Jungtinių Tautų Maisto ir žemės ūkio organizacijos 2017 m. statistika rodo, kad pasaulyje buvo pagaminta 2,627 mlrd. tonų maisto produktų, iš kurių 618 mln. . Norint išlaikyti tokį didelį derlių, Kinijos žemės ūkio gamybai kasmet reikia sunaudoti daug dirbamos žemės ir gėlo vandens išteklių. Tačiau minėtų išteklių trūkumas Kinijoje yra labai akivaizdus. Remiantis statistika, ariamos žemės plotas, tenkantis vienam gyventojui, yra mažesnis nei 0,1 hm2, o tai yra tik trečdalis pasaulio vienam gyventojui ir mažiau nei septintoji JAV ploto; Kinijos gėlo vandens ištekliai vienam gyventojui yra mažesni nei 2200 m3, tai tik 1/4 pasaulio vidurkio, todėl ji yra viena iš šalių, turinčių skurdžiausių vandens išteklių vienam gyventojui pasaulyje. Todėl Kinijos žemės ūkio gamyboje turi būti naudojamas didelis kiekis cheminių trąšų, kad būtų užtikrintas bendras derlius.

Tačiau Kinijos žemės ūkio gamyboje trąšų panaudojimo lygis nėra patenkinamas. Kaip pavyzdį paėmus azoto trąšas, 2017 m. bendras azoto trąšų kiekis Kinijoje siekė 22,06 mln. tonų, tai sudaro 35% viso pasaulio kiekio. Tačiau visapusiškas azoto trąšų panaudojimo lygis Kinijoje tais metais buvo mažesnis nei 35%, todėl buvo daug atliekų. Todėl Kinijos žemės ūkio mokslo ir technologijų darbuotojai palaipsniui pradeda studijuoti aukščiausios klasės vandenyje tirpias trąšas, kad prisitaikytų prie vandens trąšų integravimo proceso [1-2]. Nacionalinio žemės ūkio technologijų skatinimo centro atlikto tyrimo duomenimis, šiuo metu Kinijoje yra daugiau nei 30 mln. hektarų ariamos žemės, tinkamos integruoti vandenį ir trąšas, o šiuo metu šalyje paskirstyta tik 3,2 proc. Todėl vandenyje tirpių trąšų plėtros potencialas Kinijoje yra labai didelis ir tai yra pagrindinis ateities trąšų kūrimo akcentas.

Vandenyje tirpios trąšos yra daugiaelementės ir greitai veikiančios trąšos, kurios visiškai tirpsta vandenyje. Jis pasižymi geru tirpumu vandenyje, be likučių ir gali būti tiesiogiai absorbuojamas ir panaudojamas pasėlių šaknų ir lapų. Kaip svarbi vandens trąšų integravimo sudedamoji dalis, vandenyje tirpios trąšos turi akivaizdžių pranašumų. Pirma, tai gali žymiai pagerinti trąšų panaudojimo koeficientą. Remiantis statistika, įprastų trąšų panaudojimo lygis Kinijoje yra apie 30%, o vandenyje tirpių trąšų – nuo ​​70% iki 80%. Taip pat galima sumažinti bendrą tręšimo kiekį, kuris atitinka pagrindinius nacionalinio dvigubo anglies ciklo reikalavimus; Antra, vandenyje tirpios trąšos turi didelį maistinių medžiagų kiekį ir visapusišką mitybą, o tai gali žymiai pagerinti pasėlių derlių ir kokybę, todėl jos yra viena iš pagrindinių būsimos trąšų pramonės plėtros krypčių; Galiausiai, propaguojant ir naudojant vandenyje tirpias trąšas kartu su vandeniu ir trąšomis galima sutaupyti daug gėlo vandens išteklių ir pagerinti Kinijos gyventojų gyvenimo kokybę. 

Šiuo metu Kinijoje dar yra daug problemų, kurias reikia išspręsti gaminant ir naudojant vandenyje tirpias trąšas. Blogas tirpumas vandenyje ir didelis netirpių medžiagų kiekis gali lengvai sukelti nuosėdų užsikimšimą vamzdynuose, ypač vietovėse, kuriose drėkinimo vandenyje yra didelė kalcio ir magnio jonų koncentracija. Šiuo metu Kinijoje vandenyje netirpių medžiagų reikalavimas tirpiose trąšose yra 0,5 %, o integruota vandens trąšų sistema paprastai yra fiksuota arba pusiau fiksuota, su itin smulkiomis ir sunkiai valomomis vandens išleidimo angomis, kurias lengvai užkemša vandenyje netirpios medžiagos. Dalis trąšose esančios druskos sugadins vamzdyną. Šiuo metu integruotos vandens ir trąšų sistemos vamzdžiai dažniausiai gaminami iš anglinio plieno arba plastiko, tarp kurių iš anglinio plieno vamzdžiai yra linkę į deguonies, vandens, rūgščių ir šarmų koroziją, o tai sutrumpina sistemos tarnavimo laiką. ir padidina naudojimo išlaidas. Pagrindinė vandenyje tirpių trąšų sudedamoji dalis yra cheminės trąšos, kurios po ilgalaikio naudojimo gali lengvai sutankinti dirvą ir sutrikdyti dirvožemio mikrobų bendrijų pusiausvyrą, o tai galiausiai lemia dirvožemio derlingumo pablogėjimą. Dėl pirmiau nurodytų priežasčių, plėtodamos vandens trąšų integravimą, didžiosios šalies ir užsienio chemijos įmonės paeiliui sukūrė chemines medžiagas, turinčias mastelį ir koroziją slopinantį poveikį, kad išspręstų vandenyje tirpių trąšų gamybos ir naudojimo problemas. Tarp jų poliasparto rūgštis ir jos dariniai yra plačiausiai tiriamos medžiagos. 

1.1 Poliasparto rūgšties naudojimas vandenyje tirpiose trąšose

Poliasparto rūgštis (PASP) yra dirbtinai susintetintas vandenyje tirpus baltymas, kuris natūraliai egzistuoja jūros vėžiagyvių, pavyzdžiui, austrių, gleivėse. Tai veiklioji medžiaga, kurią jūriniai vėžiagyviai naudoja maistinėms medžiagoms praturtinti ir kriauklėms sukurti. Poliasparto rūgštis, kaip naujo tipo trąšų sinergiklis, gali pagerinti azoto, fosforo, kalio ir mikroelementų įsisavinimą pasėliuose; Be to, poliasparto rūgštis yra netoksiška, nekenksminga ir visiškai biologiškai skaidoma, todėl ji yra visame pasaulyje pripažinta žalia cheminė medžiaga. Tyrimai ir naudojimo rezultatai šalyje ir užsienyje parodė, kad poliasparto rūgštis, kaip vandenyje tirpių trąšų sinergetinė medžiaga, turi pagrindinį poveikį šiais aspektais.

1.1 Poliasparto rūgšties dispersinis poveikis

Pagrindinės vamzdynų užsikimšimo priežastys naudojant vandenyje tirpias trąšas yra krituliai, atsirandantys dėl cheminių reakcijų tarp trąšų, sumažėjęs tirpumas dėl vandens pH ir vandenyje netirpios medžiagos trąšose. Šios vandenyje netirpios medžiagos, susidarančios skirtingais keliais, palaipsniui prilimpa prie dujotiekio vidaus arba išleidimo angos, ypač vandenyje netirpios druskos, tokios kaip kalcis ir magnis, taip blokuodamos visą sistemą. 

Poliasparto rūgštis, kaip naujos rūšies žalioji dispergentė, gali užkirsti kelią neorganinių druskų nuosėdų susidarymui ir susikaupimui ir ją sušvelninti naudojant lašelinio (purškiamojo) drėkinimo sistemas. Jis gali išsklaidyti susidariusias apnašas į mažas daleles, suspenduotas vandens sistemoje, taip sumažindamas vandenyje tirpių trąšų užsikimšimo problemą sistemoje naudojimo metu. Remiantis tyrimais, poliasparto rūgštis, kaip kompleksonų sudarytojas vandens cirkuliacijos sistemose, turi gerą kompleksonų formavimo ir dispergavimo poveikį geležies oksidams, kalcio karbonatui, titano dioksidui, cinko hidroksidui, magnio hidroksidui, magnio oksidui, mangano dioksidui ir kt. Koskan ir kt. mano, kad poliasparto rūgštis gali užkirsti kelią nuosėdų nusėdimui ant šilumos perdavimo paviršių ir vandens sistemos vamzdynų. 

Tuo tarpu poliasparto rūgšties molekulinės masės ir sistemos temperatūros poveikio masto slopinimui tyrimai patvirtino, kad poliasparto rūgšties mastelį slopinantis poveikis yra glaudžiai susijęs su jos molekuline mase, bet ne su sistemos temperatūra. Paprastai manoma, kad skirtingais metodais susintetintos poliasparto rūgšties nuosėdų slopinimo poveikis yra glaudžiai susijęs su atitinkamu mastu. Pavyzdžiui, poliasparto rūgštis, naudojanti asparto rūgštį kaip žaliavą, geriau slopina CaF2 nuosėdas, o poliasparto rūgštis, naudojanti maleino anhidridą ir jo darinius, geriau slopina BaSO4, SrSO4, CaSO4 ir kt. patvirtino, kad optimalus masės vidutinės molekulinės masės diapazonas poliasparto rūgšties, tokios kaip kalcio karbonatas, kalcio sulfatas ir bario sulfatas, dispergavimui yra nuo 10 000 iki 4 000. Quan Zhenhua ir kiti nustatė, kad kai vandens temperatūra yra žemesnė nei 60 ℃, temperatūros pokytis yra nedidelis. poveikis poliasparto rūgšties masto slopinimo greičiui; Kai Ca2+ yra 800 mg/l, o poliasparto rūgšties dozė yra tik 3 mg/l, skalės slopinimo laipsnis vis tiek gali siekti daugiau nei 90%. Esant 20 ℃, poliasparto rūgštis sukelia kalcio karbonato branduolių susidarymo vėlavimą mažiausiai 150 minučių. Visi šie tyrimai rodo, kad poliasparto rūgšties masto slopinimo temperatūra yra universali. 

1.2 Poliasparto rūgšties korozijos slopinimas

Paprastai manoma, kad poliasparto rūgštyje esančios polinės grupės (įskaitant N ir O grupes) yra adsorbuojamos ant metalinių vamzdynų, o tai labai pagerina metalo jonizacijos proceso aktyvinimo energiją. Tuo pačiu metu nepolinės grupės (alkilas R) yra išdėstytos kryptingai nuo metalo, sudarydamos hidrofobinę plėvelę, taip slopindamos metalinių vamzdynų koroziją vandeniniais tirpalais, efektyviai apsaugodamos lašelinio drėkinimo sistemas integruojant vandens ir trąšų, pailginant įrangos tarnavimo laiką ir sumažinant gamybos sąnaudas. Poliasparto rūgštis įvairiose sistemose turi korozijos slopinimo poveikį įvairioms metalinėms medžiagoms, tokioms kaip anglinis plienas, varis, žalvaris ir baltasis varis [25]; Kai poliasparto rūgšties koncentracija yra 100 mg / l, anglies plieno korozijos slopinimo greitis gali siekti 93%, o esant tokiai koncentracijai, poliasparto rūgštis gali sulėtinti anglinio plieno korozijos greitį 90%, efektyviai pailgindama jo tarnavimo laiką. dujotiekis. 

Atitinkamais tyrimais mokslininkai nustatė, kad poliasparto rūgštis turi gerą slopinamąjį poveikį vamzdynų korozijai vandens sistemose esant skirtingoms pH sąlygoms. Bentono tyrimai rodo, kad naudojant poliasparto rūgštį ir jos druskas, kurių molekulinė masė nuo 1000 iki 5000 ir koncentracija 25 mg/l korozinėje druskos tirpalo terpėje, kurios pH yra nuo 4,0 iki 6,6, galima veiksmingai slopinti anglies plieno koroziją anglies dioksidu. . Kai Kalota ir kt. ir Silverman ir kt. [30] ištyrė poliasparto rūgšties korozijos slopinimo savybes ant geležies esant skirtingoms pH, temperatūros ir drėgmės sąlygoms. Jie nustatė, kad poliasparto rūgštis gerai slopina koroziją, kai pH yra didesnis nei 10. Mansfeld ir kt. [31] nustatė, kad gerų rezultatų galima pasiekti ir esant pH nuo 8 iki 9. Todėl poliasparto rūgštis gali išspręsti vamzdynų korozijos problemą, kai naudojamos skirtingos formulės vandenyje tirpios trąšos, o tai padeda tręšti fiksuotas arba pusiau stacionarios vamzdynų sistemos. 

1.3 Sinergetinis ir kokybę gerinantis poliasparto rūgšties poveikis

Buvo pranešta, kad poliasparto rūgštis, kaip trąšų sinergiklis arba maistinių medžiagų stipriklis, lėtai išsiskiria ir padidina efektyvumą, padidino trąšų panaudojimą, pagerino pasėlių kokybę ir padidino derlių bei pajamas. Moksliniais tyrimais įrodyta, kad poliasparto rūgšties įmaišymas į vandenyje tirpias trąšas gali pailginti trąšų efektyvumą, užtikrinti, kad pasėliai tolygiai pasisavintų maisto medžiagas viso augimo proceso metu ir taip būtų užtikrintas efektyvus trąšų panaudojimas. Eksperimentas, kurį atliko Lei Quankui ir kt. parodė, kad N, P ir K trąšų panaudojimo efektyvumas žemės riešutuose įvairiais laipsniais padidėjo po poliasparto rūgšties panaudojimo, o žemės riešutams buvo mažiau linkę į maistinių medžiagų trūkumo simptomus per visą augimo sezoną. Cao Dan ir kt. ištyrė poliasparto rūgšties patvarumą ir įrodė, kad naudojant poliasparto rūgštį kartą per metus, abiejų kultūrų derlius padidėja. 

Remiantis pranešimais, poliasparto rūgštis gali efektyviai suaktyvinti pasėlių augimui būtiną terpę ir mikroelementus, pagerinti didelių elementų kiekių įsisavinimo efektyvumą ir taip padidinti trąšų panaudojimą. Po naudojimo jis gali padidinti pasėlių atsparumą stresui, reguliuoti fermentų aktyvumą pasėliuose, padidinti derlių ir pagerinti pasėlių kokybę. Li Jiangang ir kt. nustatė, kad poliasparto rūgšties panaudojimas tokioms kultūroms kaip žalios daržovės įvairiais laipsniais padidino vitamino C ir tirpaus cukraus kiekį, o tai gali veiksmingai pagerinti daržovių ir vaisių kokybę. Jiao Yongkang ir kt. Purškiant įvairių rūšių poliasparto rūgšties chelatus ant lapų nustatyta, kad poliasparto rūgšties naudojimas ne tik padidina Huangguan kriaušių derlių ir kokybę, bet ir sumažina pageltimą. Nuostoliai, kuriuos sukėlė kriaušės varnanagio liga. Tang Huihui ir kt. atlikdami tyrimą dėl poliaspartinių azoto trąšų įterpimo į šiaurės rytų pavasario kukurūzus nustatė, kad PASP N buvo naudojamas kukurūzų auginimui su sąlyga, kad bendras azotas sumažinamas 1/3, nesumažinant kukurūzų derliaus ir veiksmingai reguliuojant fermentų aktyvumą kukurūzuose įvairiais etapais, kuris yra naudingas svorio metimui ir efektyvumo didinimui. Xu Yanwei ir kt. nustatė, kad ryžius išbarsčius karbamidu, turinčiu poliasparto rūgšties, trąšų efektyvumas gerokai pagerėjo, o augimo sezono metu trąšos nebuvo pašalintos. Cao Dan ir kt. nustatė, kad naudojant poliasparto rūgštį tuopų sodinukams auginti reikia atitinkamai sumažinti azoto naudojimą, kad būtų sumažintas didelis azoto įtempis, kurį sukelia didelis azoto panaudojimo efektyvumas.

1.4 Poliasparto rūgšties aplinkos apsaugos charakteristikos

Poliasparto rūgštis yra polimeras, daugiausia sudarytas iš aminorūgščių, kurias aplinkoje esantys mikroorganizmai gali visiškai suskaidyti į tinkamas naudoti mažos molekulinės masės aminorūgštis, vandenį ir anglies dioksidą. Kažkas panaudojo OECD301A metodą poliasparto rūgšties biologiniam skaidomumui tirti ir nustatė, kad apdorojant poliasparto rūgštimi išsiskiriančio anglies dioksido kiekis buvo artimas etaloninei gliukozei. Be to, Xiong Rongchun ir kiti taip pat įrodė, kad poliasparto rūgštis yra žalia cheminė medžiaga, pasižyminti puikiu biologiniu skaidymu. 

2 Outlook

Kinijos žemės ūkyje palaipsniui įgyvendinant tikslą „viena kontrolė, du sumažinimai ir trys pagrindiniai“ vandens ir trąšų integravimo procesas tampa vis spartesnis, o vandenyje tirpių trąšų, ypač aukščiausios klasės vandenyje, paklausa. tirpių trąšų, daugėja. Poliasparto rūgštis, kaip žalia ir aplinkai nekenksminga kompleksonų susidarymo priemonė ir trąšų sinergiklis, gali ne tik veiksmingai užkirsti kelią cheminių trąšų nuosėdoms ir vamzdynų korozijai, bet ir pagerinti efektyvumą bei kokybę, turėdamas dideles naudojimo perspektyvas. 

Atsakydamas į dabartinę poliasparto rūgšties naudojimo vandenyje tirpiose trąšose būklę, kartu su poliasparto rūgšties savybėmis, skatinančiomis šaknų augimą, reguliuojančiomis pasėlių fermentų aktyvumą, gerinančiomis maistinių medžiagų įsisavinimą ir chelatinius išsklaidytus metalo elementus, autorius mano, kad poliasparto rūgšties kūrimas. rūgščių pagrindu vandenyje tirpios trąšos turėtų būti orientuotos į specialias vandenyje tirpias trąšas ir aukščiausios klasės vandenyje tirpias trąšas, ypač tinkamas bulvėms ir kitiems augalams nuimti gumbų ir gumbų, ir specializuotose vandenyje tirpiose trąšose, skirtose vaisiams ir daržovėms, turinčioms maistinių medžiagų pasisavinimą. kliūtis, tokias kaip kriaušių ir vištų pėdų liga.