אילו סוגי אדמה אינם מתאימים ל-PVP?

ההתאמה של PVP (פוליוינילפירולידון) בקרקע תלויה מאוד בתכונות הפיזיות והכימיות של הקרקע (כגון הרכב החלקיקים, pH, מליחות ותכולת החומר האורגני) ובבעיות ליבה (כגון דחיסות, שמירת מים וצורך בשיקום זיהום). סוגי הקרקע הבאים אינם מתאימים באופן כללי לשימוש ב-PVP או דורשים הגבלות קפדניות על השימוש בו עקב "חוסר יכולתו של PVP לטפל בבעיות ליבה", "סיכון להשפעות שליליות" או "כלכלות רעות ביותר":

1. קרקע מלחית-قلית (pH＞8.5, EC＞4 ms\/cm): PVP אינו יעיל ועשוי להחריף את הנזק המלחי

הבעיה הליבתית של קרקע מלחית-قلית היא יונים מלחתיים גבוהים (כגון Na⁺ ו Cl⁻ ) ו- ערך pH גבוה , מה שגורם לפיזור קolloידים בקרקע, חדירות לקויה, וקושי של שורשי הצמחים לספוג מים. PVP אינו רק חסר תועלת בקרקעות מסוג זה, אלא עלול גם להוביל לאפקטים שליליים מסיבות הבאות:

• סביבה עשירה במלחים מnishtlet את יכולת הספיחה והשימור על מים של PVP.
  כמות גדולה של יונים חיוביים כמו Na⁺ ו-Ca²⁺ בקרקע מלחית-قلوية תライין על אתרי קשירה עם קבוצות קוטביות (קבוצות אמיד) על שרשרת ה-PVP, מה שמשפיל את יכולתו של PVP להיצמד לחלקיקי הקרקע. "הסרט הגנתי פולימרי" שלא היה נוצר לא יישאר מחובר באופן יציב, והאפקט מניעת הקיבוע יהיה חסר תועלת לחלוטין. במקביל, מלחים גבוהים ירססו את המבנה התלת-ממדי של ה-PVP ההידרוג'ל, ויגרמו ליכולת שמירת המים לרדת ביותר מ-50% (הוא לא יוכל לשמור על הלחות ועשוי להאיץ את איבוד הרطوبة).
• ערך pH גבוה מעכב את ספיחת מתכות כבדות על ידי PVP (אם יש צורך בשיקום).
  אם קרקע מלחית-قلوية מזוהמת גם במתכות כבדות, הספיגה של Pb²⁺ ו-Cd²⁺ על ידי PVP תלויה ב"קשרי קואורדינציה", וערך pH גבוה (>8.5) יחליש את הפרוטונציה של קבוצת האמיד ב-PVP, יפחית משמעותית את היכולת לקשר קואורדינטיבית, ואף עלול לגרום לשחרור של יוני מתכות כבדות שנספגו, ובכך יגביר את הסיכון לספיגה על ידי גידולים.
• נכשל בפתרון הבעיה העיקרית של קרקע מלחמת-قلوية ועשוי להחמיר את נזקי המלח
  . אין לו את היכולת להפחית רמות מלח או לכייל pH. הגישות המרכזיות לשיפור קרקעות מלוחות-قلUIיות הן שטיפה והסרת מלח, יישום גבס/גבס דחוס כדי להפחית רמות קלור, והגדלת השימוש באسمנים אורגניים כדי לשפר את המבנה הקולואידי. שימוש ב-PVP הוא לא רק משתלם, אלא שרשרת הפולימר השארית עשויות להתחבר עם יוני נתרן בקרקע, ולבנות קומפלקסי מלח-פולימר החוסמים את נקבובי הקרקע ומחמירים עוד יותר את חדירותה.

2. חימר כבד (תכולת חימר > 40%): נוטה ל"חנק ולחיתוך", והאפקט גרוע בהרבה מאשכלים מסורתיים

הבעיה העיקרית של חימר כבד היא חלקיקים דקים, מיקרופורים קטנים, חדירות אויר לקויה, וסיכון גבוה לאגירת מים וחיתוך . שיפור דורש "הגברת יציבות המבנה האגגרגטיבי" (למשל על ידי הגדלת השימוש באسمנים אורגניים ופחם ביולוגי) ולא את האפקט הקצר של פיזור שמתקבל מ-PVP. הסיבות שבחימר כבד אינן מתאימות לשימוש ב-PVP הן כדלקמן:

• PVP מופרז עלול בקלות לחסום נקבוביות ולהחמיר
  הפרים הצרים של חימר כבד חסר חמצן. אם נעשה שימוש ב-PVP (במיוחד בריכוז > 0.2%), שרשרות הפולימר שלו ייצרו "שכבה ג'לית עם צמתים יתר בין חלקיקי הקרקע", ותחסמנה לחלוטין את הפרים הקפילריים והפרים לאוורור. לאחר רישוי, מים לא יכולים לחדור והשורשים אינם יכולים לנשום, מה שמוביל ל"דחיסות אנאובית" (שורשי הצמח מתפיחים והעלים становятся צהובים), מצב חמוץ יותר מבעיית החימר הכבד הלא מעובד.
• PVP אינו מצליח ליצור אגglomerציות יציבות, וההשפעה האנטי-דחיסה שלו קצרה טווח.
  הסיבה העיקרית לדחיסות של קרקעות חמרה כבדות היא מחסור בחומר אורגני, מה שמונע מקולואידים בקרקע ליצור אגטגרטים יציבים בפני מים. בעוד ש-PVP יכול לפזר חלקיקים לתקופה קצרה, האגטגרטים הקטנים שנוצרים הם מבנים פיזיים זמניים (שנמסים בממטר חזק או בהשקיה) ולא יכולים להחליף את "האגטגרטים היציבים לטווח ארוך" שנוצרים על ידי fertilizers אורגניים. לאחר שבוע עד שבועיים של שימוש, הקרקע תידחס שוב, ושאריות ה-PVP עשויות להגביר את הקשיחות שלה.
• היעילות הכלכלית היא גרועה ביותר. משפרים מסורתיים יעילים יותר.
  לחרמשים כבדים נדרשים כמויות גדולות של משפרים כדי להשיג אפקט. אם משתמשים ב-PVP (מחיר 20-30 יואן/ק"ג), הכמות הנדרשת לקנה היא 300-500 ק"ג (ריכוז 0.2%), והעלות עולה על 6,000 יואן, הרבה יותר מabon אורגני (50-100 יואן/קנה) או מפחם ביולוגי (200-300 יואן/קנה), והאפקט inferior, ולכן זה לחלוטין לא מעשי.

3. אדמה חולנית (תכולת חול > 80%): PVP אובד בקלות, האפקט קצר מועד והעלות גבוהה.

הבעיה העיקרית עם אדמה חולנית היא יכולת רתיכה לקויה של מים ודשנים, חלקיקים גסים ויכולת קיבוע חלשה , אך היא לא נלחצת בקלות (تخلולים גדולים בין החלקיקים). למרות ש-PVP יכול לשמר מים באדמה חולנית לתקופה קצרה, באופן כללי אינו מתאים לשימוש בשל "איבוד קל, צורך בהחלקה תכופה ואי-יעילות כלכלית":

• ל-PVP יש יכולת קיבוע חלשה והוא אובד בקלות עם גשמים/השקייה.
  גרגירי קרקע של חול הם גסים (שטח פנים ספציפי קטן) ובעלי כוח חיבור חלש מולקולות PVP (במיוחד באמצעות קשרי מימן חלשים). כאשר מושקעים או גשומים, PVP חודר בקלות לאדמה העמוקה עם המים (מעבר לטווח הספיגה של שורשי הצמחים), מה שגורם לריכוז ה-PVP בקרקע הפנימית ליפול במהירות – אפקט שמירת המים נמשך רק 2 עד 3 ימים, וחייבות להחיל שוב כל 3 עד 5 ימים, מה שמאוד מסורבל.
• דרישות נמוכות נגד דחיסה, הפונקציונליות של PVP היא עודפת.
  בקרקעות חול ישנן ריוות גדולות בין החלקיקים, מה שהופך את 'הדחיסה הדוקה' לכמעט בלתי אפשרית (רק סדקים קטנים עלולים להופיע עקב יובש בשטח, ללא צורך ב-PVP). הפונקציה העיקרית של PVP (מניעת דחיסה) היא לחלוטין עודפת בקרקעות חול, והפונקציה המוגבלת שלה לשמירת מים יכולה להושג באמצעות שיטות זולות כמו כיסוי קש או יישום חומט חומוסי, מבלי להסתמך על PVP.
• שימוש ממושך עלול לגרום לג'ליזציה של השכבה העליונה
  . יישום תכוף של PVP בקרקע חולנית עלול לגרום לצבירת PVP שלא אבד על פני השטח, ויצירת "שכבה דקה של ג'ל" - אם כי שכבה זו יכולה לשמור מים, היא תפריע לכניסת אוויר אל הקרקע, ותגרום לחוסר חמצן בשורשים שקרובים לפני השטח (כגון התכהות השורשים הסיביים הפנימיים של חיטה ותירס), מה שעלול להשפיע לרעה על צמיחת הצמחים.

4. קרקע בעלת תוכן אורגני נמוך מאוד (תכולת חומר אורגני <0.5%): PVP אינו יכול לפעול כראוי וייתכן ויפעיל את המיקרואורגניזמים

הבעיה העיקרית בקרקעות עם תכולה אורגנית נמוכה במיוחד (כגון קרקעות חולניות עניות, או קרקעות חשופות שנפגעו מרוחים לאורך זמן) היא חוסר בקולואידים בקרקע, פעילות מיקרוביאלית נמוכה, ומבנה רופף (או קרקעות דחוסות ללא בסיס לשיפור) . PVP אינו יעיל בקרקעות מסוג זה מסיבות הבאות:

• בלי תמיכה בחומר אורגני, PVP אינו יכול ליצור מיקרו-אגדים.
  PVP צריך להסתמך על קולואידים בקרקע (כגון חומוס) כ"נקודות עיגון" כדי ליצור "אגרגטים מיקרוסקופיים", אך קרקע העשירה בחומר אורגני כמעט ולא מכילה קולואידים - שרשרות מולקולריות של PVP אינן יכולות להתחבר בצורה יציבה עם חלקיקי הקרקע, ונעלמות עם המים או מתפזרות באופן לא מסודר בתוך הקרקע, ולכן אינן מסוגלות למנוע דחיסות או לשמר מים.
• מעכב מיקרואורגניזמים שאריות ומחמיר את עקרות הקרקע.
  מספר המיקרואורגניזמים בקרקע העשירה בחומר אורגני קטן כבר מאוד (יכולת פירוק חלשה), והשרשראות הגבישיות הגבוהות של PVP עשויות להיצמד לפני המיקרואורגניזמים, לעכב את פעילות ההחלפה שלהן (כגון פירוק כמויות קטנות של חומר אורגני וקביעת חנקן), ובכך לצמצם עוד יותר את פוריות הקרקע וליצור מעגל רע שבו "ככל שמשתמשים בו יותר – הוא נעשים עקר יותר".
• הלב של שיפור הקרקע הוא השבת החומר האורגני. PVP אינו יכול להחליף לחלוטין
  הסוג הזה של קרקע. הדרך היחידה לשפר סוג זה של קרקע היא "להוסיף כמויות גדולות של חומר אורגני" (כגון שיבוט, החזרת מקצועות לשדה, וזריעת דשא עירום). רק לאחר שהריכוז של החומר האורגני יעלה על 1%, ניתן לשקול אמצעי שיפור נוספים. שימוש ב-PVP אינו רק משתלם מבחינה כלכלית, אלא גם ממהר את תהליך השיפוץ הבסיסי.

5. קרקע מדוברת בכבד מתכות (ריכוז מתכות כבדות > 200 מ"ג/ק"ג): הקיבולת הספיגתית של PVP אינה מספקת, מה שעלול בקלות להוביל לבעיות משניות

PVP יכול לסייע בשיקום קרקעות קלות בה загזמת מתכות כבדות (ריכוז <100 מ"ג/ק"ג) ולא מתאים בכלל לקרקעות מחוספסות מאוד (כגון קרקעות בסביבת אזורי כרייה, עם ריכוזים של Pb/Cd > 200 מ"ג/ק"ג) מהסיבות הבאות:

• קיבולת הספיגה מוגבלת ולא יכולה לצמצם את פעילות המתכות הכבדות.
  הספיחה של מתכות כבדות על-ידי PVP תלויה במבנה הטבעת הפירולידון בתוך השרשרת המולקולרית. הקיבולת הסופחת של גרם אחד של PVP היא רק 0.5~2 מ"ג (תלוי בסוג הפירות והירקות). באדמת שדה קשה זוהמה, נדרשים ריכוזים גבוהים מאוד של PVP (>1%) כדי לספוח חלק מהמתכות הכבדות – אך ריכוזים גבוהים של PVP יגרמו סתימה של נקבובי האדמה, מה שיגרום להיפוקסיה ויאחיד את נזקי הצמחים.
• אי אפשר להסיר לגמרי מתכות כבדות, אלא רק 'לתקן זמנית' אותן.
  הספיחה של מתכות כבדות על-ידי PVP היא 'הפיכה' (היא תתבצע מחדש בסביבה חומצית או בריכוזים גבוהים של קטיונים אחרים). אם ערך ה-pH של האדמה בקרקע זוהמת במיוחד יורד לאחר מכן (למשל עקב גשמים חומציים), המתכות הכבדות שנספגו ישוחררו שוב, מה שיגרום לזיהום משני. הבעיה לא תפתר באופן יסודי (נדרשות טכנולוגיות מקצועיות כמו 'lixiviation' ו-'phytoremediation').

סיכום: מאפיינים מרכזיים של אדמות שאינן מתאימות לשימוש ב-PVP

המפתח לקביעת האם אדמה מתאימה ל-PVP הוא האם PVP יכול לטפל בבעיות הליבה של האדמה מבלי לגרום לאפקטים צדדיים שליליים . האדמות הבאות עומדות בתכונות הליבה של being "בלתי מתאימות":

• בעיות עיקריות אינן ניתנות לפתרון באמצעות PVP (כגון "הפחתת מלח וכיול pH" בקרקע מלח-קלורית, "יציבת אגגרגטים" בקרקע חרסית כבדה, ו"הוספת שמר" לקרקע חסרת חומר אורגני);
• בעיות חדשות עלולות לצוץ בקלות בגלל תכונות ה-PVP (למשל "חוסר חמצן" באדמה חרסית כבדה, "אובדן והפסד" באדמה חולנית, ו"שחרור משני" באדמה מזוהמת מאוד);
• היעילות הכלכלית נמוכה ביותר (לדוגמה, באדמה חרסית כבדה וחולנית יש צורך בכמות גדולה של PVP, שמחירה גבוה בהרבה מהתקנים מסורתיים).

ה논ג של שיפור קרקע הוא "לנקוט צעדים ממוקדים כדי לפתור בעיות יסוד" (כגון ניקוז מלח מהקרקע המלחת ותוספת דשן אורגני לקרקעות טeros עבות). PVP הוא רק "אמצעי עזר בסיטואציות מיוחדות" ולא יכול להחליף את אמצעי השיפור המסורתיים, ועוד פחות לשמש ב סוגי קרקע לא מתאימים שצוינו לעיל.