Az ENSZ Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Szervezetének 2017-es statisztikái szerint a világ élelmiszertermelése 2,627 milliárd tonna volt, ebből 618 millió tonna Kínában állított elő, ami a világ teljes élelmiszertermelésének 23,5%-a ugyanebben az időszakban. . Az ilyen magas hozamok fenntartása érdekében a kínai mezőgazdasági termelés évente nagy mennyiségű termőföld és édesvízkészlet fogyasztását igényli. A fent említett erőforrások szűkössége azonban Kínában rendkívül nyilvánvaló. A statisztikák szerint az egy főre jutó szántóterület kevesebb, mint 0,1 hm2, ami a világ egy főre eső mennyiségének csak egyharmada, és kevesebb, mint egyhetede az Egyesült Államokénak; Kína egy főre jutó édesvízkészlete kevesebb, mint 2200 m3, ami a világátlag mindössze 1/4-e, így a világ egyik legszegényebb egy főre eső vízkészletével rendelkező országa. Ezért Kínában a mezőgazdasági termelésben nagy mennyiségű műtrágyát kell használni az általános hozam biztosítása érdekében.

A kínai mezőgazdasági termelésben azonban a műtrágyák felhasználási aránya nem kielégítő. A nitrogénműtrágyát példának vesszük, 2017-ben a Kínában kijuttatott nitrogénműtrágyák teljes mennyisége elérte a 22,06 millió tonnát, ami a világ összmennyiségének 35%-a. A nitrogénműtrágyák átfogó felhasználási aránya azonban Kínában kevesebb mint 35% volt abban az évben, ami nagy pazarlást okozott. Ezért Kínában a mezőgazdasági tudományos és technológiai dolgozók fokozatosan elkezdik tanulmányozni a kiváló minőségű vízoldható műtrágyákat, hogy alkalmazkodjanak a vízműtrágya-integráció folyamatához [1-2]. A Nemzeti Agrártechnológiai Promóciós Központ kutatása szerint Kínában jelenleg több mint 30 millió hektár víz és műtrágya integrálására alkalmas szántó található, miközben a jelenlegi kijuttatási arány az országban mindössze 3,2%. Ezért a vízben oldódó műtrágyák fejlesztési potenciálja Kínában nagyon hatalmas, és ez a jövőbeli műtrágyafejlesztés kulcsfontosságú eleme.

A vízben oldódó műtrágya egy több elemből álló összetett és gyors hatású műtrágya, amely vízben teljesen oldódik. Jellemzői: jó vízoldhatóság, nincs maradékanyag, közvetlenül felszívódik és hasznosulhat a növények gyökerei és levelei. A vízben oldódó műtrágyák, mint a vízben oldódó műtrágyák fontos összetevői, nyilvánvaló előnyökkel járnak. Először is jelentősen javíthatja a műtrágyák felhasználási arányát. A statisztikák szerint Kínában a hagyományos műtrágyák felhasználási aránya körülbelül 30%, míg a vízben oldódó műtrágyák felhasználási aránya 70% és 80% közötti. Csökkentheti a műtrágyázás teljes mennyiségét is, amely megfelel a nemzeti kettős szénciklus alapvető követelményeinek; Másodszor, a vízben oldódó műtrágyák magas tápanyagtartalommal és átfogó táplálkozással rendelkeznek, ami jelentősen javíthatja a terméshozamot és a minőséget, így a jövő műtrágyaiparának egyik kulcsfontosságú fejlesztési iránya; Végül, a vízben oldódó műtrágyák népszerűsítése és használata a víz és a műtrágya integrálásával együtt nagy mennyiségű édesvízforrást takaríthat meg, és javíthatja a kínai lakosok életminőségét. 

Jelenleg még számos probléma vár megoldásra a vízben oldódó műtrágyák előállításával és felhasználásával kapcsolatban Kínában. A rossz vízoldhatóság és az oldhatatlan anyagok magas tartalma könnyen vízkő dugulást okozhat a csővezetékekben, különösen azokon a területeken, ahol az öntözővízben magas a kalcium és magnézium ion koncentrációja. Jelenleg Kínában az oldható műtrágyákban a vízben oldhatatlan anyagokra vonatkozó követelmény 0,5%, míg az integrált vízműtrágya-rendszer általában rögzített vagy félig rögzített, rendkívül finom és nehezen tisztítható vízkivezetésekkel, amelyeket a vízben oldhatatlan anyagok könnyen elzárnak. A műtrágyában lévő só egy része korrodálja a csővezetéket. Az integrált víz- és műtrágyarendszer csövei jelenleg túlnyomórészt szénacélból vagy műanyagból készülnek, amelyek közül a szénacélból készült csövek hajlamosak az oxigén, víz, sav és lúg okozta korrózióra, ami lerövidíti a rendszer élettartamát. és növeli a használati költséget. A vízben oldódó műtrágyák fő összetevője a műtrágyák, amelyek hosszú távú használat után könnyen talajtömörödést és a talaj mikrobiális közösségeinek egyensúlyhiányát okozhatják, ami végső soron a talaj termékenységének romlásához vezet. A fenti okok alapján a vízműtrágya-integráció fejlődésével a nagy hazai és külföldi vegyipari cégek sorra fejlesztették ki a vízkő- és korróziógátló hatású vegyszereket a vízoldható műtrágyák előállítása és felhasználása során felmerülő problémák megoldására. Közülük a poliaszparaginsav és származékai a legszélesebb körben vizsgált anyagok. 

1.1 Poliaszparaginsav kijuttatása vízoldható műtrágyákban

A poliaszparaginsav (PASP) egy mesterségesen szintetizált, vízben oldódó fehérje, amely természetesen megtalálható a tengeri kagylók, például az osztrigák nyálkájában. Ez egy aktív anyag, amelyet a tengeri kagylók használnak tápanyagok gazdagítására és kagylók létrehozására. A poliaszparaginsav, mint új típusú műtrágya-szinergista, fokozhatja a nitrogén, foszfor, kálium és nyomelemek felszívódását a növényekben; Ezenkívül a poliaszparaginsav nem mérgező, ártalmatlan és teljesen biológiailag lebomlik, így világszerte elismert zöld vegyi anyag. A hazai és külföldi kutatási és alkalmazási eredmények azt mutatják, hogy a poliaszparaginsav, mint a vízoldható műtrágyák szinergetikus szere, a következő szempontok szerint fejti ki fő hatását.

1.1 A poliaszparaginsav diszperziós hatása

A vízben oldódó műtrágyák használata során a csővezeték-elzáródások fő okai közé tartozik a műtrágyák közötti kémiai reakciók okozta csapadék, a víz pH-ja miatti csökkent oldhatóság, valamint a műtrágyákban lévő vízben oldhatatlan anyagok. Ezek a különböző utakon képződő vízben oldhatatlan anyagok fokozatosan megtapadnak a csővezeték belsejében vagy kimenetén, különösen a vízben oldhatatlan sókban, mint például a kalcium és a magnézium, ezáltal blokkolva az egész rendszert. 

A poliaszparaginsav, mint új típusú zöld diszpergálószer, képes megelőzni és enyhíteni a szervetlen sólerakódások képződését és aggregációját, ha csepegtető (permetező) öntözőrendszerekre alkalmazzák. A képződött vízkövet a vízrendszerben lebegő apró részecskékre tudja szétszórni, ezáltal csökkentve a vízben oldódó műtrágyák eltömődési problémáját a rendszerben használat közben. A kutatások szerint a poliaszparaginsav, mint kelátképző diszpergálószer a vízkeringtető rendszerekben, jó kelátképző és diszpergáló hatással bír a vas-oxidokra, kalcium-karbonátra, titán-dioxidra, cink-hidroxidra, magnézium-hidroxidra, magnézium-oxidra, mangán-dioxidra stb. Koskan et al. úgy vélik, hogy a poliaszparaginsav megakadályozhatja a vízkő lerakódását a hőátadó felületeken és a vízrendszeri csővezetékeken. 

Mindeközben a poliaszparaginsav molekulatömegének és rendszerhőmérsékletének a vízkőgátlásra gyakorolt ​​hatását vizsgáló kutatások megerősítették, hogy a poliaszparaginsav lerakódásgátló hatása szorosan összefügg a molekulatömegével, de nem a rendszer hőmérsékletével. Általában úgy gondolják, hogy a különböző módszerekkel szintetizált poliaszparaginsav lerakódásgátló hatása szorosan összefügg a megfelelő léptékével. Például az aszparaginsavat nyersanyagként használó poliaszparaginsav jobb lerakódásgátló hatást fejt ki a CaF2-re, míg a maleinsavanhidridet és származékait alkalmazó poliaszparaginsav a BaSO4-re, SrSO4-re, CaSO4-re stb. megerősítette, hogy a poliaszparaginsav, például kalcium-karbonát, kalcium-szulfát és bárium-szulfát diszpergálásának optimális tömeg szerinti átlagos molekulatömeg-tartománya 10000 és 4000 között van. Quan Zhenhua és mások azt találták, hogy amikor a víz hőmérséklete 60 ℃ alatt van, a hőmérséklet-változás csekély mértékű. hatása a poliaszparaginsav skála-gátlási arányára; Ha a Ca2+ 800 mg/l, és a poliaszparaginsav adagja csak 3 mg/L, a skála gátlási aránya még így is elérheti a 90%-ot. 20 ℃-on a poliaszparaginsav legalább 150 perces késést okoz a kalcium-karbonát gócképződésében. Ezek a vizsgálatok mind azt mutatják, hogy a poliaszparaginsav lerakódás-gátló teljesítménye a hőmérséklet függvényében egyetemes. 

1.2 A poliaszparaginsav korróziógátlása

Általában úgy gondolják, hogy a poliaszparaginsavban lévő poláris csoportok (beleértve az N- és O-csoportokat) fémcsővezetékeken adszorbeálódnak, nagymértékben javítva a fémionizációs folyamat aktiválási energiáját. Ugyanakkor a nem poláris csoportok (alkil R) a fémtől távolodva helyezkednek el, hidrofób filmet képezve ezzel gátolva a fémcsővezetékek vizes oldatok általi korrózióját, hatékonyan védve a csepegtető öntözőrendszereket a víz és műtrágya, meghosszabbítja a berendezések élettartamát és csökkenti a termelési költségeket. A poliaszparaginsav korróziógátló hatással rendelkezik különböző fémanyagokon, mint például szénacél, réz, sárgaréz és fehérréz különböző rendszerekben [25]; Ha a poliaszparaginsav koncentrációja 100 mg/l, a szénacél korróziógátlási aránya elérheti a 93%-ot, és ennél a koncentrációnál a poliaszparaginsav 90%-kal lassíthatja a szénacél korróziós sebességét, hatékonyan meghosszabbítva a szénacél élettartamát. a csővezeték. 

A vonatkozó vizsgálatok során a kutatók azt találták, hogy a poliaszparaginsav jó gátló hatással van a csővezetékek korróziójára a vízrendszerekben különböző pH-viszonyok között. Benton kutatásai azt sugallják, hogy 1000-5000 molekulatömegű és 25 mg/l koncentrációjú poliaszparaginsav és sói 4,0-6,6 pH-jú korrozív sóoldat közegben hatékonyan gátolhatják a szénacél szén-dioxid általi korrózióját. . Amikor Kalota et al. és Silverman et al. [30] tanulmányozták a poliaszparaginsav korróziógátló hatását a vason különböző pH-, hőmérséklet- és nedvességviszonyok között, és azt találták, hogy a poliaszparaginsav jó korróziógátló tulajdonságokkal rendelkezik, ha a pH 10-nél nagyobb. Mansfeld et al. [31] megállapította, hogy 8 és 9 közötti pH-értéken is jó eredményeket lehet elérni. Ezért a poliaszparaginsav képes megoldani a csővezetékek korrózióját a különböző összetételű vízben oldódó műtrágyák alkalmazása során, ami segít a fix ill. félig rögzített csővezetékrendszerek. 

1.3 A poliaszparaginsav szinergikus és minőségjavító hatásai

A poliaszparaginsav, mint műtrágya-szinergikus vagy tápanyag-fokozó, a lassú felszabadulás és a hatékonyság fokozása, a megnövekedett műtrágyafelhasználás, a jobb termésminőség, valamint a megnövekedett hozam és bevétel tekintetében számoltak be. A kutatások kimutatták, hogy a vízben oldódó műtrágyák poliaszparaginsav hozzáadásával meghosszabbítható a műtrágya hatékonysága, biztosítható, hogy a növények a teljes növekedési folyamat során egyenletesen szívják fel a tápanyagokat, és így biztosítható a műtrágyák hatékony felhasználása. Lei Quankui et al. kimutatták, hogy a földimogyoró N-, P- és K-műtrágyáinak hasznosítási hatékonysága a poliaszparaginsav kijuttatása után különböző mértékben nőtt, és a földimogyoró kevésbé volt kitéve a tápanyaghiányos tüneteknek a teljes növekedési időszakban. Cao Dan et al. tanulmányozta a poliaszparaginsav perzisztenciáját, és kimutatta, hogy a poliaszparaginsav évente egyszeri használata termésnövelő hatással bír mindkét növényre. 

A beszámolók szerint a poliaszparaginsav hatékonyan aktiválhatja a termésnövekedéshez nélkülözhetetlen közeget és nyomelemeket, javíthatja nagy mennyiségű elem felszívódási hatékonyságát, és ezáltal növelheti a műtrágya felhasználást. Használat után fokozhatja a növényi stressz ellenállását, szabályozhatja a növények enzimaktivitását, növelheti a termést és javíthatja a termés minőségét. Li Jiangang et al. azt találta, hogy a poliaszparaginsav alkalmazása olyan terményekre, mint a zöld zöldségek, a C-vitamin és az oldható cukortartalom különböző mértékű növekedését eredményezte, ami hatékonyan javíthatja a zöldségek és gyümölcsök minőségét. Jiao Yongkang et al. Különböző típusú poliaszparaginsav-kelátok levélpermetezése során megállapították, hogy a poliaszparaginsav használata nemcsak a Huangguan körte terméshozamát és minőségét növeli, hanem csökkenti a sárgulást is. A körtefa szarkalábas betegsége által okozott veszteségek. Tang Huihui et al. a poliaszparaginsav nitrogénműtrágya északkeleti tavaszi kukoricára történő kijuttatásáról szóló tanulmányuk során megállapították, hogy a PASP N-t kukoricatermesztésre használták, azzal a feltétellel, hogy az összes nitrogént 1/3-al csökkentik anélkül, hogy csökkentenék a kukoricatermést, és hatékonyan szabályozták a kukorica enzimaktivitását a különböző szakaszokban, ami előnyös a fogyás és a hatékonyság növelése szempontjából. Xu Yanwei et al. azt találta, hogy poliaszparaginsavat tartalmazó karbamid rizs kijuttatása után a műtrágya hatékonysága jelentősen javult, és a műtrágyát nem távolították el a növekedési időszakban. Cao Dan et al. azt találták, hogy a poliaszparaginsav alkalmazása nyárfa palánták termesztésére a nitrogénfelhasználás megfelelő csökkentését igényli, hogy enyhítse a magas nitrogénhasznosítási hatékonyság okozta magas nitrogénstresszt.

1.4 A poliaszparaginsav környezetvédelmi jellemzői

A poliaszparaginsav egy főként aminosavakból álló polimer, amelyet a környezetben élő mikroorganizmusok teljesen lebonthatnak használható kis molekulatömegű aminosavakká, vízzé és szén-dioxiddá. Valaki az OECD301A módszert használta a poliaszparaginsav biológiai lebonthatóságának tanulmányozására, és azt találta, hogy a poliaszparaginsavas kezelés során felszabaduló szén-dioxid mennyisége közel van a referencia glükózhoz. Ezenkívül Xiong Rongchun és mások azt is bebizonyították, hogy a poliaszparaginsav egy zöld vegyi anyag, kiváló biológiai lebonthatósággal. 

2 Outlook

Az "egy kontroll, két csökkentés és három alap" cél fokozatos megvalósulásával a kínai mezőgazdaságban a víz és a műtrágya integrációs folyamata egyre gyorsabbá válik, és a vízben oldódó műtrágyák, különösen a csúcsminőségű vízműtrágyák iránti kereslet egyre gyorsabbá válik. az oldható műtrágyák, növekszik. A poliaszparaginsav, mint zöld és környezetbarát kelátképző diszpergálószer és műtrágya-szinergista, nemcsak hatékonyan képes megakadályozni a műtrágyák lerakódását és a csővezetékek korrózióját, hanem javítja a hatékonyságot és a minőséget is, erős alkalmazási kilátásokkal. 

Válaszul a poliaszparaginsav vízoldható műtrágyákban való jelenlegi alkalmazási helyzetére, a gyökértermelést elősegítő, a növényi enzimek aktivitását szabályozó, a tápanyag-felszívódást fokozó és a diszpergált fémelemek kelátképző tulajdonságaival kombinálva a szerző úgy véli, hogy a poliaszparaginsav fejlődése. A savalapú, vízben oldódó műtrágyáknál a speciális vízben oldódó műtrágyákra és a csúcsminőségű vízoldható műtrágyákra kell összpontosítani, amelyek különösen alkalmasak burgonya és egyéb növények betakarítására gumók és gumók betakarítására, valamint speciális vízben oldódó műtrágyák, amelyek tápanyagfelvételt biztosítanak a gyümölcsök és zöldségek számára. akadályok, mint például a körte és a csirkelábbetegség.