Ano ang papel ng PVP sa lupa? Maaari ba itong maiwasan ang pagsikip ng lupa?

Bilang isang water-soluble na polimer, ang PVP (polyvinylpyrrolidone) ay ginagamit pangunahin sa mga aplikasyon sa lupa dahil sa mga pagpigil sa tubig, dispersibilidad, at pagsipsip mga katangian. Bagaman maaari itong makatulong sa pagpapabuti ng lupa, hindi ito pangunahing o karaniwang materyales para sa pagpapabuti ng lupa. Bagaman may tiyak itong pantulong na epekto sa pagpigil sa pagsikip ng lupa, kailangan itong isaalang-alang nang maingat batay sa mga katangian ng lupa at tamang paggamit, at mas mahina ang epektibidad nito kumpara sa tradisyonal na mga conditioner ng lupa (tulad ng organikong pataba at humic acid) . Maaaring galugarin ang partikular nitong mekanismo ng pagkilos, angkop na mga sitwasyon, at mga limitasyon mula sa sumusunod na tatlong pananaw:

1. Ang pantulong na papel ng PVP sa "pagpigil sa pagkompakto ng lupa": sa pamamagitan ng pagpapabuti sa istruktura ng lupa

Ang pangunahing sanhi ng pagkompakto ng lupa ay mahinang pag-agregado ng mga partikulo ng lupa at kakulangan ng organic matter , na nagreresulta sa matigas na pagkakadikit ng mga partikulo at nabawasan ang porosity (na nagiging sanhi ng hirap na dumagos ang hangin at tubig). Maaaring bahagyang mapabuti ng PVP ang problemang ito sa pamamagitan ng "physical adsorption" at "particle dispersion." Ang tiyak na mekanismo ay ang mga sumusunod:

• Mga polar group (tulad ng amides) sa molekular na kadena ng PVP ay sumisipsip sa mga ibabaw ng mga partikulo ng lupa (tulad ng luwad at silt) sa pamamagitan ng hydrogen bonding at van der Waals forces, na bumubuo ng "polymer protective film" sa panlabas na ibabaw ng mga partikulo. Ang pelikulang ito
  binabawasan ang direktang pagkadikit ng mga partikulo ng lupa (pinipigilan ang mga partikulo ng luwad na magdikit-dikit dahil sa electrostatic effects) habang pinapataas din ang lubricity sa pagitan ng mga partikulo, na binabawasan ang posibilidad ng pagkakompakto matapos ang pagsiksik.
  Halimbawa , sa mga lupa na may clay na madaling mag-compaction, ang paggamit ng PVP sa mababang konsentrasyon (0.1%-0.5% batay sa timbang ng tuyong lupa) ay nakapagpapataas ng pagkakalat ng mga partikulo ng lupa ng 10%-15% at nakapagbabawas ng katigasan sa ibabaw nito ng humigit-kumulang 20% pagkatapos magtubig (kasama ang tamang pagpapaluwag sa lupa).
• polimero
  ang mga chain ay gumagana bilang "tulay," dahan-dahang pinagsasama ang mga nagkalat na partikulo ng lupa (tulad ng buhangin at silt) upang makabuo ng mga agregat na sukat-micron (sa halip na masikip at malalaking bungkos). Ang mga mikro-agregat na ito ay lumilikha ng mga maliit na butas na humahawak ng tubig (nagbabawas ng compaction dulot ng pag-evaporate) habang pinapapasok ang hangin, na nagpipigil upang hindi maging compact ang lupa dahil sa kakulangan ng hangin.
  Tala : Ang istruktura ng microaggregate na nabuo ng PVP ay mas hindi matatag at hindi kayang palitan ang "water-stable aggregates" (matagalang resistensya sa erosion at compaction) na nabuo ng organic fertilizers at humic acid. Ito ay maaaring magbigay lamang ng pansamantalang lunas sa compaction at nangangailangan ng regular na pagpapalit o pagsasama sa iba pang pag-aayos.
• Bawasan ang surface compaction na dulot ng pag-evaporate ng tubig
  Ang PVP ay may isang tiyak na kapasidad sa pagpapanatili ng tubig (maaari itong sumipsip ng tubig nang maraming beses sa sarili nitong timbang upang bumuo ng isang hydrogel), na maaaring sumunod sa ibabaw ng lupa at pabagalin ang mabilis na pagsingaw ng tubig. Ang ibabaw ng lupa ay madaling kapitan ng "pagpatuyo at pag-crack" dahil sa biglaang pagkawala ng tubig (tulad ng hubad na lupa sa mga tuyong lugar). Ang epekto ng pagpapanatili ng tubig ng PVP ay maaaring mabawasan ang panganib na ito at mapanatili ang maluwag na estado ng ibabaw ng lupa.

2. Iba pang pantulong na tungkulin ng PVP sa lupa (hindi pangunahing anti-hardening)

Bukod sa tumutulong sa pagpigil sa pagkakompak ng lupa, ang PVP ay maaari ring, batay sa kanyang mga katangian, gampanan ang mga sumusunod na papel sa lupa, ngunit karamihan dito ay mga "pantulong na aplikasyon" at hindi pangunahing kailangan:

• Ahente sa Pag-iimbak ng Tubig sa Lupa (Maikli't Panahon, Maliit na Saklaw na Aplikasyon):
  Ang PVP ay sumisipsip ng tubig upang makabuo ng hydrogel na dahan-dahang naglalabas ng kahalumigmigan, na nagdaragdag sa antas ng kabibilagan ng lupa. Lalo itong angkop para sa mga punla, mga halamang nakapaso, o maliliit na bahagi ng lupa sa mga tuyong rehiyon (tulad ng mga substrato para sa succulent at punla ng gulay). Halimbawa, ang pagdaragdag ng 0.2%–0.5% PVP sa substrato ng punla ay maaaring mapataas ang kakayahan nito sa paghawak ng tubig ng 15%–25%, na nagpapababa sa dalas ng pagbubuhos at nagpipigil sa pagsikip ng substrato dahil sa sobrang pagbubuhos.
  Limitasyon : Mas mahina ang kakayahan ng PVP sa pagretensyon ng tubig kumpara sa mga espesyalisadong ahente sa pagretensyon ng tubig sa lupa (tulad ng polyacrylamide (PAM) at humic acids), at dahil mas mataas ang gastos nito, hindi ito angkop para sa malawakang aplikasyon sa bukid.
• Bilang isang tagapagdala ng pataba at pestisidyo na may slow-release na katangian (upang mapataas ang paggamit)
  , maaaring ikulong ng PVP ang mga water-soluble na pataba (tulad ng nitroheno at potash na pataba) o mga pesticide na mababa ang toxicity sa lupa sa pamamagitan ng "encapsulation" o "adsorption," na nagpapabagal sa pagtunaw at pagkawala nito (pinipigilan ang pagbabad papuntang mas malalim na antas ng lupa kasama ang tubig-ulan), upang makamit ang epekto ng "slow release." Halimbawa, kapag pinagsama ang PVP at urea at inilapat sa lupa, maaaring mapalawig ang panahon ng paglabas ng urea mula isang dalawang linggo hanggang tatlo o apat na linggo, na nababawasan ang pag-aaksaya ng sustansya at pinipigilan ang pagsalinis ng lupa dahil sa siksik na paglabas ng pataba (na maaari ring di sinasadyang patakinin ang lupa).
• Pagsipsip ng Mga Ion ng Mabibigat na Metal (Tulong sa Pagpapagaling ng Mga Bahagyang Maruming Lupa): Ang pyrrolidone ring sa molekular na kadena ng PVP ay maaaring sumipsip ng mga ion ng mabibigat na metal (tulad ng
  Pb²⁺ , Cu²⁺ , at Cd²⁺ ) sa lupa sa pamamagitan ng coordination, na nababawasan ang kanilang bioavailability (nababawasan ang pagsipsip nito ng mga pananim). Dahil dito, ito ay angkop para sa mga bukid o mga lupa sa paso na bahagyang kontaminado ng mabibigat na metal . Halimbawa, ang pagdaragdag ng 0.5%–1% PVP sa lupa na kontaminado ng Pb²⁺ ay maaaring bawasan ang pagsipsip ng mga pananim ng 20%–30%. Gayunpaman, hindi ito ganap na nag-aalis ng mga mabibigat na metal at nangangailangan pa ng karagdagang mga pamamaraan sa paglilinis (tulad ng paglalaba at phytoremediation).

3. Mga Pangunahing Konsiderasyon (Limitasyon) sa Paggamit ng PVP para Mapabuti ang Lupa

Ang PVP ay hindi isang espesyal na materyales na idinisenyo para sa pagpapabuti ng lupa. May malinaw na limitasyon ito sa praktikal na aplikasyon at dapat iwasan ang labis na pag-asa dito:

• Mas hindi gaanong epektibo kumpara sa tradisyonal na mga pagbabago at mas mahal, ang PVP
  mga pangunahing paraan upang maiwasan ang pagsikip ng lupa ay kinabibilangan ng pagdaragdag ng organikong bagay (tulad ng compost at pagbabalik ng dayami sa bukid), paggamit ng humic acid/biochar (upang mapalakas ang katatagan ng mga aggregate), o pag-optimize sa mga gawi sa pagsasaka (upang maiwasan ang labis na pagkakakompak). Ang epekto ng PVP laban sa pagkakakompak ay pansamantalang suplemento lamang, at ang kanyang presyo bawat yunit ay mas mataas ng malaki kaysa sa mga organikong pataba (humigit-kumulang 5-10 beses na mas mataas kaysa sa organikong pataba). Dahil dito, hindi ito ekonomikal para sa malalaking bukid at mas angkop para sa mas maliit ngunit nakatuon nang husto aplikasyon (tulad ng pagpapalago ng punla at mga halamang nakatanim sa paso).
• Maaaring maapektuhan ang permeabilidad ng lupa kung ginamit nang lampas sa dapat.
  Kung ang konsentrasyon ng PVP ay masyadong mataas (halimbawa, higit sa 1%, batay sa tuyong timbang ng lupa), ang mga polimer nitong kadena ay maaaring bumuo ng isang "labis na nagkakabit na" hating gel sa pagitan ng mga partikulo ng lupa, na siyang nagiging sanhi ng pagharang sa mga butas ng lupa at nagbubunga ng pagbaba sa permeabilidad (katulad ng "hypoxia at pagkakakompak ng lupa"), lalo na sa mga luwad na lupa. Mas mataas ang panganib dito.
• Limitado ang kakayahang mag-degrade sa kapaligiran, at kinakailangang kontrolin ang dosis.
  Mabagal ang rate ng pagdegradasyon ng PVP sa natural na lupa (ang buong pagdegradasyon ay tumatagal ng ilang buwan hanggang ilang taon, depende sa aktibidad ng mga mikroorganismo). Ang matagalang labis na paggamit ay maaaring magdulot ng pag-iral ng mataas na molekular na polimer sa lupa. Bagaman walang malinaw na toxicidad, maaari itong makaapekto sa aktibidad ng mga mikroorganismo sa lupa (tulad ng pagpigil sa ilang bakterya na nag-de-decompose ng organic matter). Kinakailangan na sundin ang prinsipyo ng "mababang konsentrasyon, maikling panahong paggamit" (ang solong dosis ay hindi dapat lumagpas sa 0.5% ng timbang ng tuyong lupa).
• Hindi angkop para sa lahat ng uri ng lupa
  • Lupang mabuhangin (maganda ang permeabilidad sa hangin ngunit mahina ang pagretensya ng tubig): Ang epekto ng PVP sa pagretensya ng tubig at dispersyon ay maaaring bahagyang mapabuti ang pag-iimbak ng sustansya sa lupa, ngunit kaunti ang epekto nito sa pagpigil ng pagsikip (ang mismong lupang mabuhangin ay hindi madaling masikip);
  • Lupa na may mataas na asin at pH (saline-alkali): Maaring mapigilan ang pag-adsorb ng PVP dahil sa mga ion ng asin, kung kaya't malaki ang pagbaba ng epekto nito, at hindi ito kayang gamitin upang maayos ang problema ng pagka-asin ng lupa (kailangan ang espesyal na mga pampabago tulad ng gypsum at desulfurized gypsum).

Ibuod

Maaring magampanan ng PVP ang isang papel sa pagpigil sa pagkakabitin ng lupa, pansamantalang pagpapalasa ng tubig, at mabagal na paglabas ng mga sustansya , ngunit dapat linawin na:

• Ang epekto nito sa pagkakabitin ng lupa ay "pantulong at pansamantala lamang", na mas mababa kaysa sa tradisyonal na mga pampabago tulad ng organikong pataba at humic acid, at hindi angkop na pangunahing sangkap para sa pagbabawas ng pagkakabitin ng lupa;
• Mas angkop ito sa maliit na sukat at detalyadong aplikasyon (tulad ng substrate para sa pananim at lupa para sa paso) kaysa sa malalaking bukid;
• Dapat mahigpit na kontrolin ang konsentrasyon nito habang ginagamit (0.1%~0.5%) upang maiwasan ang labis na paggamit na maaaring magdulot ng pagbaba sa permeabilidad ng hangin o pag-iral sa kapaligiran.

Kung kailangan ang pangmatagalang at epektibong pag-iwas sa pagsikip ng lupa, ang susi ay ang pagpapataas ng aplikasyon ng organikong bagay kasama ang makatwirang pagsasaka at siyentipikong irigasyon. Ang PVP ay maaari lamang gamitin bilang pantulong na paraan sa mga espesyal na sitwasyon.