মৃত্তিকায় PVP-এর কার্যকরী নীতি কী?

মাটির মধ্যে PVP-এর (পলিভিনাইলপিরোলিডোন) কাজের মূল বিষয় হল এর আণবিক গঠন (ধ্রুবীয় গ্রুপ এবং পলিমার শৃঙ্খল) এবং ভৌত-রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য (জলে দ্রাব্যতা, অধিশোষণ এবং জলধারণ ক্ষমতা) . "আন্তঃআণবিক ক্রিয়া" বা মাটির কণা, জল, পুষ্টি এবং দূষকগুলির সাথে "ভৌত আকৃতি নিয়ন্ত্রণ"-এর মাধ্যমে, এটি পরোক্ষভাবে মাটির ভৌত গঠন, আর্দ্রতার অবস্থা, পুষ্টির উপলব্ধতা এবং দূষকের ক্রিয়াকলাপ উন্নত করে। নির্দিষ্ট ক্রিয়াপদ্ধতিটি মূল কার্যকরী পরিস্থিতি অনুযায়ী ভাগ করা হয়েছে, যা আণবিক স্তর এবং মাটির স্তরে প্রভাবগুলি ধাপে ধাপে ব্যাখ্যা করে:

1. মাটির সঙ্কোচন প্রতিরোধে সহায়তার নীতি: মাটির কণাগুলির সংহতকরণ এবং আবদ্ধকরণ নিয়ন্ত্রণ

মাটির সঙ্কোচনের সারমর্ম হল এই যে স্থির বৈদ্যুতিক আকর্ষণ, জলের প্রলেপ আসক্তি এবং অন্যান্য কারণে মাটির কণা (বিশেষ করে চক্ষু কণা) ঘনিষ্ঠভাবে একত্রিত হয়, যার ফলে ছিদ্রতা হ্রাস পায় । PVP এই প্রক্রিয়াটিকে "কণাগুলিকে ছড়িয়ে দেওয়া এবং ক্ষুদ্র গঠন তৈরি করা"-এর মাধ্যমে ভাঙে। নির্দিষ্ট নীতিগুলি নিম্নরূপ:

• আণবিক অধিশোষণ এবং কণার পৃষ্ঠতল পরিবর্তন: কণাগুলির সরাসরি আসক্তি হ্রাস করুন।
  PVP আণবিক শৃঙ্খলের উপরের পিরোলিডোন বলয় (ধ্রুবীয় অ্যামাইড গ্রুপ -CONH- সহ) শক্তিশালী জলাকর্ষী এবং অধিশোষণ বৈশিষ্ট্য রাখে। এটি "হাইড্রোজেন বন্ড" বা "ভ্যান ডার ওয়ালস বল"-এর মাধ্যমে মাটির কণার (চক্ষু, সিল্ট কণা) পৃষ্ঠে দৃঢ়ভাবে অধিশোষিত হতে পারে, একটি অতি-পাতলা পলিমার সুরক্ষা প্রলেপ (ন্যানোস্কেল) :
  • এই চলচ্চিত্রটি "আশেপাশের" মৃত্তিকা কণাগুলিকে পৃথক করে, যা ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণের কারণে (মৃত্তিকা কণাগুলি নেগেটিভ চার্জযুক্ত এবং সহজেই ক্যাটায়ন শোষণ করে এবং একে অপরের কাছাকাছি আসে) বা জলের প্রলেপ আসক্তির কারণে (শুকানোর সময় জলের প্রলেপ মিলিয়ে যায় এবং কণাগুলি সরাসরি সংস্পর্শে আসে) বড় সংযুক্তি গঠন থেকে বাধা দেয়।
  • একই সময়ে, PVP আণবিক শৃঙ্খলের "স্থানিক বাধা প্রভাব" শোষিত মৃত্তিকা কণাগুলিকে একে অপরকে বিকর্ষণ করবে, সংযুক্তির সম্ভাবনা হ্রাস করবে, কণাগুলির বিক্ষিপ্ত অবস্থা বজায় রাখবে ("স্নান তেল"-এর মতো প্রভাব), এবং সংকোচনের পরে কঠোরতা হ্রাস করবে।
• পলিমার শৃঙ্খলের সংযোগ: একটি ঢিলেঢালা ক্ষুদ্র-সংযুক্তি গঠন তৈরি করা এবং মৃত্তিকার ছিদ্রগুলি বৃদ্ধি করা।
  PVP-এর দীর্ঘ-শৃঙ্খল পলিমার গঠন (আণবিক ওজন সাধারণত 10,000-1 মিলিয়ন Da) একটি "আণবিক সেতু"-এর মতো কাজ করতে পারে যা ছড়ানো মৃত্তিকার ক্ষুদ্র কণাগুলি (বালির কণা, সাইল্ট কণা) কে সামান্য সংযুক্ত করে মাইক্রন-আকারের ক্ষুদ্র-সংযুক্তিতে (ব্যাস 10-100μm) :
  • এই ক্ষুদ্র-সংহতগুলি ঘনিভূত টুকরো নয়, বরং আলগাভাবে যুক্ত PVP শৃঙ্খল দ্বারা গঠিত একটি স্পঞ্জের মতো কাঠামো। এই সংহতগুলির মধ্যে "কৈশিক ছিদ্র" এবং "বায়ুচলাচল ছিদ্র"-এর একটি বৃহৎ সংখ্যা তৈরি হয়। কৈশিক ছিদ্রগুলি আর্দ্রতা ধারণ করে রাখে, অন্যদিকে বায়ুচলাচল ছিদ্রগুলি বাতাসের সঞ্চালনের অনুমতি দেয়, যা মাটিকে বায়ুরোধকারী ও কঠিন হওয়া থেকে রক্ষা করে।
  • নোট: ক্ষুদ্র-সংহতগুলি দুর্বল স্থিতিশীলতা সম্পন্ন "ভৌত অস্থায়ী কাঠামো" (এগুলি ভারী বৃষ্টি বা ঘন ঘন সেচের ক্ষেত্রে ভেঙে যেতে পারে)। এগুলি জৈব সার দ্বারা গঠিত "জল-স্থিতিশীল সংহত"-এর স্থান নিতে পারে না (যা জৈব পদার্থ দ্বারা আঠার মতো আবদ্ধ হয় এবং দীর্ঘমেয়াদে ক্ষয় প্রতিরোধ করে)। এগুলি কেবল সাময়িকভাবে মাটির কঠিনীভবন কমাতে পারে।
• জল ধারণ এবং বাষ্পীভবন নিয়ন্ত্রণ: মাটির উপরের স্তরকে শুকিয়ে যাওয়া এবং কঠিন হওয়া থেকে রোধ করুন।
  PVP-এর জলাকর্ষী গ্রুপ (অ্যামাইড গ্রুপ) মাটিতে উপস্থিত মুক্ত জলকে শোষণ করে একটি হাইড্রোজেলে পরিণত করে (জলের পরিমাণ এর নিজস্ব ওজনের 10-20 গুণ পর্যন্ত হতে পারে) এবং মাটির পৃষ্ঠের সাথে লেগে থাকে:
  • হাইড্রোজেল ধীরে ধীরে জল নির্গত করতে পারে, যা পৃষ্ঠের মাটির জলের দ্রুত বাষ্পীভবনকে (বিশেষ করে খরা বা উচ্চ তাপমাত্রার পরিবেশে) ধীর করে দেয়;
  • মাটির পৃষ্ঠের শক্ত হওয়ার প্রধান কারণ হল "জলের হঠাৎ ক্ষয় যা কণাগুলির সঙ্কোচন এবং আঠালো হওয়ার কারণ হয়"। PVP-এর জল ধারণ ক্ষমতা পৃষ্ঠের মাটির আর্দ্র অবস্থা বজায় রাখতে পারে, শুষ্ক ফাটল তৈরি হওয়া কমাতে পারে এবং পরোক্ষভাবে শক্ত হওয়া রোধ করতে পারে।

2. মাটিতে জল ধারণের নীতি: হাইড্রোজেলের “জল ধারণ-ধীর নির্গমন” পদ্ধতি

মাটিতে PVP-এর জল ধারণ ক্রিয়া মূলত "শারীরিক শোষণ + জেল এনক্যাপসুলেশন"-এর মাধ্যমে জলের "ধারণ" এবং "ধীর নির্গমন" অর্জন করে, ফলে মাটির আর্দ্রতার কার্যকারিতা উন্নত হয়। নির্দিষ্ট নীতিগুলি নিম্নরূপ:

• অণুস্তরে আর্দ্রতা শোষণ: মুক্ত জলকে আবদ্ধ করা
  PVP আণবিক শৃঙ্খলের অ্যামাইড গ্রুপ (-CONH-) একটি শক্তিশালী জলাকর্ষী গ্রুপ যা মাটির মধ্যে থাকা মুক্ত জলের অণুগুলির (মাটির কণাদ্বারা শোষিত নয় এমন জল) সাথে "হাইড্রোজেন বন্ধনী"-এর মাধ্যমে যুক্ত হতে পারে, পলিমার শৃঙ্খলের চারপাশে জলকে "আবদ্ধ" করে একটি "আবদ্ধ জলের স্তর" গঠন করে;
  • এই আবদ্ধ জল সহজে বাষ্পীভবন বা মাধ্যাকর্ষণের মাধ্যমে হারায় না এবং দীর্ঘ সময় ধরে মাটিতে সংরক্ষিত থাকতে পারে, যা ফসলের শিকড়গুলিকে ধীরে ধীরে এটি শোষণ করতে দেয় (সাধারণ মুক্ত জল দ্রুত বাষ্পীভূত হওয়া বা মাটির গভীর স্তরে প্রবেশ করা থেকে রোধ করে);
• ম্যাক্রো-হাইড্রোজেল গঠন: একটি "জল সংরক্ষণ জলাধার" তৈরি করা
  যখন PVP এর ঘনত্ব একটি নির্দিষ্ট সীমায় পৌঁছায় (সাধারণত 0.1%-0.5%, মাটির শুষ্ক ওজনের ভিত্তিতে), জল শোষণের পর PVP আণবিক শৃঙ্খলগুলি একে অপরের সাথে ক্রস-লিঙ্ক গঠন করে হাইড্রোজেলের ত্রিমাত্রিক জাল কাঠামো (একটি স্পঞ্জের মতো):
  • হাইড্রোজেল জলের এক বৃহৎ পরিমাণকে "আবদ্ধ" করতে পারে (এর নিজস্ব ওজনের 80%-90% গঠন করে), মাটির মধ্যে একটি "সূক্ষ্ম জল সংরক্ষণ জলাধার" তৈরি করে;
  • যখন মাটির পৃষ্ঠের উপর জলের পরিমাণ যথেষ্ট থাকে না, তখন অভিস্রবণ চাপের পার্থক্যের কারণে হাইড্রোজেল ধীরে ধীরে জল মুক্ত করে, মাটির দ্রবণকে পুনরায় সমৃদ্ধ করে, শিকড়ের চারপাশে আর্দ্র পরিবেশ বজায় রাখে এবং ফসলের খরার চাপ কমায়।
• মাটির আর্দ্রতা বাষ্পীভবন হ্রাস করা: প্রাকৃতিক বাধা প্রভাব
  হাইড্রোজেল মাটির কণার পৃষ্ঠকে আবৃত করে অথবা ছিদ্রগুলি পূরণ করে একটি "অর্ধ-নভ্য আবরণ" তৈরি করে যা মাটির ভিতরের আর্দ্রতার বাতাসে ছড়িয়ে পড়া রোধ করে এবং বাষ্পীভবনের হার কমায় - পরীক্ষার তথ্য অনুযায়ী, মাটিতে 0.3% PVP যোগ করলে দৈনিক গড় জল বাষ্পীভবন 15%-25% পর্যন্ত কমে যায় (আন-ট্রিটেড মাটির তুলনায়)।

3. পুষ্টি/কীটনাশকের ধীর মুক্তির নীতি: পলিমার শৃঙ্খল "আবদ্ধকরণ-অধিশোষণ-নিয়ন্ত্রিত মুক্তি" পদ্ধতি

PVP কে মাটিতে জলে দ্রবণীয় পুষ্টি (যেমন ইউরিয়া, পটাশ সার) বা কম বিষাক্ত কীটনাশকগুলির জন্য "ধীর-মুক্তি বাহক" হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে, যা তাদের ক্ষয় হ্রাস করে এবং ক্রিয়াকাল বাড়িয়ে দেয়। নীতিটি নিম্নরূপ:

• শারীরিক আবদ্ধকরণ: পুষ্টির দ্রুত চলাচলকে বাধা দেওয়া।
  PVP এর পলিমার শৃঙ্খল তার ত্রিমাত্রিক জালের গঠনে "জড়ানো" প্রভাবের মাধ্যমে জলে দ্রবণীয় পুষ্টি/কীটনাশক অণুগুলিকে আবদ্ধ করতে পারে, একটি "সূক্ষ্ম ক্যাপসুল" আকৃতি তৈরি করে:
  • এই আবরণটি পুষ্টি/কীটনাশকগুলিকে বৃষ্টির জল বা সেচের জলের সাথে মাটির গভীরে দ্রুত প্রবেশ করা থেকে রোধ করতে পারে (ক্ষয় হ্রাস করা), এছাড়াও এটি বায়ুমণ্ডলে তাদের সরাসরি বাষ্পীভবন কমাতে পারে (যেমন নাইট্রোজেন সার থেকে অ্যামোনিয়া বাষ্পীভবন);
  • যখন মাটির জল ধীরে ধীরে প্যাকেজিং কাঠামোতে প্রবেশ করে, অথবা যখন সূক্ষ্মজীবগুলি ধীরে ধীরে PVP শৃঙ্খলগুলি ভাঙে, তখনই ক্রমশ ফসল দ্বারা শোষণের জন্য বা তাদের কার্যকারিতা প্রদর্শনের জন্য মাটির দ্রবণে পুষ্টি/কীটনাশক মুক্ত হয়।
• রাসায়নিক অধিশোষণ: পুষ্টি এবং মাটির মধ্যে আবদ্ধ হওয়ার শক্তি বৃদ্ধি করুন।
  The অ্যামাইড pVP-এর গ্রুপ সংযোগকারী "হাইড্রোজেন বন্ধন" বা "স্থির তড়িৎ প্রভাব"-এর মাধ্যমে পুষ্টি আয়ন (যেমন NH₄⁺, K⁺, PO₄³⁻) অধিশোষণ ও আবদ্ধ করতে পারে এবং মাটির কণার উপরিভাগে (PVP-কে "সেতু" হিসাবে ব্যবহার করে) স্থির করতে পারে:
  • এই অধিশোষণ পুষ্টির "চলাচল" কমাতে পারে এবং অভিকর্ষের কারণে নীচের দিকে তাদের ক্ষয় রোধ করতে পারে;
  • যখন মাটিতে পুষ্টির ঘনত্ব কমে যায় (ফসল দ্বারা শোষিত ও ভোগ করা হয়), তখন অধিশোষণ ভারসাম্য ভেঙে যায় এবং পুষ্টি আয়নগুলি ধীরে ধীরে অপসারিত হয়ে আবার মাটির দ্রবণে প্রবেশ করে, "প্রয়োজন অনুযায়ী মুক্তি" অর্জন করে।
• পরিবেশ-সংবেদনশীল মুক্তি: মাটির অবস্থার সাথে খাপ খাওয়ানো
  PVP-এর জলে দ্রাব্যতা এবং ক্রস-লিঙ্কিং মাত্রা মাটির পরিবেশ (যেমন pH, তাপমাত্রা এবং আর্দ্রতা) দ্বারা প্রভাবিত হয়:
  • যখন মাটি আর্দ্র থাকে, PVP শৃঙ্খলগুলি ফুলে যায় এবং সংবলিত পুষ্টির নির্গমনের হার বৃদ্ধি পায়; যখন মাটি শুকনো থাকে, শৃঙ্খলগুলি সঙ্কুচিত হয় এবং নির্গমনের হার কমে যায়, যা ফসলের প্রয়োজন না থাকা অবস্থায় পুষ্টির অতিরিক্ত সঞ্চয় রোধ করে।
  • অম্লীয় মাটিতে (pH < 6.0), PVP-এর অ্যামাইড গ্রুপের প্রোটনীকরণ বৃদ্ধি পায়, ধনাত্মক আয়নীয় পুষ্টি (যেমন K⁺) শোষণের ক্ষমতা উন্নত হয় এবং ধীর নির্গমনের সময়কাল দীর্ঘতর হয়।

4. ভারী ধাতব আয়ন শোষণের নীতি: সমন্বয় বন্ধন এবং চার্জ নিরপেক্ষীকরণ পদ্ধতি

PVP হালকা ভাবে ভারী ধাতু দ্বারা দূষিত মাটির (যেমন Pb²⁺, Cu²⁺, এবং Cd²⁺) পুনরুদ্ধারে সহায়তা করতে পারে, তাদের জৈব-উপলব্ধতা হ্রাস করে (ফসলের শোষণ কমিয়ে)। নীতিগুলি নিম্নরূপ:

• সমন্বয় বন্ধন:
  PVP অণুতে থাকা পিরোলিডোন বলয় (যাতে নাইট্রোজেন পরমাণু থাকে) -এর একটি "ইলেকট্রনের একক জোড়" আছে, যা ভারী ধাতব আয়নগুলির (যেমন Pb²⁺, Cu²⁺) সঙ্গে স্থিতিশীল "সমন্বয় বন্ধন" গঠন করে এবং জলে অদ্রাব্য জটিল পদার্থ উৎপন্ন করে:
  • এই জটিল পদার্থ মাটির কণার পৃষ্ঠে অধিশোষিত হবে বা PVP-এর অধঃক্ষেপণের সাথে মাটির পৃষ্ঠেই থেকে যাবে এবং ফসলের শিকড় দ্বারা শোষিত হতে পারবে না (জৈব উপলব্ধতা হ্রাস পাবে);
  • পরীক্ষায় দেখা গেছে যে 0.5% PVP মাটিতে Pb²⁺-এর জৈব উপলব্ধতা 20%-30% পর্যন্ত হ্রাস করতে পারে (ফসলের শিকড়ে Pb-এর সঞ্চয় পরীক্ষা করে এটি যাচাই করা হয়েছে)
• চার্জ নিরপেক্ষীকরণ: ভারী ধাতব আয়নগুলির গতিশীলতা হ্রাস করা।
  মাটির কাদামাটির কণাগুলি সাধারণত ঋণাত্মক চার্জযুক্ত হয় এবং সহজেই ধনাত্মক চার্জযুক্ত ভারী ধাতব আয়নগুলি (যেমন Cd²⁺) শোষণ করে। তবে এই শোষণ মাটিতে অন্যান্য ক্যাটায়ন (যেমন Ca²⁺ এবং Mg²⁺) দ্বারা সহজেই প্রতিস্থাপিত হয়, যার ফলে ভারী ধাতুগুলি পুনরায় সক্রিয় হয়ে ওঠে।
  • PVP-এর অ্যামাইড গ্রুপটি প্রোটনীকরণের পরে ধনাত্মক চার্জযুক্ত হয় এবং মৃত্তিকা কণার ঋণাত্মক চার্জের সাথে যুক্ত হতে পারে। একই সময়ে, এর সমন্বিত ভারী ধাতব আয়নগুলি মৃত্তিকা-PVP জটিলে "আবদ্ধ" থাকে, যা অন্যান্য ধনাত্মক আয়ন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হওয়ার সম্ভাবনা এবং ভারী ধাতুগুলির গতিশীলতা হ্রাস করে।

সারাংশ

মৃত্তিকাতে PVP-এর ভূমিকার মূল সারমর্ম হল এটি মাটির কণা, জল, পুষ্টি এবং দূষকদের সাথে "পোলার গ্রুপ", "পলিমার শৃঙ্খল" ব্যবহার করে "শারীরিক অধিশোষণ", "রাসায়নিক বন্ধন" বা "আকৃতি নিয়ন্ত্রণ" , শেষ পর্যন্ত অর্জন করে:

• মাটির শারীরিক গঠন উন্নত করা (মাটির সঙ্কোচন প্রতিরোধে সাহায্য করে);
• জলের কার্যকারিতা উন্নত করা (জল ধারণ);
• পুষ্টি/কীটনাশকের ক্রিয়াকাল বৃদ্ধি (ধীর মুক্তি);
• ভারী ধাতুর জৈবিক ঝুঁকি হ্রাস করা (অধিশোষণ এবং স্থিতিকরণ)।

এটি লক্ষ্য করা উচিত যে এই নীতিগুলি সবই পিভিপি-এর "সহায়ক" ভূমিকার উপর ভিত্তি করে - এর প্রভাব কম ঘনত্বের ব্যবহারের উপর নির্ভর করে, এবং এটি জৈব সার, বিশেষ জলধারণকারী এজেন্ট, মৃত্তিকা উন্নয়নকারী ইত্যাদির পরিবর্তে ব্যবহার করা যাবে না, এবং শুধুমাত্র নির্দিষ্ট পরিস্থিতির জন্য উপযুক্ত (যেমন চারা চাষ, ফুলদানির গাছ এবং হালকা দূষিত মাটির পুনর্বাসন)।