اصل خاص کار PVP در خاک چیست؟

استفاده از PVP (پلی‌وینیل پیرولیدون) در خاک باید بر اساس اصول « غلظت پایین، استفاده کمکی و سازگاری متناسب با کاربرد ». روش‌ها باید بر اساس ویژگی‌های آن (حلالیت در آب، خواص ضعیف بهبود دهنده خاک و تجزیه‌پذیری محدود) و نیازهای خاک (ضد فشردگی، نگهداری رطوبت و آزادسازی کند مواد مغذی) طراحی شوند. همچنین باید از خطرات ناشی از استفاده بیش از حد یا نحوه برخورد نادرست اجتناب شود. موارد زیر شامل «روش استفاده» و «احتیاطات لازم» می‌باشند:

1. نحوه استفاده از PVP در خاک (دسته‌بندی شده بر اساس سناریوی کاربرد)

PVP ماده اصلی برای بهبود خاک محسوب نمی‌شود. این ماده بیشتر برای صحنه‌های کوچک‌مقیاس و دقیق (مانند کشت نهال و گیاهان گلدانی)، یا به عنوان یک وسیله کمکی برای نیازهای خاص (مانند پالایش آلودگی خفیف فلزات سنگین). روش خاص باید بسته به شرایط تنظیم شود:

1. سناریوی اصلی 1: محیط کشت نهال/خاک گلدانی (پرکاربردترین مورد، هدف: حفظ رطوبت و جلوگیری از فشردگی بستر)

• اشیاء قابل استفاده : نهال‌های سبزیجات (گوجه‌فرنگی، کاهو)، گل‌های گلدانی (سُکولنت‌ها، شلغم سبز)، باغچه‌های سبزی روی بالکن و غیره با حجم کم خاک/بستر.
• غلظت مصرفی : 0.1% تا 0.5% (نسبت جرم به حجم، یعنی 1 تا 5 گرم PVP حل‌شده در 1 لیتر آب) , که بسته به تحمل میوه‌ها و سبزیجات/گیاهان تنظیم می‌شود (برای سُکولنت‌ها و گیاهان مقاوم به خشکی از غلظت پایین 0.1% تا 0.2% و برای سبزیجات برگی عاشق رطوبت از 0.3% تا 0.5% استفاده شود).
• روش استفاده :
  ① روش مخلوط‌کردن (توصیه‌شده، مناسب برای بسترهای تازه‌تهیه‌شده) :
  • مرحله ۱: پلی‌وینیل پیرولیدون جامد (درجه خوراکی، مانند K30) را در آب با دمای اتاق حل کنید و تا زمانی که کاملاً حل شود هم بزنید (بدون ذرات باقی‌مانده، حدود ۵ تا ۱۰ دقیقه).
  • مرحله ۲: محلول PVP را به‌طور یکنواخت روی خاک/ماتریس (مانند خاک торف، خاک باغ، ماتریس مخلوط پرلیت) اسپری کنید و همزمان با اسپری، هم بزنید تا اطمینان حاصل شود که محلول و ماتریس کاملاً مخلوط شده‌اند (میزان رطوبت باید به اندازه‌ای باشد که «با فشار دادن به راحتی گلوله شود و با شل کردن دست، دوباره پراکنده گردد»).
  • مرحله ۳: پس از مخلوط کردن، مخلوط را به مدت ۱ تا ۲ ساعت بگذارید تا PVP به‌طور کامل به ذرات خاک جذب شود، سپس آن را در سینی نشا یا گلدان قرار دهید و از آن استفاده کنید.
    ② روش آبیاری ریشه (قابل اجرا برای گیاهان گلدانی که قبلاً کاشته شده‌اند) :
  • محلول PVP را با غلظت 0.1 تا 0.3 درصد آماده کنید و به آرامی در امتداد لبه گلدان بریزید (از آبیاری مستقیم سیستم ریشه خودداری کنید). مقدار هر گلدان باید معادل 1/5 تا 1/4 حجم خاک کاشت باشد (برای مثال، برای گلدانی با قطر 10 سانتی‌متر، 100 تا 150 میلی‌لیتر)، یک بار در ماه (از استفاده مکرر که منجر به تجمع می‌شود، خودداری شود).
• مقدار مصرفی مرجع : برای هر 1 کیلوگرم بستر نشاء، 100 تا 200 میلی‌لیتر محلول 0.1 درصد PVP (یعنی 0.1 تا 0.2 گرم PVP خالص) مورد نیاز است که می‌تواند برای صفحه‌های نشاء 10 تا 20 تایی استفاده شود.

2. سناریوی اصلی 2: زمین‌های کشاورزی کوچک مقیاس/محصولات مزرعه‌ای باز (کمکی، هدف: جلوگیری کوتاه‌مدت از سخت شدن خاک و حفظ آب)

• اشیاء قابل استفاده : محصولات با ساقه کوتاه مانند توت‌فرنگی و گوجه کوچک، یا قطعات کوچک زمین (<0.1 مو) در مناطق خشک. برای محصولات غله‌ای مقیاس بزرگ مناسب نیست (هزینه بالا و اثر محدود).
• غلظت مصرفی : 0.2%~0.4% (کمی بیشتر از گیاهان گلدانی، زیرا خاک مزرعه حجیم‌تر است و به راحتی فرسایش می‌یابد).
• روش استفاده : ترکیب پاشش + شخم سطحی :
  ① محلول PVP را بر اساس غلظت مورد نیاز تهیه کرده و با دستگاه پاشش پشتی به‌صورت یکنواخت روی سطح خاک پاشیده شود (مقدار پاشش: 100 تا 150 میلی‌لیتر بر متر مربع، یعنی حدود 7 تا 10 لیتر محلول در هر مُو); ② ظرف یک ساعت پس از پاشش، از یک کульتیواتور کوچک برای شخم سطحی خاک (به عمق 3 تا 5 سانتی‌متر) استفاده کنید تا محلول PVP به‌طور کامل با لایه سطحی خاک مخلوط شود و از شسته شدن آن توسط باران جلوگیری گردد؛ ③ بهترین زمان اعمال: قبل از سبز شدن نهال‌های محصول پس از کاشت، یا در دوره استقرار نهال پس از انتقال (از تماس مستقیم محلول با برگ نهال‌ها خودداری شود، زیرا ممکن است باعث سوختگی جزئی شود).

3. سناریوی ویژه 3: اصلاح خاک‌های آلوده به فلزات سنگین خفیف (تثبیت کمکی، هدف: کاهش قابلیت زیست‌دسترسی فلزات سنگین)

• اشیاء قابل استفاده : خاک‌هایی که به‌میزان جزئی توسط یون‌های Pb²⁺، Cu²⁺ و Cd²⁺ آلوده شده‌اند (غلظت کمتر از 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم)، مانند زمین‌های کشاورزی کوچک مقیاس در اطراف مناطق معدنی و خاک‌های آزمایشی در گلدان.
• غلظت مصرفی : 0.5% تا 1% (غلظت بالاتر برای افزایش جذب) که باید همراه با تنظیم pH خاک هماهنگ شود (از آهک برای تنظیم pH در محدوده 6.5 تا 7.0 استفاده کنید تا ظرفیت جذب PVP برای فلزات سنگین افزایش یابد).
• روش استفاده : شویان محلول + شخم :
  ① محلول 0.5% تا 1% PVP را تهیه کرده و به‌صورت یکنواخت در سطح خاک با دوز 2 تا 3 لیتر بر مترمربع شستشو دهید؛ ② پس از شست‌وشو، خاک را به عمق 10 تا 15 سانتی‌متر شخم بزنید تا محلول PVP به‌طور کامل با لایه خاک آلوده تماس پیدا کند، 7 تا 10 روز بگذارید (تا PVP به‌طور کامل با فلزات سنگین کمپلکس شود)، سپس محصولات مقاوم به فلزات سنگین (مانند ذرت و آفتابگردان) را کاشت کنید.

2. نکات کلیدی در استفاده از PVP در خاک (جلوگیری از خطرات + بهبود اثرات)

1. غلظت و دوز را دقیق کنترل کنید تا از «مصرف بیش از حد» جلوگیری شود

• حداکثر غلظت مجاز : غلظت PVP در خاک نباید از 1% تجاوز کند (بر اساس وزن خشک خاک). مقدار زیاد منجر به:
  • خاک رس: اتصال متقابل بیش از حد زنجیرهای پلیمری منافذ خاک را مسدود می‌کند و باعث کاهش شدید نفوذپذیری هوا می‌شود (شبیه به "فشردگی بی‌اکسیژنی") و ریشه گیاهان را مستعد پوسیدگی می‌کند.
  • خاک شنی: لایه‌ای هیدروژلی بسیار ضخیم تشکیل می‌دهد که نفوذ آب را مختل می‌کند (و در عوض باعث تجمع آب روی سطح می‌شود).
• محاسبه دوز مصرفی : به عنوان مثال، در زمین‌های کشاورزی، وزن خشک خاک در هر مو (ضخامت لایه شخم‌خورده ۲۰ سانتی‌متر، چگالی ظاهری ۱٫۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب) حدود ۱۶۰٬۰۰۰ کیلوگرم است. غلظت ۱٪ معادل دوز خالص PVP به میزان ۱٬۶۰۰ کیلوگرم است (هزینه بسیار بالایی دارد و دوز واقعی باید در محدوده ۰٫۲ تا ۰٫۴ درصد کنترل شود، یعنی ۳۲۰ تا ۶۴۰ کیلوگرم در مو، که همچنان باید با توجه به امکان‌پذیری اقتصادی ارزیابی شود).

۲. نقش «کمکی» آن را مشخص کنید: این ماده جایگزین روش‌های سنتی بهسازی خاک نمی‌شود

• نقش PVP " کمک کوتاه‌مدت " است و نمی‌تواند جایگزین موارد زیر شود:
  • نکات کلیدی برای جلوگیری از فشردگی: افزایش مصرف کودهای آلی (کمپوست، بازگرداندن کاه به مزرعه)، زغال بیوچار (برای بهبود پایداری ساختار دانه‌ها) و شخم منطقی (برای جلوگیری از فشردگی بیش از حد);
  • هسته نگهداری آب: عوامل خاص نگهداری رطوبت خاک (مانند پلی‌آکریلامید (PAM) و اسید هومیک، که ظرفیت نگهداری آب آن‌ها 3 تا 5 برابر PVP است و هزینه کمتری دارد);
  • هسته اصلاح فلزات سنگین: روش شست‌و‌شو، اصلاح گیاهی (کاشت گیاهان تجمع‌کننده مانند چمن حریف)، و عوامل گذران شیمیایی (مانند آهک و فسفات).
• استفاده ترکیبی توصیه می‌شود: مانند "کود آلی + 0.1% PVP". کود آلی ساختار دانه‌ای بلندمدت ایجاد می‌کند و PVP در کوتاه‌مدت در نگهداری آب و جلوگیری از توده‌شدن کمک می‌کند. اثر آن بهتر از استفاده انحصاری PVP است.

3. سازگاری با نوع خاک: اجتناب از رویکرد یک‌سان برای تمام خاک‌ها

خاک‌های مختلف به PVP پاسخ‌های متفاوتی نشان می‌دهند و نیازمند تنظیمات خاصی هستند:

4. تمرکز بر تخریب زیست‌محیطی: جلوگیری از «تجمع بلندمدت»

• نرخ تجزیه PVP در خاک طبیعی آهسته است (تجزیه کامل بین ۳ تا ۶ ماه طول می‌کشد و در خاک‌های سرد و با فعالیت میکروبی پایین ممکن است به بیش از ۱ سال نیز افزایش یابد). استفاده مداوم بلندمدت منجر به:
  • تجمع پلیمرهای با وزن مولکولی بالا در خاک، که بر فعالیت میکروبی خاک تأثیر می‌گذارد (با مهار کردن فلور باکتریایی تجزیه‌کننده مواد آلی، مانند آکتینومایست‌ها);
  • افزایش تدریجی چگالی ظاهری خاک (اگرچه این افزایش آشکار نیست، اما در بلندمدت باید مراقب بود).
• راهکارهای جلوگیری: استفاده متناوب (مثلاً یک بار در ماه در مرحله نهال، پس از دو بار استفاده متوالی متوقف شوید؛ یک بار در هر فصل در زمین‌های کشاورزی)، و پس از هر بار استفاده عوامل میکروبی (مانند باسیلوس سوبتیلیس) را مصرف کنید تا تجزیه PVP تسهیل شود.

۵. توجه به ایمنی و اقتصاد عملیاتی

• انتخاب مواد اولیه : PVP غذایی (مانند مدل‌های K30، K90، خلوص > ۹۹٪) باید استفاده شود. استفاده از PVP صنعتی ممنوع است (ممکن است حاوی پلیمرهای کم‌وزن مولکولی و مونومرهای باقیمانده باشد که برای محصولات زراعی سمی است).
• کنترل هزینه : قیمت بازار PVP حدوداً 20 تا 30 یوان بر کیلوگرم است. در غلظت 0.1 درصد، هزینه آن 320 تا 640 یوان در موج (فقط هزینه مواد اولیه) برای هر موج زمین کشاورزی می‌باشد که بسیار بالاتر از کودهای آلی (حدوداً 50 تا 100 یوان در موج) است. استفاده انبوه از آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و فقط برای سناریوهای کوچک و دقیق توصیه می‌شود.
• محافظت از ایمنی : هنگام تهیه محلول PVP دستکش بپوشید (برای جلوگیری از تماس طولانی مدت با پوست که ممکن است باعث خشکی جزئی شود). در صورت ورود تصادفی به چشم، بلافاصله با آب شستشو دهید (PVP از خود غیرسمی است، اما محلول‌های با غلظت بالا ممکن است باعث تحریک غشاهای مخاطی شوند).

6. عملکرد استفاده را زیر نظر بگیرید و برنامه را به موقع تنظیم کنید

• نظارت بر شاخص‌های فیزیکی : 7 تا 10 روز پس از استفاده، تخلخل خاک (باید 5 تا 10 درصد افزایش یابد) و محتوای آب (نرخ نگهداری آب باید 15 تا 25 درصد افزایش یابد) را آزمایش کنید. در صورت کاهش شاخص‌ها، غلظت را کاهش دهید یا استفاده را متوقف کنید.
• نظارت بر رشد محصول : وضعیت برگ‌های محصول (آیا زرد یا پژمرده می‌شوند) و رشد ریشه (آیا سیاه یا متعفن می‌شوند) را مشاهده کنید. در صورت مشاهده هرگونه ناهنجاری، باید فوراً آبیاری انجام شود تا محلول در محصول رقیق شود (غلظت PVP کاهش یابد).
• پایش پالایش فلزات سنگین : یک ماه پس از کاشت، میزان فلزات سنگین در برگ‌ها/میوه‌های محصول آزمایش شود (باید مطابق با استاندارد GB 2762 «حداکثر مقدار آلاینده‌ها در مواد غذایی» باشد). در صورت تجاوز از حد مجاز، غلظت PVP افزایش داده شود یا برنامه پالایش تغییر کند.

خلاصه

استفاده از PVP در خاک باید از اصل " دامنه کوچک، غلظت پایین، کمکی ":

• ترجیحاً در صحنه‌های ظریفی مانند بستر نهال و گیاهان گلدانی استفاده شود. غلظت باید بین 0.1 تا 0.5 درصد کنترل شود و از طریق اختلاط یا آبیاری ریشه اعمال گردد.
• از مصرف بیش از حد و بلندمدت خودداری شود و نباید جایگزین اقدامات سنتی مانند کودهای آلی و عوامل خاص نگهدارنده آب شود؛
• برنامه‌های تنظیم نوع خاک را هنگام نظارت بر عملکرد و خطرات محیطی در نظر بگیرید تا اطمینان حاصل شود که عملکرد کوتاه‌مدت خاک بهبود می‌یابد بدون آنکه سلامت بلندمدت خاک و ایمنی محصولات کشاورزی به خطر بیفتد.