stringtranslate.com

Почвенный кондиционер

Почвенный кондиционер — это продукт, который добавляется в почву для улучшения ее физических качеств , обычно ее плодородия (способности обеспечивать питание растений), а иногда и ее механических свойств . В общем смысле термин «почвенный кондиционер» часто рассматривается как подмножество категории почвенных добавок (или улучшения почвы , состояния почвы ), которая чаще всего понимается как включающая широкий спектр удобрений и неорганических материалов. [1] В контексте строительства кондиционирование почвы также называется стабилизацией почвы.

Почвенные кондиционеры могут использоваться для улучшения плохих почв или для восстановления почв, поврежденных неправильным управлением почвой . Они могут сделать плохие почвы более пригодными для использования и могут использоваться для поддержания почв в идеальном состоянии. [2]

Состав

Широкий спектр материалов был описан как почвенные кондиционеры из-за их способности улучшать качество почвы. Некоторые примеры включают биоуголь , [3] костную муку , кровяную муку , кофейную гущу , компост , компостный чай , койр , навоз , [4] солому , торф , сфагнум , вермикулит , серу , известь , гидроабсорбирующие полимеры , [5] и биотвердые вещества . [6]

Многие почвенные кондиционеры выпускаются в форме сертифицированных органических продуктов для людей, заинтересованных в поддержании органических культур или органических садов. Почвенные кондиционеры почти любого описания легко доступны в интернет-магазинах или местных питомниках, а также в магазинах садовых принадлежностей. [7]

Полиакриламиды

Полиакриламиды широко исследовались в качестве почвенных кондиционеров. [8] Они были представлены как «линейный почвенный кондиционер» в 1950-х годах компанией Monsanto под торговым названием Krilium. Технология почвенного кондиционирования была представлена ​​на симпозиуме «Улучшение структуры почвы», состоявшемся в Филадельфии, штат Пенсильвания, 29 декабря 1951 года. Технология была тщательно документирована и опубликована в выпуске журнала Soil Science за июнь 1952 года , том 73, июнь 1952 года, который был посвящен полимерным почвенным кондиционерам. Первоначальная формула полиакриламидных почвенных кондиционеров была сложна в использовании, поскольку содержала кальций, который сшивал линейный полимер в полевых условиях. Компания Monsanto отказалась от Krilium. Водорастворимые почвенные кондиционеры предлагают следующие преимущества: [9]

  1. увеличить поровое пространство в почвах, содержащих глину
  2. увеличить инфильтрацию воды в почвы, содержащие глину
  3. предотвратить образование корки на почве
  4. остановить эрозию и сток воды
  5. сделать почву рыхлой и легкой для обработки
  6. ускорить высыхание почвы после дождя или полива, чтобы ее можно было быстрее обработать

Следовательно, они переводятся в

  1. более сильные, крупные растения с более развитой корневой системой
  2. более раннее появление всходов и созревание урожая
  3. более эффективное использование воды
  4. более легкое удаление сорняков
  5. более высокая реакция на удобрения и новые сорта сельскохозяйственных культур
  6. меньше болезней растений, связанных с плохой аэрацией почвы
  7. снижение потребности в энергии для обработки почвы

Сшитые формы полиакриламида, которые прочно удерживают воду, часто используются в садоводстве и сельском хозяйстве под торговыми наименованиями, такими как Broadleaf P4 и Swell-Gel. Помимо использования на сельскохозяйственных землях, эти полимеры используются на строительных площадках для борьбы с эрозией , чтобы защитить качество воды в близлежащих реках и ручьях. [10] Как неионный мономер он может быть сополимеризован с анионным, например, акриловой кислотой, и катионным мономером, таким как диаллилдиметиламмонийхлорид (DADMAC), и полученный сополимер может иметь различную совместимость в различных областях применения.

Полиакриламид также используется в некоторых почвах для рассады . [11] Другое применение полиакриламида — в качестве промежуточного химического вещества в производстве N-метилолакриламида и N-бутоксиакриламида. [12]

Цель

Структура почвы

Наиболее распространенное применение почвенных кондиционеров — улучшение структуры почвы. Почвы имеют тенденцию уплотняться с течением времени. Уплотнение почвы препятствует росту корней, снижая способность растений усваивать питательные вещества и воду. Почвенные кондиционеры могут добавить больше объема и текстуры, чтобы почва оставалась рыхлой. [13]

Питательные вещества в почве

На протяжении столетий люди добавляли в плохие почвы вещества, чтобы улучшить их способность поддерживать здоровый рост растений. Некоторые из этих материалов, такие как компост, глина и торф , широко используются и сегодня. Многие почвенные добавки также добавляют питательные вещества, такие как углерод и азот, а также полезные бактерии.

Дополнительные питательные вещества, такие как кальций, магний и фосфор , также могут быть увеличены путем внесения поправок. Это обогащает почву, позволяя растениям расти больше и сильнее. [14]

Катионный обмен

Почвенные добавки также могут значительно увеличить емкость катионного обмена (CEC) почв. Почвы действуют как хранилища питательных веществ для растений . Относительная способность почв хранить одну конкретную группу питательных веществ, катионы . Наиболее распространенными катионами почвы являются кальций , магний , калий , аммоний , водород и натрий .

Общее количество катионов, которые может удерживать почва, ее общий отрицательный заряд, является катионообменной емкостью почвы. Чем выше ЕКО, тем выше отрицательный заряд и тем больше катионов может удерживаться и обмениваться с корнями растений, обеспечивая их необходимым питанием. [15] [16]

Задержка воды

Почвенные кондиционеры могут использоваться для улучшения удержания воды в сухих, грубых почвах, которые плохо удерживают воду. Например, добавление органического материала может значительно улучшить способность удержания воды песчаными почвами, и их можно добавлять для регулировки pH почвы в соответствии с потребностями определенных растений или для того, чтобы сделать высококислотные или щелочные почвы более пригодными для использования. [17] Возможность использования других материалов для выполнения роли компостов и глин в улучшении почвы была исследована на научной основе в начале 20-го века, и был придуман термин «кондиционирование почвы». Критериями, по которым чаще всего оцениваются такие материалы, остаются их экономическая эффективность, их способность увеличивать влажность почвы в течение более длительных периодов, стимулировать микробиологическую активность, увеличивать уровень питательных веществ и улучшать показатели выживаемости растений.

Первые синтетические почвенные кондиционеры появились в 1950-х годах, когда наиболее часто использовался химически гидролизованный полиакрилонитрил . Из-за своей способности поглощать воду в сотни раз больше собственного веса, полиакриламиды и полиметакрилаты (также известные как гидроабсорбирующие полимеры, суперабсорбирующие полимеры или гидрогели ) были испытаны в сельском хозяйстве, садоводстве и ландшафтном дизайне, начиная с 1960-х годов.

Интерес исчез, когда эксперименты показали, что они фитотоксичны из-за высокого содержания остатка мономера акриламида. Хотя позже производственные достижения снизили концентрацию мономера ниже токсичного уровня, научная литература показывает мало успехов в использовании этих полимеров для повышения качества растений или выживаемости. Появление нового поколения потенциально эффективных инструментов в начале 1980-х годов, включая гидроабсорбирующие полимеры и сополимеры из семейств пропенамида и пропенамида- пропеноата , открыло новые перспективы.

Стабилизация грунта

В контексте строительства существуют некоторые методы улучшения почвы, которые предназначены для повышения эффективной прочности и сопротивления очень мягких почв, например, при рытье глубоких туннелей для строительства подземных переходов или тоннелей. [18] Метод стабилизации почвы путем химической пропитки под низким давлением также использовался для укрепления фундамента высотного здания в качестве альтернативы свайным фундаментам в жилой застройке над свалкой Ист-Ривер . Напорную заливку может быть сложно правильно применять на участках с отходами или неоднородными и грубыми почвами. [19] [20]

Приложение

Почвенные кондиционеры можно применять несколькими способами. Некоторые из них вносятся в почву культиватором перед посадкой. Другие применяются после посадки или периодически в течение вегетационного периода. Перед применением почвенного кондиционера следует провести тестирование почвы , чтобы узнать больше о ее составе и структуре. Это тестирование определит, какие кондиционеры будут более подходящими для имеющихся условий. [21]

Экологические проблемы

Хотя добавление почвенного кондиционера к культурам или саду может показаться отличным способом получить более здоровые растения, чрезмерное применение некоторых добавок может вызвать экологические проблемы. Например, соли, азот, металлы и другие питательные вещества, которые присутствуют во многих почвенных добавках, не продуктивны при добавлении в избытке и могут фактически быть вредны для здоровья растений. (См. сжигание удобрений .) Также происходит сток избыточных питательных веществ в водные пути, что вредно для качества воды и, через нее, для окружающей среды. [22]

Ссылки

  1. ^ "Глоссарий терминов почвоведения". Soil Science Society of America . Получено 10 мая 2012 г.
  2. ^ Нобл, Р. (март 2011 г.). «Риски и преимущества почвенной добавки с компостом в отношении патогенов растений». Australasian Plant Pathology . 40 (157): 157–167. doi :10.1007/s13313-010-0025-7. S2CID  8999229.
  3. ^ Кавита, Белури; Редди, Пуллагурала Венката Лаксма; Ким, Боджонг; Ли, Сан Су; Пандей, Судхир Кумар; Ким, Ки-Хюн (2018). «Преимущества и ограничения внесения биоугля в сельскохозяйственные почвы: обзор». Журнал управления окружающей средой . 227 : 146–154. doi :10.1016/j.jenvman.2018.08.082. PMID  30176434. S2CID  52168678.
  4. ^ Болан, Нанти; Адриано, Доми; Махимайраджа, Сантьяго (2004). «Распределение и биодоступность микроэлементов в побочных продуктах животноводства и птицеводства». Критические обзоры в области экологической науки и технологий . 34 (3): 291–338. Bibcode : 2004CREST..34..291B. doi : 10.1080/10643380490434128. S2CID  97016838.
  5. ^ Гильерме, Маркос Р.; Ауада, Фаузе А.; Фахардо, Андре Р.; Мартинс, Алессандро Ф.; Паулино, Александр Т.; Дави, Магали Ф. Т.; Рубира, Эдли Ф.; Мунис, Эдвани К. (2015). «Суперабсорбирующие гидрогели на основе полисахаридов для применения в сельском хозяйстве в качестве почвенного кондиционера и носителя питательных веществ: обзор». European Polymer Journal . 72 : 365–385. doi : 10.1016/j.eurpolymj.2015.04.017. hdl : 11449/172035 .
  6. ^ "Вопросы и ответы по применению биосолидов на суше" (PDF) . Федерация охраны окружающей среды водных ресурсов. Архивировано из оригинала (PDF) 4 апреля 2015 г. Получено 24 апреля 2015 г.
  7. ^ "Поправки о натуральных удобрениях". Архивировано из оригинала 24 апреля 2012 г. Получено 10 мая 2012 г.
  8. ^ Фридман, Мендель (2003). «Химия, биохимия и безопасность акриламида. Обзор». Журнал сельскохозяйственной и пищевой химии . 51 (16): 4504–4526. doi :10.1021/jf030204+. PMID  14705871.
  9. ^ Артур Уоллес , Шелдон Д. Нельсон (1986). «Предисловие». Почвоведение . 141 (5).
  10. ^ Стандарты строительных контрактов [1] «Стандартные спецификации штата Калифорния».
  11. ^ Environment Canada ; Health Canada (август 2009 г.). «Оценка скрининга для решения проблемы: 2-пропенамид (акриламид)». Environment and Climate Change Canada . Правительство Канады.
  12. ^ Dotson, GS (апрель 2011 г.). "Профиль обозначения кожи NIOSH (SK): акриламид [CAS № 79-06-1]" (PDF) . DHHS (NIOSH) Публикация № 2011-139 . Национальный институт охраны труда (NIOSH).
  13. ^ "Уплотнение почвы: причины, последствия и контроль". Архивировано из оригинала 29 мая 2012 г. Получено 10 мая 2012 г.
  14. ^ "Почвенные добавки и удобрения" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 мая 2012 г. Получено 10 мая 2012 г.
  15. ^ "Основы катионообменной емкости почвы (CEC)" . Получено 10 мая 2012 г. .
  16. ^ "Что такое кондиционер почвы?" . Получено 18 февраля 2013 г. .
  17. ^ "Улучшение вашей почвы" . Получено 10 мая 2012 г.
  18. ^ Архитектурные графические стандарты . Американский институт архитекторов. 2008. стр. 18. ISBN 9780470085462.
  19. ^ Лис, Дэвид (май 2021 г.). «Затирка проницаемости в Сиднее». Конференция: Геотехнические достижения и проблемы в городском развитии . ...применение ограничено почвенными условиями и, хотя оно идеально подходит для эоловых песков, оно может быть неподходящим для речных отложений, которые богаче илом и органическими веществами.
  20. ^ "Лабораторная оценка производительности и долговечности полимерных растворов для подземных гидравлических/диффузионных барьеров". Цифровая библиотека UNT . Брукхейвенская национальная лаборатория. 1994. Выбор подземных барьеров для любого конкретного участка, который нуждается в рекультивации, и выбор конкретной технологии барьера должны быть сделаны, однако, с помощью процесса Суперфонда, с особым акцентом на части восстановительного исследования и технико-экономического обоснования. Химическая совместимость материала с отходами, фильтратами и геологией, с которыми он, вероятно, вступит в контакт, имеет особое значение для барьеров, построенных из жидкостей, которые должны устанавливаться на месте. EPA подчеркивает эту совместимость в своих руководящих документах, отмечая, что требуются тщательная характеристика отходов, фильтрата, химии барьерного материала, геохимии участка и испытания на совместимость барьерного материала с вероятной химической средой места захоронения.
  21. ^ "Производство садовых овощей с органическими почвенными добавками". Архивировано из оригинала 23 мая 2000 г. Получено 10 мая 2012 г.
  22. ^ "Защита качества воды от сельскохозяйственных стоков" (PDF) . Получено 10 мая 2012 г.

Смотрите также

Связанные списки