Hydrogel-landbouwtechnologie – een gids voor beginners

Hydrogel Landbouw Technologie:

Vandaag, laten we het hebben over Hydrogel-landbouwtechnologie of Hydrogel in de landbouw .

Wat is Hydrogel?

Hydrogel is ook bekend als Super Absorbent Polymers, SAP, absorberende polymeren, absorberende gels, super doorzetters, super slurpers, watergel is een nieuw type macromoleculair synthetisch waterabsorberend polymeermateriaal. Hydrogels zijn verknoopte polymeren met een hydrofiele, ze hebben het vermogen om grote hoeveelheden water op te nemen zonder op te lossen in water. Het waterabsorptievermogen van de bodem komt voort uit de hydrofiele functionele groepen die aan de polymeerruggengraat zijn bevestigd, terwijl hun weerstand tegen oplossen voortkomt uit kruisverbindingen tussen netwerkketens.

Hoe werkt Hydrogel?

• De hydrofiele groepen (nl. acrylamide, acrylzuur, acrylaat, carbonzuur, enz.) van de polymeerketen is verantwoordelijk voor het waterabsorptiemechanisme van Hydrogel.
• Wanneer de polymeren in water worden gedaan, het water komt het Hydrogel-systeem binnen door osmose (beweging van water door een oplosmiddel) en waterstofatomen reageren en komen eruit als positieve ionen.
• Dit proces laat negatieve ionen achter langs de lengte van de polymeerketen. Dan zal de Hydrogel verschillende negatieve ladingen hebben over zijn lengte, deze negatieve ladingen stoten elkaar af, en dwong de polymeerketen af ​​te wikkelen en open te gaan. Ze trekken ook watermoleculen aan en binden ze met waterstofbruggen.
• Hydrogel kan bij dit proces meer dan 400 keer zijn gewicht aan water opnemen.
• En wanneer de omgeving begint uit te drogen, de Hydrogel geeft geleidelijk tot 95% van het opgeslagen water af.
• Bij weer blootstelling aan water, het zal beginnen te rehydrateren en het proces van het opslaan van water herhalen. Deze Hydrogel werkt 2-5 jaar, en het is een biologisch afbreekbare Hydrogel die in de bodem uiteenvalt.

Hydrogels voor de landbouw:

SAP's zijn witte suikerachtige hygroscopische materialen die in water zwellen tot een heldere gel gemaakt van afzonderlijke afzonderlijke deeltjes en die zelfs onder druk vocht kan vasthouden zonder risico op brand of scheuren/stralen.

Superabsorberende polymeren die in de landbouw worden gebruikt, zijn gemaakt van acrylzuren en een verknopingsmiddel zoals kalium door polymerisatie in oplossing of suspensie. Het geproduceerde polymeer wordt een polyacrylaat genoemd.

Het zwelvermogen en de gelmodulus zijn sterk afhankelijk van de hoeveelheid en het type crosslinker dat wordt gebruikt. Polyacrylaten polymeren zijn niet giftig, niet-irriterend en niet-corrosief van aard en getest op biologisch afbreekbaar met een afbraaksnelheid van 10%-15% per jaar. Deze polymeren hebben een hoog waterabsorberend vermogen en kunnen 95% water daarvan vrijgeven onder zuigdruk door plantenwortels.

Lees:Veelgestelde vragen over irrigatie.

Hydrogel voor landbouw:

Hydrogels worden op grote schaal gebruikt in de landbouw voor het verbeteren van de mechanisatie van landbouw en het verbouwen van gewassen, om de teelt van planten onder ongunstige weersomstandigheden te verbeteren, en voor het bewerkstelligen van gunstiger omstandigheden voor de ontwikkeling van planten. Ze worden in landbouwplantages in gestaag toenemende hoeveelheden gebruikt om hogere oogstopbrengsten te verkrijgen en om de kwaliteit van planten in kortere tijd en met minder ruimtegebruik tegen lagere kosten te verbeteren. Polymeren worden gebruikt in landbouwtoepassingen als bodemverbeteraars, het planten en verplanten van gels, zaadcoatings voor gecontroleerde ontkieming, bodembeluchters, en bij bodemsterilisatie.

Polymeren kunnen planten in de verschillende ontwikkelingsstadia ten goede komen:kieming, groei, verdamping, bloeiend, en vruchtvorming. Hun succesvolle toepassing in landbouwplantages omvat meer rationele plantafstand en verbeterde besparing, vooral met betrekking tot plantenbakken, films voor grondsterilisatie, en als bekleding en bekleding voor beschermende constructies.

Toepassing en voordelen van Hydrogel in landbouwgronden:

Er zijn drie meest voorkomende bodemgesteldheid die de groei van de planten vertraagt ​​en de gewasopbrengst is een laag vermogen om water vast te houden, hoog waterverlies en uitspoeling van bodemvocht. Niet alleen deze voorwaarden, er zijn veel factoren, zoals plotselinge droogte, degradatie &verzilting, overmatig gebruik van synthetische meststoffen en pesticiden en onjuiste irrigatiepraktijken zullen de bodem en planten aantasten, leidt vaak tot schade aan bodemleven. Hydrogeltechnologie in de landbouw kan de bodemkwaliteit verbeteren, water te behouden en bestand te zijn tegen droogtestress, en het kan het ontkiemen van zaden verbeteren en de ontwikkeling van zaailingen leidt tot betere gewasopbrengsten. Gezien de milieuaspecten, Hydrogel-techniek is niet-vervuilend en biologisch afbreekbaar, het helpt bij het verminderen van de irrigatiefrequentie en het waterverbruik en creëert een eenvoudig cyclisch proces om water rechtstreeks aan de wortels te leveren en bodemverdichting te voorkomen.

• In de landbouw, de Hydrogels fungeren als microwaterreservoirs bij de wortels van de plant. Ze nemen zowel het natuurlijke als het toegevoerde water 400-500 keer hun eigen gewicht op en geven het langzaam weer af dankzij het capillaire zuigmechanisme van de wortel dat waterverlies in de bodem door uitloging en verdamping voorkomt.
• Hydrogels kunnen een consistent cyclisch proces van absorptie en afgifte van water creëren; het water dat zo vrijkomt door de Hydrogel-techniek kan zorgen voor optimaal vocht voor snelle ontkieming en rijping van zaailingen. Verminder zo de sterfte van zaailingen met meerdere vouwen in kwekerijen.
• In koude streken, dood tijdens ontkieming en rijping van zaailingen komt vaak voor als gevolg van bevriezing van vocht in en rond het wortelweefsel van de plant. Met behulp van de Hydrogels in deze regio's, opgenomen vocht in Hydrogels bevriest niet en maakt de planten gemakkelijk toegankelijk. Deze techniek regelt ook de groeitemperatuur van zaailingen, dood door bevriezing voorkomen.
• Hydrogels verminderen de irrigatiefrequentie, wat helpt om water- en arbeidskosten te besparen, en helpen de droogte het hoofd te bieden. Ze werken als bodemverbeteraars, uitspoeling in zandgronden te voorkomen, afvoer in bergachtige en glooiende velden, verbetert de virescentie-efficiëntie in planten en herstelt ook de bodembiota.
• Hydrogels kunnen overmatig gebruik van meststoffen en pesticiden in de landbouw verminderen. De chemicaliën die zo samen met het water worden geabsorbeerd, komen indien nodig langzaam vrij. door verlenging van de levensduur en de doeltreffendheid van opname door wortelstelsels.
• Hydrogels fungeren als flocculanten van bodemmateriaal. Ze helpen bij het nauw binden van de losse grond en het vormen van leem die kunnen helpen bij een betere wortelvergrendeling. En het herhaalde absorptie-afgiftemechanisme voorkomt oververdichting van bodemmineralen en verbetert de beluchting in de bodem en de ontwikkeling van bodemedaphon.
• Hydrogels worden veel gebruikt in de landbouw, bosbouw, industriële aanplant, gemeentelijk tuinieren, droogtebeheer, waterbesparing, ze helpen bodemerosie door oppervlakte-afvoer te verminderen, voorkomt dat kunstmest en pesticiden in het grondwater terechtkomen, en vermindert de kosten van water en irrigatie en het succespercentage van de groei en hoge opbrengsten van gewassen.

Lees:Drone-landbouw.

Belangrijkste kenmerken van hydrogels in de landbouw:

• Hydrogels hebben minder last van de aanwezigheid van zouten in de bodem.
• Ze verbeteren de fysieke eigenschappen van de bodem en herstellen de biota.
• Ze bevorderen de ontkiemingssnelheid van zaden en de snelheid waarmee zaailingen verschijnen
• Ze kunnen de wortelgroei en plantdichtheid verbeteren.
• Ze ontlasten de planten van vochtstress en zorgen ervoor dat ze bestand zijn tegen langdurige vochtstress.
• Ze verkorten de vestigingsperiode van de kwekerij.
• Ze verminderen de irrigatiefrequenties en bemestingsvereisten van gewassen met een verbeterde efficiëntie van het inputgebruik.

Soorten hydrogels:

Hydrogels zijn ook bekend als verknoopte driedimensionale genetwerkte waterabsorberende polymeren. Er zijn hoofdzakelijk drie soorten hydrogels voor gebruik in de landbouw:

• Zetmeel-entcopolymeren
• Verknoopte polyacrylaten
• Verknoopte polyacrylamiden en acrylamide-acrylaatcopolymeren

Kaliumpolyacrylaat is het belangrijkste element dat wordt gebruikt in de Hydrogel-technologie en op de markt wordt gebracht als Hydrogel voor de landbouw. Dit wordt voornamelijk gebruikt vanwege zijn vermogen voor langere perioden van waterretentie en hoge efficiëntie in de bodem zonder toxiciteitsproblemen.

Hydrogels worden bereid door acrylzuur te polymeriseren met een crosslinker. Verknoopte polymeren kunnen 400 keer tot 500 keer water vasthouden dan hun eigen gewicht en geven 95% daarvan water af aan groeiende planten.

Het gebruik van Hydrogel helpt de efficiëntie van het watergebruik te verhogen door uitspoeling te voorkomen en de frequentie van irrigatie te verhogen. In semi-aride streken, tijdens de zomer, gebrek aan bodemvocht kan plantenstress veroorzaken. Vocht dat vrijkomt door Hydrogel dicht bij het wortelgebied zal stress verminderen en de groei en plantprestaties verhogen. Hydrogels kunnen het gebruik van uitspoeling van kunstmest verminderen en de toepassing van pesticiden verminderen.

Methoden voor het aanbrengen van hydrogel:

Er zijn twee methoden voor het aanbrengen van Hydrogels, als bodemverbeteraars om het oppervlak van de bodem te stabiliseren om korstvorming te remmen en het waterhoudend vermogen te verbeteren of om de slechte structuur op grotere diepten te verbeteren door aggregatie en om de plantengroei te verbeteren.

1. Droge methode tot ondergrond: Droog polymeer zoals PAAm of PVA wordt op de ondergrond aangebracht door het te mengen met de zandgrond tot een diepte van ongeveer 15-25 cm en vervolgens te onderwerpen aan bevochtiging voor zwelling voorafgaand aan de teelt. Nadat het polymeer is opgezwollen, wordt de bodemstructuur verbeterd en neemt het waterpenetratie- en retentievermogen toe, afnemende waterafvoer en erosie. Deze methode wordt toegepast voor langetermijnintenties, omdat het polymeer water moet absorberen voordat het heilzaam wordt, het wordt niet aanbevolen om onmiddellijk te zaaien.
2. Natte methode naar bovengrond :De polymeeroplossing wordt op de aanvankelijk bevochtigde bovengrond gesproeid, gevolgd door drogen om een ​​waterstabiel aggregaat te creëren dat bestand is tegen erosie. Deze methode is bijzonder geschikt om direct daarna te zaaien en kan ook worden toegepast om het waterverbruik te verminderen in irrigatiesystemen waar waterverlies optreedt als gevolg van het slechte vermogen van de bodem om vocht vast te houden. Deze natte polymeermethoden kunnen ook bodemerosie verminderen door te worden toegepast op de bovengrond of op opritten van irrigatie. Oppervlakteactieve stoffen hebben een positief effect op de stabiliteit van het aggregaat, hydraulische geleidbaarheid en de distributie van kneuzers.

Lees:Waterkers kweken.

Toepassingen en toepassingen van hydrogel voor bodem:

De toepassing van polymere bodemverbeteraars als additieven aan bodems om hun aggregaatcondities te verbeteren, kan worden uitgebreid naar andere gebieden:om bodemerosie te verminderen en om korstvorming en algemene stabilisatie te voorkomen.

• Hydrogel voor Bodemfixatie :Het behandelt slecht gestructureerde bodems om de stabilisatie en stolling van bodems te verbeteren door de fysieke en chemische eigenschappen van bodems voor constructie en andere structurele toepassingen te variëren waar bodembeweging moet worden verminderd of geëlimineerd. De werkwijze vereist in het algemeen het gebruik van meer dan één additief. Hydrogel kan worden gebruikt om bodemdeeltjes in toeslagstoffen te fixeren door er een vernettingsmiddel mee in de bodem op te nemen. Ze kunnen worden opgenomen om de waterretentie in de bodem te verbeteren en een beter groeimedium te bieden. Deze techniek is ontworpen om gewassen te kunnen telen zonder irrigatie in gebieden waar natuurlijke regenval onvoldoende is vanwege drainage- en verdampingsverliezen of lange droge seizoenen. Met Hydrogel kan de bestaande watervoorziening efficiënter worden gebruikt.
• Hydrogel voor Bodemconditionering :Hydrogelhulpmiddelen voor het verhogen van het beschikbare watergehalte van bodems, voor het verbeteren van de plantengroei, en het verminderen van de irrigatiebehoefte door vermindering van waterverlies en verdamping, dus, waardoor de intervallen tussen irrigatie kunnen worden vergroot. De verbeterde waterretentie in de bodem zal de planten beschermen tegen waterstress. Dit is met name geschikt in droge gebieden waar de landbouw marginaal is vanwege onregelmatige regenval. Polymeren kunnen in de bodem worden opgenomen om de bodemstructuur en het vasthouden van water te verbeteren door de uitspoeling te verminderen en de watertoevoer naar de wortels te vergroten.
• Hydrogel voor bodemerosiebestrijding :  Bodemerosie en -afvoer zijn ernstige problemen met bodemdegradatie in aride en semi-aride regio's, veroorzaakt door regen of wind. Het is een aanzienlijk milieuprobleem voor landbouwgronden dat resulteert in vernietiging en uiteindelijk verlaten van het land en het verlies van de beschaving zelf. Sediment in afvoer van landbouwstortplaatsen in reservoirs en rivieren brengt het waterleven in gevaar en vermindert de bodemproductiviteit. Hydrogels kunnen worden toegepast om de grond te aggregeren door oppervlaktebehandeling en zo te zorgen voor oppervlaktestabilisatie tijdens de vroege fase van de gewasgroei. Dus, Hydrogels werken om erosie door water en wind te verminderen door de oppervlaktelagen te stabiliseren, vermindering van afvoer en bodemverliezen, het verminderen van de infiltratiesnelheid van water in de bodem, en bevordert de hydrofiele aard van het bodemoppervlak, wat de kieming bevordert.
• Hydrogel voor kwelcontrole :Controle van kwel kan worden bereikt door bepaalde polymere hydrogels die voor water ondoordringbare lagen of membranen in de bodem vormen en die efficiënt kunnen worden gebruikt om de beweging van water te regelen en zouten op te lossen door hun interactie met geladen plaatsen op het oppervlak van de bodemdeeltjes. Dus, Hydrogels worden gebruikt voor kwelbeheersing door de vorming van membranen in de bodem die de beweging van water beperken en zo gewassen beschermen tegen zoutschade. Deze techniek kan worden gebruikt om irrigatiewater te besparen, om zoutschade aan gewassen veroorzaakt door irrigatie in droge bodems te beheersen en ten slotte te voorkomen dat dergelijk water in rivieren en reservoirs terechtkomt.

Nadelen van Hydrogel in de landbouw:

Deze waterabsorberende polymeren of hydrogels bestaan ​​al een paar decennia en zijn niet zo nuttig in de plantenlandbouw als ze lijken te zijn.

• De hoeveelheid water die Hydrogels opnemen neemt sterk af als er ionen in het water zitten. De gegevens voor Hydrogel-wateropname zijn meestal in gedestilleerd water. In de echte wereld, bodems bevatten ionen van meststoffen en irrigatiewater, die de wateropname door de Hydrogels aanzienlijk verminderen.
• De meeste bodems kunnen redelijke hoeveelheden water bevatten voor plantengroei. Als er onvoldoende regen valt, het bodemwater is uitgeput. Hydrogels zullen dat probleem niet oplossen.
• Hydrogels zijn erg duur, die het gebruik ervan beperkt tot hoogwaardige gewassen zoals sierplanten in potten, landschapsbomen en voor huistuingebruik. Een studie toonde aan dat het toevoegen van veenmos, dat hetzelfde kost als de aanbevolen hoeveelheid Hydrogel, het waterhoudend vermogen van een potgrond met dezelfde hoeveelheid verhoogde als de Hydrogel.

Mogelijk is het meest voorkomende commerciële gebruik van Hydrogel in de plantenlandbouw als een slurry om transplantaties met blote wortel te coaten. Dit voorkomt vermoedelijk dat de wortels uitdrogen.

Lees:Tilapia Visteelt.