สารเพิ่มความชุ่มชื้นในดิน – EXOwet R3823 และ EXOwet R3831

ความสามารถในการเปียกน้ำเป็นพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงพฤติกรรมของวัสดุเมื่อสัมผัสกับของเหลว เป็นคุณสมบัติที่สำคัญอย่างยิ่งของดิน เนื่องจากเป็นตัวกำหนดความเหมาะสมทางการเกษตรและบ่งชี้ว่าควรให้ความชุ่มชื้นแก่ดินอย่างไรเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงสุดโดยใช้น้ำน้อยที่สุด

ความสามารถในการเปียกน้ำของชั้นดินแต่ละชั้นมีอิทธิพลต่อการกระจายตัวของน้ำภายในหน้าตัดดิน ในกรณีของดินที่ไม่ดูดซับน้ำและมีความสามารถเปียกน้ำต่ำ มีความเสี่ยงที่น้ำจะสะสมอยู่บนพื้นผิวหลังฝนตกหนักและทำให้เกิดน้ำไหลบ่า ซึ่งอาจนำไปสู่การกัดเซาะดินจากน้ำที่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม ผลที่ตามมาของปรากฏการณ์นี้ ได้แก่ การชะล้างสารอาหาร การเสื่อมโทรมของดิน และในระยะยาว การลดลงของพื้นที่เพาะปลูก ระดับความสามารถในการดูดซับน้ำและการเคลื่อนที่ของน้ำภายในดินได้รับอิทธิพลจากคุณสมบัติของดิน เช่น องค์ประกอบทางเคมีและขนาดอนุภาค ความพรุน สัดส่วนของดินเหนียวและฮิวมัส ปริมาณอินทรียวัตถุและแร่ธาตุ ความเค็ม ค่า pH รวมถึงปัจจัยภายนอก เช่น สภาพอากาศ อุณหภูมิ ภัยแล้ง ไฟไหม้ การปนเปื้อนของดิน การรั่วไหลของเชื้อเพลิงจากเครื่องจักรทางการเกษตร และวิธีการทางการเกษตร

สารลดแรงตึงผิวในการชลประทานดิน

สารลดแรงตึงผิว ถูกนำมาใช้ในการผลิตพืชผลทางการเกษตรและเกี่ยวข้องกับผลิตภัณฑ์ป้องกันพืชต่างๆ มาอย่างยาวนาน อย่างไรก็ตาม การใช้งานทั่วโลกในภาคการเกษตรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเนื่องจากการนำไปใช้เป็นสารเติมแต่งในน้ำชลประทาน

สารลดแรงตึงผิวทำหน้าที่ที่ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำและดิน ช่วยลดแรงตึงผิวของน้ำชลประทาน ทำให้สามารถซึมเข้าสู่ดินได้ง่ายขึ้นและทำให้ดินชุ่มชื้น ซึ่งส่งผลดีต่อประสิทธิภาพการใช้น้ำ และในระยะยาวต่อคุณภาพของพืชผล โดยส่วนหนึ่งเกิดจากการลดการชะล้างของสารอาหารและเพิ่มการดูดซึมสารอาหารของพืช

กลุ่มบริษัท PCC ตอบสนองความต้องการสารเพิ่มความชุ่มชื้นในดินโดยนำเสนอสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุไฟฟ้าสูตรพิเศษ ได้แก่ EXOwet R3823 และ EXOwet R3831

ความสามารถของดินในการกักเก็บน้ำเพื่อการชลประทาน

ประสิทธิภาพในการกักเก็บน้ำของดินมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อปริมาณความชื้นและสารอาหารที่ไปถึงบริเวณรากพืช แทนที่จะไหลออกไปหรือระเหยไป พารามิเตอร์นี้เป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพของการชลประทาน การใส่ปุ๋ย และสภาพโดยรวมของดินเป็นส่วนใหญ่ กราฟด้านล่างเปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์การกักเก็บน้ำของสารละลายชลประทานต่างๆ ในดิน:

รูปที่ 1 การ เปรียบเทียบค่าสัมประสิทธิ์การกักเก็บของสารละลายที่ใช้ในการทำให้เปียก

การทดสอบเกี่ยวข้องกับการใช้สารละลายเพิ่มความชุ่มชื้นประมาณ 60 กรัม (น้ำหรือสารละลายเพิ่มความชุ่มชื้นที่เหมาะสมความเข้มข้น 1%) กับดินปลูกอเนกประสงค์แห้งประมาณ 20 กรัม และวัดปริมาณสารละลายที่กักเก็บไว้ในดิน ความสามารถในการกักเก็บของสารละลายแต่ละชนิดถูกเปรียบเทียบโดยใช้ค่าสัมประสิทธิ์ที่คำนวณจากสูตร:

การทำให้บริเวณรากชุ่มชื้น

การใช้ EXOwet R3823 และ R3831 ช่วยให้สามารถกักเก็บน้ำชลประทานไว้ในชั้นดินด้านบนได้ วิดีโอข้างล่างแสดงการจำลองสถานการณ์ดังกล่าว โดยก้อนน้ำตาลจำลองโครงสร้างรูพรุนขนาดใหญ่และขนาดเล็กของดิน

วิดีโอ 1. การจำลองการเปียกชื้นของบริเวณรากพืชในดิน
น้ำที่มีสารช่วยให้เปียกชื้นจะถูกกักเก็บไว้ในชั้นบนของดิน

“แต่ละก้อนน้ำตาลถูกพรมด้วยสารละลายน้ำในปริมาณเท่ากัน (15 หยด) และสังเกตการเคลื่อนที่ของสารละลายลงไปในโครงสร้างที่มีรูพรุน หลังจากนั้นไม่กี่วินาที จะเห็นได้ว่าน้ำที่ไม่มีสารเติมแต่งจะไหลลงสู่ชั้นล่างทันที ในขณะที่น้ำที่มีสารเติมแต่งลดแรงตึงผิว 0.5%จะคงอยู่ในชั้นบน นี่แสดงให้เห็นว่าน้ำที่มีสารเติมแต่งจะคงอยู่ในบริเวณรากของดิน ซึ่งพืชสามารถดูดซึมได้ง่ายกว่าน้ำที่ไม่มีสารเติมแต่ง ซึ่งจะไหลลงสู่ชั้นที่ลึกกว่าอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการชะล้างสารอาหารเพิ่มเติม”

ความสามารถในการดูดซับน้ำโดยการแช่

ได้ทำการเปรียบเทียบความสามารถในการดูดซับน้ำของผลิตภัณฑ์ EXOwet R3823 และ R3831 กับสารมาตรฐานอ้างอิงและน้ำเป็นตัวอย่างควบคุม โดยใช้วิธีการภายในองค์กรที่เรียกว่า ‘การหาความสามารถในการดูดซับน้ำโดยการจุ่ม’ สำหรับการทดสอบนี้ ใช้แผ่นผ้าฝ้ายดิบถักขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม. วิธีการหาความสามารถในการดูดซับน้ำคือ การวัด เวลาการดูดซับน้ำ กล่าวคือ เวลาตั้งแต่จุ่มแผ่นผ้าฝ้ายลงในสารละลาย 0.5%จนถึงเวลาที่แผ่นผ้าเริ่มจม ผลลัพธ์สรุปได้ในกราฟด้านล่าง:

รูปที่ 2 การ เปรียบเทียบเวลาในการเปียกของแผ่นสำลีด้วยน้ำ (ตัวควบคุม) และสารละลายสารช่วยให้เปียกความเข้มข้น 0.5%

สารละลาย EXOwet R ทำให้แผ่นสำลีเปียกได้ภายในเวลาเพียงประมาณ 3 นาที ในขณะที่ตัวอย่างควบคุมใช้เวลา 4 นาที ส่วนน้ำเปล่าที่ไม่มีสารช่วยให้เปียกนั้นไม่ทำให้แผ่นสำลีเปียกเลยแม้หลังจากเริ่มการทดสอบไปแล้ว 2 ชั่วโมง ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าการเติมสารลดแรงตึงผิวมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อการได้คุณสมบัติการเปียกที่น่าพอใจ

การกักเก็บน้ำในดิน

การกักเก็บน้ำในดินเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญอย่างยิ่ง เพราะช่วยเพิ่มปริมาณน้ำที่พืชสามารถใช้ได้และทำให้ดินทนทานต่อความแห้งแล้งได้ดีขึ้น การใช้สารเพิ่มความชุ่มชื้นในการชลประทานช่วยเพิ่มความสามารถในการกักเก็บน้ำของดินได้อย่างมาก

เพื่อแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกักเก็บน้ำของระบบชลประทานต่างๆ จึงได้ทำการจำลองอีกครั้งโดยใช้ก้อนน้ำตาล ภาพถ่ายด้านล่างแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกักเก็บน้ำที่ต่ำเมื่อไม่มีการเติมสารเพิ่มความชุ่มชื้น

รูปที่ 1 การจำลองการกักเก็บน้ำ น้ำที่เติมสารลดแรงตึงผิว 0.5%สามารถกักเก็บได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

“แต่ละก้อนน้ำตาลด้านบนถูกทำให้ชุ่มด้วยสารละลายน้ำ 25 หยด หลังจากนั้นไม่กี่นาที พบว่าน้ำที่ไม่มีสารเติมแต่งเกือบไหลออกจากโครงสร้างที่มีรูพรุนไปหมด ในขณะที่สารละลาย EXOwet R ยังคงกักเก็บไว้ได้อย่างสมบูรณ์ นี่แสดงให้เห็นว่าแม้การเติมสารลดแรงตึงผิวเพียงเล็กน้อยลงในน้ำก็สามารถเพิ่มความสามารถในการกักเก็บน้ำของดินได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมจริง เนื่องจากน้ำที่ไหลผ่านชั้นดินอย่างรวดเร็วอาจนำไปสู่การชะล้างสารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชได้”

การให้น้ำซ้ำหลายครั้งโดยใช้ EXOwet R3823 และ R3831

การศึกษาที่ผ่านมาแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า การรดน้ำดินโดยใช้สารละลายสารช่วยให้ดินชุ่มชื้นนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้น้ำเปล่าเพียงอย่างเดียวอย่างเห็นได้ชัด

วิดีโอด้านล่างแสดงให้เห็นว่า การรดน้ำซ้ำๆ โดยใช้สารละลาย EXOwet R3831 ความเข้มข้น 1%ส่งผลต่ออัตราการดูดซับน้ำอย่างไร ในรอบการรดน้ำครั้งต่อๆ ไปที่ใช้น้ำเปล่าเพียงอย่างเดียว:

วิดีโอ 2. การเปรียบเทียบอัตราการเปียกชื้นขึ้นอยู่กับจำนวนครั้งของการบำบัด
โดยใช้สารละลาย EXOwet R3831 ความเข้มข้น 1%

การศึกษาครั้งนี้ใช้กระถางพีทที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งจำลองดิน (อินทรียวัตถุในดิน) โดยวางกระถางไว้ในภาชนะที่บรรจุน้ำโดยไม่ใส่สารเติมแต่ง กระถางที่ 1 ไม่ได้ทำให้ชุ่มด้วยสารละลาย EXOwet R3831 ก่อน กระถางที่ 2 ทำให้ชุ่มด้วยสารละลาย EXOwet R3831 หนึ่งครั้งแล้วจึงทำให้แห้ง ในขณะที่ กระถางที่ 3 ทำให้ชุ่มด้วยสารละลาย EXOwet R3831 สองครั้งแล้วจึงทำให้แห้ง

จะเห็นได้ว่า หลังจากผ่านไปไม่กี่นาที กระถางที่ 1 ยังไม่ดูดซับน้ำ ในกระถางที่ 2 อัตราการดูดซับน้ำอยู่ในระดับปานกลาง ในขณะที่กระถางที่ 3 ดูดซับน้ำจนอิ่มตัวอย่างรวดเร็ว (อิ่มตัวอย่างสมบูรณ์หลังจาก 10 นาที)

ข้อสรุปจากการทดลองนี้คือ การทำให้ดินชุ่มด้วยสารละลายตัวเร่งการดูดซับน้ำก่อน ส่งผลให้การดูดซับน้ำเพิ่มขึ้นและเร็วขึ้นในระหว่างการให้น้ำครั้งต่อๆ ไป ซึ่งยืนยันความถูกต้องของการดำเนินการให้น้ำหลายครั้งโดยใช้สารละลายตัวเร่งการดูดซับน้ำในดิน

มีการศึกษาที่คล้ายกันนี้กับตัวอย่างดินจริงด้วย นำภาชนะที่มีรูเจาะที่ฐานมาเติมดินปลูกอเนกประสงค์แห้งประมาณ 100 กรัม จากนั้นเติมน้ำหรือสารละลายสารช่วยให้ดินชุ่มชื้นความเข้มข้น 1%แล้วจึงนำไปตากให้แห้ง หลังจากนั้น นำภาชนะที่มีดินไปแช่ในจานเพาะเชื้อที่มีน้ำเปล่า แล้ววัดเวลาและปริมาตรของสารละลายที่ถูกดูดซึม ผลลัพธ์แสดงในกราฟด้านล่าง:

รูปที่ 3 การเปรียบเทียบอัตราการเปียกและการดูดซับน้ำของดินที่ผ่านการทำให้ชุ่มชื้นด้วยสารละลายชลประทานชนิดต่างๆ

“จากการศึกษา สรุปได้ว่า การใช้สารเพิ่มความเปียกชื้นเป็นส่วนผสมในน้ำชลประทาน ไม่เพียงแต่เพิ่มปริมาณน้ำทั้งหมดที่พืชดูดซึมได้เท่านั้น แต่ยังเพิ่มอัตราการดูดซึมอีกด้วย ดินที่ชุ่มด้วยสารละลาย EXOwet R จะดูดซึมน้ำได้มากกว่าดินที่ชุ่มด้วยน้ำเปล่าประมาณ 10 เท่า ในนาทีแรกหลังการรดน้ำ การดูดซึมน้ำสูงสุดของ EXOwet R จะเกิดขึ้นเร็วที่สุดในเวลาประมาณ 10-15 นาที ในขณะที่น้ำเปล่า การดูดซึมจะเพิ่มขึ้นแบบเชิงเส้นโดยประมาณ อย่างไรก็ตาม แม้หลังจากผ่านไป 1 ชั่วโมง การดูดซึมก็ยังต่ำกว่าสารเพิ่มความเปียกชื้นถึง 1.5 เท่า”

สรุป

จากการวิจัยที่ดำเนินการมา พบว่าการใช้สารลดแรงตึงผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารในกลุ่มสารช่วยให้เปียก สามารถก่อให้เกิดผลกระทบที่สำคัญและเห็นได้ชัดในดิน การใช้ EXOwet R นำมาซึ่งประโยชน์มากมาย:

• ลดผลกระทบเชิงลบที่เกิดจากคุณสมบัติไม่ดูดซับน้ำของดิน
• การให้น้ำดินอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ
• เพิ่มปริมาณน้ำที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืชและการผลิตทางการเกษตร
• การกักเก็บน้ำในบริเวณรากพืช
• การป้องกันปรากฏการณ์ที่ไม่พึงประสงค์ เช่น การสะสมของน้ำบนพื้นผิว การไหลบ่าของน้ำบนพื้นผิว และการกัดเซาะดิน
• โดยรวมแล้ว สุขภาพของดินดีขึ้น