聚丙烯酸钠保水剂的制备及其在草莓栽培上的应用

摘要

水资源的匮乏，土壤肥力不足以及水土流失严重制约着我国的农业发展，其中缺水现象最严重的区域是广大的西北部地区。而在安徽省内的皖南地区，由于丘陵、山地众多，每当降水过后，水分都会快速流失，土壤无法有效保持水分，这为我省皖南地区的作物种植带来了长期的困扰。
　　保水剂是一种具超强吸水能力的合成高分子材料，能够吸收自身几百倍甚至几千倍的水分、且能反复吸收和释放水分，而在经过数百次的反复利用后，它可以在土壤中自动降解，不会造成污染。保水剂的出现给解决我省乃至全国范围内的缺水问题指出了一条行之有效的道路。本文主要研究了一种常见的保水剂（聚丙烯酸纳保水剂）的制备过程，并对其制备方法进行了改进，探究了反应过程中溶液中合度等因素对所制得保水剂品质之间的关系，并对其实验步骤进行优化、改进，以期为将来能在工业上进行大规模生产奠定理论基础。另一方面，测定了所制得保水剂的吸水倍率，并向其中添加微量元素盐，制得了含有微量元素盐的复合型保水剂，探究了添加微量元素盐对其吸水率的影响。最后，通过进行保水剂混施草莓种植盆栽试验，探究其对草莓生长发育的影响，得出了以下初步结论:
　　(1)以丙烯酸纳做为单体，以过硫酸铵做为引发剂，丙烯酰胺作为体系交联剂，采用溶液聚合法，制备得到聚丙烯酸钠高吸水树脂保水剂。实验研究了该反应不同影响因素对保水剂品质的影响，发现当酸碱中和度为70％，反应温度为65℃，反应时间为4至6h时制得的保水剂品质最佳。制得的品质最好的保水剂在纯水中的吸水能力达到1431g/g，且整个反应过程的时间从原来的8至12小时缩短到了4到6小时，整个反应过程被大大简化。
　　(2)在制备保水剂的过程中添加微量元素盐，制得含有微盐的复合型保水剂，观察对它吸液能力的影响，结果发现保水剂的吸液能力骤降至600g/g左右，这是由于当保水剂吸收水分时，附着在其中的微量元素盐发生电离，产生大量盐离子，而电离产生的离子会改变保水剂吸水时网络结构内外的渗透压，从而使保水剂的吸水率大幅降低。
　　(3)将制得的保水剂混施入草莓盆栽中进行实验，无植株实验组表明，未添加保水剂的对照组在33天后土壤水分含量仅为12.23％，而同时期添加了不同梯度浓度保水剂的实验组土壤水分含量依次为添加了10g保水剂的实验组T1最终土壤含水率为25.41％，添加了5g保水剂的T2组最终土壤含水量为23.12％，添加了3.3g保水剂的实验组T3最终土壤含水量为20.02％，添加了2.5g保水剂的实验组T4最终土壤含水量为18.34％，均远高于对照组，这表明保水剂具有优秀的保持土壤水分的能力。
　　(4)有植株试验表明，保水剂能够维持土壤水分，减少除作物消耗外的水分丧失。33天后未添加保水剂的对照组草莓苗死亡，其土壤水分含量仅为9.12％，而添加了保水剂的实验组在同一时期草莓苗均存活，土壤水分含量依次为21.81％，19.02％，17.13％，16.34％，同样远高于对照组。
　　(5)保水剂能够促进草莓苗的生长发育，加快生物量的积累，对草莓栽培起到积极的作用。施用了保水剂的草莓植株其株高最高达到了12.3cm、株径最高达到了1.05cm、叶面积最多可达22.7cm2、叶柄长最高达到了11.6cm、叶柄粗最高达到0.23cm以及叶片数最多时平均五片，这些生物量指标生物量指标都明显高于对照组（株高:6.7cm，株茎:0.69cm，叶面积:7.7cm2，叶柄长:7.7cm2，叶柄粗:0.12cm，叶片数:4.6片）。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 保水剂的研究进展

1．1．1 国外保水剂的发展历史

1．1．2 国内保水剂的发展历史

1．2 保水剂在生产生活中的应用

1．2．2 保水剂在工业方面的应用

1．2．3 保水剂在治理环境方面的用途

1．2．4 保水剂在农业生产方面的用途

1．3 保水剂的分类

1．3．1 淀粉类高吸水树脂保水剂

1．3．2 纤维素系高吸水树脂保水剂

1．3．3 合成类高吸水树脂保水剂

1．3．4 其它天然高分子化合物及其衍生物类

1．4 保水剂的制备方法

1．4．1 本体聚合

1．4．3 反相悬浮聚合

1．4．4 反相乳液聚合

1．4．5 辐射引发聚合

1．5 保水剂的结构及吸水机理

1．5．1 保水剂的结构

1．5．2 保水剂的吸水机理

1．6 关于聚丙烯酸类保水剂存在的问题及发展趋势

1．6．1 聚丙烯酸类保水剂研究中存在的问题

1．6．2 聚丙烯酸类保水剂发展的趋势

2 引言

2．1 研究的实用价值和理论意义

2．2 本研究要解决的问题及内容

3 材料与方法

3．1 药品及仪器

3．2 保水剂的制备

3．3 保水剂制备方式的改进

3．4 保水剂的性能测定

3．6．1 无植株实验

3．6．2 有植株试验

4 结果与分析

4．2 复合型保水剂的制备

4．3 盆栽试验结果

4．3．1 保水剂对草莓的表型观察

4．3．2 无植株实验中保水剂对土壤含水量变化的影响

4．3．3 有植株实验中保水剂对土壤含水量变化的影响

4．3．4 有植株实验中保水剂对株高变化的影响

5 结论与讨论

5．1 结论

5．2 讨论

参考文献

致谢

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