率、90?120g.g-1吸0.19%NaC丨溶液的保水肥料，是壹種保水緩釋微肥。
將保水劑與營養液按壹定體積分數攪和均勻成凝膠狀，再與其他基質按比例混合形成的基質，其保水保肥效果顯著，用於基質育苗效果顯著。謝勇等研究發現，保水劑應用於無土栽培基質，可以增加基質的持水量，從而減少灌溉次數和水分的浪費，提高水分利用效率，節省人力、物力和財力。張華君也發現培養基質中施加保水劑能促進高羊茅(Fensfucaarundinacea)、百喜草(Paspalunnotatumflugge)、白三葉(Trifoliumrepens)等草坪植物的出苗和株高的生長，並能顯著增加其地上部分生物量。
陳寶玉等研究表明，在幹旱脅迫條件下，用保水劑處理過的爬山虎的葉水勢與電導率成周期性降低趨勢，有效緩解了水分對植物的脅迫。杜建軍等研究表明，保水劑應用於基質栽培，其功能是多方面的，主要包括增加基質持水量，減少滲漏損失；改變基質空隙度狀況，協調基質固、液、氣三相組成；促進根系發育，增強植物吸水能力；減少基質表面蒸發，延長植物萎蔫天數，增加抗旱能力；提高光合效率；減少水肥損失，同時提高水肥利用效率；促進植物生長，改善品質。
2.3種子包衣或造粒
種子包衣是先按體積分數0.15%的保水劑和體積分數2%的水量制成保水劑水凝膠，然後浸入種子，靜置壹段時間後撈出晾幹，種子表面即形成壹層薄膜包衣。種子造粒是將保水劑與化肥、微肥、農藥以及粉碎均勻過篩的腐殖土按質量分數1%配比摻和均勻，再將用保水劑水凝膠包衣的種子與混合好的土按1:3的重量比在制丸機中造粒。
用保水劑對植物種子進行包衣、造粒後再播種，能較好地改善種子及幼苗根系周圍的生態環境，促進優質種苗的形成。馬嘵娣等用保水劑包衣、造粒的雞冠花種子進行研究，同時用未用保水劑包衣的雞冠花種子作為對照，實驗表明，用保水劑包衣、造粒的雞冠花種子的出苗率比對照種子提高4.2%和5.5%，出苗時間縮短1～2d。
2.4蘸根塗層
蘸根塗層是把保水劑制成濃度為0.75%～11%的水凝膠液，充分攪拌和吸水後將裸根苗放入浸蘸後取出，這樣可以在根部表面形成壹層保水劑凝膠保護膜，防止根部幹燥，延長植物萎蔫期。這種方法主要應用於綠化苗木的移栽和運輸。
裸根苗在保水劑凝膠中浸泡30s後，可保證苗木根系在10h內不失水，提高栽植成活率。蘋果、山楂、油松等使用保水劑蘸根處理後，其移栽成活率提高12%～60%。馬嘵娣等在雞冠花幼苗移栽時進行保水劑蘸根處理，發現保水劑有利於緩苗和形成壯苗，促進植株的生長發育，花徑增大，花色鮮艷，花期延長。
2.5花木保鮮
在保水劑中添加成膜劑、殺菌劑、除氧劑等做成保鮮劑或塗覆劑，塗於用作切葉切花切枝生產的植物材料切口處，可達到保水保鮮的效果。
富貴竹產品裝前需要進行根部保濕處理，目前美國海運采用保水劑保濕，保水劑與水按比例1:150吸水6h，膨脹後加入2~3cm厚，裝箱。孫玉霞等采用保水劑浸沾月季切花枝葉，並對切花的蒸騰量、呼吸速率以及保鮮期等進行測定與觀察。結果表明用保水劑處理不同開放度的月季切花，可減少日蒸騰量4.49%～28.54%，降低呼吸速率15.61%～25.49%，延長保鮮期2～6d。
3保水劑在城市園林綠化應用研究中存在的問題與展望
保水劑因其獨有的特性，吸水倍率大，保水能力強，無毒、無刺激等而在城市園林綠化中得到越來越廣泛的應用。但也必須清楚保水劑不是萬能的，不能認為施用了保水劑就可以不用灌溉，因為保水劑必須在有水的情況下才能發揮作用，而且保水劑的用量也不是越多越好，必須控制在壹定的用量範圍之內，否則反而會適得其反。目前，保水劑在城市園林綠化上的應用研究尚有許多問題有待深入研究。
1)保水劑生產成本高，推廣應用緩慢。目前，我國生產保水劑的技術都比較單壹，而且由於原料選擇範圍小，使得生產成本較大，產品價格偏高，推廣應用緩慢，加上缺乏有效的質量評價標準，作為保水劑統壹生產與應用的規範，許多企業生產的保水劑性能和質量相差很大。因而今後應通過改進生產工藝，開發新的廉價合成原料，研制出吸水能力強，吸水速度快，持效性長，價格低廉，適應範圍廣的系列產品，真正促進保水劑在園林生產上大面積應用。
2)缺乏保水劑使用的成套技術。目前，保水劑市場上種類繁多，良莠不齊，加之保水劑作用的發揮受到多種因素的限制，如土壤質地、養分條件、氣候、灌水模式等，導致保水劑的施用量沒有統壹的標準，而且由於保水劑的宣傳力度不夠，許多用戶對產品知之甚少，施用方法不當，作用不明顯，為保水劑的推廣使用增加了難度。探討不同條件下保水劑的最佳施用量、施用方式，才能減少浪費，充分發揮保水劑的效益。另外，使用保水劑應與其他栽培措施相配合，針對不同的情況合理搭配。
3)缺乏保水劑對園林植物作用的系統研究。保水劑的應用研究資料較多，但絕大部分集中在保水劑在不同植物上的應用效果。由於保水劑種類繁多，在使用過程中又受到不同植物、不同自然條件和不同使用方法的影響，得到的結果缺乏代表性。在水壹土壹植物系統中，保水劑不僅有水的吸收和釋放的功能，還有許多其他方式對植物產生作用。
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