保水剂(super absorbent polymers，SAP)是一种具有高度亲水性以及反复吸水功能的高分子聚合物，可以缓慢释放水分供植物吸收和利用^[1]。在干旱半干旱区，为了恢复生态环境，提高土地理化性质，在砂土中添加保水剂是一种有效的措施^[2]。土壤的持水性能是指土壤蓄集和保持水分的能力^[3]，通常以土壤水分特征曲线表征^[4]。砂土中加入适量的保水剂能够有效改善土壤三相比例、提高土壤孔隙度^[5]、降低土壤密度^[6]，增强土壤对水分的保持能力^[7]，减少水分蒸发及下渗^[8]，缓解植被所受水分胁迫^[9]。

保水剂的耐用性可以反映保水剂保水功效的使用寿命^[10]。对于应用在干旱半干旱区砂土中的保水剂，其耐用性关系到抗旱保墒的长期效果。研究保水剂保水性能的耐用性对改善该地区水分胁迫有重要意义。

土壤干湿交替是干旱半干旱区常见的现象^[11]。施入土壤中的保水剂会在湿润时吸水膨胀、干燥时缓慢失水，经历反复吸水-失水过程。现有研究^[12]虽有提及这种过程对保水剂持水性能可能存在的影响，但相关的实验验证以及失效机制分析较少。张璐等^[10]和刘亚琦等^[13]通过实验证实保水剂的吸水倍率、累积释水量随反复吸水频率增多显著减小，验证保水剂在蒸馏水中的耐用性与反复使用频率呈现负相关性。但尚无试验验证保水剂应用于砂土中，其持水性能与干湿交替之间是否有相同规律。

为此，笔者以宁夏回族自治区灵武市砂土为研究对象，采用模拟土柱试验方法，对保水剂类型、保水剂用量和干湿交替频率等因素设计完全实验，测定土壤基础理化指标、土壤累计蒸发曲线、土壤水分特征曲线以及土壤水分有效性，旨在探究干湿交替对添加保水剂的砂土持水性能的影响，为保水剂在砂土中的应用提供数据支持。

取土点位于宁夏回族自治区灵武市白芨滩自然保护区南源(E 106°35′~106°32′，N 37°59′~37°52′)。本试验采用4分法选取样地，为消除干湿交替处理过程中表层植物或种子的生长对实验的影响刨除植被枯落物及表层20 cm厚土层，采集20~30 cm层的土样。待土壤自然风干后，过2 mm筛并置于阴凉干燥处备用，测定20~30 cm层土样的物理性质，如表 1所示。

表 1(Tab. 1)

表 1 取土点土壤性质 Tab. 1 Soil properties of the soil samples 指标 Index 土壤密度Soil bulk density/(N·m-3) 土壤总孔隙度 Soil total porosity/% 饱和含水率Saturated water content/% pH 电导率Electric conductivity/(μs·cm-1) 质地 Texture 数值Value 1.58 37.50 24.23 9.06 80.10 砂土Sand

表 1 取土点土壤性质 Tab. 1 Soil properties of the soil samples

按照常见保水剂的组成成分^[14]，大致可以分为3类：多种单体共聚交联物类保水剂、有机-无机复合类保水剂、单一高分子聚合物类保水剂。根据以上分类选择3种供试保水剂：SAP-A保水剂为邯郸市翔保商贸有限公司提供的丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物，属于多种单体共聚交联物类保水剂，干燥时为白色小颗粒，加水后呈透明凝胶状；SAP-B保水剂为山东胜利油田长安集团聚合物公司提供的聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂(凹凸棒土为硅酸盐黏土矿物)，属于有机-无机复合类保水剂，干燥时为褐色颗粒，加水后呈黄色凝胶状；SAP-C保水剂为义乌市鑫邦环保科技有限公司提供的高分子聚丙烯酰胺型保水剂，属于单一高分子聚合物类保水剂，干燥时为白色粉末状，加水后呈透明糊状。

采用控制试验，试验设计4种干湿交替次数：1次干湿交替(DW1，1 drying-rewetting cycle)；3次干湿交替(DW3，3 drying-rewetting cycles)；6次干湿交替(DW6，6 drying-rewetting cycles)；10次干湿交替(DW10，10 drying-rewetting cycles)。试验设计添加3种保水剂(SAP-A、SAP-B、SAP-C)与3种用量(低用量、中用量、高用量)，并设置1个不添加保水剂的对照组，共40种处理，每个处理重复3次，试验组设计见表 2。

表 2(Tab. 2)

表 2 试验设计及用量 Tab. 2 Design of experiments 试验组 Experiment group 保水剂:土壤 SAP:Soil/(g·kg-1) SAP-A1 DW1 1 SAP-A2 DW1 3 SAP-A3 DW1 6 SAP-B1 DW1 1 SAP-B2 DW1 3 SAP-B3 DW1 6 SAP-C1 DW1 0.25 SAP-C2 DW1 0.5 SAP-C3 DW1 1 CK DW1 0 SAP-A1 DW3 1 SAP-A2 DW3 3 SA-A3 DW3 6 SAP-B1 DW3 1 SAP-B2 DW3 3 SAP-B3 DW3 6 SAP-C1 DW3 0.25 SAP-C2 DW3 0.5 SAP-C3 DW3 1 CK DW3 0 SAP-A1 DW6 1 SAP-A2 DW6 3 SAP-A3 DW6 6 SAP-B1 DW6 1 SAP-B2 DW6 3 SAP-B3 DW6 6 SAP-C1 DW6 0.25 SAP-C2 DW6 0.5 SAP-C3 DW6 1 CK DW6 0 SAP-A1 DW10 1 SAP-A2 DW10 3 SAP-A3 DW10 6 SAP-B1 DW10 1 SAP-B2 DW10 3 SAP-B3 DW10 6 SAP-C1 DW10 0.25 SAP-C2 DW10 0.5 SAP-C3 DW10 1 CK DW10 0 注：大写英文字母SAP-A、SAP-B、SAP-C分别为保水剂的种类为丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂、聚丙烯酰胺型保水剂，SAP-A、SAP-B、SAP-C后接阿拉伯数字1、2、3分别为保水剂的用量为低用量、中用量、高用量，DW1、DW3、DW6、DW10分别为干湿交替的次数为1次、3次、6次、10次，CK为不添加保水剂的对照组。下同。Notes：The capital letters SAP-A，SAP-B，SAP-C respectively represent the types of SAP: acrylamide acrylate copolymer crosslinker, polyacrylic acid/attapulgite composite，and polyacrylamide. Arabic numerals 1, 2 and 3 refer to that the dosage of water retaining agent is low, medium and high, respectively. DW1, DW3, DW6 and DW10 refer to the cycles of drying-rewetting alternation once, 3 times, 6 times and 10 times, respectively. CK refers to the control group without water retaining agent. The same below

表 2 试验设计及用量 Tab. 2 Design of experiments

模拟土柱试验于2018年6—10月在北京林业大学三顷园苗圃进行。选择长度为50 cm、直径为8 cm，底部有漏水孔的有机玻璃圆筒作为试验容器。有机玻璃圆筒的底部用200 mesh的尼龙网筛封口，并装入厚度约5 cm的碎石作为反滤层。在容器中分层均匀装入厚度为30 cm的砂土，分别将保水剂混合在距砂土表面3~8 cm的土层中。模拟土柱置于室外透明塑料棚下，四周通风且不被雨淋。模拟土柱示意图如图 1。

图 1(Fig. 1)

图 1 模拟土柱布设图 Fig. 1 Sketch of simulated soil column

干湿交替处理前静置1周使土体结构稳定。湿润处理方法：根据中国气象数据共享服务平台灵武市30年(1981—2010年)降雨数据，得到平均30年7—9月份降雨量数据(该地降雨主要集中在7—9月份)，干湿交替过程采用人工模拟降雨补充水分，降雨时间为1 h，降雨强度为13 mm/h。由于实验在6~9月份进行，降雨结束后在容器上方悬挂硅胶干燥剂且每天更换，所有实验组土壤含水量均能在9 d内降低到1.5%以下；因此干湿交替周期定为9 d，干湿交替处理过程见图 2。

图 2(Fig. 2)

图 2 干湿交替各处理示意图 Fig. 2 Sketch of drying-rewetting alternation

用环刀法测定土壤密度及孔隙度^[15]；重铬酸钾-外加热法测定土壤有机质^[16]；称量法测定土壤累计蒸发量曲线^[17]；离心机法测定土壤水分特征曲线^[18]，测定吸力段范围为0.8~1 000 kPa。本试验均取含保水剂砂土层进行指标测定。

Gardner模型是描述土壤水分特征曲线的常用经验公式，适用于我国大部分地区的土壤^[19]；因此本研究采用Gardner模型对土壤水分特征曲线进行拟合。该模型方程如下：

式中：h为土壤水吸力，cm；θ为土壤体积含水率，%；a、b为拟合参数，参数a表征土壤持水能力，参数b表征土壤体积含水率变化的快慢，均为量纲一的量，且其值大于0。

试验所得数据利用SPSS 23.0进行单因素方差分析以及LSD多重比较法(P < 0.05)分析，用Origin 8.0进行模型拟合及制图。

土壤持水性能与土壤密度、土壤总孔隙度、土壤毛管孔隙度、土壤饱和含水率和土壤有机质等土壤理化性质有关^[20]。不同干湿交替次数下保水剂对砂土的密度的影响见图 3。试验各处理组的密度介于1.08~1.57 g/m³之间。分别在砂土中添加3类保水剂，密度均随用量增加而降低，且SAP-B降低密度的作用最强，SAP-A次之，SAP-C降低密度的作用最弱。分别在砂土中添加低用量的3类保水剂，多次干湿交替会显著降低土壤密度(P < 0.05)，添加SAP-A、SAP-B、SAP-C这3类保水剂的砂土DW10与DW1相比密度分别降低8.38%、2.80%、5.24%；分别在砂土中添加高用量的3类保水剂，干湿交替次数增加会显著升高土壤密度(P < 0.05)，分别添加3类保水剂的砂土DW10与DW1相比密度分别升高9.44%、9.29%、4.68%。

图 3(Fig. 3)

不同小写字母表示同一保水剂种类及用量内不同干湿交替次数间差异显著(P < 0.05)。 Different lowercase letters indicate that there is a significant difference among different drying-rewetting alternating cycles within the same type and dosage of super absorbent polymer(P < 0.05). 图 3 各试验组土壤密度 Fig. 3 Soil bulk density of each experiment group

不同干湿交替次数下保水剂对砂土的饱和含水率的影响如图 4。分别在砂土中添加3类保水剂，饱和含水率与用量变化呈正相关，且SAP-B增加饱和含水率的作用最强，SAP-A次之，SAP-C增加饱和含水率的作用最弱。分别在砂土中添中用量或高用量的SAP-A与SAP-B，多次干湿交替均极显著降低砂土的土壤饱和含水率(P < 0.01)，分别在砂土中添加中用量的SAP-A与SAP-B，DW10与DW1相比砂土的饱和含水率分别降低8.57%和14.09%，分别在砂土中添加高用量的SAP-A与SAP-B，DW10与DW1相比砂土的饱和含水率分别降低24.41%和19.27%。添加保水剂的各试验组的饱和含水率均高于对照组，添加保水剂的砂土经历10次干湿交替后饱和含水率仍高于对照组。

图 4(Fig. 4)

图 4 各试验组饱和含水率 Fig. 4 Saturated water content of each experiment group

各试验组土孔隙度与有机质含量的结果见表 3。分别在砂土中添加低中高3种用量的3种保水剂，均呈现出保水剂用量越多，总孔隙度以及毛管孔隙度越大的现象；且SAP-B增加总孔隙度以及毛管孔隙度的作用最强，SAP-A次之，SAP-C增加总孔隙度以及毛管孔隙度的作用最弱；保水剂的种类与用量对总孔隙度以及毛管孔隙度的影响规律与对饱和导水率的影响规律基本一致。多次干湿交替均会极显著降低砂土的土壤总孔隙度以及毛管孔隙度(P < 0.01)，且降低程度均大于对照组。本试验中，干湿交替频率与非毛管孔隙度没有显著相关性。添加保水剂的砂土经历10次干湿交替后总孔隙度均高于对照组。

表 3(Tab. 3)

表 3 各试验组基础理化性质 Tab. 3 Physicochemical properties of each experiment group 试验组 Experiment group 总孔隙度 Total porosity/% 毛管孔隙度 Capillary porosity/% 非毛管孔隙度 Non-capillary porosity/% 有机质Organic matter/(g·kg-1) SAP-A1 DW1 40.44±0.31a 38.66±0.49a 1.78±0.40a 3.55±0.28a DW3 37.85±0.72b 36.16±0.88ab 1.69±0.30a 3.30±0.11ab DW6 37.23±0.71b 35.81±0.59b 1.42±0.20a 3.08±0.06b DW10 36.47±1.03b 33.86±0.59c 2.61±1.35a 2.83±0.14b SAP-A2 DW1 42.09±0.72a 39.86±0.56a 2.22±0.20a 3.85±0.06a DW3 38.72±0.62b 36.99±0.66b 1.72±0.42a 2.86±0.09c DW6 37.42±1.03bc 35.37±1.104bc 2.04±0.06a 3.28±0.02b DW10 36.48±0.18c 34.17±1.05c 2.32±1.23a 3.18±0.14b SAP-A3 DW1 52.72±1.49a 48.66±1.77a 4.06±0.62a 3.58±0.15d DW3 51.05±0.93a 46.88±1.77ab 4.17±1.14a 4.33±0.09c DW6 45.95±2.23b 43.30±0.91b 2.65±1.37a 5.22±0.20b DW10 44.26±2.87b 42.08±1.63b 2.18±1.32a 6.32±0.29a SAP-B1 DW1 42.29±1.96a 40.72±1.64a 1.56±0.33a 3.26±0.06a DW3 38.78±0.69b 36.82±1.05b 1.96±0.42a 3.13±0.09a DW6 37.94±0.32b 35.99±0.33b 1.94±0.10a 2.65±0.13b DW10 36.82±1.05b 35.50±0.56b 2.12±0.66a 2.35±0.08c SAP-B2 DW1 50.14±1.47a 47.93±0.82a 2.20±0.84a 3.14±0.06a DW3 46.75±0.59b 45.21±0.94b 1.54±0.41a 2.67±0.10b DW6 45.42±1.14b 43.48±0.84c 1.93±0.31a 2.66±0.09b DW10 43.62±0.89b 42.02±0.77c 1.60±0.42a 3.26±0.13a SAP-B3 DW1 58.72±1.40a 56.33±0.87a 2.38±0.88a 3.14±0.07d DW3 55.53±1.90b 52.73±0.87b 2.80±1.04a 3.60±0.06c DW6 53.83±0.30b 51.09±0.47c 2.73±0.45a 4.24±0.12b DW10 52.38±0.52b 49.11±0.88d 3.27±0.44a 4.55±0.11a SAP-C1 DW1 41.22±0.67a 39.14±0.48a 2.08±0.46a 2.88±0.06a DW3 39.14±0.66b 37.28±0.35b 1.86±0.39a 2.47±0.06b DW6 37.75±0.68c 36.21±0.52b 1.53±0.40a 2.24±0.07c DW10 37.26±0.64c 35.47±1.27b 1.79±0.65a 2.01±0.07d SAP-C2 DW1 44.10±0.45a 42.16±0.27a 1.93±0.37a 3.23±0.06a DW3 41.11±0.92b 39.97±0.98b 1.13±0.10b 2.81±0.12b DW6 41.03±0.58b 38.76±0.50b 2.27±0.48c 2.98±0.12b DW10 38.71±0.65c 36.70±1.14c 2.00±0.49c 3.36±0.09a SAP-C3 DW1 47.73±0.44a 45.73±0.49a 2.00±0.06a 3.12±0.12d DW3 46.56±0.62b 44.16±0.46b 2.40±0.51a 3.67±0.11c DW6 46.20±0.57b 42.92±0.43c 3.27±0.28b 4.03±0.08b DW10 44.49±0.46c 41.79±0.49d 2.69±0.23b 4.53±0.10a CK DW1 39.01±0.28a 36.84±0.25a 2.15±0.45a 2.72±0.45a DW3 37.91±0.17b 36.06±0.19a 1.84±0.19a 2.65±0.45a DW6 37.08±0.20c 34.89±0.78b 2.18±0.71a 2.73±0.46a DW10 36.30±0.15d 34.33±0.23b 1.96±0.37a 2.73±0.47a 注：±后为标准差(n=3)。Notes：Data behind± is the standard deviation.

表 3 各试验组基础理化性质 Tab. 3 Physicochemical properties of each experiment group

对没有添加保水剂的对照组，干湿交替次数对砂土的有机质含量没有显著影响。分别在砂土中添加低用量的SAP-A、SAP-B和SAP-C等3类保水剂，多次干湿交替均会极显著减少砂土的有机质含量(P < 0.01)，分别添加3类保水剂的砂土DW10与DW1相比有机质含量分别降低20.32%、27.06%、30.03%；分别在砂土中添加高用量的3类保水剂，干湿交替次数增加会极显著升高砂土的有机质含量(P < 0.01)，添加3类保水剂的砂土DW10与DW1相比有机质分别升高76.39%、44.89%、45.14%。

3种保水剂均能增加砂土孔隙度以及饱和含水率，减少密度，且均随保水剂用量增大，影响效果越明显，此结果与前人研究结果一致^{[3, 6, 21]}。保水剂添加在砂土中，当土壤水分饱和时，保水剂与水分子结合形成有储水功能的凝胶状物质。吸水后的保水剂体积增大，以大颗粒形式存在于砂土中，因此砂土孔隙度增大、饱和含水率增大，密度减少。保水剂用量增大致使吸水膨胀的保水剂颗粒增多，因而用量与影响效果成正相关。

土壤累计蒸发量变化曲线能直观地反映土壤保水能力。通过分析图 5得出，各处理组曲线的增长趋势有先快后慢的规律，9 d后土壤累计蒸发量在53.6~65.0 g之间。3类保水剂对砂土的蒸发量影响一致：保水剂用量越多，土壤累计蒸发量越少，添加SAP-A与SAP-B的砂土蒸发量与添加SAP-C的砂土相比较少，抑制水分蒸发能力较强。保水剂的种类与用量对抑制砂土蒸发的影响规律与对饱和导水率、总孔隙度以及毛管孔隙度的影响规律基本一致。

图 5(Fig. 5)

图 5 各试验组累计蒸发曲线 Fig. 5 Cumulative evaporation curves of each experiment group

在砂土中分别添加低中高用量的3类保水剂，干湿交替均能增加土壤累计蒸发量，且于第6天增加量最明显。第6天，在砂土中分别添加低中高用量的SAP-A，DW10与DW1相比砂土的累计蒸发量分别增加11.61%、18.82%、23.36%；在砂土中分别添加低中高用量的SAP-B，DW10与DW1相比砂土的累计蒸发量分别增加10.32%、10.15%、12.51%；在砂土中分别添加低中高用量的SAP-C，DW10与DW1相比累计蒸发量分别增加7.94%、9.52%、12.96%。

土壤水分特征曲线是土壤体积含水率与土壤水吸力之间的关系曲线，能反映土壤的释水过程^[22]。本试验采用Gardner模型对实测值进行拟合，各处理的决定系数R²均大于0.85，该模型能较好地反映本试验土壤水吸力与土壤体积含水量之间的关系。各试验组模型拟合参数见表 4。Gardner模型参数a表征土壤持水能力，参数b表征土壤体积含水率变化的快慢。由表 4可以分析出：与对照组相比，添加3种保水剂均能提高砂土的土壤持水能力、减缓砂土的土壤含水率的变化速度，且用量与土壤持水能力正相关；对于分别在砂土中添加低中高用量的SAP-A、SAP-B和SAP-C等3类保水剂的实验组，增加干湿交替次数，均能减弱土壤持水能力并且加快土壤含水率变化；DW6与DW10之间有部分参数交叉；添加保水剂的砂土经历10次干湿交替后持水性能均高于对照组。

表 4(Tab. 4)

表 4 各试验组模型拟合参数 Tab. 4 Model fitting parameters of each experiment group DW1 DW3 DW6 DW10 a b R2 a b R2 a b R2 a b R2 SAP-A1 34.597 0.028 0.921 31.017 0.089 0.962 24.699 0.133 0.942 12.361 0.366 0.928 SAP-A2 35.714 0.026 0.938 27.928 0.070 0.952 27.017 0.124 0.944 15.677 0.217 0.977 SAP-A3 47.346 0.039 0.907 41.615 0.064 0.915 37.975 0.055 0.960 23.742 0.156 0.874 SAP-B1 17.489 0.229 0.979 11.989 0.375 0.957 9.023 0.405 0.993 9.126 0.430 0.991 SAP-B2 25.174 0.237 0.922 20.223 0.225 0.979 13.386 0.346 0.978 13.232 0.394 0.990 SAP-B3 44.551 0.083 0.862 38.978 0.098 0.911 36.166 0.097 0.896 20.549 0.278 0.893 SAP-C1 23.961 0.133 0.955 19.214 0.196 0.913 9.813 0.375 0.962 10.253 0.475 0.955 SAP-C2 26.202 0.116 0.918 19.156 0.169 0.962 9.510 0.452 0.933 8.896 0.420 0.903 SAP-C3 33.014 0.037 0.959 26.331 0.088 0.919 12.88 0.355 0.918 7.729 0.455 0.904 CK 7.601 0.493 0.923 注：小写英文字母a、b分别为Gardner模型的拟合参数，参数a表征土壤持水能力，参数b表征土壤体积含水率变化的快慢。Notes：The small letters a and b are the fitting parameters of Gardner model, a represents the soil water-holding capacity, and b represents the change speed of soil volume water content.

表 4 各试验组模型拟合参数 Tab. 4 Model fitting parameters of each experiment group

土壤中可被植物吸收的水分称为有效水，又分速效水与迟效水，速效水介于田间含水量与暂时萎蔫系数之间，迟效水介于暂时萎蔫系数与永久萎蔫系数之间；重力水会短时间下渗无法被植物吸收，介于饱和含水量与田间含水量之间^[23]。各处理组水分有效性如图 6。施用SAP-A、SAP-B和SAP-C等3类保水剂的砂土的土壤速效水含率为2.11%~32.43%，迟效水含率为0.06%~1.62%，重力水含率为0.47%~28.1%。各实验组重力水与有效水含率的差异明显，迟效水含率小且差异小。随干湿交替次数增加，各实验组重力水含率均增多，速效水含率基本呈现先增多后减少的趋势。对于分别施用低中高用量SAP-A的实验组，DW6与DW1相比砂土的速效水含率增加171.95%、344.62%、39.57%；对于分别施用低中高用量SAP-B的实验组，DW3与DW1相比砂土的速效水含率增加-68.21%、-13.01%、111.73%；对于分别施用低中高用量SAP-C的实验组，DW3与DW1相比砂土的速效水含率增加-3.40%、168.13%、152.09%；分别在砂土中添加低中高用量的3类保水剂，DW10与DW1相比砂土的速效水含率减少2.56~85.97%。

图 6(Fig. 6)

图 6 各试验组水分有效性对比 Fig. 6 Comparison of soil moisture availability among different experiment groups

保水剂主要通过2种作用与水分子结合：一方面保水剂具有三维网状结构，利用物理吸附作用储水；一方面水分子与亲水基团相互作用、水分子与高分子链结合形成氢键，利用化学键结合，达到储水作用^[24]。施加保水剂的土壤在干湿交替过程中，土壤与保水剂经历了吸水-失水过程，保水剂会在湿润时吸水膨胀、干燥时缓慢失水。保水剂在反复吸水失水过程中，高分子链以及亲水基团不同程度被破坏，与水分子结合能力变弱^[10]。在干旱半干旱区，雨季与旱季相比，土壤微生物群落总生物量增多^[25]，且雨季土壤经历的干湿交替次数多，有研究^[26]证明微生物活动能降解保水剂，从而干湿交替间接加速保水剂降解; 因此，土壤干湿交替一方面直接破坏保水剂结构，一方面增加微生物群落总生物量，加速降解保水剂，削弱保水剂的耐用性。

本试验中，在砂土中分别添加低中高3种用量的丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物保水剂、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂的实验组，干湿交替次数与土壤饱和含水率呈显著负相关性。土壤干湿交替破坏丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物以及聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂结构中的高分子链以及亲水基团，伴随微生物对其的分解作用，促使含保水剂砂土的吸水量减少。在砂土中的保水剂颗粒吸水膨胀后形成的孔隙以土壤毛管孔隙为主，在土壤干湿交替中，保水剂颗粒遭受破坏以及降解，致使土壤毛管孔隙度显著降低。

本试验中，聚丙烯酰胺型保水剂的抑制砂土水分蒸发效果较弱，这可能是因为聚丙烯酰胺型保水剂与丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物保水剂、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂相比，三维网状结构能吸附的水分较少、与水分子结合的化学键较少，从而砂土的饱和含水率低，累计蒸发量大。在砂土中分别添加低中高3种用量的丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物保水剂、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂、聚丙烯酰胺型保水剂的实验组，保水剂用量与累计蒸发量呈负相关，且保水剂抑制水分蒸发效果随着干湿交替频率的增加而减弱。这是因为土壤孔隙度影响着土壤水分蒸发^[27]，干湿交替作用使含保水剂的砂土毛管孔隙度降低。

在砂土中分别添加低中高3种用量丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物保水剂、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂、聚丙烯酰胺型保水剂的实验组，与不添加保水剂的对照组相比，Gardner模型中表征土壤持水性能的参数a均增加，且参数a同样随干湿交替次数增加而减少，该实验结果与李景生等^[12]的观点一致。

在砂土中分别添加低中高3种用量的丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物保水剂、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂、聚丙烯酰胺型保水剂的实验组，与不添加保水剂的对照组相比，均表现出减少重力水，增加速效水含量。保水剂吸水后膨胀成凝胶状大颗粒，在土壤中增加孔隙，并缓慢释放水分供植物利用^[12]。当土壤水分饱和时，部分水分储存于保水剂中，因此不易蒸发及下渗^[8]；当土壤水分开始减少，吸水膨胀的保水剂开始逐渐释水，从而速效水含量增加。本试验中，砂土中速效水含量并不会随干湿交替而立即减少，3~6次干湿交替后，速效水开始减少，10次干湿交替后有效水含量与对照组相差无几。因此对植被来说，保水剂对植物的减缓水分胁迫功能不会因干湿交替频率增加而立即消失。

1) 丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物保水剂、聚丙烯酸/凹凸棒复合保水剂、聚丙烯酰胺型保水剂均能增加砂土的总孔隙度以及饱和含水率，抑制蒸发，增加砂土速效水含量，提高砂土持水性能。本试验中，添加用量为6 g/kg的丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物类保水剂的砂土持水性能最优，添加用量为0.25 g/kg的聚丙烯酰胺型保水剂的砂土持水性能最弱。

2) 干湿交替会削弱保水剂对砂土饱和导水率、毛管孔隙度、抑制水分蒸发以及持水性能的提高。加入砂土中的保水剂用量越多，干湿交替对保水剂提高砂土饱和导水率、毛管孔隙度、抑制水分蒸发能力以及持水性能的效果削弱程度越明显。添加6 g/kg的丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物类保水剂的砂土，经历10次干湿交替与1次干湿交替相比，总孔隙度减少16.04%，饱和含水率减少24.41%，第6天累计蒸发量增加23.36%，Gardner模型中参数a的值减少49.85%，有效水含量较少2.56%，10次干湿交替后，其各指标仍优于不含保水剂的砂土。

3) 添加保水剂的砂土在1~3次干湿交替过程中，速效水含量增加；3~6次干湿交替后，速效水含量减少。保水剂对植物的减缓水分胁迫功能不会因干湿交替频率增加而立即削弱。