概要

五十多年来，土壤斥水性（SWR）的管理策略主要集中在非离子型表面活性剂的使用上，在过去的十年，主要用环氧乙烷/丙烷（EO / PO）嵌段共聚物表面活性剂来缓解干斑，从而解决局部的的渗透问题。本文讲述了结构上被改良了的环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物表面活性剂和协同烷基糖苷联合制剂以及环氧乙烷/丙烷嵌段共聚表面活性剂的发展，这加速了在疏水土壤上维持较高质量草坪的研究。一个烷基改良的环氧乙烷/丙烷嵌段共聚表面活性剂已经被证实能减轻土壤斥水性，催生优先流，能提高土壤体积含水量的均匀性和最大限度地吸收效率，从而提高草皮的质量和密度。其他研究表明，改良运输过程提高了土壤定向杀菌剂的功效。注入少量的协同表面活性制剂在灌溉系统中可以减少径流并提高在灌溉不足情况下的灌溉效率，从而维持植物正常的生理状态。

引言

在全世界有各种各样的作物，不同的种植系统，斥水性影响了不同类型的土壤，如何在一定的土壤条件下将草坪维持在一个高质量的状态上也是一个重要的问题。有机质来源于真菌的菌丝，腐殖质，植物根系分泌物，和腐烂的植物体（叶蜡，剪下物，死亡的根，草垫），这些物质聚集在空隙中或者土壤颗粒和聚集体的表面上形成有机质。经过反复的润湿和干燥，土壤有机质经历结构的变化从而形成非极性疏水膜。即使少量的疏水性有机质也会影响土壤中水的运输和润湿过程。将湿度为5%（W/W土壤水的重量占其干土重的百分数）的沙粒和亲水性沙以及湿度为3%的能改变湿润模式的疏水性粒子混合，从而得到优先流。在土壤湿度为1%的情况下沙子是湿的，然而水的流动方式被修改了，这可能反映了亚临界斥水性。一旦达到临界含水量（名义上的的体积含水量都低于土壤变得不可进一步润湿时的体积含水量）土壤便从可润湿的状态变成不可润湿的，从而影响渗透和非饱和土壤水分的流动。土壤变得很难再吸水，水就会绕过这些区域，就如同提高径流以及优先流通过土壤剖面一样因而降低了储水，作物产量下降，降低了杀虫剂和化肥的功效，降低了灌溉效率。

景观草坪的斥水性

大量的斥水性研究都集中在高价值的景观草坪上（特别是高尔夫球场和运动场草坪）这些草坪的主要问题是存在局部干燥区域，这些区域水不能有效的渗透。在新建成的高尔夫球场上，短短六个月的时间就会出现亚临界斥水性。由于以沙为基础的根层混合区有着相对差的持水能力，所以干湿循环助长了灌溉周期之间产生的表面硬度，或者由于灌溉不足，以及需要高蒸发量时下了雨，导致草坪枯萎，以及褪色草坪斑块的出现。像局部干斑（LDS）通常与健康的草坪相邻，直到草坪干斑的形成，草坪管理者才注意到土壤斥水性这个问题（通常在草坪建成的三年内会出现）。这么一来，增加了灌溉的频率和体积，导致表面径流的增加，带来更多积滞水，会加大用水量，由于干旱胁迫草坪也会持续的恶化。

管理策略

传统的管理策略主要集中在缓解局部干斑上。保持土壤水分在土壤临界含水量之上就可以防止局部干斑。然而，这一策略与一系列的草坪管理实践有冲突。为了优化草坪的使用条件土壤通常被要求干燥，导致土壤水分下降至低于临界含水量进而变得具有斥水性。丰产实践可能会导致有机物的积累，以及在干旱的时候根层上面的草垫层变得斥水。如果选择草垫层产量巨大的新型草坪草品种，这个问题可能会恶化。这些问题都可以通过通气,移除过多的草垫及有机物等耕作策略来解决。随着草垫层的积累，根层水分的管理变得更加困难，当变干时，草垫层可能会变得斥水，相反的当潮湿时，增加了潜在疾病的产生。

五十多年来，土壤斥水性的管理战略主要集中在非离子型表面活性剂的使用上，近而缓解干斑从而解决局部的质量和渗透问题。在不到十年的时间里，非离子表面活性剂依靠环氧乙烷/丙烷嵌段共聚表面活性剂，成为了管理土壤斥水性和局部干斑的标准。根据美国的高尔夫球场总监协会及美国高尔夫球协会共同支持的两年评估，含嵌段共聚物的产品被证明能有效的减少土壤斥水性和减轻局部干斑。最近，在结构上改良了的环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物表面活性剂，与环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物联合的表面活性剂以及具有修改流动和运输过程独特性能的烷基糖苷表面活性剂已经被发现了。

斥水性和局部干斑症的管理

发球台和果岭是两个最主要的需要治疗的地方；需要每月的 “长期” 对抗治疗。在新泽西进行了一个试验，米勒（2001）比较了不同的以环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物为基础合成的商业产品在一个斥水的以沙为基础的根层中其性能的寿命。这个研究表明将一个星期所用的50升/公顷的量均分成两次在两周内使用（产品B和C），在应用了的两到三个月期间能有效的减少土壤斥水性；然而每个月用一次19升/公顷的表面活性剂（产品A），在实验的四个月期间都能保持有效性（图1）。在加拿大安大略的一个类似的混合根层中获得了相似的结果。每月一次的治疗策略实现了表面活性剂浓度一直在一个足够的水平上使其持续的时间更长，从而提供更多可预测的土壤斥水性的管理技巧。然而，在一个干旱的气候下进行的研究中，环氧乙烷/丙烷嵌段共聚表面活性剂长期的应用和每月一次的应用没有显著的差异。这三项研究说明了嵌段共聚表面活性剂对改善土壤斥水性和局部干斑症的性能。

  图1：“长期”和每月一次的表面活性剂产品的使用（升/公顷）对土壤斥水性改善的持久效果（采用水滴渗透的时间测量）（新泽西1999）（改编自米勒2001

对土壤优势流和土壤体积含水量的影响

表面活性剂已经被建议作为一项策略用以修复斥水土壤的指流（一种土壤优势流形式），然而直到最近，没有嵌段的共聚物被证实能在田间实现修复斥水土壤的指流。在荷兰有一个两年的研究，将一个每月用烷基封端的环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物表面活性剂（19升/公顷）处理过的疏水性沙质球道与一个未处理过的相比较。表面活性剂改善土壤斥水性的深度达到25厘米，缓和土壤优势流以及提高土壤体积含水量在剖面层的均匀性（图3），从而提高草坪的质量和密度。表面活性剂处理过的土壤的周期性吸水效率是未经处理土壤的四倍。

与土壤定向农药的相互作用

有证据表明当用烷基封端的环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物表面活性剂和一些杀菌剂联合施用时能提高杀菌剂向根层的传送，显著提高了对担子菌造成的仙环病的控制。观察到的效果表明改善土壤优势流和土壤水份的不均匀性可能对土壤定向农药的性能以及它们的淋洗管理有影响。

图2:在斥水的沙质球道表层10厘米处，表面活性剂的应用对土壤体积含水量不均匀性的影响

提高灌溉效率

米特拉 (2003)和帕克等人(2005)系统的评估了在高蒸发需求条件以及低水平的灌溉情况下(0.9 L/ha/mo)一个烷基多苷环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物技术对植物性能，水分分布，不同土壤的灌溉效率的影响。在粘壤土上灌溉至达到100%，70%，30%及10%的蒸散置换时，米特拉等人(2003)发现ACA1848在灌溉周期中比单独的环氧乙烷/丙烷嵌段共聚物或未经处理的土壤能保持更高的土壤湿度。在沙土中，帕克等人(2005)发现ACA1848能保持更高的土壤含水量并减少百慕大草（杂交狗牙根）的灌溉需水量。当受到水分不足的胁迫时，表面活性剂处理过的草坪和灌溉至蒸散置换达到100%的草坪有着等价的生理状态。根据近红外光谱和红光反射率，帕克等人(2005)总结出了在灌溉不足的情况下，生长在ACA1848处理过的土壤中的植物比生长在没接受表面活性剂处理的土壤上的植物有着更好的生理状态。比较生长在灌溉不足但用表面活性剂处理过的土壤上的植物和灌水充足的植物，它们的生理状态是等效地(p = 0.05)。

在壤质沙土中（8%的坡度）ACA1848的使用能提高渗透率，增加径流时间，以及降低径流总量。随后的研究证实了生长在ACA1848处理过的土壤中的狗牙根提高了生理状态(显著提高了(p = 0.05) 叶绿素a, 叶绿素b, 叶绿素总量, 以及氨基酸脯氨酸的渗透调节)

未来是什么样的呢？土壤表面活性剂是不是明确减轻干斑的工具？亦或，这些化合物是不是独特的管理工具，能被利用作为最好的管理实践从而保持草坪质量以及优化灌溉效率，节约用水提高农药的利用率，减少对水质潜在的毒害？

本文中的研究重点强调表面活性剂应用于斥水土壤，在有效传送和保存水分上能发挥明显的作用，同时增强土壤定向农药的性能以及减少对水质潜在的毒害。正在进行的研究进一步证实了这些影响，也证实了对表面可玩性的影响，养分的有效性和植物健康的影响。

文/管理事业部山钦湾项目 张晶