Гидрогелевое сельское хозяйство - Hydrogel agriculture

Обычный ингредиент гидрогелевого сельского хозяйства: полиакрилат калия или же полиакрилат натрия. Как супервпитывающий материал, он может впитывать много воды и превращать водяной гель в накопитель воды.

В технологии сельского хозяйства на гидрогеле используется нерастворимое гелеобразование. полимеры для улучшения водоудерживающих свойств различных почв, таких как глины и Сэнди суглинки. Это может увеличить влагоудержание и использование воды (до 85% для песка), улучшить проницаемость почвы, снизить потребность в орошении, уменьшить уплотнение, эрозия почвы, и выщелачивание, и улучшить рост растений.

Опустынивание и нехватка воды угрожают сельское хозяйство во многих засушливый и полузасушливые районы мира; их можно уменьшить с помощью гидрогелей.[1]

Гидрогели

Основная статья: Гидрогель

Гидрогели находятся гидрофильный сшитые полимеры которые образуют трехмерные молекулярные сети, способные поглощать и удерживать большое количество воды.[2]

Различные типы гидрогелей в сельском хозяйстве

Для сельскохозяйственного использования подходят разные типы.

  • Гидрогель на основе крахмала (прививочный) - это биоразлагаемый и дешевый, и его можно модифицировать, чтобы регулировать его способность удерживать воду.[3] Сшитый полимерные гидрогели акриловой кислоты имеются в продаже; они практически нерастворимы[4] но медленно разрушается, выделяя токсичный акриламид.[5]
  • Минеральный полиакрилат калия прививочного типа.
  • Полиакрилат калия не привитого типа.
  • Минеральный прививочный тип полиакрилата натрия.

Возможное использование в сельском хозяйстве

Гидрогели разных видов могут быть полезны в сельском хозяйстве, снижая стресс, вызываемый засухой у растений, лучше используя орошение вода и удобрения.[6][7][8]

Сверхабсорбирующие гидрогелевые полимеры в принципе может влиять на проницаемость, плотность, структуру, текстуру, испарение и инфильтрацию воды через почву.[7] Они также могут позволить пестицидам высвобождаться медленно в течение длительного периода, повышая эффективность и уменьшая побочные эффекты, такие как сток пестицидов. Поэтому существует значительный исследовательский интерес к возможному использованию гидрогелей в сельском хозяйстве.[9] Например, гидрогель на основе камедь трагаканта увеличивает влажность глинистых почв до 5,35% и супесей до 5,5%; его также можно использовать для выпуска хлорид кальция медленно в течение длительного периода.[10]

Подготовленные соответствующим образом гидрогели могут одновременно подавать и медленно высвобождать пестициды (Такие как гербициды ) в почве и увеличивают удержание воды песчаной почвой. Гидрогели, разработанные для этой цели, включают полимеры олигооксиэтиленметакрилата, связанные ионными и ковалентными связями с гербицидом, таким как 4-хлор-2-метилфеноксиуксусная кислота (CMPA). Другие изученные гидрофильные полимеры были изготовлены из множества различных акрилатных мономеров для высвобождения пестицидов. 2,4-Д и CMPA. Они предлагают различные комбинации скорости выброса пестицидов и удержания воды в почве. Гидрогели также можно использовать для инкапсуляции инсектицид циперметрин и фунгицид Сульфат меди. Супервпитывающие полимеры могут использоваться для высвобождения фосфорное удобрение медленно, делая эфирная связь между поливиниловый спирт и фосфорная кислота. Супервпитывающий композитный материал полимер / глина, полученный путем присоединения акриламида к мелкодисперсному порошку. аттапульгит (а Земля Фуллера глина) обещает отличное удержание воды и низкую стоимость по сравнению с полиакриламидным гидрогелем.[8]

Коммерциализация

В 2015 году Индийский институт сельскохозяйственных исследований (IARI) сообщил о разработке нового гидрогеля для использования в сельском хозяйстве. Он был призван помочь фермерам справиться с засухой, эффективно используя воду в засушливых и полузасушливых регионах Индии. Продукт будет коммерциализирован Национальной корпорацией развития исследований (NRDC) Министерства науки и технологий в сотрудничестве с компанией Reliance Industries Limited, расположенной в Ченнаи.[11]

В 2016 году на сельскохозяйственном рынке Индии был представлен водопоглощающий материал под названием гидрогель Alsta после тестирования, проведенного компанией NTC Pune, с возможностью поглощения воды в 400 раз больше собственного веса. Это гранулированный нетоксичный полимер и почвенный кондиционер на основе полиакрилата калия, который совместим со всеми типами почв и сельскохозяйственных культур, что значительно снижает частоту полива и потерю влаги из почвы за счет выщелачивания и испарения.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Вундаваллия, Рамеш (2015). «Биоразлагаемые наногидрогели в сельском хозяйстве - альтернативный источник водных ресурсов». Процедуры материаловедения. 10: 548–554. Дои:10.1016 / j.mspro.2015.06.005.
  2. ^ Ахмед, Энас М. (2015). «Гидрогель: получение, характеристика и применение: обзор». Журнал перспективных исследований. 6 (2): 105–121. Дои:10.1016 / j.jare.2013.07.006. ЧВК  4348459. PMID  25750745.
  3. ^ Джиоти, А. (2010). "Сополимеры привитого крахмала: новые применения в промышленности". Композитные интерфейсы. 17 (2–3): 165–174. Дои:10.1163 / 092764410X490581.
  4. ^ «Полимер акриловой кислоты, нейтрализованный, сшитый». Профессиональные токсиканты. 15: 1–29. 31 января 2012 г. Дои:10.1002 / 3527600418.mb900301nete0015. ISBN  978-3527600410.
  5. ^ Ченг, Пейяо (2004). Химическое и фотолитическое разложение полиакриламидов, используемых при очистке питьевой воды. Университет Южной Флориды (докторская диссертация).
  6. ^ Нарджари, Бхаскар; Аггарвал, Прамила; Кумар, Сатьендра; Доктор медицины, Мина (2013). «Значение гидрогеля и его применение в сельском хозяйстве». Индийское сельское хозяйство. 62 (10): 15–17.
  7. ^ а б Л. О., Экебафе; Ogbeifun, D.E .; Окиимен, Ф. Э. (2011). «Применение полимеров в сельском хозяйстве». Биокемистри. 23: 81–89.
  8. ^ а б Пуочи, Франческо; и другие. (2008). «Полимеры в сельском хозяйстве: обзор» (PDF). Американский журнал сельскохозяйственных и биологических наук. 3 (1): 299–314. Дои:10.3844 / ajabssp.2008.299.314.
  9. ^ Рудзинский, В. Э .; и другие. (2002). «Гидрогели как устройства с регулируемым высвобождением в сельском хозяйстве: Обзор». Разработанные мономеры и полимеры. 5 (1): 39–65. Дои:10.1163/156855502760151580.
  10. ^ Suruchinit, J .; Кейт, Балбир Сингх; Джиндал, Раджив; Капур, Г. С .; Кумар, Ванит (2014). «Синтез, характеристика и оценка гидрогеля на основе трагакантовой камеди и акриловой кислоты для длительного высвобождения хлорида кальция - повышение водоудерживающей способности почвы». Журнал Китайского общества перспективных материалов. 2 (1): 40–52. Дои:10.1080/22243682.2014.893412.
  11. ^ Мохан, Вишва (15 января 2015 г.). «Гидрогелевая агротехника». Времена Индии.