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第七章 全文總結與展望

7.1 全文主要結論

由于 PVFM 材料本身就具有較好的親水性和吸水性，微孔尺寸可調，可透水，我們課題組在此基礎上進行改良，初步自主合成一種可在負壓灌溉中使用的 PVFM 負壓滲水材料，并對其進行了基本物理性能、機械性能、負壓滲水性能等多項測試，證實這種材料在負壓灌溉中的可行性，基本具備親水性好、吸水能力強、發泡點值高、滲水速率快、不易碎、生產成本低的優點，可以代替以往價格昂貴、易碎的陶瓷類負壓滲水材料，為推動負壓灌溉技術的發展做出貢獻。全文首先進行 PVFM 作為負壓滲水材料配比的確定，在已篩選出配比的基礎上，進行反應條件的確定以及助劑的比較，并且對 PVFM 滲水器的規格進行篩選并與陶瓷頭滲水器對比。全文主要結論如下：

（1）不同原料配比對 PVFM 的性能有不同影響。當水比例為 8.75 時表觀密度最小、吸水倍率最大；甲醛比例在 0.50～1.00 間的變化對兩者無明顯影響。9 種不同配比的 PVFM 樣品發泡點值在26.7～73.3kPa 之間變化，且在水比例 7.50 或者甲醛比例 0.75 時會達到較高水平，比例過低或過高都會使發泡點值下降。在-5kPa 與-10kPa 下，水比例≥7.50 的 PVFM 樣品，滲水速率相對較快。PVA：水：甲醛為 1：7.50：0.75 的 PVFM 樣品的平均孔徑小，發泡點值為 65.3kPa，飽和導水率可達 7.45×10-4cm-s-1，理論上可以作為高性能負壓滲水材料在負壓灌溉中使用。

（2）不同反應條件下所制得 PVFM 的性能也有不同。反應溫度 55℃時，反應時間≥10h 時，表觀密度、吸水倍率、孔隙率均有較高表現，并且三者分別在攪拌機轉速 2000r-min-1、1500 r-min-1、1000r-min-1時達到最高；反應溫度 55℃時，或者反應時間≥10h，或攪拌機轉速≤1500 r-min-1，發泡點值及對土壤的供水速率較高；綜合對比分析，反應溫度 55℃、反應時間 10h、攪拌機轉速為 1500r-min-1的樣品，發泡點與負壓下的累積入滲量同時達到較高水平，物理性能也較好，因此確定為制備負壓滲水材料的最佳反應條件。

（3）不同助劑的加入對 PVFM 各性能有不同程度的影響。助劑的加入使吸水倍率下降，使表觀密度和孔隙率增大，其中，硅油的加入使得 PVFM 的吸水倍率下降程度最明顯，硅油+高嶺土使表觀密度和孔隙率提高程度最大。不同的助劑對 PVFM 的機械性能有不同影響，硅油、高嶺土、SiO2粉末的單獨加入導致硬度和拉伸強度的下降，而表面活性劑硅油與兩種填料的混合加入會使硬度和拉伸強度提高，其中提高幅度最大組為硅油+SiO2組，硅油+高嶺土組在斷裂伸長率的增強上表現最佳。助劑的加入對 PVFM 的發泡點值有明顯提升，其中硅油+高嶺土對發泡點值的提升影響最顯著，其次是硅油。幾種助劑的加入均會導致-5kPa 下 PVFM 累積入滲量的下降，-10kPa下僅 SiO2、硅油+ SiO2對 PVFM 累積入滲量有一定的提升，硅油會引起下降，添加其他助劑則未見有增強或減弱的效果。綜合看來，硅油+高嶺土使表觀密度和孔隙率有較大提高，對于硬度、拉伸強度、斷裂伸長率也有增強，尤其對發泡點值提升最明顯，對入滲量的增強上則表現一般，總體表現優于其他助劑。

（4）不同規格的 PVFM 滲水器對負壓滲水性能影響明顯不同?？招?PVFM 滲水器的負壓滲水性能優于實心，實心 PVFM 滲水器的累積入滲量與其長度負相關。15×3cm 空心 PVFM 滲水器的負壓滲水性能優于陶瓷頭，不同負壓下，其相同時間內單位面積累積入滲量均高于陶瓷頭，土壤水分運移也要快，且能控制比陶瓷頭更大的土壤水分空間。在低吸力階段 15×3cm 空心 PVFM 滲水器所確定的土壤水吸力隨土壤含水量的變化關系與陶瓷頭幾乎一致，可以代替陶瓷頭進行土壤水分特征曲線的測定。在適宜常見作物生長的-5～-10kPa 范圍內，15×3cm 空心 PVFM 滲水器比陶瓷頭更易滿足作物對水分的需求。

7.2 創新點

本研究自主研發合成了一種 PVFM 高分子負壓滲水材料，打破了以往負壓滲水材料集中在無機領域的局限性。該材料依據 PVA：水：甲醛為 1：7.50：0.75 的比例，在攪拌機轉速 1500 r-min-1、55℃保溫 10h 的條件下合成，具有親水性好、吸水快、韌性大、價格低廉的優點。在該材料的制備方面，前人所制備的 PVFM 泡沫塑料泡孔結構多是幾百微米或是毫米級別的，本研究改良配方后泡孔主要在 10μm 左右。

7.3 展望

本文通過對配方、反應條件、助劑的研究，將聚乙烯醇縮甲醛泡沫塑料初步改良成為一種負壓滲水材料，并從其規格入手證明了其在負壓灌溉中應用的可行性，對于負壓灌溉技術而言是一個新突破。但是研究中仍存在一些不足：

首先，PVFM 材料在土壤中可能存在一定程度的降解，因此對于該滲水器的使用壽命問題仍有待于考究；其次，助劑的加入雖然能使 PVFM 滲水器的強度有一定程度的提升，但硬度值仍然較低，若內部不設支撐物便會承受不住厚重的土體壓力，因此在硬度的增強方面可以考慮內設或者外設網狀支架；再者，PVMF 的干濕狀態有一定差別，干燥狀態較濕潤狀態下體積縮小，這就導致部分微小孔隙發生閉合，這種狀態下滲水能力極低，就不能應用在負壓灌溉中了，但文中對濕潤狀態的研究看來，效果還是極好的。干燥狀態下的 PVFM 在水中浸泡后可以恢復至充盈飽滿的狀態，而我們應用的正是完全吸水狀態下的 PVFM，因此 PVFM 的保存以及使用時的調節問題仍需考慮。

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致 謝

三年前的那天，我背著重重的行李，同時也滿載未知，滿腹憧憬，滿目欣喜地來到祖國的心臟——北京，來到農業科學研究的頂級學府——中國農業科學院，開始了充滿各種吸引、各種誘惑、各種挑戰的研究生生涯。研究生一年級，可以稱為課業年，這一年是我們在農科院積累知識、武裝頭腦、深化思想的一年，為我們授課的老師也是各有所長，有農科院的研究員老師，也有研究生院費心費力從其他高等學府請來的教授們，他們中有的也已是白發蒼蒼，卻還是堅守在教育第一線，在這里要特別感謝為我們播撒科學知識的老師們，謝謝你們不辭辛苦地傳道、授業、解惑，同樣也感謝研究生院為我們的學習成長創造的各種優越條件。研究生二年級，我們回所了，開始跟隨導師進行課題的研究工作，在導師以及課題組老師的指導下，我的實驗漸入軌道，也不乏艱辛……在對實驗的不斷探索與數據的頻繁記錄過程中，研二生活悄然離去，還來不及揮別我就得張開懷抱迎接我碩士研究生的最后一年，三年里，攢了太多要感謝的人，謝謝在我身邊伴隨我成長的良師益友。

感謝我的導師，龍懷玉老師，您善良、慈祥，心疼學生，有專注的科研精神和專業的科研水平，您在科研事業上的奮斗精神也時刻感染著我們，鍛煉了我們很多方面的能力，培養了我們作為碩士研究生的基本素質，但是請您注意身體，不要熬夜加班到那么晚了。

感謝課題組的老師們，岳現錄、雷秋良、張認連老師，感謝你們在學習、工作、生活上給我的幫助。岳老師經常去實驗室關心我的實驗進展，分享我意見和建議，參與實驗的討論等，相談甚歡；雷老師是軟件高手，經常指導我們一些軟件的使用；張老師是為課題組的后勤事務方面也是勞心勞力的，為我們能夠安心地做實驗提供了保障，十分感謝你們。

感謝我們負壓灌溉團隊的所有人，張懷志老師、趙秀娟博士后、劉學勇師兄、何福龍師兄、王相玲、肖海強、蔣雨洲等，同樣也十分感謝不是這個團隊但在實驗上幫了我許多的師兄師弟和妹子們，感謝大家有一顆真誠的心，感謝互幫互助團結友愛。

感謝一次次遠道來參加我開題匯報、中期考核以及畢業答辯的專家老師們，謝謝您們提出寶貴的意見，謝謝冀宏杰老師為我們畢業答辯所做的付出。

感謝我的舍友，趙芬、郭倩倩同學，我們三人雖然專業各不相同，但是有許多相同的愛好和想法，我們相處十分融洽，對彼此也諸多照顧，讀研究生認識了你倆真的是賺了。

感謝資源區劃所，感謝 2012 級碩士三班這個班集體，致終將逝去的青春和永不凋謝的友誼！

最后感謝我的家人對我學業的無私支持以及肯定，感謝你們在我低落時鼓勵我，在我收獲時勉勵我，使我滿載而歸，順利畢業。