Millised muldade tüübid ei sobi PVP kasutamiseks?

PVP (polüvinüülpyrrolidooni) sobivus mullas sõltub suuresti mulla füüsikalisest ja keemilisest koostisest (nt osakeste koostis, pH, soolsus ja orgaanilise aine sisaldus) ning põhiprobleemidest (nt tihenemine, veehoidlus ja saastereove vajadus). Järgmistele muldadele ei sobi PVP kasutamine või nende kasutamisel kehtivad rangeid piiranguid „PVP võimetuse tõttu käsitleda põhiprobleeme“, „negatiivsete mõjude tekke kalduvuse“ või „väga halva majanduslikkuse“ tõttu:

1. Soole-alkaalmuld (pH > 8,5, EC > 4 ms/cm): PVP on ebaefektiivne ja võib soolakahjustust süvendada

Soole-alkaalmulla põhiprobleem on kõrge soolainde (nt Na⁺ ja Cl⁻ ) ja kõrge pH-väärtus , mis viib pinnase kolloidide hajunemiseni, halvade läbilaskvusomadusteni ja taimede juurte raskustele vee imendumisel. PVP ei ole sellistes pinnastes mitte ainult ebaefektiivne, vaid võib ka tekitada negatiivseid mõjusid järgmistel põhjustel:

• Soola keskkond hävitab PVP adsorptsiooni- ja veesidaldusfunktsiooni.
  Soolase-aluselistes pinnastes olev suur hulk katioone, nagu Na⁺ ja Ca²⁺, konkureerib PVP molekulahela polaarrühmadega (amiidrühmad) sidumispiirkondade pärast, nõrgendades seeläbi PVP võimet siduda pinnasesiseseid osakesi. See "polümeerne kaitsekile", mis peaks tekkima, ei saa stabiilselt kinnituda ja niiskuse hoidmise toime on täielikult ebaefektiivne. Samal ajal hävitab kõrge soolasisaldus PVP hüdrogeeli kolmemõõtmelise struktuuri, vähendades selle veesidaldusvõimet rohkem kui 50% (see ei suuda niiskust kinni pidada ja võib isegi kiirendada niiskuse aurustumist).
• Kõrge pH-väärtus takistab PVP rasvmetallide adsorptsiooni (kui on vaja taastusravi).
  Kui soolase-aluseline mull on saastunud raskmetallidega, siis sõltub PVP plii (Pb²⁺) ja kaadmiumi (Cd²⁺) adsorptsioon „koordineerivast sidemest“, kusjuures kõrge pH (>8,5) nõrgestab PVP amiidrühmade protoneerumist, vähendab oluliselt koordineerivat võimet ja võib isegi põhjustada adsorbeerunud raskmetallioonide desorptsiooni, suurendades seeläbi taimede neelamise ohtu.
• ei lahenda soolase-aluselise mulla põhiprobleemi ja võib soola kahju süvendada
  . Tal puudub võime vähendada soolasisaldust või reguleerida pH-d. Peamised meetodid soolase-aluselise mulla parandamiseks on soolade välalavendamine ja äravool, gipsi/desulfuratsioonigipsi kasutamine aluselisuse vähendamiseks ning orgaaniliste väetiste annuse suurendamine kolloidsüsteemi parandamiseks. PVP kasutamine ei ole mitte ainult kuluefektiivne, vaid selle jäägid võivad seonduda mullas naatriumioonidega, moodustades sool-polümeer kompleksid, mis ummistavad muldporid ja halvendavad veelgi läbilaskvust.

2. Raske savi (savisuse sisaldus > 40%): kalduv "hapnikupuudesse ja tihenemisse", mille mõju on palju hullem kui traditsiooniliste parandajate omad

Raske savikoosluse põhiprobleem on peened osakesed, väikesed poorid, halb õhuläbilasklikkus ning vee kogunemise ja tihenemise kergus . Parandamiseks on vaja „agregaadstruktuuri stabiilsuse suurendamist“ (näiteks orgaaniliste väetiste ja bioöldi kasutuse suurendamine), mitte PVP lühiajalist hajutavat toimet. Raske savikooslus ei sobi PVP kasutamiseks järgmistel põhjustel:

• Liialdamine PVP-ga võib liigselt pooride ummistuda ja tihenemist süvendada
  hapnikupuuduliku raskete savi kitsad porid. Kui kasutatakse PVP-d (eriti kontsentratsioonis üle 0,2%), moodustavad selle polümeerahelad pinnaseosakeste vahele „ülesarnestatud geelkihi“, mis täielikult blokeerib kapillaar- ja õhuporid. Selle tulemusena ei suuda vesi niisutamisel pinnasesse tungida ja juured ei saa hingata, vaid tekib pigem „anoksiini tihenemine“ (taimede juured mädanevad ja lehed kollanevad), mis on tõsisem probleem kui töötamata rasket savi kasutamine.
• PVP ei suuda moodustada stabiilseid agregaatide, mistõttu on selle tihenemise vastane toime lühiajaline.
  Põhjusiks, miks raskes savimuld kompaktne on, on orgaanilise aine puudumine, mis takistab muldade kolloidide moodustumist veekindlates agregaatides. Kuigi PVP võib lühiajaliselt osakesi hajutada, on tulemuseks tekkinud "mikroagregaadid" ajutised füüsilised struktuurid (need lagunevad ära intensiivse vihmavoolu või kastmisel) ja ei saa asendada orgaaniliste väetistega moodustunud "pikaajalist stabiilsete agregaatidega". Ühe kuni kahe nädala pärast muutub muld jälle kompaktseks ning PVP jäägid võivad suurendada selle kõvadust.
• Majanduslik efektiivsus on väga halb. Traditsioonilised parandusained on tõhusamad.
  Raske savimulda nõuab suurt kogust parandusaineid, et toimida. Kui kasutatakse PVP-d (hind 20–30 juani/kg), siis annus mullakiudu kohta peaks olema 300–500 kg (kontsentratsioon 0,2%), mis teeb summaks üle 6000 juani – palju kallim kui orgaaniline väetis (50–100 juani/mullakiil) või biojärg (200–300 juani/mullakiil), samas kui efekt on halvem, mistõttu see on täiesti ebapraktiline.

3. Liivane muld (liiva sisaldus > 80%): PVP kaob kergesti, toime on lühiajaline ja maksumus kõrge.

Liivase mulla põhiprobleem on selle halb veekindlus ja väetisehoidlikkus, suured osakesed ja nõrk adsorptsioonivõime , kuid seda ei tihkendata kergesti (suured poorid osakeste vahel). Kuigi PVP võib liivases mullas veekindlust ajutiselt parandada, pole seda üldiselt otstarbekas kasutada „kergelt kaduvate“, „sagedase järelkäiguga“ ja „halva majandusliku efektiivsuse“ tõttu:

• PVP-l on nõrk adsorptsioonivõime ja see kaob kergesti vihmavee/niiskutusega.
  Liivpinnase osakesed on silmad (väike spetsiifiline pindala) ja neil on nõrk sidumisjõud PVP-molekulidega (peatükki loetuvad nõrgest vesiniksidemetest). Vee andmisel või vihmast saab PVP kergesti tungida sügavasse pinnasesse koos veega (väljaspool viljakasvude juurte imemisvööndit), mis põhjustab PVP-kontsentratsiooni kiire languse pinnases – niiskusesalvestava toime kestab vaid 2 kuni 3 päeva, mistõttu tuleb seda korduvalt kasutada iga 3 kuni 5 päeva tagant, mis on tülikas.
• Madalad nõudmised tihenemise vastu, PVP funktsionaalsus on üleliigne.
  Liivpinnasel on suured osakeste vahelised poorid, mistõttu "tihedat tihendamist" ei saa peaaegu kunagi saavutada (võib tekkida vaid mõni väike prag lahtise kuivuse tõttu, ilma et oleks vaja PVP-d). PVP põhifunktsioon (tihenemise vastane toime) on liivpinnasel täielikult üleliigne ning selle piiratud niiskusesalvestav toime saavutatakse odavamate meetoditega, nagu orelmullakate kasutamine või humushappe rakendamine, ilma et oleks vaja PVP-d.
• Pikkajaline kasutamine võib põhjustada pinnase pinnakihi geeliumise
  . PVP sagedane kasutamine liivasel pinnasel võib põhjustada PVP kogunemise pinnale, kui seda ei ole kadunud, moodustades „väikese geelkihi“ – kuigi see kiht suudab hoida vett, takistab see õhu sisenemist pinnasesse, põhjustades juurte hapnikupuuduse pinnasel (näiteks nisu ja maisi pinnasekihistes olevate peenjuurte mustenemine), mis omakorda mõjutab taimede kasvu.

4. Pinnas väga madala orgaanilise aine sisaldusega (orgaanilise aine sisaldus <0,5%): PVP ei toimi ja võib mõjutada mikroorganisme

Pinnaste põhiprobleemiga, millel on väga madal orgaanilise aine sisaldus (nt halvad, tuulelt liugenenud liivpinnased ja pikka aega erosiooni käes olnud sootused pinnased), on orgaaniliste kolloidide puudumine, madal mikrobioloogiline aktiivsus ja lahtine struktuur (või tihendatud pinnas, millel puuduvad parandamise alused) . PVP on sellistes pinnastes ebaefektiivne järgmistel põhjustel:

• Orgaanilise aine toetuseta ei saa PVP moodustada mikroagregaate.
  PVP peab toetuma pinnase kolloididele (näiteks humusele) „ankrudena“, et moodustada „mikroagregaate“, kuid orgaanilise aine vaesel pinnasel on peaaegu olemas kolloide – PVP molekulaarsed ahelad ei saa stabiilselt ühenduda pinnaseosakestele ning kas kaovad veega kaasa või hajuvad pinnases segadusse, ei suuda takistada tihenemist ega vee pidurdamist.
• Pidurdab jääk-mikroorganisme ja süvendab pinnase vaesustumist.
  Mikroorganismide arv orgaanilise aine vaesel pinnasel on juba väga väike (nõrk lagunemisvõime), ja PVP kõrgemolekulaarsed ahelad võivad kinnituda mikroorganismide pinnale, pidurdades nende metaboolseid protsesse (näiteks väikeste koguste orgaanilise aine lagundamist ja lämmastiku sidumist), vähendades seeläbi veelgi pinnase viljakust ja lootes pahane ringluse: „mida rohkem kasutad, seda kehvemaks muutub“.
• Pinnase parandamise tuum on orgaanilise aine taastamine. PVP ei saa täielikult asendada
  seda tüüpi mulla. Selle mulla parandamiseks on ainus võimalus lisada suuri koguseid orgaanilist ainet (näiteks komposti, põldudesse tagastatavat salmikut ja roheliiva). Kui orgaanilise aine sisaldus on tõusnud üle 1%, saab kaaluda täiendavaid parandusmeetmeid. PVP kasutamine ei ole mitte ainult majanduslikult otstarbekas, vaid viib ka kaasa tuumikparandusprotsessi edasilükkamise.

5. Raskesti raskmetallidega saastunud mullad (raskmetallide kontsentratsioon > 200 mg/kg): PVP adsorptsioonivõime on ebapiisav, mis võib hõlpsasti põhjustada teiseseid probleeme

PVP saab aidata remedeerida keruliselt raskmetallidega saastunud muldasid (kontsentratsioon <100 mg/kg) ja on täielikult sobimatu tugevalt saastunud muldade (nt kaevandusalade lähedal asuvad mullad, milles Pb/Cd-kontsentratsioon >200 mg/kg) puhul järgmistel põhjustel:

• Adsorptsioonivõime on piiratud ja ei suuda vähendada raskmetallide aktiivsust.
  PVP adsorptsioon rasvametallide suhtes sõltub molekulahela pürolidoonringist. Ühe grammi PVP adsorptsioonivõime on vaid 0,5~2 mg (sõltuvalt puu- ja köögiviljatüübist). Raskesti saastunud mullas on vaja äärmiselt kõrgeid PVP kontsentratsioone (>1%), et siduda mõningaid rasvametalle – kuid kõrged PVP kontsentratsioonid võivad ummistada muldade poorid, põhjustades hüpoksiat, mis halvendab taimede kahjustusi.
• Rasvametalle ei saa täielikult eemaldada, neid saab ainult „ajutiselt fikseerida“.
  PVP adsorptsioon rasvametallide suhtes on „pöörduv“ (see desorbeerub happelises keskkonnas või teiste katioonide kõrgetes kontsentratsioonides). Kui raskmetallidega tugevasti saastunud mulla pH hiljem langeb (näiteks happevihma tõttu), eralduvad adsorbeerunud rasvametallid uuesti, põhjustades sekundaarset saastamist. Probleemi ei saa põhiliselt lahendada (selleks on vajalikud professionaalsed tehnoloogiad, nagu „läbivool“ ja „fütoremidiaatsioon“).

Kokkuvõte: mulla põhipärad, kus PVP kasutamine pole sobiv

Oluline on kindlaks teha, kas mulla sobib PVP jaoks, olenevalt sellest, kas PVP suudab lahendada mulla põhiprobleemid, põhjustamata negatiivseid kõrvenefekte . Järgnevad mullatüübid vastavad tuumomadusele „ebasobilik”:

• Põhiprobleeme ei saa PVP-ga lahendada (näiteks „soola vähendamine ja pH kohandamine” soolases-alkaalse mullas, „agregaatide stabiilseks tegemine” raske savimullas ja „väetise lisamine” orgaanilise aine vaesel mullal);
• Uued probleemid võivad tekkida lihtsalt PVP omaduste tõttu (näiteks „hüpoksiat” raske savimullas, „kaotusi ja raiskamist” liivmuldal ja „sekundaarset vabanemist” rasketi saastatud muldal);
• Majanduslik efektiivsus on väga halb (näiteks raske savimuld ja liivmuld nõuavad suurt kogust PVP-d, mille maksumus on palju kõrgem kui traditsiooniliste parandusainete oma).

Muldade parandamise põhiline loogika on „võtta sihipäraseid meetmeid põhiprobleemide kõrvaldamiseks“ (näiteks soolase-alkaalse mulla sulfaamine ja raskesse savimulda orgaanilise väetise lisamine). PVP on vaid „abiabinõu erijuhtudel“ ja ei saa asendada traditsioonilisi parandusmeetmeid, mitte rääkemaks sellest, et seda kasutataks ülalmainitud sobimatute muldade tüüpide puhul.