2.1. 2聚丙烯酰胺離子類型的影響從表2可知，隨施法對聚丙烯酰胺改良赤紅壤的影響(表3 )從表3可

聚丙烯酰胺的施用量増大其使土壤中> 0. 25_水以看出，施腦為議％時，對五種分子量不同的聚丙

表1聚丙烯釀胺分子量對提高> 0. 25mm水穩性團粒含量

(%)的影響

Table 1 The effect of molecular of polyacrylamide oii> 0. 25mm aggregates

施用量(％) Amounts(% )聚合物改良的土壤的>0. 25mm團粒含量（％) Aggrcgatcs^> 0. 25 mm ( %)2.1.3聚丙烯酰胺的施用方式的影響聚合物改良土

<300 萬（M|)300 — 600 萬（12)60)~90)萬(M3) >900 萬(MU)壤時，一般有三種方法，（1)表層幹施法:粉狀聚合物撒

0■ 000 0■ 005 0.01037 46 41 30 45. 00 48 37 50. 4020. 33

43. 01 49. 7845 50 50 2344 80

50 57於待改良的土壤表層；（2)混施法:粉狀聚合物和待改良 的土壤層混和；（3)液施法:聚合物配成水分散體係施入 待改良的土壤。由於在降雨或灌溉時粉狀聚合物易聚 集成團或流失，第一種方法有缺點而不宜應用。實際應

0. 025 0. 050 0. 10053. 31 58 00 60. 1054.41

5922606655 07 60. 11 59 94

用時主要是混施法和液施法。本文研究了混施法和液

分別高於 Mi: 5. 55%、8. 48%、8. 31%、9. 63%、 9.70 %。聚合物分子是以吸附、纏繞、貫穿等方式捕捉 分散土粒使之凝聚成團粒的原理出發，可以認為聚合 物的分子量越大，分子鏈越長，其捕捉分散土粒的能力 越強，因此此>0.25mm水穩性團粒含量越高。但是分 子量的増加不能無限度増強聚丙烯酰胺形成 >0. 25mm水穩性團粒的效果，如施用量為0.050時， 比較M2和M卜M3和M2以及M4和M3在形成 >0. 25mm水穩性團粒含量的作用，前者比後者高出 的差值依次是:9.63%、1. 22%、0. 89%,呈現下降趨 勢，比較其它施用量下改良劑的作用，也有相類似的規 律，這說明隨著分子量的増大，聚丙烯酰胺形成 >0. 25mm水穩性團粒的増加趨勢逐漸減弱，分子量増 加到一定程度時，分子量的増加將不再影響聚丙烯酰胺 的改良作用。這可能是因為分子量増加，聚合物的分子 鏈在土壤中伸展和擴散運動的難度増大，發生分子鏈段 的重疊現象，重疊的分子鏈段難以發揮其捕捉分散土粒 凝集成水穩性團粒的作用，從實驗結果看，聚丙烯酰胺 的分子量300~ 600萬是較適宜的。從表1還可以看 出，聚丙烯酰胺施用量増大，〉0.25mm水穩性團粒含量 增加，但單位聚丙烯酰胺用量提高土_0. 25mm水穩 性團粒數量的效果隨聚丙烯酰胺用量増加而下降，高聚物對土壤結構改良的研究聚丙烯酰胺對赤紅壤的改良研究，例如 在五個施用量水平上，相對於對照土樣而言，M2使赤紅 壤^ 0.25mm水穩性團粒含量増加的差值依次是:22. 68%、29.45%、32.98%、37.67%、39.77%。這可能是因 為施用量較大時，聚合物分子將部分自身纏繞成團以及 在土粒表麵上形成‘雙層”吸附層，從而減弱部分聚合物 的形成團粒作用。聚合物施用量太小，起不到改良土壤 的效果，施用量太大，則使改良土壤的成本過高，應選擇 經濟可行的施用量範圍，從表1可知，聚丙烯酰胺施用 量為0.025 %~0.050%比較理想。

穩性團粒含量増加，但増加量卻隨聚合物的離子基團 不同而各異，例如，施用量為0. 025%時，非離子的 PAM、陰離子的HiPAMi和H2PAM以及兩性的 A PAM,處理土樣的> 0. 25mm水穩性團粒含量分別 比對照増加：28. 81%、30.90%、26.24%、33.95%，其 它施用量下也有類似的規律，即兩性聚丙烯酰胺 APAM的作用效果較好，低水解度的陰離子聚丙烯酰 胺HiPAM次之，非離子的聚丙烯酰胺PAM又次之， 高水解度的陰離子聚丙烯酰胺H2PAM相對較差。聚 合物基團和土粒相互吸附是創建水穩性團粒的基礎， 聚合物基團的離子性決定其吸附機理[7 8 :非離子基 團以氫鍵和範德華力吸附於土粒表麵；陽離子基團和 土粒上陰離子活性吸附點通過靜電作用聯接；陰離子 基團通過無機陽離子橋或和裸露在土粒碎邊上的 Al3+聯結來聯接土粒。可以用聚丙烯酰胺和土粒吸附 作用的強弱來說明其提^0.25mm水穩性團粒含量 多少:兩性的APAM兼具陰、陽、非離子基團，和土粒 的吸附作用最強，低水解度的H^AM具有陰離子、非 離子基團，和土粒和吸附作用比隻有非離子基團的 PAM強，由於高水解度的H2PAM具有較多的強親水 性的一COO-它和土粒吸附時其分子鏈節擴散到土 壤液相中的趨勢較強，因此和土粒的吸附作用反而在 四種聚合物中最弱。

表2 聚丙烯酰胺的離子類型對提高> 0. 25mm水穩性團粒含

量(％)的影響

Table 2 The effect of ionic type of polyacrylamide oii> 0. 25mm aggregates

施用量（％)聚合物改良的土壤的> 0.25mm團粒含量（％) Aggregates> 0. 25mm(%)

Amounts ■PAMH,PAMH2PAMAPAM

0. 00020.33

0. 01046. 1848 7445 1051 80

0. 02549. 1451 2346 5754 28

0 .05053.2355 1851 8157 23

0. 10056.7356 5253 5060 53

0 .20059 1960.3155 5361 52

 

烯酰胺而言，液施法提高土壤的〉0.25mm水穩性團粒 含量效果均比混施法高，高聚物對土壤結構改良的研究聚丙烯酰胺對赤紅壤的改良研究，高出的百分點按M,、PAM、 皿2、皿3、皿4順序依次為：6.62%、4.53%、13.01%、18. 45%、21.61 %;和不加改良劑的對照土樣(CIO相比，混 施時水解度相同的Mi、M2、M3、M4,對土_ 0.25mm 水穩性團粒含量提高的百分率依次為：21. 42%、 24 66%、20.44%、18.17%,說明分子量増大，水穩性團 粒含量先増大，而後減小。以上分析顯示，混施法的改 良效果不如液施法。分子量増大，混施法的改良效果相 對地比液施法更差。這是因為以混施法施用聚合物時， 聚合物分子在土壤中發生纏繞和成團等現象，其分散程 度不如液施法;分子量増大，聚合物分子自身的纏繞和 成團等現象更為明顯，土壤中的分散程度相對更差;因 此，液施法是聚丙烯酰胺改良土壤的適宜方法。 

表3聚丙烯酰胺的施用方式對提高> 0. 25mm水穩性團粒含量(％)的影響

Table 3 The effect of application method on> 0. 25mm aggregates

施用方式

Application methods土壤中> 0. 25mm水穩性團粒含量 Aggiegates> 0 25mm (%)

CK〈300 萬(M )PAM300 〜600 萬（M2) 600〜900 萬（M3)> 900 萬（M4)

液施20 3348.3753 2358 0059 2260 11

混施20 3341.7548 7044. 9940 7738 50

* 聚合物施用量為0.050%。

 

2.1.4添加劑對聚丙烯酰胺改良作用的影響聚合物 改良土壤時常和一些添加劑同時使用，以期獲得更大的 土壤改良效果。本文選擇無機鹽、腐植酸、粘土礦物等 添加劑，和聚丙烯酰胺混和使用(表4)，結果表明與不施 添加劑的處理土樣相比，加入硫酸亞鐵、氯化鐵、氯化 鉀、明礬、腐植酸(FA)、硝基腐植酸(FA— NO2)、蒙脫土 及高嶺土，土壤中>0. 25mm水穩性團粒百分含量分別 提高：4.09%、5.09%、8.69%、4.69%、8.29%、5. 64%、 4.75%和7.17%,說明添加劑能増強聚丙烯酰胺提^ 0.25mm水穩性團粒含量的能力。上述添加劑的作用 效果不一樣，是因為它們起作用的機理是不同的，對硫 酸亞鐵、氯化鐵、氯化鈣、明礬等無機鹽來說，其中的二 價或三價金屬離子在水解聚丙烯酰胺和分散土粒之間 形成外球形結構或內球形結構的無機陽離子橋，這種無 機陽離子橋有助於増強水解聚丙烯酰胺和分散土粒之 間的吸附強度，因此能夠提高土^0. 25mm水穩性團 粒的含量;腐植酸和硝基腐植酸本身就是土壤改良劑， 由於其分子量較小，故形成微團粒的作用較強，而形成 大團粒的作用較弱，和形成大團粒作用較強的聚丙烯酰 胺複合使用，高聚物對土壤結構改良的研究聚丙烯酰胺對赤紅壤的改良研究，則在提^0. 25mm水穩性團粒含量方麵 能結合兩者的優勢;土壤無機膠體即土壤粘粒和聚合物 形成的有機無機複合體是改善土壤結構的物質基礎之 一，蒙脫土和高嶺土是土壤無機膠體中土壤粘粒層狀鋁 矽酸鹽的重要種類，它們的加入有助於形成更多的結合 力更強的有機無機複合體，因此能夠増強聚丙烯酰胺改 良劑的改良效果。 

表4外加劑對聚丙烯酰胺提高土壤中> 0. 25mm水穩性團粒含量(％ )的影響

Table 4 The effect of additive agents on〉0. 25mm aggregates

外加劑 A ge ntsCK,FeS〇4FeCl3CaC l2K2S〇4°Al2(S〇4)

水穩性團粒（％)43 0147 1048 1051 7047 70

外加劑FAFA -NO 2蒙脫土高嶺土

水穩性團粒（％)51 3048 6547 7650 18

*聚合物（M2: 300〜600萬）施用量為0.005%;外加劑量是聚合物的兩倍，CKI:不施外加劑。

 

2.2聚合物改良劑對土壤緊實狀況的影響

土壤容重(或總孔隙度)是反映土壤緊實狀況的物 理參數，適宜的容重使土壤具有合適的氣液固三相比， 提高土壤的農學價值。由表5可知，施用聚丙烯酰胺 後的土壤，由於其結構的改善，使其內部孔隙増多，因 而土壤容重(或總孔隙度）比對照要小，毛管水量比對 照試樣多;而且隨聚丙烯酰胺施用量的増大，土壤容重 變小，毛管水量増大，在施用量從0. 010%増至 0.200%時，四種改良劑（？人皿、氏？人皿、出?人皿、人- PAM)使土壤的容重比對照少的範圍依次是：0. 24 ~ 0. 25g/cm3 >0. 25 ~ 0. 26g/cm3 >0. 21 ~ 0. 24g/cm3 > 0.27 ~0. 32g/cm3使土壤的毛管水量比對照土樣増

of the lateritic red soil amended by polyacrylamide

 

圖1聚丙烯酰胺施用量對赤紅壤滲透係數的影響

Fig 1 Effect of amendment concentraction on the permeability coefficients

加的範圍依次是:7.0 ~ 14. 3 % 3.7 ~ 18. 6% 11.3 ~ 18.3%、9. 6 ~14. 1%可見聚丙烯酰胺對水穩性團粒 的創建和穩定作用，可使土壤的孔隙度特別是毛管孔 隙度増太9。比較表2和表5的數據發現，隨施用量 和離子類型的改變，聚丙烯酰胺對容重和毛管水量的 作用效果的規律和其對> 0. 25mm水穩性團粒的影響 結果相一致，說明創建和穩定水穩性團粒結構是聚丙 烯酰胺改善土壤緊實狀況的基礎。

表5聚丙烯酰胺對土壤容重(g/cm3 )及毛管水的影響

Table 5 The Effect of Polyacrylamide On Den?it^r and Capillaiy Water

施用量（％) Amounts ( % )改良的土壤的容重（g/cm3)和毛管水（％)

PAMH]PAMH2PAMAPAM

0.0001. 38(29. 6)

0.0101. 14(36. 6)1 15( 33 3)1. 17(40. 9)1 11( 39 2)

0. 0251. 14(35. 9)1 14( 35 6)1 16( 42 1)1 10( 36 9)

0 .0501 12( 36 4)1 13( 39 2)1. 18(44. 9)1. 05(40. 7)

0.1001 13( 43 9)1 12( 40 8)1 14( 45 0)1. 09(42. 6)

0 .2001 13( 42 0)1. 12(48. 2)1 15( 47 9)1. 06(43.7)

*括號內數值為毛管水含量。

2.3聚丙烯酰胺對土壤滲透性能的影響

水土流失己成為土壤環境保護的首要問題，高聚物對土壤結構改良的研究聚丙烯酰胺對赤紅壤的改良研究，我國 各類水土流失麵積達492萬平方公裏，占國土麵積的 51.5%每年流失土壤50億噸，肥料4000萬噸f1(5。 應用聚合物土壤結構改良劑，己成為一項用來防止土 壤侵蝕，保持水土的新技術111]。它通過抑製表層板結 的形成提高土壤透水性，減少地表涇流，増強土壤抗破 碎力和抗水蝕力，達到水土保持的目的。滲透係數是 衡量土壤的表層板結程度和抗風抗水侵蝕的參數之 一。如圖1所示，施入聚丙烯烯酰胺増大了土壤的滲 透係數，而且聚丙烯酰胺用量越多，滲透係數亦越大。

在施用量從0.010%増至0.200%時，聚丙烯酰胺使土 壤的滲透係數比對照増加的範圍依次為:PAM 0. 60 ~ 4. 91 10—4cm/s、H1PAM1. 07 ~ 5. 35 10—4cm/s、

—4

H2PAM 0. 13 —4. 65 10 4cm/s-APAM 1. 45 ~ 6. 25

1(T4cm/ s 土壤結構的改善同時使土壤的孔隙増多， 使從而也使其滲透性増強，因而可減少降雨或灌溉時 的地表徑流，並使水土的流失降低。隨施用量的増大， 滲透係數増加趨勢逐漸減弱，和表2數據比較發現，聚 丙烯酰胺提高土壤滲透係數的效果和其形成> 0. 25mm水穩性團粒的效果相一致;這說明土壤水穩性 團粒結構量的増加不僅是土壤結構改良和物理肥力提 高的標誌，亦是土壤抗水蝕和風蝕能力増強的內在體 現。

2.4聚丙烯酰胺對土壤蒸發及其水分含量的影響

從表6可知，聚丙烯酰胺提高了表層土的含水量， 施用量越大，表層土的含水量越多，施用量從0.010% 増至 0. 200% 四種改良劑（PAM、H1PAM、H2PAM、 APAM)使表層土的水分百分含量（％)増加的範圍為: 1.8 ~ 9. 01 % 3. 0 ~ 11. 6% 4. 9 ~ 12. 4% 5. 5 ~ 12.7 %。比較發現，隨聚丙烯酰胺施用量増大，土壤表 層含水量増加趨勢和> 0. 25mm水穩性團粒一樣，呈 現出逐漸下降的規律。高聚物對土壤結構改良的研究聚丙烯酰胺對赤紅壤的改良研究，在四種改良劑中，形成水穩性 團粒最差的H2PAM的保水性僅次於形成水穩性團粒 最好的APAM，這說明除了形成水穩性團粒能夠減少 水分蒸發外，聚合物本身對水分的吸附作用也有一定 的保水效果，水解度較高的H2PAM分子上含有較多 的強親水性的一COO—其對水分的吸附力較H1PAM 和PAM強，因此H2PAM處理土樣的表層含水量稍高 於H1PAM和PAM處理的土樣。

表6 培育四周後表層土壤的含水量（％)

Table 6 Soil water contents after 4 —week —culture

AmountsC % )

施用量（％)聚丙烯酰胺處理土壤的含水量

PAMHiPAMH2PAMAPAM

0 00022.0

0 01023 825 026 927 5

0 02524 626 627 928 7

0 05027 628 929 130 0

0 10030 232 531 233 2

0 20031 033.634 434 7

四種聚丙烯酰胺處理的土樣(施用量為0.100%) 從相同含水量開始進行恒溫蒸發失水，由結果（圖2) 可以看出：改良劑降低了土樣的水分蒸發速度，其抑製

 

時間【天）Time (day)

圖2施入土壤改良劑後赤紅壤溫度隨時間的變化

Fig 2 The relationship bet^veen moisture time and the amended lateric soil

土壤蒸發的作用提高了土壤的保水性，如在實驗的第 六天，高聚物對土壤結構改良的研究聚丙烯酰胺對赤紅壤的改良研究，四種改良劑（PAM、HiPAM、H2PAM、APAM)處 理土樣含水量比對照依次高5. 7%、5. 9%、10. 0%和

11.2%倍。實驗發現在土壤近凋萎含水量以下或高於 飽和水含量以上，恒溫下土壤表麵的蒸發失水量速率 符合指數下降規律[12]。