摘 要 保水劑是一種人工合成的具有超強吸水保水能力的高分子聚合物，在水土保持和邊坡綠化防護方面具有廣闊的應用前景。本文對保水劑的類型、性質、作用、使用方法，及其在邊坡綠化防護中的應用進行了綜述和討論。
關鍵詞 保水劑；邊坡；綠化防護
中國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，水土流失面積達356萬km2，占國土面積的37%。目前，中國全國宜治理的水土流失面積仍有二百萬平方公里，按現在的治理速度，需要半個世紀的時間才能得到初步治理。并且，水利、公路、鐵路、礦山等建筑工程建設以及人類其他活動會造成大量的裸露土坡和巖石邊坡，從而導致嚴重的水土流失。這些水土流失依靠自然力量難以恢復、甚至會更加惡化。為了加快邊坡水土流失的治理，科研工作者開發出各種技術和產品來綠化邊坡。在眾多的措施中，應用保水劑治理邊坡水土流失是目前采用的重要手段之一。保水劑又稱為高吸水性樹脂、超強吸水劑、固體水或高分子吸水劑，是利用強吸水樹脂制成的一種具有強力吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重數百倍甚至上千倍的去離子水，數十倍至近百倍的含鹽水分，并且具有重復吸水的功能，吸水后膨脹為水凝膠，然后緩慢釋放水分供種子發芽和作物生長利用，從而增強土壤保水性能、改良土壤結構、減少水的深層滲漏和土壤養分流失、提高水分利用率。保水劑適合在降水稀少、雨水年季分布不均勻的地區以及缺少灌溉水源的地區使用。
1 保水劑的類型
保水劑是一種交聯密度很低、不溶于水、高水膨脹性的吸水力特別強的高分子聚合物。保水劑的成分因生產廠家和劑型而分為不同系列：1)淀粉系列，包括淀粉接枝、羥甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉和淀粉黃原酸鹽等。2)纖維素系列，包括纖維素接枝、羥甲基化纖維素、羥丙基化纖維素和黃原酸化纖維素等。3)合成聚合物系列，包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類和無機聚合物類等。4)蛋白質系列，包括大豆蛋白、絲蛋白類和谷蛋白類等。5)其他系列，包括果膠、藻酸、殼聚糖等。6)混合系列，各種不同類別的保水劑的混合物。以淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物和丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物應用最為廣泛。聚丙烯酰胺型保水劑使用周期長，穩定性和耐鹽性好，缺點是吸水能力逐年下降，一般可維持四年左右；淀粉接枝型保水劑吸水倍率和速率較大，成本相對較低，缺點是使用壽命短，易于降解，一般只能維持1－2年左右，穩定性和耐鹽性較差。
2 保水劑的特點
保水劑具有以下的特點：1)能快速吸收雨水、灌溉水并保存起來，當植物需要時，又緩慢釋放，這樣既能保證植物正常生長所需的水份，又能防止因蒸發、滲漏、流失把水份浪費掉，保證土壤長期保持濕潤，可反復吸水、放水、緩慢供植物利用。2)改良土壤結構(團粒結構、透水性、透氣性、熱容量)。反復的收縮與吸脹給土壤造成大量的孔隙，提高了土壤的透氣性、透水性，改善了根際環境，同時也增強了根際微生物的活動，加快了根際周圍有機礦物質的分解有利于根系吸收，促進了根系和植物的生長發育，改良了土壤基質，防止土壤板結，鹽漬化。3)在各類土壤、各種植物以及不同氣候條件下都能保持其穩定性和高效性。4)促進生長，可提高種子發芽率5－15%，提早出苗1.5－3天，且促進根系生長，使植物根系更深。5)節省肥料和農藥。如將農藥肥料與其混用，在其儲存雨水和灌溉水的同時也能把農藥肥料保存起來緩慢釋放，不會因蒸發、滲漏和流失而把農藥肥料浪費掉，從而提高農藥肥料的利用率。6)無毒、無害、無副作用，使用過程對環境作物沒有任何污染。
3 保水劑的保水改土作用
保水劑加入土壤以后能提高土壤對降水的吸收能力，提高土壤的吸水速度。在一定范圍內，土壤吸水能力隨著保水劑用量的增加而增加。
保水劑在水份充足時吸收水份并將其儲存起來供植物生長需要時使用，能提高土壤的保水能力，抑制土壤水分的無效蒸發，增加土壤含水量。
保水劑能改善土壤結構，增強土壤抗侵蝕能力。保水劑加入土壤以后，土壤形成團聚體的能力增強。保水劑反復地收縮與吸脹給土壤造成了大量的孔隙，提高了土壤的透氣性，改善了根隙環境，同時也增強了根隙微生物的活動，加快了根際周圍有機礦物質的分解，有利于根系吸收，促進了根系和植物的生長發育，改良了土壤基質，防止土壤板結和鹽漬化。
保水劑與其它肥料結合使用，可以延緩肥料釋放速度，提高肥料的利用效率率。保水劑中所含有的微量元素也可以緩慢釋放，供植物生長使用。
由于保水劑吸收大量的水分，減少了保水劑周圍環境溫度的變化，因此，還具有一定的保溫性能。
4 保水劑的使用方法
保水劑的物理形狀為規則或不規則的顆粒狀和粉末狀固體。一般來說，顆粒狀產品通氣性較好，壽命長，適合于拌土使用。粉末狀保水劑拌土使用時，如若與土壤攪拌不勻，吸水后易造成土壤局部含水量過多，影響土壤透氣性，甚至造成苗木根系腐爛。故一般不用于拌土，而適合于種子包衣或蘸根。一般還需要根據土壤類型不同使用保水劑，砂土中適宜使用較大顆粒的保水劑，粘土和壤土中適宜使用粉末狀的保水劑。
5 保水劑在邊坡綠化中的應用
由于邊坡、特別是陡峭的巖質邊坡，土層瘠薄，水分不易保存，植物難以生根發芽，用保水劑混合植物種子播種，結合其他土壤穩定技術，可以提高邊坡土壤的存水量，使植物能夠正常生長，并能夠減少灌溉用水量和提高植物的抗逆能力。陳本建(2000)報道，使用保水劑可以提高黑麥草的出苗率，提高其抗旱性，減少灌水量，并使其提前出苗。楊勇等(2002)、丁書俠等(2003)試驗研究表明，利用保水劑在路基邊坡造林，可提高苗木成活率和保存率，增加根系層土壤含水率，促進植物生長，使苗木成活保存率提高7%，生長量增加19.2%，土壤含水率提高1.83%。
6 討論
保水劑不是造水劑，在使用時應使其充分吸水，才能發揮保水作用。不同的廠家生產的保水劑性質不同，還需要對照說明書，按照要求規范使用，才能取得最佳效果。
目前保水劑的功能主要是集水、保水和節水，但是保水劑與水、土壤的相互作用、以及保水劑與植物根系相互作用的研究還不多。我們還需要開發具有更多諸如保肥、促進生長等功能的保水劑。
保水劑的制作原料主要是石油產品、纖維素、淀粉及其衍生物，制造成本較高。今后應開發出廉價并且吸水能力強、吸水速度快、持效性長的保水劑產品，真正促進保水劑在水土保持和邊坡綠化中的大面積推廣利用。
關鍵詞 保水劑；邊坡；綠化防護
中國是世界上水土流失最嚴重的國家之一，水土流失面積達356萬km2，占國土面積的37%。目前，中國全國宜治理的水土流失面積仍有二百萬平方公里，按現在的治理速度，需要半個世紀的時間才能得到初步治理。并且，水利、公路、鐵路、礦山等建筑工程建設以及人類其他活動會造成大量的裸露土坡和巖石邊坡，從而導致嚴重的水土流失。這些水土流失依靠自然力量難以恢復、甚至會更加惡化。為了加快邊坡水土流失的治理，科研工作者開發出各種技術和產品來綠化邊坡。在眾多的措施中，應用保水劑治理邊坡水土流失是目前采用的重要手段之一。保水劑又稱為高吸水性樹脂、超強吸水劑、固體水或高分子吸水劑，是利用強吸水樹脂制成的一種具有強力吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重數百倍甚至上千倍的去離子水，數十倍至近百倍的含鹽水分，并且具有重復吸水的功能，吸水后膨脹為水凝膠，然后緩慢釋放水分供種子發芽和作物生長利用，從而增強土壤保水性能、改良土壤結構、減少水的深層滲漏和土壤養分流失、提高水分利用率。保水劑適合在降水稀少、雨水年季分布不均勻的地區以及缺少灌溉水源的地區使用。
1 保水劑的類型
保水劑是一種交聯密度很低、不溶于水、高水膨脹性的吸水力特別強的高分子聚合物。保水劑的成分因生產廠家和劑型而分為不同系列：1)淀粉系列，包括淀粉接枝、羥甲基化淀粉、磷酸酯化淀粉和淀粉黃原酸鹽等。2)纖維素系列，包括纖維素接枝、羥甲基化纖維素、羥丙基化纖維素和黃原酸化纖維素等。3)合成聚合物系列，包括聚丙烯酸鹽類、聚乙烯醇類、聚氧化烷烴類和無機聚合物類等。4)蛋白質系列，包括大豆蛋白、絲蛋白類和谷蛋白類等。5)其他系列，包括果膠、藻酸、殼聚糖等。6)混合系列，各種不同類別的保水劑的混合物。以淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物和丙烯酰胺-丙烯酸鹽共聚交聯物應用最為廣泛。聚丙烯酰胺型保水劑使用周期長，穩定性和耐鹽性好，缺點是吸水能力逐年下降，一般可維持四年左右；淀粉接枝型保水劑吸水倍率和速率較大，成本相對較低，缺點是使用壽命短，易于降解，一般只能維持1－2年左右，穩定性和耐鹽性較差。
2 保水劑的特點
保水劑具有以下的特點：1)能快速吸收雨水、灌溉水并保存起來，當植物需要時，又緩慢釋放，這樣既能保證植物正常生長所需的水份，又能防止因蒸發、滲漏、流失把水份浪費掉，保證土壤長期保持濕潤，可反復吸水、放水、緩慢供植物利用。2)改良土壤結構(團粒結構、透水性、透氣性、熱容量)。反復的收縮與吸脹給土壤造成大量的孔隙，提高了土壤的透氣性、透水性，改善了根際環境，同時也增強了根際微生物的活動，加快了根際周圍有機礦物質的分解有利于根系吸收，促進了根系和植物的生長發育，改良了土壤基質，防止土壤板結，鹽漬化。3)在各類土壤、各種植物以及不同氣候條件下都能保持其穩定性和高效性。4)促進生長，可提高種子發芽率5－15%，提早出苗1.5－3天，且促進根系生長，使植物根系更深。5)節省肥料和農藥。如將農藥肥料與其混用，在其儲存雨水和灌溉水的同時也能把農藥肥料保存起來緩慢釋放，不會因蒸發、滲漏和流失而把農藥肥料浪費掉，從而提高農藥肥料的利用率。6)無毒、無害、無副作用，使用過程對環境作物沒有任何污染。
3 保水劑的保水改土作用
保水劑加入土壤以后能提高土壤對降水的吸收能力，提高土壤的吸水速度。在一定范圍內，土壤吸水能力隨著保水劑用量的增加而增加。
保水劑在水份充足時吸收水份并將其儲存起來供植物生長需要時使用，能提高土壤的保水能力，抑制土壤水分的無效蒸發，增加土壤含水量。
保水劑能改善土壤結構，增強土壤抗侵蝕能力。保水劑加入土壤以后，土壤形成團聚體的能力增強。保水劑反復地收縮與吸脹給土壤造成了大量的孔隙，提高了土壤的透氣性，改善了根隙環境，同時也增強了根隙微生物的活動，加快了根際周圍有機礦物質的分解，有利于根系吸收，促進了根系和植物的生長發育，改良了土壤基質，防止土壤板結和鹽漬化。
保水劑與其它肥料結合使用，可以延緩肥料釋放速度，提高肥料的利用效率率。保水劑中所含有的微量元素也可以緩慢釋放，供植物生長使用。
由于保水劑吸收大量的水分，減少了保水劑周圍環境溫度的變化，因此，還具有一定的保溫性能。
4 保水劑的使用方法
保水劑的物理形狀為規則或不規則的顆粒狀和粉末狀固體。一般來說，顆粒狀產品通氣性較好，壽命長，適合于拌土使用。粉末狀保水劑拌土使用時，如若與土壤攪拌不勻，吸水后易造成土壤局部含水量過多，影響土壤透氣性，甚至造成苗木根系腐爛。故一般不用于拌土，而適合于種子包衣或蘸根。一般還需要根據土壤類型不同使用保水劑，砂土中適宜使用較大顆粒的保水劑，粘土和壤土中適宜使用粉末狀的保水劑。
5 保水劑在邊坡綠化中的應用
由于邊坡、特別是陡峭的巖質邊坡，土層瘠薄，水分不易保存，植物難以生根發芽，用保水劑混合植物種子播種，結合其他土壤穩定技術，可以提高邊坡土壤的存水量，使植物能夠正常生長，并能夠減少灌溉用水量和提高植物的抗逆能力。陳本建(2000)報道，使用保水劑可以提高黑麥草的出苗率，提高其抗旱性，減少灌水量，并使其提前出苗。楊勇等(2002)、丁書俠等(2003)試驗研究表明，利用保水劑在路基邊坡造林，可提高苗木成活率和保存率，增加根系層土壤含水率，促進植物生長，使苗木成活保存率提高7%，生長量增加19.2%，土壤含水率提高1.83%。
6 討論
保水劑不是造水劑，在使用時應使其充分吸水，才能發揮保水作用。不同的廠家生產的保水劑性質不同，還需要對照說明書，按照要求規范使用，才能取得最佳效果。
目前保水劑的功能主要是集水、保水和節水，但是保水劑與水、土壤的相互作用、以及保水劑與植物根系相互作用的研究還不多。我們還需要開發具有更多諸如保肥、促進生長等功能的保水劑。
保水劑的制作原料主要是石油產品、纖維素、淀粉及其衍生物，制造成本較高。今后應開發出廉價并且吸水能力強、吸水速度快、持效性長的保水劑產品，真正促進保水劑在水土保持和邊坡綠化中的大面積推廣利用。
