1、暑期社会实践调研报告题目：高吸水性树脂应用于蔬菜种植业可行性调研团队： SAR 心农实践团指导教师：臧晓辉2016 年 7 月 19 日高吸水性树脂运用于蔬菜种植方面的可行性调研报告化学与化工学院暑假赴太白社会实践团摘要：太白县是我省传统的蔬菜种植大县，全县种植面积达 10 万余亩。蔬菜种植在经济发展中占有举足轻重的地位。当前，我省工业化、城镇化、信息化发展较快，但在农业现代化方面仍较为滞后，如何在工业化、城镇化、信息化加速发展中推进农业现代化，实现四化同步是一个值得深入思考的问题。关键字：高吸水性树脂 影响因素 调研 目录一调研背景 .1（一）团队介绍 .1(二) 实践地介绍 .1二调研目的
2、 .2三高吸水性树脂的简介 .2四对调研发现的问题进行可行性分析 .3（一）高吸水性树脂的性能介绍 .3(二)应用效果影响因素分析 .31土壤影响 .32化肥影响 .43.除草剂影响 .8（三）发芽率 .10（四）太白县使用高吸水性树脂可行性分析 .111 太白县蔬菜现状 .112 太白县主要河流水源资源 .113 政府及菜农对 SAR 应用于农业种植业的态度 .11五调研过程 .12六调研数据汇总及分析 .14七.成本核算 .20八.调研结果 .21参考文献 .211一调研背景（一）团队介绍陕西科技大学化学与化工学院 SAR 心农实践团是一个具有传承性的社会实践团队。在2015 年，该团队就
3、已深入宝鸡市太白县进行无公害蔬菜调研，2016 年暑期社会实践课题是在去年调研经验的基础上进一步结合专业特色所确立的，该项目已经与当地建立了良好的合作关系。团队成员来自不同专业，由本科生与硕士生共同组成，其中大多数成员具有丰富的社会实践经验和充足的知识技能储备。在此次调研中，实践团具有充足的准备、清晰的目标、明确的分工，确保了此次调研活动的圆满成功。团队成员组成姓 名 班 级 职 务 政治面貌 实践分工卢 炜 应化 131 听心协会会长长 共青团员 队长眭 晓 化学 132 辅导员助理 中共党员 副队长石 林 化学 142 学生会主席 共青团员 答辩组长索维波 石油 142 学生会秘书长 共青
4、团员 宣传组长刘静 化工研 15 院研会委员 共青团员 技术组长周艳萍 营销 141 社团团长 共青团员 文案组长冯梅 设艺研 15 校研会部长 共青团员 新媒体组长雒佳欣 化工 152 团委部长 共青团员 安全组长谌亚茹 高材 141 无 共青团员 实验组员黄涛 高材 152 学生会部长 共青团员 访谈沟通刘晨 高材 143 无 共青团员 实验组员贺雪荣 人力 142 学生会部长 中共党员 实验组员王骁 化工 151 团委部长 共青团员 安全组员(二 ) 实践地介绍太白县位于陕西西部、宝鸡市东南，地处秦岭腹地，因秦岭主峰太白山在境内而得名，全县总面积 2780 平方公里（其中耕地面积 10
5、万亩），总人口 5.2 万，是国家新一轮扶贫开发工作重点县和秦巴山区连片扶贫开发片区县。太白是一个独具特色、神奇美丽的地方，县2情突出表现为“四个最”：一是最高。境内海拔最高 3767 米，最低 740 米，平均海拔在1000 米以上，县城海拔 1543 米，是全省 107 个县中海拔最高的。秦岭的两大高峰太白山、鳌山都在境内。二是最绿。太白林地面积 390 万亩（其中集体林地 148.64 万亩），绿色植被覆盖率 95%，森林覆盖率 89.5%，是全球同纬度生态环境最为良好的地区之一，也是绿色、有机蔬菜的最佳生长地。特别是太白无工业污染，空气清新，水质洁净，土壤肥沃，是生产绿色露地反季节蔬菜
6、的天然大菜园，全县种植蔬菜 10 万余亩（含复种），走进太白就犹如走进绿色的海洋。三是最凉。太白长冬无夏，春秋相连，年平均气温 7.7，夏季平均气温 19，是名副其实的“天然空调城”和冬赏瑞雪、夏避酷暑的绝佳胜地，“太白积雪六月天”是有名的关中八景之一。四是最奇。太白地处中国秦岭南北分水岭，横跨长江、黄河两大流域，关中、陕南两种文化相互交融；逾今两千多年的褒斜古道横穿太白，是翻越秦岭最平缓的通道；太白资源极为丰富，已探明的矿产达 30 余种，10 平方公里以上河流 59 条（全县水资源总量 16.91 亿立方米），有 57 种野生珍稀动物和 1700 多种珍稀植物，是一个天然生物宝库。“四最之
7、城”孕育了太白良好生态、独特气候、绿色蔬菜、迷人风光“四大名片”，是关中地区独一无二的避暑胜地、生态王国、绿色菜园、运动基地，被誉为“亚洲天然植物园”、“关中水塔”、“陕西的青藏高原”和“秦岭里的香格里拉”。太白独特的县情还表现为太白三分之二的区域是自然保护区、水源涵养区，承担着保护生态安全、水源安全的重大责任。二调研目的调查了解太白县当地的土壤水文状况、农业生产结构、当地节水农业的发展及农民节水意识的现状调查了解当地节水型助剂的推广及使用情况以及当地村民对其接受程度调查了解高吸水性树脂应用于当地蔬菜种植是否可行调查了解高吸水性树脂在当地种植生产中的应用前景三高吸水性树脂的简介高吸水性树脂（S
8、AR）根据合成材料不同共分为六大系，淀粉系、纤维素系、合成聚合物系、蛋白质系、其他天然物及其衍生物系、共混物及复合物系，根据各系树脂性能与制备成本的不同将其应用于生活的方方面面。作为一种新型高分子材料，因其具有优异的水分调控功能，强力吸水、快速吸水、高度保水、缓慢释水、反复供水等特点，使得它在发展节水农业中具有巨大的开发潜力和广阔的应用前景。我们拥有专业的指导老师来水利教授，来教授从事关于高吸水性树脂的制备与应用方面的研究，发表多篇关于高吸水性树脂的论文，其中微波辐射下聚（丙烯酸-丙烯酰胺）高吸水性树脂的制备3研究了微波辐射下丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)的水溶液聚合反应,合成了 P(AA-
9、AM)高吸水性树脂,探讨了中和度、引发剂用量、交联剂用量、单体配比、微波功率、反应时间对高吸水性树脂吸水倍率的影响,与敞开体系水溶液聚合法进行了对比,并用红外光谱对产物结构进行了表征。结果表明,当丙烯酸中和度为 80%,引发剂用量 0.8%,交联剂用量 0.02%,m(AM)m(AA)=110,微波功率 1 000 W,辐射时间 60 s 时,产物吸水倍率和吸盐水倍率最佳,达 1 350 g/g 和 125 g/g。 微波法合成凹凸棒复合丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性树脂的研究以 N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发剂,在微波辐照下合成了凹凸棒复合丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性树脂
10、。研究了丙烯酸和丙烯酰胺的质量比、凹凸棒的用量、微波反应功率和反应时间等因素对高吸水树脂吸液性能的影响,并用红外光谱对最佳产物的结构进行了表征。结果表明,最佳反应条件为:丙烯酸、丙烯酰胺和凹凸棒的质量比为153.51,引发剂用量占单体质量的 0.6%,交联剂 N,N-亚甲基双丙烯酰胺的用量为单体质量的 0.05%,反应器功率为 600 W,反应时间为 40 s。产物吸水倍率和吸盐水倍率最佳,达 1 320 g/g 和 190 g/g。除了有专业的指导老师外，我们还拥有专业的实验室，实验室中设备齐全，可供我们进行后续研究开发。近来，我们实验室已经开始研发关于植物腐殖质制备高吸水性树脂的研究。目前
11、，高吸水性树脂已广泛应用于土地沙漠化治理且在节水农业方面有所应用，且发展趋势良好，市场前景可观。四对调研发现的问题进行可行性分析（一）高吸水性树脂的性能介绍高吸水性树脂(Super Adsorbent Resin 简称 SAR)，由于分子链上有大量的亲水基团(羧基、羧基离子或酰胺基等)，可与水发生水合作用，导致网链内外较大的渗透压，同时同性基团间相互排斥作用更使网链扩张，促使水分子向树脂内部扩散，使吸水率达到上千倍，树脂的交联结构又保证了树脂只能溶胀不能溶解，保证了吸水凝胶的稳定性(保水性). 这种结构也赋予高吸水性树脂吸水、释水的可逆性。我们在实验室合成的高吸水性树脂是淀粉和纤维素类，吸水倍
12、率可达 1080g/g，在 0.9%的盐水溶液中，吸盐水倍率达 120g/g，树脂的保水倍率可到 81.6%（一般土壤的保水倍率 56.29%）。(二 )应用效果影响因素分析1土壤影响沙土含量对加入高吸水性树脂的土壤保水性能的影响4沙土含量对土壤保水性能的影响随沙土含量的减少，土壤对水分的保持效果越好，保水时间也越长。原因是沙土中的主要成分对水分保持能力差，而泥土中主要成分是一些矿物、有机质等，具有较好的吸附性能。因此，沙土含量高的土壤自身保水能力较差，但是沙粒间无粘结性，宏观上为疏松多孔状，沙粒间孔隙多，总体积大，为高吸水性树脂树脂提供了充足的膨胀空间，吸水后凝胶网络可以充分舒展，能够吸持更
13、多的水分。从图还可看出，加入树脂后沙土的保水性能有明显的改善，（b）、（c）、（d）纯沙土的保水时间分别比图（）延长了、和 11；泥土中的粘土矿物湿胀性、粘结性较好，故沙土含量越低的土壤土质越粘越重，矿物水化后，颗粒尺寸进一步减小，使土壤紧密堆积，使其自身具有较好的保水性能，施加高吸水性树脂后，图（b）、（c）、（d）纯泥土的保水时间分别比图（）延长了、和。综上所述，土壤中沙土含量越高施用高吸水树脂后的保水效果越显著。2化肥影响不同肥料对高吸水性树脂吸水倍率的影响三种高吸水性树脂：BJST 淀粉-丙烯酸盐接枝共聚物(淀粉接枝型)BDC 交联聚丙烯酸钠,C 型产品 396.0 0.130.279
14、BDB 交联聚丙烯酸钠,B 型产品 249.3 0.130.279 过磷酸钙对高吸水性树脂吸水倍率的影响及养分吸持5过磷酸钙中一般副成分较多,因而对高吸水性树脂吸水倍率的影响更显著。低浓度过磷酸钙可使高吸水性树脂的吸水倍率发生很大变化,过磷酸钙浓度仅为 0.05%时,BDC、BDB 和 BJST 的相对吸水倍率分别降为 27.96%,34.53%和 9.16%,过磷酸钙浓度小于 0.6%时就可使 3 种高吸水性树脂的吸水倍率降为 0。对 3 种高吸水性树脂来说,试验浓度范围内,吸持量和吸持率均很小,相同肥料浓度下,BDB 相对吸水倍率下降幅度最小,BDC 次之,BJST 最大,但使高吸水性树脂
15、吸水倍率为 0 的肥料浓度仍以 BDC 最大。钾肥对高吸水性树脂吸水倍率的影响及养分吸持6上表表明,氯化钾使 BDC、BDB 和 BJST 吸水倍率降为 0 的浓度分别在20.0%25.0%,15.0%-20.0%和 5.0%-10.0%之间,硫酸钾使 BDC、BDB 和 BJST 吸水倍率降为 0的浓度分别在 10.0%-12.0%,10.0%-12.0%和 4.0%6.0%之间,硫酸钾的影响程度明显强于氯化钾,但相对吸水倍率、吸持量和吸持率的变化规律基本相似,亦类似于氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵的变化规律。氯化钾和硫酸钾浓度分别在 1.0%和 2.0%至高吸水性树脂相对吸水倍率降为0 的浓度范
16、围内,肥料浓度与高吸水性树脂相对吸水倍率呈显著或极显著的负相关关系。对于氯化钾,对应于 BDC,BDB 的相关系数分别为-0.930*,-0.948*;对于硫酸钾,对应于 BDC,BDB 的相关系数分别为-0.829*,-0.898*。对 3 种高吸水性树脂来说,无论氯化钾还是硫酸钾,相同肥料浓度下,BJST 相对吸水倍率下降幅度明显大于 BDC 和 BDB,BDB 相对吸水倍率下降幅度最小,但使吸水倍率降为 0 的氯化钾和硫酸钾浓度以 BDC 为大。氯化铵、硫酸铵对高吸水性树脂吸水倍率的影响及养分吸持7上表结果表明,氯化铵在其浓度为 6.4%10%,3.2%6.4%,1.6%3.2%时,分别
17、使 BDC,BDB和 BJST 的吸水倍率降为 0;硫酸铵在其浓度为 10.0%15.0%时,使 BDC,BDB 的吸水倍率降为 0,在其浓度为 6.4%10.0%时,使 BJST 的吸水倍率降为 0。两种肥料对高吸水性树脂影响的趋势相同,但又不同于尿素的影响:两种肥料在各自浓度为 0.2%时,3 种高吸水性树脂的相对吸水倍率猛烈降为 10.56%31.06%,在氯化铵和硫酸铵浓度为 0.2%至高吸水性树脂相对吸水倍率降为0 的浓度范围内,高吸水性树脂相对吸水倍率平缓下降,肥料浓度与高吸水性树脂相对吸水倍率呈显著或极显著的负相关关系。对于氯化铵,对应于 BDC,BDB 和 BJST 的相关系数分别为-0.849*,-0.920*和-0.953*;对于硫酸铵,对应于 BDC,BDB 和 BJST 的相关系数分别为-0.880*,-0.942*和-0.906*。吸持量、吸持率则随肥料浓度的增加逐渐降低或在低浓度时达一最大值后逐渐降低直至为 0。相同浓度下氯化铵对高吸水性树脂的影响程度明显大于硫酸铵的影响。对 3 种高吸水性树脂来说,无论氯化铵还是硫酸铵,相同肥料浓度下,BDB 相对吸水倍率下降幅度最小,BDC 次之,BJST 最大,但使高吸水性树脂吸水倍率为 0 的肥料浓度以 BDC 最大。
