Vad är deras hemlighet? Innan Pippins lade sina...

Vad är deras hemlighet? Innan pippinerna tog sitt spadtag, de roterade ner i jorden 20 pund tvärbunden polyakrylamid, en syntetisk polymer som kan absorbera upp till 400 gånger sin vikt i avjoniserat (rent) vatten. Andra husägare längs Colorados frontområde har rapporterat liknande framgångar, med polymerhastigheter i intervallet 15 till 30 pund per 1, 000 kvadratmeter jord.

Medan mer vetenskapliga och definitiva bevis eftersträvas i studier vid Colorado State University, tillfredsställelsen av husägare som ser gröna gräsmattor och vattenbesparingar är obestridlig.

Tvärbunden polyakrylamid är ett granulärt material i stensaltstorlek som suger upp fritt vatten i jorden, sväller till 1/4- till 1/2-tum i diameter och lagrar vattnet för växtens användning. Rötterna växer genom de gelliknande partiklarna och drar ut vatten efter behov. En finare pulvermalning som främst används som barerotsdopp och standardkristallerna är de två malstorlekarna som framstår som de mest användbara. Ungefär 95 % eller mer av det absorberade vattnet är tillgängligt.

Tvärbunden polyakrylamid utvecklades på 1950-talet av ett amerikanskt företag, men skulle bara absorbera 20 gånger sin vikt i avjoniserat vatten. Patentet gick ut på 1970-talet, och ett brittiskt företag förde upp absorptionsgraden till 40 1978, sedan till 400 gånger sin vikt 1982. Emellertid, produkten tog inte fart på marknaden som förväntat, på grund av en kombination av brist på adekvat distributionssystem, artificiellt höga priser och frånvaro av en koncentrerad forskningsinsats. I grund och botten, ingen tillverkare skulle ägna tillräckliga utvecklingspengar till en produkt för vilken patentet hade löpt ut.

Flera företag marknadsför den moderna 400X tvärbundna polyakrylamiden under varumärken som Hydrosource, Terra-Sorb, Vattengripare, och Broadleaf P4. Konkurrensen har sänkt priset till en nivå som är överkomlig för en mängd olika användningsområden för landskapsarkitektur.

På grund av dess generella höga prestanda, ovanlig livslängd och säkerhet, tvärbunden polyakrylamid växer fram som Rolls Royce för de vattenabsorberande polymererna. Den långa livslängden gör den särskilt tilltalande för landskapsarkitektur, och ursprungliga 1982 testplots i Storbritannien visar att polymeren fortfarande verkar vara mer än 90 % effektiv efter åtta år.

För Colorado landskapsarkitekter, de mest lovande användningsområdena för tvärbunden polyakrylamid inkluderar minskning av kostnaderna för bevattning av gräs, billigt ökande överlevnadsgrad för transplanterade träd och buskar, öka tillväxthastigheten för anlagda växter för tidigare mognad, minskade förluster av ströväxter, och förbättra etableringen av inhemska gräsbestånd.

Minska vattningskostnaderna på torv
Det uppskattas att 15 pund tvärbunden polyakrylamid per 1, 000 kvadratfot kommer tekniskt att lagra en halv tum av typisk Front Range-bevattning, och 30 pund kommer att lagra en tum vatten. Om dessa tekniska lagringssiffror är korrekta i faktiska markförhållanden, vi borde kunna förlänga vattningsintervallen med två och fyra dagar, respektive, med 15 och 30 pund per 1, 000 hastigheter under typiska augusti-evapotranspirationshastigheter på en kvartstum.

Detta ses i många av de 70 till 75 husägareövervakade polymergräsmattor som Western Polyacrylamide, Inc., (WPI), ett Colorado-baserat polymerföretag, har bistått; men vi väntar på resultaten av Dr. Anthony Koskis Colorado State University (CSU) grästest för dokumenterad bekräftelse. (Resultaten kommer sommaren 1990). Detta polymergrästest, anses vara en av de mest omfattande i USA, innehåller priser från 0 till 80 pund per 1, 000 kvadratmeter, djup från 1 till 8 tum, och har både svängel och bluegrass sektioner med Hydrosource®, tillsammans med sida vid sida jämförelser av sju andra polymerer och slipstorlekar. Dr. Koski genomför också en separat polymer-sod-studie som stöds av American Sod Producers Association.

I april 1990 avdelningen för offentliga arbeten i staden Arvada (Colorado), Green King Landscape and Maintenance Company, och WPI samarbetade för att skapa en polymertestgräsmatta på en modellhemsida, med en kontrollgräsmatta intill. Testgräsmattan fick 30 pund polymer per 1, 000 kvadratmeter. Avdelningen för offentliga arbeten tillhandahöll de individuella vattenmätarna, och kommer att hjälpa till med att övervaka testet.

De många variablerna i vatten- och markförhållanden kommer att göra bestämning av spridningsmängder för gräs till en inexakt vetenskap, men CSU-testerna kommer att ge en utmärkt grundstudie.

För nya gräsmattor, polymeren appliceras lätt med antingen en walk-behind eller handhållen whirlybird-spridare. Spridningen måste ske jämnt, eller så kommer resultaten att visa ojämnheter under perioder av stress.

Vi ser redan en tendens hos både trädgårdsarkitekter och husägare att skära ner på de högre priserna (15-30 pund per 1, 000 kvadratfot) till förmån för billigare priser i intervallet 315 pund per 1, 000 kvadratmeter. Anläggningsarbetares vinster minskas, husägaren kommer inte att vara lika nöjd i längden, och polymerens rykte är skadat. Någon typ av skriftliga standarder kommer att behövas för att hjälpa kunderna att välja sina alternativ.

Polymerinsprutningsmaskin för golfbana och hemmagräs...

Polymerinsprutningsmaskiner för golfbana och hemmagräsmatta
För installation av polymer under befintlig gräsmatta, Olathe Manufacturing, Inc., har utvecklat en polymerinsprutningsmaskin, Olathe Model 831 Polymer Planter, för användning på golfbanor, parker och idrottsplatser. Dras av en traktor på 40 hk eller mer, Model 831:s kraftuttagsdrivna blad skärs ner i marken på djup av 2-1/2 till 4-1/2 tum på 6-tums centra för att avsätta polymerkristallerna.

1989, Olathe gav doktor Jeff Nus från Kansas State University 20 $, 000 anslag för en större polymerhastighetsstudie av denna typ av injektion, och denna forskning fortsätter - liksom en kompletterande studie som använder polymer för att utveckla en ny, "mjukare" idrottsfält för att minska skador på idrottare och en tredje studie för att fastställa rotationshastigheter. Vissa tester i Denver-området av den nya modellen 831 var planerade till slutet av maj eller början av juni 1990.

Olathe planerar också att utveckla en mindre "polymerplanterare" för hemmagräsmarknaden, och har siktat in sig på hösten 1990 att sätta maskinen på marknaden.

Överlevnadsplanteringar
Colorado Forest Service går nu in i sitt sjätte år med att använda tvärbunden polyakrylamid för att öka överlevnaden i sina program för plantor och levande snöstaket, med en teknik som inkluderar barerotsdoppande barerotsplantor med en slurrylösning av pulveriserad (fin) polymer, och blanda en kopp till en halvliter hydratiserade standardkristaller i med återfyllningen av all bareroot och container. Polymerkostnader för denna typ av plantering är 5 till 10 cent per träd. Mer än en miljon träd planteras nu årligen i Colorado med denna teknik.

Accelererad trädtillväxt
Tester med kaliforniska mandlar (valt som ett snabbväxande träd) visar att 6 uns polymer införlivad runt rotsystemet i det förutsedda planteringshålet kommer att ge 30 till 40 procent snabbare tillväxt (med en fördubbling av trädets laterala rotsystem) i första fyra månaderna. Skillnaden minskar till 15 procent efter 10 månader eftersom trädets storlek överträffar användbarheten av de sex unsen polymer.

Med en stor tryckluftsinsprutningspistol utvecklad av Pitts Carbonic, tester har initierats för att avgöra om den accelererade tillväxten kan fortsätta in i den andra, tredje och fjärde året. Genom att föra in pistolen till 1-, 2 och 3 fots djup, polymer kan injiceras i 3-, 6- och 9-fots diameterområden, respektive.

Liknande insprutningsarbete görs med fyra andra typer av tryckluftsinsprutningspistoler (Grow Gun, Olathe, Aqua-life och Terralift) och Olathe-serien av slampumpar som pumpar hydratiserad polymer.

Ströväxter
Det faktum att återförsäljare av ströväxter ofta vattnar är irriterande, ofta rörigt, och arbetsintensiv bidrar till den uppskattade förlusten på 15 % på alla ströväxter som dör efter att de lämnat plantskolan. Dock, tvärbunden polyakrylamid visar tecken på att inte bara minska den höga dödligheten, men också för att sänka ströväxtodlarnas kostnader både genom tidig mognad och genom att minska arbetskraften som behövs för vattning.

Till exempel, Lee Junglen och Ron Smith från Flower Floral, Fontän, Colorado, 1989 konverterade hälften av deras tre tunnland anläggningsverksamhet för kallramsbädd till tvärbunden polyakrylamid genom att blanda ett pund polymer (halva den rekommenderade mängden) i varje kubikgård jordblandning. Tidigare beroende av fyra heltidsvattnare under vårsäsongen, Flower Floral minskade bevattningskostnaderna med 50 % eftersom två anställda kunde sköta bevattningssysslorna. Genom att öka hastigheten till två pund polymer per kubikyard för 1990 och omvandla 100 % till polymer, en ytterligare betydande minskning av arbetskostnaderna har skett. Junglen rapporterar att odling med polymer bara har fördelar, men kräver vissa justeringar, som att byta planteringsdatum för tomatplantor som mognar två veckor tidigare än vanligt när de odlas i polymer.

Inhemsk grässådd med polymer
Över 300 hektar i Colorado, Wyoming och Utah har såtts med 10 till 20 pund Hydrosource Standard (kristaller) per hektar blandat med gräsfröet eller sådd separat i fröraden via insekticidlådor. I de flesta fallen, resultaten har varit utmärkta, och tekniken verkar lovande för planteringar utanför fönstret.

Om polymeren hydratiseras (antingen genom vattning eller nederbörd) när fröna går in i det avgörande groningsstadiet, då uppnås höga framgångsgrader. Detta beror på att även ett lätt regn kommer att resultera i den tillfälliga lagringen av 400 till 800 liter vatten per tunnland i fröraderna vid polymerhastigheten på 10 till 20 pund per acre.

WPI utforskar för närvarande med USDA Agriculture Research Service, USDA Soil Conservation Service, och inrikesdepartementets byrå för återvinning, bland andra, genomförbarheten av gel-sådd inhemska gräsfrön. Tekniken går ut på att blanda fröet med en gel gjord av pulveriserad polymer som skulle pressas in "tandkrämssätt" i fröraden. Gelsådd inhemska gräsfrön har åstadkommits av ett antal forskare under de senaste åren, men förbättrade geler, lägre kostnader och ökat behov kan göra gelseeding till verklighet för framtiden.

Gelsådd, en gammal teknik som senast uppnåddes av Dr Herb Sunderman från Kansas State Universitys Colby Ag Research Station, med en presspump för flytande gödselmedel, är tilltalande eftersom det avsätter maximal mängd lagrat vatten i fröraden till lägsta pris. Till exempel, använder regnvatten, fem pund polymer (fin), för $20,00 eller mindre, kommer att producera mer än 200 liter gel.

Ytterligare användningsområden för polymer

Föreslagna polymerförvaringsbäddar
Förmågan hos tvärbunden polyakrylamid att lagra stora mängder vatten under träd och buskar öppnar en helt ny dimension för innovativa landskapsarkitekter och ingenjörer. Till exempel, Lakewood, Colorados landskapsarkitekt Jan Caniglia har föreslagit ett system för att fånga upp och kanalisera takavrinning i stora polymerlagringsbäddar under växter utspridda runt en gård med uteplats. Genom att kanalisera avrinningsvattnet från en 2, 000 kvadratmeter tak till vissa odlingsområden som innehåller "polymerbäddar" (som också kan inkludera porös sten), detta system bör tillåta odling av nästan alla typer av träd eller buskar designkombinationer med naturligt regn eller snösmältning endast.

I själva verket, genom att koncentrera den naturliga nederbörden från taket kan det teoretiskt vara möjligt att fördubbla eller tredubbla den "årliga nederbörden" som är tillgänglig för den mycket mindre blomman, buskar och trädområden på gården. Med de olika tryckluftsanordningarna tillgängliga för att injicera polymerkristaller i marken upp till tre fot djupa och 15 fot i diameter, landskapsarkitekten måste helt enkelt markera designen med diametern, injektionsdjup, och pund polymer som ska lagras i varje bädd. För växter med grunda rotsystem, polymeren kunde rototillverkas i bäddarna.

En kvarts tums regn på en 2, 000 kvadratfots tak skulle snabbt leverera cirka 310 liter vatten för att dra djupt in i polymerförvaringsbäddarna. I kontrast, samma kvartstumsregn över odlingsområdet kanske bara tränger ner en tum eller mindre i jorden. Med varje pund tvärbunden polyakrylamid som är känt för att lagra 25 till 40 liter regnvatten i jorden, landskapsarkitekten kunde noggrant skräddarsy förvaringssystemet för att passa takets storlek, regnmönster i området, och anläggningskrav.

Upphöjda rabatter
Parkerna, Fritids- och biblioteksavdelningen i Westminster, Colorado, trött på de höga kostnaderna och klagomålen från vattning två gånger dagligen av en mycket synlig 600 kvadratfot upphöjd petunia rabatt, nyligen installerat en mycket hög andel polymer (70 pund per 1, 000 kvadratfot) i ett test för att avgöra om de kan hålla petuniorna i blom med enbart naturlig nederbörd och/eller begränsad vattning.

Ur teknisk synvinkel, 70 pund per 1, 000 kvadratfot ger en potentiell lagringskapacitet på cirka 2-1 / 2 tum vatten, och det 12-tums djup som platsen roterades till kommer förmodligen inte att skapa en grötig rabatt. Genom att jämföra pounds av polymer med kubikfot jord involverad, vi noterar att hastigheten är ungefär två pund per kubikyard jord:en hastighet som anses vara optimal för polymerladdad jordblandning för blommor.

Laddar på polymerer
Tvärbunden polyakrylamid och andra polymerer verkar lovande som bärare för gödningsmedel, mikronäringsämnen, bekämpningsmedel, herbicider, tillväxthämmande medel, systemiska viltavstötande medel, nematocider och fungicider. Den största nyheten inom lastningsområdet är ett beslut från februari 1990 av TVA:s National Fertilizer and Environmental Research Center (NFERC) att tilldela åtta till tio forskare att lasta gödningsmedel och mikronäringsämnen på olika polymerer.

Detta nya NFERC-program representerar den första betydande amerikanska regeringens forskningssatsning på syntetiska polymerer. En preliminär växthusstudie från NFERC från 1989 om laddning av 32 % (UAN) kväve på tvärbunden polyakrylamid resulterade i 50 % större växter och 40 % bättre utnyttjande av kväve. NFERC-forskningen koncentreras nu på både kväve- och järnladdning.

En del av det attraktiva med polymerladdning är att varje pund standardkristaller innehåller cirka 67, 000 till 70, 000 kristaller, sålunda tillåter en form av långsam frisättning helt enkelt genom att ändra spridningsmönstret. De 67, 000 till 70, 000-siffran visar sig vara användbar på andra sätt. Till exempel, vi kan grovt beräkna tätheten för en sändningsapplikation helt enkelt genom att räkna antalet kristaller som faller över en kvadratfotsarea.

Viltavstötande medel
Ani-pel är en systemisk, biologiskt nedbrytbart viltavvisande medel som innehåller denatoniumbensoat (Bitrex), ett av de tio mest bittra ämnena i världen, och den enda som är vattenlöslig. Förutom den vanliga tablettformen, den har avsevärd potential för belastning på polymerkristaller. U.S. Forest Service experimenterar med att odla plantor i en plantskola som innehåller Ani-pel-laddade kristaller. Medan pelleten erbjuder två och ett halvt års skydd mot alla skador på djur över och under jord, ingen vet ännu hur mycket skydd som kommer att erbjudas av polymeren laddad med bitterföreningen.

Rysk olivplanta togs bort 11 månader efter transplantation. Fröplantan planterades med 1 uns polymer (ca 70, 000 kristaller) i det ursprungliga 3-liters hålet, så den avbildade polymeren representerar kanske 10 % av de faktiska kristallerna som är fästa vid hårrotssystemet.

Polymerprestanda och säkerhet
Tvärbunden polyakrylamids prestanda påverkas tillfälligt av salter från både bevattningsvatten och marken, men presterar mycket bättre när den hydreras av regnvatten eller snösmältning. Till exempel, ett pund polymer kommer att absorbera och hålla 48 gallons (100%) i avjoniserat vatten, 32 gallons (60%) i vatten som är relativt låg i salter, och i intervallet 15 till 25 gallon (30 till 50 %) i vatten med högre salthalt. Polymerprestandafaktorer (PPF) så låga som 11 till 23 % har setts från viss bevattning i Lubbock, Texas området, med så låg hydrering att jordbruksanvändning på sådana platser inte skulle vara ekonomiskt. I kontrast, tester från torra fält i samma område indikerar ovanligt hög PPF på 80 % eller bättre.

Informella tester av bevattningsvattenkällor längs Colorado's Front Range visar relativt konsekvent prestanda, och inga allvarliga prestandaproblem har setts förutom från en grund yta i den östra delen av Colorado Springs. Eftersom Front Range (ibland) är välsignad med monsunskurar, både vattenbevattnade och bevattnade platser kommer att dra nytta av den högre prestandan från naturlig nederbörd.

Salthalten i jord och vatten representerar ett av de få potentiella hoten mot tvärbunden polyakrylamids livslängd (UV-ljus kommer att bryta ned hydratiserade kristaller som sitter på markytan under flera veckors tid, men tränger inte mer än en halv tum ner i jorden).

Högre koncentration av vissa vattenlösliga salter (t.ex. magnesium, kalcium) upptäcktes nyligen av två forskare från University of California/Davis för att orsaka en permanent "bandeffekt" på kristallerna, minska deras effektivitet till så lågt som 10 %.

Dock, ingen bekräftelse har ännu hittats på denna "bandningseffekt" på en verklig fältplats någonstans. (Till exempel, samma kristaller hydratiserade från Lubbock bevattningskällan spolades med avjoniserat vatten - som simulerade effekten av regn - och utfördes sedan i nästan normala hastigheter.) Förhoppningen är att problemet förblir begränsat främst till höga laboratoriekoncentrationer av olika vattenlösliga ämnen. salter, även om vi kan möta det i utvalda dagissituationer. Tvärbunden polyakrylamidforskare och inblandade företag ägnar nu mycket mer uppmärksamhet åt vattenkvaliteten.

Långsiktig tvärbunden polyakrylamidsäkerhet är naturligtvis en viktig konsumentfråga med tanke på hög miljömedvetenhet, men lite har dykt upp under de över 30 åren sedan den ursprungliga utvecklingen av polymeren som skulle ge någon speciell anledning till miljöoro. Det finns en stor mängd information om polymernedbrytningsvägar som visar att denna typ av polymer så småningom bryts ned för att producera CO2, H2O och NH4. Aktuell marknadsaktivitet orsakar intensifiering av polymerforskningen, inklusive tester för att återverifiera polymerens ofarliga natur.

Utvecklingshastigheten för den tvärbundna polyakrylamidindustrin inom landskapsarkitektur och jordbruk verkar stå i direkt relation till hur lång tid, ansträngningar och pengar som ägnas åt forskning. Med tanke på polymerens komplexitet i förhållande till visumansökningshastigheter och metoder, det är absolut nödvändigt att det utvecklas gemensamt av universitetsforskare, forskningsinriktade polymerföretag och professionella landskapsarkitekter.