پلیمر سوپر جاذب در کشاورزی

پلیمر سوپر جاذب

1-3-  پلیمر سوپر جاذب…

1-3-1-  سابقه استفاده از پليمر سوپرجاذب…

1-3-1-1- سابقه استفاده ازپليمرهاي سوپرجاذب درجهان..

1-3-1-2-  سابقه استفاده از پليمرهاي سوپر جاذب در ايران..

1-3-2- ویژگی های پلیمر سوپر جاذب…

1-3-3-  مقدارمصرف سوپرجاذب ها

1-3-4-  چگونگی جذب آب در سوپر جاذب ها

1-3-6- مصرف سوپر جاذب به صورت متفاوت…

1-3-6-1- مصرف گرانول خشک در کاشت گیاهان..

1-3-6-2- مصرف گرانول خشک سوپر جاذب با دستگاه Revita.

1-3-6-3- استفاده از سوپر جاذب بصورت هیدروژل..

1-3-6-4- نحوه آماده سازی هیدروژل..

1-3-6-5- تزریق هیدروژل سوپر جاذب با ابزار Biolift  در منطقه ریشه درختان استقرار یافته.

1-3-7- مقادیر استفاده از سوپر جاذب در موارد مختلف…

1-3-7-1- مصرف سوپرجاذب در کاشت های ردیفی گیاهان زراعی و جالیزی..

1-3-7-2- مصرف سوپرجاذب به صورت چالکود.

1-3-7- 3- مصرف سوپرجاذب درون چاله های کاشت نهال..

1-3-7- 4- مصرف سوپرجاذب در فضاهای سبز و چمنکاری ها

1-3-7- 5- مصرف سوپرجاذب در انتقال نهال..

1-3-7-6 – مصرف سوپرجاذب در هیدروپونیک…

1-3-8- موارد استفاده از سوپر جاذب…

1-3-8-1- استفاده از سوپرجاذب در تولید محصولات زراعی..

1-3-8-2- سوپرجاذب در باغ های دیم و دارای سیستم آبیاری..

1-3-8-3- استفاده از سوپرجاذب در جابجایی نهال..

1-3-8-4- سوپرجاذب در فضای سبز.

1-3-8-5- استفاده از سوپرجاذب در کشت های گلخانه ای خاکی و هیدروپنیک…

1-3-8-6 – سوپر جاذب در جذب آب های سطحی و ممانعت از روان آب و سیل..

1-3-8-7- کاربرد سوپرجاذب در اصلاح خاک های شنی و خاک های رسی..

1-3-8- 8- اثر سوپر جاذب در کاهش تبخیر سطحی..

1-3-8-9 – استفاده از سوپرجاذب در جنگل کاری..

1-3-8-10 – استفاده از سوپرجاذب در بیابان زدایی..

1-3-8-11- ملاحضات زیست محیطی..

1-4- اهداف تحقیق..

فصل دوم: بررسی منابع

2-1- پلیمر های سوپر جاذب

منابع

پلیمر سوپر جاذب

مواد پلیمری سوپر جاذب که تحت عنوان های دیگری مانند هیدروژل ، کریستال های جاذب آب  و ابر جاذب نیز نامیده  می شوند ، پلیمرهای سوپر جاذب از گروه رزین ها هستند. این پلیمرها مواد اصلاح کننده ای هستند که به تازگی کاربرد وسیعی پیدا کرده اند این مواد از جنس هیدرو کربن و از مشتقات نفت هستند و می توانند صدها برابر وزن خود آب  و مایعات آبی را جذب کنند و در خود نگهداری کنند (کريمي، 1372).

پلیمرهای جذب کننده آب، جزء هیدروژنی ملکول های آب را جذب می نمایند. بنابر این توانایی پلیمرهای سوپر جاذب در جذب آب یک عامل مرتبط با غلظت یونی محلول است. در آب های فاقد یون پلیمرهای سوپر جاذب می توانند تا 500 برابر وزن خود آب جذب نموده (30 تا 60 برابر حجم اولیه)، در حالی که اگر در محلول نمکی با غلظت 0/9 درصد قرار گیرند، میزان جذب آب تا 50 برابر وزن کاهش می یابد. هر گرم ماده خشک سوپر جاذب می تواند 320 گرم آب مقطر ، 212 گرم آب معمولی و 46 گرم سرم فیزیولوژیک را جذب کند .

حضور کاتیون ها در محلول مانع ایجاد پیوند میان این مواد با آب می گردد . پلیمرهای سوپر جاذب در حال حاضر از پلیمریزه نمودن توده های آکریلیک اسید با هیدرو کسید سدیم در حضور یک آغاز گر جهت تولید یک پلی اکریلیک اسید و نمک سدیم تهیه می شود (کوپايي، 1383).

امروزه پلیمرهای سوپر جاذب با استفاده از 2 روش پلیمریزه نمودن به حالت تعلیق تولید می شود . استفاده از روش پلیمریزه نمودن به حالت محلول ارزان تر بوده وکاربرد بیشتری دارد که بر اساس آن از یک مونومر محلول با پایه آب جهت تولید توده پلیمری ژل مانند استفاده می گردد .

توده ژل مانند سپس قطعه قطعه ، خشک و آسیاب شده تا به اندازه مورد نظر درآید . در روش پلیمریزه نمودن تعلیقی از حلالی با پایه هیدرو کربن استفاده می گردد . میزان جذب  و ظرفیت انبساط به نوع و درجه پیوند های بین ملکولی پلیمر بستگی دارد . پلیمرهای سوپر جاذب با تراکم پیوندی کمتر دارای جذب آب بیشتری بوده و به میزان زیادتری منبسط می گردند . این نوع پلیمرها نرم تر و دارای قدرت تشکیل ژل پیوسته تری هستند.

سوپر جاذب ها شامل سه نوع : کاتیونی ، آنیونی و خنثی می باشند که در کشاورزی نوع آنیونی آن با داشتن بار منفی مورد توجه است . سوپر جاذب های آنیونی با دارا بودن قابلیت تبادل کاتیونی قادرند علاوه بر جذب مقادیر قابل توجه آب ، کاتیون های موثر و مفید در رشد گیاه را در خود جذب نموده و ضمن جلوگیری از هدر رفتن آنها ، در موقع لزوم آنها در اختیار گیاه قرار دهند .

سابقه استفاده ازپليمرهاي سوپرجاذب

سابقه استفاده ازپليمرهاي سوپرجاذب درجهان

معروفترين نوع سوپر جاذب طبيعي، نوعي رزين نشاسته اي، با نام مخفف H-SPAN  است . این محصول در دهه ۱۹۷۰، به عنوان نخستين سوپر جاذب تجاري وارد بازار شد، اما به دلايل اقتصادي و ضعف كارايي، به ويژه استحكام كم ماده ژلاتيني سازنده آن نسبت به انواع كاملاً صنعتي (ازجنس آكريل) با موفقيت چنداني روبه رو نشد(میلر1، 1979). سوپر جاذب هاي آكريلي بيشترين اهميت را در بين انواع سوپر جاذب دارند و تقريبا پايه تمام توليدات صنعتي در جهان سوپر جاذب هاي آكريلي هستند.  ويژگي هاي اين سوپر جاذب ها از نظر ظرفيت جذب، سرعت جذب، استحكام ژل سازنده و ارزاني نسبي آن ها سبب استقبال از اين گروه سوپر جاذب ها شده است(سهراب،  1382).

اين مواد در اواخر دهه ۱۹۵۰ در آمريكا براي استفاده در موارد مختلفي از جمله نگهداري آب در كشاورزي و كمك به اطفاء حريق ساخته شدند. ليكن استفاده از اين مواد از اوايل دهه۱۹۸۰ گسترش يافت. تا سال 1980 مواد سوپر جاذب شامل مواد سلولزی یا فیبری بودند که میزان ظرفیت جذب این مواد فقط 20 برابر وزن خود آنها بوده است که این میزان رطوبت را به سرعت از دست می دادند. در اوایل دهه 1960 وزارت کشاورزی آمریکا ، کار بر روی موادی که ظرفیت نگهداری خاک را افزایش دهند را آغاز نمود .

ماده حاصل توانایی جذب آب تا 400 برابر وزن اولیه خود را داشت . این ژل ، آب جذب شده خود را به سهولت مواد سلولزی و فیبری از دست نداد که یک مزیت مهم برای آن محسوب می گردید . این ماده به سوپر مکنده 2 موسوم گردید. ميزان مصرف سوپر جاذب در جهان از سال ۱۹۸۶ رشد چشمگيري داشته است. در دهه گذشته استفاده از اين پليمرها در صنايع بهداشتي موجب تحول در اين صنعت شده است.  به طوري كه اكنون ميزان توليد سالانه سوپر جاذب ها به 1.000.000 تن مي رسد(انده1، 1995).

سابقه ساخت و بررسي تاثير كاربرد سوپر جاذب (ژل هاي آبدوست) دركشاورزي به حدود دو دهه قبل باز مي گردد، ولي سابقه استفاده انبوه آن در جهان بسيار كمتر است. سوپر جاذب هايي كه دركشاورزي استفاده مي شوند از نوع پلي اكريل آميد است.  يكي از انواع اين سوپر جاذب ها يك پليمر تركيبي است كه از پيوند دو مولكول آكريل آميد وآكريلات پتاسيم ساخته شده است و ميتواند تا 500 – 400 برابر وزن خشک اش آب جذب كند و به شكل ژل در آيد . اين مواد در كشاورزي به عنوان يك ماده افزودني به خاك و همچنين مخزن عناصر غذايي، در توليد گياهان دارويي، و نيز به عنوان ابر ذخيره كننده آب در خاك استفاده مي شوند(سهراب،  1382).

ویژگی های پلیمرهای سوپر جاذب

پلیمرهای سوپر جاذب مواد اصلاح کننده جدیدی هستند که ضمن بر خورداری از سرعت و ظرفیت زیاد جذب آب مانند انبارهای مینیاتوری آب عمل کرده  و در موقع  نیاز ریشه ، به راحتی آب را در اختیار آن قرار می دهند. مقدار آبی که در خاک ذخیره می شود به ظرفیت نگهداری رطوبت آن بستگی دارد . پلیمرهای سوپر جاذب ضمن بالا بردن ظرفیت نگهداری آب در خاک های سبک می توانند مشکل نفوذ پذیری خاک های سنگین را نیز مرتفع کنند .

با این که سوپر جاذب ها تحت فشار هم  قادر به نگهداری آب جذب کرده خود هستند ، ولی به محض نیاز ریشه، آب را به صهولت در اختیار ریشه قرار می دهند. جذب سریع آب و حفظ آن، بازده جذب آب ناشی از بارندگی های پراکنده را بالا برده  و در صورت آبیاری خاک، فواصل آبیاری را نیز افزایش می دهد. علاوه بر نگهداری آب، سوپر جاذب ها به علت تغییر حجم مداوم ( انبساط به هنگام تورم و انقباض به هنگام از دست دادن آب ) میزان هوا را در خاک افزایش می دهند.

میانگین قطر ذرات سوپر جاذب برای کاربردهای بهداشتی بسیار ریزتر و در حدود 300 میکرومتر است  برای امور کشاورزی و باغبانی ، بهتر است که از ذرات بزرگتر در ابعاد 1 تا 3 میلی متر که استحکام بیشتری داشته استفاده گردد. علت این امر این است که ذرات کوچک یا ژل های نرم فضاهای خالی در خاک را پر می کنند و از تنفس و جذب  آب توسط ریشه جلوگیری می نمایند . از جمله نکاتی که در مورد سوپر جاذب ها مطرح است ، این ترکیبات جایگزین کودهای شیمیایی  و آبیاری نمی باشند . این مواد تنها قابلیت نگهداری آب و برخی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه را در خاک افزایش می دهند. سوپر جاذب ها براساس نوع ترکیب شیمیایی می توانند عناصری مانند : ازت ، فسفر ، پتاس ، آهن ، روی  و  بر را در خود نگهداری نموده و از آبشویی و هدر رفتن آنها جلوگیری بعمل آورند (كبيري،  1384).

  سوپر جاذب ها می توانند میزان آب مصرفی را تا حدود 50 درصد و میزان کود مصرفی را تا حد 30 درصد بسته به شرایط مختلف کاهش دهند. سوپر جاذب ها می توانند با کود های شیمیایی ، علف کش ها و آفت کش ها مخلوط شده و بدون هیچگونه اثر متقابل منفی ، با یکدیگر به کار برده شوند.

مقدارمصرف سوپرجاذب ها

ميزان استفاده سوپر جاذب ها به نوع آن، بافت خاك، گونه گياه و شرايط اقليمي منطقه بستگي دارد.  نياز به استفاده از سوپر جاذب ها در خاك هاي رسي، كمتر از خاكهاي شني و لموني است به دلیل دارا بودن درصد زیاد فضاهای میکروپروزینه نیاز کمتری به سوپر جاذب دارد. استفاده از اين مواد در نواحي گرم و خشك برای درختانی همچون  پسته ، زیتون ، انگور و بادام  به مراتب بيشتر از نواحي مرطوب وخنك مثل مرکبات است و استفاده از آنها در مناطق مرطوب عمدتاً درنواحي شيبدار توصيه مي شود.

همچنين ميزان كاربرد آن در گياهان آبدوست بيشتر از گياهان خشكي دوست است. با توجه به عوامل ياد شده در بالا، پيش از استفاده از اين مواد بهتر است ميزان ضرورت و كارآيي اين مواد مورد آزمايش و بررسي قرار گيرد، و ميزان مورد نياز تعيين شود، زيرا اين ماده در اثر جذب آب متورم مي شود و احتمال دارد موجب خروج ريشه هاي گياه از خاك شود. سوپر جاذب ها بايد به خوبي با خاك مخلوط شده و حداقل در فاصله پنج سانتيمتري سطح بالايي خاك قرار داده شوند. در صورتي كه از اين مواد به صورت ژل استفاده شوند نسبت آن بايد چهار قسمت خاك و يك قسمت ژل باشد.

دوام نوع پودري اين مواد كمتر و حدود ۱۲- ۶ ماه است و بيشتر براي رشد بذر و نيز براي ريشه هاي نشاها و جوانه ها استفاده مي شود كه نقش رطوبت در آنها بسيار حياتي است. مقدار آبي كه در خاك ذخيره مي شود به ظرفيت نگهداري رطوبت در آنها بستگي دارد. از آنجا كه سوپر جاذب ها با جذب سريع آب (دهها برابر وزن خود) به ژلي با استحكام بالا تبديل مي شوند، دركشاورزي و باغباني، جنگلكاري، فضاي سبز و نيزكنترل فرسايش خاك جايگاه ويژه اي دارند.

 سوپر جاذب ها از نظر شيميايي داراي pH خنثي هستند و به همين دليل بين۶ تا ۷ سال، البته بسته به نوع آنها عمر مي كنند، و به تدريج توسط ميكروارگانيسم ها در خاك تجزيه مي شوند (كبيري،  1384). ميانگين قطر ذرات سوپر جاذب ها براي كشاورزي و باغباني علمي، بهتر است بزرگتر از 1-3 ميليمتر و از نوع سخت تر، باشد؛ زيرا ذرات كوچكتر يا ژل هاي نرم فضاي خالي در خاك را پر مي كنند و از تنفس و جذب آب توسط ريشه جلوگيري كنند.

سوپر جاذب قابلیت نگهداری آب و برخی از عناصر غذایی مورد نیاز گیاه را درخاک افزایش می دهد ولی جایگزین کودهای شیمیایی و آبیاری نمی شود . سوپرجاذب را می توان به دو صورت خشک و هیدروژل آماده شده استفاده کرد. درحالت هیدروژل خصوصیات فیزیکی وشیمیایی سوپرجاذب فعال شده است . در صورتیکه هنگام استفاده به صورت خشک جهت فعال سازی اولیه نیاز به یک دوره آبیاری وسیع تا مرحله اشباع خاک لازم می باشد . به همین جهت در مناطق خشک و نیمه خشک مصرف سوپر جاذب به صوررت هیدروژل توصیه می شود .

باید از قرار دادن سوپر جاذب درمعرض نور خورشید به شدت پرهیز کرد چون تمامی سوپر جاذب ها دراثر اشعه ماوراء بنفش خورشد دچار گسستگی سریع زنجیره های پلیمری شده و خواص جذبی خود را از دست می دهند . به هیدروژل ها می توان مواد ارگانیک مثل پیت موس ، کود دامی و یا کمپوست اضافه کرده و آن را با خاک مخلوط کرد از این روش برای محصولات زراعی ، کاشت نهال ، فضای سبز ، گلکاری و بخش های دیگر به میزان وسیع می توان استفاده کرد (كبيري،  1384).

جهت مشاهده نمونه های دیگر از ادبیات پایان نامه کشاورزی کلیک کنید.

نمونه ای از فهرست منابع

• 1. اله دادي, ا., و ب. مؤذن قمصري 1384، بررسي تأثير مقادير مختلف پليمر سوپرآب آ – 200 و سطوح مختلف آبياري بر رشد و عملكرد ذرت علوفه اي مجموعه مقالات سومين  دوره تخصصي -آموزشي كاربرد كشاورزي و صنعتي هيدروژل هاي سوپرجاذب، تهران، ايران.
• 2. بيگی، ر . توليد و فرآوری گياهان دارويی و معطر ‍‍‍‍(جلد اول). انتشارات آستان قدس رضوی. 347صفحه.
•   3. برنجی، ح. و ا. گلچین. 1389. تاثیر پلیمرهاي سوپر جاذب، دور آبیاري و سطوح مختلف نیتروژن بر میزان کلروفیل و شاخص سطح برگ نهال انگور بیدانه سفید. هفتمين كنگره علوم باغباني ايران، دانشگاه صنعتی اصفهان. صفحه های  2008-2011.
•    4. بهبهاني، س. م. ر.، مشهدي، ر.، رحيمي خوب، ع. و م. ه. نظري فر، 1388 . بررسي تأثير پليمر سوپرجاذب استاكوسورب بر پياز رطوبتي آبياري قطرهاي و خصوصيات فيزيكي خاك. مجله آبياري و زهكشي ايران، 3 (1): 100 – 98.
•    5. بهبهاني، م.، ع. اسدزاده و ج. جبلي،1384 ، ارزيابي تأثير هيدروژل هاي سوپرجاذب و تيمارهاي كم آبياري در نگهداري عناصر غذايي در بسترهاي هيدروپونيك، سومين دورة آموزشي و سمينار تخصصي كاربرد هيدروژل هاي سوپرجاذ ب، پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران، 16 آبان، تهران.
• 6. جندقیان،م. 1375. بررسی اثر کوپلیمرهای پلی اکریل آمید روی ریشه زایی فیلودندرون (phylodendron scandans S.) و رشد شمدانی (pelargonium hortorum L.). پایان نامه کارشناسی ارشد باغبانی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد جهرم.95 ص
• 7. جلیلی خ، جلیلی ج و سهرابی ه، 1387 . بررسی اثر سوپرجاذب ها بر افزایش دور آبیاري و میزان رشد نهال گل رز، گروه هیدرولیک و منابع آب، جهاد دانشگاهی استان کرمانشاه، گزارش پایانی طرح پژوهشی، 80 صفحه.
• 8. دراجی، س؛ وگلچین،ا. واحمدي، ش. 1389. تاثیر سطوح مختلف پلیمر سوپر جاذب وشوري خاك برظرفیت نگهداشت آب درسه بافت شنی، لومی ورسی، نشریه آب وخاك، دانشگاه فردوسی مشهد، شماره2،صفحههاي 30-36.
• 9. دشت بزرگ، ع.، صياد، غ.، كاظمي نژاد، ا. و ق. يزداني كچوئي. 1389 . بررسي تأثير دو ماده جاذب رطوبت بر ظرفيت نگهداري و پتانسيل آب دريك خاك شني لومي. سومين همايش ملي مديريت شبكه هاي آبياري و زهكشي، دانشگاه شهيد چمران اهواز، دانشكده مهندسي علوم آب.
• 10. هاشمی اصفهانی، س. ا. 1380. ترويج گلکاری نوين. انتشارات نسق_– نقش مهر. 175صفحه.
• …
• …