保水剂与肥料、土壤养分的相互影响及机理研究

通过化学分析、模拟实验、盆栽和大田试验、保水剂物理、化学结构测试等方法，研究不同类型保水剂与土壤中主要盐类和养分离子、单质肥料溶液相互影响，明确不同类型保水剂在吸水保水的同时，对肥料、土壤养分吸持和缓释作用效果与规律，以及土壤中主要盐类和养分离子、单质肥料溶液对保水剂吸水保水性能和耐盐性、稳定性、反复使用性的影响；揭示保水剂与土壤、肥料养分相互影响程度与机理以及与保水剂结构的关系。.项目把以前只关注保水剂对土壤水分和结构状况（物理性质）等影响的"单向"研究，扩展为着重研究保水剂与土壤、肥料养分之间的相互影响的 "双向"研究，并且把保水剂性能和结构联系起来，探讨二者的关系。因此，项目在研究内容和研究方法上均有较大创新，研究结果对于正确使用保水剂，改善保水剂性能，进一步开发高性能保水剂，实施水肥一体化调控，丰富水肥调控理论和技术，推动持续、高效、节水农业的发展具有非常重要的意义。

本项目研究了不同类型保水剂与土壤中主要盐类和养分离子、单质肥料溶液相互影响，明确了不同类型保水剂在吸水保水的同时，对肥料、土壤养分吸持和缓释作用效果与规律，以及土壤中主要盐类和养分离子、单质肥料溶液对保水剂吸水保水性能和耐盐性、稳定性、反复使用性的影响；揭示了保水剂与土壤、肥料养分相互影响程度与机理以及与保水剂结构的关系。. 研究得到的主要结论：1）土壤中常见阳离子、常见化学肥料能不同程度地降低保水剂的吸水倍率，盐分浓度与吸水倍率间呈显著的幂函数的减函数关系。尿素和不同价态阳离子对保水剂吸水倍率的影响的大小顺序为：CO(NH2)2< NH4+、Na+、K+< Mg2+、Ca2+< Fe3+、Al3+，化学肥料对保水剂吸水倍率的影响的大小顺序为：尿素<氯化钾<硫酸铵<氯化铵<硫酸钾<磷酸一铵<过磷酸钙，盐分对P(AA-AM)吸水性能响小于对PAA的影响；2）保水剂在吸液的同时，也能吸附溶解在溶液中的各种阳离子和肥料养分，吸附特征可用Freundlich、Langmuir或线性等温吸附模型表征；3）保水剂对NH4+的吸附、解吸动力学特征均可用Elovich方程表征。保水剂对NH4+的吸附可在约90min达平衡，80%吸附态NH4+释放则需要4-8d；4）红外光谱、元素、扫描电镜分析表明，经过1-5次吸水-干燥循环处理，保水剂的基团结构并未发生根本变化，但物理结构变化明显；5）在土壤中加入保水剂，可以有效的降低尿素在土壤中的氨挥发量，减少氮、磷、钾素的累计淋失量；6）保水剂和不同品种的氮、磷、钾肥料配施可以不同程度的提高玉米植株的株高、植株鲜重和根系干重，提高植株对氮、磷、钾元素的吸收量、肥料利用率以及水分利用效率，并对植株的净光合速率和蒸腾效率有一定的促进作用。. 项目把以前只关注保水剂对土壤物理性质等影响的"单向"研究，扩展为着重研究保水剂与土壤、肥料养分之间的相互影响的 "双向"研究，研究成果对于正确使用保水剂，改善保水剂性能，进一步开发高性能保水剂，实施水肥一体化调控，丰富水肥调控理论和技术，具有非常重要的意义。