В чем заключается конкретный принцип действия PVP в почве?

Использование ПВП (поливинилпирролидона) в почве должно основываться на принципах « низкой концентрации, вспомогательного применения и адаптации под конкретное применение ». Методы следует разрабатывать с учётом его характеристик (водорастворимость, слабые свойства улучшения почвы и ограниченная разлагаемость) и требований к почве (антиуплотнение, удержание влаги и медленное высвобождение питательных веществ). Также следует избегать рисков, связанных с чрезмерным использованием или неправильным обращением. Ниже приведены подробные сведения как о «Способе применения», так и о «Мерах предосторожности»:

1. Как использовать ПВП в почве (по сценариям применения)

ПВП не является основным материалом для улучшения почвы. Он больше подходит для мелкомасштабных и деликатных случаев (например, выращивание рассады и комнатные растения), или в качестве вспомогательного средства для особых нужд (например, устранение слабого загрязнения тяжелыми металлами). Конкретный метод необходимо корректировать в зависимости от ситуации:

1. Основной сценарий 1: Субстрат для рассады/грунт для горшков (наиболее часто используется, цель: удержание влаги и предотвращение уплотнения субстрата)

• Объект применения : овощная рассада (помидоры, салат), комнатные цветы (суккуленты, зеленый редис), огород на балконе и т.д. с небольшим объемом почвы/субстрата.
• Концентрация использования : 0,1–0,5 % (массовая доля к объему, т.е. 1–5 г ПВП растворяют в 1 л воды) , корректируется в зависимости от чувствительности плодов и овощей/растений (для суккулентов и засухоустойчивых растений используйте низкую концентрацию 0,1–0,2 %, а для влаголюбивых листовых овощей — 0,3–0,5 %).
• Способ применения :
  ① Способ смешивания (рекомендуемый, подходит для вновь приготовленных субстратов) :
  • Шаг 1: Растворите твердый PVP (пищевой, например K30) в воде комнатной температуры и перемешивайте до полного растворения (без комочков, около 5–10 минут);
  • Шаг 2: Равномерно распылите раствор PVP на почву/субстрат (например, торфяную землю, садовую землю, смешанный субстрат с перлитом), одновременно перемешивая, чтобы обеспечить тщательное смешивание раствора и субстрата (влажность должна быть такой, чтобы при сжатии в руке земля комковалась, а при разжимании рассыпалась);
  • Шаг 3: После смешивания дайте смеси отстояться в течение 1–2 часов, чтобы PVP полностью адсорбировался на частицах почвы, после чего используйте её для посадки в рассадные ящики или цветочные горшки.
    ② Метод корневого полива (применим к уже посаженным растениям в горшках) :
  • Приготовьте раствор ПВП с концентрацией 0,1–0,3 % и медленно влейте его по краю цветочного горшка (избегайте прямого полива корневой системы). Объём на один горшок должен составлять 1/5–1/4 объёма почвы в горшке (например, 100–150 мл для цветочного горшка диаметром 10 см), один раз в месяц (избегайте частого применения, чтобы не вызвать накопления).
• Справочная дозировка : на 1 кг субстрата для рассады требуется 100–200 мл 0,1 % раствора ПВП (то есть 0,1–0,2 г чистого ПВП), этого хватит для лотков с 10–20 ячейками.

2. Ключевой сценарий 2: Мелкомасштабные сельскохозяйственные угодья / открытые поля (вспомогательное применение, цель: краткосрочная профилактика уплотнения почвы и сохранение влаги)

• Объект применения : культуры с коротким стеблем, такие как клубника и черри-помидоры, или небольшие участки земли (<0,1 му) в засушливых районах. Не подходит для крупных масштабов выращивания зерновых культур (высокая стоимость и ограниченный эффект).
• Концентрация использования : 0.2%~0.4% (немного выше, чем для комнатных растений, поскольку почва на полях более рыхлая и легко эродирует).
• Способ применения : опрыскивание + комбинированная мелкая обработка почвы :
  ① Приготовьте раствор ПВП в соответствии с концентрацией и равномерно распылите его на поверхность почвы с помощью ранцевого опрыскивателя (норма расхода: 100~150 мл/м², т.е. около 7~10 л раствора на му); ② В течение 1 часа после опрыскивания используйте малую мотобураку для поверхностного рыхления почвы (глубина 3~5 см), чтобы обеспечить полное смешивание раствора ПВП с верхним слоем почвы и предотвратить вымывание раствора дождевой водой; ③ Оптимальное время применения: до появления всходов культуры после посева или в период приживаемости рассады после пересадки (избегайте прямого контакта с листьями рассады, так как это может вызвать незначительные ожоги).

3. Специальный сценарий 3: Рекультивация слабо загрязнённой тяжёлыми металлами почвы (ассистированная фиксация, цель: снижение биодоступности тяжёлых металлов)

• Объект применения : почвы, слегка загрязнённые Pb²⁺, Cu²⁺ и Cd²⁺ (концентрация <100 мг/кг), например, небольшие участки сельхозугодий вблизи горнодобывающих районов и почвы, используемые в горшечных тестах.
• Концентрация использования : 0,5–1 % (более высокая концентрация для усиления адсорбции) , что необходимо согласовать с корректировкой pH почвы (используйте известь для доведения pH до 6,5–7,0, чтобы повысить адсорбционную способность PVP по отношению к тяжёлым металлам).
• Способ применения : Выщелачивание раствором + обработка почвы :
  ① Приготовьте 0,5–1%-й раствор PVP и равномерно промойте им поверхность почвы в дозе 2–3 л/м²; ② После промывки проведите глубокую вспашку (глубина 10–15 см), чтобы обеспечить полный контакт раствора PVP с загрязнённым слоем почвы, оставьте на 7–10 дней (чтобы PVP полностью связался с тяжёлыми металлами), после чего высаживайте культуры, устойчивые к тяжёлым металлам (например, кукурузу и подсолнечник).

2. Основные аспекты использования PVP в почве (минимизация рисков + повышение эффективности)

1. Строго контролируйте концентрацию и дозировку, чтобы избежать «передозировки»

• Верхний предел концентрации : концентрация PVP в почве не должна превышать 1% (по массе сухой почвы). Избыточное количество приведёт к:
  • Глинистая почва: чрезмерная поперечная сшивка полимерных цепей блокирует поры почвы, вызывая резкое снижение воздухопроницаемости (аналогично "аноксийному уплотнению"), что делает корни сельскохозяйственных культур склонными к гниению.
  • Песчаная почва: образуется чрезмерно толстый слой гидрогеля, который препятствует проникновению воды (вместо этого вызывая накопление воды на поверхности).
• Расчет дозировки : В качестве примера возьмем сельскохозяйственные угодья: сухой вес почвы на му (толщина пахотного слоя 20 см, объемная плотность 1,2 г/см³) составляет около 160 000 кг. Концентрация 1% соответствует дозе чистого ПВП 1600 кг (стоимость чрезвычайно высока, фактическую дозу необходимо контролировать на уровне 0,2–0,4%, то есть 320–640 кг/му, при этом окончательное решение должно приниматься с учетом экономической целесообразности).

2. Уточнить ее «вспомогательную роль»: она не заменяет традиционные меры по улучшению почвы

• Роль ПВП заключается в " краткосрочной помощи " и не может заменить:
  • Ключевые меры для предотвращения уплотнения: увеличение внесения органических удобрений (компост, возврат соломы на поля), биоугля (для повышения стабильности структуры агрегатов), а также рациональная обработка почвы (во избежание чрезмерного уплотнения);
  • Ядро для удержания влаги: специальные средства для удержания влаги в почве (например, полиакриламид (PAM) и гуминовая кислота, которые обладают способностью удерживать воду в 3–5 раз выше, чем PVP, и при этом имеют более низкую стоимость);
  • Основа ремедиации тяжелых металлов: выщелачивание, фиторемедиация (выращивание растений-гипернакопителей, таких как центелла азиатская), а также химические пассиваторы (например, известь и фосфаты).
• Рекомендуется применять в комбинации: например, «органические удобрения + 0,1% PVP». Органические удобрения формируют долгосрочную зернистую структуру, а PVP обеспечивает краткосрочное удержание влаги и предотвращает слеживание. Эффект лучше, чем при использовании одного только PVP.

3. Адаптация к типу почвы: избегание универсального подхода

Разные типы почв по-разному реагируют на PVP и требуют индивидуальной корректировки:

4. Уделите внимание биодеградации: избегайте «долгосрочного накопления»

• Скорость деградации ПВП в естественной почве медленная (полное разложение занимает от 3 до 6 месяцев и может продлиться более чем на 1 год в почве с низкой температурой и низкой микробной активностью). Длительное непрерывное использование приведёт к:
  • Накоплению полимеров с высокой молекулярной массой в почве, что влияет на микробную активность (подавляется микрофлора, разлагающая органические вещества, например актиномицеты);
  • Постепенному увеличению объёмной плотности почвы (хотя и не очевидно, но в долгосрочной перспективе необходимо проявлять бдительность).
• Меры предотвращения: Использовать периодически (например, один раз в месяц на стадии рассады, прекратить использование после двух подряд применений; один раз в квартал на сельскохозяйственных угодьях) и применять микробные агенты (например, Bacillus subtilis) после каждого использования для ускорения разложения ПВП.

5. Обращайте внимание на безопасность и экономическую эффективность операций

• Выбор сырья : ПВП пищевого качества (такие как модели K30, K90, чистота > 99%) должны использоваться обязательно. Запрещено использовать ПВП промышленного качества (может содержать низкомолекулярные полимеры и остаточные мономеры, токсичные для растений).
• Контроль затрат : Рыночная цена PVP составляет приблизительно 20–30 юаней/кг. При концентрации 0,1 % стоимость составляет 320–640 юаней на му пашни (только стоимость сырья), что намного выше стоимости органических удобрений (приблизительно 50–100 юаней/му). Масштабное использование экономически невыгодно, поэтому рекомендуется только для небольших и детальных сценариев.
• Защита безопасности : Надевайте перчатки при приготовлении раствора PVP (чтобы избежать длительного контакта с кожей, который может вызвать легкое пересыхание). Если раствор случайно попал в глаза, немедленно промойте водой (сам по себе PVP нетоксичен, но растворы высокой концентрации могут раздражать слизистые оболочки).

6. Контролируйте эффективность применения и своевременно корректируйте план

• Мониторинг физических показателей : Через 7–10 дней после применения проверьте пористость почвы (должна увеличиться на 5–10 %) и содержание влаги (скорость удержания воды должна повыситься на 15–25 %). Если показатели снижаются, уменьшите концентрацию или временно прекратите применение;
• Мониторинг роста сельскохозяйственных культур : Наблюдайте за состоянием листьев растений (желтеют или увядают ли они) и развитием корней (чернеют или гниют ли они). При обнаружении каких-либо отклонений следует немедленно полить растения, чтобы разбавить препарат в растении (снизить концентрацию ПВП).
• Мониторинг восстановления почвы от тяжёлых металлов : Через один месяц после посадки проверьте содержание тяжёлых металлов в листьях/плодов растений (должно соответствовать ГОСТу GB 2762 «Национальный стандарт безопасности пищевых продуктов. Предельные уровни загрязняющих веществ в продуктах питания»). Если норма превышена, увеличьте концентрацию ПВП или измените план восстановления.

Резюме

Использование ПВП в почве должно основываться на принципе " малый масштаб, низкая концентрация, вспомогательное средство ":

• Рекомендуется применять в деликатных ситуациях, таких как субстраты для рассады и комнатные горшечные растения. Концентрация должна находиться в пределах от 0,1% до 0,5%, применение — путем смешивания с субстратом или полива под корень.
• Избегайте чрезмерного и длительного использования, не заменяйте традиционные меры, такие как органические удобрения и специальные водоудерживающие агенты;
• Внедрение планов корректировки типа почвы при контроле показателей и экологических рисков для обеспечения улучшения краткосрочной производительности почвы без ущерба для долгосрочного здоровья почвы и безопасности урожая.