2017 में संयुक्त राष्ट्र के खाद्य और कृषि संगठन के आंकड़ों के अनुसार, वैश्विक खाद्य उत्पादन 2.627 बिलियन टन था, जिसमें से 618 मिलियन टन चीन में उत्पादित किया गया था, जो इसी अवधि के दौरान कुल वैश्विक खाद्य उत्पादन का 23.5% था। . इतनी अधिक पैदावार बनाए रखने के लिए, चीन के कृषि उत्पादन के लिए हर साल बड़ी मात्रा में कृषि भूमि और मीठे पानी के संसाधनों की खपत की आवश्यकता होती है। हालाँकि, चीन में उपरोक्त संसाधनों की कमी अत्यंत स्पष्ट है। आंकड़ों के अनुसार, प्रति व्यक्ति कृषि योग्य भूमि क्षेत्र 0.1 एचएम2 से कम है, जो दुनिया की प्रति व्यक्ति मात्रा का केवल एक तिहाई और संयुक्त राज्य अमेरिका के एक-सातवें से भी कम है; चीन के प्रति व्यक्ति मीठे पानी के संसाधन 2200 घन मीटर से कम हैं, जो विश्व औसत का केवल 1/4 है, जो इसे दुनिया में सबसे गरीब प्रति व्यक्ति जल संसाधनों वाले देशों में से एक बनाता है। इसलिए, समग्र उपज सुनिश्चित करने के लिए चीन में कृषि उत्पादन में बड़ी मात्रा में रासायनिक उर्वरकों का उपयोग किया जाना चाहिए।

हालाँकि, चीन के कृषि उत्पादन में उर्वरकों की उपयोग दर संतोषजनक नहीं है। उदाहरण के तौर पर नाइट्रोजन उर्वरक को लेते हुए, 2017 में, चीन में लागू नाइट्रोजन उर्वरक की कुल मात्रा 22.06 मिलियन टन तक पहुंच गई, जो दुनिया के कुल का 35% है। हालाँकि, चीन में नाइट्रोजन उर्वरक की व्यापक उपयोग दर उस वर्ष 35% से कम थी, जिससे बड़ी बर्बादी हुई। इसलिए, चीन में कृषि विज्ञान और प्रौद्योगिकी कार्यकर्ता धीरे-धीरे जल उर्वरक एकीकरण की प्रक्रिया को अनुकूलित करने के लिए उच्च गुणवत्ता वाले पानी में घुलनशील उर्वरकों का अध्ययन करना शुरू कर रहे हैं [1-2]। राष्ट्रीय कृषि प्रौद्योगिकी संवर्धन केंद्र द्वारा किए गए शोध के अनुसार, वर्तमान में चीन में पानी और उर्वरक के एकीकरण के लिए उपयुक्त 30 मिलियन हेक्टेयर से अधिक कृषि योग्य भूमि है, जबकि देश में वर्तमान आवेदन अनुपात केवल 3.2% है। इसलिए, चीन में पानी में घुलनशील उर्वरक की विकास क्षमता बहुत बड़ी है और यह भविष्य के उर्वरक विकास के लिए एक प्रमुख फोकस है।

पानी में घुलनशील उर्वरक एक बहु तत्व यौगिक और त्वरित कार्रवाई करने वाला उर्वरक है जो पानी में पूरी तरह से घुलनशील है। इसमें अच्छी पानी घुलनशीलता, कोई अवशेष नहीं होने की विशेषताएं हैं, और इसे फसलों की जड़ों और पत्तियों द्वारा सीधे अवशोषित और उपयोग किया जा सकता है। जल उर्वरक एकीकरण के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में, पानी में घुलनशील उर्वरकों के स्पष्ट लाभ हैं। सबसे पहले, यह उर्वरकों की उपयोगिता दर में उल्लेखनीय सुधार कर सकता है। आंकड़ों के अनुसार, चीन में पारंपरिक उर्वरकों की उपयोग दर लगभग 30% है, जबकि पानी में घुलनशील उर्वरकों की उपयोग दर 70% से 80% के बीच है। यह निषेचन की कुल मात्रा को भी कम कर सकता है, जो राष्ट्रीय दोहरे कार्बन चक्र की बुनियादी आवश्यकताओं को पूरा करता है; दूसरे, पानी में घुलनशील उर्वरकों में उच्च पोषक तत्व सामग्री और व्यापक पोषण होता है, जो फसल की उपज और गुणवत्ता में काफी सुधार कर सकता है, जिससे वे भविष्य के उर्वरक उद्योग के लिए प्रमुख विकास दिशाओं में से एक बन सकते हैं; अंत में, पानी और उर्वरक के एकीकरण के साथ-साथ पानी में घुलनशील उर्वरकों का प्रचार और उपयोग, बड़ी मात्रा में मीठे पानी के संसाधनों को बचा सकता है और चीनी निवासियों के जीवन की गुणवत्ता में सुधार करने में मदद कर सकता है। 

वर्तमान में, चीन में पानी में घुलनशील उर्वरकों के उत्पादन और उपयोग में अभी भी कई समस्याओं का समाधान किया जाना बाकी है। पानी में खराब घुलनशीलता और अघुलनशील पदार्थों की उच्च सामग्री आसानी से पाइपलाइनों में बड़े पैमाने पर रुकावट पैदा कर सकती है, खासकर सिंचाई के पानी में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयन की उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों में। वर्तमान में, चीन में घुलनशील उर्वरकों में पानी में अघुलनशील पदार्थों की आवश्यकता 0.5% है, जबकि एकीकृत जल उर्वरक प्रणाली आम तौर पर स्थिर या अर्ध-स्थिर होती है, जिसमें पानी के आउटलेट बेहद महीन और साफ करने में मुश्किल होते हैं, जो पानी में अघुलनशील पदार्थों द्वारा आसानी से अवरुद्ध हो जाते हैं। उर्वरक में नमक का कुछ हिस्सा पाइपलाइन को खराब कर देगा। वर्तमान में, एकीकृत जल और उर्वरक प्रणाली के पाइप ज्यादातर कार्बन स्टील या प्लास्टिक से बने होते हैं, जिनमें से कार्बन स्टील से बने पाइपों में ऑक्सीजन, पानी, एसिड और क्षार द्वारा संक्षारण का खतरा होता है, जो सिस्टम की सेवा जीवन को छोटा कर देता है। और उपयोग की लागत बढ़ जाती है। पानी में घुलनशील उर्वरकों का मुख्य घटक रासायनिक उर्वरक है, जो लंबे समय तक उपयोग के बाद आसानी से मिट्टी के संघनन और मिट्टी के सूक्ष्मजीव समुदायों के असंतुलन का कारण बन सकता है, जिससे अंततः मिट्टी की उर्वरता में गिरावट आ सकती है। उपरोक्त कारणों के आधार पर, जल उर्वरक एकीकरण के विकास के साथ, प्रमुख घरेलू और विदेशी रासायनिक कंपनियों ने पानी में घुलनशील उर्वरकों के उत्पादन और उपयोग में समस्याओं को हल करने के लिए पैमाने और संक्षारण निषेध प्रभाव वाले रसायनों को क्रमिक रूप से विकसित किया है। उनमें से, पॉलीस्पार्टिक एसिड और उसके डेरिवेटिव सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किए गए पदार्थ हैं। 

1.1 पानी में घुलनशील उर्वरकों में पॉलीस्पार्टिक एसिड का अनुप्रयोग

पॉलीस्पार्टिक एसिड (पीएएसपी) एक कृत्रिम रूप से संश्लेषित पानी में घुलनशील प्रोटीन है जो प्राकृतिक रूप से सीप जैसी समुद्री शेलफिश के बलगम में मौजूद होता है। यह एक सक्रिय पदार्थ है जिसका उपयोग समुद्री शेलफिश द्वारा पोषक तत्वों को समृद्ध करने और गोले बनाने के लिए किया जाता है। पॉलीस्पार्टिक एसिड, एक नए प्रकार के उर्वरक सहक्रियाकार के रूप में, फसलों द्वारा नाइट्रोजन, फास्फोरस, पोटेशियम और ट्रेस तत्वों के अवशोषण को बढ़ा सकता है; इसके अलावा, पॉलीएस्पार्टिक एसिड गैर-विषाक्त, हानिरहित और पूरी तरह से बायोडिग्रेडेबल है, जो इसे विश्व स्तर पर मान्यता प्राप्त हरित रसायन बनाता है। देश और विदेश में अनुसंधान और अनुप्रयोग परिणामों से पता चला है कि पानी में घुलनशील उर्वरकों के लिए एक सहक्रियात्मक एजेंट के रूप में पॉलीस्पार्टिक एसिड का निम्नलिखित पहलुओं में मुख्य प्रभाव होता है।

1.1 पॉलीस्पार्टिक एसिड का फैलाव प्रभाव

पानी में घुलनशील उर्वरकों के उपयोग के दौरान पाइपलाइन रुकावट के मुख्य कारणों में उर्वरकों के बीच रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण होने वाली वर्षा, पानी के पीएच के कारण घुलनशीलता में कमी और उर्वरकों में पानी में अघुलनशील पदार्थ शामिल हैं। विभिन्न मार्गों से बनने वाले ये पानी में अघुलनशील पदार्थ धीरे-धीरे पाइपलाइन के आंतरिक या आउटलेट से चिपक जाते हैं, विशेष रूप से कैल्शियम और मैग्नीशियम जैसे पानी में अघुलनशील लवण, जिससे पूरी प्रणाली अवरुद्ध हो जाती है। 

पॉलीस्पार्टिक एसिड, एक नए प्रकार के हरे फैलाव के रूप में, ड्रिप (स्प्रे) सिंचाई प्रणालियों पर लागू होने पर अकार्बनिक नमक पैमाने के गठन और एकत्रीकरण को रोक और कम कर सकता है। यह गठित पैमाने को जल प्रणाली में निलंबित छोटे कणों में फैला सकता है, जिससे उपयोग के दौरान सिस्टम में पानी में घुलनशील उर्वरकों की रुकावट की समस्या कम हो जाती है। शोध के अनुसार, पॉलीस्पार्टिक एसिड, जल परिसंचरण प्रणालियों में एक चेलेटिंग फैलाव के रूप में, आयरन ऑक्साइड, कैल्शियम कार्बोनेट, टाइटेनियम डाइऑक्साइड, जिंक हाइड्रॉक्साइड, मैग्नीशियम हाइड्रॉक्साइड, मैग्नीशियम ऑक्साइड, मैंगनीज डाइऑक्साइड इत्यादि पर अच्छा चेलेटिंग और फैलाव प्रभाव डालता है। कोस्कन एट अल। विश्वास है कि पॉलीएस्पार्टिक एसिड गर्मी हस्तांतरण सतहों और जल प्रणाली पाइपलाइनों पर स्केल के जमाव को रोक सकता है। 

इस बीच, स्केल अवरोध पर पॉलीस्पार्टिक एसिड आणविक भार और सिस्टम तापमान के प्रभावों पर शोध ने पुष्टि की है कि पॉलीस्पार्टिक एसिड का स्केल निषेध प्रभाव इसके आणविक भार से निकटता से संबंधित है, लेकिन सिस्टम तापमान से नहीं। आमतौर पर यह माना जाता है कि विभिन्न तरीकों से संश्लेषित पॉलीस्पार्टिक एसिड का स्केल निषेध प्रभाव इसके संबंधित स्केल से निकटता से संबंधित है। उदाहरण के लिए, कच्चे माल के रूप में एस्पार्टिक एसिड का उपयोग करने वाले पॉलीस्पार्टिक एसिड का CaF2 पर बेहतर स्केल अवरोधक प्रभाव होता है, जबकि मेनिक एनहाइड्राइड और इसके डेरिवेटिव का उपयोग करने वाले पॉलीस्पार्टिक एसिड का BaSO4, SrSO4, CaSO4, आदि पर बेहतर स्केल अवरोधक प्रभाव होता है। रॉस एट अल। पुष्टि की गई कि कैल्शियम कार्बोनेट, कैल्शियम सल्फेट और बेरियम सल्फेट जैसे पॉलीस्पार्टिक एसिड को फैलाने के लिए इष्टतम वजन औसत आणविक भार सीमा 10000 और 4000 के बीच है। क्वान झेनहुआ ​​और अन्य ने पाया कि जब पानी का तापमान 60 ℃ से नीचे होता है, तो तापमान में बहुत कम बदलाव होता है पॉलीस्पार्टिक एसिड के पैमाने निषेध दर पर प्रभाव; जब Ca2+ 800mg/L है और पॉलीस्पार्टिक एसिड की खुराक केवल 3 mg/L है, तो स्केल अवरोध दर अभी भी 90% से अधिक तक पहुंच सकती है। 20 ℃ पर, पॉलीस्पार्टिक एसिड कैल्शियम कार्बोनेट के न्यूक्लियेशन में कम से कम 150 मिनट की देरी का कारण बनता है। ये सभी अध्ययन तापमान के लिए पॉलीस्पार्टिक एसिड स्केल निषेध प्रदर्शन की सार्वभौमिकता का संकेत देते हैं। 

1.2 पॉलीस्पार्टिक एसिड का संक्षारण निषेध

आमतौर पर यह माना जाता है कि पॉलीस्पार्टिक एसिड में ध्रुवीय समूह (एन और ओ समूह सहित) धातु पाइपलाइनों पर अवशोषित होते हैं, जिससे धातु आयनीकरण प्रक्रिया की सक्रियण ऊर्जा में काफी सुधार होता है। साथ ही, गैर-ध्रुवीय समूह (एल्काइल आर) को धातु से दूर एक दिशात्मक तरीके से व्यवस्थित किया जाता है, जिससे एक हाइड्रोफोबिक फिल्म बनती है, जिससे जलीय घोल द्वारा धातु पाइपलाइनों के क्षरण को रोका जाता है, एकीकरण में ड्रिप सिंचाई प्रणालियों की प्रभावी ढंग से रक्षा की जाती है। पानी और उर्वरक, उपकरणों की सेवा जीवन को बढ़ाना और उत्पादन लागत को कम करना। पॉलीस्पार्टिक एसिड का विभिन्न प्रणालियों में कार्बन स्टील, तांबा, पीतल और सफेद तांबे जैसी विभिन्न धातु सामग्रियों पर संक्षारण अवरोधक प्रभाव पड़ता है [25]; जब पॉलीस्पार्टिक एसिड की सांद्रता 100 मिलीग्राम/लीटर होती है, तो कार्बन स्टील की संक्षारण अवरोध दर 93% तक पहुंच सकती है, और इस सांद्रता पर, पॉलीस्पार्टिक एसिड कार्बन स्टील की संक्षारण दर को 90% तक धीमा कर सकता है, जिससे प्रभावी ढंग से सेवा जीवन बढ़ जाता है। पाइपलाइन. 

प्रासंगिक अध्ययनों में, शोधकर्ताओं ने पाया है कि विभिन्न पीएच स्थितियों के तहत जल प्रणालियों में पाइपलाइन जंग पर पॉलीस्पार्टिक एसिड का अच्छा निरोधात्मक प्रभाव होता है। बेंटन के शोध से पता चलता है कि 1000 से 5000 के आणविक भार और 4.0 से 6.6 के पीएच वाले संक्षारक नमक समाधान माध्यम में 25 मिलीग्राम/एल की सांद्रता वाले पॉलीस्पार्टिक एसिड और उसके लवण का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा कार्बन स्टील के क्षरण को प्रभावी ढंग से रोक सकता है। . जब कलोटा एट अल. और सिल्वरमैन एट अल। [30] विभिन्न पीएच, तापमान और नमी की स्थिति के तहत लोहे पर पॉलीस्पार्टिक एसिड के संक्षारण निषेध प्रदर्शन का अध्ययन किया, उन्होंने पाया कि पीएच 10 से अधिक होने पर पॉलीस्पार्टिक एसिड में अच्छा संक्षारण निषेध प्रदर्शन होता है। मैन्सफेल्ड एट अल। [31] पाया गया कि 8 से 9 पीएच पर भी अच्छे परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं। इसलिए, पॉलीस्पार्टिक एसिड पानी में घुलनशील उर्वरकों के विभिन्न फॉर्मूलों के उपयोग के दौरान पाइपलाइनों के क्षरण को हल कर सकता है, जो निश्चित या के अनुप्रयोग के लिए सहायक है। अर्ध-स्थिर पाइपलाइन प्रणाली। 

1.3 पॉलीस्पार्टिक एसिड के सहक्रियात्मक और गुणवत्ता बढ़ाने वाले प्रभाव

पॉलीस्पार्टिक एसिड, एक उर्वरक सहयोगी या पोषक तत्व बढ़ाने वाले के रूप में, धीमी गति से रिलीज और दक्षता में वृद्धि, उर्वरक उपयोग में वृद्धि, फसल की गुणवत्ता में सुधार और उपज और आय में वृद्धि के संदर्भ में बताया गया है। शोध से पता चला है कि पानी में घुलनशील उर्वरकों में पॉलीस्पार्टिक एसिड मिलाने से उर्वरक की प्रभावशीलता बढ़ सकती है, यह सुनिश्चित होता है कि फसलें पूरी विकास प्रक्रिया के दौरान पोषक तत्वों को समान रूप से अवशोषित करती हैं, और इस प्रकार उर्वरकों का प्रभावी उपयोग सुनिश्चित होता है। लेई क्वानकुई एट अल द्वारा किया गया प्रयोग। पता चला कि मूंगफली में एन, पी, और के उर्वरकों की उपयोग दक्षता पॉलीस्पार्टिक एसिड के आवेदन के बाद अलग-अलग डिग्री तक बढ़ गई, और पूरे विकास के मौसम में मूंगफली में पोषक तत्वों की कमी के लक्षणों की संभावना कम थी। काओ दान एट अल. पॉलीस्पार्टिक एसिड की दृढ़ता का अध्ययन किया और प्रदर्शित किया कि वर्ष में एक बार पॉलीस्पार्टिक एसिड का उपयोग करने से दोनों फसलों पर उपज में वृद्धि का प्रभाव पड़ता है। 

रिपोर्टों के अनुसार, पॉलीस्पार्टिक एसिड प्रभावी रूप से आवश्यक माध्यम को सक्रिय कर सकता है और फसल के विकास के लिए तत्वों का पता लगा सकता है, बड़ी मात्रा में तत्वों की अवशोषण दक्षता में सुधार कर सकता है और इस प्रकार उर्वरक उपयोग को बढ़ा सकता है। उपयोग के बाद, यह फसल तनाव प्रतिरोध को बढ़ा सकता है, फसलों में एंजाइम गतिविधि को नियंत्रित कर सकता है, उपज बढ़ा सकता है और फसल की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है। ली जियांगंग एट अल। पाया गया कि हरी सब्जियों जैसी फसलों में पॉलीस्पार्टिक एसिड लगाने से विटामिन सी और घुलनशील चीनी सामग्री में अलग-अलग डिग्री की वृद्धि हुई, जो सब्जियों और फलों की गुणवत्ता में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकती है। जिओ योंगकांग एट अल। विभिन्न प्रकार के पॉलीस्पार्टिक एसिड केलेट्स के पत्तों पर छिड़काव के माध्यम से पाया गया कि पॉलीस्पार्टिक एसिड के उपयोग से न केवल हुआंगगुआन नाशपाती की उपज और गुणवत्ता बढ़ती है, बल्कि पीलापन भी कम होता है। नाशपाती के पेड़ में कौवा पंजा रोग से होने वाली हानि। तांग हुइहुई एट अल। पूर्वोत्तर वसंत मक्के में पॉलीस्पार्टिक नाइट्रोजन उर्वरक के अनुप्रयोग पर उनके अध्ययन के माध्यम से पाया गया कि पीएएसपी एन का उपयोग मक्के की पैदावार को कम किए बिना और विभिन्न चरणों में मक्के में एंजाइम गतिविधि को प्रभावी ढंग से विनियमित किए बिना, कुल नाइट्रोजन को 1/3 तक कम करने की शर्त के तहत मक्के की खेती के लिए किया गया था। जो वजन घटाने और कार्यक्षमता में सुधार के लिए फायदेमंद है। जू यानवेई एट अल। पाया गया कि चावल में पॉलीस्पार्टिक एसिड युक्त यूरिया लगाने के बाद, उर्वरक की प्रभावशीलता में काफी सुधार हुआ, और विकास के मौसम के दौरान उर्वरक को हटाया नहीं गया। काओ दान एट अल. पाया गया कि चिनार के पौधों की खेती के लिए पॉलीस्पार्टिक एसिड लगाने से उच्च नाइट्रोजन उपयोग दक्षता के कारण होने वाले उच्च नाइट्रोजन तनाव को कम करने के लिए नाइट्रोजन के उपयोग में उचित कमी की आवश्यकता होती है।

1.4 पॉलीस्पार्टिक एसिड की पर्यावरण संरक्षण विशेषताएँ

पॉलीस्पार्टिक एसिड मुख्य रूप से अमीनो एसिड से बना एक बहुलक है, जिसे पर्यावरण में सूक्ष्मजीवों द्वारा उपयोग योग्य कम आणविक भार अमीनो एसिड, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड में पूरी तरह से विघटित किया जा सकता है। किसी ने पॉलीस्पार्टिक एसिड की बायोडिग्रेडेबिलिटी का अध्ययन करने के लिए OECD301A विधि का उपयोग किया और पाया कि पॉलीस्पार्टिक एसिड उपचार द्वारा जारी कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा संदर्भ ग्लूकोज के करीब थी। इसके अलावा, ज़िओंग रोंगचुन और अन्य ने यह भी प्रदर्शित किया है कि पॉलीस्पार्टिक एसिड उत्कृष्ट बायोडिग्रेडेबिलिटी वाला एक हरा रसायन है। 

2 आउटलुक

चीन की कृषि में "एक नियंत्रण, दो कटौती और तीन बुनियादी" के लक्ष्य की क्रमिक प्राप्ति के साथ, पानी और उर्वरक की एकीकरण प्रक्रिया तेजी से तेज होती जा रही है, और पानी में घुलनशील उर्वरकों, विशेष रूप से उच्च गुणवत्ता वाले पानी की मांग बढ़ रही है। घुलनशील उर्वरकों की मात्रा बढ़ रही है। पॉलीएस्पार्टिक एसिड, एक हरे और पर्यावरण के अनुकूल चेलेटिंग डिस्पेंसर और उर्वरक सहयोगी के रूप में, न केवल रासायनिक उर्वरकों की स्केलिंग और पाइपलाइनों के क्षरण को प्रभावी ढंग से रोक सकता है, बल्कि मजबूत अनुप्रयोग संभावनाओं के साथ दक्षता और गुणवत्ता भी बढ़ा सकता है। 

पानी में घुलनशील उर्वरकों में पॉलीस्पार्टिक एसिड की वर्तमान अनुप्रयोग स्थिति के जवाब में, पॉलीस्पार्टिक एसिड की विशेषताओं के साथ संयुक्त रूप से जड़ उत्पादन को बढ़ावा देना, फसल एंजाइम गतिविधि को विनियमित करना, पोषक तत्वों के अवशोषण को बढ़ाना और बिखरे हुए धातु तत्वों को बढ़ाना, लेखक का मानना ​​है कि पॉलीस्पार्टिक का विकास एसिड आधारित पानी में घुलनशील उर्वरकों को विशेष पानी में घुलनशील उर्वरकों और उच्च गुणवत्ता वाले पानी में घुलनशील उर्वरकों पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, विशेष रूप से आलू और अन्य फसलों के लिए कंद और कंदों की कटाई के लिए उपयुक्त, और पोषक तत्वों के अवशोषण के साथ फलों और सब्जियों के लिए विशेष पानी में घुलनशील उर्वरकों पर ध्यान देना चाहिए। बाधाएँ, जैसे नाशपाती और चिकन पैर रोग।