為篩選用于提高沙質(zhì)土壤保水能力的最佳保水劑型，聚丙烯酸酯類以重慶市分布面積較大的冷沙黃泥為研究對象，采用模擬 試驗(yàn)，研究了不同水解度和不同相對分子質(zhì)量的聚丙烯酰胺（PAM)對沙質(zhì)土壤含水率效應(yīng)。結(jié)果表明，不同劑型的PAM 均能在一定程度h抑制沙質(zhì)土壤水分的蒸發(fā)，提高十壤的保水能力。施用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%,相同相對分子質(zhì)量 (800萬），不㈣水解度（丨0%、20%、30%、40%) PAM的處理，冷沙黃泥累計(jì)蒸發(fā)量分別較對照減小7.76%?20.17%, 平均含水率分別較對照增加2.65%?5.96%,以水解度為40% (高水解度）的PAM持水效果最好。相同水解度（40%), 不同相對分子質(zhì)量（400萬、600萬、800萬、1 000萬）PAM的處理，冷沙黃泥累計(jì)蒸發(fā)量分別較對照減小14.37%? 20.74%,平均含水率分別較對照增加4.85%?6.11%,以相對分子質(zhì)量為1 000萬的PAM持水效果最好?？梢娛┯觅|(zhì)量 分?jǐn)?shù)為0.02%,水解度為40%,相對分子質(zhì)量為1 000萬的PAM對冷沙黃泥持水效果最好，是有效提高冷沙黃泥吸水 和保水能力最佳PAM劑型。
中國西部地區(qū)低產(chǎn)沙質(zhì)土壤占有較大的面積，制約 了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。而干旱缺水是制約中國農(nóng)業(yè)發(fā)展和 加速土地沙化，造成沙質(zhì)土壤生產(chǎn)力低下的重要因素。 位于中國西南部的重慶市以山地、丘陵為主，占幅員 面積94%,其次是河谷、平原、盆地和高原，在極其 稀少的耕地土壤中，沙質(zhì)土占一定比例，大部分分布在 沿江、河兩岸。目前重慶耕地面積減少速度快，人均 耕地?cái)?shù)量嚴(yán)重不足，人地供求關(guān)系十分緊張，亟待解 決。而且重慶近些年來氣候異常，夏天持續(xù)高溫少雨， 土壤嚴(yán)重干旱缺水，農(nóng)作物生長受到極大的威脅。開發(fā) 利用這些低肥力沙土地資源作為占用耕地補(bǔ)償，一定程 度上可以緩解重慶耕地資源缺乏帶來的壓力。
將0.2?0.5 g PAM溶解于840 g清水 中，與6 kg 土壤拌和，發(fā)現(xiàn)土壤水分入滲時(shí)間為對照的 2.1%?6.1%, 土壤水分滲出量為對照的3.2%?48.5%， 說明施用PAM后可以增強(qiáng)土壤的持水能力和保水性。潘 英華等M向黃綿土中施入PAM與磷石膏 (phosphogypsum, PG)組合改良劑，發(fā)現(xiàn)隨著PAM用 量的增加，累積蒸發(fā)量和蒸發(fā)失水比均有所降低。曹麗 華等人[14]向黑壚土、黃綿土、風(fēng)沙土中施入PAM,發(fā)現(xiàn) 3種土壤>0.25 mm的水穩(wěn)性團(tuán)聚體均有所增加。 V. S. Green[15)研究發(fā)現(xiàn)施入PAM后可以使土壤顆粒和孔 隙結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。以上研究表明PAM具有超強(qiáng)的吸水和 保水能力[16]，因此可以用于提高土壤入滲能力、防治水 土流失[1749],尤其是針對保水能力較差的沙質(zhì)土壤。但 目前市場PAM類型很多，研究不同劑型的PAM對土壤 的改良效果還很少，本文以重慶沙質(zhì)土壤冷沙黃泥為研 究對象，研究不同劑型的PAM對土壤持水性能、保水性 能及抗蒸發(fā)等方面的調(diào)控效應(yīng)，為PAM改善重慶沙質(zhì)土 壤的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也為PAM的施用方法提供 新的借鑒，對于拓展PAM應(yīng)用和新型生態(tài)恢復(fù)技術(shù)都具 有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
模擬試驗(yàn)用長22.3 cm，寬14.5 cm，高7 cm的小方 形塑料盆。將 PAM1、PAM2、PAM3、PAM4、PAM5、 PAM6和PAM7劑型的PAM與過5 mm篩的冷沙黃泥（以 風(fēng)干土為基礎(chǔ)）按0.02%?]的質(zhì)量分?jǐn)?shù)充分混勻，均稱取 1.5 kg放入小塑料盆中（各處理3個(gè)平行并做對照），平 整表面。稱取所需水最倒入長嘴噴壺中，噴灑時(shí)不停移 動(dòng)噴壺，使土壤受水均勻，并且緩慢澆水，防止?jié)菜?度過快破壞土壤結(jié)構(gòu)，使土壤初始質(zhì)量含水率約為 31.14%,靜置Id,釆用稱質(zhì)量法，于每天下午15:00用 電子天平稱質(zhì)量。
1. 2. 2 PAM影響土壤含水率試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法
選用長31.9 cm，寬23.8 cm，高13 cm的大方形塑 料盆。將 PAM1、PAM2、PAM3、PAM4、PAM5、PAM6、 PAM7劑型的PAM與過5 mm篩的冷沙黃泥（以風(fēng)干土 為基礎(chǔ)）按0.02%質(zhì)量分?jǐn)?shù)充分混勻，稱取5 kg放入大 塑料盆中（各處理3個(gè)平行并做對照)，并加入蒸餾水（加 水方法見1.2.1),使土壤初始質(zhì)最含水率約為31.14%。 用ADR 土壤水分計(jì)（型號(hào)為U1ZSM2X,日本制造）于 每天下午15:00測土壤含水率。測量時(shí)將探頭剛好完全 插入土中，不擠壓土壤為宜，使探頭充分與土壤接觸。 由于模擬試驗(yàn)所用盆缽體積小，容納七壤少，長期用該 儀器測量會(huì)留下較多空隙，這些空隙是影響土壤水分的 蒸發(fā)的一個(gè)因素，可能對試驗(yàn)結(jié)果造成一定誤差。又因 為土壤本身具有調(diào)節(jié)水分作用，能對土壤水分進(jìn)行及時(shí) 調(diào)節(jié)，填充部分空隙，從而減小測量帶來的誤差。因此 在設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)考慮定時(shí)定量測定。
1.3數(shù)據(jù)分析與處理
利用統(tǒng)計(jì)分析軟件EXCEL、SPSS進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、 方差分析等。
由方差分析得到，PAM的相對分子質(zhì)量對冷沙黃泥 蒸發(fā)量有顯著影響（戶<〇.〇5)。采用Tamhane’s T2法得 出，？6與匕、PD之間存在顯著差異，與P4、6差異不明 顯。說明選用水解度為40%的PAM時(shí)，抗蒸發(fā)效果在一 定范圍內(nèi)是隨著相對分子質(zhì)量的增加而增強(qiáng)，主要是由 于當(dāng)PAM相對分子質(zhì)量較低時(shí)，不能在土壤中進(jìn)行長距 離的架橋[231,導(dǎo)致土粒之間的聯(lián)結(jié)占據(jù)空間有限，不利 于土壤空隙的增加和土壤持水能力的提高，因此抗蒸發(fā) 效果較差[24]。但是當(dāng)相對分子質(zhì)量增大到一定程度時(shí)， 其改良效果變化不明顯。如相對分子質(zhì)量為600萬、800 萬、1 000萬的PAM保水效果相差不大，但仍然以相對 分子質(zhì)量為1 〇〇〇萬的PAM效果最佳。
2. 2不同劑型PAM對冷沙黃泥含水率的影響 2. 2.1 PAM的水解度對冷沙黃泥含水率的影響
由圖5可以看出，施用同相對分子質(zhì)量，不同水解 度的PAM,冷沙黃泥每日含水率規(guī)律明顯，除第1天外 (第1天的含水率約為31.14%)，其余8 d均為P4>P3> P2>P1>Pfl，因此可取9d含水率平均值作為對象研究。 從圖6可以看出，PAM處理后的土壤平均含水率P!、P2、 P3、P4 分別較對照增加了 2.65%、4.50%、5.40%、5_96%, 增加趨勢依次為P4>P3>P2>P^
由方差分析表明，PAM的水解度對冷沙黃泥含水率
-5-0-5-0'5
&6-5-5-4' 2 2 2 2 2
%/掛芩钚*輊胖_十
有顯著性影響（P<0.05)。LSD多重比較法表明，兩兩 處理間均在5%水平存在顯著差異（如圖6)。說明選用相 對分子質(zhì)量為800萬，水解度不同的PAM時(shí)，其土壤含 水率不同。隨水解度的增加，含水率也逐漸增高，效果 依次為10% (低水解度）<20% (中水解度）<30% (中 水解度）<40% (高水解度）。這可能是因?yàn)楣┰囃寥鲤?粒含量少（16.90%), 土壤表面電荷密度低，低水解度可 能使PAM卷曲太緊而沒有足夠的位點(diǎn)進(jìn)行吸附，從而使 土壤顆粒不能夠很好地?cái)U(kuò)散而高水解度的PAM在土 壤顆粒與聚合物之間能夠?qū)崿F(xiàn)很好的架橋作用，提高土 壤保水性能。
由方差分析表明，PAM的相對分子質(zhì)量對冷沙黃泥 含水率有顯著性影響（尸<0.05)。LSD多重法比較結(jié)果 為，兩兩處理間均在5%水平存在顯著差異（如圖8)。說
明選用水解度為40%,相對分子質(zhì)量不同的PAM時(shí)，改 良效果亦不同。土壤含水率隨著相對分子質(zhì)量的增加而 增加。相對分子質(zhì)量為1000萬的PAM保水效果最佳。 其作用機(jī)制分析同2.1.2。
結(jié)論與討論
1)PAM能抑制沙質(zhì)土壤水分的蒸發(fā)。施用質(zhì)量分 數(shù)為0.02%,相同相對分子質(zhì)量（800萬），不同水解度
(10%、20%、30%、40%)劑型的 PAM 處理（P〗、P2、 P3、P4),冷沙黃泥累計(jì)蒸發(fā)量分別較對照減小7.76%? 20.17%，以40% (高水解度）抗蒸發(fā)效果最好。對同水 解度（40%),不間相對分子質(zhì)量（400萬、600萬、800 萬、1000萬）劑型的PAM處理（P5、P6、P4、P7),冷沙 黃泥累計(jì)蒸發(fā)量分別較對照減小14.37%?20.74%,以 1000萬的PAM抗蒸發(fā)效果最為明顯。
2)PAM能增加沙質(zhì)土壤的含水率。對相同相對分 子質(zhì)景（800萬），不同水解度（10%、20%、30%、40%) 劑型的PAM處理（P,、P2、P3、P4),冷沙黃泥平均含水 率分別較對照增加2.65%?5.96%,以40% (高水解度） 的效果最好。對同水解度（40%)，不同相對分子質(zhì)量
(400萬、600萬、800萬、1 000萬）劑型的PAM處理 (P5、P6、P4、P7),冷沙黃泥平均含水率分別較對照增 力口了 4.85%?6.11%,以1 000萬的效果最好。
3)施用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%,水解度為40%,相對分 子質(zhì)量為1000萬的PAM對冷沙黃泥持水效果最好，可有 效提高冷沙黃泥吸水和保水能力，為改善重慶沙質(zhì)土壤 的應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)。
由于受試驗(yàn)條件限制，對不同劑型的PAM研究不足， 建議后續(xù)研究選用更多劑型的PAM,以便更全面地分析 PAM對土壤持水的調(diào)控作用。
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