Milyen talajtípusokhoz nem alkalmas a PVP?

A PVP (polivinilpirrolidon) talajban való alkalmazhatósága nagymértékben függ a talaj... fizikai és kémiai tulajdonságok (például részecskeösszetétel, pH, sótartalom és szervesanyag-tartalom) és alapvető problémák (például tömörödés, vízvisszatartás és szennyezés-mentesítési igények). A következő talajtípusok általában alkalmatlanok PVP felhasználására vagy szigorú korlátozásokat írhatnak elő a használatára vonatkozóan a „PVP képtelensége a főbb problémák megoldására”, a „negatív hatásokra hajlamos” vagy a „rendkívül rossz gazdasági helyzet” miatt:

1. Sós-lúgos talaj (pH＞8,5, EC＞4 ms/cm): A PVP hatástalan és súlyosbíthatja a só okozta károkat

A sós-lúgos talajok fő problémája a magas sótartalmú ionok (például Na⁺) és Cl⁻ ) és magas pH-érték , ami a talaj kolloidjainak diszperziójához, gyenge áteresztőképességhez és a növények gyökereinek vízfelvételi nehézségeihez vezet. A PVP nemcsak hatástalan az ilyen talajokban, hanem negatív hatásokkal is járhat a következő okok miatt:

• A magas sótartalmú környezet tönkreteszi a PVP adszorpciós és vízvisszatartó funkcióját.
  A sós-lúgos talajban található nagy mennyiségű kation, például Na⁺ és Ca²⁺, versenyezni fog a PVP molekulaláncán található poláris csoportokkal (amidcsoportokkal) a kötőhelyekért, gyengítve a PVP talajrészecskék adszorpciós képességét. A kialakulhatott „polimer védőfilm” nem rögzül stabilan, és a csomósodásgátló hatás teljesen hatástalan. Ugyanakkor a magas sótartalom tönkreteszi a PVP hidrogél háromdimenziós szerkezetét, aminek következtében a vízvisszatartó képessége több mint 50%-kal csökken (nem tudja megkötni a nedvességet, és felgyorsíthatja a nedvesség elpárolgását).
• A magas pH-érték gátolja a PVP nehézfém-adszorpcióját (ha kármentesítésre van szükség).
  Ha a sós-lúgos talaj nehézfémekkel is szennyezett, a PVP Pb²⁺ és Cd²⁺ adszorpciója a „koordinációs kötéskötéstől” függ, és a magas pH-érték (>8,5) gyengíti a PVP amidcsoportjának protonálódását, jelentősen csökkenti a koordinációs képességet, sőt az adszorbeált nehézfém ionok deszorpcióját is okozza, ami viszont növeli a növények felszívódásának kockázatát.
• nem foglalkozik a sós-lúgos talaj fő problémájával, és súlyosbíthatja a só okozta károkat
  Hiányzik belőle a sótartalom csökkentésének vagy a pH beállításának képessége. A sós-lúgos talajok javításának kulcsfontosságú megközelítései a só kioldása és elvezetése, gipsz/kéntelenített gipsz alkalmazása az lúgszint csökkentése érdekében, valamint a szerves trágyák alkalmazásának növelése a kolloid szerkezet javítása érdekében. A PVP használata nemcsak költséghatékony, de a maradék polimer láncai kombinálódhatnak a talajban lévő nátriumionokkal, só-polimer komplexeket képezve, amelyek eltömítik a talaj pórusait és tovább rontják az áteresztőképességet.

2. Nehéz agyag (agyagtartalom > 40%): hajlamos az „oxigénhiányra és tömörödésre”, a hatás sokkal rosszabb, mint a hagyományos javítók esetében

A nehéz agyag fő problémája a következő: finom részecskék, apró pórusok, rossz légáteresztő képesség, valamint könnyű vízfelhalmozódás és tömörödés A fejlesztéshez a PVP rövid távú diszpergáló hatása helyett az „aggregátumszerkezet stabilitásának fokozása” (például a szerves trágyák és a biochar alkalmazásának növelése) szükséges. A nehéz agyag a PVP-hez való alkalmatlanságának okai a következők:

• A túlzott PVP könnyen eltömítheti a pórusokat és irritálhatja a bőrt.
  az oxigénhiányos nehéz agyag szűk pórusai. Ha PVP-t használnak (különösen 0,2%-nál nagyobb koncentrációban), annak polimer láncai „túlzottan térhálósított gélréteget” képeznek a talajrészecskék között, teljesen elzárva a kapilláris és a szellőző pórusokat. Öntözés után a víz nem tud behatolni, és a gyökerek nem tudnak lélegezni, hanem „anoxikus tömörödéshez” vezet (a növények gyökerei rothadnak, a levelek pedig sárgulnak), ami súlyosabb probléma, mint a kezeletlen nehéz agyag problémája.
• A PVP nem képez stabil aggregátumokat, és tömörödésgátló hatása rövid életű.
  Az erős agyagos talaj tömörödésének alapvető oka a szerves anyag hiánya, amely megakadályozza a talajkolloidok vízálló aggregátumok képződését. Míg a PVP rövid távon képes szétszórni a részecskéket, a keletkező „mikroaggregátumok” ideiglenes fizikai struktúrák (heves esőzés vagy öntözés hatására szétesnek), és nem helyettesíthetik a szerves trágyák által képződött „hosszú távú stabil aggregátumokat”. Egy-két hét használat után a talaj ismét tömörödik, és a PVP-maradványok növelhetik a keménységét.
• A gazdasági hatékonyság rendkívül gyenge. A hagyományos javítók hatékonyabbak.
  A nehéz agyaghoz nagy mennyiségű javítóanyag szükséges a hatékonysághoz. Ha PVP-t használnak (költség 20-30 jüan/kg), az adag mu-nként 300-500 kg (0,2%-os koncentráció), és a költség meghaladja a 6000 jüant, ami jóval magasabb, mint a szerves műtrágya (50-100 jüan/mu) vagy a bioszén (200-300 jüan/mu) esetében, és a hatás rosszabb, ezért teljesen kivitelezhetetlen.

3. Homokos talaj (homoktartalom > 80%): A PVP könnyen elvész, a hatás rövid életű és a költsége magas.

A homokos talaj fő problémája a következő: gyenge víz- és műtrágya-visszatartó képessége, durva szemcséi és gyenge adszorpciós kapacitása , de nem könnyen tömörödik (nagy pórusok a részecskék között). Bár a PVP rövid ideig képes megtartani a vizet a homokos talajban, általában nem alkalmas használatra a "könnyű veszteség, a gyakori kijuttatási igény és az alacsony gazdasági hatékonyság" miatt:

• A PVP gyenge adszorpciós kapacitással rendelkezik, és könnyen elveszik esővel/öntözéssel.
  A homokos talajszemcsék durvák (kis fajlagos felülettel) és gyenge kötőerővel rendelkeznek a PVP-molekulákkal (főként gyenge hidrogénkötésekre támaszkodva). Öntözés vagy eső esetén a PVP könnyen behatol a mély talajrétegekbe a vízzel együtt (a növények gyökereinek felszívódási tartományán túl), aminek következtében a felszíni talaj PVP-koncentrációja gyorsan csökken - a vízvisszatartó hatás csak 2-3 napig tart, és 3-5 naponta ismételt kijuttatásra van szükség, ami nehézkes.
• Alacsony tömörödésgátló követelmények, a PVP funkcionalitása redundáns.
  A homokos talajok nagy szemcseközi pórusokkal rendelkeznek, ami gyakorlatilag lehetetlenné teszi a „sűrű tömörödést” (csak kisebb repedések fordulhatnak elő a felszíni szárazság miatt, PVP szükségessége nélkül). A PVP alapvető funkciója (tömörödésgátlás) teljesen redundáns a homokos talajokban, és korlátozott vízvisszatartó funkciója alacsony költségű módszerekkel, például szalmatakarással és huminsav kijuttatásával érhető el, PVP nélkül.
• Hosszú távú használat esetén a felület gélesedéséhez vezethet.
  A PVP gyakori alkalmazása homokos talajban a fel nem oldódott PVP felhalmozódását okozhatja a felszínen, egy „vékony gélréteget” képezve – bár ez a réteg képes megtartani a vizet, akadályozza a levegő bejutását a talajba, ami felszíni gyökérhiányt (például a búza és a kukorica felszíni rostos gyökereinek megfeketedését) okoz, ami viszont befolyásolja a növények növekedését.

4. Rendkívül alacsony szervesanyag-tartalmú talaj (szervesanyag-tartalom <0,5%): a PVP nem tud működni, és hatással lehet a mikroorganizmusokra.

A rendkívül alacsony szervesanyag-tartalmú talajok (mint például a rossz minőségű, széljárta homoktalajok és a régóta erodált csupasz talajok) fő problémája a következő: talajkolloidok hiánya, alacsony mikrobiális aktivitás és laza szerkezet (vagy tömörödött talajok fejlesztési alapok nélkül) A PVP a következő okok miatt hatástalan az ilyen talajokban:

• Szervesanyag-támogatás nélkül a PVP nem képes mikroaggregátumokat képezni.
  A PVP-nek talajkolloidokra (például humuszra) van szüksége „horgonypontként” a „mikroaggregátumok” kialakításához, de a szerves anyagot nem tartalmazó talajban szinte nincsenek kolloidok – a PVP molekuláris láncai nem tudnak stabilan egyesülni a talajrészecskékkel, és vagy eltűnnek a vízzel, vagy rendezetlenül szétszóródnak a talajban, képtelenek megakadályozni a tömörödést vagy megtartani a vizet.
• Gátolja a maradék mikroorganizmusokat és súlyosbítja a talaj elszegényedését.
  A szervesanyag-hiányos talajban élő mikroorganizmusok száma már eleve nagyon kicsi (gyenge lebontóképesség), és a PVP nagy molekulatömegű láncai a mikroorganizmusok felületéhez tapadhatnak, gátolva azok anyagcsere-tevékenységét (például kis mennyiségű szerves anyag lebontását és a nitrogén megkötését), tovább csökkentve a talaj termékenységét, és egy ördögi kört kialakítva: „minél többet használjuk, annál szegényebb lesz”.
• A talajjavítás lényege a szerves anyag pótlása. A PVP nem tudja teljesen helyettesíteni
  ilyen típusú talaj. Az ilyen típusú talaj javításának egyetlen módja a „nagy mennyiségű szerves anyag hozzáadása” (például komposztálás, szalma visszajuttatása a szántóföldre és zöldtrágya vetése). Amint a szervesanyag-tartalom 1% fölé emelkedik, további javító intézkedések mérlegelhetők. A PVP használata nemcsak költséghatékony, hanem késlelteti a magjavítási folyamatot is.

5. Súlyosan nehézfémekkel szennyezett talaj (nehézfém-koncentráció > 200 mg/kg): a PVP adszorpciós kapacitása nem elegendő, ami könnyen másodlagos problémákhoz vezethet.

A PVP csak a következők helyreállításában tud segíteni: enyhén nehézfémekkel szennyezett talajok (koncentráció <100 mg/kg), és teljesen alkalmatlan erősen szennyezett talajokra (például bányászati területek körüli talajokra, ahol a Pb/Cd koncentráció >200 mg/kg) a következő okok miatt:

• Az adszorpciós kapacitás korlátozott, és nem képes csökkenteni a nehézfémek aktivitását.
  A PVP nehézfém-adszorpciója a molekulaláncon lévő pirrolidon gyűrűtől függ. Egyetlen gramm PVP adszorpciós kapacitása mindössze 0,5~2 mg (a gyümölcs és zöldség típusától függően). Súlyosan szennyezett talajban rendkívül magas PVP-koncentráció (>1%) szükséges egyes nehézfémek adszorbeálásához - a magas PVP-koncentráció azonban eltömíti a talaj pórusait, ami hipoxiához vezet, ami súlyosbítja a termés károsodását.
• A nehézfémeket lehetetlen teljesen eltávolítani, csak „ideiglenesen lehet helyrehozni”.
  A PVP nehézfém-adszorpciója „visszafordítható” (savas környezetben vagy más kationok magas koncentrációjában deszorbeálódik). Ha a talaj pH-értéke erősen szennyezett talajban ezt követően csökken (például savas eső esetén), az adszorbeált nehézfémek ismét felszabadulnak, másodlagos szennyezést okozva. A probléma alapvetően nem oldható meg (professzionális technológiákra, például „kimosódásra” és „fitoremediációra” van szükség).

Összefoglalás: A PVP felhasználására nem alkalmas talajok főbb jellemzői

Annak meghatározása, hogy egy talaj alkalmas-e PVP-re, kulcsfontosságú-e, hogy A PVP negatív mellékhatások nélkül képes kezelni a talaj alapvető problémáit A következő talajok megfelelnek az „alkalmatlan” alapvető jellemzőinek:

• Az alapvető problémákat nem lehet PVP-vel megoldani (például a sótartalom csökkentése és a pH beállítása sós-lúgos talajban, az aggregátumok stabilizálása nehéz agyagos talajban, valamint a szervesanyag-hiányos talaj „műtrágyázása”);
• A PVP jellemzői miatt könnyen felmerülhetnek új problémák (például „hipoxia” nehéz agyagos talajokban, „veszteség és pazarlás” homokos talajokban, valamint „másodlagos kibocsátás” erősen szennyezett talajokban);
• A gazdasági hatékonyság rendkívül gyenge (például a nehéz agyagos és homokos talajok nagy mennyiségű PVP-t igényelnek, amelynek költsége jóval magasabb, mint a hagyományos adalékanyagoké).

A talajjavítás alapvető logikája a „célzott intézkedések megtétele az alapvető problémák megoldására” (például a só elvezetése a sós-lúgos talajból és szerves trágya hozzáadása a nehéz agyagos talajhoz). A PVP csak „kiegészítő eszköz különleges esetekben”, és nem helyettesítheti a hagyományos javítási intézkedéseket, nemhogy a fent említett alkalmatlan talajtípusok esetén alkalmazható lenne.