Toprak ıslatıcı maddeler – EXOwet R3823 ve EXOwet R3831

Islatılabilirlik, bir malzemenin sıvılarla temas ettiğinde gösterdiği davranışı karakterize eden bir parametredir. Toprağın tarımsal uygunluğunu belirlediği ve en düşük su tüketimiyle en yüksek verimi elde etmek için nasıl nemlendirilmesi gerektiğini gösterdiği için son derece önemli bir toprak özelliğidir.

Toprak katmanlarının ıslatılabilirliği, toprak profilindeki su dağılımını etkiler. Düşük ıslatılabilirliğe sahip hidrofobik topraklarda, şiddetli yağmurdan sonra yüzeylerinde su birikme ve yüzey akışı riski vardır; bu da çevreye zararlı toprak erozyonuna yol açabilir. Bu olayın sonuçları arasında besin maddelerinin yıkanması, toprak bozulması ve uzun vadede ekilebilir arazinin azalması yer almaktadır.

Toprağın ıslanabilirliği ve toprak içindeki su hareketi, kimyasal ve granülometrik bileşimi, gözenekliliği, kil ve humus fraksiyonlarının oranı, organik madde ve minerallerin miktarı, tuzluluk, pH gibi özelliklerinin yanı sıra dış faktörlerden de etkilenir: hava koşulları, sıcaklık, kuraklık, yangınlar, toprak kirliliği, tarım makinelerinden kaynaklanan yakıt sızıntıları ve tarımsal teknik uygulamalar.

Toprak sulamasında yüzey aktif maddeler

Yüzey aktif maddeler geleneksel olarak bitki üretiminde ve çeşitli bitki koruma ürünleriyle ilişkilendirilerek kullanılmıştır. Bununla birlikte, sulama suyuna katkı maddesi olarak uygulanmaları nedeniyle tarım sektöründeki küresel kullanımları önemli ölçüde artmıştır.

Su ve toprak arasındaki arayüzde etki eden yüzey aktif maddeler, sulama suyunun yüzey gerilimini azaltarak toprağa daha kolay nüfuz etmesini ve nemlendirmesini sağlar. Bu, su kullanım verimliliği üzerinde ve uzun vadede, kısmen besin maddelerinin yıkanmasını azaltarak ve bitkiler tarafından emilimini artırarak, ürün kalitesi üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir.

PCC Grubu, iyonik olmayan yüzey aktif maddelerin özel karışımlarını – EXOwet R3823 ve EXOwet R3831 – sunarak toprak ıslatıcı maddelere olan talebe yanıt vermektedir.

Toprağın sulama suyunu tutma yeteneği

Toprağın suyu ne kadar etkili tuttuğu, nem ve besin maddelerinin ne kadarının akıp gittiği veya buharlaştığı açısından çok önemlidir. Bu parametre, sulama, gübreleme ve toprağın genel durumunun etkinliğini büyük ölçüde belirler. Aşağıdaki grafik, topraktaki çeşitli sulama çözümlerinin tutma katsayılarını karşılaştırmaktadır:

Şekil 1. Islatma çözeltileri için tutma katsayılarının karşılaştırılması.

Test, yaklaşık 20 g kuru evrensel saksı toprağına yaklaşık 60 g ıslatma çözeltisi (su veya uygun bir ıslatıcı maddenin %1’lik çözeltisi) uygulanmasını ve çözeltinin toprakta ne kadar tutulduğunun ölçülmesini içeriyordu. Bireysel sulama çözeltilerinin tutma kapasitesi, aşağıdaki formülden hesaplanan bir katsayı kullanılarak karşılaştırıldı:

Kök bölgesini nemlendirmek

EXOwet R3823 ve R3831 kullanımı, sulama suyunun toprağın üst katmanlarında tutulmasını sağlar. Bu tür bir durumun simülasyonu aşağıdaki videoda gösterilmektedir. Şeker küpleri, toprağın makro ve mikro gözenekli yapısını taklit eder.

Video 1. Toprak kök bölgesinin ıslanmasının simülasyonu.
Islatıcı madde içeren su üst katmanlarda tutulur.

Her bir şeker küpüne aynı miktarda sulama çözeltisi (15 damla) serpildi ve gözenekli yapının derinliklerine doğru hareketi gözlemlendi. Birkaç saniye sonra, katkı maddesi içermeyen suyun anında alt katmana aktığı, %0,5 oranında ıslatıcı madde katkılı suyun ise üst katmanda tutulduğu görülebilir. Bu, katkı maddesi içeren suyun, katkı maddesi içermeyen suya kıyasla bitkiler için çok daha kolay erişilebilir olduğu toprağın kök bölgesinde nasıl kaldığını göstermektedir. Katkı maddesi içermeyen su ise hızla daha derin katmanlara akar ve böylece besin maddelerinin yıkanması riskini de beraberinde getirir.

Daldırma yoluyla ıslatma kapasitesi

EXOwet R3823 ve R3831 ürünlerinin ıslatma kapasiteleri, referans standart ve kontrol numunesi olarak su ile, şirket içi "Daldırma yoluyla ıslatma kapasitesinin belirlenmesi" yöntemi kullanılarak karşılaştırılmıştır. Bu amaçla, 30 mm çapında ham pamuklu örme kumaştan yapılmış standartlaştırılmış diskler kullanılmıştır. Belirleme, ıslatma süresinin , yani pamuklu diskin %0,5’lik bir çözeltiye daldırılması ile batmaya başladığı an arasındaki sürenin ölçülmesini içermektedir. Sonuçlar aşağıdaki grafikte özetlenmiştir:

Şekil 2. Pamuk disklerin su (kontrol) ve %0,5’lik ıslatıcı madde çözeltileriyle ıslanma sürelerinin karşılaştırılması.

EXOwet R çözeltileri pamuk diskleri sadece yaklaşık 3 dakika sonra ıslatırken, kontrol numunesi sadece 4 dakika sonra ıslatmaktadır. Buna karşılık, ıslatıcı madde eklenmemiş su, testin başlangıcından 2 saat sonra bile diskleri ıslatmamaktadır. Bu nedenle, tatmin edici ıslatma özelliklerine ulaşmak için yüzey aktif maddelerin eklenmesinin şart olduğu açıktır.

Toprakta su tutma kapasitesi

Toprakta su tutma kapasitesi son derece önemli bir olgudur, çünkü bitkilere suyun daha kolay ulaşmasını sağlar ve toprağın kuraklığa karşı direncini artırır. Sulamada ıslatıcı maddelerin kullanılması, toprağın su tutma kapasitesini önemli ölçüde artırır. Çeşitli sulama çözümlerinin su tutma kapasitesini göstermek için, şeker küpleri kullanılarak bir simülasyon daha gerçekleştirildi. Aşağıdaki fotoğraflar, ıslatıcı madde eklenmeden elde edilen düşük su tutma kapasitesini göstermektedir:

Şekil 1. Su tutma simülasyonu. %0,5 ıslatıcı madde katkılı su çok daha etkili bir şekilde tutulmaktadır.

Üstteki şeker küplerinin her birine 25 damla sulama çözeltisi damlatıldı. Birkaç dakika sonra, katkı maddesi içermeyen suyun gözenekli yapıdan neredeyse tamamen boşaldığı, EXOwet R çözeltilerinin ise tamamen tutulduğu gözlemlendi. Bu, suya az miktarda yüzey aktif madde eklenmesinin bile toprağın su tutma kapasitesini önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. Bu, gerçek dünya koşullarında son derece önemlidir, çünkü toprak profilinden hızlı su akışı, bitki büyümesi için gerekli besin maddelerinin yıkanmasına yol açabilir.

EXOwet R3823 ve R3831 kullanılarak tekrarlanan sulama uygulamaları.

Önceki çalışmalar, toprağı ıslatıcı madde çözeltileri kullanarak sulamanın, sadece su kullanmaya kıyasla önemli ölçüde daha etkili olduğunu açıkça göstermektedir.

Aşağıdaki video, %1’lik EXOwet R3831 çözeltisi kullanılarak yapılan tekrarlanan sulama işlemlerinin, daha sonraki sulama döngülerinde sadece su kullanılarak yapılan sulama işlemleri sırasında su emilim oranını nasıl etkilediğini göstermektedir:

Video 2. %1’lik EXOwet R3831 çözeltisi kullanılarak, işlem sayısına bağlı olarak ıslatma oranlarının karşılaştırılması
Çalışmada, katkı maddesi içermeyen su dolu kaplara yerleştirilen, toprağı (toprak organik maddesi) simüle eden biyolojik olarak parçalanabilir turba saksılar kullanılmıştır; 1 numaralı saksı EXOwet R3831 çözeltisiyle önceden nemlendirilmemiş, 2 numaralı saksı EXOwet R3831 çözeltisiyle bir kez nemlendirilmiş ve ardından kurutulmuş, 3 numaralı saksı ise EXOwet R3831 çözeltisiyle iki kez nemlendirilmiş ve ardından kurutulmuştur.

Birkaç dakika sonra, 1 numaralı saksının hala su emmediği; 2 numaralı saksıda ise su emme oranının orta düzeyde olduğu gözlemlenebilir; 3 numaralı saksı çok hızlı bir şekilde doygun hale gelirken (10 dakika sonra tam doygunluk gerçekleşti).

Bu deneyden elde edilen sonuç şöyledir: Toprağı ıslatıcı çözeltilerle önceden ıslatmak, sonraki sulama işlemlerinde su emilimini artırır ve hızlandırır. Bu, toprak ıslatıcı çözeltileri kullanılarak birden fazla sulama işlemi yapmanın geçerliliğini doğrular.

Gerçek toprak örnekleri üzerinde benzer bir çalışma yapılmıştır. Tabanına delik açılmış kaplar yaklaşık 100 g kurutulmuş çok amaçlı saksı toprağı ile doldurulmuş; bunlar su veya %1’lik ıslatıcı çözeltilerle işlem görmüş ve daha sonra kurutulmuştur. Toprak içeren kaplar daha sonra sade su içeren petri kaplarına daldırılmış ve emilen çözeltinin hacmi ve geçen süre ölçülmüştür. Sonuçlar aşağıdaki grafikte gösterilmiştir:

Şekil 3. Çeşitli sulama çözeltileriyle önceden nemlendirilmiş toprağın ıslatma hızı ve emilen su miktarının karşılaştırılması.

Çalışmadan, sulama suyuna katkı maddesi olarak ıslatıcı maddelerin kullanılmasının sadece emilen toplam su miktarını değil, aynı zamanda emilim hızını da artırdığı sonucuna varılabilir. EXOwet R çözeltileriyle önceden nemlendirilmiş toprak, sulamadan sonraki ilk dakikada sadece suyla nemlendirilmiş toprağa göre yaklaşık 10 kat daha fazla su emer. EXOwet R için maksimum su alımı yaklaşık 10-15 dakika gibi erken bir sürede gerçekleşirken, sadece su için alımdaki artış yaklaşık olarak doğrusaldır; ancak 1 saat sonra bile ıslatıcı maddelere göre 1,5 kat daha düşüktür.

Özet

Yapılan araştırmalardan da görülebileceği gibi, yüzey aktif maddelerin, özellikle ıslatıcı maddeler grubundan olanların kullanımı, toprakta önemli ve fark edilebilir etkiler yaratabilir. EXOwet R’nin kullanımı birçok fayda sağlar:

• Toprağın hidrofobik yapısından kaynaklanan olumsuz etkileri azaltmak.
• Hızlı ve homojen toprak sulaması.
• Bitki gelişimi ve tarımsal üretim için su kaynaklarının artması.
• Kök bölgesinde suyun tutulması.
• Yüzey suyu birikmesi, yüzey akışı ve toprak erozyonu gibi olumsuz olayların önlenmesi.
• Toprak sağlığında genel iyileşme.