超吸水性聚合物(SAP)是一种先进的物理吸水材料,能够快速吸收大量水分并牢牢锁住。饱和时,它们会从粉末或颗粒状态转变成水凝胶。
一般来说,SAP 可吸收数百甚至数千倍于自身重量的水。它们是环保、无毒、无害、无污染的材料。
什么是聚丙烯酸钾?
聚丙烯酸钾是一种用作植物保水剂的 SAP。与普通 SAP 相比,农业级聚丙烯酸钾经过接枝等后处理,因此特别适合农业应用。
的主要优势 聚丙烯酸酯钾 农业:
阳离子的变化: 聚丙烯酸钾能用钾离子取代钠离子,消除土壤盐碱化的风险,并在分解后用钾离子肥沃土壤。
提高吸水性: 在土壤压力下,它能大大提高土壤对高浓度离子液体(土壤沥滤液)的吸收能力。
延长分解时间: 普通聚丙烯酸酯可在一个月左右的时间内分解,而农用聚丙烯酸酯钾可在土壤中反复吸收和释放水分长达数月之久。
土壤改良: 在自然降解后,它会分解成铵态氮、水和少量钾离子,从而有效提高土壤质量。
这些优点有效地将聚丙烯酸钾变成了一个 "小型水库",在雨季或灌溉期间吸收和储存水分,并在干旱期间持续为植物供水。
的实际益处 聚丙烯酸酯钾 农业:
- 提高种子的发芽率和萌发率,促进植物早日健康生长。
- 起到缓释肥的作用。
- 提高土壤持水能力,尤其对沙质土壤有益,可将土壤持水量提高 85%。
- 显著提高作物和水果产量,加利福尼亚州的甜瓜产量提高了 70%。
总之,聚丙烯酸酯钾能为农业带来巨大效益,有助于改善水管理、土壤质量和作物产量。
它是如何工作的?
农业级 SAP(超强吸水聚合物)由相互平行排列并通过交联剂相互连接的聚合物链网络组成。当水遇到其中一条链时,就会通过渗透作用被吸入分子中。水迅速渗透到聚合物网络的内部,并储存在其中。这一过程将 SAP 粉末转化为水凝胶。
由于 SAP 的吸水能力比土壤强,但比植物根系弱,当周围土壤变干时,SAP 吸收的水分就会释放给植物。
注:农用 SAP 的比重为 1.3-1.4 兆帕,而根系的比重约为 1.6-1.7 兆帕。
聚丙烯酸钾持水能力测试
目的:在不同土壤分类中进行性能研究,以评估 SAP 在不同土壤中的保水能力。
使用的样本卷:
土壤:500 毫升
水:750 毫升
SAP:5 克
测试 01 - 土壤类型:100% 砂
测试项目 | 对照组(无 SAP) - 762 克 | 测试组(含 SAP) - 768g |
通过的水量(毫升) | 425 | 150 |
保水量(毫升) | 325 | 600 |
% 保留 | 43.3 | 80 |
% 增加 | - | 85 |
测试 02 - 土壤类型:37% 砂 + 40% 淤泥 + 25% 粘土
测试项目 | 对照组(无 SAP) - 615 克 | 测试组(含 SAP) - 626g |
通过的水量(毫升) | 275 | 100 |
保水量(毫升) | 475 | 650 |
% 保留 | 63.3 | 86 |
% 增加 | - | 36 |
测试 03 - 土壤类型:30% 砂 + 48% 淤泥 + 22% 粘土
测试项目 | 对照组(无 SAP) - 407 克 | 测试组(含 SAP) - 400 克 |
通过的水量(毫升) | 352 | 200 |
保水量(毫升) | 398 | 550 |
% 保留 | 53.1 | 73.3 |
% 增加 | - | 38 |
如何使用聚丙烯酸钾?
使用聚丙烯酸钾
多年生植物
- 多年生植物(如果树、茶叶、森林、香蕉、桑葚、甘蔗、药用植物和竹笋)的主要施肥方法是 "浸根+基部施肥 "技术。
- "浸根+基质施肥 "是将秧苗根部浸入混合了细粒保水剂的水凝胶(由聚丙烯酸钾和水组成)中。吸水后,在回填种植穴时加入大颗粒凝胶剂。
这种方法可以防止秧苗在种植过程中脱水,并在秧苗生根的关键时期提供易于吸收的水源,从而缩短缓苗期。
移植
- 蘸根
- 将聚丙烯酸钾保水剂(80100 目)与细土按 1:51:10 的比例混合,然后放入一个大的非金属容器中。
- 为确保保水剂充分吸水,可在浸根前 6-20 小时加入约 100-150 倍重量的聚丙烯酸钾水(可同时加入生根粉)。混合搅拌后形成凝胶或胶体泥。
然后,用这种混合物蘸取树苗的根部进行造林。蘸根时,可使用单株或多株植物,每次不超过 50 株。确保树苗的根部完全浸入凝胶或胶状泥浆中,使其充分浸泡。
苗床中的扦插幼苗
A.直接使用
将每平方米 5-15 克的聚丙烯酸钾颗粒均匀地混合在苗床上。整平苗床,覆盖一层薄薄的细土。将树枝基部浸入根部,然后剪断放在苗床上,浇水。
B.使用前加水搅拌形成水凝胶
将占基质土总重量 1/5~3/5 的凝胶剂混入苗床上的基质土中,并搅拌均匀。整平苗床,覆盖一层薄薄的细土。将枝条基部浸入根部,然后将切口放在苗床上,浇水。
培养袋育苗
A.直接使用
在培养基中加入 0.1%~0.3% 的保水剂干品,混合均匀后装袋。立即浇水。适用于播种、芽接、移栽和育苗。
B.单元楼
将占培养基总质量 1/5~3/5 的凝胶剂加入培养基中,混合均匀后装袋。定期浇水。适用于播种、芽接和移栽幼苗。
基础应用
A.直接使用
将聚丙烯酸钾颗粒直接撒入挖好的坑中。与穴底的细土充分混合。然后将生根的树苗移开,用土覆盖成凹形(以便蓄水),并立即浇足水。
B.使用前加水搅拌形成水凝胶
将凝胶涂抹到挖好的坑里,然后与坑底的细土充分混合。然后移开扎根的树苗,将其盖成凹形(以收集雨水)。立即再次浇灌生根水。
应用聚丙烯酸酯钾
- 直接应用
将聚丙烯酸钾颗粒直接撒入挖好的沟渠中,按 1:1000 的比例与沟渠中的细土充分混合。将土壤覆盖(避免踩踏)成凹形以收集水分,然后立即浇透水。
- 预混合应用
用聚丙烯酸酯钾和水混合配制凝胶,然后将其涂抹到挖好的沟渠中。按 1:5 的比例将凝胶与沟中的细土混合。将土壤盖成凹形(不要踩在上面),以收集雨水。然后浇一次水。
- 将聚丙烯酸钾与肥料一起使用
在同时施用保水剂和肥料时,可以采用两种方法:
- 交错沟渠法
在两株植物中间挖一条沟。在沟的一边施保水剂,另一边施肥。
- 两面种植法
在植物两侧挖沟。一边施保水剂,另一边施肥。
在这两种方法中,保水剂都放在上面,而肥料则放在沟底。这样可以确保植物有效吸收养分和水分。
注:沟渠深度应大于 40 厘米,以容纳保水剂,保水剂可能会因微生物而分解。保水剂埋得越深,植物的根系就会长得越深,从而使根系更加坚实发达。
一年生作物
以下是一年生作物(谷物、蔬菜、棉花、饲料、瓜类、豆类、烟草、蘑菇、花生等)的使用方法:
涂层种子敷料
湿混合涂料
将种子与凝胶状保水剂(将 80-100 目保水剂与水混合制成)混合。将混合物撒在室内阴凉处晾干,或堆放 1 至 8 小时。确保种子之间没有粘连,并在表面形成一层包衣。小米等小粒种子在阴干后应轻轻揉搓使其分散,或与细土混合。保水剂、种子和水的比例为 1:500:200。
种子处理方法
- 干混涂料
将种子在水中浸泡至少 3 小时。
取出种子并晾干,直到表面湿润但不粘手。
按 1:1000 的比例在种子表面撒上保水剂(80~100 目)。
通过反复振动或搓揉,给种子彻底包衣。
将包衣种子播种到土壤中。
- 流体播种
混合适量的保水剂和水,以 1:300 的比例制成水凝胶。
将水凝胶与种子混合并搅拌均匀。
使用专门的流体播种机将种子播入土壤。
- 苗床准备
用种植层总重量的 1/5 混合凝胶剂(干品 5~8g/m²,约为土层的 0.1%)。
将这种混合物涂抹在育苗土埂(沟)和种植层土壤上。
- 播种后将凝胶与细土混合。
在表面覆盖不含保水剂的纯净土壤。
- 农作物种植基础应用
将每平方米 1~2 公斤的聚丙烯酸钾凝胶均匀撒入种植沟。
- 将凝胶与沟渠中的土壤充分混合。
- 种植后用土覆盖。
- 种植作物的表土覆盖
在距离植物主茎 5-20 厘米处挖一条平行沟,确保深度超过 40 厘米,以到达根系分布层。
每平方米均匀撒入 1~2 公斤聚丙烯酸酯钾凝胶。
- 混合均匀后盖上泥土。
- 食用菌栽培
按照标准程序制备食用菌培养材料。
在保水剂水凝胶中加入约 50% 的干培养料,充分混合。
最好先将栽培材料堆积发酵,然后装袋灭菌进行栽培,或直接栽培。
利用保水剂水凝胶保持覆盖土层中的水分,促进水分平衡供应,刺激蘑菇生长。
利用保水剂吸收和释放水分的能力,对发酵后的栽培菌废料进行回收和培养。
园艺技术
- 蘸根
播种前,将花苗的根部浸入由 80-100 目保水剂的干品与水混合制成的凝胶中。
盆栽
- 将 1 份凝胶与 2 至 5 份土壤混合,根据作物的需水量进行调整。
- 将一小部分混合物放在花盆底部。
- 种植秧苗,将花盆装满 70% 的容量。
- 在表面覆盖 2 厘米以上的纯净土壤。
- 使用种植袋和花盆进行地表覆盖
- 在树根周围钻孔,深度以树根集中的地方为宜。
- 用保水剂和细土按 1:10 的比例混合填入孔中。
- 盖上一层薄土,浇透水。
树木和灌木
- 根据绿化带面积,每平方米施用 0.5 至 1 千克凝胶,在种植前与根部土壤混合。
- 栽种秧苗后覆土并浇水。
- 树木和灌木的表土处理
花灌木
- 在距离树干 10 至 30 厘米的根系分布层挖一条宽度和深度超过 20 厘米的沟。
- 施用 0.5~1kg/m² 的聚丙烯高钾凝胶,将其与三分之一的挖掘出的土壤混合,并均匀撒布。用土覆盖,形成一个凹面,以收集雨水。
对于 Arbor:
- 在树冠滴水线内挖 3 到 6 个坑,每个坑的宽度和深度均超过 20 厘米。
- 平均每株植物施用 0.5 至 5 公斤凝胶剂。用土覆盖。
远距离移植树木
长途运输数十小时后,用凝胶剂(保水剂的 80~100 目干品)与水混合。加入适量腐殖土和生根剂,调成浓浆。完全浸根后用薄膜包裹,保证成活率在 98% 以上。
基础应用
种植时,在树坑中涂抹 5~100 千克凝胶。将根部浸泡过聚丙烯酸酯钾水凝胶的假山放入坑中。盖上土壤并浇透水。
草坪
新草坪
- 将聚丙烯酸钾与水混合,形成水凝胶。
- 在平地上均匀涂抹水凝胶,每平方米用量为 1 至 1.6 千克聚丙烯酸酯钾。
- 将水凝胶与等量的细土充分混合并均匀撒布。
- 用干净的土壤轻轻覆盖后,种植草皮。
现有草坪
- 用多齿钉戳草坪,打出相对均匀的小孔。
- 均匀涂抹 5~8g/m² 的保水剂颗粒。
- 用稍有压力的水将药剂颗粒冲入小孔中。
- 头一两天要浇透水。
使用缓释肥料
缓释肥料
- 将几种水溶性肥料,如尿素、助剂和生根剂(避免使用强酸强碱产品)溶于水中。
- 在溶液中加入聚丙烯酸钾颗粒,使其吸收,形成缓释肥料。
- 这种方法可以防止肥料流失,实现均衡供水、施肥和用药,显著提高肥效并节省肥料。
细菌肥料活化剂
- 生物肥料需要土壤湿度来激活和繁殖细菌。
- 将本剂与生物菌肥混合使用,可提高肥效和效率,节省肥料。
常见问题
聚丙烯酸酯钾是否安全?
对人体的安全危害:聚丙烯酸酯钾对人体无毒,pH 值为 7,呈中性。
值得注意的是,聚丙烯酸钾的制备涉及氢氧化钾和丙烯酸的聚合。不过,成品中的丙烯酸残留物很少。
过量的丙烯酸会刺激人体皮肤,尤其是眼睛。制造商会提供聚丙烯酸钾的材料安全数据表(MSDS),确保丙烯酸的残留量符合安全要求。
聚丙烯酸钾材料安全证书范例
其他安全问题
- 除了与丙烯酸有关的问题外,聚丙烯酸酯钾的特性还带来了其他安全问题。
- 聚丙烯酸酯钾作为一种超级吸水聚合物,具有遇水膨胀的特性,使用时应小心。
- 聚丙烯酸酯钾粉末为小颗粒状,吸入后会刺激肺部和上呼吸道。
- 如果误食,聚丙烯酸酯钾会在胃肠中吸水膨胀,导致消化不良。
- 聚丙烯酸酯钾一旦吸水形成水凝胶,放在地上就会变得很滑。
环境安全问题
作为一种农业保水剂,聚丙烯酸酯钾对环境无害。虽然它的传统形式不可生物降解,但它可以在环境中自然降解为水、氨和二氧化碳。
在环保法规严格的国家,制造商可以通过在聚丙烯酸钾上接枝淀粉来改进工艺,使其可生物降解。
请注意:
由于聚丙烯酸钠的市场价格较低,一些不法制造商可能会将聚丙烯酸钠当作聚丙烯酸钾出售。聚丙烯酸钠会导致土壤板结和盐碱化,因此在购买时一定要谨慎。
聚丙烯酸酯钾的缺点
- 聚丙烯酸钾可能并不适合所有干旱的农业和林业环境。在购买前,必须考虑以下因素:
- 环境条件的影响:聚丙烯酸钾的吸水和保水能力受环境温度和土壤成分的影响很大。过高的温度和盐碱化的土壤会影响其吸水和释水能力。因此,在进行大规模采购之前,最好对样品进行实地测试。
- 成本考虑:作为一种农业辅助材料,聚丙烯酸酯钾的成本应考虑在内。虽然聚丙烯酸钾一般适用于经济作物和一些普通作物,但关键是要评估估计的投入成本和经济效益是否合理。潜在的经济效益包括:
- 提高种子的发芽率和萌发率,使植物更健康。
- 提高作物的抗旱性和产量。
- 提高果树产量,降低裂果率。
- 提高幼树或移植树种的成活率。
- 通过减少灌溉次数,节约景观设计和高尔夫球场维护成本。
如何生产聚丙烯酸钾?
聚丙烯酸钾是通过丙烯酸和氢氧化钾的聚合反应制成的。
聚丙烯酸钾的当前价格(2024 年)
截至 2024 年,聚丙烯酸酯钾目前的价格约为 2000 美元至 4500 美元。