【畢業(yè)學(xué)位論文】保水劑對甜椒光合生理及氮肥利用的影響碩士論文

密級： 論文編號： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 碩士學(xué)位論文 保水劑對甜椒光合生理及氮肥利用的影響 士研究生： 于建慧 指 導(dǎo) 教 師： 李玉中 申請學(xué)位類別： 理學(xué)碩士 專業(yè)： 生態(tài)學(xué) 研 究 方 向： 農(nóng)業(yè)生態(tài)與氣象減災(zāi) 培 養(yǎng) 單 位： 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院 農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 提交日期 2006 年 6 月 i 006 獨 創(chuàng) 性 聲 明 本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果， 也不包含為獲得中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。 研究生簽名： 時間： 年 月 日 關(guān)于論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。同意中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院可以用不同方式在不同媒體上發(fā)表、傳播學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。 (保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議 ) 論文作者簽名： 時間： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 時間： 年 月 日 論文評閱人、答辯委員名單 論文題目 保水劑對甜椒光合生理及氮素利用的影響 論文作者 于建慧 指導(dǎo)教師 李玉中 培養(yǎng)單位 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所 姓名 職稱職務(wù) 導(dǎo)師類別 單位 專業(yè) 郭建平 研究員 碩導(dǎo) 中國氣象科學(xué)院 農(nóng)業(yè)氣象學(xué)評 閱 人 王仁忠 研究員 博導(dǎo) 中國科學(xué)院植物所 植物生態(tài)學(xué)答 辯 主 席 安順清 研究員 碩導(dǎo) 中國氣象科學(xué)院 農(nóng)業(yè)氣象學(xué)劉曉英 副研究員 碩導(dǎo) 中國農(nóng)科院環(huán)發(fā)所 土壤學(xué) 嚴(yán)昌榮 研究員 碩導(dǎo) 中國農(nóng)科院環(huán)發(fā)所 植物生態(tài)學(xué)鐘秀麗 副研究員 碩導(dǎo) 中國農(nóng)科院環(huán)發(fā)所 生態(tài)學(xué) 答 辯 委 員 王仁忠 研究員 博導(dǎo) 中國科學(xué)院植物所 植物生態(tài)學(xué)答辯時間、地點 2006 年 6 月 15 日 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)發(fā)所 301 室 記 錄 劉布春 摘 要 實驗通過使用便攜式儀器分析施用不同種類及濃度的保水劑后土壤水分、甜椒植株光合生理指標(biāo)的變化以及采用此項化學(xué)節(jié)水措施對典型肥料分析保水劑種類及濃度與各指標(biāo)之間的關(guān)系，基于土壤學(xué)、生物學(xué)探索一種衡量保水劑較佳施用量的表觀方法。通過實驗得出以下結(jié)論： 1. 保水劑的吸水量隨時間延續(xù)而逐漸增加，并最終趨于穩(wěn)定，達(dá)到飽和狀態(tài)；三種保水劑在鹽溶液中的水分吸收倍率相對純水中的吸收倍率均有不同程度的下降，并且重復(fù)吸水時吸水倍數(shù)也下降。試驗用保水劑中 溶液中的吸收倍數(shù)相對在純水中吸收倍數(shù)的變化不大，并且重復(fù)吸水性較好，吸水特性比較穩(wěn)定。 2. 由保水劑的釋水曲線可以看出，不同保水劑處理在 015力勢下的變化趨勢與原狀土壤的趨勢線幾乎相同，只是土壤中的含水量略有增加，這對保水劑改善土壤的持水性能具有積極意義。 3. 施用三種不同的保水劑后土壤電導(dǎo)率均有所增加，并且均隨保水劑用量的增加而有不同程度的增大。其中，林果專用保水劑對電導(dǎo)率的影響最大，一定程度反映了它對離子的吸附能力以及對養(yǎng)分的保蓄能力。 4. 水分處理前后各保水劑處理除相對余各光合指標(biāo)如光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、水分利用效率及內(nèi)在水分利用效率均有不同程度的提高。 數(shù)值上略有變化。苗期甜椒根系活力在保水劑 度為 的處理下遠(yuǎn)高于其他各處理， 結(jié)果還有待于進(jìn)一步驗證和分析。 6. 不同品種保水劑處理下甜椒各器官的含 N 量隨濃度變化的趨勢雖不一致，但根、莖、果實含氮量相對對照均有明顯的提高。施用保水劑量與肥料氮素的吸收并不是完全相關(guān)，使用 2 保水劑后氮素吸收增加緩慢甚至下降，這在土壤施用保水劑中有重要參考價值。 關(guān)鍵詞： 保水劑 光合生理 水分利用效率 葉綠素?zé)晒?氮肥吸收 氮肥利用率 I he of as as in or of is on 1. to in of as as is 00 in in is 2. Its to of is 15 is is to in 3. of it is of In of or it to as as to 4. in of in is 5. of in 6. of in is of is of of or it is to 目 錄 英文縮略表 . V 第一章 緒論 . 1 究目的和意義 . 1 究背景 . 1 究意義 . 2 水劑的研究現(xiàn)狀 . 2 水劑的吸水機(jī)理及對水分利用的影響 . 2 水劑與肥料間的相互作用 . 3 內(nèi)外保水劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀 . 4 水劑在實際應(yīng)用中存在的問題 . 4 水劑應(yīng)用方向與研究重點 . 5 壤條件與蔬菜光合生理之間的關(guān)系 . 6 株光合生理對土壤水分的響應(yīng) . 6 株光合生理對土壤中氮素狀況的響應(yīng) . 7 水劑對植株光合生理的影響 . 7 第二章 保水劑的基本特性研究 . 9 料與方法 . 9 驗材料 . 9 驗方法 . 9 水劑對土壤特性的影響 . 10 果與分析 . 11 水特征測定 . 11 水劑對土壤特性的影響 . 13 章小結(jié) . 14 第三章 保水劑對甜椒光合生理的影響 . 15 料與方法 . 15 驗材料 . 15 驗設(shè)計 . 15 定方法 . 16 果分析 . 17 水劑處理后甜椒各光合參數(shù)的變化 . 17 椒光合參數(shù)相關(guān)性分析 . 20 水劑對水分脅迫下甜椒葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?. 21 同保水劑處理對植株根系的影響 . 23 章小結(jié) . 25 第四章 保水劑對土壤中速效氮的影響 . 27 料與方法 . 27 驗材料 . 27 驗方法 . 27 果分析 . 27 論 . 28 第五章 保水劑對植株氮素利用率的影響 . 29 料與方法 . 29 試材料 . 29 驗設(shè)計 . 29 算公式 . 29 果分析 . 29 水劑對甜椒植株氮素吸收的影響 . 29 水劑對甜椒果實氮素利用率的影響 . 30 章小結(jié) . 32 第六章 全文結(jié)論 . 34 參考文獻(xiàn) . 36 致 謝 . 42 個人簡歷 . 43 簡介 . 43 教育背景 . 43 英文縮略表 英文縮寫 英文全稱 中文名稱 分利用效率 m of to 大光化學(xué)效率 se 素利用率 Pn 合速率 騰速率 間孔導(dǎo)度 V 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 第一章 緒論 究目的和意義 究背景 我國干旱、半干旱地區(qū)總面積 455 萬國土面積的 47 %，沒有灌溉條件的旱地約占耕地總面積的 65%。同時，我國現(xiàn)有生產(chǎn)力條件下的農(nóng)業(yè)又是用水大戶,生產(chǎn)效率不足 1.0 太生， 2000）。據(jù)統(tǒng)計，我國農(nóng)業(yè)每年缺水約 300 億 水危機(jī)與食品安全和生態(tài)安全一樣逐漸成為我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略面臨的資源環(huán)境問題之一。 當(dāng)然，水危機(jī)的產(chǎn)生不僅來自水資源短缺，更主要來自于水資源利用效率低下以及對水環(huán)境的污染。 目前，我國灌溉水的利用系數(shù)只有 右，也就是說，每年經(jīng)過水利工程引、蓄的 5000多億 60 %左右是在輸水、配水和田間灌水過程中被白白浪費掉。輸水過程中的大量損耗以及沿用傳統(tǒng)的灌溉方式影響下的低水資源利用率，與局部水資源短缺形成了我國農(nóng)業(yè)“浪費”與“短缺”并存的矛盾現(xiàn)象。發(fā)達(dá)國家的灌溉水利用系數(shù)可高達(dá) 用水管理水平也很高，水的利用效率達(dá)到 我國卻不足 1 果采用先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)或措施，將水利用系數(shù)提高 全國農(nóng)業(yè)年用水總量 4000 億每年可節(jié)約水量約 400800 億 將對緩解我國水資源供需矛盾起到很大作用。節(jié)水灌溉實際上是提高水分利用效率的綜合技術(shù)措施（劉昌明，1995 ）。 節(jié)水灌溉的最終目的是以最少的水量消耗獲取盡可能多的農(nóng)作物產(chǎn)量，盡可能好的農(nóng)作物品質(zhì)，最高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境效益（馮廣志，1998） 。節(jié)約灌溉用水的關(guān)鍵在于減少灌溉水從水源到農(nóng)田直至被作物吸收利用整個過程中的水量損失，包括大氣中散失（水面蒸發(fā)、土壤蒸發(fā)、植物蒸騰、噴灑漂移損失等）、地面流失和地下滲漏損失（et 1999）水量損失還包括作物的奢侈蒸騰。農(nóng)業(yè)用水危機(jī)的不斷加劇,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要向高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)方向發(fā)展的趨勢,客觀地要求我國農(nóng)業(yè)必須發(fā)展以充分利用有限降水為中心的節(jié)水灌溉及其他相關(guān)旱地農(nóng)田節(jié)水保水技術(shù)。 同時，我國以占世界 7 %的耕地養(yǎng)活占世界 22 %的人口，資源和環(huán)境的壓力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他國家。進(jìn)入 21 世紀(jì)，面對巨大的人口、資源和環(huán)境壓力，我國農(nóng)業(yè)集約化水平也在不斷提高，化肥農(nóng)藥等的施用成為提高土地產(chǎn)出水平的重要途徑。目前我國已成為世界上最大的化肥使用國。2004 年，中國的化肥施用量已經(jīng)達(dá)到 4637 萬噸，盡管我國化肥的平均施用量是發(fā)達(dá)國家化肥安全施用上限的 2 倍，但平均利用率僅為 40 %左右。并且從發(fā)展趨勢上看，我國的化肥施用量還在逐年增加。2001 年，全國化肥施用量比 2000 年增長 ，2002 年增長率為 2 %，2003 年增長率為 ， 2004 年增長率為 （數(shù)據(jù)來源中國統(tǒng)計年鑒 2005 年）。據(jù) 31 個省、市、自治區(qū)的調(diào)查，目前蔬菜、瓜果地里，單季作物化肥用量通常很高?；实母呃?、低利用效率狀況在帶來高產(chǎn)量的同時也為經(jīng)濟(jì)、社會以及環(huán)境帶來了一系列的負(fù)面影響。以氮素為例，我國每年因不合理施肥使得超過 1000 多萬噸的氮流失，直接經(jīng)濟(jì)損失約 300 億元；同時，據(jù)中科院南京土壤研究所的研究顯示，每年我國有 噸氮通過地表水涇流到江河湖泊，噸進(jìn)入地下水，299 萬噸進(jìn)入大氣。研究表明，長江、黃河和珠江每年輸出的溶解態(tài)無機(jī)氮達(dá)到 國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 萬噸，其中 90 %來自農(nóng)業(yè)，化肥氮占了 50 %。造成江河湖及地下水源的污染。全國 532 條河流中，82 受到不同程度的氮污染，這些河湖水域中氨氮和硝酸鹽都是主要污染物，富營養(yǎng)化日趨嚴(yán)重，同時造成地下水污染（科博網(wǎng)， 2003）。因此，減少化肥施用量、提高化肥利用率，尤其是提高氮素利用率、減少氮素流失及其在植株的殘留一直也是人們關(guān)注的問題。 究意義 保水劑在節(jié)水農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境恢復(fù)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，是目前試驗研究中的一種新途徑和新方法(皺大林， 2000)。保水劑又稱土壤保水劑、高吸水劑、保濕劑、高吸水性樹脂、高分子吸水劑,是利用強(qiáng)吸水性樹脂制成的具有超高吸水保水能力的高分子聚合物（杜太生， 2000）。它能迅速吸收自身重量數(shù)百倍甚至上千倍的去離子水，數(shù)十倍至近百倍的含鹽水分,而且具有反復(fù)吸水功能,吸水后膨脹為水凝膠,緩慢釋放水分供作物吸收利用,從而增強(qiáng)土壤保水性,改良土壤結(jié)構(gòu)（, 1989 ），減少水的深層滲漏（, 1997 ）和土壤養(yǎng)分流失,提高水分、養(yǎng)分利用率。自 20 世紀(jì) 60 年代以來這種通過改善植物根土界面環(huán)境來供給植物水分從而提高有限水資源利用率的化學(xué)節(jié)水技術(shù)受到國內(nèi)外學(xué)者的普遍重視。同時我國已成為世界上最大的化肥使用國，化肥高投入、低利用率的狀況給我國的經(jīng)濟(jì)、社會及環(huán)境帶來了一系列的問題。研究證明，尿素等非電介質(zhì)肥料與保水劑結(jié)合應(yīng)用時，保水劑的保水和保肥作用都能得到充分發(fā)揮（黃占斌，2002；陳曉佳，2004 ）。但保水劑不是造水劑，影響保水劑效應(yīng)發(fā)揮的因素很多,如土壤質(zhì)地、土壤 、離子濃度、溫度、使用方法、使用量、顆粒大小等，因而必須具備一定的條件才能充分發(fā)揮其保水作用。在實際生產(chǎn)中，尤其是保護(hù)地蔬菜栽培中如何使其節(jié)水保肥效果充分發(fā)揮，還有許多問題需進(jìn)一步研究。 甜椒屬茄果類蔬菜，由于甘脆味美，富含維生素 C、E 受到人們的喜愛。但甜椒生長相對番茄比較緩慢，并且必須保證良好的土壤條件，如合理的濕度、良好的土壤結(jié)構(gòu)、良好的通氣量、合適的基質(zhì)溫度等，并且甜椒生育期處于高溫季節(jié)，蒸騰強(qiáng)、需水量大，水肥管理要求相對較高，不易種植。因此選用甜椒作為典型的耗水實驗材料。 本實驗試圖通過使用便攜式儀器分析施用不同種類及濃度的保水劑后土壤水分、甜椒植株光合生理指標(biāo)的變化以及采用此項化學(xué)節(jié)水措施對典型肥料析它們之間的關(guān)系，為保水劑在農(nóng)業(yè)上的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。 水劑的研究現(xiàn)狀 水劑的吸水機(jī)理及對水分利用的影響 保水劑是一種利用強(qiáng)吸水性樹脂制成的具有超高吸水保水能力的高分子聚合物，其內(nèi)部具有大量可電解的羧酸鹽基團(tuán)，并且含有氫鍵,吸水后其無規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)撐開，高滲透復(fù)合作用的吸水基團(tuán)具有的較強(qiáng)的吸附水分能力,使非飽和土壤毛管懸著水分配和持水力能力迅速增強(qiáng)，通常數(shù)十倍甚至數(shù)百倍,有效的固持了根系周圍的水分，進(jìn)一步提高了作物的水分利用效率，同時有效地降低了一些抗旱指標(biāo)的變化（汪立剛， 2003） 。試驗表明，保水劑一般可提高土壤持水力40%左右。美國 行菜豆盆栽試驗，培養(yǎng)基質(zhì)中分別含保水劑 2 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 田間持水量相應(yīng)比對照增加 9、18和 36，澆水量分別減少 37、 45和 55。 保水劑的施用效果與保水劑自身的特性、氣候條件、土壤質(zhì)地、土壤水分條件、土壤鹽分及離子類型、灌溉水質(zhì)及灌水量等多種因素密切相關(guān)，黨秀麗等（2005 ）將土壤有效含水量、保水劑粒徑配比、土壤砂粒（2 0.2 百分含量、保水劑用量 4 個參數(shù)綜合考慮，通過回歸分析得出用于粗略估測保水劑實際用量的方程；同時保水劑的施用效果還受到施用方式和施用時間的影響：深施保水劑可有效的提高作物的產(chǎn)量和水分利用效率，如玉米、馬鈴薯（黃占斌，2004 ；俞滿源，2003 ）施用保水劑有利于植株形成壯苗,增加分枝,提高生物產(chǎn)量和保持土壤水分,提高干旱區(qū)有限水分利用率，相同水分條件下施用保水劑比未施保水劑處理的生物量、株高、葉數(shù)和葉面積等往往均有較大增幅；陸國盈等（2005 ）將甘蔗分為下種期、分蘗初期和伸長初期分別施用保水劑進(jìn)行分析的結(jié)果表明，以伸長初期的效果最佳，植株的水分利用效率最高。 水劑與肥料間的相互作用 水劑對肥料的影響 保水劑表面分子有吸附、離子交換作用，肥料液中的銨離子能被保水劑中大量可解離的離子交換或絡(luò)合，同時以包裹的方式把土壤溶液中的銨離子包裹起來，減少了肥料的淋失，使得土壤淋出液出現(xiàn)高濃度的時間推遲，所以當(dāng)尿素等非電介質(zhì)肥料與保水劑結(jié)合應(yīng)用時，保水劑的保水和保肥作用都能得到充分發(fā)揮。陳曉佳等（2004）通過試驗證明將肥料中加入水劑使土壤淋出液出現(xiàn)高P 、 占斌等（2003 ）將保水劑與尿素或與尿素磷肥混合使用于玉米田，可同時提高尿素和磷肥利用效率 和 。因此，當(dāng)肥料施入土壤后，保水劑產(chǎn)品對陽離子（如K+）和陰離子（如 有較強(qiáng)的吸附作用, 從而降低了其流失量 ,并且在一定的范圍內(nèi)隨著保水劑用量的增加, 養(yǎng)分流失量減少（杜建軍， 2002）。國內(nèi)外實踐證明, 保水劑可協(xié)調(diào)水肥耦合環(huán)境, 提高氮、鉀肥利用率, 拌土施加保水劑可節(jié)肥 30 %。在所進(jìn)行的研究中發(fā)現(xiàn)隨保水劑用量的增加, 植株的平均高、地徑和葉片數(shù)均有所提高。991) 報道，3 種保水劑（聚丙烯酸酯類，聚乙烯醇類，淀粉類聚合物）分別與肥料合施與單施肥料相比，保水劑能延緩氮素的擴(kuò)散和釋放，他們注意到經(jīng)過干濕交替循環(huán)處理的保水劑能吸持更多的陽離子，但吸水量降低。保水劑吸納養(yǎng)分的釋放最終取決于聚合物擴(kuò)散特性、降解速率和養(yǎng)分鹽類的性質(zhì)。研究表明，養(yǎng)分離子或分子從聚合物遷移到土壤中是由濃度差而產(chǎn)生的物質(zhì)傳遞和布朗分子運動作用的結(jié)果。限制聚合物內(nèi)養(yǎng)分的擴(kuò)散能減緩養(yǎng)分向周圍土壤的釋放。但是由于受到土壤體系的復(fù)雜性如土壤水分干濕交替、凍融交替、 水劑會出現(xiàn)收縮和膨脹而使其養(yǎng)分釋放變得更為復(fù)雜（1990; 1994; 李長榮， 1989；杜建軍， 2002）。保水劑對養(yǎng)分的保蓄作用是有效的。一方面, 在土壤中的養(yǎng)分較充分時它吸附養(yǎng)分, 起保蓄作用；另一方面, 當(dāng)植物生長需要土壤供給養(yǎng)分時, 保水劑將其吸附的養(yǎng)分通過交換作用供給植物。并且在保水劑水分釋放過程中，水分有效性的提高促進(jìn)了肥料的溶解（1976; 1990; 995）。由此可以看出, 通過施用土壤保水劑, 使土壤中養(yǎng)分的供給與植物對養(yǎng)分的需求更加同步。 3 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 料對保水劑的影響 高吸水性樹脂大部分是高分子電解質(zhì)，因此，目前解釋這類保水劑的吸水機(jī)理一般用于離子型網(wǎng)絡(luò)的膨脹理論來預(yù)測。其公式如下： )2/1()2/(1122/13/5+= 式中Q 代表保水劑吸水膨脹率， i/緒生，2005 ）。由上式可以看出，保水劑的吸水力與外界離子濃度成正比。保水劑在鹽溶液中的吸水倍率比在純水中的吸水倍率有所降低，降低的程度取決于鹽的種類和鹽離子的電價數(shù)。在實際應(yīng)用中，有些肥料元素會使保水劑失去親水性，降低保水能力，如鈉類保水劑，因其吸水后，鈉離子游離，與溶液中的二價陽離子發(fā)生置換反應(yīng)，使得保水劑結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，網(wǎng)孔縮小、吸水倍數(shù)減小，當(dāng)溶液中鈣、鎂離子達(dá)到 200 mg/類保水劑的吸水倍數(shù)由 228 減少到 100 左右，因此，鈉類保水劑不能與鋅、錳、鎂等二價金屬元素的肥料混用（黃占斌， 2002），但氮肥與保水劑混合使用相互抑制作用微小, 20 %（ 1990; 黃占斌，2002）。 內(nèi)外保水劑的生產(chǎn)現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 60 年代，美國科學(xué)家研制出淀粉型保水劑， 70 年代在玉米、大豆包衣和造林等方面應(yīng)用，取得良好效果。之后，各國競相研制出數(shù)十種保水劑。其中，日本發(fā)展最快，現(xiàn)已成為世界上最大的超強(qiáng)吸水性樹脂生產(chǎn)國，擁有生產(chǎn)公司 20 余家，其中日本觸媒公司生產(chǎn)量最大，年產(chǎn)達(dá) 8 萬噸。在生產(chǎn)能力方面，1980 年世界保水劑年總產(chǎn) 噸，1989 年升至 21 萬噸, 1998年發(fā)展到 85 萬噸,現(xiàn)已超過 100 萬噸，我國保水劑研制和應(yīng)用始于 80 年代，雖起步較晚，但反展較快。90 年代以來，一批新型的保水劑廠家和產(chǎn)品陸續(xù)問世，在科研部門和生產(chǎn)企業(yè)共同努力下，目前單一保水劑生產(chǎn)技術(shù)基本成熟，產(chǎn)品如北京41 、長春13 、蘭州晶體、蘭州片狀、廣州京 航天部陜西永泰田等。保水劑在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用研究范圍廣泛，涉及面廣、種類較多、品種齊全，據(jù)統(tǒng)計已在糧、棉、油、糖、煙、果、菜、林等 60 多種植物上進(jìn)行了應(yīng)用試驗, 全國試驗示范推廣面積超過 7 萬多公頃（吳德瑜，1991 ）。當(dāng)前，復(fù)合化、多功能化的方向發(fā)展是我國保水劑生產(chǎn)的一個重要趨勢。 水劑在實際應(yīng)用中存在的問題 保水劑所吸持的水分主要保持在 10 0 吸力范圍內(nèi),是植物最易吸收利用的水分。它的最大吸水力高達(dá) 13 kg/4 kg/而根系的吸水力大多為 17 kg/8 kg/所以一般情況下不會出現(xiàn)根系水分倒流。 國外試驗表明, 一般使保水劑所吸持的水分保持在 30 % 以上可保證根系吸水。 保水劑用量只有在一定范圍內(nèi), 所保持的水分才能被植物有效利用并促進(jìn)其成活及生長發(fā)育。 用量過低, 不能發(fā)揮其應(yīng)有的作用, 而用量過高時, 因根系周圍貯水量過大4 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 通氣不暢, 影響其呼吸, 甚至?xí)?dǎo)致根系腐爛； 或者因未飽和的保水劑吸水的影響, 反而存在負(fù)作用。 例如在蘑菇培養(yǎng)試驗中產(chǎn)生保水劑倒吸水現(xiàn)象, 引起蘑菇旱害而減產(chǎn), 其主要原因就是保水劑未保持足夠的吸水量所引起的(王晗生，2001)。此外, 保水劑的施用效果還受到保水劑特性、氣候條件、土壤質(zhì)地、土壤水分條件、土壤鹽分及離子類型、灌溉水質(zhì)及灌水量等多種因素的影響。由于所施用的保水劑類型、土壤質(zhì)地、水質(zhì)、試驗條件等并不一致,致使很多試驗結(jié)果相互矛盾。與國外相比, 我國保水劑應(yīng)用研究中深層次的研究較少, 存在很多類似幼苗、根系發(fā)育的低層次重復(fù), 缺乏系統(tǒng)的組合研究。 國內(nèi)一批新型高吸水率的保水劑已投產(chǎn)并逐漸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn), 原來的一些研究成果以及檢驗方法必須進(jìn)行修訂和完善, 否則將很難滿足干旱半干旱地區(qū)保水劑應(yīng)用與推廣的要求，同時，保水劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用,目前仍處于小面積、少作物零散試驗示范階段, 系統(tǒng)的應(yīng)用研究及其對土壤、環(huán)境節(jié)水保水機(jī)理研究還不多。 水劑應(yīng)用方向與研究重點 產(chǎn)品生產(chǎn)方面：發(fā)展方向主要圍繞降低成本和高性能兩個中心。 降低成本主要改善生產(chǎn)工藝, 包括改分段生產(chǎn)為連續(xù)生產(chǎn)工藝, 原料選取和技術(shù)路線選取等。目前原料丙烯酸市場價格浮動較大, 造成生產(chǎn)成本較大, 產(chǎn)品價格偏高，因此在保水效能不變的情況下選用具有相同作用的材料或者添加輔料解決材料的價格問題成為當(dāng)前的研究熱點，如丙烯酸鹽保水劑中加入經(jīng)過處理的凹凸棒黏土（劉瑞鳳等, 2005）；高性能研究主要圍繞聚丙烯酸鹽類保水劑對土壤等介質(zhì)中的鈣、鎂等金屬離子拮抗反應(yīng)問題展開，解決高價金屬離子降低保水劑的吸水和保水倍數(shù), 開發(fā)抗離子交聯(lián)的保水劑有機(jī)分子單體，研究抗水解、抗光老化、微生物降解緩慢的保水材料添加劑，使得保水劑的有效期增長是目標(biāo)。 應(yīng)用方面：發(fā)展方向主要圍繞多功能復(fù)合保水劑產(chǎn)品研制，以及產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)規(guī)范研究兩方面。加強(qiáng)保水劑的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，主要包括以下方面工作: 總結(jié)已有研究積累，分析保水劑改善土壤物理性狀和對植物成活率、生長速率和產(chǎn)量、水分利用效率等植物效應(yīng)方面資料，開展根據(jù)保水劑實際應(yīng)用方法下的保水劑對土壤植物學(xué)的綜合效應(yīng)研究，加強(qiáng)從土壤學(xué)、植物生理學(xué)和微生物學(xué)等學(xué)科交叉，重點研究保水劑不同施用方式模擬植物根土非均衡水環(huán)境下的土壤量、水分利用效率( 方面的綜合效應(yīng)，系統(tǒng)地揭示保水劑應(yīng)用的作用機(jī)理和效應(yīng)機(jī)制，為保水劑的合理應(yīng)用和推廣提供科學(xué)依據(jù)。 必須具備一定條件才能充分發(fā)揮其保水作用。應(yīng)用效果實驗資料已有許多報告, 近10年發(fā)表相關(guān)論文有 500余篇。但多為試驗報告，沒有形成針對不同產(chǎn)品或應(yīng)用范圍的應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，這是制約保水劑應(yīng)用推廣的重要方面，需要加強(qiáng)系統(tǒng)研究, 包括研究適合不同氣候、地區(qū)、如何利用簡易方法判斷土壤保水劑最佳施用量、施用方式和施肥方式的保水劑應(yīng)用技術(shù)；研究施用保水劑條件下各種作物的節(jié)水灌溉制度、灌溉模式；研究保水劑與其它旱作農(nóng)業(yè)措施相結(jié)合為特征的綜合保水技術(shù)；研究長期施用保水劑對作物、土壤、環(huán)境的影響及其降解性、持效性。 動力投入高、投產(chǎn)比低等問題。加強(qiáng)研究保水劑添加其它農(nóng)林制劑，形成植樹造林、防沙治沙、農(nóng)田生產(chǎn)(經(jīng)濟(jì)植物、大田5 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 緒論 作物)、綠化護(hù)坡等不同用途專用，以及拌種、土壤施用、灌水施用等不同劑型的多功能保水劑系列化復(fù)合產(chǎn)品。形成專用性、多元素全營養(yǎng)性、生物防治無污染性、用途明確的環(huán)保新型多功能保水劑。 同時, 加強(qiáng)保水劑與水、肥、土、植、氣的相互作用關(guān)系，保水劑與水、土中的鹽分、肥料、礦物質(zhì)等作用, 以及如何實現(xiàn)保水劑“保水、保肥、保土、助長、安全”五大功能的研究。 壤條件與作物光合生理之間的關(guān)系 株光合生理對土壤水分的響應(yīng) 灰色關(guān)聯(lián)度分析表明辣椒耗水量與其總生物量的關(guān)系最密切, 地上部干物質(zhì)量、 地下部干物質(zhì)量、葉數(shù)和葉面積次之（黃占斌等，2002） 。干旱對作物的影響是廣泛而深遠(yuǎn)的，它不僅影響作物各個生育階段，從種子萌發(fā)及營養(yǎng)、生殖生長，到開花、結(jié)實，同時還影響到作物的各種生理代謝，如光合作用、呼吸代謝、水分和養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)化等。水分的變化直接引起內(nèi)部的生理變化，經(jīng)過一系列信號傳導(dǎo)，最終表現(xiàn)在形態(tài)建成和產(chǎn)量形成上。作物水分養(yǎng)分狀況和環(huán)境因子對光合作用的影響也主要是通過調(diào)節(jié)氣孔和葉肉細(xì)胞活性來達(dá)到的。水分脅迫常使植物光合作用下降，這種下降是由氣孔關(guān)閉和葉綠體的變化引起