PVP, toprakta hangi role sahiptir? Toprağın sıkışmasını önleyebilir mi?

Suyla çözülebilir bir polimer olarak PVP (polivinilpirolidon), özellikle su tutma, dağılabilirlik ve adsorpsiyon özellikleri nedeniyle toprak uygulamalarında kullanılır. Toprak iyileştirmeye yardımcı olabilirken, toprak iyileştirme için temel veya yaygın bir malzeme değildir. Toprak sıkışmasını önlemeye yönelik belirli bir yardımcı etkisi olsa da, bu durum toprak özelliklerinin dikkatlice değerlendirilmesini ve uygun kullanımını gerektirir ve etkinliği geleneksel toprak düzenleyicilerine (örneğin organik gübreler ve humik asit) göre daha zayıftır . Etki mekanizması, uygulanabilir senaryolar ve sınırlamaları aşağıdaki üç açıdan incelenebilir:

1. Toprak sıkışmasının önlenmesinde" PVP'nin yardımcı rolü: toprak yapısını iyileştirerek

Toprak sıkışmasının temel nedeni zayıf toprak taneciklerinin bir araya gelmesi ve organik madde eksikliğidir , bu da tanecikler arasında sıkı yapışmaya ve gözenekliliğin azalmasına neden olur (havanın ve suyun nüfuz etmesini zorlaştırır). PVP, "fiziksel adsorpsiyon" ve "tanecik dağılması" yoluyla bu sorunu hafifçe iyileştirebilir. Belirli mekanizma şu şekildedir:

• PVP molekül zincirindeki polar gruplar (örneğin amitler) hidrojen bağı ve van der Waals kuvvetleri aracılığıyla toprak taneciklerinin yüzeylerine (örneğin kil ve silt) adsorbe olarak taneciklerin dış yüzeyinde bir "polimer koruyucu film" oluşturur. Bu film
  toprak tanecikleri arasındaki doğrudan yapışmayı azaltır (elektrostatik etkiler nedeniyle kil taneciklerinin bir araya gelmesini engeller) ve aynı zamanda tanecikler arası kayganlığı artırarak sıkıştırmadan sonra sıkışma olasılığını düşürür.
  Mesela kil içeren topraklarda sıkışmaya eğilimli olanlarda, düşük konsantrasyonlu PVP uygulaması (toprak kuru ağırlığına göre %0,1-%0,5) sulamadan sonra toprak taneciklerinin dağılmasını %10-%15 artırabilir ve yüzey sertliğini yaklaşık %20 azaltabilir (uygun şekilde toprağın gevşetilmesiyle birlikte).
• polimer
  zincirler, dağılmış toprak parçacıklarını (örneğin kum ve silt) nazikçe birbirine bağlayan "köprü" görevi görür ve mikron boyutunda agregalar (sıkı sıkıya paketlenmiş büyük kümelerden ziyade) oluşturur. Bu mikroagregalar, suyu tutan küçük gözenekler yaratır (buharlaşma kaynaklı sıkışmayı azaltarak) ve aynı zamanda hava geçişine izin vererek, hava geçirmeyen toprağın sıkışmasını önler.
  Not : PVP tarafından oluşturulan mikroagrega yapısı daha az kararlıdır ve organik gübreler ile humik asit tarafından oluşturulan "suya dayanıklı agregaların" (erozyona ve sıkışmaya karşı uzun vadeli direnç) yerini tutamaz. Sadece kısa süreli olarak sıkışmaya çözüm sunabilir ve düzenli takviye ya da diğer düzeltucu maddelerle birlikte kullanılma ihtiyacı duyar.
• Suyun buharlaşmasından kaynaklanan yüzey sıkışmasını azaltın
  PVP'nin belirli bir su tutma kapasitesi vardır (kendi ağırlığının birkaç katı kadar suyu emerek hidrojel oluşturabilir) ve bu özellik, toprak yüzeyine yapışarak suyun hızlı buharlaşmasını yavaşlatabilir. Toprak yüzeyi, su kaybının ani olması nedeniyle (örneğin kurak bölgelerdeki çıplak toprak) "kuruyup çatlamaya" eğilimlidir. PVP'nin su tutma etkisi bu riski azaltabilir ve yüzey toprağının gevşek halini korumaya yardımcı olabilir.

2. Toprakta PVP'nin Diğer Yardımcı Fonksiyonları (anti-sertleşme çekirdeği olmayan)

Toprak sıkışmasını önlemeye yardımcı olmasının yanı sıra, PVP özellikleri sayesinde toprakta aşağıdaki rolleri de üstlenebilir; ancak bunlar genellikle temel ihtiyaçlardan ziyade "yardımcı uygulamalardır":

• Toprak Su Tutucu Ajanı (Kısa Vadeli, Küçük Ölçekli Uygulama):
  PVP, suyu emerek hidrojel oluşturur ve bu hidrojel yavaşça nem salar, böylece toprak nem içeriğini artırır. Bu durum özellikle fidanlar, saksı bitkileri veya kurak bölgelerdeki küçük alanlarda toprak için uygundur (süsucculent ve sebze fideleri için substratlar gibi). Örneğin, fide substratına %0,2–%0,5 oranında PVP eklemek, su tutma kapasitesini %15–%25 artırabilir, sulama sıklığını azaltabilir ve aşırı sulamanın neden olduğu substrat sıkışmasını önleyebilir.
  Sınırlamalar : PVP'nin su tutma kapasitesi, özel toprak su tutucu ajanlarına (poliakrilamid (PAM) ve humik asitler gibi) göre daha zayıftır ve daha yüksek maliyeti, büyük ölçekli tarım arazilerinde kullanımını uygun hale getirmez.
• Gübre ve tarım ilaçları için yavaş salınım taşıyıcısı olarak (kullanım verimliliğini artırarak)
  , PVP, "kapsülasyon" veya "adsorpsiyon" yoluyla suda çözünen gübreleri (nitrojen ve potasyum gübreleri gibi) veya topraklarda düşük toksik böcek ilacını hareketsiz hale getirebilir, sızdırılmalarını ve kaybını yavaşlatır (yağmur suyu ile daha derin toprak katman Örneğin, PVP, üre ile karıştırıldığında ve toprağa uygulandığında, üre'nin salınım süresi bir ila iki haftadan üç ila dört haftaya kadar uzatılabilir, besin atıklarını azaltabilir ve yoğun gübre salınımından kaynaklanan toprak tuzlanmasını önleyebilir (bu da dolaylı olarak toprağın sık
• Ağır Metal İyon Adsorpsiyonu (Yumuşak derecede kirlenmiş toprakların yardımlı iyileştirilmesi): PVP moleküler zincirindeki pirrolidon halka ağır metal iyonlarını (örneğin
  Pb2+, Cu2+ ve Cd2+) koordinasyon yoluyla toprağa yerleştirilerek, biyolojik kullanılabilirliklerini azaltırlar (ihracatın azalması). Bu da onu hafif ağır metal kirliliği olan tarım arazileri veya kaplı topraklar örneğin, kurşun (Pb²⁺) ile kontamine toprağa %0,5–1 oranında PVP eklemek, bitkilerin kurşun alımını %20–30 oranında azaltabilir. Ancak bu yöntem ağır metalleri tamamen ortadan kaldırmaz ve ek remediye tekniklerini (örneğin liçleme ve fitoremidasyon) gerektirir.

toprağı İyileştirmek için PVP Kullanımında Dikkat Edilmesi Gerekenler (Sınırlamalar)

PVP, toprak iyileştirme amacıyla özel olarak tasarlanmış bir malzeme değildir. Pratik uygulamalarda belirgin sınırlamalara sahiptir ve bu nedenle aşırı bağımlılıktan kaçınılmalıdır:

• Geleneksel katkı maddelerinden daha az etkili ve daha maliyetli olan PVP'nin
  toprak sıkışmasını önlemenin temel yolları arasında organik madde ilavesi (örneğin kompost kullanımı ve samanın tarlaya iade edilmesi), humik asit/biyokarbon uygulaması (agregaların stabilitesini artırmak için), veya toprak işleme uygulamalarının optimize edilmesi (aşırı sıkışmayı önlemek için). PVP'nin sıkışmaya karşı etkisi sadece kısa vadeli bir destektir ve birim fiyatı organik gübrelerinkinden önemli ölçüde yüksektir (yaklaşık olarak organik gübrelerin 5-10 katı). Bu durum, büyük ölçekli tarım arazileri için ekonomik olmayan bir hale getirir ve daha küçük, odaklı uygulamalara (örneğin fidan yetiştiriciliği ve saksı bitkileri) daha uygundur.
• Aşırı kullanım toprak geçirgenliğini etkileyebilir.
  PVP konsantrasyonu çok yüksekse (örneğin, toprağın kuru ağırlığına göre %1'den fazla), polimer zincirleri toprak tanecikleri arasında "aşırı çapraz bağlı" bir jel tabakası oluşturabilir ve bu durum sırasıyla toprak gözeneklerini tıkayarak geçirgenliğin azalmasına neden olur ("toprak hipoksi ve sıkışma" benzeri), özellikle killi topraklarda risk daha yüksektir.
• Çevresel olarak parçalanabilirlik sınırlıdır ve dozajın kontrol edilmesi gerekir.
  Doğal toprakta PVP'nin bozunma oranı yavaştır (tamamen bozunması mikroorganizmaların aktivitesine bağlı olarak birkaç ay ila birkaç yıl sürer). Uzun süreli aşırı kullanım, toprakta yüksek moleküler polimerlerin birikmesine neden olabilir. Açık bir toksisite etkisi olmasa da toprak mikroorganizmalarının aktivitesini etkileyebilir (örneğin organik maddeyi parçalayan bazı bakterileri inhibe edebilir). "Düşük konsantrasyon, kısa süreli kullanım" ilkesine uyulması gerekir (tek doz, toprağın kuru ağırlığının %0,5'ini geçmemelidir).
• Tüm toprak türleri için uygun değildir
  • Kumlu toprak (iyi hava geçirgenliği ancak düşük su tutma kapasitesi): PVP'nin su tutma ve dağılma etkileri toprak verimliliğinin korunmasını hafifçe artırabilir; ancak sıkışmayı önlemede etkisi düşüktür (kumlu toprak zaten sıklaşmaya meyilli değildir);
  • Tuzlu-kireçli toprak (yüksek tuz, yüksek pH): PVP'nin adsorpsiyonu tuz iyonleri tarafından engellenebilir, etkisi büyük ölçüde azalır ve toprak tuzlanmasının çözümüne yardımcı olamaz (özel düzenlemeler olarak alçı taşı ve desülfürize alçı taşı gereklidir).

Özetle

PVP, toprak sıkışmasını önlemeye kısa vadede su tutmaya ve besin maddelerini yavaşça serbest bırakmaya yardımcı olabilir , ancak şu açıkça belirtilmelidir:

• Toprak sıkışmasına etkisi "yardımcı ve kısa vadeli"dir ve organik gübreler ve humik asit gibi geleneksel toprak düzenleyicilere kıyasla çok daha düşüktür; bu nedenle toprak sıkışmasını önlemek için temel bir malzeme olarak uygun değildir;
• Büyük ölçekli tarım arazileri yerine küçük ölçekli ve hassas uygulamalar için (örneğin fidan altlık materyalleri ve saksı toprağı) daha uygundur;
• Kullanımı sırasında konsantrasyonun dikkatlice kontrol edilmesi gerekir (%%0,1~%%0,5), aşırı kullanım hava geçirgenliğinin azalmasına veya çevrede birikime yol açabileceğinden kaçınılmalıdır.

Toprak sıkışmasının uzun vadeli ve etkili bir şekilde önlenmesi gerekiyorsa, bunun "artırılmış organik madde uygulaması + akılcı tarım + bilimsel sulama" ile başarılması gerekir. PVP, yalnızca özel durumlarda destekleyici bir yöntem olarak kullanılabilir.