मृदा में PVP की क्या भूमिका होती है? क्या यह मृदा संकुलन को रोक सकता है?

जल में घुलनशील बहुलक के रूप में, पीवीपी (पॉलीविनाइलपाइरोलिडोन) मुख्य रूप से मृदा अनुप्रयोगों में अपनी जल धारण क्षमता, फैलाव क्षमता और अधिशोषण गुणों के कारण उपयोग किया जाता है। यद्यपि यह मृदा सुधार में सहायता कर सकता है, लेकिन यह मृदा सुधार के लिए एक मुख्य या प्रमुख सामग्री नहीं है। यद्यपि मृदा संकुचन को रोकने में इसका एक निश्चित सहायक प्रभाव होता है, लेकिन इसके लिए मृदा विशेषताओं पर सावधानीपूर्वक विचार करने और उचित उपयोग की आवश्यकता होती है, तथा इसकी प्रभावशीलता पारंपरिक मृदा सुधारकों (जैसे कार्बनिक उर्वरक और ह्यूमिक अम्ल) की तुलना में कमजोर होती है . इसकी विशिष्ट क्रियाविधि, लागू परिदृश्य और सीमाओं को निम्नलिखित तीन दृष्टिकोणों से अध्ययन किया जा सकता है:

मृदा संकुलन को रोकने में PVP की सहायक भूमिका: मृदा संरचना में सुधार द्वारा

मृदा संकुलन का मूल कारण है मृदा कणों का दुर्बल आसंजन तथा कार्बनिक पदार्थ की कमी , जिसके परिणामस्वरूप कणों के बीच कसकर चिपकना और मृदा की छिद्रता में कमी आ जाती है (जिससे वायु और जल के प्रवेश में कठिनाई होती है)। PVP इस समस्या में "भौतिक अधिशोषण" और "कण फैलाव" के माध्यम से थोड़ा सुधार कर सकता है। इसकी विशिष्ट क्रियाविधि निम्नलिखित है:

• PVP अणु श्रृंखला पर ध्रुवीय समूह (जैसे एमाइड) हाइड्रोजन आबंधन और वान डर वाल्स बलों के माध्यम से मृदा कणों (जैसे मृत्तिका और गाद) की सतहों पर अधिशोषित हो जाते हैं, कणों की बाहरी सतह पर एक "बहुलक सुरक्षात्मक फिल्म" बनाते हुए। यह फिल्म
  मृदा कणों के बीच सीधे चिपकाव को कम करती है (इसे यह भी रोकती है कि विद्युत स्थैतिक प्रभावों के कारण मृत्तिका कण एक साथ चिपकें) और साथ ही कणों के बीच स्निग्धता बढ़ाती है, संकुलन के बाद संकुलन की संभावना को कम करती है।
  उदाहरण के लिए मिट्टी के सूखने के कारण होने वाले सतही संकुचन को कम करने के लिए
• पॉलिमर
  श्रृंखलाएँ "पुल" की तरह कार्य करती हैं, जो फैले हुए मिट्टी के कणों (जैसे रेत और गाद) को माइक्रॉन-आकार के समूहों में धीरे से जोड़ती हैं (इसके बजाय कि कसकर पैक किए गए बड़े ढेले)। ये सूक्ष्म समूह छोटे छिद्र बनाते हैं जो जल को संधारित करते हैं (वाष्पीकरण के कारण होने वाले संकुचन को कम करते हैं) जबकि वायु के प्रवेश की अनुमति देते हैं, इस प्रकार वायुरोधी मिट्टी के संकुचित होने को रोकते हैं।
  नोट : पीवीपी द्वारा निर्मित सूक्ष्म समूह संरचना कम स्थिर होती है और जैविक उर्वरकों तथा ह्यूमिक एसिड द्वारा निर्मित "जल-स्थिर समूहों" (कटाव और संकुचन के प्रति दीर्घकालिक प्रतिरोध) को प्रतिस्थापित नहीं कर सकती है। यह केवल संकुचन से अल्पकालिक राहत प्रदान कर सकती है और नियमित भरपाई या अन्य सुधारकों के साथ संयोजन की आवश्यकता होती है।
• जल वाष्पीकरण के कारण होने वाले सतही संकुचन को कम करें
  पीवीपी में एक निश्चित जल प्रतिधारण क्षमता होती है (यह हाइड्रोजेल बनाने के लिए अपने वजन से कई गुना पानी अवशोषित कर सकता है), जो मिट्टी की सतह पर चिपके रह सकता है और पानी के तेजी से वाष्पीकरण को धीमा कर सकता है। अचानक पानी के नुकसान (जैसे शुष्क क्षेत्रों में नंगी मिट्टी) के कारण मिट्टी की सतह "सूखने और दरार" के लिए प्रवण है। पीवीपी के जल प्रतिधारण प्रभाव से यह जोखिम कम हो सकता है और सतह की मिट्टी की ढीली स्थिति बनी रह सकती है।

2. मिट्टी में पीवीपी के अन्य सहायक कार्य (गैर-विरोधी कठोरता कोर)

मिट्टी के संपीड़न को रोकने में सहायता करने के अलावा, पीवीपी अपनी विशेषताओं के आधार पर मिट्टी में निम्नलिखित भूमिकाएं भी निभा सकता है, लेकिन ये मुख्य रूप से आवश्यक आवश्यकताओं के बजाय "सहायक अनुप्रयोग" हैंः

• मिट्टी में पानी को रोकने वाला एजेंट (अल्पकालिक, छोटे पैमाने पर आवेदन):
  पीवीपी पानी को अवशोषित करके हाइड्रोजेल बनाता है जो धीरे-धीरे नमी को छोड़ता है, जिससे मिट्टी में नमी की मात्रा बढ़ जाती है। यह विशेष रूप से उपयुक्त है सूखे क्षेत्रों में रोपाई, बर्तन में लगाए गए पौधे या मिट्टी के छोटे क्षेत्र (जैसे साबुत और सब्जी के पौधे के लिए आधार माध्यम)। उदाहरण के लिए, पौधे के आधार माध्यम में 0.2%–0.5% पीवीपी मिलाने से इसकी जल धारण क्षमता में 15%–25% की वृद्धि हो सकती है, जिससे सिंचाई की आवृत्ति कम होती है और अत्यधिक सिंचाई के कारण आधार माध्यम के संकुचन को रोका जा सकता है।
  सीमाएं : पीवीपी की जल धारण क्षमता विशेष मृदा जल धारण एजेंटों (जैसे पॉलीएक्रिलेमाइड (PAM) और ह्यूमिक एसिड) की तुलना में कमजोर होती है, और इसकी अधिक लागत के कारण इसे बड़े पैमाने पर कृषि भूमि में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं माना जाता।
• उर्वरकों और कीटनाशकों के लिए एक धीमे स्राव वाहक के रूप में (उपयोगिता में वृद्धि)
  pVP मृदा में जल में घुलनशील उर्वरकों (जैसे नाइट्रोजन और पोटाश उर्वरक) या कम विषाक्तता वाले कीटनाशकों को "संवरण" या "अधिशोषण" के माध्यम से अगतिमान बना सकता है, जिससे उनके अपवाह और हानि की दर धीमी हो जाती है (बारिश के पानी के साथ गहरी मृदा परतों में जाने से रोका जा सकता है), इस प्रकार "धीमे मुक्ति" की प्राप्ति होती है। उदाहरण के लिए, जब PVP को यूरिया के साथ मिलाकर मृदा में डाला जाता है, तो यूरिया की मुक्ति की अवधि एक से दो सप्ताह से बढ़कर तीन से चार सप्ताह तक हो जाती है, जिससे पोषक तत्वों की बर्बादी कम होती है और सांद्र उर्वरक मुक्ति के कारण मृदा के लवणीकरण को रोका जा सकता है (जो अप्रत्यक्ष रूप से मृदा संकुचन को भी बढ़ा सकता है)।
• भारी धातु आयन अधिशोषण (हल्के रूप से प्रदूषित मृदा के सुधार में सहायता): PVP अणु श्रृंखला पर पाइरोलिडोन वलय मृदा में भारी धातु आयनों (जैसे
  Pb²⁺, Cu²⁺, और Cd²⁺) को उनके उपसहसंयोजन के माध्यम से अधिशोषित कर सकती है, जिससे उनकी जैव उपलब्धता कम हो जाती है (फसलों द्वारा अवशोषण कम होता है)। इसे हल्के स्तर पर भारी धातु से दूषित कृषि भूमि या बर्तनों की मृदा के लिए उपयुक्त बनाता है . उदाहरण के लिए, सीसा (Pb²⁺) युक्त मिट्टी में 0.5%–1% PVP मिलाने से फसलों द्वारा धातु के अवशोषण में 20%–30% की कमी आ सकती है। हालाँकि, इससे भारी धातुओं को पूरी तरह से हटाया नहीं जा सकता और अतिरिक्त उपचार तकनीकों (जैसे लीचिंग और फाइटोरेमेडिएशन) की आवश्यकता होती है।

3. मिट्टी की गुणवत्ता में सुधार के लिए PVP के उपयोग के प्रमुख विचार (सीमाएँ)

PVP मिट्टी सुधार के लिए डिज़ाइन की गई एक विशेष सामग्री नहीं है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में इसकी स्पष्ट सीमाएँ हैं और इस पर अत्यधिक निर्भरता से बचना चाहिए:

• पारंपरिक सुधारकों की तुलना में कम प्रभावी और अधिक महंगा, PVP का
  मिट्टी के संकुलन को रोकने के प्रमुख तरीकों में शामिल हैं कार्बनिक पदार्थ की पूर्ति (जैसे कंपोस्ट और खेत में पुआल वापस करना), ह्यूमिक एसिड/बायोचार डालना (समूह स्थिरता को बढ़ाने के लिए), या जुताई के तरीकों में अनुकूलन (अत्यधिक संकुचन से बचने के लिए) पीवीपी का संकुचन-रोधी प्रभाव केवल अल्पकालिक पूर्ति है, और इसकी इकाई कीमत कार्बनिक उर्वरकों की तुलना में काफी अधिक है (लगभग कार्बनिक उर्वरकों की कीमत का 5-10 गुना)। इससे इसे बड़े पैमाने पर कृषि भूमि में उपयोग के लिए अर्थव्यवस्था के अनुकूल नहीं बनाता है और यह छोटे, अधिक केंद्रित उपयोग (जैसे अंकुरण विकास और बर्तन में लगे पौधे) के लिए अधिक उपयुक्त है।
• अत्यधिक उपयोग मिट्टी की पारगम्यता को प्रभावित कर सकता है।
  यदि पीवीपी की सांद्रता बहुत अधिक है (उदाहरण के लिए, मिट्टी के शुष्क भार के आधार पर 1% से अधिक), तो इसकी पॉलिमर श्रृंखलाएं मिट्टी के कणों के बीच एक "अत्यधिक-समानुबंधित" जेल परत बना सकती हैं, जिससे मिट्टी के छिद्र अवरुद्ध हो जाते हैं और पारगम्यता में कमी आती है ("मिट्टी की ऑक्सीजन की कमी और संकुचन" के समान), विशेष रूप से मृत्तिका मिट्टी में। जोखिम अधिक होता है।
• पर्यावरणीय अपघटन क्षमता सीमित है, और खुराक को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है।
  प्राकृतिक मिट्टी में PVP का अपघटन दर धीमा होता है (पूर्ण अपघटन के लिए सूक्ष्मजीवों की गतिविधि के आधार पर कई महीनों से लेकर कई वर्षों का समय लगता है)। लंबे समय तक अत्यधिक उपयोग से मिट्टी में उच्च-आण्विक पॉलिमर का संचय हो सकता है। यद्यपि इसकी स्पष्ट विषाक्तता नहीं होती, फिर भी यह मिट्टी के सूक्ष्मजीवों की गतिविधि को प्रभावित कर सकता है (जैसे कार्बनिक पदार्थ के अपघटन करने वाले कुछ जीवाणुओं को दबाना)। "कम सांद्रता, अल्पकालिक उपयोग" के सिद्धांत का पालन करना आवश्यक है (एकल खुराक मिट्टी के शुष्क भार के 0.5% से अधिक नहीं होनी चाहिए)।
• सभी प्रकार की मिट्टी के लिए उपयुक्त नहीं
  • बलुई मिट्टी (अच्छी वायु पारगम्यता लेकिन कम जल धारण क्षमता): PVP के जल धारण और प्रकीर्णन प्रभाव मिट्टी की उर्वरता धारण क्षमता में थोड़ा सुधार कर सकते हैं, लेकिन मिट्टी के सम्पीड़न को रोकने में इसका बहुत कम प्रभाव होता है (बलुई मिट्टी स्वयं सम्पीड़ित होने के लिए अनुकूल नहीं होती);
  • लवण-क्षारीय मिट्टी (उच्च लवण, उच्च पीएच): पीवीपी के अधिशोषण पर लवण आयनों का हस्तक्षेप हो सकता है, जिससे प्रभाव काफी कम हो जाता है, और यह मृदा लवणीकरण की समस्या में सुधार नहीं कर सकता (इसके लिए जिप्सम और डीसल्फ्यूराइज्ड जिप्सम जैसे विशेष सुधारकों की आवश्यकता होती है)।

संक्षेप करें

पीवीपी की भूमिका हो सकती है मिट्टी के संकुलन को रोकने, अल्पावधि में जल धारण करने और धीरे-धीरे पोषक तत्वों को मुक्त करने में लेकिन यह स्पष्ट कर देना चाहिए कि:

• मिट्टी के संकुलन पर इसका प्रभाव "सहायक और अल्पकालिक" है, जो जैविक उर्वरकों और ह्यूमिक अम्ल जैसे पारंपरिक सुधारकों की तुलना में बहुत कम है, और मिट्टी के संकुलन को रोकने के लिए मुख्य सामग्री के रूप में उपयुक्त नहीं है;
• इसका उपयोग बड़े पैमाने के खेतों की तुलना में छोटे पैमाने और सूक्ष्म दृश्यों (जैसे कि अंकुरण सब्सट्रेट और गमले की मिट्टी) के लिए अधिक उपयुक्त है;
• उपयोग के दौरान सांद्रता को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए (0.1%~0.5%) ताकि अत्यधिक उपयोग से वायु पारगम्यता में कमी या पर्यावरण में जमाव से बचा जा सके।

यदि मृदा संकुलन की दीर्घकालिक और प्रभावी रोकथाम की आवश्यकता है, तो इसे "कार्बनिक पदार्थ के उपयोग में वृद्धि + उचित खेती + वैज्ञानिक सिंचाई" के माध्यम से प्राप्त करना ही मुख्य उपाय है। विशेष परिस्थितियों में ही PVP का उपयोग पूरक साधन के रूप में किया जा सकता है।