Quais tipos de solo não são adequados para o PVP?

A adequação do PVP (polivinilpirrolidona) no solo depende muito das propriedades físicas e químicas do solo (como composição de partículas, pH, salinidade e teor de matéria orgânica) e dos problemas principais (como compactação, retenção de água e necessidades de remediação de poluição). Os seguintes tipos de solo geralmente não são adequados para o uso de PVP ou exigem restrições rigorosas quanto ao seu uso devido à "incapacidade do PVP de resolver os problemas principais", "propensão a efeitos negativos" ou "economia extremamente ruim":

1. Solo salino-alcalino (pH > 8,5, CE > 4 ms/cm): o PVP é ineficaz e pode agravar os danos causados pelo sal

O problema principal do solo salino-alcalino é alta concentração de íons salinos (como Na⁺ e Cl⁻ ) e um valor de pH elevado , o que leva à dispersão de coloides do solo, baixa permeabilidade e dificuldade para as raízes das culturas absorverem água. O PVP não é apenas ineficaz em tais solos, mas também pode ter efeitos negativos pelos seguintes motivos:

• O ambiente com alto teor de sal destrói a adsorção e a função de retenção de água do PVP.
  Uma grande quantidade de cátions como Na⁺ e Ca²⁺ no solo salino-alcalino competirá com os grupos polares (grupos amida) na cadeia molecular do PVP por sítios de ligação, enfraquecendo a capacidade do PVP de adsorver partículas do solo. O "filme protetor polimérico" que poderia ter sido formado não consegue aderir de forma estável, tornando o efeito antiaglomerante completamente ineficaz. Ao mesmo tempo, o alto teor de sal destrói a estrutura tridimensional do hidrogel de PVP, fazendo com que sua capacidade de retenção de água diminua mais de 50% (não consegue reter umidade e pode acelerar a evaporação da umidade).
• O alto valor de pH inibe a adsorção de metais pesados pelo PVP (se for necessária remediação).
  Se o solo salino-alcalino também estiver contaminado com metais pesados, a adsorção de Pb²⁺ e Cd²⁺ pelo PVP depende da "ligação por ligação de coordenação", e um alto valor de pH (>8,5) enfraquecerá a protonação do grupo amida do PVP, reduzindo significativamente a capacidade de coordenação e até causando a dessorção dos íons metálicos pesados adsorvidos, o que por sua vez aumenta o risco de absorção pelas culturas.
• não consegue resolver o problema principal do solo salino-alcalino e pode agravar os danos causados pelo sal
  . Ele não possui a capacidade de reduzir os níveis de sal ou ajustar o pH. As principais abordagens para melhorar os solos salino-alcalinos são a lixiviação e drenagem do sal, a aplicação de gesso/gesso dessulfurado para reduzir os níveis de alcalinidade e o aumento da aplicação de fertilizantes orgânicos para melhorar a estrutura coloidal. O uso de PVP não é apenas economicamente eficaz, mas suas cadeias poliméricas residuais também podem se combinar com íons sódio no solo, formando complexos sal-polímero que entopem os poros do solo e comprometem ainda mais a permeabilidade.

2. Argila pesada (teor de argila > 40%): propensa a "anóxia e compactação", o efeito é muito pior do que com melhoradores tradicionais

O problema central da argila pesada é partículas finas, poros pequenos, baixa permeabilidade ao ar e acúmulo fácil de água e compactação . A melhoria requer "melhorar a estabilidade da estrutura agregada" (como aumentar a aplicação de fertilizantes orgânicos e biocarvão), em vez do efeito dispersante de curto prazo do PVP. As razões pelas quais a argila pesada não é adequada para o PVP são as seguintes:

• PVP em excesso pode facilmente entupir poros e agravar
  os poros estreitos de argila pesada com deficiência de oxigênio. Se o PVP for usado (especialmente em uma concentração > 0,2%), suas cadeias poliméricas formarão uma "camada de gel supercruzada" entre as partículas do solo, bloqueando completamente os poros capilares e os poros de ventilação. Após a rega, a água não consegue penetrar e as raízes não conseguem respirar, levando, ao contrário, à "compactação anóxica" (as raízes das culturas apodrecem e as folhas ficam amarelas), o que é mais grave do que o problema da argila pesada não tratada.
• O PVP não consegue formar agregados estáveis, e seu efeito anti-compactação é de curta duração.
  A razão fundamental da compactação do solo argiloso pesado é a falta de matéria orgânica, o que impede os coloides do solo de formarem agregados estáveis em água. Embora o PVP possa dispersar partículas a curto prazo, os "microagregados" resultantes são estruturas físicas temporárias (que se desintegram com chuvas fortes ou irrigação) e não podem substituir os "agregados estabilizados a longo prazo" formados por fertilizantes orgânicos. Após uma a duas semanas de uso, o solo voltará a compactar, e o resíduo de PVP pode aumentar sua dureza.
• A eficiência econômica é extremamente baixa. Os melhoradores tradicionais são mais eficientes.
  O solo argiloso pesado exige uma grande quantidade de melhoradores para ser eficaz. Se o PVP for utilizado (custo de 20-30 yuan/kg), a dosagem por mu precisa ser de 300-500 kg (concentração de 0,2%), e o custo ultrapassa 6.000 yuan, valor muito superior ao do fertilizante orgânico (50-100 yuan/mu) ou do biocarvão (200-300 yuan/mu), além de apresentar um efeito inferior, sendo portanto completamente inviável.

3. Solo arenoso (teor de areia > 80%): o PVP é facilmente perdido, o efeito é de curta duração e o custo é alto.

O problema principal do solo arenoso é sua baixa capacidade de retenção de água e fertilizantes, partículas grossas e fraca capacidade de adsorção , mas não é facilmente compactado (grandes poros entre as partículas). Embora o PVP possa reter água no solo arenoso por um curto período de tempo, geralmente não é adequado para uso devido à sua "facilidade de perda, necessidade de aplicações frequentes e baixa eficiência econômica":

• O PVP possui fraca capacidade de adsorção e é facilmente perdido com a chuva/irrigação.
  As partículas do solo arenoso são grossas (pequena área superficial específica) e possuem fraca força de ligação com as moléculas de PVP (principalmente por meio de ligações de hidrogênio fracas). Ao regar ou chover, o PVP facilmente penetra no solo profundo com a água (além da faixa de absorção das raízes das culturas), fazendo com que a concentração de PVP no solo superficial caia rapidamente — o efeito de retenção de água dura apenas de 2 a 3 dias, sendo necessária aplicação repetida a cada 3 a 5 dias, o que é inconveniente.
• Baixos requisitos de anti-compacção, a funcionalidade do PVP é redundante.
  Os solos arenosos possuem grandes poros entre partículas, tornando a "compactação densa" praticamente impossível (podendo ocorrer apenas pequenas rachaduras devido à seca superficial, sem necessidade de PVP). A função principal do PVP (anti-compacção) é completamente redundante em solos arenosos, e sua limitada função de retenção de água pode ser alcançada por métodos de baixo custo, como cobertura com palha e aplicação de ácido húmico, sem depender do PVP.
• O uso prolongado pode levar à gelificação da superfície
  a aplicação frequente de PVP em solos arenosos pode fazer com que o PVP não perdido se acumule na superfície, formando uma "camada fina de gel" — embora esta camada possa reter água, ela dificultará a entrada de ar no solo, causando hipóxia nas raízes superficiais (como o escurecimento das raízes fibrosas superficiais de trigo e milho), o que por sua vez afeta o crescimento das culturas.

4. Solo com teor extremamente baixo de matéria orgânica (teor de matéria orgânica <0,5%): o PVP não pode funcionar e pode afetar os microrganismos

O problema central dos solos com teor extremamente baixo de matéria orgânica (como solos arenosos pobres e solos descobertos que foram erodidos por muito tempo) é a falta de coloides no solo, baixa atividade microbiana e estrutura solta (ou solos compactados sem base para melhoria) . O PVP é ineficaz nesses solos pelos seguintes motivos:

• Sem suporte de matéria orgânica, o PVP não consegue formar microagregados.
  O PVP precisa se apoiar em coloides do solo (como o húmus) como "pontos de ancoragem" para formar "microagregados", mas o solo pobre em matéria orgânica possui quase nenhum coloide – as cadeias moleculares do PVP não conseguem se combinar de forma estável com as partículas do solo, desaparecendo com a água ou se dispersando desordenadamente no solo, incapazes de evitar a compactação ou reter água.
• Inibe os microrganismos residuais e agrava o empobrecimento do solo.
  O número de microrganismos em solos pobres em matéria orgânica já é muito pequeno (baixa capacidade de decomposição), e as cadeias de alta massa molecular do PVP podem aderir à superfície dos microrganismos, inibindo suas atividades metabólicas (como a decomposição de pequenas quantidades de matéria orgânica e fixação de nitrogênio), reduzindo ainda mais a fertilidade do solo e criando um ciclo vicioso de "quanto mais se usa, pior fica".
• O cerne da melhoria do solo é repor matéria orgânica. O PVP não pode substituir completamente
  este tipo de solo. A única maneira de melhorar este tipo de solo é "adicionar grandes quantidades de matéria orgânica" (como compostagem, devolução da palha ao campo e plantio de adubos verdes). Uma vez que o teor de matéria orgânica aumente para acima de 1%, podem ser consideradas medidas adicionais de melhoria. O uso de PVP não é apenas economicamente eficaz, mas também atrasa o processo essencial de melhoria.

5. Solos severamente contaminados por metais pesados (concentração de metais pesados > 200 mg/kg): a capacidade de adsorção do PVP é insuficiente, o que pode facilmente levar a problemas secundários

O PVP só pode auxiliar na remediação de solos levemente contaminados por metais pesados (concentração <100 mg/kg) e é completamente inadequado para solos altamente contaminados (como solos ao redor de áreas mineradoras, com concentrações de Pb/Cd >200 mg/kg) pelos seguintes motivos:

• A capacidade de adsorção é limitada e não consegue reduzir a atividade dos metais pesados.
  A adsorção de metais pesados pelo PVP depende do anel de pirrolidona na cadeia molecular. A capacidade de adsorção de um único grama de PVP é de apenas 0,5 a 2 mg (dependendo do tipo de frutas e vegetais). Os solos gravemente poluídos exigem concentrações extremamente elevadas de PVP (> 1%) para absorver alguns metais pesados - mas as altas concentrações de PVP obstruirão os poros do solo, levando à hipóxia, que agravará os danos às culturas.
• É impossível remover completamente os metais pesados, e só pode "consertá-los temporariamente".
  A adsorção de metais pesados pelo PVP é "reversível" (desabsorve-se num ambiente ácido ou em altas concentrações de outros cátions). Se o pH do solo em solo fortemente poluído cair posteriormente (como chuva ácida), os metais pesados adsorvidos serão liberados novamente, causando poluição secundária. O problema não pode ser fundamentalmente resolvido (requer-se tecnologias profissionais como a "lixiviação" e a "fitorremediação").

Resumo: Características essenciais dos solos não adequados para a utilização de PVP

A chave para determinar se um solo é adequado para PVP é saber se O PVP pode resolver os problemas principais do solo sem causar efeitos colaterais negativos . Os seguintes solos atendem às características essenciais de serem "inadequados":

• Os problemas centrais não podem ser resolvidos pelo PVP (como "reduzir sal e ajustar pH" em solos salinos-álcalis, "estabilizar agregados" em solos argilosos pesados e "adicionar fertilizante" a solos com falta de matéria orgânica);
• Novos problemas podem surgir facilmente devido às características do PVP (como "hipóxia" em solos argilosos pesados, "perda e desperdício" em solos arenosos e "liberação secundária" em solos altamente contaminados);
• A eficiência econômica é extremamente baixa (por exemplo, solos argilosos pesados e arenosos exigem uma grande quantidade de PVP, cujo custo é muito superior ao dos corretivos tradicionais).

A lógica principal da melhoria do solo é "adotar medidas específicas para resolver os problemas fundamentais" (como drenar o sal do solo salino-álcali e adicionar fertilizante orgânico ao solo argiloso pesado). O PVP é apenas um "meio auxiliar em cenários especiais" e não pode substituir as medidas tradicionais de melhoria, muito menos ser utilizado em tipos de solo inadequados mencionados acima.