ما أنواع التربة غير المناسبة لاستخدام PVP؟

تعتمد ملاءمة بولي فينيل بيروليدون (PVP) في التربة بشكل كبير على الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة (مثل تكوين الجسيمات، ودرجة الحموضة، والملوحة، ومحتوى المادة العضوية) والقضايا الأساسية (مثل التماسك، واحتفاظ الماء، واحتياجات معالجة التلوث). عادةً ما تكون الأنواع التالية من التربة غير مناسبة لاستخدام PVP أو تتطلب قيودًا صارمة على استخدامه بسبب "عدم قدرة PVP على معالجة القضايا الأساسية"، أو "قابلية حدوث آثار سلبية"، أو "اقتصاديات سيئة للغاية":

1. التربة المالحة القلوية (pH > 8.5، EC > 4 مللي سيمنز/سم): يكون PVP غير فعال وقد يفاقم الضرر الناتج عن الملوحة

المشكلة الأساسية للتربة المالحة القلوية هي الأيونات المالحة العالية (مثل Na⁺ و Cl⁻ ) و وقيمة pH عالية ، مما يؤدي إلى تشتت الكولويديات في التربة، وضعف النفاذية، وصعوبة امتصاص جذور المحاصيل للماء. إن مادة البولي فينيل بيروليدون (PVP) لا تكون فعالة فقط في مثل هذه الترب، بل قد يكون لها أيضًا آثار سلبية للأسباب التالية:

• يؤدي البيئة ذات الملوحة العالية إلى تدمير وظيفة الامتصاص والاحتفاظ بالماء لمادة PVP.
  إن وجود كمية كبيرة من الأيونات الموجبة مثل Na⁺ و Ca²⁺ في التربة المالحة القلوية سيتنافس مع المجموع القطبية (مجموعات الأميد) على سلسلة جزيء PVP على المواقع المرتبطة، مما يضعف قدرة PVP على امتصاص جزيئات التربة. وبالتالي، لا يمكن أن تثبت بشكل مستقر طبقة الفيلم الواقي المتكونة من البوليمر، ما يجعل تأثير منع التكتل غير فعال تمامًا. وفي الوقت نفسه، ستؤدي الملوحة العالية إلى تدمير البنية ثلاثية الأبعاد لهلام PVP، ما يسبب انخفاض قدرته على الاحتفاظ بالماء بأكثر من 50٪ (أي لا يمكنه حبس الرطوبة وقد يسرّع من تبخرها).
• القيمة العالية لدرجة الحموضة (pH) تثبط امتزاز PVP للعناصر الثقيلة (في حال كانت هناك حاجة لإعادة التأهيل).
  إذا كانت التربة القلوية المالحة ملوثة أيضًا بالمعادن الثقيلة، فإن امتزاز PVP لأيونات Pb²⁺ وCd²⁺ يعتمد على "الارتباط بروابط تناسقية"، وستؤدي القيمة العالية لدرجة الحموضة (>8.5) إلى تقليل تأين مجموعة الأميد في PVP، مما يقلل بشكل كبير من قدرتها على التناسق، وقد يؤدي حتى إلى انفصال أيونات المعادن الثقيلة الممتزة، ما يزيد بدوره من خطر امتصاص المحاصيل لها.
• لا يعالج المشكلة الأساسية للتربة القلوية المالحة وقد يؤدي إلى تفاقم الضرر الناتج عن الملوحة
  . فهو لا يمتلك القدرة على تقليل مستويات الملح أو تعديل درجة الحموضة. إن الطرق الرئيسية لتحسين التربة القلوية المالحة هي غسل التربة وتصريف الملح، واستخدام الجبس/الجبس المنزوع الكبريت لتقليل المستويات القلوية، وزيادة استخدام الأسمدة العضوية لتحسين البنية الغروية. إن استخدام PVP ليس فقط غير فعال من حيث التكلفة، بل قد ترتبط سلاسل البوليمر المتبقية فيه مع أيونات الصوديوم في التربة، مشكلة معقدات ملح-بوليمر تسد مسام التربة وتضعف النفاذية أكثر.

2. الطين الثقيل (محتوى الطين > 40%): معرّض لـ"الاختناق والانضغاط"، وتأثيره أسوأ بكثير من المحسّنات التقليدية

المشكلة الأساسية في التربة الطينية الثقيلة هي الجسيمات الدقيقة، والمسام الصغيرة، وضعف النفاذية للهواء، وسهولة تراكم المياه والانضغاط . يتطلب التحسين "تعزيز استقرار البنية الحبيبية" (مثل زيادة استخدام الأسمدة العضوية والفحم الحيوي) بدلًا من التأثير المؤقت لنثر PVP. الأسباب التي تجعل التربة الطينية الثقيلة غير مناسبة لاستخدام PVP هي كما يلي:

• قد يؤدي استخدام كمية زائدة من PVP إلى انسداد المسام وتفاقم
  المسام الضيقة للتربة الطينية الثقيلة التي تعاني من نقص الأكسجين. إذا تم استخدام PVP (خاصة عند تركيز يزيد عن 0.2%)، فإن سلاسله البوليمرية ستشكل "طبقة هلامية متقاطعة بشكل مفرط" بين جزيئات التربة، مما يسد تمامًا المسام الشعرية والمسام التنفسية. بعد الري، لا يمكن للماء أن ينفذ ولا تستطيع الجذور التنفس، بل يؤدي إلى "انضغاط لا هوائي" (تتعفن جذور المحصول ويصفر أوراقها)، وهي مشكلة أكثر خطورة من مشكلة التربة الطينية الثقيلة غير المعالجة.
• يُخفق PVP في تكوين تجمعات مستقرة، كما أن تأثيره المضاد للانضغاط قصير الأمد.
  السبب الجوهري لتكتل التربة الطينية الثقيلة هو نقص المادة العضوية، مما يمنع جسيمات التربة من تكوين تجمعات مستقرة أمام الماء. بينما يمكن لمركب الـPVP أن يُفرق الجسيمات على المدى القصير، فإن "التجمعات الدقيقة" الناتجة هي هياكل فيزيائية مؤقتة (تتفكك مع الأمطار الغزيرة أو الري) ولا يمكنها أن تحل محل "التجمعات المستقرة طويلة الأمد" التي تتشكل بفعل الأسمدة العضوية. بعد أسبوع إلى أسبوعين من الاستخدام، ستعود التربة للتكتل مرة أخرى، وقد تزيد بقايا مركب الـPVP من صلابتها.
• الكفاءة الاقتصادية ضعيفة للغاية. المحسنات التقليدية أكثر كفاءة.
  يتطلب التربة الطينية الثقيلة كمية كبيرة من المحسنات لتحقيق تأثير فعّال. إذا استُخدم الـPVP (بتكلفة 20-30 يوان/كغ)، فإن الجرعة المطلوبة لكل مو تصل إلى 300-500 كغ (بتركيز 0.2%)، وبتكلفة تتجاوز 6000 يوان، وهي تكلفة أعلى بكثير من استخدام الأسمدة العضوية (50-100 يوان/مو) أو الفحم الحيوي (200-300 يوان/مو)، كما أن التأثير أضعف، وبالتالي يكون غير عملي تمامًا.

3. التربة الرملية (محتوى الرمل > 80%): يُفقد البولي فينيل بيروليدون (PVP) بسهولة، والتأثير قصير الأمد، والتكلفة مرتفعة.

المشكلة الأساسية في التربة الرملية هي ضعف قدرتها على الاحتفاظ بالماء والسماد، وخشونة جزيئاتها، وضعف قدرتها على الامتصاص ، ولكنها لا تتماسك بسهولة (وجود مسام كبيرة بين الجزيئات). وعلى الرغم من أن البولي فينيل بيروليدون (PVP) يمكنه الاحتفاظ بالماء في التربة الرملية لفترة قصيرة، إلا أنه عمومًا غير مناسب للاستخدام بسبب "سهولة فقده، والحاجة إلى تطبيقات متكررة، وانخفاض الكفاءة الاقتصادية":

• يتمتع البولي فينيل بيروليدون (PVP) بقدرة ضعيفة على الامتصاص، ويُفقد بسهولة مع المطر/الري.
  جزيئات التربة الرملية خشنة (مساحة سطحية صغيرة نسبيًا) ولها قوة ربط ضعيفة مع جزيئات بولي فينيل بايروليدون (PVP) (تعتمد بشكل أساسي على الروابط الهيدروجينية الضعيفة). عند الري أو هطول الأمطار، يمكن لـ PVP أن يتسرب بسهولة إلى الطبقات العميقة من التربة مع الماء (خارج نطاق امتصاص جذور المحاصيل)، ما يؤدي إلى انخفاض سريع في تركيز PVP في الطبقة السطحية للتربة – حيث لا تتجاوز مدة تأثير الاحتفاظ بالماء 2 إلى 3 أيام، ويُحتاج إلى إعادة التطبيق كل 3 إلى 5 أيام، مما يجعل العملية مرهقة.
• متطلبات منخفضة لمكافحة التماسك، وبالتالي تكون وظيفة PVP زائدة عن الحاجة.
  التربة الرملية تحتوي على مسام كبيرة بين الجزيئات، ما يجعل 'الانضغاط الكثيف' مستحيلاً تقريبًا (قد تحدث فقط شقوق طفيفة بسبب جفاف السطح، دون الحاجة إلى استخدام PVP). ولهذا فإن الوظيفة الأساسية لـ PVP (مكافحة التماسك) تكون تمامًا زائدة عن الحاجة في التربة الرملية، ويمكن تحقيق وظيفته المحدودة في الاحتفاظ بالماء من خلال طرق منخفضة التكلفة مثل التغطية بالقش أو إضافة حمض الهيوميك، دون الحاجة إلى الاعتماد على PVP.
• قد يؤدي الاستخدام الطويل الأمد إلى تجلط السطح
  . قد يؤدي التطبيق المتكرر لـ PVP في التربة الرملية إلى تراكم المادة التي لم تُفقد على السطح، مشكّلةً "طبقة هلامية رقيقة"؛ وعلى الرغم من أن هذه الطبقة يمكنها الاحتفاظ بالماء، فإنها ستعرقل دخول الهواء إلى التربة، مما يسبب نقص الأكسجة في الجذور السطحية (مثل اسوداد الجذور الليفية السطحية للقمح والذرة)، ما يؤثر بدوره على نمو المحاصيل.

4. التربة ذات المحتوى المنخفض جدًا من المادة العضوية (محتوى المادة العضوية <0.5%): لا يمكن لـ PVP أن يعمل بشكل فعّال وقد يؤثر على الكائنات الدقيقة

المشكلة الأساسية للتربة ذات المحتوى المنخفض جدًا من المادة العضوية (مثل التربة الرملية الفقيرة والتي تتعرض للرياح، والتربة العارية التي عانت من التآكل لفترة طويلة) هي نقص الكولويديات في التربة، وضعف النشاط الميكروبي، وهياكل متماسكة بشكل ضعيف (أو تربة مدممة لا أساس لها للتحسين) . لا يكون لـ PVP أي تأثير في مثل هذه التربة للأسباب التالية:

• بدون دعم من المادة العضوية، لا يمكن لـ PVP تكوين تجمعات دقيقة
  يجب أن يعتمد البولي فينيل بيروليدون (PVP) على الكولويودات التربة (مثل الدبال) كنقاط "تثبيت" لتكوين "الكُتل الدقيقة"، ولكن التربة الفقيرة بالمادة العضوية تحتوي على عدد قليل جدًا من الكولويودات - وبالتالي لا يمكن للسلاسل الجزيئية لـ PVP أن ترتبط بشكل مستقر مع جسيمات التربة، فتفقد مع الماء أو تنتشر بشكل عشوائي داخل التربة، ولا يمكنها منع الانضغاط أو الاحتفاظ بالماء.
• يُثبّط الكائنات الدقيقة المتبقية ويزيد من تدهور التربة.
  عدد الكائنات الدقيقة في التربة الفقيرة بالمادة العضوية يكون بالفعل ضئيلاً جداً (قدرة تحلل ضعيفة)، وقد تلتصق السلاسل عالية الجزيئات لـ PVP بسطح الكائنات الدقيقة، مما يثبط أنشطتها الأيضية (مثل تحلل كميات صغيرة من المادة العضوية و fixation النيتروجين)، ما يقلل أكثر من خصوبة التربة ويؤدي إلى دورة مفرعة من نوع "كلما زاد استخدامه، أصبحت التربة أفقر".
• جوهر تحسين التربة هو إعادة تزويد المادة العضوية. لا يمكن للبولي فينيل بيروليدون (PVP) أن يحل محلها تماماً
  هذا النوع من التربة. الطريقة الوحيدة لتحسين هذا النوع من التربة هي "إضافة كميات كبيرة من المادة العضوية" (مثل التسميد، وإعادة القش إلى الحقل، وزراعة الأسمدة الخضراء). بمجرد أن تزداد نسبة المادة العضوية إلى أكثر من 1٪، يمكن النظر في إجراءات تحسين إضافية. استخدام PVP ليس فقط فعالاً من حيث التكلفة، بل يؤدي أيضًا إلى تأخير عملية التحسين الأساسية.

5. التربة الملوثة بشدة بالمعادن الثقيلة (تركيز المعادن الثقيلة > 200 ملغ/كغ): قدرة الامتصاص لـ PVP غير كافية، مما قد يؤدي بسهولة إلى مشكلات ثانوية

يمكن لـ PVP أن يساعد فقط في معالجة التربة الخفيفة التلوث بالمعادن الثقيلة (التركيز < 100 ملغ/كغ) وهو غير مناسب تمامًا للتربة شديدة التلوث (مثل التربة المحيطة بمناطق التعدين، حيث تركيزات الرصاص/الكادميوم > 200 ملغ/كغ) للأسباب التالية:

• قدرة الامتصاص محدودة ولا يمكنها تقليل نشاط المعادن الثقيلة.
  يعتمد امتزاز PVP للمعادن الثقيلة على حلقة البايروليدون الموجودة في السلسلة الجزيئية. تبلغ قدرة الامتزاز لجرام واحد من PVP فقط 0.5~2 ملغ (حسب نوع الفاكهة والخضروات). تتطلب التربة شديدة التلوث تركيزًا عاليًا جدًا من PVP (>1%) لامتزاز بعض المعادن الثقيلة، ولكن التركيزات العالية من PVP قد تسد مسام التربة، مما يؤدي إلى نقص الأكسجين ويؤدي إلى تفاقم أضرار المحاصيل.
• من المستحيل إزالة المعادن الثقيلة تمامًا، ويمكن فقط "تثبيتها مؤقتًا".
  امتزاز PVP للمعادن الثقيلة هو عملية "قابلة للعكس" (فهو يتحرر في البيئة الحمضية أو عند وجود تركيزات عالية من كاتيونات أخرى). إذا انخفض درجة حموضة التربة في المناطق الملوثة بشدة لاحقًا (مثل الأمطار الحمضية)، فستُطلق المعادن الثقيلة الممتزة مرة أخرى، مما يتسبب في تلوث ثانوي. ولا يمكن حل المشكلة بشكل جذري (حيث تتطلب تقنيات متخصصة مثل "الغسيل" و"الإعاشة النباتية").

الخلاصة: الخصائص الأساسية للتربة غير المناسبة لاستخدام PVP

المفتاح لتحديد ما إذا كانت التربة مناسبة لـ PVP هو ما إذا كان يمكن لـ PVP معالجة المشكلات الأساسية للتربة دون التسبب في آثار جانبية سلبية . التربة التالية تفي بالخصائص الأساسية التي تجعلها "غير مناسبة":

• لا يمكن حل المشكلات الأساسية بواسطة PVP (مثل "خفض الملوحة وتعديل درجة الحموضة" في التربة القلوية المالحة، و"تثبيت التجمعات" في التربة الطينية الثقيلة، و"إضافة الأسمدة" للتربة الفقيرة في المادة العضوية)
• قد تنشأ بسهولة مشكلات جديدة بسبب خصائص PVP (مثل "نقص الأكسجين" في التربة الطينية الثقيلة، و"الفقد والهدر" في التربة الرملية، و"الانطلاق الثانوي" في التربة شديدة التلوث)
• الكفاءة الاقتصادية ضعيفة للغاية (على سبيل المثال، تتطلب التربة الطينية الثقيلة والرملية كمية كبيرة من PVP، وبالتالي تكون تكلفتها أعلى بكثير من المواد المحسنة التقليدية)

المنطق الأساسي لتحسين التربة هو "اتخاذ إجراءات مستهدفة للتعامل مع المشكلات الأساسية" (مثل تصريف الملح من التربة القلوية والملحية وإضافة الأسمدة العضوية إلى التربة الطينية الثقيلة). إن بولي فينيل بايروليدون (PVP) ما هو إلا "وسيلة مساعدة في سيناريوهات خاصة"، ولا يمكنه أن يحل محل تدابير التحسين التقليدية، ناهيك عن استخدامه في الأنواع غير المناسبة من التربة المذكورة أعلاه.