Паводле статыстыкі Харчовай і сельскагаспадарчай арганізацыі ААН у 2017 годзе, сусветная вытворчасць прадуктаў харчавання склала 2,627 мільярда тон, з якіх 618 мільёнаў тон было выраблена ў Кітаі, што складае 23,5% ад агульнага сусветнага вытворчасці прадуктаў харчавання за той жа перыяд. . Каб падтрымліваць такую ​​высокую ўраджайнасць, сельскагаспадарчая вытворчасць Кітая штогод патрабуе спажывання вялікай колькасці сельгасугоддзяў і рэсурсаў прэснай вады. Аднак дэфіцыт вышэйзгаданых рэсурсаў у Кітаі надзвычай відавочны. Паводле статыстыкі, плошча ворных зямель на душу насельніцтва складае менш за 0,1 гм2, што складае толькі адну траціну колькасці на душу насельніцтва ў свеце і менш за адну сёмую ад колькасці ў ЗША; Рэсурсы прэснай вады на душу насельніцтва ў Кітаі складаюць менш за 2200 м3, што складае толькі 1/4 сярэднесусветнага паказчыка, што робіць Кітай адной з краін з самымі беднымі воднымі рэсурсамі на душу насельніцтва ў свеце. Такім чынам, вялікая колькасць хімічных угнаенняў павінна быць выкарыстана ў сельскагаспадарчай вытворчасці ў Кітаі, каб забяспечыць агульную ўраджайнасць.

Аднак у сельскагаспадарчай вытворчасці Кітая ўзровень выкарыстання ўгнаенняў не з'яўляецца здавальняючым. Калі ўзяць у якасці прыкладу азотныя ўгнаенні, то ў 2017 годзе агульны аб'ём азотных угнаенняў, унесеных у Кітаі, дасягнуў 22,06 мільёна тон, што складае 35% ад агульнага аб'ёму ў свеце. Аднак агульны ўзровень выкарыстання азотных угнаенняў у Кітаі ў той год быў меншы за 35%, што прывяло да вялікіх адходаў. Такім чынам, работнікі сельскагаспадарчай навукі і тэхнікі ў Кітаі паступова пачынаюць вывучаць высокакласныя водарастваральныя ўгнаенні, каб адаптавацца да працэсу інтэграцыі водных угнаенняў [1-2]. Згодна з даследаваннем, праведзеным Нацыянальным цэнтрам садзейнічання сельскагаспадарчым тэхналогіям, у цяперашні час у Кітаі больш за 30 мільёнаў гектараў ворных зямель, прыдатных для інтэграцыі вады і ўгнаенняў, у той час як цяперашняя доля прымянення ў краіне складае толькі 3,2%. Такім чынам, патэнцыял развіцця водарастваральных угнаенняў у Кітаі вельмі вялікі, і гэта з'яўляецца ключавым напрамкам будучай распрацоўкі ўгнаенняў.

Вадарастваральныя ўгнаенні - гэта шматэлементныя злучэнні і хуткадзейныя ўгнаенні, цалкам растваральныя ў вадзе. Ён мае характарыстыкі добрай растваральнасці ў вадзе, без астатку і можа непасрэдна паглынацца і выкарыстоўвацца каранямі і лісцем сельскагаспадарчых культур. Як важны кампанент інтэграцыі водных угнаенняў, вадарастваральныя ўгнаенні маюць відавочныя перавагі. Па-першае, гэта можа істотна палепшыць каэфіцыент выкарыстання ўгнаенняў. Паводле статыстыкі, каэфіцыент выкарыстання звычайных угнаенняў у Кітаі складае каля 30%, у той час як каэфіцыент выкарыстання вадараспушчальных угнаенняў складае ад 70% да 80%. Гэта таксама можа паменшыць агульную колькасць угнаенняў, што адпавядае асноўным патрабаванням нацыянальнага двайнога вугляроднага цыклу; Па-другое, вадараспушчальныя ўгнаенні валодаюць высокім утрыманнем пажыўных рэчываў і комплексным харчаваннем, што можа значна палепшыць ураджайнасць і якасць сельскагаспадарчых культур, што робіць іх адным з ключавых напрамкаў развіцця будучай індустрыі ўгнаенняў; Нарэшце, прасоўванне і выкарыстанне водарастваральных угнаенняў, якія суправаджаюцца інтэграцыяй вады і ўгнаенняў, можа зэканоміць вялікую колькасць рэсурсаў прэснай вады і дапамагчы палепшыць якасць жыцця жыхароў Кітая. 

У цяперашні час у вытворчасці і выкарыстанні водарастваральных угнаенняў у Кітаі яшчэ шмат праблем, якія трэба вырашыць. Дрэнная растваральнасць у вадзе і высокае ўтрыманне нерастваральных рэчываў могуць лёгка выклікаць закаркаванне накіпам у трубаправодах, асабліва ў раёнах з высокай канцэнтрацыяй іёнаў кальцыя і магнію ў паліўнай вадзе. У цяперашні час патрабаванне да нерастваральных у вадзе рэчываў у растваральных угнаеннях у Кітаі складае 0,5%, у той час як інтэграваная сістэма ўгнаенняў у вадзе звычайна з'яўляецца фіксаванай або напаўфіксаванай, з вельмі тонкімі і цяжкімі для ачысткі выхадамі вады, якія лёгка блакуюцца нерастваральнымі ў вадзе рэчывамі. Частка солі ў складзе ўгнаенні будзе раз'ядаць трубаправод. У цяперашні час трубы інтэграванай сістэмы водазабеспячэння і ўгнаенняў у асноўным вырабляюцца з вугляродзістай сталі або пластыка, сярод якіх трубы з вугляродзістай сталі схільныя карозіі кіслародам, вадой, кіслатой і шчолачамі, што скарачае тэрмін службы сістэмы. і павялічвае кошт выкарыстання. Асноўным кампанентам водарастваральных угнаенняў з'яўляюцца хімічныя ўгнаенні, якія могуць лёгка выклікаць ушчыльненне глебы і дысбаланс глебавых мікробных супольнасцей пасля працяглага выкарыстання, што ў канчатковым выніку прыводзіць да пагаршэння ўрадлівасці глебы. Зыходзячы з вышэйпералічаных прычын, з развіццём інтэграцыі водных угнаенняў буйныя айчынныя і замежныя хімічныя кампаніі паслядоўна распрацоўвалі хімічныя рэчывы з эфектам інгібіравання накіпу і карозіі для вырашэння праблем у вытворчасці і выкарыстанні водарастваральных угнаенняў. Сярод іх полиаспарагиновая кіслата і яе вытворныя з'яўляюцца найбольш шырока вывучанымі рэчывамі. 

1.1 Прымяненне полиаспарагиновой кіслаты ў водарастваральных угнаеннях

Полиаспарагиновая кіслата (PASP) - гэта штучна сінтэзаваны вадараспушчальны бялок, які натуральным чынам змяшчаецца ў слізі марскіх малюскаў, такіх як вустрыцы. Гэта актыўнае рэчыва, якое выкарыстоўваецца марскімі малюскамі для ўзбагачэння пажыўнымі рэчывамі і стварэння ракавін. Поліаспарагінавая кіслата, як новы тып сінэргістаў угнаенняў, можа ўзмацніць паглынанне азоту, фосфару, калія і мікраэлементаў культурамі; Акрамя таго, полиаспарагиновая кіслата не таксічная, бясшкодная і цалкам біяраскладальная, што робіць яе сусветна прызнаным зялёным хімікатам. Вынікі даследаванняў і прымянення ў краіне і за мяжой паказалі, што поліаспарагінавая кіслата, як сінэргічны агент для водарастваральных угнаенняў, мае асноўны эфект у наступных аспектах.

1.1 Дысперсійны эфект полиаспарагиновой кіслаты

Асноўныя прычыны закаркаванні трубаправода падчас выкарыстання водарастваральных угнаенняў ўключаюць выпадзенне ападкаў, выкліканае хімічнымі рэакцыямі паміж угнаеннямі, зніжэнне растваральнасці, выкліканае pH вады, і нерастваральныя ў вадзе рэчывы ва ўгнаеннях. Гэтыя нерастваральныя ў вадзе рэчывы, якія ўтвараюцца рознымі шляхамі, паступова прыліпаюць да ўнутранага або выхаднога адтуліны трубаправода, асабліва нерастваральныя ў вадзе солі, такія як кальцый і магній, тым самым блакуючы ўсю сістэму. 

Поліаспарагінавая кіслата, як новы тып зялёнага дысперсанта, можа прадухіліць і палегчыць адукацыю і агрэгацыю неарганічнай солевай накіпы пры ўжыванні ў сістэмах кропельнага (распыляльнага) арашэння. Ён можа рассейваць утвораны накіп на дробныя часціцы, узважаныя ў сістэме вады, тым самым памяншаючы праблему блакіроўкі водарастваральных угнаенняў у сістэме падчас выкарыстання. Згодна з даследаваннямі, полиаспарагиновая кіслата, як хелатирующий диспергатор ў сістэмах цыркуляцыі вады, аказвае добры хелатирующий і диспергирующий эфект на аксіды жалеза, карбанат кальцыя, дыяксід тытана, гідраксід цынку, гідраксід магнію, аксід магнію, дыяксід марганца і г.д. Koskan et al. лічаць, што полиаспарагиновая кіслата можа прадухіліць адклад накіпу на паверхнях цеплаабмену і трубаправодах сістэмы водазабеспячэння. 

У той жа час даследаванні ўплыву малекулярнай масы поліаспарагінавай кіслаты і тэмпературы сістэмы на інгібіраванне адкладу пацвердзілі, што эфект інгібіравання адкладу поліаспарагінавай кіслаты цесна звязаны з яе малекулярнай масай, але не з тэмпературай сістэмы. Звычайна лічыцца, што эфект інгібіравання маштабу поліаспарагінавай кіслаты, сінтэзаванай рознымі метадамі, цесна звязаны з адпаведным маштабам. Напрыклад, поліаспарагінавая кіслата з выкарыстаннем аспарагінавай кіслаты ў якасці сыравіны мае лепшы эфект інгібіравання адкладу на CaF2, у той час як поліаспарагінавая кіслата з выкарыстаннем малеінавага ангідрыду і яго вытворных мае лепшы эфект інгібіравання адкладу на BaSO4, SrSO4, CaSO4 і г.д. Рос і інш. пацвердзілі, што аптымальны дыяпазон сярэднемасавай малекулярнай масы для дысперсіі поліаспарагінавай кіслаты, такой як карбанат кальцыя, сульфат кальцыя і сульфат барыю, знаходзіцца ў дыяпазоне ад 10000 да 4000. Цюань Чжэньхуа і іншыя выявілі, што калі тэмпература вады ніжэй за 60 ℃, змяненне тэмпературы нязначнае. ўплыў на хуткасць інгібіравання накіпу полиаспарагиновой кіслаты; Калі Са2+ складае 800 мг/л, а дазоўка поліаспарагінавай кіслаты складае ўсяго 3 мг/л, хуткасць інгібіравання накіпу ўсё яшчэ можа дасягаць больш за 90%. Пры 20 ℃ полиаспарагиновая кіслата выклікае затрымку зараджэння карбанату кальцыя як мінімум на 150 хвілін. Усе гэтыя даследаванні паказваюць на ўніверсальнасць эфектыўнасці інгібіравання накіпу поліаспарагінавай кіслаты ў залежнасці ад тэмпературы. 

1.2 Інгібіраванне карозіі поліаспарагінавай кіслаты

Звычайна лічыцца, што палярныя групы (уключаючы групы N і O) у поліаспарагінавай кіслаце адсарбуюцца на металічных трубаправодах, што значна паляпшае энергію актывацыі працэсу іянізацыі металаў. У той жа час непалярныя групы (алкіл R) размешчаны накіравана ад металу, утвараючы гідрафобную плёнку, тым самым перашкаджаючы карозіі металічных трубаправодаў воднымі растворамі, эфектыўна абараняючы сістэмы кропельнага арашэння пры інтэграцыі вады і ўгнаенняў, падаўжэнне тэрміну службы абсталявання, а таксама зніжэнне сабекошту прадукцыі. Полиаспарагиновая кіслата аказвае інгібіруючы карозію ўздзеянне на розныя металічныя матэрыялы, такія як вугляродзістая сталь, медзь, латунь і белая медзь у розных сістэмах [25]; Калі канцэнтрацыя поліаспарагінавай кіслаты складае 100 мг/л, хуткасць інгібіравання карозіі вугляродзістай сталі можа дасягаць 93 %, і пры гэтай канцэнтрацыі поліаспарагінавая кіслата можа запаволіць хуткасць карозіі вугляродзістай сталі на 90 %, што эфектыўна падаўжае тэрмін службы трубаправод. 

У адпаведных даследаваннях даследчыкі выявілі, што поліаспарагінавая кіслата аказвае добры інгібіруючы эфект на карозію трубаправодаў у водных сістэмах пры розных умовах pH. Даследаванні Бентана паказваюць, што выкарыстанне поліаспарагінавай кіслаты і яе соляў з малекулярнай масай ад 1000 да 5000 і канцэнтрацыяй 25 мг/л у агрэсіўным саляным растворы з pH ад 4,0 да 6,6 можа эфектыўна інгібіраваць карозію вугляродзістай сталі вуглякіслым газам. . Калі Калота і інш. і Сільверман і інш. [30] вывучылі эфектыўнасць інгібіравання карозіі поліаспарагінавай кіслатой на жалезе пры розных умовах pH, тэмпературы і вільготнасці, яны выявілі, што поліаспарагінавая кіслата мае добрыя паказчыкі інгібіравання карозіі, калі pH большы за 10. Mansfeld et al. [31] выявілі, што добрыя вынікі могуць быць дасягнуты і пры рн у дыяпазоне ад 8 да 9. Такім чынам, полиаспарагиновая кіслата можа вырашыць праблему карозіі трубаправодаў пры выкарыстанні розных формул водарастваральных угнаенняў, што карысна для прымянення фіксаваных або паўстацыянарныя трубаправодныя сістэмы. 

1.3 Сінэргічны і якасны эфект полиаспарагиновой кіслаты

Паведамляецца, што поліаспарагінавая кіслата, як сінэргіст угнаенняў або ўзмацняльнік пажыўных рэчываў, павольна вызваляецца і павышае эфектыўнасць, павялічвае выкарыстанне ўгнаенняў, паляпшае якасць ураджаю і павялічвае ўраджайнасць і даход. Даследаванні паказалі, што даданне полиаспарагиновой кіслаты да водарастваральных угнаенняў можа падоўжыць эфектыўнасць угнаенняў, забяспечыць раўнамернае паглынанне культурамі пажыўных рэчываў на працягу ўсяго працэсу росту і, такім чынам, забяспечыць эфектыўнае выкарыстанне ўгнаенняў. Эксперымент, праведзены Lei Quankui і соавт. паказалі, што эфектыўнасць выкарыстання N, P і K угнаенняў у арахісе павялічылася ў рознай ступені пасля прымянення полиаспарагиновой кіслаты, і арахіс быў менш схільны да сімптомаў дэфіцыту пажыўных рэчываў на працягу ўсяго вегетацыйнага перыяду. Цао Дан і інш. вывучалі ўстойлівасць поліаспарагінавай кіслаты і прадэманстравалі, што выкарыстанне поліаспарагінавай кіслаты адзін раз у год павялічвае ўраджайнасць абедзвюх культур. 

Паводле паведамленняў, поліаспарагінавая кіслата можа эфектыўна актываваць асяроддзе і мікраэлементы, неабходныя для росту сельскагаспадарчых культур, палепшыць эфектыўнасць паглынання вялікай колькасці элементаў і, такім чынам, павялічыць выкарыстанне ўгнаенняў. Пасля выкарыстання ён можа павысіць устойлівасць культур да стрэсу, рэгуляваць актыўнасць ферментаў у культурах, павялічыць ураджайнасць і палепшыць якасць ураджаю. Лі Цзянган і інш. выявілі, што прымяненне поліаспарагінавай кіслаты да такіх культур, як зялёныя гародніна, прывяло да рознай ступені павелічэння вітаміна С і ўтрымання растваральнага цукру, што можа эфектыўна палепшыць якасць гародніны і садавіны. Цзяо Юнкан і інш. шляхам апырсквання лісця рознымі тыпамі хелатаў поліаспарагінавай кіслаты выявілі, што выкарыстанне поліаспарагінавай кіслаты не толькі павялічвае ўраджайнасць і якасць грушы Хуангуань, але і памяншае пажаўценне. Страты грушы ад варонінага кіпцюра. Тан Хуэйхуэй і інш. дзякуючы сваім даследаванням прымянення поліаспарагінавых азотных угнаенняў для паўночна-ўсходняй яравой кукурузы выявілі, што PASP N выкарыстоўваўся для вырошчвання кукурузы пры ўмове зніжэння агульнага азоту на 1/3, без зніжэння ўраджайнасці кукурузы і эфектыўнага рэгулявання актыўнасці ферментаў у кукурузе на розных стадыях, што карысна для пахудання і павышэння працаздольнасці. Сюй Яньвэй і інш. выявілі, што пасля ўнясення ў рыс мачавіны, якая змяшчае полиаспарагиновую кіслату, эфектыўнасць угнаенняў была значна палепшана, і ўгнаенні не выдаляліся ў перыяд росту. Цао Дан і інш. выявілі, што прымяненне поліаспарагінавай кіслаты для вырошчвання саджанцаў таполі патрабуе адпаведнага зніжэння спажывання азоту, каб палегчыць высокі азотны стрэс, выкліканы высокай эфектыўнасцю выкарыстання азоту.

1.4 Характарыстыкі полиаспарагиновой кіслаты па ахове навакольнага асяроддзя

Поліаспарагінавая кіслата ўяўляе сабой палімер, які ў асноўным складаецца з амінакіслот, якія могуць цалкам расшчапляцца мікраарганізмамі ў навакольным асяроддзі да прыдатных для выкарыстання нізкамалекулярных амінакіслот, вады і вуглякіслага газу. Хтосьці выкарыстаў метад OECD301A для вывучэння біяраскладальнасці поліаспарагінавай кіслаты і выявіў, што колькасць вуглякіслага газу, які вылучаецца пры апрацоўцы поліаспарагінавай кіслатой, была блізкая да эталоннай глюкозы. Акрамя таго, Xiong Rongchun і іншыя таксама прадэманстравалі, што полиаспарагиновая кіслата з'яўляецца зялёным хімікатам з выдатнай біяраскладальнасці. 

2 Outlook

З паступовай рэалізацыяй мэты «адзін кантроль, два скарачэння і тры асноўныя» ў сельскай гаспадарцы Кітая, працэс інтэграцыі вады і ўгнаенняў становіцца ўсё больш хуткім, і попыт на водарастваральныя ўгнаенні, асабліва высокага класа вады- растваральных угнаенняў, расце. Поліаспарагінавая кіслата, як экалагічна чысты хелатны дыспергатар і сінэргіст угнаенняў, можа не толькі эфектыўна прадухіляць адкладанне хімічных угнаенняў і карозію трубаправодаў, але і павышаць эфектыўнасць і якасць з вялікімі перспектывамі прымянення. 

У адказ на сучасны статус прымянення поліаспарагінавай кіслаты ў вадараспушчальных угнаеннях у спалучэнні з характарыстыкамі поліаспарагінавай кіслаты, якія спрыяюць адукацыі каранёў, рэгулююць актыўнасць ферментаў раслін, паляпшаюць паглынанне пажыўных рэчываў і хелатуюць дысперсныя металічныя элементы, аўтар лічыць, што развіццё поліаспарагінавай кіслаты вадараспушчальныя ўгнаенні на аснове кіслот павінны быць сканцэнтраваны на спецыяльных водарастваральных угнаеннях і высокакласных водарастваральных угнаеннях, асабліва прыдатных для бульбы і іншых культур для збору клубняў і клубняў, а таксама на спецыялізаваных водарастваральных угнаеннях для садавіны і агародніны з паглынаннем пажыўных рэчываў бар'еры, такія як хвароба грушы і курыных лапак.