在农业生产中,大量施用化肥可能导致土壤退化甚至板结,降低土壤的保水保肥能力和空气含量,继而影响作物的呼吸作用和对养分的吸收,最终导致减产,严重者甚至会影响土壤p H值使得耕地变为不可耕种的土地。为了解决土壤板结问题,本文在合成不同分子量的线性聚丙烯酰胺(PAM)和荧光标记的线性聚丙烯酰胺(Fl-PAM)的基础上,将PAM施用于土壤,研究了土壤对PAM的吸附性能以及PAM对土壤的保水保肥能力、土壤容重、土壤水稳性团聚体含量的影响,以及施用PAM对玉米植株生长的影响;探索了以Fl-PAM作为标记物,对PAM在土壤中迁移的可视化研究的可能性;并初步考察了PAM对水生生物的急性毒性。主要研究工作包括:(1)采用自由基溶液聚合合成了一系列粘均分子量分别约为100万、300万和500万的PAM(PAM-1、PAM-2和PAM-3),采用自由基溶液共聚合合成了一系列粘均分子量分别约为100万、300万和500万的的Fl-PAM(Fl-PAM-1、Fl-PAM-2和Fl-PAM-3),所设计的合成工艺路线简单、高效,产物分子量可控。(2)室内模拟实验表明:土壤对PAM的吸附符合Langmuir吸附模型,为单分子层吸附,且吸附过程较为容易,土壤对PAM-1、PAM-2的理论饱和吸附量分别为151.5mg/g和666.7 mg/g;PAM施用于土壤能起到保水保肥的作用,且保水、保肥的效果随PAM浓度增加而增加;在一定分子量和施用量下,PAM能有效降低土壤容重,增加土壤水稳性团聚体的含量,其中,当PAM-2施用量为0.5 g/kg时的土壤容重最小,为1.03g/cm~3,比空白组降低10.4%;PAM-3施用量为50 mg/kg的土壤水稳性团聚体含量最高,为56.1%,比空白组提高32.5%;PAM在一定程度上还能促进玉米植株的生长,当PAM-3施用量为25 mg/kg时,玉米秸秆干重增重较空白组增加了15.1%;鱼类急性毒性试验结果表明,PAM水溶液对水生生物无急性毒性。(3)Fl-PAM在紫外灯的照射下能发出肉眼可见的绿色荧光,有利于对PAM在土壤中迁移的可视化研究;试验结果表明,Fl-PAM能随着水从土壤表面迁移到底部,初步实现了其在土壤中的迁移分布的可视化。