2.1. 2聚丙烯酰胺离子类型的影响从表2可知，随施法对聚丙烯酰胺改良赤红壤的影响(表3 )从表3可

聚丙烯酰胺的施用量増大其使土壤中> 0. 25_水以看出，施腦为議％时，对五种分子量不同的聚丙

表1聚丙烯酿胺分子量对提高> 0. 25mm水稳性团粒含量

(%)的影响

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团粒含量（％) Aggrcgatcs^> 0. 25 mm ( %)2.1.3聚丙烯酰胺的施用方式的影响聚合物改良土

<300 万（M|)300 — 600 万（12)60)~90)万(M3) >900 万(MU)壤时，一般有三种方法，（1)表层干施法:粉状聚合物撒

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于待改良的土壤表层；（2)混施法:粉状聚合物和待改良 的土壤层混和；（3)液施法:聚合物配成水分散体系施入 待改良的土壤。由于在降雨或灌溉时粉状聚合物易聚 集成团或流失，第一种方法有缺点而不宜应用。实际应

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

5922606655 07 60. 11 59 94

用时主要是混施法和液施法。本文研究了混施法和液

分别高于 Mi: 5. 55%、8. 48%、8. 31%、9. 63%、 9.70 %。聚合物分子是以吸附、缠绕、贯穿等方式捕捉 分散土粒使之凝聚成团粒的原理出发，可以认为聚合 物的分子量越大，分子链越长，其捕捉分散土粒的能力 越强，因此此>0.25mm水稳性团粒含量越高。但是分 子量的増加不能无限度増强聚丙烯酰胺形成 >0. 25mm水稳性团粒的效果，如施用量为0.050时， 比较M2和M卜M3和M2以及M4和M3在形成 >0. 25mm水稳性团粒含量的作用，前者比后者高出 的差值依次是:9.63%、1. 22%、0. 89%,呈现下降趋 势，比较其它施用量下改良剂的作用，也有相类似的规 律，这说明随着分子量的増大，聚丙烯酰胺形成 >0. 25mm水稳性团粒的増加趋势逐渐减弱，分子量増 加到一定程度时，分子量的増加将不再影响聚丙烯酰胺 的改良作用。这可能是因为分子量増加，聚合物的分子 链在土壤中伸展和扩散运动的难度増大，发生分子链段 的重叠现象，重叠的分子链段难以发挥其捕捉分散土粒 凝集成水稳性团粒的作用，从实验结果看，聚丙烯酰胺 的分子量300~ 600万是较适宜的。从表1还可以看 出，聚丙烯酰胺施用量増大，〉0.25mm水稳性团粒含量 增加，但单位聚丙烯酰胺用量提高土_0. 25mm水稳 性团粒数量的效果随聚丙烯酰胺用量増加而下降，高聚物对土壤结构改良的研究聚丙烯酰胺对赤红壤的改良研究，例如 在五个施用量水平上，相对于对照土样而言，M2使赤红 壤^ 0.25mm水稳性团粒含量増加的差值依次是:22. 68%、29.45%、32.98%、37.67%、39.77%。这可能是因 为施用量较大时，聚合物分子将部分自身缠绕成团以及 在土粒表面上形成‘双层”吸附层，从而减弱部分聚合物 的形成团粒作用。聚合物施用量太小，起不到改良土壤 的效果，施用量太大，则使改良土壤的成本过高，应选择 经济可行的施用量范围，从表1可知，聚丙烯酰胺施用 量为0.025 %~0.050%比较理想。

稳性团粒含量増加，但増加量却随聚合物的离子基团 不同而各异，例如，施用量为0. 025%时，非离子的 PAM、阴离子的HiPAMi和H2PAM以及两性的 A PAM,处理土样的> 0. 25mm水稳性团粒含量分别 比对照増加：28. 81%、30.90%、26.24%、33.95%，其 它施用量下也有类似的规律，即两性聚丙烯酰胺 APAM的作用效果较好，低水解度的阴离子聚丙烯酰 胺HiPAM次之，非离子的聚丙烯酰胺PAM又次之， 高水解度的阴离子聚丙烯酰胺H2PAM相对较差。聚 合物基团和土粒相互吸附是创建水稳性团粒的基础， 聚合物基团的离子性决定其吸附机理[7 8 :非离子基 团以氢键和范德华力吸附于土粒表面；阳离子基团和 土粒上阴离子活性吸附点通过静电作用联接；阴离子 基团通过无机阳离子桥或和裸露在土粒碎边上的 Al3+联结来联接土粒。可以用聚丙烯酰胺和土粒吸附 作用的强弱来说明其提^0.25mm水稳性团粒含量 多少:两性的APAM兼具阴、阳、非离子基团，和土粒 的吸附作用最强，低水解度的H^AM具有阴离子、非 离子基团，和土粒和吸附作用比只有非离子基团的 PAM强，由于高水解度的H2PAM具有较多的强亲水 性的一COO-它和土粒吸附时其分子链节扩散到土 壤液相中的趋势较强，因此和土粒的吸附作用反而在 四种聚合物中最弱。

表2 聚丙烯酰胺的离子类型对提高> 0. 25mm水稳性团粒含

量(％)的影响

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团粒含量（％) 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水稳性团粒 含量效果均比混施法高，高聚物对土壤结构改良的研究聚丙烯酰胺对赤红壤的改良研究，高出的百分点按M,、PAM、 皿2、皿3、皿4顺序依次为：6.62%、4.53%、13.01%、18. 45%、21.61 %;和不加改良剂的对照土样(CIO相比，混 施时水解度相同的Mi、M2、M3、M4,对土_ 0.25mm 水稳性团粒含量提高的百分率依次为：21. 42%、 24 66%、20.44%、18.17%,说明分子量増大，水稳性团 粒含量先増大，而后减小。以上分析显示，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 对地比液施法更差。这是因为以混施法施用聚合物时， 聚合物分子在土壤中发生缠绕和成团等现象，其分散程 度不如液施法;分子量増大，聚合物分子自身的缠绕和 成团等现象更为明显，土壤中的分散程度相对更差;因 此，液施法是聚丙烯酰胺改良土壤的适宜方法。 

表3聚丙烯酰胺的施用方式对提高> 0. 25mm水稳性团粒含量(％)的影响

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

施用方式

Application methods土壤中> 0. 25mm水稳性团粒含量 Aggiegates> 0 25mm (%)

CK〈300 万(M )PAM300 〜600 万（M2) 600〜900 万（M3)> 900 万（M4)

液施20 3348.3753 2358 0059 2260 11

混施20 3341.7548 7044. 9940 7738 50

* 聚合物施用量为0.050%。

 

2.1.4添加剂对聚丙烯酰胺改良作用的影响聚合物 改良土壤时常和一些添加剂同时使用，以期获得更大的 土壤改良效果。本文选择无机盐、腐植酸、粘土矿物等 添加剂，和聚丙烯酰胺混和使用(表4)，结果表明与不施 添加剂的处理土样相比，加入硫酸亚铁、氯化铁、氯化 钾、明矾、腐植酸(FA)、硝基腐植酸(FA— NO2)、蒙脱土 及高岭土，土壤中>0. 25mm水稳性团粒百分含量分别 提高：4.09%、5.09%、8.69%、4.69%、8.29%、5. 64%、 4.75%和7.17%,说明添加剂能増强聚丙烯酰胺提^ 0.25mm水稳性团粒含量的能力。上述添加剂的作用 效果不一样，是因为它们起作用的机理是不同的，对硫 酸亚铁、氯化铁、氯化钙、明矾等无机盐来说，其中的二 价或三价金属离子在水解聚丙烯酰胺和分散土粒之间 形成外球形结构或内球形结构的无机阳离子桥，这种无 机阳离子桥有助于増强水解聚丙烯酰胺和分散土粒之 间的吸附强度，因此能够提高土^0. 25mm水稳性团 粒的含量;腐植酸和硝基腐植酸本身就是土壤改良剂， 由于其分子量较小，故形成微团粒的作用较强，而形成 大团粒的作用较弱，和形成大团粒作用较强的聚丙烯酰 胺复合使用，高聚物对土壤结构改良的研究聚丙烯酰胺对赤红壤的改良研究，则在提^0. 25mm水稳性团粒含量方面 能结合两者的优势;土壤无机胶体即土壤粘粒和聚合物 形成的有机无机复合体是改善土壤结构的物质基础之 一，蒙脱土和高岭土是土壤无机胶体中土壤粘粒层状铝 硅酸盐的重要种类，它们的加入有助于形成更多的结合 力更强的有机无机复合体，因此能够増强聚丙烯酰胺改 良剂的改良效果。 

表4外加剂对聚丙烯酰胺提高土壤中> 0. 25mm水稳性团粒含量(％ )的影响

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

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

水稳性团粒（％)43 0147 1048 1051 7047 70

外加剂FAFA -NO 2蒙脱土高岭土

水稳性团粒（％)51 3048 6547 7650 18

*聚合物（M2: 300〜600万）施用量为0.005%;外加剂量是聚合物的两倍，CKI:不施外加剂。

 

2.2聚合物改良剂对土壤紧实状况的影响

土壤容重(或总孔隙度)是反映土壤紧实状况的物 理参数，适宜的容重使土壤具有合适的气液固三相比， 提高土壤的农学价值。由表5可知，施用聚丙烯酰胺 后的土壤，由于其结构的改善，使其内部孔隙増多，因 而土壤容重(或总孔隙度）比对照要小，毛管水量比对 照试样多;而且随聚丙烯酰胺施用量的増大，土壤容重 变小，毛管水量増大，在施用量从0. 010%増至 0.200%时，四种改良剂（？人皿、氏？人皿、出?人皿、人- PAM)使土壤的容重比对照少的范围依次是：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对照土样増

of the lateritic red soil amended by polyacrylamide

 

图1聚丙烯酰胺施用量对赤红壤渗透系数的影响

Fig 1 Effect of amendment concentraction on the permeability coefficients

加的范围依次是:7.0 ~ 14. 3 % 3.7 ~ 18. 6% 11.3 ~ 18.3%、9. 6 ~14. 1%可见聚丙烯酰胺对水稳性团粒 的创建和稳定作用，可使土壤的孔隙度特别是毛管孔 隙度増太9。比较表2和表5的数据发现，随施用量 和离子类型的改变，聚丙烯酰胺对容重和毛管水量的 作用效果的规律和其对> 0. 25mm水稳性团粒的影响 结果相一致，说明创建和稳定水稳性团粒结构是聚丙 烯酰胺改善土壤紧实状况的基础。

表5聚丙烯酰胺对土壤容重(g/cm3 )及毛管水的影响

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)

*括号内数值为毛管水含量。

2.3聚丙烯酰胺对土壤渗透性能的影响

水土流失己成为土壤环境保护的首要问题，高聚物对土壤结构改良的研究聚丙烯酰胺对赤红壤的改良研究，我国 各类水土流失面积达492万平方公里，占国土面积的 51.5%每年流失土壤50亿吨，肥料4000万吨f1(5。 应用聚合物土壤结构改良剂，己成为一项用来防止土 壤侵蚀，保持水土的新技术111]。它通过抑制表层板结 的形成提高土壤透水性，减少地表泾流，増强土壤抗破 碎力和抗水蚀力，达到水土保持的目的。渗透系数是 衡量土壤的表层板结程度和抗风抗水侵蚀的参数之 一。如图1所示，施入聚丙烯烯酰胺増大了土壤的渗 透系数，而且聚丙烯酰胺用量越多，渗透系数亦越大。

在施用量从0.010%増至0.200%时，聚丙烯酰胺使土 壤的渗透系数比对照増加的范围依次为: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 土壤结构的改善同时使土壤的孔隙増多， 使从而也使其渗透性増强，因而可减少降雨或灌溉时 的地表径流，并使水土的流失降低。随施用量的増大， 渗透系数増加趋势逐渐减弱，和表2数据比较发现，聚 丙烯酰胺提高土壤渗透系数的效果和其形成> 0. 25mm水稳性团粒的效果相一致;这说明土壤水稳性 团粒结构量的増加不仅是土壤结构改良和物理肥力提 高的标志，亦是土壤抗水蚀和风蚀能力増强的内在体 现。

2.4聚丙烯酰胺对土壤蒸发及其水分含量的影响

从表6可知，聚丙烯酰胺提高了表层土的含水量， 施用量越大，表层土的含水量越多，施用量从0.010% 増至 0. 200% 四种改良剂（PAM、H1PAM、H2PAM、 APAM)使表层土的水分百分含量（％)増加的范围为: 1.8 ~ 9. 01 % 3. 0 ~ 11. 6% 4. 9 ~ 12. 4% 5. 5 ~ 12.7 %。比较发现，随聚丙烯酰胺施用量増大，土壤表 层含水量増加趋势和> 0. 25mm水稳性团粒一样，呈 现出逐渐下降的规律。高聚物对土壤结构改良的研究聚丙烯酰胺对赤红壤的改良研究，在四种改良剂中，形成水稳性 团粒最差的H2PAM的保水性仅次于形成水稳性团粒 最好的APAM，这说明除了形成水稳性团粒能够减少 水分蒸发外，聚合物本身对水分的吸附作用也有一定 的保水效果，水解度较高的H2PAM分子上含有较多 的强亲水性的一COO—其对水分的吸附力较H1PAM 和PAM强，因此H2PAM处理土样的表层含水量稍高 于H1PAM和PAM处理的土样。

表6 培育四周后表层土壤的含水量（％)

Table 6 Soil water contents after 4 —week —culture

AmountsC % )

施用量（％)聚丙烯酰胺处理土壤的含水量

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

四种聚丙烯酰胺处理的土样(施用量为0.100%) 从相同含水量开始进行恒温蒸发失水，由结果（图2) 可以看出：改良剂降低了土样的水分蒸发速度，其抑制

 

时间【天）Time (day)

图2施入土壤改良剂后赤红壤温度随时间的变化

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

土壤蒸发的作用提高了土壤的保水性，如在实验的第 六天，高聚物对土壤结构改良的研究聚丙烯酰胺对赤红壤的改良研究，四种改良剂（PAM、HiPAM、H2PAM、APAM)处 理土样含水量比对照依次高5. 7%、5. 9%、10. 0%和

11.2%倍。实验发现在土壤近凋萎含水量以下或高于 饱和水含量以上，恒温下土壤表面的蒸发失水量速率 符合指数下降规律[12]。