مقاله پلیمرهای سوپر جاذب : افزایش راندمان مصرف آب ، کاهش خسارات خشکسالی

word قابل ویرایش
10 صفحه
5700 تومان

پلیمرهای سوپر جاذب : افزایش راندمان مصرف آب ، کاهش خسارات خشکسالی
چکیده
در کشور ایران اقلیم خشک و نیمه خشک اغلب مناطق را تحت تاثیر قرار داده و خشکی این مرزو بوم با خشکسالی های اخیر که در اثر تغیر اقلیم و تشدید پدیده نوسان رطوبتی همراه است باعث محدودیت کشت و کار شده است . در چنین شرایطی ، بخش عظیمی از آب مصرفی در بخش کشاورزی به هدر می رود. در رهگذر این اتلاف آب ، کودهای شیمیایی نیز (بخصوص در خاک های شنی ) بر اثر غرقابی به سرعت شویش یافته و موجب آلودگی منابع گران بهای آب های زیر زمینی می شوند. استفاده از هیدروژل های سوپر جاذب در بخش کشاورزی ، می تواند در راستای گزینش رویکردهای جدید مدیریتی در کشور و بهره گیری صحیح از منابع آب تلقی شود . این پلیمر ها ضمن بالا بردن ظرفیت نگهداری آب در خاکهای سبک ، می توانند مشکل نفوذپذیری خاکهای سنگین و مشکل شویش سریع کودها و آلودگی آبهای زیرزمینی را مرتفع کنند . امکان کشت در مناطق بیابانی و کمک به بیابان زدایی و امکان کشت در سطوح شیب دار از دیگر مزایای این مواد می باشد.
واژه های کلیدی : خشکسالی ، کشاورزی ، مدیریت ، هیدروژل های سوپر جاذب

مقدمه
ایران کشوری کم آب و خشک است . در حالی که کل آب مصرفی در ایران حدود ٩٣ میلیارد مترمکعب در سال اسـت کـه ٨٣ میلیارد متر مکعب آن دربخش کشاورزی مصرف می شود ، از این مقدار درصد بزرگی به علت شیوه های غلط و سنتی آبیـاری از بین می رود . این مسئله لزوم بکار گیری راهکارهای نوین مدیریتی را در این زمینه آشکار مـی سـازد. یکـی از جنبـه هـای نـوین مدیریتی در این زمینه استفاده از هیدروژل های سوپر جاذب می باشد( خلیلی محله و همکاران ، ١٣٨۴). پلیمرهای سـوپر جـاذب که از اوایل دهه ١٩٨٠ در ژاپن به خدمت گرفته شده اند و به تازگی کاربرد وسیعی در کشاورزی پیدا کرده اند، یک ماده افزودنـی خاک بوده که آب و مواد غذایی را جذب و حفظ می کنند و با خاک کشت همراه گشته و به رشد مطلوب گیاه ،کاهش اتلاف آب و هزینه های آبیاری کمک می نماید .اساس ساخت این پلیمرها که آلی بوده و به صورت مصنوعی تولید می گردد از پلی اکریلات پتاسیم و کوپلیمرهای پلی اکریل آمید ساخته شده و ویژگی منحصر به فرد آن بالا بودن ظرفیت جذب آب و حفظ آن است ( پـور اسماعیل و همکاران ، ١٣٨۶) . آزمایشات جعفر زاده ( ١٣٨٣) نشان داد که میزان نگهداری آب در نمونه حاوی ۴ گرم سوپرجاذب حدود دو برابر شاهد و نمونه حاوی ٨ گرم این ماده حدود ٣ برابر آن بود.در ضـمن ، مقـدار آب قابـل اسـتفاده در سـطح ۴ و ٨ سوپرجاذب دو برابر آب قابل استفاده در سطح صفر (شاهد) می باشد. یزدانی و همکاران (١٣٨۶)گزارش کردند که کـاربرد پلیمـر سوپر جاذب می تواند در شرایط تنش خشکی و کم آبی موجب افزایش عملکرد سویا شود و نتیجه گرفتند که کاربرد مقدار کـافی پلیمر سوپرجاذب نه تنها تحت شرایط آبیاری کافی بلکه تحت شرایط تنش خشکی نیز می تواند علاوه بر هزینه هـای خریـد آن ، مقدار سود و افزایش عملکرد را عاید سازد . حقیقت طلب و بهبهانی ( ١٣٨۵) نشان دادند که میزان ٣٠ درصد جایگزینی پلیمـر بـا مواد بستر باعث افزایش کارایی مصرف آب درگلخانه های هیدروپونیک به میزان ۴۴ درصد در هر متر مکعب می شود. کریمـی و نادری (١٣٨۵)، دریافتند که ، با کاربرد سوپرجاذب کارآیی عناصر غذایی خصوصا نیتروژن بیشتر از کارآیی عناصر غذایی است که تاکنون گزارش شده است و با افزایش کاربرد سوپرجاذب ،کارایی مصرف پتاسیم و فسفر و کـارآیی مـصرف نیتـروژن ، فـسفر و پتاسیم به صورت اثر تجمعی افزایش می یابد. سپاسخواه و بذر افشان ( ٢٠٠۶) ، گـزارش کردنـد کـه یکـی از روش هـای کنتـرل فرسایش و رواناب استفاده از سوپر جاذب پلی اکریل آمید ( PA.M ) ، می باشـد . همچنـین بیـان نمودنـد کـه تـاثیر PA.M در کاهش فرسایش بیشتر از کاهش رواناب است . آزمایشات سپاسخواه و مهدی (٢٠٠٧) نشان داد که ضریب قابلیت فرسایش خـاک بدون PAM در مقایسه با خاک حاوی PAM بالاتر می باشد .
انواع پلیمرهای سوپر جاذب
امروزه ترکیب های سوپر جاذب متعددی با نام های تجاری مختلف در جهان وجود دارد( خلیلـی محلـه و همکـاران ، ١٣٨۴).
این مواد شامل سه نوع کاتیونی ، آنیونی و خنثی می باشد که در کشاورزی نوع آنیونی آن با داشتن بار منفی مورد توجه می باشد ( پور اسماعیل و همکاران ، ١٣٨۶). محصولات مختلف سوپرجاذب (سـوپرآب ، چمـن آب ، …) بـرای مـصارف و گیاهـان متنـوعی طراحی شده اند. دو نوع سوپرآب A٢٠٠ و A٣٠٠ محصولات مشخص رهاب رزین اند که اولی برای کلیـه مـصارف کـشاورزی و دومی برای پرورش ، حفظ و نگهداری و جابه جایی نهال و بسترهای کشت قارچ ، طراحی شده است . چمـن آب A۵٠٠ محـصول جدید غنیشده ویژه چمن است (رهاب رزین ). استاسورکوب یکی دیگر از ترکیبهای موسوم به سوپر جاذب تولیدی در ایـران مـی باشد و ماده افزودنی به خاک است که آب و مواد غذایی را جـذب و حفـظ مـی کنـد. محتویـات استاکوسـورب عبارتنـد از پلـی اکلریلات پتاسیم و کوپلیمرهای پلی اکریلامید. ویژگی منحصر به فرد استاکوسورب ظرفیت جذب و حفظ قابل ملاحظـه آب مـی باشد . تاکنون محصولات خارجی متعددی از کریستال های سوپر جاذب به بازار معرفی شده اند که از معروفترین آنهـا مـی توانـد به استامویست ،هورتا سورب ، واترکریستال و سویل پام اشاره نمود .اما در این بـین محـصول پلـی آکریلمیـد١ اهمیـت و جایگـاه بخصوصی را در مقابله با فرسایش خاک ایفا می کند ( خلیلی محله و همکاران ، ١٣٨۴) . دو سوپرجاذب به نامهای تراوت ۴٠٠ و تراوت X از محصولات ساخت آمریکا و استاکوزورب ساخت آلمان از دیگر نمونه های معروف این پلیمرها می باشند ( کبیری و ظهوریان مهر،١٣٨۵). پلیمرهای سوپرجاذب براساس ساختار مولکولی به گروه های مختلفی دسته بندی می شوند که از جمله آنها پلیمرهای وینیلی است که این دسته شامل پلی اتیلن ، پلی استایرن ، پلی آکریلیک اسید ، پلی آکریلامید ، پلی متیل آکریلات ، پلـی وینیل کلراید و پلی وینیل الکل است ( کریمی و نادری ، ١٣٨۵). نوع دیگر این پلیمرها ، هیدروژل های سوختنی هستند ( سوخت های ژلی یا نیمه جامد با ارزش حرارتی بسیار بالا و بدون دود ) . پلیمرهای فراجاذب در غالب هیدروژل هـای رنگـی نیـز بـرای اهداف تزیینی ، آموزشی و گل های زینتی و آپارتمانی عرضه می شوند که در برابر نور کاملا پایدار بـوده و رنـگ در آنهـا تثبیـت شده و خارج نمی شود ( رهاب رزین ) .
ویژگی های پلیمرهای سوپر جاذب
شکل ظاهری و متداول سوپر جاذب ها به صورت پودر یا دانه هـای جـاذب الرطوبـه سـفید و شـکر ماننـد اسـت ( کبیـری و ظهوریان مهر،١٣٨۵). مطالعات توسط سازمان محیط زیست آلمان و سایر کشورها نشان داده کـه اسـتفاده از ایـن مـاده هیچگونـه عوارضی برای انسان ، گیاه و خاک و محیط زیست ندارد این مواد تقریبا ۵٠٠ – ٢٠٠ برابر وزن خود آب جـذب مـی کننـد . ایـن مواد بی بو ، بی رنگ و بدون خاصیت آلایندگی خاک ، آب و بافت گیاهی می باشند . سوپر جـاذب هـا مـی تواننـد بـا کودهـای شیمیایی ،علف کش ها و آفت کش ها مخلوط شده و بدون هیچگونه اثر متقابل با یکدیگر به کار برده شوند. این مواد پـس از ١٢
– ۵ سال در اثر تجزیه میکروبی و یا تاثیر نور خورشید بتدریج از بین می رونـد و بـه مـوادی همچـون آب ، دی اکـسید کـربن و آمونیوم تبدیل می شوند ( پور اسماعیل و همکاران ، ١٣٨۶). تحقیقات کبیری و ظهوریان مهر (١٣٨۵) نشان دادکه هیدروژل هـای سوپر جاذب بر اثر دفعات متوالی جذب – واجذب آب های شور ، باعث انباشتگی و تجمع نمک نمی شوند و رفتار تورمی نمونه های داخلی با نمونه های تجاری قابل رقابت است . سوپر آب ، تحت فشار هم قادر به نگهداری آب جذب کرده خود است ولـی به محض نیاز ریشه ، آب را بسهولت در اختیار آن قرار می دهد. میانگین قطر ذرات سوپر جاذب برای کاربردهای بهداشتی حدود ٣٠٠ میکرومتر است . برای کشاورزی و باغبانی علمی ، بهتر است که ذرات بزرگتـر از ١- ٣ میلیمتـر و اسـتحکام بـالاتری داشـته باشند . علت این است که ذرات کوچک یا ژل های نرم فضاهای خالی در خاک را پر مـی کننـد و از تـنفس و جـذب آب ریـشه جلوگیری می نمایند ( محمود زاده و دولتی بانه ،١٣٨٧). جدول شماره ١، خصوصیات پلیمرهای سوپر آب ساخت ایران را نـشان می دهد :

زمینه های کاربرد پلیمرهای سوپرجاذب
– کشاورزی : از آنجا که با جذب سریع آب به میزان دهها برابـر وزن خـود بـه ژلـی بـا اسـتحکام بـالا تبـدیل مـی شـوند، در کشاورزی ، باغبانی ، گلکاری، فضای سبز ، درختکاری، پرورش گل از جایگاه ویژه ای برخوردارند ( پور اسـماعیل و همکـاران ،
.(۱۳۸۶
– مصارف بهداشتی و پزشکی و داروسازی : این مواد همچنین در پزشکی و در ترکیب داروهایی که نیاز به کنتـرل آزاد سـازی مواد موثر دارند به کار می روند.همچنین از این مواد می توان در تولید منسوجات بهداشتی بعنوان جاذب الرطوبه اسـتفاده نمـود ( پور اسماعیل و همکاران ، ١٣٨۶).
– حفظ تازگی میوه و سبزی بسته بندی شده : فیلم پلی اتیلن و نیل استات با سوپر جاذب نشاسته پلی اکـریلات مخلـوط و بـا چسب اورتان پوشش داده می شود که این فرایند برای حفظ تازگی میوه و سبزی بسته بندی شده مفیـد اسـت ( پـور اسـماعیل و همکاران ، ١٣٨۶).
– تثبیت شن های روان : این پلیمرها در ترکیب با مالچ رسی در تثبیت بیولوژیک شن های روان تـاثیر بـسزایی دارنـد ( جعفـر زاده و همکاران ، ١٣٨٣) .
– برف مصنوعی : از انواع پودری این پلیمرها می توان در تهیه برف مصنوعی جهت آماده سازی پیست های اسکی و و جـشن ها استفاده نمود (رهاب رزین ).
– امکان کشت در مناطق بیابانی و کمک به بیابان زدایی : کاربرد این مـواد مـی توانـد موجـب ذخیـره رطوبـت در دوره هـای بارندگی شده و از وقوع سیل های ناگهانی جلوگیری نماید و زمینه را برای رشد گیاهان بیابانی از قبیل تاغ ،گون فـراهم نمایـد ( خلیلی محله و همکاران ، ١٣٨۴).
– ژل های مخصوص آتش نشانی و ژل های سوختنی ( رهاب رزین ).
– کنترل فرسایش ورواناب : سوپر جاذب آنیونی پلی اکریل آمید (PAM ) در میلیونها هکتار از اراضی جهان به عنوان پلیمـری برای جلوگیری از فرسایش و افزایش نفوذ پذیری به کار می رود ( A.Entry et al ، ٢٠٠٢ ) .
البته کاربردهای اصلی سوپر جاذبها در دو زمینه بهداشتی و کشاورزی واقع می شود ( کبیری و ظهوریان مهر، ١٣٨۵) .
مزایای استفاده از سوپر جاذبها در کشاورزی
١- استفاده بهینه از آب ( ۵٠ تا ٧٠ درصد صرفه جویی در مصرف آب کشاورزی) چراکه این ترکیب ها با قدرت جـذبی بـسیار بالا از آبشویی و ورود بیش از حد آب آبیاری به درون سفره های آب زیر زمینی کاسته و این آب بیشتر در محیط ذخیره می گردد و راندمان مصرف آب بالا می رود ( خلیلی محله و همکاران ، ١٣٨۴) .
٢- استفاده بهینه از کود و سموم شیمیایی که در مناطق خشک و کم آب و اراضی دیم به علت کمبود رطوبت خـاک ، انحـلال عناصر غذایی پرمصرف و کم مصرف در آب خاک کم بوده و میزان جذب آنها نیز پایین خواهد بود که با مـصرف ترکیبهـای آلـی سوپرجاذب می توان کارایی مصرف کود را بالا برد . طبق گزارش های کریمی و نادری (١٣٨۵)، بیشترین کارایی مصرف کودها به صورت اثر توام ، با کـاربرد بیـشترین مقـدار سـوپرجاذب در خـاک هـای سـبک بدسـت آمـده اسـت . گـزارش هـای لاشـنگ و همکاران (٢٠٠٢) نیز حاکی از آزاد سازی تدریجی عناصر غذایی موجود در خاک در حضور سـوپرجاذب هـا بـود ، وی همچنـین اظهار نمود آفت کشهایی که مصرف خاکی دارند نیز در حضور سوپرجاذب ها کمتر شستشو می شـوند و آلـودگی ناشـی از ورود این مواد سمی به سفره های آب زیرزمینی نیز کمتر خواهد بود.
٣- جلوگیری ازتنشهای ناشی از نوسانات رطوبتی بخصوص در مناطق خشک ، که پلیمر با قرار دادن آب به طـور تـدریجی در اختیار گیاه ، تنش های حاصل از نوسانات رطوبتی را به حداقل می رسانند ( خلیلی محله و همکاران ، ١٣٨۴) . آزمایشات پزدانـی و همکاران (١٣٨۶) ، نشان داد که کاربرد ٢٢۵ کیلوگرم پلیمر سوپرجاذب در هکتار بهترین تاثیر را بر رشد و عملکرد سـویا حتـی در شرایط تنش خشکی داشته است و حتی در شرایط تنش خشکی هم می تواند میزان سود و افزایش عملکرد را نتیجه دهد .
۴- امکان کشت در سطوح شیبدار از طریق تراس بندی و کاهش شیب های تند به شیبهای کمتـر از ١٢ درجـه و سـپس بکـار گیری این مواد در جهت ذخیره رطوبت مناسب و جلوگیری از فرسایش آبی در مناطق خشک و نیمـه خـشک یکـی از روشـهای شکستن شیب زمین وجلوگیری از رواناب های سطحی می باشد که کاربرد سوپرجاذب ها این نواحی را برای کشت درختان میـوه و گیاهان علوفه ای مناسب می سازد و دیگرنیازی به احداث موانعی چون گابیون ، اپی و خشکه چین نخواهد بود (خلیلی محله و همکاران ، ١٣٨۴) .
۵- کمک به اصلاح ساختمان خاک و افزایش نفوذپذیری خاک نسبت به آب و هوا چرا که این ترکیـب هـا بـا جـذب آب بـه شدت افزایش حجم پیدا کرده و خاک حاوی آب بیشتری شده و بعد از تخلیه آب از این هیدروژل ها منقبض شده و منافـذ پـر از هوا ایجاد می شود که برای توسعه رشد میکروارگانیسم های هوازی مثل ریزوبیـوم هـا ، تیوباسـیلیوس ، میکـوریزا ، آزوسـپریلوم بسیار می تواند مفید واقع شود ( خلیلی محله و همکاران ، ١٣٨۴).
۶- جلوگیری از فرسایش خاک و از دست رفتن خاک های مرغوب کشاورزی ( سپاسخواه و بذرافشان ،٢٠٠۶) .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 10 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد