Jenis tanah apakah yang tidak sesuai untuk PVP?

Kesesuaian PVP (polyvinylpyrrolidone) dalam tanah sangat bergantung kepada sifat fizikal dan kimia (seperti komposisi zarah, pH, kemasinan dan kandungan bahan organik) dan isu teras (seperti pemadatan, pengekalan air dan keperluan pemulihan pencemaran). Jenis tanah berikut secara amnya tidak sesuai untuk kegunaan PVP atau memerlukan sekatan ketat terhadap penggunaannya kerana "ketidakupayaan PVP menangani isu teras," "terdedah kepada kesan negatif," atau "ekonomi yang sangat lemah" :

1. Tanah salin-alkali (pH＞8.5, EC＞4 ms/cm): PVP tidak berkesan dan boleh memburukkan lagi kerosakan garam

Masalah utama tanah masin-alkali ialah ion garam tinggi (seperti Na⁺ dan Cl⁻ ) dan nilai pH yang tinggi , yang membawa kepada penyebaran koloid tanah, kebolehtelapan yang lemah, dan kesukaran untuk akar tanaman menyerap air. PVP bukan sahaja tidak berkesan dalam tanah tersebut, tetapi mungkin juga mempunyai kesan negatif atas sebab-sebab berikut:

• Persekitaran garam tinggi memusnahkan fungsi penjerapan dan pengekalan air PVP.
  Sebilangan besar kation seperti Na⁺ dan Ca²⁺ dalam tanah salin-alkali akan bersaing dengan kumpulan kutub (kumpulan amida) pada rantai molekul PVP untuk tapak pengikatan, melemahkan keupayaan PVP untuk menyerap zarah tanah. "Filem pelindung polimer" yang boleh dibentuk tidak boleh dipasang secara stabil, dan kesan anti-caking tidak berkesan sepenuhnya. Pada masa yang sama, garam yang tinggi akan memusnahkan struktur tiga dimensi hidrogel PVP, menyebabkan kapasiti pengekalan airnya menurun lebih daripada 50% (ia tidak dapat mengunci kelembapan dan boleh mempercepatkan penyejatan lembapan).
• Nilai pH yang tinggi menghalang penjerapan logam berat PVP (jika pemulihan diperlukan).
  Jika tanah salin-alkali juga tercemar dengan logam berat, penjerapan PVP Pb²⁺ dan Cd²⁺ bergantung kepada "pengikatan ikatan koordinasi", dan nilai pH yang tinggi (>8.5) akan melemahkan protonasi kumpulan amida PVP, mengurangkan keupayaan koordinasi dengan ketara, malah menyebabkan peningkatan penyerapan logam berat, yang berisiko diserap oleh penjerapan logam berat.
• gagal menangani isu teras tanah masin-alkali dan boleh memburukkan lagi kerosakan garam
  . Ia tidak mempunyai keupayaan untuk mengurangkan tahap garam atau menyesuaikan pH. Pendekatan utama untuk memperbaiki tanah masin-alkali ialah larut lesap dan mengalirkan garam, menggunakan gipsum/desulfurized gipsum untuk mengurangkan tahap alkali, dan meningkatkan penggunaan baja organik untuk memperbaiki struktur koloid. Menggunakan PVP bukan sahaja menjimatkan kos, tetapi rantai polimer sisanya juga boleh bergabung dengan ion natrium dalam tanah, membentuk kompleks polimer garam yang menyumbat liang tanah dan seterusnya menjejaskan kebolehtelapan.

2. Tanah liat berat (kandungan tanah liat > 40%): terdedah kepada "anoxia dan pemadatan", kesannya jauh lebih teruk daripada penambah baik tradisional

Masalah utama tanah liat berat ialah zarah halus, liang kecil, kebolehtelapan udara yang lemah, dan pengumpulan dan pemadatan air yang mudah . Penambahbaikan memerlukan "meningkatkan kestabilan struktur agregat" (seperti meningkatkan penggunaan baja organik dan biochar) dan bukannya kesan penyebaran jangka pendek PVP. Sebab tanah liat berat tidak sesuai untuk PVP adalah seperti berikut:

• PVP yang berlebihan boleh dengan mudah menyumbat pori-pori dan memburukkan lagi
  pori-pori sempit tanah liat berat kekurangan oksigen. Jika PVP digunakan (terutamanya pada kepekatan > 0.2%), rantai polimernya akan membentuk "lapisan gel bersilang lebih" di antara zarah tanah, menyekat sepenuhnya liang kapilari dan liang pengudaraan. Selepas penyiraman, air tidak boleh menembusi dan akar tidak boleh bernafas, sebaliknya membawa kepada "pemadatan anoksik" (akar tanaman reput dan daun menjadi kuning), yang lebih serius daripada masalah tanah liat berat yang tidak dirawat.
• PVP gagal membentuk agregat yang stabil, dan kesan anti-pemadatannya adalah jangka pendek.
  Sebab asas pemadatan tanah liat berat ialah kekurangan bahan organik, yang menghalang koloid tanah daripada membentuk agregat yang stabil air. Walaupun PVP boleh menyuraikan zarah dalam jangka pendek, "agregat mikro" yang terhasil ialah struktur fizikal sementara (terpecah dengan hujan lebat atau pengairan) dan tidak boleh menggantikan "agregat stabil jangka panjang" yang dibentuk oleh baja organik. Selepas satu hingga dua minggu penggunaan, tanah akan padat semula, dan sisa PVP boleh meningkatkan kekerasannya.
• Kecekapan ekonomi amat lemah. Penambahbaik tradisional lebih cekap.
  Tanah liat berat memerlukan sejumlah besar penambah baik untuk menjadi berkesan. Jika PVP digunakan (kos 20-30 yuan/kg), dos setiap mu memerlukan 300-500 kg (kepekatan 0.2%), dan kosnya melebihi 6,000 yuan, yang jauh lebih tinggi daripada baja organik (50-100 yuan/mu) atau biochar (200-300 yuan/m2), dan kesannya adalah lebih teruk.

3. Tanah berpasir (kandungan pasir > 80%): PVP mudah hilang, kesannya tidak lama dan kosnya tinggi.

Masalah utama dengan tanah berpasir ialah kapasiti pengekalan air dan baja yang lemah, zarah kasar, dan kapasiti penjerapan yang lemah , tetapi ia tidak mudah dipadatkan (liang besar antara zarah). Walaupun PVP boleh menyimpan air dalam tanah berpasir untuk jangka masa yang singkat, ia secara amnya tidak sesuai digunakan kerana "kehilangan mudah, keperluan penggunaan yang kerap dan kecekapan ekonomi yang lemah":

• PVP mempunyai kapasiti penjerapan yang lemah dan mudah hilang dengan hujan/pengairan.
  Zarah tanah berpasir adalah kasar (luas permukaan spesifik kecil) dan mempunyai daya ikatan yang lemah dengan molekul PVP (terutamanya bergantung pada ikatan hidrogen yang lemah). Apabila menyiram atau hujan, PVP mudah meresap ke dalam tanah yang dalam dengan air (melebihi julat penyerapan akar tanaman), menyebabkan kepekatan PVP dalam tanah permukaan menurun dengan cepat - kesan pengekalan air hanya bertahan selama 2 hingga 3 hari, dan penggunaan berulang setiap 3 hingga 5 hari diperlukan, yang menyusahkan.
• Keperluan anti-pemadatan yang rendah, fungsi PVP adalah berlebihan.
  Tanah berpasir mempunyai liang antara zarah yang besar, menjadikan "pemadatan padat" hampir mustahil (hanya retak kecil akibat kemarau permukaan mungkin berlaku, tanpa memerlukan PVP). Fungsi teras PVP (anti-pemadatan) adalah berlebihan sepenuhnya dalam tanah berpasir, dan fungsi pengekalan air terhadnya boleh dicapai melalui kaedah kos rendah seperti sungkupan jerami dan penggunaan asid humik, tanpa bergantung pada PVP.
• Penggunaan jangka panjang boleh menyebabkan penggelapan permukaan
  . Penggunaan PVP yang kerap di dalam tanah berpasir boleh menyebabkan PVP yang belum hilang terkumpul di permukaan, membentuk "lapisan gel nipis" - walaupun lapisan ini boleh menahan air, ia akan menghalang kemasukan udara ke dalam tanah, menyebabkan hipoksia akar permukaan (seperti menghitamkan akar gentian permukaan gandum dan jagung), yang seterusnya menjejaskan pertumbuhan tanaman.

4. Tanah dengan kandungan bahan organik yang sangat rendah (kandungan bahan organik <0.5%): PVP tidak boleh berfungsi dan boleh menjejaskan mikroorganisma

Masalah utama tanah dengan kandungan bahan organik yang sangat rendah (seperti tanah berpasir yang lemah, ditiup angin dan tanah kosong yang telah terhakis untuk masa yang lama) adalah kekurangan koloid tanah, aktiviti mikrob yang rendah, dan struktur yang longgar (atau tanah yang dipadatkan tanpa asas untuk penambahbaikan) . PVP tidak berkesan dalam tanah tersebut atas sebab-sebab berikut:

• Tanpa sokongan bahan organik, PVP tidak boleh membentuk mikroagregat.
  PVP perlu bergantung pada koloid tanah (seperti humus) sebagai "titik penambat" untuk membentuk "agregat mikro", tetapi tanah yang kekurangan bahan organik hampir tidak mempunyai koloid - rantai molekul PVP tidak boleh bergabung secara stabil dengan zarah tanah, dan sama ada hilang bersama air atau tersebar secara tidak teratur di dalam tanah, tidak dapat menghalang pemadatan atau mengekalkan air.
• Menghalang mikroorganisma sisa dan memburukkan lagi kemiskinan tanah.
  Bilangan mikroorganisma dalam tanah yang kekurangan bahan organik sudah sangat kecil (keupayaan penguraian yang lemah), dan rantaian molekul PVP yang tinggi mungkin melekat pada permukaan mikroorganisma, menghalang aktiviti metabolik mereka (seperti mengurai sejumlah kecil bahan organik dan menetapkan nitrogen), seterusnya mengurangkan kesuburan tanah dan membentuk kitaran ganas "semakin anda menggunakannya, semakin miskin."
• Teras pembaikan tanah adalah untuk menambah bahan organik. PVP tidak boleh menggantikan sepenuhnya
  tanah jenis ini. Satu-satunya cara untuk memperbaiki jenis tanah ini ialah "menambah sejumlah besar bahan organik" (seperti pengkomposan, mengembalikan jerami ke ladang, dan menanam baja hijau). Setelah kandungan bahan organik meningkat kepada melebihi 1%, langkah penambahbaikan tambahan boleh dipertimbangkan. Menggunakan PVP bukan sahaja menjimatkan kos tetapi juga melambatkan proses penambahbaikan teras.

5. Tanah tercemar logam berat yang teruk (kepekatan logam berat > 200 mg/kg): Kapasiti penjerapan PVP tidak mencukupi, yang boleh membawa kepada masalah sekunder dengan mudah

PVP hanya boleh membantu dalam pemulihan tanah tercemar logam berat ringan (kepekatan <100 mg/kg) dan tidak sesuai sama sekali untuk tanah yang sangat tercemar (seperti tanah di sekitar kawasan perlombongan, dengan kepekatan Pb/Cd >200 mg/kg) atas sebab-sebab berikut:

• Kapasiti penjerapan adalah terhad dan tidak dapat mengurangkan aktiviti logam berat.
  Penjerapan logam berat PVP bergantung pada cincin pirolidon pada rantai molekul. Kapasiti penjerapan satu gram PVP hanya 0.5~2 mg (bergantung kepada jenis buah dan sayur). Tanah yang tercemar teruk memerlukan kepekatan PVP yang sangat tinggi (>1%) untuk menyerap beberapa logam berat - tetapi kepekatan PVP yang tinggi akan menyumbat liang-liang tanah, membawa kepada hipoksia, yang akan memburukkan lagi kerosakan tanaman.
• Tidak mustahil untuk membuang logam berat sepenuhnya, dan hanya boleh "membetulkannya buat sementara waktu".
  Penjerapan logam berat PVP adalah "boleh balik" (ia akan menyahserap dalam persekitaran berasid atau kepekatan tinggi kation lain). Jika pH tanah dalam tanah yang tercemar teruk kemudiannya menurun (seperti hujan asid), logam berat yang terjerap akan dibebaskan semula, menyebabkan pencemaran sekunder. Masalahnya tidak dapat diselesaikan secara asas (teknologi profesional seperti "pencucian" dan "fitoremediasi" diperlukan).

Ringkasan: Ciri teras tanah yang tidak sesuai untuk kegunaan PVP

Kunci untuk menentukan sama ada tanah sesuai untuk PVP ialah sama ada PVP boleh menangani isu teras tanah tanpa menyebabkan kesan sampingan yang negatif . Tanah berikut memenuhi ciri teras sebagai "tidak sesuai":

• Masalah teras tidak dapat diselesaikan dengan PVP (seperti "menurunkan garam dan melaraskan pH" dalam tanah garam-alkali, "menstabilkan agregat" dalam tanah liat berat, dan "menambah baja" pada tanah yang kekurangan bahan organik);
• Masalah baru boleh timbul dengan mudah disebabkan oleh ciri-ciri PVP (seperti "hipoksia" dalam tanah liat berat, "kehilangan dan sisa" dalam tanah berpasir, dan "pelepasan sekunder" dalam tanah yang sangat tercemar);
• Kecekapan ekonomi sangat lemah (contohnya, tanah liat berat dan tanah berpasir memerlukan sejumlah besar PVP, yang kosnya jauh lebih tinggi daripada pindaan tradisional).

Logik teras pembaikan tanah adalah untuk "mengambil langkah-langkah yang disasarkan untuk menangani masalah asas" (seperti mengeringkan garam dari tanah masin-alkali dan menambah baja organik ke tanah liat berat). PVP hanyalah "cara bantu dalam senario khas" dan tidak boleh menggantikan langkah penambahbaikan tradisional, apatah lagi digunakan untuk jenis tanah yang tidak sesuai yang dinyatakan di atas.