Anong mga uri ng lupa ang hindi angkop para sa PVP?

Ang angkopness ng PVP (polyvinylpyrrolidone) sa lupa ay lubhang nakadepende sa pisikal at kemikal na katangian (tulad ng komposisyon ng partikulo, pH, salinity, at nilalaman ng organic matter) at mga pangunahing isyu (tulad ng pagsikip, paghawak ng tubig, at pangangailangan sa pagpapagaling ng polusyon). Ang mga sumusunod na uri ng lupa ay karaniwang hindi angkop para sa paggamit ng PVP o nangangailangan ng mahigpit na mga restriksyon sa paggamit nito dahil sa "kakulangan ng PVP na tugunan ang pangunahing mga isyu," "maihahanda sa negatibong epekto," o "napakabagal na ekonomiya":

1. Alat-alkali na lupa (pH＞8.5, EC＞4 ms /cm): Hindi epektibo ang PVP at maaaring mapalala ang pinsala dulot ng asin

Ang pangunahing problema ng alat-alkali na lupa ay mataas na mga ion ng asin (tulad ng Na⁺ at Cl⁻ ) at isang mataas na halaga ng pH , na nagdudulot ng dispersion ng soil colloid, mahinang permeability, at hirap ng mga ugat ng pananim na sumipsip ng tubig. Hindi lamang hindi epektibo ang PVP sa ganitong uri ng lupa, kundi maaari ring magkaroon ng negatibong epekto dahil sa mga sumusunod na kadahilanan:

• Sinisira ng mataas na asin na kapaligiran ang adsorption at kakayahan ng PVP na mapanatili ang tubig.
  Ang malaking halaga ng mga cation tulad ng Na⁺ at Ca²⁺ sa saline-alkali soil ay makikipagkompetensya sa mga polar group (mga amide group) sa molecular chain ng PVP para sa mga binding site, na pumapawi sa kakayahan ng PVP na mag-adsorb sa mga partikulo ng lupa. Ang "polymer protective film" na dapat sana ay nabuo ay hindi matatag na nakakapit, at ganap na hindi epektibo ang anti-caking effect. Kasabay nito, sisirain ng mataas na asin ang three-dimensional structure ng PVP hydrogel, na nagdudulot ng pagbaba ng higit sa 50% sa kakayahan nitong mapanatili ang tubig (hindi ito kayang pigilan ang pagkawala ng moisture at maaaring paikliin ang pag-evaporate ng moisture).
• Ang mataas na pH value ay humahadlang sa adsorption ng PVP sa mga heavy metal (kung kailangan ang remediation).
  Kung ang lupa na may altong alkali ay kontaminado rin ng mga mabibigat na metal, ang pag-adsorb ng PVP sa Pb²⁺ at Cd²⁺ ay nakadepende sa "pagkakabuklod sa pamamagitan ng koordinasyong ugnayan", at ang mataas na pH (>8.5) ay magpapahina sa protonasyon ng amide group ng PVP, lubos na magbabawas sa kakayahang makibuklod, at maaaring magdulot ng desorbsyon ng mga adsorbed na mabibigat na ion ng metal, na nagdaragdag naman sa panganib ng pagsipsip ng mga pananim.
• hindi nakatutugon sa pangunahing isyu ng lupa na may altong alkali at maaaring palubhangin ang pinsalang dulot ng asin
  . Hindi ito kayang bawasan ang antas ng asin o i-adjust ang pH. Ang mga pangunahing paraan upang mapabuti ang mga lupa na may altong alkali ay ang paglilinis at pag-alis ng asin, paglalapat ng gypsum/desulfurized gypsum upang bawasan ang antas ng alkali, at pagdami ng paglalapat ng organikong pataba upang mapabuti ang istruktura ng koloid. Ang paggamit ng PVP ay hindi lamang mahal, ngunit ang mga natirang polimer na kadena nito ay maaaring magkombina sa mga sodium ion sa lupa, na bumubuo ng mga salt-polymer complex na sumasara sa mga butas ng lupa at higit na binababoy ang permeabilidad.

2. Mabigat na luwad (laman ng luwad > 40%): madaling maapektuhan ng "anoxia at pagsikip", at mas malala ang epekto kaysa sa tradisyonal na mga pampabuti

Ang pangunahing problema ng mabigat na luwad ay mga manipis na partikulo, maliit na mga butas, mahinang pagtagos ng hangin, at madaling pag-iral ng tubig at pagsikip . Ang pagpapabuti ay nangangailangan ng "pagpapalakas ng katatagan ng istruktura ng agregat" (tulad ng pagtaas ng paggamit ng organikong pataba at biochar) imbes na pansamantalang epekto ng PVP sa pagkakalat. Ang mga sumusunod ang dahilan kung bakit hindi angkop ang PVP para sa mabigat na luwad:

• Maaaring masikip ang mga butas at lumubha ang kondisyon kapag labis ang PVP
  ang maliit na butas ng oxygen-deficient na mabigat na luad. Kung ginamit ang PVP (lalo na sa konsentrasyon na higit sa 0.2%), ang mga polimer nito ay bubuo ng "over-cross-linked gel layer" sa pagitan ng mga partikulo ng lupa, na ganap na humaharang sa mga capillary pores at ventilation pores. Matapos politain, hindi makakapasok ang tubig at hindi makakahinga ang mga ugat, kundi nagdudulot pa ng "anoxic compaction" (nagrorot ang ugat ng pananim at nagkukulay-kahel ang dahon), na mas malala pa sa problema ng di-napatuyong mabigat na luad.
• Nabigo ang PVP na bumuo ng matatag na mga aggregate, at maikli lamang ang epekto nito laban sa pagsikip.
  Ang pangunahing dahilan ng pagkakompakto ng mabigat na luwad na lupa ay ang kakulangan sa organikong bagay, na nagpipigil sa mga colloid ng lupa na bumuo ng mga water-stable aggregates. Bagaman maaring magpapalawak ng mga particle ang PVP sa maikling panahon, ang resultang "microaggregates" ay pansamantalang istrukturang pisikal (na nawawala sa malakas na ulan o irigasyon) at hindi kayang palitan ang "long-term stable aggregates" na nabuo ng mga pataba mula sa organiko. Isang linggo hanggang dalawang linggo matapos gamitin, muling magkakakompakto ang lupa, at ang natirang PVP ay maaaring dagdagan ang kahigpitan nito.
• Napakababa ng kahusayan sa ekonomiya. Mas mahusay ang tradisyonal na mga improber.
  Kailangan ng malaking dami ng improber para maging epektibo sa mabigat na luwad. Kung gagamitin ang PVP (gastos 20-30 yuan/kg), kailangang 300-500 kg bawat mu (konsentrasyon 0.2%), at ang gastos ay lalampas sa 6,000 yuan, na mas mataas nang malaki kaysa sa organikong pataba (50-100 yuan/mu) o biochar (200-300 yuan/mu), at mas masahol ang epekto, kaya ganap na hindi praktikal.

3. Mabuhangin na lupa (laman ng buhangin > 80%): Madaling mawala ang PVP, maikli ang epekto nito, at mataas ang gastos.

Ang pangunahing problema sa mabuhangin na lupa ay mahinang kakayahan sa paghawak ng tubig at pataba, magaspang ang partikulo, at mahinang kakayahan sa adsorption , ngunit hindi madaling mapadensidad (malalaking puwang sa pagitan ng mga partikulo). Bagaman kayang itago ng PVP ang tubig sa mabuhangin na lupa sa maikling panahon, karaniwang hindi angkop gamitin dahil sa "madaling mawala, kailangang paulit-ulit na i-aplikar, at mahinang kahusayan sa ekonomiya":

• Mahina ang adsorption capacity ng PVP at madaling mawala dahil sa ulan/pagdidilig.
  Ang mga partikulo ng mabuhangin na lupa ay magaspang (maliit ang surface area) at mahina ang puwersa ng pagkakabind sa mga molekula ng PVP (nakasalalay pangunahin sa mahihinang hydrogen bond). Kapag binuhusan ng tubig o umulan, madaling tumatagos ang PVP kasama ang tubig patungo sa mas malalim na bahagi ng lupa (nasa labas ng saklaw ng pag-absorb ng ugat ng pananim), kaya bumababa nang mabilis ang konsentrasyon ng PVP sa ibabaw na lupa—ang epekto ng pagpapakintab ng tubig ay nagtatagal lamang ng 2 hanggang 3 araw, at kailangang ulitin ang aplikasyon bawat 3 hanggang 5 araw, na nakakapagod.
• Mababa ang pangangailangan sa anti-compaction, sobra ang gamit ng PVP.
  Malalaki ang mga puwang sa pagitan ng mga partikulo sa mabuhangin na lupa, kaya halos hindi posible ang "dense compaction" (maaaring magkaroon lamang ng minor cracking dahil sa tuyong ibabaw, na walang pangangailangan para sa PVP). Ganap na sobra ang pangunahing tungkulin ng PVP (anti-compaction) sa mga mabuhangin na lupa, at ang limitadong kakayahang mag-retain ng tubig ay maaaring makamit sa pamamagitan ng murang pamamaraan tulad ng pagtatakip ng dayami at paglalagay ng humic acid, nang hindi umaasa sa PVP.
• Ang matagalang paggamit ay maaaring magdulot ng gelation sa ibabaw ng lupa
  . Ang madalas na paggamit ng PVP sa buhangin na lupa ay maaaring magdulot ng pag-iral ng PVP na hindi nawala at nag-aakumula sa ibabaw, na bumubuo ng "manipis na gel layer" - bagaman ang layer na ito ay nakapagpapaitim ng tubig, ito ay nakahahadlang sa pagpasok ng hangin sa lupa, na nagdudulot ng kakulangan ng oksiheno sa mga ugat sa ibabaw (tulad ng pagkakulay itim ng mga fibrous root sa trigo at mais), na sa huli ay nakakaapekto sa paglago ng pananim.

4. Lupa na may sobrang mababa ang nilalaman ng organic matter (nilalaman ng organic matter <0.5%): Hindi gumagana ang PVP at maaaring maapektuhan ang mga mikroorganismo

Ang pangunahing problema ng mga lupa na may sobrang mababa ang nilalaman ng organic matter (tulad ng mahirap, binuhangin na lupa, at mga baldeng lupa na matagal nang na-erosyon) ay kulang sa soil colloids, mababa ang aktibidad ng mikrobyo, at maluwag ang istruktura (o kompyong lupa na walang basehan para mapabuti) . Hindi epektibo ang PVP sa mga ganitong uri ng lupa dahil sa mga sumusunod na kadahilanan:

• Kung wala ang suporta ng organic matter, hindi makakabuo ang PVP ng microaggregates.
  Kailangan ng PVP na umasa sa mga colloids ng lupa (tulad ng humus) bilang "mga punto ng pag-angkop" upang bumuo ng "mga microaggregates", ngunit ang mga lupa na walang sapat na organic matter ay halos wala ring colloids – ang mga molekular na kadena ng PVP ay hindi makapag-uugnay nang matatag sa mga partikulo ng lupa, at alinman ay nawawala kasama ang tubig o kaya'y nagkalat nang hindi maayos sa lupa, kaya hindi ito kayang pigilan ang pagsikip o mapanatili ang tubig.
• Nagpapahina sa natitirang mikroorganismo at pinalalala ang pagkaubos ng sustansya sa lupa.
  Ang bilang ng mga mikroorganismo sa lupa na kulang sa organic matter ay napakaliit na (mahinang kakayahang mag-decompose), at maaaring dumikit ang mga mataas na molekular na kadena ng PVP sa ibabaw ng mga mikroorganismo, na nagpapahina sa kanilang metabolikong gawain (tulad ng pag-decompose ng kaunting organic matter at pag-aayos ng nitrogen), na siyang lalong binabawasan ang fertility ng lupa at nagbubuo ng masamang siklo ng "habang mas ginagamit mo, lalong lumalala ang kalagayan nito."
• Ang pangunahing solusyon sa pagpapabuti ng lupa ay ang pagpuno ulit ng organic matter. Hindi kayang ganap na palitan ng PVP
  ang uri ng lupaing ito. Ang tanging paraan upang mapabuti ang ganitong uri ng lupa ay sa pamamagitan ng "pagdaragdag ng malalaking halaga ng organikong bagay" (tulad ng paggawa ng compost, pagbabalik ng dayami sa bukid, at pagtatanim ng berdeng abono). Kapag ang nilalaman ng organikong bagay ay umabot na sa mahigit sa 1%, maaari nang isaalang-alang ang karagdagang mga hakbang sa pagpapabuti. Ang paggamit ng PVP ay hindi lamang makatipid kundi naghihila rin sa proseso ng pangunahing pagpapabuti.

5. Napakalalang kontaminasyon ng lupa sa mabigat na metal (konsentrasyon ng mabigat na metal > 200 mg/kg): Hindi sapat ang kakayahang mag-adsorb ng PVP, na maaaring madaling magdulot ng pangalawang problema

Ang PVP ay maaari lamang makatulong sa pagpapanumbalik ng mga bahagyang kontaminadong lupa sa mabigat na metal (konsentrasyon <100 mg/kg) at ganap na hindi angkop para sa lubhang kontaminadong lupa (tulad ng mga lupa sa paligid ng mga minahan, na may konsentrasyon ng Pb/Cd >200 mg/kg) dahil sa mga sumusunod na kadahilanan:

• Limitado ang kakayahang mag-adsorb at hindi kayang bawasan ang aktibidad ng mga mabigat na metal.
  Ang pagsipsip ng PVP sa mga mabibigat na metal ay nakadepende sa pyrrolidone ring sa molecular chain. Ang kakayahan ng isang gramo ng PVP na magsipsip ay 0.5~2 mg lamang (nakadepende sa uri ng prutas at gulay). Ang lubhang maruming lupa ay nangangailangan ng napakataas na konsentrasyon ng PVP (>1%) upang masipsip ang ilang mabibigat na metal—ngunit ang mataas na konsentrasyon ng PVP ay magdadala sa pagkabara ng mga butas sa lupa, na nagdudulot ng hypoxia, na nagpapalala sa pinsala sa pananim.
• Hindi posible na ganap na alisin ang mga mabibigat na metal, at kayang "pansamantalang i-ayos" lamang ito.
  Ang pagsipsip ng PVP sa mga mabibigat na metal ay "maaaring baligtarin" (ito ay maaaring mawala sa acidic na kapaligiran o sa mataas na konsentrasyon ng ibang cation). Kung bababa ang pH ng lupa sa lubhang maruming lupa (tulad ng acid rain), ang mga na-adsorb na mabibigat na metal ay muling mapapalaya, na nagdudulot ng pangalawang polusyon. Hindi ito problema na maaaring lubos na ma-resolba (kailangan ang mga propesyonal na teknolohiya tulad ng "leaching" at "phytoremediation").

Buod: Mga pangunahing katangian ng mga lupa na hindi angkop para gamitan ng PVP

Ang susi sa pagtitiyak kung ang isang lupa ay angkop para sa PVP ay kung Ang PVP ay maaaring matugunan ang pangunahing mga isyu ng lupa nang hindi nagdudulot ng negatibong mga epekto . Ang mga sumusunod na lupa ay nakakatugon sa mga pangunahing katangian ng pagiging "hindi angkop":

• Ang pangunahing mga problema ay hindi malulutas ng PVP (tulad ng "pagbaba ng asin at pag-aayos ng pH" sa asin-alkali na lupa, "pag-stabilize ng mga aggregate" sa mabibigat na lupa ng luad, at "pagdaragdag ng pataba" sa lupa na walang organikong materya);
• Ang mga bagong problema ay madaling maaaring bumangon dahil sa mga katangian ng PVP (tulad ng "hypoxia" sa mabibigat na lupaing may luad, "pagkalugi at basura" sa mga lupaing may buhangin, at "sekundaryong paglabas" sa mabigat na kontaminadong lupa);
• Ang kahusayan ng ekonomiya ay lubhang mahinang (halimbawa, ang mabibigat na luad at buhangin na lupa ay nangangailangan ng isang malaking halaga ng PVP, na ang gastos nito ay mas mataas kaysa sa mga tradisyunal na pagbabago).

Ang pangunahing lohika ng pagpapabuti ng lupa ay ang "pag-adoptar ng mga target na hakbang upang tugunan ang mga pangunahing problema" (tulad ng pag-alis ng asin mula sa mapaklang-lupa at pagdaragdag ng organikong pataba sa mabigat na luwad na lupa). Ang PVP ay isang "karagdagang paraan lamang sa mga partikular na sitwasyon" at hindi ito kayang palitan ang mga tradisyonal na hakbang sa pagpapabuti, lalo na ang gamitin sa mga uri ng lupa na hindi angkop na nabanggit sa itaas.