Зволожувачі ґрунту – EXOwet R3823 та EXOwet R3831

Змочуваність – це параметр, що характеризує поведінку матеріалу під час контакту з рідинами. Це надзвичайно важлива властивість ґрунту, оскільки вона визначає його сільськогосподарську придатність і вказує, як його слід зволожувати, щоб досягти максимально можливої ​​врожайності з мінімально можливим споживанням води.

Змочуваність окремих шарів ґрунту впливає на розподіл води в ґрунтовому профілі. У випадку гідрофобних ґрунтів з низькою змочуваністю існує ризик накопичення води на їхній поверхні після сильних опадів та спричинення поверхневого стоку, що може призвести до екологічно шкідливої ​​водної ерозії ґрунту. Наслідки цього явища включають вимивання поживних речовин, деградацію ґрунту та, в довгостроковій перспективі, зменшення площі орних земель.

На ступінь змочуваності ґрунту та рух води в ґрунті впливають його властивості, такі як хімічний та гранулометричний склад, пористість, співвідношення глинистої та гумусової фракцій, кількість органічної речовини та мінералів, солоність, pH, а також зовнішні фактори: погодні умови, температура, посухи, пожежі, забруднення ґрунту, витоки палива з сільськогосподарської техніки та агротехнічні заходи.

Поверхнево-активні речовини в ґрунтовому зрошенні

Поверхнево-активні речовини традиційно використовувалися у виробництві сільськогосподарських культур та пов’язувалися з різними засобами захисту рослин. Однак їх глобальне використання в сільськогосподарському секторі різко зросло через їх застосування як добавки до зрошувальної води.

Поверхнево-активні речовини, діючи на межі розділу між водою та ґрунтом, знижують поверхневий натяг зрошувальної води, дозволяючи їй легше проникати в ґрунт та зволожувати його. Це позитивно впливає на ефективність використання води та, в довгостроковій перспективі, на якість врожаю, частково шляхом зменшення вимивання поживних речовин та збільшення їх поглинання рослинами.

Група PCC реагує на попит на зволожувачі ґрунту, пропонуючи спеціалізовані суміші неіоногенних поверхнево-активних речовин – EXOwet R3823 та EXOwet R3831.

Здатність ґрунту утримувати воду для зрошення

Наскільки ефективно ґрунт утримує воду, вирішально впливає на те, скільки вологи та поживних речовин фактично досягає кореневої зони, а не стікає чи випаровується. Цей параметр значною мірою визначає ефективність зрошення, удобрення та загальний стан ґрунту. Графік нижче порівнює коефіцієнти утримання різних зрошувальних розчинів у ґрунті:

Рисунок 1. Порівняння коефіцієнтів утримання для зволожувальних розчинів.

Випробування включало нанесення приблизно 60 г зволожувального розчину (води або 1%розчину відповідного зволожувального агента) на приблизно 20 г сухого універсального компосту для горщиків та вимірювання того, скільки розчину утримується в ґрунті. Здатність утримування окремих зрошувальних розчинів порівнювали за допомогою коефіцієнта, розрахованого за формулою:

Зволоження кореневої зони

Використання EXOwet R3823 та R3831 дозволяє утримувати поливну воду у верхніх шарах ґрунту. Моделювання такої ситуації показано у відео нижче. Цукрові кубики імітують макро- та мікропористу структуру ґрунту.

Відео 1. Моделювання зволоження кореневої зони ґрунту.
Вода, що містить змочувальні речовини, затримується у верхніх шарах.

Кожен кубик цукру посипали однаковою кількістю зрошувального розчину (15 крапель) і спостерігали його просування глибше в пористу структуру. Через кілька секунд можна побачити, що вода без добавок миттєво стікає в нижній шар, тоді як вода з 0,5%добавкою змочувального агента затримується у верхньому шарі. Це ілюструє, як вода, що містить добавки, залишається в кореневій зоні ґрунту, де вона набагато доступніша для рослин порівняно з водою без добавок, яка швидко стікає в глибші шари, що несе додатковий ризик вимивання поживних речовин.

Змочувальна здатність шляхом занурення

Змочувальну здатність продуктів EXOwet R3823 та R3831 порівнювали з еталонним стандартом та водою як контрольним зразком, також використовуючи власний метод «Визначення змочувальної здатності зануренням». Для цього використовували стандартизовані диски, виготовлені з трикотажної тканини з необробленої бавовни, діаметром 30 мм. Визначення включало вимірювання часу змочування , тобто часу між зануренням ватного диска в 0,5%розчин і моментом, коли він починає занурюватися. Результати зведені на графіку нижче:

Рисунок 2. Порівняння часу змочування ватних дисків водою (контроль) та 0,5%розчинами змочувальних речовин.

Розчини EXOwet R змочують ватні диски вже приблизно через 3 хвилини, контрольний зразок – лише через 4 хвилини, тоді як вода без додавання змочувальних речовин не змочує диски навіть через 2 години після початку випробування. Тому очевидно, що додавання поверхнево-активних речовин є важливим для досягнення задовільних змочувальних властивостей.

Затримка води в ґрунті

Утримання води в ґрунті є надзвичайно важливим явищем, оскільки воно збільшує доступність води для рослин і покращує стійкість ґрунту до посухи. Використання зволожувальних агентів у зрошенні значно підвищує вологоутримувальну здатність ґрунту.

Для ілюстрації вологоутримуючої здатності різних зрошувальних розчинів було проведено моделювання знову з використанням цукрових кубиків. Фотографії нижче показують низьку вологоутримувальну здатність без додавання зволожувальних агентів:

Рисунок 1. Моделювання утримання води. Вода з 0,5%добавкою змочувального агента утримується набагато ефективніше.

Кожен з верхніх цукрових кубиків зволожували 25 краплями розчину для зрошення. Через кілька хвилин було помічено, що вода без добавок майже повністю стікала з пористої структури, тоді як розчини EXOwet R повністю утримувалися. Це свідчить про те, що навіть невелике додавання поверхнево-активних речовин до води значно збільшує здатність ґрунту утримувати воду. Це надзвичайно важливо в реальних умовах, оскільки швидкий потік води через профіль ґрунту може призвести до вимивання поживних речовин, необхідних для росту рослин.

Повторні зрошувальні процедури з використанням EXOwet R3823 та R3831

Попередні дослідження чітко показують, що зрошення ґрунту розчинами зволожувальних агентів значно ефективніше, ніж використання лише води.

Відео нижче ілюструє, як багаторазові зрошення з використанням 1%розчину EXOwet R3831 впливають на швидкість поглинання води під час наступних циклів зрошення лише водою:

Відео 2. Порівняння швидкостей зволоження залежно від кількості обробок
використовуючи 1%розчин EXOwet R3831.

У дослідженні використовувалися біорозкладні торф’яні горщики, що імітують ґрунт (органічну речовину ґрунту), які були поміщені в посудини з водою без добавок; горщик 1 не був попередньо зволожений розчином EXOwet R3831, горщик 2 був один раз зволожений розчином EXOwet R3831, а потім висушений, тоді як горщик 3 був двічі зволожений розчином EXOwet R3831, а потім висушений.

Можна спостерігати, що через кілька хвилин горщик 1 все ще не поглинає воду; у горщику 2 швидкість поглинання води помірна; тоді як горщик 3 дуже швидко насичується (повне насичення відбулося через 10 хвилин).

Висновок цього експерименту такий: попереднє зволоження ґрунту розчинами зволожувальних агентів призводить до збільшення та прискорення поглинання води під час наступних зрошувальних обробок. Це підтверджує доцільність проведення багаторазового зрошення з використанням розчинів зволожувальних речовин для ґрунту.

Аналогічне дослідження було проведено на реальних зразках ґрунту. Контейнери з отворами, просвердленими в дні, наповнювали приблизно 100 г висушеного універсального компосту для горщиків; їх обробляли водою або 1%розчинами зволожувальних речовин, а потім висушували. Потім контейнери з ґрунтом занурювали в чашки Петрі, що містили звичайну воду, і вимірювали час та об’єм поглиненого розчину. Результати показано на графіку нижче:

Рисунок 3. Порівняння швидкості змочування та кількості води, поглиненої ґрунтом, попередньо зволоженим різними зрошувальними розчинами.

З дослідження можна зробити висновок, що використання змочувальних агентів як добавок до зрошувальної води збільшує не лише загальну кількість поглиненої води, але й швидкість поглинання. Ґрунт, попередньо зволожений розчинами EXOwet R, поглинає приблизно в 10 разів більше води протягом першої хвилини після поливу, ніж ґрунт, зволожений лише водою. Максимальне поглинання води для EXOwet R досягається вже приблизно через 10–15 хвилин, тоді як для самої води збільшення поглинання є приблизно лінійним; однак навіть через 1 годину воно в 1,5 раза нижче, ніж для змочувальних агентів.

Короткий зміст

Як видно з проведених досліджень, використання поверхнево-активних речовин, зокрема тих, що належать до групи змочувальних агентів, може мати значний, помітний вплив на ґрунт. Використання EXOwet R приносить багато переваг:

• Пом’якшення негативного впливу, пов’язаного з гідрофобною природою ґрунту.
• Швидкий та рівномірний полив ґрунту.
• Збільшення доступності води для росту рослин та сільськогосподарського виробництва.
• Затримка води в кореневій зоні.
• Запобігання таким несприятливим явищам, як накопичення поверхневих вод, поверхневий стік та ерозія ґрунту.
• Загальне покращення стану ґрунту.