Hydrogel-Landwirtschaftstechnologie – Ein Leitfaden für Anfänger

Hydrogel-Landwirtschaftstechnologie:

Heute, lass uns ins Gespräch kommen über Hydrogel-Landwirtschaftstechnologie oder Hydrogel in der Landwirtschaft .

Was ist Hydrogel?

Hydrogel sind auch als superabsorbierende Polymere bekannt. SAFT, absorbierende Polymere, saugfähige Gele, super sauger, super schlürfer, Wassergel ist eine neue Art von makromolekularem synthetischem wasserabsorbierendem Polymermaterial. Hydrogele sind vernetzte Polymere mit einer hydrophilen, Sie haben die Fähigkeit, große Mengen Wasser aufzunehmen, ohne sich in Wasser aufzulösen. Die Wasseraufnahmekapazität des Bodens ergibt sich aus den hydrophilen funktionellen Gruppen, die an das Polymerrückgrat gebunden sind, während ihre Auflösungsbeständigkeit aus den Querverbindungen zwischen den Netzwerkketten resultiert.

Wie funktioniert Hydrogel?

• Die hydrophilen Gruppen (nämlich Acrylamid, Acrylsäure, Acrylat, Carbonsäure, etc.) der Polymerkette ist für den Wasseraufnahmemechanismus von Hydrogel verantwortlich.
• Wenn die Polymere in Wasser gegeben werden, das Wasser tritt durch Osmose (Wasserbewegung in einem Lösungsmittel) in das Hydrogel-System ein und Wasserstoffatome reagieren und treten als positive Ionen aus.
• Dieser Prozess hinterlässt entlang der Polymerkette negative Ionen. Dann hat das Hydrogel entlang seiner Länge mehrere negative Ladungen, diese negativen Ladungen stoßen sich gegenseitig ab, und zwang die Polymerkette, sich abzuwickeln und zu öffnen. Außerdem ziehen sie Wassermoleküle an und binden sie mit Wasserstoffbrückenbindungen.
• Hydrogel kann dabei mehr als das 400-fache seines Eigengewichts an Wasser aufnehmen.
• Und wenn seine Umgebung auszutrocknen beginnt, das Hydrogel gibt nach und nach bis zu 95 % seines gespeicherten Wassers ab.
• Bei erneuter Wassereinwirkung es beginnt zu rehydrieren und wiederholt den Vorgang der Wasserspeicherung. Dieses Hydrogel wirkt 2–5 Jahre, und es ist ein biologisch abbaubares Hydrogel, das sich im Boden zersetzt.

Hydrogele für die Landwirtschaft:

SAPs sind weiße zuckerähnliche hygroskopische Materialien, die in Wasser zu einem klaren Gel aus getrennten Einzelpartikeln aufquellen und die Feuchtigkeit auch unter Druck speichern können, ohne dass die Gefahr einer Feuersbrunst oder eines Berstens/Sprengens besteht.

In der Landwirtschaft verwendete superabsorbierende Polymere werden aus Acrylsäuren und einem Vernetzungsmittel wie Kalium durch Lösungs- oder Suspensionspolymerisation hergestellt. Das hergestellte Polymer wird als Polyacrylat bezeichnet.

Quellvermögen und Gelmodul hängen stark von der Menge und Art des verwendeten Vernetzers ab. Polyacrylate Polymere sind ungiftig, nicht reizend und nicht korrosiv und als biologisch abbaubar mit einer Abbaurate von 10%-15% pro Jahr getestet. Diese Polymere weisen ein hohes Wasserabsorptionspotenzial auf und können 95 % Wasser davon unter Saugdruck durch Pflanzenwurzeln frei abgeben.

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Hydrogel für die Landwirtschaft:

Hydrogele werden in der Landwirtschaft in großem Umfang zur Verbesserung der Mechanisierung der Landwirtschaft und des Pflanzenanbaus verwendet. den Anbau von Pflanzen unter widrigen Wetterbedingungen zu verbessern, und um günstigere Bedingungen für die Pflanzenentwicklung zu bewirken. Sie werden in landwirtschaftlichen Plantagen in stetig steigenden Mengen eingesetzt, um in kürzerer Zeit und mit geringerem Platzbedarf bei geringeren Kosten höhere Ernteerträge zu erzielen und die Qualität der Pflanzen zu verbessern. Polymere werden in landwirtschaftlichen Anwendungen als Bodenverbesserer, Pflanzen und Umpflanzen von Gelen, Saatgutbeschichtungen zur kontrollierten Keimung, Bodenbelüfter, und bei der Bodensterilisation.

Polymere können Pflanzen in den verschiedenen Entwicklungsstadien zugute kommen:Keimung, Wachstum, Verdunstung, Blüte, und Fruchtbildung. Ihre erfolgreiche Anwendung in landwirtschaftlichen Plantagen umfasst eine rationellere Pflanzung und eine verbesserte Ökonomisierung, insbesondere bei Pflanzenbehältern, Folien zur Bodensterilisation, und als Abdeckungen und Bahnen für Schutzkonstruktionen.

Anwendung und Vorteile von Hydrogel in Ackerland:

Es gibt drei am häufigsten vorkommende Bodenbedingungen, die das Wachstum der Pflanzen verlangsamen, und der Ernteertrag ist eine geringe Wasserrückhaltefähigkeit. hoher Wasserverlust und Auswaschung der Bodenfeuchtigkeit. Nicht nur diese Bedingungen, Es gibt viele Faktoren wie plötzliche Dürrebedingungen, Abbau &Versalzung, ein übermäßiger Gebrauch von synthetischen Düngemitteln und Pestiziden und unsachgemäße Bewässerungspraktiken beeinträchtigen den Boden und die Pflanzen, führt oft zu einer Schädigung der Bodenbiota. Hydrogel-Technologie in der Landwirtschaft kann die Bodenqualität verbessern, Wasser bewahren und Trockenstress widerstehen, und es kann das Keimen der Saat und die Entwicklung der Sämlinge verbessern, was zu besseren Ernteerträgen führt. Unter Berücksichtigung der Umweltaspekte, Die Hydrogel-Technik ist umweltfreundlich und biologisch abbaubar, Es hilft bei der Reduzierung der Bewässerungshäufigkeit und des Wasserverbrauchs und erzeugt einen einfachen zyklischen Prozess, um Wasser direkt an die Wurzeln zu liefern und eine Bodenverdichtung zu verhindern.

• In der Landwirtschaft, die Hydrogele wirken als Mikro-Wasserspeicher an den Wurzeln der Pflanze. Sie nehmen sowohl das natürliche als auch das zugeführte Wasser auf das 400-500-fache ihres Eigengewichts auf und geben es aufgrund des wurzelkapillaren Saugmechanismus langsam wieder ab, der den Wasserverlust im Boden durch Auswaschung und Verdunstung verhindert.
• Hydrogele können einen konsistenten zyklischen Prozess der Aufnahme und Abgabe von Wasser erzeugen; Das durch die Hydrogel-Technik freigesetzte Wasser kann optimale Feuchtigkeit für eine schnelle Keimung und Reifung der Sämlinge bereitstellen. Dadurch wird die Sämlingssterblichkeit in Baumschulen um ein Vielfaches reduziert.
• In kalten Regionen, Der Tod während der Keimung und Reifung von Sämlingen ist aufgrund des Einfrierens von Feuchtigkeit im und um das Wurzelgewebe der Pflanze üblich. Mit den Hydrogelen in diesen Regionen, aufgenommene Feuchtigkeit in Hydrogelen gefriert nicht und macht die Pflanzen leicht zugänglich. Diese Technik reguliert auch die Wachstumstemperatur der Sämlinge, Verhindern des Todes durch Erfrieren.
• Hydrogele reduzieren die Bewässerungsfrequenz, was hilft, Wasser- und Arbeitskosten zu sparen, und helfen, die Dürre zu bewältigen. Sie wirken als Bodenverbesserer, Verhindern des Auswaschens in sandigen Böden, Abflüsse in bergigen und abschüssigen Feldern, Verbesserung der Vireszenzeffizienz bei Pflanzen und stellt auch die Bodenbiota wieder her.
• Hydrogele können den übermäßigen Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden in der Landwirtschaft reduzieren. Die so zusammen mit Wasser aufgenommenen Chemikalien werden bei Bedarf langsam freigesetzt, durch Verlängerung der Betriebsdauer und der Aufnahmeeffizienz durch Wurzelsysteme.
• Hydrogele wirken als Bodenflockungsmittel. Sie helfen dabei, den lockeren Boden eng zu binden und Lehm zu bilden, der zu einer besseren Wurzelverriegelung beitragen kann. Und der wiederholte Absorptions-Freigabe-Mechanismus verhindert eine Überverdichtung von Bodenmineralien und verbessert die Belüftung des Bodens und entwickelt Bodenedaphon.
• Hydrogele sind in der Landwirtschaft weit verbreitet, Forstwirtschaft, industrielle Bepflanzung, Kommunale Gartenarbeit, Dürremanagement, Wasserschutz, sie helfen, die Bodenerosion durch Oberflächenabfluss zu reduzieren, verhindert das Abfließen von Düngemitteln und Pestiziden in das Grundwasser, und reduziert die Kosten für Wasser und Bewässerung sowie die Erfolgsrate des Wachstums und hohe Ernteerträge.

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Hauptmerkmale von Hydrogelen in der Landwirtschaft:

• Hydrogele werden durch das Vorhandensein von Salzen im Boden weniger beeinflusst.
• Sie verbessern die physikalischen Eigenschaften des Bodens und stellen seine Biota wieder her.
• Sie fördern die Samenkeimungsrate und die Auflaufrate der Sämlinge
• Sie können das Wurzelwachstum und die Pflanzendichte verbessern.
• Sie entlasten die Pflanzen von Feuchtigkeitsstress und machen sie längerfristig Feuchtigkeitsstress standhalten.
• Sie verkürzen die Einrichtungsdauer des Kindergartens.
• Sie reduzieren die Bewässerungsfrequenzen und den Düngebedarf von Pflanzen bei verbesserter Einsatzeffizienz.

Arten von Hydrogelen:

Hydrogele sind auch als vernetzte dreidimensionale vernetzte wasserabsorbierende Polymere bekannt. Es gibt hauptsächlich drei Arten von Hydrogelen für die landwirtschaftliche Nutzung:

• Stärke-Pfropfcopolymere
• Vernetzte Polyacrylate
• Vernetzte Polyacrylamide &Acrylamid-Acrylat-Copolymere

Kaliumpolyacrylat ist das Hauptelement, das in der Hydrogel-Technologie verwendet und als Hydrogel für die Landwirtschaft vermarktet wird. Dies wird hauptsächlich wegen seiner Fähigkeit für längere Wasserrückhaltezeiten und seiner hohen Effizienz im Boden ohne Toxizitätsprobleme verwendet.

Hydrogele werden durch Polymerisieren von Acrylsäure mit einem Vernetzer hergestellt. Vernetzte Polymere können das 400- bis 500-fache ihres Eigengewichts an Wasser halten und 95 % davon an wachsende Pflanzen abgeben.

Die Verwendung von Hydrogel hilft, die Effizienz der Wassernutzung zu erhöhen, indem es Auswaschungen verhindert und die Bewässerungshäufigkeit erhöht. In semiariden Regionen, während des Sommers, Mangel an Bodenfeuchtigkeit kann Pflanzenstress verursachen. Feuchtigkeit, die von Hydrogel in der Nähe des Wurzelbereichs freigesetzt wird, reduziert Stress und erhöht das Wachstum und die Pflanzenleistung. Hydrogele können die Verwendung von Düngemittelauswaschungen und den Einsatz von Pestiziden reduzieren.

Anwendungsmethoden des Hydrogels:

Es gibt zwei Methoden zum Auftragen von Hydrogelen, als Bodenverbesserer zur Stabilisierung der Bodenoberfläche zur Hemmung der Krustenbildung und Verbesserung des Wasserhaltevermögens oder zur Verbesserung der schlechten Struktur in größeren Tiefen durch Aggregation und zur Förderung des Pflanzenwachstums.

1. Trockene Methode zum Untergrund: Trockenes Polymer wie PAAm oder PVA wird auf den Untergrund aufgebracht, indem es mit dem sandigen Boden in einer Tiefe von ca. 15–25 cm vermischt und dann vor der Kultivierung zur Quellung benetzt wird. Nach dem Aufquellen des Polymers wird die Bodenstruktur verbessert und das Wassereindring- und -rückhaltevermögen erhöht, Verringerung des Wasserabflusses und der Erosion. Diese Methode wird für langfristige Absichten angewendet, da das Polymer Wasser absorbieren muss, bevor es nützlich wird. es wird nicht für die sofortige Aussaat empfohlen.
2. Nassmethode zum Oberboden :Die Polymerlösung wird auf den angefeuchteten Oberboden aufgesprüht, gefolgt vom Trocknen, um wasserstabile Aggregate zu erzeugen, die Erosion widerstehen. Diese Methode eignet sich besonders gut für die Aussaat unmittelbar danach und kann auch zur Reduzierung des Wasserverbrauchs in Bewässerungssystemen eingesetzt werden, bei denen es aufgrund des schlechten Feuchtigkeitsspeichervermögens des Bodens zu Wasserverlusten kommt. Diese nassen Polymermethoden können auch die Bodenerosion verringern, indem sie auf den Mutterboden oder auf Bewässerungswege aufgebracht werden. Tenside wirken sich positiv auf die Aggregatstabilität aus, hydraulische Leitfähigkeit und die Verteilung von Konditionierern.

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Hydrogel-Anwendungen und Verwendungen für Böden:

Die Anwendung polymerer Bodenverbesserer als Zusatzstoffe für Böden zur Verbesserung der Aggregatzustände kann auf andere Bereiche ausgedehnt werden:zur Verringerung der Bodenerosion und zur Verhinderung von Krustenbildung und allgemeiner Stabilisierung.

• Hydrogel zur Bodenfixierung :Es behandelt schlecht strukturierte Böden, um die Stabilisierung und Verfestigung von Böden durch Variation der physikalischen und chemischen Eigenschaften von Böden für Bauzwecke und andere bauliche Anwendungen zu verbessern, bei denen Bodenbewegungen reduziert oder eliminiert werden müssen. Das Verfahren erfordert im Allgemeinen die Verwendung von mehr als einem Additiv. Hydrogel kann verwendet werden, um Bodenpartikel in Aggregate zu fixieren, indem man ihnen ein Vernetzungsmittel in den Boden einverleibt. Sie können eingearbeitet werden, um die Wasserspeicherung im Boden zu verbessern und ein besseres Wachstumsmedium bereitzustellen. Diese Technik wurde entwickelt, um den Pflanzenanbau ohne Bewässerung in Gebieten zu ermöglichen, in denen der natürliche Niederschlag aufgrund von Entwässerungs- und Verdunstungsverlusten oder langen Trockenzeiten unzureichend ist. Hydrogel kann eine effizientere Nutzung der vorhandenen Wasserversorgung ermöglichen.
• Hydrogel zur Bodenkonditionierung :Hydrogel hilft, den verfügbaren Wassergehalt von Böden zu erhöhen, zur Verbesserung des Pflanzenwachstums, und Reduzierung des Bewässerungsbedarfs durch Reduzierung von Wasserverlust und Verdunstung, daher, Dadurch können die Intervalle zwischen den Bewässerungen verlängert werden. Die verbesserte Wasserspeicherung im Boden schützt die Pflanzen vor Wasserstress. Dies ist besonders geeignet in ariden Gebieten, in denen die Landwirtschaft aufgrund seltener Niederschläge marginal ist. Polymere können in den Boden eingearbeitet werden, um die Bodenstruktur und die Wasserretention zu verbessern, indem das Auswaschen reduziert und die Wasserversorgung der Wurzeln erhöht wird.
• Hydrogel zur Bodenerosionskontrolle :  Bodenerosion und Abfluss sind ernsthafte Probleme der Bodendegradation in ariden und semiariden Regionen, die entweder durch Regen oder Wind verursacht werden. Es ist ein bedeutendes Umweltproblem für landwirtschaftliche Flächen, das zur Zerstörung und schließlich zur Aufgabe des Landes und zum Verlust der Zivilisation selbst führt. Sedimente im Abfluss landwirtschaftlicher Deponien in Stauseen und Flüssen gefährden das Leben im Wasser und verringern die Bodenproduktivität. Hydrogele können verwendet werden, um den Boden durch Oberflächenbehandlung zu aggregieren und somit eine Oberflächenstabilisierung während der frühen Phase des Pflanzenwachstums bereitzustellen. Daher, Hydrogele wirken, um Erosion durch Wasser und Wind zu reduzieren, indem sie die Oberflächenschichten stabilisieren, Reduzierung von Abfluss und Bodenverlusten, Verringerung der Infiltrationsrate von Wasser in den Boden, und fördert die hydrophile Natur der Bodenoberfläche, die die Keimung beschleunigt.
• Hydrogel zur Versickerungskontrolle :Die Kontrolle der Versickerung kann durch bestimmte polymere Hydrogele erreicht werden, die wasserundurchlässige Schichten oder Membranen im Boden bilden und effizient verwendet werden können, um die Bewegung von Wasser zu kontrollieren und Salze durch ihre Wechselwirkungen mit geladenen Stellen auf der Oberfläche der Bodenpartikel aufzulösen. Daher, Hydrogele werden zur Versickerungskontrolle durch die Bildung von Membranen im Boden verwendet, die die Wasserbewegung einschränken und so die Kulturpflanzen vor Salzschäden schützen. Diese Technik kann verwendet werden, um Gießwasser zu sparen, Salzschäden an Kulturpflanzen durch Bewässerung in trockenen Böden zu kontrollieren und schließlich das Versickern von solchem ​​Wasser in Flüsse und Stauseen zu verhindern.

Nachteile von Hydrogel in der Landwirtschaft:

Diese wasserabsorbierenden Polymere oder Hydrogele gibt es schon seit einigen Jahrzehnten und sind in der Pflanzenzucht nicht so nützlich, wie es den Anschein hat.

• Die Wasseraufnahme von Hydrogelen nimmt stark ab, wenn sich Ionen im Wasser befinden. Die Daten für die Wasseraufnahme von Hydrogel sind normalerweise in destilliertem Wasser angegeben. In der echten Welt, Böden enthalten Ionen aus Düngemitteln und Gießwasser, die die Wasseraufnahme der Hydrogele erheblich reduzieren.
• Die meisten Böden können angemessene Wassermengen für das Pflanzenwachstum halten. Bei nicht ausreichendem Niederschlag, das Bodenwasser ist erschöpft. Hydrogele werden dieses Problem nicht lösen.
• Hydrogele sind sehr teuer, die ihre Verwendung auf hochwertige Nutzpflanzen wie Topfpflanzen, Zierpflanzen, Landschaftsbäume und für den Hausgartengebrauch. Eine Studie ergab, dass das Hinzufügen von Torfmoos, das genauso viel kostet wie die empfohlene Menge von Hydrogel, die Wasserhaltekapazität einer Blumenerde um den gleichen Betrag wie das Hydrogel erhöhte.

Die wahrscheinlich häufigste kommerzielle Verwendung von Hydrogel in der Pflanzenzucht ist die Aufschlämmung zum Beschichten von wurzelnackten Transplantaten. Dies verhindert angeblich, dass die Wurzeln austrocknen.

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