Якія тыпы глебы не падыходзяць для выкарыстання PVP?

Прыдатнасць PVP (палівінілпіралідону) для выкарыстання ў глебе значна залежыць ад фізічных і хімічных уласцівасцей (такіх як склад часціц, pH, солёнасць і змесці арганічнай рэчыві) і асноўных праблем (такіх як згушчэнне, ўтрыманне вільгаці і патрэбы ў рэмедыяцыі забруджвання). Наступныя тыпы глебы, як правіла, не прыдатныя для выкарыстання PVP або патрабуюць строгіх абмежаванняў на яго выкарыстанне з-за «няздольнасці PVP вырашаць асноўныя праблемы», «схільнасці да шкоднага ўздзеяння» ці «выключна поганай эканоміі»:

1. Салёна-лужная глеба (pH＞8,5, EC＞4 мс/см): PVP неэфектыўны і можа пагаршыць солявое пашкоджванне

Асноўная праблема салёна-лужнай глебы — высокая канцэнтрацыя солявых іонаў (напрыклад, Na⁺ і Cl⁻ ) і высокі значэнне pH , што прыводзіць да дысперсіі грунтовых калоідаў, поганай пранікальнасці і цяжкасцей у засваенні вільгаці каранямі раслін. PVP не толькі неэфектыўны ў такіх глебах, але можа таксама мець негатыўныя наступствы з наступных прычын:

• Асяроддзе з высокім утрыманнем солей разбуртае функцыі адсарбцыі і ўтрымання вільгаці PVP.
  Вялікая колькасць катионаў, такіх як Na⁺ і Ca²⁺, у салёна-лужных глебах будзе канкураваць з палярнымі групамі (аміднымі групамі) на малекулярным ланцугу PVP за сайты звязвання, што зніжае здольнасць PVP адсарбаваць часціцы глебы. Утворэнне "плёнак абароннага полімеру" не будзе стабільным, і эфект прадухілення цвёрдзенні цалкам страчаецца. Адначасова высокі ўзровень солей разбуртае трохмерную структуру гелю PVP, што прыводзіць да зніжэння яго здольнасці ўтрымліваць вільгаць больш чым на 50% (ён не можа ўтрымліваць вільгаць і можа паскорыць яе выпарэнне).
• Высокі значэнне pH інгібуе адсарбцыю цяжкіх металаў PVP (калі патрабуецца рэмедыяцыя).
  Калі солона-лужная глеба таксама забруджана цяжкімі металамі, адсорбцыя Pb²⁺ і Cd²⁺ ПАП залежыць ад «звязвання каардынацыйнымі сувязямі», а высокі ўзровень pH (>8,5) паслябее пратанаванне аміднай групы ПАП, значна зніжае каардынацыйную здольнасць і нават можа выклікаць дэсарбцыю адсорбаваных іонаў цяжкіх металаў, што ў сваю чаргу павялічвае рызыку ўсмоктвання іх раслінамі.
• не вырашае асноўнай праблемы солона-лужнай глебы і можа паглыбіць солявое пашкоджанне
  . Ён не мае здольнасці зніжаць узровень солі ці карыгаваць pH. Асноўныя метады паляпшэння солона-лужных глеб — гэта вымыванне і адвод солі, унесеннне гіпсу/дэсульфураванага гіпсу для зніжэння лужнасці, а таксама павелічэнне ўнесеннем арганічных угнаенняў для паляпшэння каляіднай структуры. Выкарыстанне ПАП не толькі неэканамічна, але яго застаючыяся палімерныя ланцугі могуць таксама злучацца з іонамі натрыю ў глебе, утвараючы соля-палімерныя камплексы, якія забіваюць пары ў глебе і яшчэ больш пагаршаюць пранікальнасць.

2. Цяжкія гліны (змест гліны > 40%): схільныя да «анаэробіі і ўшчыльнення», эфект значна горшы, чым пры выкарыстанні традыцыйных паляпшальнікаў

Асноўная праблема цяжкіх глін заключаецца ў тым, што дробныя часціцы, малыя пары, поганая пранікальнасць паветра і лёгкае накапленне вады і ўшчыльненне . Паляпшэнне патрабуе «павелічэння стабільнасці агрэгатыўнай структуры» (напрыклад, павелічэння ўнесенні арганічных добрываў і біовугля) замест кароткатэрміновага дэструктарнага эфекту PVP. Прычыны, з-за якіх цяжкія гліны не падыходзяць для выкарыстання PVP, наступныя:

• Занадта вялікая колькасць PVP можа лёгка забіваць пары і пагаршаць
  вузкія пары кіслароднай цяжкай глины. Калі выкарыстоўваецца PVP (асабліва пры канцэнтрацыі > 0,2%), яго палімерныя ланцугі ўтвараюць «зашчыльнены гелевы слой» паміж часцінкамі глебы, поўнасцю блакіруючы капілярныя і вентыляцыйныя пары. Пасля паліву вада не можа пранікаць, а корані не могуць дыхаць, што прыводзіць да «анаэробнага згусценні» (корані раслін гниюць, лісце жоўцее), што больш сур'ёзна, чым праблема няапрацаванай цяжкай глины.
• PVP не здольны ўтвараць стабільныя агрэгаты, і яго эфект зніжэння згусценні кароткім часовым.
  Асноўнай прычынай ушчыльлення цяжкіх глеявых глеб з'яўляецца адсутнасць арганічных рэчываў, што перашкаджае ўтварэнню вадастойкіх агрэгатаў у глебе. Хоць PVP можа разрыхліць часціцы на кароткі тэрмін, выніковыя "мікраагрэгаты" з'яўляюцца часовай фізічнай структурай (разпадаюцца пры моцных дажджах ці паліве) і не могуць замяніць "доўгатрывалыя стойкія агрэгаты", якія ўтвараюцца пры дапамозе арганічных дабрачак. Пасля аднаго-двох тыдняў выкарыстання глеба зноў ушчыльніцца, а астачы PVP могуць павялічыць яе цвёрдасць.
• Эканамічная эфектыўнасць вельмі нізкая. Традыцыйныя паляпшальнікі больш эфектыўныя.
  Для эфектыўнага ўздзеяння на цяжкі глей патрабуецца вялікая колькасць паляпшальніка. Калі выкарыстоўваецца PVP (кошт 20–30 юанёў/кг), норма ўнесенні на му павінна складаць 300–500 кг (канцэнтрацыя 0,2%), а кошт перавысіць 6000 юанёў, што значна больш, чым кошт арганічных дабрачак (50–100 юанёў/му) ці біовугальлю (200–300 юанёў/му), прычым эфект гіршы, таму гэта цалкам непрактычна.

3. Пясчаны грунт (змест пяску > 80%): PVP лёгка губляецца, эфект кароткі, а кошт высокі.

Асноўная праблема пясчаных глеб у тым, што яны погана ўтрымліваюць ваду і дабрыва, маюць буйныя часцінкі і слабую здольнасць да адсорбцыі , але яны не ўщыльняюцца (вялікія пары паміж часцінкамі). Хоць PVP можа на кароткі час задавальняць вільгаць у пясчаным грунце, яго, як правіла, нельга выкарыстоўваць з-за «лёгкай страты, патрэбы ў частым нанясенні і поганай эканамічнай эфектыўнасці»:

• PVP мае слабую здольнасць да адсорбцыі і лёгка губляецца пры дажджы/паліве.
  Часткі пясчанай глебы грубыя (малая велічыня спецыфічнай паверхні) і маюць слабую сувязную сілу з малекуламі PVP (галоўным чынам за кошт слабых вадародных сувязаў). Пры паліве або дажджы PVP лёгка пранікае ў глыбокія слоі глебы разам з вадой (за межы зоны ўсмоктвання каранёў раслін), што прыводзіць да хуткага зніжэння канцэнтрацыі PVP у верхнім слоі глебы — эфект заджымлення вільгаці захоўваецца ўсяго 2–3 дні, і неабходна паўтаральнае нанясенне кожныя 3–5 дзён, што зручнасць паслябляе.
• Нізкія патрабаванні да ўціскання, функцыянальнасць PVP з'яўляецца надмернай.
  Паміжчастковыя пары ў пясчаных глебах вялікія, таму «шчыльнае ўцісканне» фактычна немагчыма (магчыма толькі незначнае трэшчанне праз паверхневае перасыханне, без неабходнасці выкарыстання PVP). Асноўная функцыя PVP (супрацьузямленне) цалкам надмерная для пясчаных глеб, а яго абмежаваная функцыя заджымлення вільгаці можа быць дасягнута шляхам нізкакоштавых метадаў, такіх як мульчаванне соломай і ўнесеннем гумінавых кіслот, без выкарыстання PVP.
• Пры доўгатрывалым выкарыстанні можа назірацца загусанне паверхні
  . Шчыльнае ўжыванне PVP на пяшчаных глебах можа прывесці да таго, што PVP, які не страчаны, накапліваецца на паверхні, утвараючы "тонкі гелевы слой" — хоць гэты слой можа ўтрымліваць ваду, ён перашкоджае пранікненню паветра ў глебу, выклікаючы гіпоксію каранёў на паверхні (напрыклад, пачарненне паверхневых валасковых каранёў пшаніцы і кукурузы), што ў сваю чаргу ўплывае на рост раслін.

4. Глебы з вельмі нізкім зместам арганічных рэчываў (змест арганічных рэчываў <0,5%): PVP не можа функцыянаваць і можа ўплываць на мікраарганізмы

Асноўная праблема глеб з вельмі нізкім зместам арганічных рэчываў (напрыклад, бедныя, паддаўшыяся дзеянню ветру пяшчаныя глебы і аголеныя глебы, якія доўга падвяргаліся эразіі) заключаецца ў тым, што недахоп калоідаў у глебе, нізкая мікробная актыўнасць і рассыпчатая структура (або ўшчыльнёныя глебы без асновы для паляпшэння) . PVP неэфектыўны ў такіх глебах з наступных прычын:

• Без арганічных рэчываў PVP не можа ўтвараць мікраагрэгаты.
  PVP павінен спрымацца на грунтовыя калоіды (напрыклад, гумус) як «якарныя пункты» для ўтварэння «мікраагрэгатаў», але грунт, які не мае арганічных рэчываў, амаль не мае калоідаў — малекулярныя ланцужкі PVP не могуць стабільна злучацца з грунтовымі часцінкамі і ці змыўваюцца вадой, ці распаўсюджваюцца бязладна ў глебе, не магучы перашкодзіць ушчыльненню ці ўтрыманню вільгаці.
• Прыціскае астатнія мікраарганізмы і пагаршае забядненне глебы.
  Колькасць мікраарганізмаў у глебе, якая не мае арганічных рэчываў, і так вельмі мала (слабая здольнасць да разлажэння), а вышэйшыя малекулярныя ланцужкі PVP могуць прылягаць да паверхні мікраарганізмаў, прыціскаючы іх метабалічную актыўнасць (напрыклад, разкладанне невялікай колькасці арганічных рэчываў і фіксаванне азоту), яшчэ больш паніжаючы плодароддзе глебы і ствараючы парочную цыкл: «чым больш выкарыстоўваеш, тым горш стае».
• Аснова паляпшэння глебы — гэта дапаўненне арганічных рэчываў. PVP не можа поўнасцю замяніць
  гэты тып грунту. Адзіны шлях паляпшэння гэтага тыпу грунту — гэта «даданне вялікіх колькасцей арганічнай рэчыві» (напрыклад, кампоставанне, вяртанне соломы ў поле і пасевы парушоў). Як толькі змест арганічнай рэчыві павялічыцца да 1%, можна разглядаць дадатковыя захады па паляпшэнні. Выкарыстанне PVP не толькі эканамічна выгадна, але і адкладвае працэс карэннага паляпшэння.

5. Сільна забруджаны грунт цяжкімі металамі (канцэнтрацыя цяжкіх металаў > 200 мг/кг): здольнасць PVP да адсорбцыі недастатковая, што можа лёгка прывесці да пабочных праблем

PVP можа толькі дапамагчы ў рэмедыяцыі слаба забруджаных цяжкімі металамі грунтаў (канцэнтрацыя <100 мг/кг) і цалкам непрыдатны для моцна забруджаных грунтаў (напрыклад, грунты каля горных прамысловасцей, з канцэнтрацыяй Pb/Cd > 200 мг/кг) з наступных прычын:

• Здольнасць да адсорбцыі абмежавана і не можа знізіць актыўнасць цяжкіх металаў.
  Адсарбцыя цяжкіх металаў PVP залежыць ад піролідоннага колца ў малекулярным ланцугу. Адсарбцыйная здольнасць аднаго грама PVP складае толькі 0,5–2 мг (у залежнасці ад віду агародніны і фруктаў). У выпадку моцна загрязнёных глеб для адсарбцыі некаторых цяжкіх металаў патрабуюцца вельмі высокія канцэнтрацыі PVP (>1%), але высокія канцэнтрацыі PVP могуць забіваць пары ў глебе, што прывядзе да гіпаксіі і пагоршыць стан раслін.
• Поўнае выдаленне цяжкіх металаў немагчыма, можна толькі «часова зафіксаваць» іх.
  Адсарбцыя цяжкіх металаў PVP з'яўляецца «зварачальнай» (у кіслым асяроддзі або пры наяўнасці высокіх канцэнтрацый іншых катыёнаў яны могуць дэсарбавацца). Калі значэнне pH у моцна загрязнёнай глебе знізіцца (напрыклад, праз кіслыя дажджы), адсартаваныя цяжкія металы зноў высвятляцца, што прывядзе да паўторнага забруджвання. Гэтая праблема не можа быць вырашана карэнна (патрабуюцца спецыялізаваныя тэхналогіі, такія як «вымыванне» і «фітаамеліярацыя»).

Вынік: асноўныя характарыстыкі глеб, непрыдатных для выкарыстання PVP

Ключ да вызначэння таго, ці падыходзіць глеба для PVP, — гэта тое, ці PVP можа вырашыць асноўныя праблемы глебы, не выклікаючы негатыўных пабочных эфектаў . Наступныя глебы адпавядаюць асноўным характарыстыкам «непрыдатнасці»:

• Асноўныя праблемы нельга вырашыць з дапамогай PVP (напрыклад, «зніжэнне ўзроўню солі і рэгуляванне pH» у салёна-лужнай глебе, «стабілізацыя агрэгатаў» у цяжкай гліністай глебе і «удабранне» глебы, якая бедная арганічнай рэчывай);
• Новыя праблемы могуць лёгка узнікнуць з-за характэрных асаблівасцей PVP (напрыклад, «гіпаксія» у цяжкіх гліністых глебах, «страта і знішчэнне» у пясчаных глебах і «паўторны вылучэнне» ў моцна забруджаных глебах);
• Эканамічная эфектыўнасць вельмі нізкая (напрыклад, цяжкія гліністыя і пясчаныя глебы патрабуюць вялікую колькасць PVP, кошт якога значна вышэй за традыцыйныя дапаможныя матэрыялы).

Асноўная логіка паляпшэння глебы заключаецца ў тым, каб «падымаць мэры, якія дазваляюць вырашыць фундаментальныя праблемы» (напрыклад, адрасоўванне солі з салёна-лужных глеб і даданне арганічных добрываў у цяжкія гліністыя глебы). ПВП — гэта толькі «дапаможны сродак у асобных сцэнарыях» і не можа замяніць сабой традыцыйныя меры паляпшэння, не кажучы ўжо пра выкарыстанне яго для непадыходных тыпаў глеб, згаданых вышэй.