Якую ролю выконвае ПВП у глебе? Ці можа ён прадухіляць ушчыльванне глебы?

Як воднарастворымае палімер, PVP (палівінілпіралідон) у асноўным выкарыстоўваецца ў глебаўніках з-за яго утрыманне вады, дысперсія і адсорбцыя уласцівасці. Хоць ён можа спрыяць паляпшэнню глебы, гэта не асноўны ці асноўны матэрыял для паляпшэння глебы. Хоць ён і мае пэўны дапаможны эфект у прадухіленні ўщыльнення глебы, гэта патрабуе ўважлівага разгляду характарыстык глебы і правільнага выкарыстання, а яго эфектыўнасць слабейшая за традыцыйныя мэліяранты (напрыклад, арганічныя ўгнаенні і гумінавая кіслата) . Яго канкрэтны механізм дзеяння, прыдатныя сцэнары і абмежаванні можна даследаваць з трох наступных пунктаў гледжання:

1. Дапаможная роля PVP у «прадухіленні ўшчыльнення грунту»: паляпшэнне структуры грунту

Асноўнай прычынай ушчыльнення грунту з'яўляецца поганае агрэгаванне грунтовых часціц і адсутнасць арганічных рэчываў , што прыводзіць да цеснага злучэння часціц і памяншэння парыстасці (у выніку чаго паветра і вада пагано пранікаюць). PVP можа нязначна паляпшыць гэтую праблему дзякуючы "фізічнаму адсарбцыі" і "дэперсыі часціц". Канкрэтны механізм наступны:

• Палярныя групы (напрыклад, аміды) у ланцугу малекулы PVP адсарбцыруюцца на паверхнях грунтовых часціц (напрыклад, гліны і пылуну) праз водневыя сувязі і сілы Ван-дэр-Ваальса, фармуючы "палімерную ахоўную плёнку" на вонкавай паверхні часціц. Гэтая плёнка
  зніжае прамое злепліванне грунтовых часціц (падаўляе злепліванне часціц гліны з-за электрастатычных эфектаў), а таксама павялічвае паміжчасцічную змащвальнасць, памяншаючы імавернасць ушчыльнення пры намінальнай нагрузкі.
  Напрыклад , у глинястых глебах, схільных да ўшчыльнення, апрацоўка нізкаканцэнтраваным ПАП (0,1%-0,5% ад сухой вагі глебы) можа павялічыць дысперсію частак глебы на 10%-15% і змяншыць цвёрдасць паверхні прыкладна на 20% пасля паліву (пры адпаведным распушэнні глебы).
• палімер
  ланцугі выконваюць ролю "мостаў", што аккуратна злучаюць рассеяныя часткі глебы (напрыклад, пясок і пыл), утвараючы агрэгаты памерам у мікра-метры (замест шчыльна ўпакаваных вялікіх згусткаў). Гэтыя мікра-агрэгаты ствараюць маленькія пары, якія ўтрымліваюць ваду (зваць выпароўванне і ўшчыльненне), адначасова дазваляючы паветру пранікаць, і не дазваляючы глебе становіцца ўшчыльнёнай і герметычнай.
  Увага : Мікра-агрэгатная структура, утвораная ПАП меней стабільная і не можа замяніць "водастойкія агрэгаты" (доўгатрывалае супраціўленне эрозіі і ўшчыльненню), якія ўтвараюцца арганічнымі ўгнаеннямі і гумінавай кіслатой. Яна можа забяспечыць толькі часовую палягчэнне ўшчыльнення і патрабуе рэгулярнага папаўнення ці сумеснага выкарыстання з іншымі дадаткамі.
• Змяншыць паверхневае ўшчыльненне, выкліканае выпарэннем вады
  PVP мае пэўную здольнасць утрымання вады (можа ўбіраць ваду ў некалькі разоў больш за ўласную вагу, утвараючы гідрагель), што дазваляе прыліпаць да паверхні глебы і спавольніць хуткае выпарэнне вады. Паверхня глебы схільная да «пасыхання і трашчын» з-за раптоўнай страты вады (напрыклад, аголеная глеба ў засушлівых раёнах). Эфект утрымання вады PVP можа знізіць гэты рызыку і захоўваць рассыпчастае стан верхняга слою глебы.

2. Іншыя дапаможныя функцыі PVP у глебе (не асноўныя антытвёрдзяльныя)

Акрамя дапамогі ў прадухіленні ўщыльнення глебы, PVP таксама можа, згодна з яго характарыстыкамі, выконваць наступныя ролі ў глебе, аднак гэта ў асноўным «дапаможныя прымяненні», а не абавязковыя патрэбы:

• Сродак для ўтрымання вільгаці ў глебе (кароткатэрміновае, малых аб'ёмаў прымяненне):
  PVP убірае ваду, утвараючы гідрагель, які паступова высвятляе вільгаць, павялічваючы ўзровень вільгаці ў глебе. Гэта асабліва падыходзіць для маладых раслін, гаршачных раслін ці невялікіх участкаў глебы ў засушлівых рэгіёнах (напрыклад, для субстратаў для сажанцаў сукулент і агародніны). Напрыклад, даданне 0,2%–0,5% PVP у субстрат для сажанцаў можа павялічыць яго волагаёмістасць на 15%–25%, што зніжае частату паліву і прадухіляе ўшчыльленне субстрата з-за надмернага паліву.
  Абмежаванні : Волагаўтрымліваючая здольнасць PVP слабейшая за спецыялізаваныя сродкі для ўтрымання вільгаці ў глебе (напрыклад, паляакрыламід (PAM) і гумінавыя кіслоты), а яго вышэйшая кошт робіць яго непрыдатным для масштабнага выкарыстання ў сельскай гаспадаркі.
• Як носьбіт павольнага высвятлення для ўгнаенняў і пэстыцыдаў (павелічэнне выкарыстання)
  , PVP можа імабілізаваць водарасчынныя ўгнаеніі (такія як азотныя і калійныя ўгнаеніі) ці слабатоксічныя пэстыцыды ў глебе праз «капсуляванне» ці «адсорбцыю», спавольняючы іх вымыванне і страту (падобнае не дазваляе ім пранікаць у больш глыбокія пласты глебы разам з дажджавой вадой), што забяспечвае эфект «павольнага высвабоджання». Напрыклад, калі PVP змяшчаецца з сечавінай і ўносіцца ў глебу, перыяд высвабоджання сечавіны можа пашырыцца з аднаго-двох тыдняў да трох-чатырох тыдняў, што зніжае страту пажыўных рэчываў і прадухіляе засаленне глебы, выкліканае канцэнтраваным высвабоджаннем угнаення (што таксама непрама можа пагаршаць ушчыльленне глебы).
• Адсорбцыя іонаў цяжкіх металаў (дапаможнае ачыстка слабазагрязненых глеб): Піралідонавы цыкл у малекулярным ланцугу PVP можа адсарбаваць іоны цяжкіх металаў (напрыклад,
  Pb²⁺ , Cu²⁺ , і Cd²⁺ ) у глебе праз каардынацыйную адсорбцыю, памяншаючы іх біядаступнасць (зніжаючы ўзятынак у раслінах). Гэта робіць яго прыдатным для палёў або гаршачных глеб з невялікім загрязненнем цяжкімі металамі . Напрыклад, даданне 0,5%–1% PVP у грунт, забруджаны іонамі Pb²⁺, можа знізіць паглынанне цяжкіх металаў раслінамі на 20%–30%. Аднак гэта не поўнасцю выдаляе цяжкія металы і патрабуе дадатковых метадаў рэмедыяцыі (напрыклад, вымывання або фіторэмедыяцыі).

3. Асноўныя меркаванні (абмежаванні) пры выкарыстанні PVP для паляпшэння грунту

PVP — гэта не спецыяльны матэрыял, распрацаваны для паляпшэння грунту. Ён мае відавочныя абмежаванні ў практычным выкарыстанні, таму нельга занадта спадзявацца на яго:

• Менш эфектыўны ў параўнанні з традыцыйнымі дапоўненнямі і даражэйшы, чым PVP
  асноўныя падыходы да прадухілення ўшчыльнення грунту ўключаюць удабранне арганічнай рэчывы (напрыклад, кампосту і вяртання соломы ў поле), укашчэнне гумінавай кіслаты/біовуглю (для палепшэння сталасці агрэгатаў), або аптымізацыю агранародных працэсаў (каб пазбегнуць надмернай кампакцыі). Эфект ПАП супраць кампакцыі мае толькі кароткачасовае значэнне, а яго адзінкавая кошт істотна вышэй, чым у арганічных добрываў (прыкладна ў 5-10 разоў вышэй, чым у арганічных добрываў). Гэта робіць яго нявыгадным для масштабнага выкарыстання на вялікіх сельскагаспадарчых землях, і больш прыдатным для невялікіх, факусаваных месцаў прымянення (напрыклад, вырошчванне рассады і гаршачковыя расліны).
• Занадта частае выкарыстанне можа паўплываць на пранікальнасць глебы.
  Калі канцэнтрацыя ПАП занадта высокая (напрыклад, больш за 1%, у пераліку на сухую вагу глебы), яе палімерныя ланцугі могуць утварыць «перекрэшчанае» жалёпадобнае пакрыццё паміж часцінкамі глебы, што, у сваю чаргу, заблокаўвае пары глебы і прыводзіць да зніжэння пранікальнасці (падобна да «гіпоксіі і кампакцыі глебы»), асабліва ў гліністых глебах. Рызыка вышэй.
• Экалагічная разкладальнасць абмежаваная, і дозу трэба кантраляваць.
  Ступень дэградацыі PVP у прыродным грунце павольная (поўная дэградацыя займае ад некалькіх месяцаў да некалькіх гадоў, у залежнасці ад актыўнасці мікраарганізмаў). Даўгатэрміновае надмернае выкарыстанне можа прывесці да накаплення ў грунце высокамалекулярных палямераў. Хоць ён не мае выразнай токсічнасці, можа ўплываць на актыўнасць грунтовых мікраарганізмаў (напрыклад, інгібуючы некаторыя бактэрыі, якія раскладаюць арганічную рэчыву). Неабходна дотрымлівацца прынцыпу "нізкая канцэнтрацыя, кароткатэрміновае выкарыстанне" (адзінковая доза не павінна перавышаць 0,5% сухой вагі грунту).
• Не падыходзіць для ўсіх тыпаў грунтоў
  • Пясчаны грунт (добры пранікальнасць паветра, але поганое ўтрыманне вільгаці): эфекты ўтрымання вільгаці і дысперсіі PVP могуць крыху паляпшыць захоўванне плодароддзя грунтам, але маюць невялікі эфект на прадухіленне ўщыльнення (сам па сабе пясчаны грунт цяжка ўшчыльняецца);
  • Сольвата-лужны грунт (высокі ўзровень солей, высокі pH): навакольні іоны могуць перашкаджаць адсарбцы PVP, што значна зніжае яго эфектыўнасць, і таму ён не можа вырашыць праблему засалення глебы (патрабуюцца спецыяльныя дапоўненні, такія як гіпс і дэсернёвы гіпс).

Крыціўка

PVP можа выконваць ролю у прадухіленні ўщыльнення глебы, часовага ўтрымання вільгаці і паступовага высвятляння пажыўных рэчываў , але трэба ясна разумець:

• Яго ўплыў на ўщыльненне глебы з'яўляецца "дапаможным і кароткачасовым", значна слабей за традыцыйныя дапоўненні, такія як арганічныя ўгнаеніі і гумінавая кіслата, і таму не падыходзіць як асноўны матэрыял для прадухілення ўщыльнення глебы;
• Больш прыдатны для невялікіх і дробністых аб'ектаў (напрыклад, субстратаў для рассады і грунту для кветкавых гаршкоў), чым для вялікіх сельскагаспадарчых угоддзяў;
• Падчас выкарыстання неабходна строга кантраляваць канцэнтрацыю (0,1%~0,5%), каб пазбегнуць надмернага выкарыстання, якое можа прывесці да зніжэння прапускання паветра ці назапашвання ў навакольным асяроддзі.

Калі патрабуецца доўгатэрміновая і эфектыўная прафілактыка ўшчыльнення глебы, ключавым з'яўляецца дасягненне гэтага шляхам «павелічэння ўжывання арганікі + разумныя сельскія працы + навуковае ірыгацыя». PVP можа выкарыстоўвацца толькі як дадатковае сродак у спецыяльных сцэнарыях.