保水剂在城市园林绿化中的应用及效果？
在介绍保水剂发展的基础上，重点综述了保水剂在城市园林绿化中的应用研究，指出了保水剂应用中存在的问题，并探讨了其进一步的研究方向。
1保水剂的研制
保水剂是一种具有强亲水基团和适度交联的功能高分子材料。其最大吸水量高达1.32万~ 1.43万Pa，可吸收自身重量的几百倍甚至几千倍，其85%以上的水分可被作物吸收利用。20世纪60年代，美国农业部首次用玉米制成淀粉接枝聚丙烯类脂保水剂，作为改善我国西部干旱地区水分状况的重要工具，取得了良好的效果。自20世纪70年代以来，保水剂的研究和应用得到了广泛的推广。日本已将保水剂应用于沙漠绿化，英国应用于水土保持，法国应用于土壤改良，俄罗斯应用于节水农业等领域，并取得显著成效。我国从20世纪80年代开始研制和应用保水剂，现已在60多种作物上进行试验和示范，应用面积超过7万亩。
保水剂作为一种新型功能材料，已广泛应用于农业、林业、园艺、工业、纺织、医疗保健、人工器官、石油化工、建材、环保、食品、日用品、化妆品等领域。目前，由于保水剂在农业、林业、园艺等领域的应用效果喜人，受到了国内外农林专家的高度重视，被誉为继农药、化肥、地膜之后的第四大农药。
生产中使用的保水剂种类很多，主要包括聚丙烯酸酯和聚丙烯酰胺两种。聚丙烯酸酯主要以丙烯酸为聚合单体，聚丙烯酰胺主要以丙烯酸和丙烯酰胺为聚合单体。丙烯酸酯是一种极其活跃的聚合单体，它含有羧基。其交联聚合物吸水能力强，吸水速度快，但耐盐性和稳定性差，寿命短。丙烯酰胺是一种极性和相对惰性的单体。其聚合物吸水率低，但稳定性和抗盐性好，使用寿命长，凝胶强度高。颗粒产品在土壤中蓄水保墒的能力可以持续1年以上，甚至4-5年，是主流产品。发达国家的大部分产品都属于这一类。保水剂的合成是上述成分结合的结果。丙烯酸酯可以是钾型或钠型。钾型比钠型贵很多，但是钾型比钠型好。如果它的盐完全是钠，对植物和土壤都不好。对于相同组成的聚合物，在一定范围内，交联度越低，吸水速度和速率越高，保水性、稳定性和凝胶强度越低，反之亦然。
不同原料、不同厂家、不同工艺流程生产的保水剂，其吸水性、保水性、耐盐性、稳定性、价格各不相同。园林绿化用保水剂应根据使用对象和目的进行优化筛选。比如丙烯酸酯类保水剂一般用于育苗，吸水率高，吸水速度快，使用寿命为1？2年，与园林树木育苗期一致。聚丙烯酰胺保水剂在管理中应用广泛，其使用寿命长，在土壤中具有较长的蓄水保墒能力，可以减少园林管理的劳动力。
保水剂在城市园林绿化中的应用及效果
2.1混合土应用
混土施用是指直接在土壤中施用保水剂，可分为两种方法:一是使保水剂吸水成凝胶后与土壤混合施用，适用于干旱地区和保水保肥差的土壤；二是保水剂施用前不吸水，不与土壤混匀，施用后再浇水，简单直接，适用于自然降水量高的地区。土壤拌合中保水剂用量为土壤质量的0.1% ~ 0.2%，最佳用量为种植区(植树穴)土壤干重的0.1%，草坪铺设量约为90kg/hm2 Asgha。用再生纤维素合成的复合保水剂，以1%的比例与沙土混合，可使沙土持水时间提高3倍。大面积使用时，可配合土壤耕作，采用穴施、沟施的方法。保水剂的施用深度一般为15 ~ 20 cm，种植后浇水，使土层中的保水剂充分吸水。
保水剂具有强保水释水提供植物水分的特性，同时具有改善土壤结构，增强土壤吸水、保水、保肥的特性。当土壤中施入一定量的保水剂后，由于保水剂吸水性强，土壤含水量增加，保水剂吸收的水分缓慢释放，因此起到抑制土壤水分蒸发的作用。保水剂施入土壤中，吸水后体积膨胀，土壤的体积也明显增大。这种膨胀效应有利于提高土壤紧实度，调节土壤渗透性。此外，Sojka等人发现土壤中施用保水剂可以促进土壤中微生物的活动，提高土壤养分的利用效率。重要的是，保水剂还能促进土壤团粒结构的形成，提高土壤渗透系数，适当提高土壤坚实度，降低土壤容重，从而有效改善土壤条件。比如在边坡修复中，可以将土壤与保水剂等辅助材料混合，构建一个具有自身生长能力的防护体系，然后喷洒草籽。保水剂吸收并保持土壤中的水分，改善边坡植被生长的生态环境，从而大大提高边坡植被恢复的可能性。
在保肥方面，杜建军等人研究了土壤施用保水剂后尿素氨挥发和尿素、磷酸二氢铵、氯化钾养分淋失的变化。结果表明，与未施用保水剂的空白土壤相比，施用保水剂提高了土壤对氮、磷、钾的吸收能力，显著降低了土壤中氨的挥发和氮、磷、钾的淋失，提高了土壤的保肥能力和供肥能力。黄凤秋等人的研究表明，土壤掺入保水剂可有效降低植物蒸腾速率，提高植物叶水势，增加植物叶绿素含量，增加光合强度，降低叶片相对电导率。梁延庆等人用保水剂处理仙客来，发现保水剂可以延缓土壤干旱的出现，使用保水剂的仙客来植株叶片比不使用保水剂的植株更厚、更绿。在露地栽培万寿菊和矮牵牛时，在土壤中掺入保水剂可有效减少灌溉用水，促进花卉有序生长和开花，提高花卉质量。在北方地区，添加保水剂的草坪绿期可提前10d，绿期可延长20d左右。
2.2混合基质应用
基质栽培中，由于基质对水分和养分的吸收能力有限，水分蒸发严重，容易造成盐害。过度灌溉导致营养液或肥料养分直接排入地表和地下水体，不仅造成水、肥的浪费，还加剧了水污染。因此，减少水肥淋失，提高水肥利用效率是解决这些问题的根本。利用保水剂及其对养分和农药的缓释性能，开发节水节肥、养分或农药缓释的复合基质，是国内外该研究领域的重要课题。混合基质施用类似于土壤施用，干保水剂或凝胶可与其他基质材料按一定比例混合。研究表明剂量为0.5？4克/升.
将保水剂与化肥、农药混合，或用保水剂包裹化肥，形成具有缓释作用的颗粒，施用后可控制/缓释化肥、农药的有效成分，延长化肥、农药的作用时间。研究表明，交联聚丙烯酰胺具有一定的密封性、养分缓释性和保水性，可用作控释肥料的包膜材料，以醋酸乙烯酯为密封剂可进一步提高交联聚丙烯酰胺包膜材料的控释性能。李亚力[28]在糊化淀粉、丙烯酸酯、丙烯酰胺的溶液中加入微量元素锌肥或硼砂，制成400~600g，g-1吸水率，90？120g.g-1是0.19%NaC溶液的保水缓释微肥。在凯海藻酸钠溶液中添加硝酸铵，通过凝胶化作用包埋吸附硝酸铵肥料，最终海藻酸钠氮肥能显著减少氮素淋溶。邢海红等人将氧乐果乳油与保水剂按1:4的比例混合，防治效果显著。
将保水剂和营养液按一定体积分数均匀混合成凝胶，再与其他基质按一定比例混合而成的基质具有明显的保水保肥效果，在基质育苗中效果明显。谢勇等人发现，在无土栽培基质中应用保水剂，可以增加基质的持水能力，从而减少灌溉次数和水资源浪费，提高水分利用效率，节省人力、物力和财力。张华军还发现，在培养基中施用保水剂可以促进高羊茅、雀稗和白三叶等草坪植物的出苗和株高生长，并能显著增加其地上生物量。陈宝玉等人的研究表明，在干旱胁迫下，保水剂处理的爬山虎叶片水势和电导率周期性下降，有效缓解了水分对植物的胁迫。杜建军等研究表明，保水剂在基质栽培中的应用具有多种功能，包括增加基质的持水能力，减少渗漏损失；改变基体的孔隙率，协调基体的固、液、气三相组成；促进根系发育，增强植物吸水能力；减少基质表面的蒸发，延长植物萎蔫天数，增加抗旱性；提高光合效率；减少水肥流失，同时提高水肥利用效率；促进植物生长，提高质量。
2.3种子包衣或制粒
种衣是按体积分数0.15%，水的体积分数2%配制保水剂水凝胶，然后浸泡种子，静置一段时间后取出晾干，在种子表面形成一层薄膜包衣。种子造粒是将保水剂与均匀粉碎过筛的化肥、微肥、农药和腐殖土按质量分数1%混合均匀，然后将保水剂水凝胶包衣后的种子与混合土按重量比1∶3在造粒机中造粒。
播种前使用保水剂对植物种子进行包衣造粒，可以更好地改善种子和幼苗根部周围的生态环境，促进优质幼苗的形成。马禅等人研究了用保水剂包衣并制粒的鸡冠花种子，同时以未用保水剂包衣的鸡冠花种子为对照。试验表明，保水剂包衣造粒鸡冠花种子的发芽率比对照种子分别提高4.2%和5.5%，发芽时间缩短65438±0 ~ 2d。同时，株高、叶片长宽、主根直径和侧根数均高于对照，但主根长度低于对照，说明保水剂的保水作用促进了根系的增粗，在一定程度上限制了根系的伸长，有利于形成优质壮苗。
2.4浸根涂层
蘸根衣是将保水剂制成浓度为0.75% ~ 11%的水凝胶溶液，充分搅拌吸水，然后将裸露的根苗放入蘸液中取出，这样可在根系表面形成一层保水剂凝胶保护膜，防止根系干枯，延长植物萎蔫期。这种方法主要用于绿化苗木的移栽和运输。
裸根苗在保水剂凝胶中浸泡30秒后，幼苗根系在10h内不会失水，种植成活率提高。保水剂浸根后，苹果、山楂和油松的成活率提高了12% ~ 60%。马禅等人在移栽时用保水剂处理鸡冠花幼苗，发现保水剂有利于缓苗壮苗，促进植株生长发育，增大花径，颜色鲜艳，延长花期。
2.5花木保护
加入成膜剂、杀菌剂、脱氧剂等。制成保水剂制成保鲜剂或涂膜剂，涂于植物材料剪叶、剪枝的切口上，可达到保水保鲜的效果。
浓郁的竹制品在包装前需要保湿。目前美国航运中使用保水剂来保湿根部。保水剂与水的比例为1:150，吸水6小时。膨胀后加2~3cm厚，包装。孙等人用保水剂浸泡月季切花的枝叶，对月季切花的蒸腾、呼吸速率和保鲜期进行了测定和观察。结果表明，保水剂可降低日蒸腾量4.49% ~ 28.54%，呼吸速率15.61% ~ 25.49%，延长保鲜期2 ~ 6d。
保水剂在花卉生产中的应用可以显著延长花卉的保鲜期，增加其观赏价值，是提高花卉生产经济效益和社会效益的重要途径，值得推广。
3保水剂在城市园林绿化应用研究中存在的问题及展望
保水剂具有吸水率高、保水能力强、无毒、无刺激等独特的特性，在城市园林绿化中被广泛应用。但也必须明确，保水剂不是万能的，不能认为施用保水剂后就不需要灌溉了，因为保水剂只有在有水的情况下才能发挥作用，保水剂的用量也不是越高越好，一定要控制在一定的用量范围内，否则会适得其反。目前，保水剂在城市园林绿化中的应用研究还有许多问题有待进一步研究。
1)保水剂生产成本高，推广应用缓慢。目前国内生产保水剂的技术比较单一，且由于原料选择范围小，生产成本高，产品价格高，推广应用缓慢。此外，缺乏有效的质量评价标准。作为保水剂统一生产应用的规范，多家企业生产的保水剂性能和质量差异较大。因此，今后应改进生产工艺，开发新的廉价合成原料，开发吸水能力强、吸水速度快、持久性长、价格低、适用范围广的系列产品，真正推动保水剂在园林生产中的大规模应用。
2)保水剂的使用缺乏完整的技术。目前市场上的保水剂种类繁多，保水剂的作用受到土壤质地、养分条件、气候、灌溉方式等多种因素的限制。，导致保水剂的施用量没有统一标准。而且由于保水剂宣传力度不够，很多用户对产品知之甚少，使用方法不当，导致保水剂的推广和使用难度加大。只有探讨不同条件下保水剂的最佳施用量和施用方式，才能减少浪费，充分发挥保水剂的效益。此外，保水剂的使用要与其他栽培措施相配合，根据不同情况合理搭配。
3)对保水剂对园林植物的作用缺乏系统的研究。关于保水剂应用的研究资料很多，但大多集中在保水剂在不同植物上的应用效果。由于保水剂种类繁多，且受不同植物、不同自然条件、不同使用方法的影响，结果不具有代表性。在水-土壤-植物系统中，保水剂不仅具有吸收和释放水分的功能，还对植物产生许多其他作用，如影响土壤对肥料的吸收和释放，影响土壤孔隙度、毛管持水量、土壤团粒结构等土壤物理特性。系统研究保水剂在植物生长发育中的综合应用，可以为保水剂的合理使用提供有效的指导。
4)缺乏针对性强的专用保水剂。虽然保水剂有很多种，但这是针对保水剂的成分而言的。在实际应用中，不同条件下对保水剂的要求差别很大，如:拌种或包衣种子时，要求保水剂对种子萌发无毒，并应在一定程度上促进种子萌发；要求保水剂蘸根时有足够的粘度和吸水倍数；与肥料配合使用时，要求保水剂具有较强的耐盐性；希望保水剂在沟或穴中施用时能长期有效。一般的保水剂生产厂家往往会宣称自己的产品可以用于多种场合，但并没有进行针对性的开发。
随着我国城市环境建设水平的提高，园林绿化面积将不断增加并向立体绿化发展，城市园林绿地灌溉用水量将逐年增加，城市生态环境用水供需矛盾将更加突出。因此，发展节水型园林，将喷灌、微灌等先进灌溉技术与保水剂的应用相结合，提高园林绿地的灌溉效率，是缓解水资源供需矛盾的重要途径。这为保水剂在城市园林绿化中的应用提供了广阔的空间。
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