토양 습윤제 – EXOwet R3823 및 EXOwet R3831

습윤성은 물질이 액체와 접촉할 때 나타내는 특성을 나타내는 매개변수입니다. 토양의 농업적 적합성을 결정하고, 최소한의 물 소비로 최대한의 수확량을 얻기 위해 토양을 어떻게 습윤시켜야 하는지를 알려주기 때문에 토양의 매우 중요한 특성입니다. 개별 토양층의 습윤성은 토양 단면 내 물의 분포에 영향을 미칩니다. 습윤성이 낮은 소수성 토양의 경우, 폭우 후 표면에 물이 고여 표면 유출을 일으킬 위험이 있으며, 이는 토양의 환경적으로 유해한 수분 침식으로 이어질 수 있습니다. 이 현상의 결과로는 영양분 유출, 토양 황폐화, 그리고 장기적으로는 경작지 감소가 있습니다. 토양의 습윤성 및 토양 내 수분 이동은 화학적 및 입자 크기 조성, 공극률, 점토 및 부식질 비율, 유기물 및 무기물 함량, 염도, pH와 같은 토양 특성뿐만 아니라 기상 조건, 온도, 가뭄, 화재, 토양 오염, 농기계 연료 누출 및 농업 기술 관행과 같은 외부 요인의 영향을 받습니다.

토양 관개에 사용되는 계면활성제

계면 활성제는 전통적으로 작물 생산과 다양한 식물 보호 제품에 사용되어 왔습니다. 그러나 최근에는 관개수 첨가제로 사용되면서 농업 분야에서의 전 세계적인 사용량이 급증하고 있습니다. 계면활성제는 물과 토양의 계면에서 작용하여 관개수의 표면 장력을 감소시켜 토양에 더 쉽게 침투하고 수분을 공급합니다. 이는 물 사용 효율을 높이고 장기적으로는 영양분 유실을 줄이고 식물의 흡수율을 높여 작물 품질을 향상시키는 데 긍정적인 영향을 미칩니다. PCC 그룹은 이러한 토양 습윤제 수요에 부응하여 특수 비이온성 계면활성제 혼합물인 EXOwet R3823 과 EXOwet R3831을 제공합니다.

토양의 관개수 보유 능력

토양이 수분을 얼마나 효과적으로 보유하는지는 수분과 영양분이 유출되거나 증발하지 않고 실제로 뿌리 부분에 도달하는 양에 매우 중요합니다. 이 매개변수는 관개, 시비 및 토양의 전반적인 상태를 결정하는 데 큰 영향을 미칩니다. 아래 그래프는 토양에서 다양한 관개 용액의 수분 보유 계수를 비교합니다. 그림 1. 습윤 용액의 보유 계수 비교 . 이 실험은 건조된 범용 배양토 약 20g에 습윤 용액(물 또는 적절한 습윤제 1%용액) 약 60g을 첨가하고 토양에 얼마나 남아 있는지 측정하는 방식으로 진행되었습니다. 각 관개 용액의 보유 능력은 다음 공식으로 계산된 계수를 사용하여 비교했습니다.

뿌리 부분을 적셔주기

EXOwet R3823 및 R3831을 사용하면 관개수가 토양 표층에 유지될 수 있습니다. 아래 영상에서 이러한 상황을 시뮬레이션한 모습을 확인할 수 있습니다. 설탕 조각은 토양의 거시적 및 미시적 다공성 구조를 모방한 것입니다.

영상 1. 토양 뿌리층 습윤 시뮬레이션.
습윤제를 함유한 물은 상층부에 머무릅니다.

각각의 설탕 조각에 동일한 양의 관개 용액(15방울)을 뿌리고 다공성 구조 속으로 용액이 이동하는 것을 관찰했습니다. 몇 초 후, 첨가제가 없는 물은 즉시 하층부로 흘러내리는 반면, 0.5%습윤제 첨가제가 포함된 물은 상층부에 머무릅니다. 이는 첨가제가 포함된 물이 토양 뿌리층에 남아 식물이 훨씬 쉽게 이용할 수 있음을 보여줍니다. 반면 첨가제가 없는 물은 빠르게 하층부로 흘러내려 영양분 유실의 위험을 증가시킵니다.

침수에 의한 습윤 능력

EXOwet R3823 및 R3831 제품의 습윤 능력을 자체 개발한 ‘침지법을 이용한 습윤 능력 측정’ 방법을 사용하여 기준 물질 및 대조 시료인 물과 비교했습니다. 이를 위해 직경 30mm의 생면 편직물로 만든 표준화된 디스크를 사용했습니다. 측정은 습윤 시간 , 즉 면 디스크를 0.5%용액에 담근 후 가라앉기 시작하는 순간까지의 시간을 측정하는 방식으로 진행되었습니다. 결과는 아래 그래프에 요약되어 있습니다. 그림 2. 물 (대조군)과 0.5%습윤제 용액에 의한 면 디스크의 적심 시간 비교. EXOwet R 용액은 약 3분 만에 면 디스크를 적시는 반면, 대조군은 4분 후에야 적셔졌습니다. 습윤제를 첨가하지 않은 물은 시험 시작 후 2시간이 지나도 디스크를 적시지 못했습니다. 따라서 만족스러운 습윤성을 얻기 위해서는 계면활성제 첨가가 필수적임이 분명합니다.

토양의 수분 보유력

토양의 수분 보유력은 식물에 공급되는 물의 양을 늘리고 토양의 가뭄 저항력을 향상시키기 때문에 매우 중요한 현상입니다. 관개에 습윤제를 사용하면 토양의 수분 보유 능력이 크게 증가합니다. 다양한 관개 용액의 수분 보유 능력을 보여주기 위해 설탕 조각을 이용한 시뮬레이션을 다시 수행했습니다. 아래 사진은 습윤제를 첨가하지 않았을 때의 낮은 수분 보유 능력을 보여줍니다. 그림 1. 수분 보유 시뮬레이션. 0.5%습윤제 첨가제가 포함된 물은 훨씬 더 효과적으로 수분을 보유합니다. 각 설탕 조각에 관개 용액 25방울을 떨어뜨렸습니다. 몇 분 후, 첨가제가 없는 물은 다공성 구조에서 거의 완전히 빠져나간 반면, EXOwet R 용액은 완전히 수분을 보유했습니다. 이는 물에 소량의 계면활성제를 첨가하는 것만으로도 토양의 수분 보유 능력이 크게 향상됨을 보여줍니다. 이는 실제 환경에서 매우 중요한데, 토양 단면을 통한 빠른 물의 흐름은 식물 성장에 필수적인 영양분의 용탈을 초래할 수 있기 때문입니다.

EXOwet R3823 및 R3831을 사용한 반복 관개 처리

이전 연구들은 습윤제 용액을 사용하여 토양에 물을 주는 것이 물만 사용하는 것보다 훨씬 효과적이라는 것을 분명히 보여줍니다.

아래 영상은 EXOwet R3831 1%용액을 사용하여 반복적으로 관개 처리했을 때, 이후 물만 사용한 관개 주기에서 수분 흡수율에 어떤 영향을 미치는지 보여줍니다.

비디오 2. 처리 횟수에 따른 습윤 속도 비교 EXOwet R3831 1%용액 사용

본 연구에서는 토양(토양 유기물)을 모방한 생분해성 피트 화분을 첨가제가 없는 물이 담긴 접시에 넣었습니다. 화분 1은 EXOwet R3831 용액으로 미리 적시지 않았고, 화분 2는 EXOwet R3831 용액으로 한 번 적신 후 건조시켰으며, 화분 3 은 EXOwet R3831 용액으로 두 번 적신 후 건조시켰습니다.

몇 분 후에도 화분 1은 여전히 ​​물을 흡수하지 않고 있는 반면, 화분 2는 적당한 속도로 물을 흡수하는 것을 관찰할 수 있습니다. 화분 3은 매우 빠르게 포화되었습니다(10분 후 완전 포화).

이 실험의 결론은 다음과 같습니다. 토양에 습윤제 용액을 미리 처리하면 이후 관개 처리 시 수분 흡수가 증가하고 가속화됩니다. 이는 토양 습윤제 용액을 사용하여 여러 번 관개 처리하는 것이 타당함을 확인시켜 줍니다.

실제 토양 샘플을 사용하여 유사한 연구를 수행했습니다. 바닥에 구멍이 뚫린 용기에 약 100g의 건조된 다용도 화분용 배양토를 채운 후, 물 또는 1%습윤제 용액으로 처리하고 건조시켰습니다. 그런 다음 토양이 담긴 용기를 깨끗한 물이 담긴 페트리 접시에 담그고 흡수되는 데 걸린 시간과 용액의 양을 측정했습니다. 결과는 아래 그래프에 나와 있습니다.

그림 3. 다양한 관개 용액으로 미리 적신 토양의 습윤 속도 및 수분 흡수량 비교. 본 연구를 통해 관개수에 습윤제를 첨가하면 총 수분 흡수량뿐만 아니라 흡수 속도도 증가한다는 것을 알 수 있다. EXOwet R 용액으로 미리 적신 토양은 물만 사용한 토양보다 관수 후 첫 1분 동안 약 10배 더 많은 물을 흡수한다. EXOwet R의 최대 수분 흡수량은 10~15분 만에 도달하는 반면, 물만 사용한 경우에는 흡수량 증가가 거의 선형적이지만, 1시간 후에도 습윤제를 사용한 경우보다 1.5배 낮다.

요약

수행된 연구에서 알 수 있듯이, 계면활성제, 특히 습윤제 계열의 계면활성제를 사용하면 토양에 상당하고 눈에 띄는 효과를 나타낼 수 있습니다. EXOwet R을 사용하면 다음과 같은 많은 이점이 있습니다.

• 토양의 소수성으로 인한 부정적인 영향을 완화합니다.
• 빠르고 균일한 토양 관개.
• 식물 생장과 농업 생산에 필요한 물 공급량 증가.
• 뿌리 부분의 수분 보유력.
• 지표수 축적, 지표 유출 및 토양 침식과 같은 악영향을 예방합니다.
• 토양 건강이 전반적으로 개선되었습니다.