Hvilke jordtyper er ikke egnet for PVP?

Egnetheten til PVP (polyvinylpyrrolidon) i jord er sterkt avhengig av jordens fysiske og kjemiske egenskaper (som partikkelsammensetning, pH, saltinnhold og innhold av organisk materiale) og kjerneproblemer (som komprimering, vannretensjon og behov for sanering av forurensning). Følgende jordtyper er generelt uegnet for bruk av PVP eller kreve strenge restriksjoner på bruken på grunn av «PVPs manglende evne til å løse kjerneproblemer», «utsatt for negative effekter» eller «ekstremt dårlig økonomi»:

1. Salt-alkalisk jord (pH > 8,5, EC > 4 ms/cm): PVP er ineffektivt og kan forverre saltskader

Kjerneproblemet med salt-alkalisk jord er høye saltioner (som Na⁺ og Cl⁻ ) og en høy pH-verdi , noe som fører til spredning av jordkolloider, dårlig permeabilitet og vanskeligheter for avlingsrøtter med å absorbere vann. PVP er ikke bare ineffektivt i slike jordtyper, men kan også ha negative effekter av følgende årsaker:

• Et miljø med høyt saltinnhold ødelegger adsorpsjons- og vannretensjonsfunksjonen til PVP.
  En stor mengde kationer som Na⁺ og Ca²⁺ i saltholdig-alkalisk jord vil konkurrere med de polare gruppene (amidgruppene) på PVP-molekylkjeden om bindingssteder, noe som svekker PVPs evne til å adsorbere jordpartikler. Den "polymerbeskyttende filmen" som kan ha blitt dannet, kan ikke festes stabilt, og antiklumpeeffekten er fullstendig ineffektiv. Samtidig vil høyt saltinnhold ødelegge den tredimensjonale strukturen til PVP-hydrogelen, noe som fører til at dens vannretensjonskapasitet synker med mer enn 50 % (den kan ikke låse inne fuktighet og kan akselerere fuktighetsfordampning).
• Høy pH-verdi hemmer adsorpsjon av tungmetaller i PVP (hvis sanering er nødvendig).
  Hvis saltholdig-alkalisk jord også er forurenset med tungmetaller, avhenger PVPs adsorpsjon av Pb²⁺ og Cd²⁺ av "koordinasjonsbinding", og høy pH-verdi (>8,5) vil svekke protoneringen av PVPs amidgruppe, redusere koordinasjonsevnen betydelig og til og med forårsake desorpsjon av adsorberte tungmetallioner, noe som igjen øker risikoen for absorpsjon i avlingen.
• klarer ikke å løse kjerneproblemet med salt-alkalisk jord og kan forverre saltskader
  Den mangler evnen til å redusere saltnivåer eller justere pH. De viktigste tilnærmingene for å forbedre saltholdig-alkalisk jord er utvasking og drenering av salt, påføring av gips/avsvovlet gips for å redusere alkalinivåer, og økt bruk av organisk gjødsel for å forbedre den kolloidale strukturen. Bruk av PVP er ikke bare kostnadseffektivt, men de gjenværende polymerkjedene kan også kombineres med natriumioner i jorden, og danne salt-polymerkomplekser som tetter jordporene og ytterligere svekker permeabiliteten.

2. Tung leire (leirinnhold > 40 %): utsatt for "anoksi og komprimering", effekten er langt verre enn tradisjonelle forbedringsmidler

Kjerneproblemet med tung leire er fine partikler, små porer, dårlig luftgjennomtrengelighet og enkel vannopphopning og komprimering Forbedring krever «forbedring av stabiliteten til aggregatstrukturen» (som å øke bruken av organisk gjødsel og biokull) snarere enn den kortsiktige dispergeringseffekten til PVP. Årsakene til at tung leire ikke er egnet for PVP er som følger:

• Overdreven PVP kan lett tette porene og forverre
  de smale porene i oksygenfattig tungleire. Hvis PVP brukes (spesielt ved en konsentrasjon > 0,2 %), vil polymerkjedene danne et "overtverrbundet gellag" mellom jordpartiklene, som fullstendig blokkerer kapillærporene og ventilasjonsporene. Etter vanning kan ikke vann trenge inn og røttene kan ikke puste, men fører i stedet til "anoksisk komprimering" (avlingens røtter råtner og bladene blir gule), noe som er mer alvorlig enn problemet med ubehandlet tungleire.
• PVP klarer ikke å danne stabile tilslag, og dens antikomprimeringseffekt er kortvarig.
  Den grunnleggende årsaken til kraftig komprimering av leirjord er mangel på organisk materiale, noe som hindrer jordkolloider i å danne vannstabile aggregater. Selv om PVP kan spre partikler på kort sikt, er de resulterende "mikroaggregatene" midlertidige fysiske strukturer (som går i oppløsning med kraftig regn eller vanning) og kan ikke erstatte de "langsiktig stabile aggregatene" som dannes av organisk gjødsel. Etter én til to ukers bruk vil jorden komprimeres igjen, og PVP-restene kan øke hardheten.
• Den økonomiske effektiviteten er ekstremt dårlig. Tradisjonelle forbedringsmidler er mer effektive.
  Tung leire krever en stor mengde forbedringsmidler for å være effektiv. Hvis PVP brukes (kostnad 20–30 yuan/kg), trenger doseringen per mu 300–500 kg (konsentrasjon 0,2 %), og kostnaden overstiger 6000 yuan, noe som er mye høyere enn organisk gjødsel (50–100 yuan/mu) eller biokull (200–300 yuan/mu), og effekten er verre, så det er fullstendig upraktisk.

3. Sandjord (sandinnhold > 80 %): PVP går lett tapt, effekten er kortvarig og kostnaden er høy.

Kjerneproblemet med sandjord er dens dårlige vann- og gjødselretensjonsevne, grove partikler og svake adsorpsjonskapasitet , men det er ikke lett å komprimere (store porer mellom partiklene). Selv om PVP kan holde på vann i sandjord i en kort periode, er det generelt ikke egnet for bruk på grunn av dets "lette tap, hyppige påføringskrav og dårlige økonomiske effektivitet":

• PVP har svak adsorpsjonskapasitet og går lett tapt med regn/vanning.
  Sandpartikler i jord er grove (liten spesifikk overflate) og har svak bindingskraft med PVP-molekyler (hovedsakelig avhengig av svake hydrogenbindinger). Ved vanning eller regn trenger PVP lett inn i den dype jorden med vann (utover absorpsjonsområdet til avlingsrøtter), noe som fører til at PVP-konsentrasjonen i overflatejorden synker raskt – vannretensjonseffekten varer bare i 2 til 3 dager, og gjentatt påføring hver 3. til 5. dag er nødvendig, noe som er tungvint.
• Lave krav til antikomprimering, PVPs funksjonalitet er redundant.
  Sandjord har store porer mellom partiklene, noe som gjør "tett komprimering" praktisk talt umulig (bare mindre sprekker på grunn av overflatetørke kan forekomme, uten behov for PVP). PVPs kjernefunksjon (antikomprimering) er fullstendig overflødig i sandjord, og dens begrensede vannretensjonsfunksjon kan oppnås gjennom rimelige metoder som halmdekking og påføring av humussyre, uten å være avhengig av PVP.
• Langvarig bruk kan føre til gelering av overflaten
  Hyppig påføring av PVP i sandjord kan føre til at PVP som ikke har gått tapt, akkumuleres på overflaten og danner et "tynt gellag" – selv om dette laget kan holde på vann, vil det hindre luft i å komme inn i jorden, noe som forårsaker hypoksi på overflateroten (som for eksempel sverting av de fiberholdige overflaterøttene til hvete og mais), som igjen påvirker avlingsveksten.

4. Jord med ekstremt lavt innhold av organisk materiale (innhold av organisk materiale <0,5 %): PVP kan ikke fungere og kan påvirke mikroorganismer

Kjerneproblemet med jord med ekstremt lavt innhold av organisk materiale (som mager, vindblåst sandjord og bar jord som har blitt erodert over lang tid) er mangel på jordkolloider, lav mikrobiell aktivitet og en løs struktur (eller komprimert jord uten grunnlag for forbedring) PVP er ineffektivt i slike jordtyper av følgende grunner:

• Uten støtte av organisk materiale kan ikke PVP danne mikroaggregater.
  PVP trenger jordkolloider (som humus) som "ankerpunkter" for å danne "mikroaggregater", men jord som mangler organisk materiale har nesten ingen kolloider - PVP-molekylkjeder kan ikke stabilt kombineres med jordpartikler, og enten forsvinner med vann eller sprer seg uordnet i jorden, ute av stand til å forhindre komprimering eller holde på vann.
• Hemmer gjenværende mikroorganismer og forverrer jordforringelse.
  Antallet mikroorganismer i jord som mangler organisk materiale er allerede svært lite (svak nedbrytningsevne), og de høymolekylære kjedene til PVP kan feste seg til overflaten av mikroorganismer, noe som hemmer deres metabolske aktiviteter (som å bryte ned små mengder organisk materiale og fiksere nitrogen), noe som ytterligere reduserer jordens fruktbarhet og danner en ond sirkel av «jo mer du bruker det, desto fattigere blir det».
• Kjernen i jordforbedring er å fylle på organisk materiale. PVP kan ikke erstatte det fullstendig.
  denne typen jord. Den eneste måten å forbedre denne typen jord på er å «tilsette store mengder organisk materiale» (som kompostering, tilbakeføring av halm til åkeren og såing av grønngjødsel). Når innholdet av organisk materiale øker til over 1 %, kan ytterligere forbedringstiltak vurderes. Bruk av PVP er ikke bare kostnadseffektivt, men forsinker også kjerneforbedringsprosessen.

5. Sterkt tungmetallforurenset jord (tungmetallkonsentrasjon > 200 mg/kg): PVP-adsorpsjonskapasiteten er utilstrekkelig, noe som lett kan føre til sekundære problemer.

PVP kan bare bidra til utbedring av mildt tungmetallforurenset jord (konsentrasjon <100 mg/kg) og er fullstendig uegnet for sterkt forurenset jord (som jord rundt gruveområder, med Pb/Cd-konsentrasjoner >200 mg/kg) av følgende årsaker:

• Adsorpsjonskapasiteten er begrenset og kan ikke redusere aktiviteten til tungmetaller.
  PVPs adsorpsjon av tungmetaller avhenger av pyrrolidonringen på molekylkjeden. Adsorpsjonskapasiteten til et enkelt gram PVP er bare 0,5–2 mg (avhengig av typen frukt og grønnsak). Sterkt forurenset jord krever ekstremt høye konsentrasjoner av PVP (>1 %) for å adsorbere noen tungmetaller – men høye konsentrasjoner av PVP vil tette jordporene, noe som fører til hypoksi, noe som vil forverre avlingsskader.
• Det er umulig å fjerne tungmetaller fullstendig, og kan bare "midlertidig fikse" dem.
  PVPs adsorpsjon av tungmetaller er «reversibel» (den vil desorbere i et surt miljø eller høye konsentrasjoner av andre kationer). Hvis jordens pH i sterkt forurenset jord deretter synker (for eksempel sur nedbør), vil de adsorberte tungmetallene frigjøres igjen, noe som forårsaker sekundær forurensning. Problemet kan ikke løses fundamentalt (profesjonelle teknologier som «utvasking» og «fytoremediering» er nødvendig).

Sammendrag: Kjerneegenskaper ved jordtyper som ikke er egnet for bruk av PVP

Nøkkelen til å avgjøre om en jord er egnet for PVP er om PVP kan løse jordens kjerneproblemer uten å forårsake negative bivirkninger Følgende jordtyper oppfyller kjerneegenskapene for å være «uegnet»:

• Kjerneproblemer kan ikke løses med PVP (som å «senke salt og justere pH» i salt-alkalisk jord, «stabilisere aggregater» i tung leirjord og «tilsette gjødsel» til jord som mangler organisk materiale);
• Nye problemer kan lett oppstå på grunn av egenskapene til PVP (som «hypoksi» i tung leirjord, «tap og avfall» i sandjord og «sekundærutslipp» i sterkt forurenset jord);
• Den økonomiske effektiviteten er ekstremt dårlig (for eksempel krever tung leire- og sandjord en stor mengde PVP, hvis kostnad er mye høyere enn tradisjonelle forbedringsmidler).

Kjernelogikken bak jordforbedring er å «iverksette målrettede tiltak for å løse de grunnleggende problemene» (som å drenere salt fra saltholdig jord og tilsette organisk gjødsel i tung leirjord). PVP er kun et «hjelpemiddel i spesielle scenarier» og kan ikke erstatte tradisjonelle forbedringstiltak, langt mindre brukes for de uegnede jordtypene som er nevnt ovenfor.