Koju ulogu PVP ima u zemljištu? Može li sprečiti zbijanje zemljišta?

Као водом раствворан полимер, ПВП (поливинилпиролидон) се углавном користи у применама у земљишту због својих задржавања воде, дисперговања и адсорпције особина. Иако може помоћи у побољшању земљишта, није кључни или главни материјал за побољшавање земљишта. Иако има одређени помоћни ефекат у спречавању запањивања земљишта, ово захтева пажљиво разматрање карактеристика земљишта и исправну употребу, а његов ефекат је слабији у односу на традиционалне поправке земљишта (као што су органски ђубрива и хуминске киселине) . Механизам његовог дејства, примењиве ситуације и ограничења могу се истражити са следећа три аспекта:

1. Помоћна улога ПВП-а у „спречавању збијања земљишта”: побољшањем структуре земљишта

Основни разлог збијања земљишта је лоша агрегација честица земљишта и недостатак органских материја , што доводи до јаке адхезије између честица и смањене порозности (затрудњава продор ваздуха и воде). ПВП може делимично побољшати овај проблем кроз „физичку адсорпцију“ и „дисперзију честица“. Конкретни механизам је следећи:

• Поларне групе (као што су амиди) на молекулском ланцу ПВП-а адсорбују се на површинама честица земљишта (као што су глина и сит) путем водоничних веза и ван дер Валсових сила, формирајући „заштитни полимерни филм“ на спољашњој површини честица. Овај филм
  смањује директну адхезију између честица земљишта (спречавајући да се честице глине због електростатичких ефеката групишу) истовремено повећавајући клизавост између честица, чиме се смањује вероватноћа збијања након притиска.
  Na primer , у глиненим земљиштима склоним запањивању, третман са ниском концентрацијом ПВП-а (0,1%–0,5% на основу суве тежине земљишта) може повећати дисперзију честица земљишта за 10%–15% и смањити тврдоћу површине за око 20% након наводњавања (уз одговарајуће рвљење земљишта).
• polimer
  ланци делују као „мостови“, нежно повезујући дисперзоване честице земљишта (као што су песак и ситна прашна земља) у агрегате величине микрона (уместо чврсто спакованих, великих група). Ови микроагрегати стварају мали пори који задржавају воду (смањујући запањивање услед испаравања), истовремено омогућавајући продирање ваздуха и спречавајући да се земљиште затвори и запањи.
  Napomena : Микроагрегатна структура коју формира ПВП је мање стабилна и не може заменити „водом стабилне агрегате“ (дугорочну отпорност на ерозију и запањивање) које формирају органски ђубрива и хуминска киселина. Она може обезбедити само привремено олакшање запањивања и захтева редовно допуњавање или комбиновање са другим додацима.
• Смањите запањивање површине изазвано испаравањем воде
  PVP има одређену способност задржавања воде (може упијати воду која је неколико пута већа од његове тежине, формирајући хидрогел), што му омогућава да се везује за површину земљишта и успори брзо испаравање воде. Површина земљишта склона је „исушивању и пуцању“ услед наглог губитка воде (на пример, голо земљиште у аридним подручјима). Ефекат задржавања воде код PVP-a може смањити овај ризик и одржавати растresено стање површинског слоја земљишта.

2. Друге помоћне функције PVP-а у земљишту (неповезано са спречавањем затврдњавања)

Поред помоћи у спречавању компакције земљишта, PVP може, на основу својих карактеристика, имати и следеће улоге у земљишту, али се ово већином односи на „помоћне примене“, а не на основне потребе:

• Агенс за задржавање влаге у земљишту (краткорочна, малих размера примена):
  PVP упија воду и формира хидрогел који полако ослобађа влагу, повећавајући садржај влаге у земљишту. Ово је посебно погодно за сасад, поциндаре или мале површине земљишта у аридним регионима (на пример, за соковите и садници поврћа). На пример, додавање 0,2%–0,5% ПВП-а у супстрат за саднице може повећати његову способност задржавања воде за 15%–25%, смањујући учесталост наводњавања и спречавајући запечаћивање супстрата услед превеликог наводњавања.
  Ograničenja : Способност ПВП-а да задржава воду је слабија у односу на специјализоване агенте за задржавање воде у земљишту (као што су полиакриламид (PAM) и хуминске киселине), а виша цена чини га непогодним за примену на великим пољопривредним површинама.
• Као носач за контролисано ослобађање ђубрива и пестицида (повећање искоришћености)
  , ПВП може да иммобилизује уводљиво гњежђе (као што су азотна и калийна гњежђа) или ниско-токсичне пестициде у тлу путем "инкапсулације" или "адсорпције", успоравајући њихово излучење и губитак (пречека На пример, када се ПВП помеша са урејом и нанесе на тло, период ослобађања уреје може се продужити са једне до две недеље на три до четири недеље, смањујући отпад хранљивих материја и спречавајући сорење тла узроковано ослобађањем концентрисаног ђубрива (што такође инди
• Адсорпција јона тешких метала (помаћено ремидирање благо контаминираних тла): Пиролидонски прстен на молекуларном ланцу ПВП може да адсорбује јоне тешких метала (као што су
  Пб2+, Цу2+ и Цд2+) у тлу кроз координацију, смањујући њихову биодоступност (снижавајући уношење усева). Ово га чини погодним за земље са малим загађењем тешка метала на пример, додавање 0,5%–1% ПВП-а у земљиште контаминирано оловом (Pb²⁺) може смањити унос код култура за 20%–30%. Међутим, ово не уклања потпуно тешке метале и захтева додатне технике ремедијације (као што су изласивање и фиторемедијација).

3. Кључна разматрања (ограничења) приликом коришћења ПВП-а за побољшање земљишта

ПВП није специјални материјал намењен побољшању земљишта. Он има очигледних ограничења у практичној примени и треба избегавати прекомерну зависност од њега:

• Мање ефикасан у односу на традиционалне додатке и скупљи, ПВП-ов
  кључни приступи спречавању запуштања земљишта обухватају додавање органског материјала (као што су компост и враћање сламе на ниву поља), примену хуминске киселине/биоугља (ради побољшања стабилности агрегата), или оптимизацију радњи обраде земљишта (како би се избегло прекомерно збијање). Ефекат ПВП-а против збијања је само краткорочна допуна, а његова јединична цена је значајно виша од цена органских ђубрива (приближно 5–10 пута виша од органских ђубрива). Због тога коришћење ПВП-а није економично на великим површинама обрадиве земље, већ је погодније за мање и ужепсе примене (као што су гајење садница и постављене биљке).
• Прекомерна употреба може утицати на пропустљивост земљишта.
  Ако је концентрација ПВП-а превелика (нпр. више од 1%, на основу суве тежине земљишта), његови полимерни ланци могу формирати „превише повезани“ гел слој између честица земљишта, који затим блокира поре земљишта и доводи до смањене пропустљивости (слично „загушењу и збијању земљишта“), нарочито код глинених земљишта. Ризик је већи.
• Ограничен је степен еколошке разградњивости, а доза мора бити под контролом.
  Стопа деградације PVP-а у природном земљишту је спора (потпуна деградација траје неколико месеци до неколико година, зависно од активности микроорганизама). Дугорочно прекомерно коришћење може довести до накупљања високомолекуларних полиимера у земљишту. Иако нема изражену токсичност, може утицати на активност микроорганизама у земљишту (на пример, инхибира неке бактерије које разлажу органски материјал). Неопходно је придржавати се принципа „мала концентрација, краткорочно коришћење“ (појединачна доза не би требало да прелази 0,5% суве тежине земљишта).
• Није погодно за све типове земљишта
  • Пешчано земљиште (добра пропустљивост ваздуха али слаб задржавање воде): ефекат задржавања воде и дисперзије PVP-а може благо побољшати задржавање хранљивих материја у земљишту, али има мали ефекат на спречавање запањивања (пешчано земљиште само по себи се тешко запиње);
  • Слано-алкални земљишни тип (висок садржај соли, висок pH): апсорпција ПВП може бити ометана јонима соли, ефекат је значајно смањен, и не може побољшати проблем засолњивања земљишта (потребне су специјалне додатке као што су гипс и десулфурисани гипс).

Sažeti

ПВП може имати улогу у спречавању запањивања земљишта, задржавању воде у кратком року и постепеном ослобађању хранљивих материја , али треба нагласити да:

• Његов ефекат на запањивање земљишта је „помоћан и краткотрајан“, знатно слабији од традиционалних додатака као што су органска ђубрива и хуминске киселине, те није погодан као основни материјал за спречавање запањивања земљишта;
• Више је погодан за мали обим и деликатне примене (на пример подлоге за саднице и земља за цветнице) него за велике пољопривредне површине;
• Концентрација мора бити строго контролисана (0,1%~0,5%) при употреби како би се избегла прекомерна употреба која може довести до смањене пропустљивости ваздуха или накупљања у животној средини.

Ако је потребна дугорочна и ефикасна превенција збијања земљишта, кључ је и даље постићи то кроз „повећану примену органских материја + разумно обраду + научну наводњавање“. ПВП се може користити само као додатна средстава у специјалним ситуацијама.