ÜRO Toidu- ja Põllumajandusorganisatsiooni 2017. aasta statistika kohaselt oli ülemaailmne toidutoodang 2,627 miljardit tonni, millest 618 miljonit tonni toodeti Hiinas, mis moodustas 23,5% kogu maailma toidutoodangust samal perioodil. . Nii kõrge saagikuse säilitamiseks nõuab Hiina põllumajandustootmine igal aastal suure hulga põllumaa ja mageveevarude tarbimist. Eelnimetatud ressursside nappus Hiinas on aga äärmiselt ilmne. Statistika järgi on haritava maa pindala elaniku kohta alla 0,1 hm2, mis on vaid kolmandik maailma elaniku kohta ja vähem kui seitsmendik USA omast; Hiina mageveevarud elaniku kohta on alla 2200 m3, mis on vaid 1/4 maailma keskmisest, mis teeb Hiinast ühe elaniku kohta vaeseima veevaruga riike maailmas. Seetõttu tuleb Hiinas põllumajandustootmises üldsaagi tagamiseks kasutada suures koguses keemilisi väetisi.

Kuid Hiina põllumajandustootmises ei ole väetiste kasutusmäär rahuldav. Lämmastikväetise näitel jõudis Hiinas 2017. aastal kasutatud lämmastikväetise koguhulk 22,06 miljoni tonnini, mis moodustab 35% maailma koguhulgast. Lämmastikväetiste üldine kasutusmäär Hiinas oli sel aastal aga alla 35%, põhjustades suuri raiskamisi. Seetõttu hakkavad Hiina põllumajandusteaduse ja -tehnoloogia töötajad järk-järgult uurima kõrgekvaliteedilisi vees lahustuvaid väetisi, et kohaneda vesiväetiste integreerimise protsessiga [1–2]. Riikliku Põllumajandustehnoloogia Edendamise Keskuse läbiviidud uuringute kohaselt on Hiinas praegu vee ja väetise integreerimiseks sobivat põllumaad üle 30 miljoni hektari, samas kui praegune kasutusproportsioon riigis on vaid 3,2%. Seetõttu on vees lahustuvate väetiste arengupotentsiaal Hiinas väga suur ja see on tulevase väetiste arendamise keskmes.

Vees lahustuv väetis on mitmeelemendiline ühend ja kiiretoimeline väetis, mis lahustub täielikult vees. Sellel on hea vees lahustuvus, jääkaineteta ning seda saavad põllukultuuride juured ja lehed otse omastada ja ära kasutada. Vees lahustuvatel väetistel on vesiväetiste integreerimise olulise komponendina ilmsed eelised. Esiteks võib see oluliselt parandada väetiste kasutusmäära. Statistika järgi on tavaväetiste kasutusmäär Hiinas umbes 30%, samas kui vees lahustuvate väetiste kasutusmäär jääb 70–80% vahele. Samuti võib see vähendada väetamise koguhulka, mis vastab riikliku kahe süsinikutsükli põhinõuetele; Teiseks on vees lahustuvatel väetistel kõrge toitainete sisaldus ja igakülgne toitumine, mis võib oluliselt parandada saagikust ja kvaliteeti, muutes need tulevase väetisetööstuse üheks peamiseks arengusuunaks; Lõpuks võib vees lahustuvate väetiste propageerimine ja kasutamine koos vee ja väetise integreerimisega säästa suurel hulgal mageveeressursse ja aidata parandada Hiina elanike elukvaliteeti. 

Praegu on Hiinas veeslahustuvate väetiste tootmisel ja kasutamisel veel palju probleeme, mida lahendada. Halb vees lahustuvus ja suur lahustumatute ainete sisaldus võib kergesti põhjustada torustike katlakivi ummistumist, eriti piirkondades, kus niisutusvees on kõrge kaltsiumi- ja magneesiumiioonide kontsentratsioon. Praegu on Hiinas vees lahustumatute ainete nõue lahustuvates väetistes 0,5%, samas kui integreeritud vesiväetise süsteem on üldiselt fikseeritud või poolfikseeritud ning äärmiselt peente ja raskesti puhastatavate vee väljalaskeavadega, mida vees lahustumatud ained kergesti blokeerivad. Osa väetises sisalduvast soolast söövitab torustikku. Praegu on integreeritud vee- ja väetisesüsteemi torud valdavalt süsinikterasest või plastikust, mille hulgas on süsinikterasest torud aldis hapniku, vee, happe ja leelise korrosioonile, mis lühendab süsteemi kasutusiga. ja suurendab kasutuskulusid. Veeslahustuvate väetiste põhikomponendiks on keemilised väetised, mis võivad pärast pikaajalist kasutamist kergesti põhjustada mulla tihenemist ja mulla mikroobikoosluste tasakaalustamatust, mis lõpuks viib mullaviljakuse halvenemiseni. Ülaltoodud põhjustel on suured kodumaised ja välismaised keemiaettevõtted vesiväetiste integreerimise arenedes järjest välja töötanud katlakivi ja korrosiooni inhibeeriva toimega kemikaale, et lahendada probleeme vees lahustuvate väetiste tootmisel ja kasutamisel. Nende hulgas on polüasparagiinhape ja selle derivaadid enim uuritud ained. 

1.1 Polüasparagiinhappe kasutamine vees lahustuvates väetistes

Polüasparagiinhape (PASP) on kunstlikult sünteesitud vees lahustuv valk, mis esineb looduslikult merekarpide, näiteks austrite limas. See on toimeaine, mida merekarbid kasutavad toitainete rikastamiseks ja karpide loomiseks. Polüasparagiinhape kui uut tüüpi väetiste sünergist võib suurendada lämmastiku, fosfori, kaaliumi ja mikroelementide imendumist põllukultuuride poolt; Lisaks on polüasparagiinhape mittetoksiline, kahjutu ja täielikult biolagunev, mistõttu on see ülemaailmselt tunnustatud roheline kemikaal. Uuringud ja kasutustulemused nii kodu- kui ka välismaal on näidanud, et polüasparagiinhappel kui vees lahustuvate väetiste sünergistlikul ainel on peamised mõjud järgmistes aspektides.

1.1 Polüasparagiinhappe dispersiooniefekt

Torustiku ummistumise peamised põhjused veeslahustuvate väetiste kasutamisel on väetistevaheliste keemiliste reaktsioonide põhjustatud sademed, vee pH-st põhjustatud lahustuvuse vähenemine ja vees lahustumatud ained väetistes. Need erinevate radade kaudu moodustunud vees lahustumatud ained kleepuvad järk-järgult torujuhtme sisemusse või väljalaskeava külge, eriti vees lahustumatud soolad, nagu kaltsium ja magneesium, blokeerides seeläbi kogu süsteemi. 

Polüasparagiinhape kui uut tüüpi roheline dispergeeriv vahend võib ennetada ja leevendada anorgaaniliste soolade katlakivi teket ja kuhjumist, kui seda kasutatakse tilk- (pihustus) niisutussüsteemides. See võib hajutada moodustunud katlakivi veesüsteemis hõljuvateks väikesteks osakesteks, vähendades seeläbi vees lahustuvate väetiste ummistumist süsteemis kasutamise ajal. Uuringute kohaselt on polüasparagiinhappel kelaativa dispergaatorina veeringlussüsteemides hea kelaativ ja dispergeeriv toime raudoksiididele, kaltsiumkarbonaadile, titaandioksiidile, tsinkhüdroksiidile, magneesiumhüdroksiidile, magneesiumoksiidile, mangaandioksiidile jne. Koskan jt. usun, et polüasparagiinhape võib takistada katlakivi sadestumist soojusülekandepindadele ja veesüsteemi torustikele. 

Samal ajal on uuringud polüasparagiinhappe molekulmassi ja süsteemi temperatuuri mõju kohta katlakivi inhibeerimisele kinnitanud, et polüasparagiinhappe mastaapi inhibeeriv toime on tihedalt seotud selle molekulmassiga, kuid mitte süsteemi temperatuuriga. Üldiselt arvatakse, et erinevate meetoditega sünteesitud polüasparagiinhappe katlakivi pärssimise toime on tihedalt seotud selle vastava skaalaga. Näiteks polüasparagiinhappel, mis kasutab toorainena asparagiinhapet, on parem mastaapi inhibeeriv toime CaF2-le, samas kui polüasparagiinhappel, mis kasutab maleiinanhüdriidi ja selle derivaate, on parem mastaapi inhibeeriv toime BaSO4, SrSO4, CaSO4 jne suhtes. Ross et al. kinnitas, et polüasparagiinhappe (nt kaltsiumkarbonaat, kaltsiumsulfaat ja baariumsulfaat) dispergeerimiseks on optimaalne massikeskmise molekulmassi vahemik 10 000 kuni 4000. Quan Zhenhua ja teised leidsid, et kui vee temperatuur on alla 60 ℃, on temperatuurimuutus väike mõju polüasparagiinhappe katlakivi inhibeerimise määrale; Kui Ca2+ on 800 mg/l ja polüasparagiinhappe annus on vaid 3 mg/l, võib skaala inhibeerimise määr siiski ulatuda üle 90%. 20 ℃ juures põhjustab polüasparagiinhape kaltsiumkarbonaadi tuuma moodustumises vähemalt 150-minutilise viivituse. Kõik need uuringud näitavad polüasparagiinhappe katlakivi inhibeerimise universaalsust temperatuuri suhtes. 

1.2 Polüasparagiinhappe korrosiooni inhibeerimine

Üldiselt arvatakse, et polüasparagiinhappe polaarsed rühmad (sealhulgas N- ja O-rühmad) adsorbeeritakse metallist torujuhtmetele, parandades oluliselt metalli ionisatsiooniprotsessi aktiveerimisenergiat. Samal ajal on mittepolaarsed rühmad (alküül R) paigutatud metallist eemale, moodustades hüdrofoobse kile, takistades seeläbi metalltorustike korrosiooni vesilahuste poolt, kaitstes tõhusalt tilkniisutussüsteeme vesi ja väetis, pikendades seadmete kasutusiga ja vähendades tootmiskulusid. Polüasparagiinhappel on erinevates süsteemides korrosiooni pärssiv toime erinevatele metallmaterjalidele, nagu süsinikteras, vask, messing ja valge vask [25]; Kui polüasparagiinhappe kontsentratsioon on 100 mg / l, võib süsinikterase korrosiooni inhibeerimise määr ulatuda 93% -ni ja sellel kontsentratsioonil võib polüasparagiinhape aeglustada süsinikterase korrosioonikiirust 90%, pikendades tõhusalt terase kasutusiga. torujuhe. 

Asjakohastes uuringutes on teadlased leidnud, et polüasparagiinhappel on hea inhibeeriv toime torustiku korrosioonile veesüsteemides erinevates pH tingimustes. Bentoni uuringud näitavad, et polüasparagiinhappe ja selle soolade kasutamine molekulmassiga 1000–5000 ja kontsentratsiooniga 25 mg/l söövitavas soolalahuse keskkonnas, mille pH on 4,0–6,6, võib tõhusalt pärssida süsinikterase korrosiooni süsinikdioksiidi poolt. . Kui Kalota jt. ja Silverman et al. [30] uurisid polüasparagiinhappe korrosiooni inhibeerivat toimet rauale erinevates pH-, temperatuuri- ja niiskustingimustes ning leidsid, et polüasparagiinhappel on hea korrosiooni inhibeerimisvõime, kui pH on suurem kui 10. Mansfeld et al. [31] leidsid, et häid tulemusi on võimalik saavutada ka pH vahemikus 8 kuni 9. Seetõttu võib polüasparagiinhape lahendada torustike korrosiooni erinevate veeslahustuvate väetiste valemite kasutamisel, mis on abiks fikseeritud või väetiste laotamisel. poolfikseeritud torujuhtmesüsteemid. 

1.3 Polüasparagiinhappe sünergistlik ja kvaliteeti tõstev toime

Polüasparagiinhapet kui väetiste sünergisti või toitainete võimendajat on kirjeldatud aeglase vabanemise ja tõhususe suurendamise, väetiste kasutamise suurenemise, põllukultuuride kvaliteedi paranemise ning saagikuse ja sissetulekute suurenemise osas. Uuringud on näidanud, et polüasparagiinhappe lisamine vees lahustuvatele väetistele võib pikendada väetise efektiivsust, tagada põllukultuuride toitainete ühtlane omastamine kogu kasvuprotsessi vältel ning seeläbi tagada väetiste tõhus kasutamine. Lei Quankui et al. näitas, et maapähklite N-, P- ja K-väetiste kasutusefektiivsus tõusis pärast polüasparagiinhappe kasutamist erineval määral ning maapähklil oli kogu kasvuperioodi vältel vähem toitainete puuduse sümptomeid. Cao Dan et al. uuris polüasparagiinhappe püsivust ja näitas, et polüasparagiinhappe kord aastas kasutamisel on mõlema põllukultuuri saagikust suurendav mõju. 

Aruannete kohaselt võib polüasparagiinhape tõhusalt aktiveerida põllukultuuride kasvu jaoks olulisi söödet ja mikroelemente, parandada suure hulga elementide imendumist ja seega suurendada väetiste kasutamist. Pärast kasutamist võib see suurendada põllukultuuride stressiresistentsust, reguleerida põllukultuuride ensüümide aktiivsust, suurendada saaki ja parandada saagi kvaliteeti. Li Jiangang jt. leidis, et polüasparagiinhappe kasutamine põllukultuuridele, nagu rohelised köögiviljad, suurendas C-vitamiini ja lahustuva suhkru sisaldust erineval määral, mis võib tõhusalt parandada köögiviljade ja puuviljade kvaliteeti. Jiao Yongkang jt. Erinevat tüüpi polüasparagiinhappe kelaatide lehtede pihustamisel leiti, et polüasparagiinhappe kasutamine mitte ainult ei suurenda Huangguani pirni saagikust ja kvaliteeti, vaid vähendab ka kollasust. Pirnipuu varesküünehaigusest põhjustatud kahjud. Tang Huihui jt. avastasid oma uurimuses polüasparagiinlämmastikväetise kasutamise kohta kirde kevadmaisile, et PASP N-i kasutati maisi kasvatamiseks tingimusel, et üldlämmastikku vähendati 1/3 võrra, vähendamata maisisaaki ja reguleerides tõhusalt ensüümide aktiivsust maisis erinevatel etappidel, mis on kasulik kehakaalu langetamiseks ja tõhususe parandamiseks. Xu Yanwei et al. leidis, et pärast polüasparagiinhapet sisaldava karbamiidi riisile kandmist paranes oluliselt väetise efektiivsus ning kasvuperioodil väetist ei eemaldatud. Cao Dan et al. leiti, et polüasparagiinhappe kasutamine papli seemikute kasvatamiseks nõuab lämmastikutarbimise asjakohast vähendamist, et leevendada kõrge lämmastiku kasutamise efektiivsusest põhjustatud lämmastiku stressi.

1.4 Polüasparagiinhappe keskkonnakaitseomadused

Polüasparagiinhape on polümeer, mis koosneb peamiselt aminohapetest, mida keskkonnas olevad mikroorganismid võivad täielikult lagundada kasutatavateks madala molekulmassiga aminohapeteks, veeks ja süsinikdioksiidiks. Keegi kasutas OECD301A meetodit polüasparagiinhappe biolagunevuse uurimiseks ja leidis, et polüasparagiinhappega töötlemisel eralduva süsihappegaasi kogus on lähedane võrdlusglükoosile. Lisaks on Xiong Rongchun ja teised näidanud, et polüasparagiinhape on suurepärase biolagunevusega roheline kemikaal. 

2 Outlook

Kuna Hiina põllumajanduses saavutatakse järk-järgult eesmärk "üks kontroll, kaks vähendust ja kolm põhilist", muutub vee ja väetiste integreerimise protsess üha kiiremaks ning nõudlus vees lahustuvate väetiste, eriti kõrgekvaliteediliste vee- lahustuvad väetised, suureneb. Polüasparagiinhape kui roheline ja keskkonnasõbralik kelaativ dispergeerija ja väetiste sünergist ei saa mitte ainult tõhusalt ära hoida keemiliste väetiste kihistumist ja torujuhtmete korrosiooni, vaid tõstab ka tõhusust ja kvaliteeti, millel on suured kasutusvõimalused. 

Vastuseks polüasparagiinhappe praegusele kasutustasemele vees lahustuvates väetistes koos polüasparagiinhappe omadustega, mis soodustavad juurte tootmist, reguleerivad põllukultuuride ensüümide aktiivsust, suurendavad toitainete imendumist ja kelaativad hajutatud metallielemente, usub autor, et polüasparagiinhappe areng. happepõhised veeslahustuvad väetised peaksid keskenduma spetsiaalsetele veeslahustuvatele väetistele ja kõrgekvaliteedilistele veeslahustuvatele väetistele, mis sobivad eriti hästi kartuli ja muude põllukultuuride jaoks mugulate ja mugulate koristamiseks, ning spetsiaalsetes vees lahustuvates väetistes puu- ja köögiviljade jaoks, millel on toitainete imendumine. tõkked, nagu pirni- ja kanajalgade haigus.