Hydrogel Agriculture Technology:

I dag, låt oss diskutera Hydrogel Agriculture Technology eller Hydrogel In Farming .

Vad är Hydrogel?

Hydrogel är även känd som superabsorberande polymerer, SAV, absorberande polymerer, absorberande geler, super soakers, super slurpers, vattengel är en ny typ av makromolekylärt syntetiskt vattenabsorberande polymermaterial. Hydrogeler är tvärbundna polymerer med en hydrofil, de   har kapacitet att  absorbera  stora mängder  vatten  utan att  lösas  i  vatten. Jordens vattenabsorptionsförmåga härrör från de hydrofila funktionella grupperna som är fästa vid polymerens ryggrad medan deras motståndskraft mot upplösning uppstår från tvärlänkar mellan nätverkskedjor.

Hur fungerar Hydrogel?

• De hydrofila grupperna (dvs. akrylamid, akrylsyra, akrylat, karboxylsyra, etc.)  av polymerkedjan är ansvarig för vattenabsorptionsmekanismen hos Hydrogel.
• När polymererna läggs i vatten, vattnet kommer in i hydrogelsystemet genom osmos (vattenförflyttning i ett lösningsmedel) och väteatomer reagerar och kommer ut som positiva joner.
• Denna process lämnar negativa joner längs med polymerkedjans längd. Då kommer hydrogelen att ha flera negativa laddningar längs sin längd, dessa negativa laddningar stöter bort varandra, och tvingade polymerkedjan att varva ner och öppna sig. De attraherar också vattenmolekyler och binder dem med vätebindning.
• Hydrogel kan absorbera mer än 400 gånger sin vikt av vatten i denna process.
• Och när dess omgivning börjar torka ut, Hydrogelen avger gradvis upp till 95 % av det lagrade vattnet.
• När de utsätts för vatten igen, det kommer att börja återfukta och upprepa processen med att lagra vatten. Denna hydrogel fungerar i 2–5 år, och det är en biologiskt nedbrytbar Hydrogel som sönderdelas i jorden.

Hydrogeler för jordbruk:

SAP är vitt sockerliknande hygroskopiska material som sväller i vatten för att bilda en klar gel gjord av separata individuella partiklar och som kan behålla fukt även under tryck utan risk för brand eller bristning/sprängning.

Superabsorberande polymerer som används i jordbruket är gjorda av akrylsyror och ett tvärbindningsmedel som kalium genom lösnings- eller suspensionspolymerisation. Den framställda polymeren kallas polyakrylat.

Svällningskapaciteten och gelmodulen beror i hög grad på mängden och typen av tvärbindare som används. Polyakrylatpolymerer är giftfria, icke-irriterande och icke-frätande till sin natur och testad för att vara biologiskt nedbrytbar med en nedbrytningshastighet på 10%-15% per år. Dessa polymerer har hög vattenabsorberande potential och kan fritt släppa ut 95 % vatten av detsamma under sugtryck av växtrötter.

Läs:Vanliga frågor om bevattning.

Hydrogel för jordbruk:

Hydrogeler används i stor utsträckning inom jordbruket för att förbättra mekaniseringen av jordbruk och odling av grödor, att förbättra odlingen av växter under ogynnsamma väderförhållanden, och för att åstadkomma gynnsammare förhållanden för växtutveckling. De används i jordbruksplantager i stadigt ökande mängder för att få högre skördar och för att förbättra växternas kvalitet på kortare tid och använda mindre utrymme till lägre kostnader. Polymerer används i sådana jordbrukstillämpningar som jordkonditioneringsmedel, plantera och transplantera geler, fröbeläggningar för kontrollerad groning, markluftare, och vid jordsterilisering.

Polymerer kan gynna växter i olika utvecklingsstadier:groning, tillväxt, evapotranspiration, blommande, och fruktbildning. Deras framgångsrika tillämpning i jordbruksplantager inkluderar mer rationellt plantavstånd och förbättrad ekonomi, speciellt när det gäller växtbehållare, filmer för jordsterilisering, och som beklädnader och plåtar för skyddande strukturer.

Användning och fördelar med hydrogel i jordbruksområden:

Det finns tre vanligaste markförhållanden som bromsar växternas tillväxt och skörden är låg vattenretentionsförmåga, hög vattenförlust och utlakning av markfuktighet. Inte bara dessa villkor, det finns många faktorer som plötsliga torka, nedbrytning och saltning, överanvändning av syntetiska gödningsmedel och bekämpningsmedel och felaktiga bevattningsmetoder kommer att påverka jorden och växterna, resulterar ofta i skador på markbiota. Hydrogelteknologi i jordbruket kan förbättra jordkvaliteten, bevara vatten och motstå torkstress, och det kan förbättra fröets groning och plantans utveckling leder till bättre skördar. Med tanke på miljöaspekterna, Hydrogeltekniken är  icke-förorenande och biologiskt nedbrytbar, det hjälper till att minska bevattningsfrekvensen och vattenförbrukningen och skapar en enkel cyklisk process för att ge vatten direkt till rötterna och förhindra jordpackning.

• Inom jordbruket, Hydrogelerna fungerar som mikrovattenreservoarer vid växtens rötter. De absorberar både det naturliga och tillförda vattnet 400-500 gånger sin egen vikt och släpper ut det långsamt på grund av rotkapillärsugmekanismen som förhindrar vattenförlust i marken genom urlakning och avdunstning.
• Hydrogeler kan skapa en konsekvent cyklisk process av absorption och frigöring av vatten; vattnet som frigörs genom Hydrogel-tekniken kan ge optimal fukt för snabb groning och mognad av plantor. På så sätt minskar plantedödligheten flera gånger i plantskolor.
• I kalla områden, död under groning och mognad av plantor är vanligt på grund av att fukt fryser i och runt växtens rotvävnad. Genom att använda hydrogelerna i dessa regioner, absorberad fukt i Hydrogel fryser inte och gör växterna lättillgängliga. Denna teknik reglerar också plantans tillväxttemperatur, förhindra döden genom att frysa.
• Hydrogeler kommer att minska bevattningsfrekvensen, som hjälper till att spara vatten och arbetskostnader, och hjälpa till att möta torkan. De fungerar som jordvårdare, förhindra urlakning i sandiga jordar, avrinning i bergiga och sluttande fält, förbättra virescenseffektiviteten i växter och återställer även markbiota.
• Hydrogeler kan minska överanvändning av gödningsmedel och bekämpningsmedel i jordbruket. Kemikalierna som så absorberas tillsammans med vatten frigörs långsamt vid behov, genom att förlänga livslängden och upptagningseffektiviteten av rotsystemen.
• Hydrogeler fungerar som flockningsmedel i jord. De hjälper till att tätt binda den lösa jorden och bilda ler som kan hjälpa till att fästa roten bättre. Och den upprepade absorb-release-mekanismen förhindrar överkomprimering av jordmineraler och förbättrar luftningen i jorden och utvecklar jordedafon.
• Hydrogeler används i stor utsträckning inom jordbruket, skogsbruk, industriell plantering, kommunal trädgårdsskötsel, torka hantering, vattenbesparing, de hjälper till att minska jorderosion genom ytavrinning, förhindrar att gödningsmedel och bekämpningsmedel rinner ut i grundvattnet, och minskar kostnaden för vatten och bevattning och framgångshastighet för tillväxt och höga skördar.

Läs:Drönarodling.

Nyckelegenskaper hos hydrogeler i jordbruket:

• Hydrogeler påverkas mindre av närvaron av salter i jorden.
• De förbättrar de fysiska egenskaperna hos jordar och återställer dess biota.
• De främjar fröns groningshastighet och hastigheten för uppkomsten av plantor
• De kan förbättra rottillväxt och växttäthet.
• De avlastar växterna från fuktstress och gör att de tål långvarig fuktpåfrestning.
• De minskar etableringstiden för plantskolor.
• De minskar bevattningsfrekvenserna och gödslingskraven för grödor med förbättrad insatseffektivitet.

Typer av hydrogeler:

Hydrogeler är också kända som tvärbundna tredimensionella vattenabsorberande polymerer i nätverk. Det finns huvudsakligen tre typer av hydrogeler för jordbruksbruk:

• Stärkelse-ympad sampolymerer
• Tvärbundna polyakrylater
• Tvärbundna polyakrylamider &akrylamid-akrylat sampolymerer

Kaliumpolyakrylat är huvudämnet som används i Hydrogel-teknologin och marknadsförs som Hydrogel för jordbruket. Detta används främst för dess förmåga att hålla kvar vatten under längre perioder och hög effektivitet i jord utan absolut inga toxicitetsproblem.

Hydrogeler framställs genom att polymerisera akrylsyra med en tvärbindare. Tvärbundna polymerer kan hålla vatten 400 gånger till 500 gånger än sin egen vikt och släpper ut 95 % vatten av det till växande växter.

Användning av Hydrogel hjälper till att öka vattenanvändningseffektiviteten genom att förhindra urlakning och öka frekvensen för bevattning. I halvtorra områden, under sommaren, brist på markfuktighet kan orsaka växtstress. Fukt som frigörs av Hydrogel nära rotområdet kommer att minska stress och öka tillväxten och växtens prestanda. Hydrogeler kan minska användningen av gödsellakning och minska appliceringen av bekämpningsmedel.

Hydrogel appliceringsmetoder:

Det finns två metoder för att applicera hydrogeler, som jordkonditioneringsmedel för att stabilisera jordytan för att hämma skorpbildning och förbättra vattenhållande förmåga eller för att förbättra den dåliga strukturen på större djup genom aggregering och för att förbättra växttillväxt.

1. Torr metod för att underjorden: Torr polymer som PAAm eller PVA appliceras på underjorden genom att blandas med sandjorden till cirka 15–25 cm djup och sedan utsättas för vätning för svällning före odling. Efter att polymeren har svällt förbättras markstrukturen och vattengenomträngnings- och retentionsförmågan ökar, minskande vattenavrinning och erosion. Denna metod används för långsiktiga avsikter eftersom polymeren måste absorbera vatten innan den blir nyttig, det rekommenderas inte för omedelbar sådd.
2. Våt metod till matjord :Polymerlösningen sprayas på initialt blöt matjord, följt av torkning för att skapa ett vattenstabilt aggregat som motstår erosion. Denna metod är särskilt väl anpassad för sådd direkt efteråt och kan även användas för att minska vattenförbrukningen i bevattningssystem där vattenförluster uppstår på grund av jordens dåliga förmåga att hålla kvar fukt. Dessa våta polymermetoder kan också minska jorderosion genom att appliceras på matjord eller på uppfarter för bevattning. Ytaktiva ämnen har positiva effekter på aggregatstabiliteten, hydraulisk ledningsförmåga och distribution av balsam.

Läs:Vattenkrasseodling.

Hydrogeltillämpningar och användningsområden för jord:

Användningen av polymera jordbehandlingsmedel som tillsatser till jordar för att förbättra deras aggregatförhållanden kan utvidgas till andra områden:för att minska jorderosion och för att förhindra skorpbildning och allmän stabilisering.

• Hydrogel för jordfixering :Det behandlar dåligt strukturerade jordar är att förbättra stabilisering och stelning av jordar genom att variera de fysiska och kemiska egenskaperna hos jordar för konstruktion och andra strukturella tillämpningar där markrörelser måste minskas eller elimineras. Processen kräver i allmänhet användning av mer än en tillsats. Hydrogel kan användas för att fixera jordpartiklar till aggregat genom att införliva ett tvärbindningsmedel med dem i jorden. De kan införlivas för att förbättra vattenretentionen i jorden och ge ett bättre växtmedium. Denna teknik är utformad för att möjliggöra odling av grödor utan bevattning i områden där naturliga nederbörd är otillräckliga på grund av förluster av dränering och avdunstning eller långa torrperioder. Hydrogel kan göra det möjligt att använda den befintliga vattenförsörjningen mer effektivt.
• Hydrogel för markvård :Hydrogel hjälper till att öka den tillgängliga vattenhalten i jordar, för att förbättra växternas tillväxt, och minska bevattningsbehoven på grund av minskad vattenförlust och avdunstning, Således, så att intervallen mellan bevattningarna kan ökas. Den förbättrade vattenretentionen i jorden kommer att skydda växterna mot vätskepåfrestning. Detta är särskilt lämpligt i torra områden där jordbruket är marginellt på grund av sällan nederbörd. Polymerer kan införlivas i jorden för att förbättra markstrukturen och vattenretention genom att minska urlakning och öka vattentillförseln till rötterna.
• Hydrogel för jorderosionsbekämpning :  Markerosion och avrinning är allvarliga landförstöringsproblem i torra och halvtorra områden som orsakas av antingen regn eller vind. Det är ett betydande miljöproblem för jordbruksmarker som resulterar i förstörelse och eventuellt övergivande av marken och förlusten av själva civilisationen. Sediment i avrinning från jordbruksdeponier i reservoarer och floder äventyrar vattenlivet och minskar markens produktivitet. Hydrogeler kan appliceras för att aggregera jorden genom ytbehandling och därmed för att ge ytstabilisering under den tidiga fasen av grödans tillväxt. Således, Hydrogeler verkar för att minska erosion från vatten och vind genom att stabilisera ytskikten, minska avrinning och jordförluster, minska infiltrationshastigheten av vatten i jorden, och främjar den hydrofila naturen hos jordytan som fäster groningen.
• Hydrogel för läckagekontroll :Kontroll av läckage kan uppnås med vissa polymera hydrogeler som bildar vattenogenomträngliga skikt eller membran i jorden och kan effektivt användas för att kontrollera vattenrörelsen och lösa upp salter genom deras interaktioner med laddade platser på ytan av jordpartiklarna. Således, Hydrogeler används för läckagekontroll genom att det bildas membran i marken som begränsar vattnets rörelse och därmed skyddar grödor från saltskador. Denna teknik kan användas för att spara bevattningsvatten, för att kontrollera saltskador på grödor orsakade av bevattning i torra jordar och slutligen för att förhindra att sådant vatten läcker ut i floder och reservoarer.

Nackdelar med hydrogel i jordbruket:

Dessa vattenabsorberande polymerer eller hydrogeler har funnits i ett par decennier och är inte så användbara i växtodling som de kan tyckas vara.

• Mängden vatten som hydrogel absorberar minskar kraftigt om det finns några joner i vattnet. Uppgifterna för Hydrogel vattenabsorption är vanligtvis i destillerat vatten. I den verkliga världen, jordar innehåller joner från konstgödsel och bevattningsvatten, som avsevärt minskar vattenabsorptionen av hydrogelerna.
• De flesta jordar kan hålla rimliga mängder vatten för växttillväxt. Om det inte finns tillräckligt med nederbörd, markvattnet är utarmat. Hydrogeler kommer inte att lösa det problemet.
• Hydrogeler är mycket dyra, vilket begränsar deras användning till högvärdiga grödor som krukväxter, landskapsträd och för hemmabruk i trädgården. En studie fann att tillsats av torvmossa som kostar samma som den rekommenderade mängden Hydrogel ökade vattenhållande kapaciteten hos en krukjord med samma mängd som Hydrogel.

Den kanske vanligaste kommersiella användningen av Hydrogel i växtodling är som en uppslamning för att belägga barrotade transplantationer. Detta hindrar förmodligen rötterna från att torka ut.

Läs:Tilapia fiskodling.