Selon les statistiques de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture en 2017, la production alimentaire mondiale était de 2,627 milliards de tonnes, dont 618 millions de tonnes ont été produites en Chine, ce qui représente 23,5 % de la production alimentaire mondiale totale au cours de la même période. . Afin de maintenir des rendements aussi élevés, la production agricole chinoise nécessite chaque année la consommation d'une grande quantité de terres agricoles et de ressources en eau douce. Cependant, la rareté des ressources susmentionnées en Chine est extrêmement évidente. Selon les statistiques, la superficie des terres arables par habitant est inférieure à 0,1 hm2, ce qui représente seulement un tiers de la quantité mondiale par habitant et moins d'un septième de celle des États-Unis ; Les ressources en eau douce par habitant de la Chine sont inférieures à 2 200 m3, soit seulement un quart de la moyenne mondiale, ce qui en fait l'un des pays ayant les ressources en eau par habitant les plus pauvres au monde. Par conséquent, une grande quantité d’engrais chimiques doit être utilisée dans la production agricole en Chine pour garantir le rendement global.

Cependant, dans la production agricole chinoise, le taux d'utilisation des engrais n'est pas satisfaisant. En prenant comme exemple les engrais azotés, en 2017, la quantité totale d'engrais azotés appliquée en Chine a atteint 22,06 millions de tonnes, soit 35 % du total mondial. Cependant, le taux d'utilisation global des engrais azotés en Chine était inférieur à 35 % cette année-là, ce qui entraînait un gaspillage important. Par conséquent, les travailleurs des sciences et technologies agricoles en Chine commencent progressivement à étudier les engrais hydrosolubles haut de gamme pour s'adapter au processus d'intégration des engrais aqueux [1-2]. Selon les recherches menées par le Centre national de promotion des technologies agricoles, il existe actuellement plus de 30 millions d'hectares de terres arables propices à l'intégration de l'eau et des engrais en Chine, alors que la proportion actuelle d'applications dans le pays n'est que de 3,2 %. Par conséquent, le potentiel de développement des engrais hydrosolubles en Chine est très énorme et constitue un objectif clé pour le développement futur des engrais.

L'engrais soluble dans l'eau est un composé multi-éléments et un engrais à action rapide qui est complètement soluble dans l'eau. Il présente les caractéristiques d'une bonne solubilité dans l'eau, sans résidus et peut être directement absorbé et utilisé par les racines et les feuilles des cultures. En tant qu’élément important de l’intégration des engrais aqueux, les engrais hydrosolubles présentent des avantages évidents. Premièrement, cela peut améliorer considérablement le taux d’utilisation des engrais. Selon les statistiques, le taux d'utilisation des engrais conventionnels en Chine est d'environ 30 %, tandis que le taux d'utilisation des engrais hydrosolubles se situe entre 70 % et 80 %. Cela peut également réduire la quantité totale de fertilisation, ce qui répond aux exigences de base du cycle national du double carbone ; Deuxièmement, les engrais hydrosolubles ont une teneur élevée en nutriments et une nutrition complète, ce qui peut améliorer considérablement le rendement et la qualité des cultures, ce qui en fait l'une des principales orientations de développement de la future industrie des engrais ; Enfin, la promotion et l'utilisation d'engrais hydrosolubles, accompagnées de l'intégration de l'eau et des engrais, peuvent économiser une grande quantité de ressources en eau douce et contribuer à améliorer la qualité de vie des résidents chinois. 

À l’heure actuelle, de nombreux problèmes restent à résoudre en matière de production et d’utilisation d’engrais hydrosolubles en Chine. Une mauvaise solubilité dans l’eau et une teneur élevée en substances insolubles peuvent facilement provoquer un blocage du tartre dans les canalisations, en particulier dans les zones où les concentrations d’ions calcium et magnésium sont élevées dans l’eau d’irrigation. À l'heure actuelle, les exigences en matière de substances insolubles dans l'eau dans les engrais solubles en Chine sont de 0,5 %, tandis que le système intégré d'engrais aqueux est généralement fixe ou semi-fixe, avec des sorties d'eau extrêmement fines et difficiles à nettoyer, qui sont facilement bloquées par des substances insolubles dans l'eau. Une partie du sel contenu dans l’engrais corrodera le pipeline. À l'heure actuelle, les tuyaux du système intégré d'eau et d'engrais sont principalement en acier au carbone ou en plastique, parmi lesquels les tuyaux en acier au carbone sont sujets à la corrosion par l'oxygène, l'eau, l'acide et l'alcali, ce qui raccourcit la durée de vie du système. et augmente le coût d'utilisation. Le composant principal des engrais hydrosolubles est les engrais chimiques, qui peuvent facilement provoquer un compactage du sol et un déséquilibre des communautés microbiennes du sol après une utilisation à long terme, conduisant finalement à une dégradation de la fertilité du sol. Sur la base des raisons ci-dessus, avec le développement de l'intégration des engrais aqueux, les grandes entreprises chimiques nationales et étrangères ont successivement développé des produits chimiques ayant des effets d'inhibition du tartre et de la corrosion pour résoudre les problèmes de production et d'utilisation d'engrais solubles dans l'eau. Parmi eux, l’acide polyaspartique et ses dérivés sont les substances les plus étudiées. 

1.1Application de l'acide polyaspartique dans les engrais hydrosolubles

L'acide polyaspartique (PASP) est une protéine hydrosoluble synthétisée artificiellement qui existe naturellement dans le mucus des coquillages marins tels que les huîtres. C'est une substance active utilisée par les coquillages marins pour enrichir les nutriments et créer des coquilles. L'acide polyaspartique, en tant que nouveau type de synergiste d'engrais, peut améliorer l'absorption de l'azote, du phosphore, du potassium et des oligo-éléments par les cultures ; De plus, l’acide polyaspartique est non toxique, inoffensif et entièrement biodégradable, ce qui en fait un produit chimique vert mondialement reconnu. Les résultats de la recherche et des applications au pays et à l'étranger ont montré que l'acide polyaspartique, en tant qu'agent synergique pour les engrais hydrosolubles, a des effets principaux dans les aspects suivants.

1.1 Effet de dispersion de l'acide polyaspartique

Les principales raisons du blocage des pipelines lors de l'utilisation d'engrais solubles dans l'eau comprennent les précipitations causées par des réactions chimiques entre les engrais, la diminution de la solubilité causée par le pH de l'eau et les substances insolubles dans l'eau contenues dans les engrais. Ces substances insolubles dans l'eau formées par différentes voies adhèrent progressivement à l'intérieur ou à la sortie du pipeline, en particulier les sels insolubles dans l'eau tels que le calcium et le magnésium, bloquant ainsi l'ensemble du système. 

L'acide polyaspartique, en tant que nouveau type de dispersant vert, peut prévenir et atténuer la formation et l'agrégation de tartre de sel inorganique lorsqu'il est appliqué aux systèmes d'irrigation goutte à goutte (par pulvérisation). Il peut disperser le tartre formé en petites particules en suspension dans le système d'eau, réduisant ainsi le problème de blocage des engrais solubles dans l'eau dans le système pendant l'utilisation. Selon les recherches, l'acide polyaspartique, en tant que dispersant chélateur dans les systèmes de circulation d'eau, a de bons effets chélateurs et dispersants sur les oxydes de fer, le carbonate de calcium, le dioxyde de titane, l'hydroxyde de zinc, l'hydroxyde de magnésium, l'oxyde de magnésium, le dioxyde de manganèse, etc. Koskan et al. Je pense que l'acide polyaspartique peut empêcher le dépôt de tartre sur les surfaces de transfert de chaleur et les canalisations du système d'eau. 

Parallèlement, des recherches sur les effets du poids moléculaire de l'acide polyaspartique et de la température du système sur l'inhibition du tartre ont confirmé que l'effet d'inhibition du tartre de l'acide polyaspartique est étroitement lié à son poids moléculaire, mais pas à la température du système. On pense généralement que l'effet d'inhibition du tartre de l'acide polyaspartique synthétisé par différentes méthodes est étroitement lié à son tartre correspondant. Par exemple, l'acide polyaspartique utilisant l'acide aspartique comme matière première a un meilleur effet d'inhibition du tartre sur CaF2, tandis que l'acide polyaspartique utilisant de l'anhydride maléique et ses dérivés a un meilleur effet d'inhibition du tartre sur BaSO4, SrSO4, CaSO4, etc. Ross et al. a confirmé que la plage optimale de poids moléculaire moyen pour disperser l'acide polyaspartique tel que le carbonate de calcium, le sulfate de calcium et le sulfate de baryum se situe entre 10 000 et 4 000. Quan Zhenhua et d'autres ont découvert que lorsque la température de l'eau est inférieure à 60 ℃, le changement de température a peu effet sur le taux d'inhibition du tartre de l'acide polyaspartique ; Lorsque le Ca2+ est de 800 mg/L et que le dosage d’acide polyaspartique n’est que de 3 mg/L, le taux d’inhibition du tartre peut encore atteindre plus de 90 %. À 20 ℃, l'acide polyaspartique provoque un retard d'au moins 150 minutes dans la nucléation du carbonate de calcium. Ces études indiquent toutes l’universalité des performances d’inhibition du tartre de l’acide polyaspartique en fonction de la température. 

1.2 Inhibition de la corrosion de l'acide polyaspartique

On pense généralement que les groupes polaires (y compris les groupes N et O) de l'acide polyaspartique sont adsorbés sur les pipelines métalliques, améliorant considérablement l'énergie d'activation du processus d'ionisation des métaux. Dans le même temps, les groupes non polaires (alkyle R) sont disposés de manière directionnelle par rapport au métal, formant un film hydrophobe, inhibant ainsi la corrosion des canalisations métalliques par des solutions aqueuses, protégeant efficacement les systèmes d'irrigation goutte à goutte dans l'intégration de l'eau et les engrais, prolongeant la durée de vie des équipements et réduisant les coûts de production. L'acide polyaspartique a des effets inhibiteurs de corrosion sur divers matériaux métalliques tels que l'acier au carbone, le cuivre, le laiton et le cuivre blanc dans divers systèmes [25] ; Lorsque la concentration d'acide polyaspartique est de 100 mg/L, le taux d'inhibition de la corrosion de l'acier au carbone peut atteindre 93 %, et à cette concentration, l'acide polyaspartique peut ralentir le taux de corrosion de l'acier au carbone de 90 %, prolongeant ainsi efficacement la durée de vie de le pipeline. 

Dans des études pertinentes, les chercheurs ont découvert que l'acide polyaspartique a un bon effet inhibiteur sur la corrosion des canalisations dans les systèmes d'eau dans différentes conditions de pH. Les recherches de Benton suggèrent que l'utilisation d'acide polyaspartique et de ses sels avec un poids moléculaire de 1 000 à 5 000 et une concentration de 25 mg/L dans une solution saline corrosive avec un pH de 4,0 à 6,6 peut inhiber efficacement la corrosion de l'acier au carbone par le dioxyde de carbone. . Lorsque Kalota et al. et Silverman et coll. [30] ont étudié les performances d'inhibition de la corrosion de l'acide polyaspartique sur le fer dans différentes conditions de pH, de température et d'humidité. Ils ont constaté que l'acide polyaspartique a de bonnes performances d'inhibition de la corrosion lorsque le pH est supérieur à 10. Mansfeld et al. [31] ont constaté que de bons résultats peuvent également être obtenus à un pH compris entre 8 et 9. Par conséquent, l'acide polyaspartique peut résoudre la corrosion des pipelines lors de l'utilisation de différentes formules d'engrais hydrosolubles, ce qui est utile pour l'application d'engrais fixes ou systèmes de canalisations semi-fixes. 

1.3 Effets synergiques et améliorant la qualité de l'acide polyaspartique

L'acide polyaspartique, en tant que synergiste d'engrais ou exhausteur de nutriments, a été signalé en termes de libération lente et d'amélioration de l'efficacité, d'utilisation accrue d'engrais, d'amélioration de la qualité des cultures et d'augmentation du rendement et des revenus. La recherche a montré que l'ajout d'acide polyaspartique aux engrais hydrosolubles peut prolonger l'efficacité de l'engrais, garantir que les cultures absorbent les nutriments uniformément tout au long du processus de croissance et ainsi garantir l'utilisation efficace des engrais. L'expérience menée par Lei Quankui et al. ont montré que l'efficacité d'utilisation des engrais N, P et K dans les arachides augmentait à des degrés divers après l'application d'acide polyaspartique et que l'arachide était moins sujette aux symptômes de carence en nutriments tout au long de la saison de croissance. Cao Dan et coll. ont étudié la persistance de l'acide polyaspartique et démontré que l'utilisation de l'acide polyaspartique une fois par an a un effet d'augmentation du rendement sur les deux cultures. 

Selon les rapports, l'acide polyaspartique peut activer efficacement le milieu et les oligo-éléments essentiels à la croissance des cultures, améliorer l'efficacité d'absorption de grandes quantités d'éléments et ainsi augmenter l'utilisation des engrais. Après utilisation, il peut améliorer la résistance des cultures au stress, réguler l’activité enzymatique des cultures, augmenter le rendement et améliorer la qualité des cultures. Li Jiangang et coll. ont découvert que l'application d'acide polyaspartique à des cultures telles que les légumes verts entraînait une augmentation variable de la teneur en vitamine C et en sucres solubles, ce qui pouvait améliorer efficacement la qualité des légumes et des fruits. Jiao Yongkang et coll. Grâce à la pulvérisation foliaire de différents types de chélates d'acide polyaspartique, l'utilisation d'acide polyaspartique augmente non seulement le rendement et la qualité de la poire Huangguan, mais réduit également le jaunissement. Les pertes causées par la maladie de la griffe du poirier. Tang Huihui et coll. ont découvert, grâce à leur étude sur l'application d'engrais azotés polyaspartiques au maïs de printemps du Nord-Est, que PASP N était utilisé pour la culture du maïs à condition de réduire l'azote total de 1/3, sans réduire le rendement du maïs et sans réguler efficacement l'activité enzymatique du maïs à différents stades, ce qui est bénéfique pour la perte de poids et l’amélioration de l’efficacité. Xu Yanwei et coll. ont constaté qu'après avoir appliqué de l'urée contenant de l'acide polyaspartique sur le riz, l'efficacité de l'engrais était considérablement améliorée et l'engrais n'était pas éliminé pendant la saison de croissance. Cao Dan et coll. ont découvert que l'application d'acide polyaspartique pour cultiver des plants de peuplier nécessite une réduction appropriée de l'utilisation de l'azote afin d'atténuer le stress azoté élevé causé par une efficacité élevée d'utilisation de l'azote.

1.4 Caractéristiques de protection de l’environnement de l’acide polyaspartique

L'acide polyaspartique est un polymère principalement composé d'acides aminés, qui peuvent être complètement dégradés par les micro-organismes de l'environnement en acides aminés de faible poids moléculaire utilisables, en eau et en dioxyde de carbone. Quelqu'un a utilisé la méthode OCDE301A pour étudier la biodégradabilité de l'acide polyaspartique et a découvert que la quantité de dioxyde de carbone libérée par le traitement à l'acide polyaspartique était proche du glucose de référence. En outre, Xiong Rongchun et d’autres ont également démontré que l’acide polyaspartique est un produit chimique vert doté d’une excellente biodégradabilité. 

2 Perspectives

Avec la réalisation progressive de l'objectif « un contrôle, deux réductions et trois fondamentaux » dans l'agriculture chinoise, le processus d'intégration de l'eau et des engrais devient de plus en plus rapide, et la demande d'engrais solubles dans l'eau, en particulier d'engrais haut de gamme. engrais solubles, est en augmentation. L'acide polyaspartique, en tant que dispersant chélateur et synergiste d'engrais vert et respectueux de l'environnement, peut non seulement empêcher efficacement le tartre des engrais chimiques et la corrosion des pipelines, mais également améliorer l'efficacité et la qualité, avec de fortes perspectives d'application. 

En réponse à l'état actuel de l'application de l'acide polyaspartique dans les engrais hydrosolubles, combiné aux caractéristiques de l'acide polyaspartique favorisant la production de racines, régulant l'activité enzymatique des cultures, améliorant l'absorption des nutriments et chélatant les éléments métalliques dispersés, l'auteur estime que le développement de l'acide polyaspartique les engrais hydrosolubles à base d'acide devraient se concentrer sur les engrais hydrosolubles spéciaux et les engrais hydrosolubles haut de gamme, particulièrement adaptés aux pommes de terre et autres cultures pour récolter les tubercules et les tubercules, ainsi que sur les engrais hydrosolubles spécialisés pour les fruits et légumes avec absorption des nutriments barrières, telles que la maladie des pattes du poirier et du poulet.