Saskaņā ar Apvienoto Nāciju Organizācijas Pārtikas un lauksaimniecības organizācijas statistiku 2017. gadā pasaulē saražoja 2,627 miljardus tonnu pārtikas, no kurām 618 miljoni tonnu tika saražoti Ķīnā, kas veido 23,5% no kopējās pasaules pārtikas ražošanas tajā pašā periodā. . Lai saglabātu tik augstu ražu, Ķīnas lauksaimnieciskā ražošana katru gadu prasa lielu lauksaimniecības zemes un saldūdens resursu patēriņu. Tomēr iepriekš minēto resursu trūkums Ķīnā ir ļoti acīmredzams. Saskaņā ar statistiku, aramzemes platība uz vienu iedzīvotāju ir mazāka par 0,1 hm2, kas ir tikai viena trešdaļa no pasaules daudzuma uz vienu iedzīvotāju un mazāk nekā viena septītā daļa no Amerikas Savienotajām Valstīm; Ķīnas saldūdens resursi uz vienu iedzīvotāju ir mazāki par 2200 m3, kas ir tikai 1/4 no pasaules vidējā līmeņa, padarot to par vienu no valstīm ar nabadzīgākajiem ūdens resursiem uz vienu iedzīvotāju pasaulē. Tāpēc, lai nodrošinātu kopējo ražu, lauksaimniecības ražošanā Ķīnā ir jāizmanto liels daudzums ķīmisko mēslojumu.

Tomēr Ķīnas lauksaimnieciskajā ražošanā mēslošanas līdzekļu izmantošanas līmenis nav apmierinošs. Ņemot par piemēru slāpekļa mēslojumu, 2017. gadā kopējais Ķīnā izlietotā slāpekļa mēslojuma daudzums sasniedza 22,06 miljonus tonnu, kas veido 35% no pasaules kopējā izlietotā slāpekļa mēslojuma apjoma. Tomēr kopējais slāpekļa mēslojuma izmantošanas līmenis Ķīnā tajā gadā bija mazāks par 35%, radot lielus atkritumus. Tāpēc lauksaimniecības zinātnes un tehnoloģiju darbinieki Ķīnā pamazām sāk pētīt augstākās klases ūdenī šķīstošos mēslošanas līdzekļus, lai pielāgotos ūdens mēslojuma integrācijas procesam [1-2]. Saskaņā ar Nacionālā lauksaimniecības tehnoloģiju veicināšanas centra veikto pētījumu pašlaik Ķīnā ir vairāk nekā 30 miljoni hektāru aramzemes, kas ir piemērotas ūdens un mēslojuma integrācijai, savukārt pašreizējā izlietojuma proporcija valstī ir tikai 3,2%. Tāpēc ūdenī šķīstošā mēslojuma attīstības potenciāls Ķīnā ir ļoti liels, un tas ir galvenais uzsvars turpmākajā mēslošanas līdzekļu attīstībā.

Ūdenī šķīstošais mēslojums ir daudzelementu savienojums un ātri iedarbīgs mēslojums, kas pilnībā šķīst ūdenī. Tam ir labas šķīdības ūdenī īpašības, nav atlieku, un to var tieši absorbēt un izmantot kultūraugu saknes un lapas. Ūdenī šķīstošajiem mēslošanas līdzekļiem kā svarīgai ūdens mēslojuma integrācijas sastāvdaļai ir acīmredzamas priekšrocības. Pirmkārt, tas var ievērojami uzlabot mēslošanas līdzekļu izmantošanas līmeni. Saskaņā ar statistiku, tradicionālā mēslošanas līdzekļu izmantošanas līmenis Ķīnā ir aptuveni 30%, savukārt ūdenī šķīstošo mēslošanas līdzekļu izmantošanas līmenis ir no 70% līdz 80%. Tas var arī samazināt kopējo mēslošanas daudzumu, kas atbilst valsts dubultā oglekļa cikla pamatprasībām; Otrkārt, ūdenī šķīstošajiem mēslošanas līdzekļiem ir augsts barības vielu saturs un visaptverošs uzturs, kas var būtiski uzlabot ražu un kvalitāti, padarot tos par vienu no galvenajiem attīstības virzieniem nākotnes mēslošanas līdzekļu nozarē; Visbeidzot, ūdenī šķīstošu mēslošanas līdzekļu veicināšana un izmantošana kopā ar ūdens un mēslojuma integrāciju var ietaupīt lielu daudzumu saldūdens resursu un palīdzēt uzlabot Ķīnas iedzīvotāju dzīves kvalitāti. 

Pašlaik Ķīnā joprojām ir daudz problēmu, kas jāatrisina ūdenī šķīstošo mēslošanas līdzekļu ražošanā un izmantošanā. Slikta šķīdība ūdenī un augsts nešķīstošo vielu saturs var viegli izraisīt katlakmens aizsprostojumu cauruļvados, īpaši apgabalos ar augstu kalcija un magnija jonu koncentrāciju apūdeņošanas ūdenī. Pašlaik Ķīnā prasība pēc ūdenī nešķīstošām vielām šķīstošajos mēslošanas līdzekļos ir 0,5%, savukārt integrētā ūdens mēslojuma sistēma parasti ir fiksēta vai daļēji fiksēta, ar īpaši smalkām un grūti tīrāmām ūdens izplūdes atverēm, kuras viegli bloķē ūdenī nešķīstošas ​​vielas. Daļa mēslojumā esošā sāls korodē cauruļvadu. Patlaban integrētās ūdens un mēslojuma sistēmas caurules pārsvarā ir izgatavotas no oglekļa tērauda vai plastmasas, tajā skaitā oglekļa tērauda caurules ir pakļautas skābekļa, ūdens, skābes un sārmu korozijai, kas saīsina sistēmas kalpošanas laiku. un palielina lietošanas izmaksas. Ūdenī šķīstošo mēslošanas līdzekļu galvenā sastāvdaļa ir ķīmiskais mēslojums, kas pēc ilgstošas ​​lietošanas var viegli izraisīt augsnes sablīvēšanos un augsnes mikrobu kopienu nelīdzsvarotību, galu galā izraisot augsnes auglības degradāciju. Pamatojoties uz iepriekšminētajiem iemesliem, attīstoties ūdens mēslošanas līdzekļu integrācijai, lielākie vietējie un ārvalstu ķīmijas uzņēmumi ir secīgi izstrādājuši ķīmiskas vielas ar mērogu un koroziju kavējošu iedarbību, lai atrisinātu problēmas, kas saistītas ar ūdenī šķīstošo mēslošanas līdzekļu ražošanu un izmantošanu. To vidū poliasparagīnskābe un tās atvasinājumi ir visplašāk pētītās vielas. 

1.1. Poliasparagīnskābes izmantošana ūdenī šķīstošajos mēslošanas līdzekļos

Poliasparagīnskābe (PASP) ir mākslīgi sintezēts ūdenī šķīstošs proteīns, kas dabiski pastāv jūras vēžveidīgo, piemēram, austeru, gļotās. Tā ir aktīvā viela, ko izmanto jūras vēžveidīgie, lai bagātinātu barības vielas un izveidotu čaumalas. Poliasparagīnskābe kā jauna veida mēslošanas līdzekļu sinerģists var uzlabot slāpekļa, fosfora, kālija un mikroelementu uzsūkšanos kultūraugos; Turklāt poliasparagīnskābe ir netoksiska, nekaitīga un pilnībā bioloģiski noārdāma, padarot to par pasaulē atzītu zaļo ķīmisko vielu. Pētījumi un pielietošanas rezultāti gan mājās, gan ārzemēs ir parādījuši, ka poliasparagīnskābei kā ūdenī šķīstošu mēslošanas līdzekļu sinerģiskajam līdzeklim ir galvenā ietekme šādos aspektos.

1.1. Poliasparagīnskābes dispersijas efekts

Galvenie cauruļvadu aizsprostošanās iemesli ūdenī šķīstošo mēslošanas līdzekļu lietošanas laikā ir nokrišņi, ko izraisa ķīmiskās reakcijas starp mēslošanas līdzekļiem, samazināta šķīdība, ko izraisa ūdens pH, un ūdenī nešķīstošās vielas mēslošanas līdzekļos. Šīs ūdenī nešķīstošās vielas, kas veidojas pa dažādiem ceļiem, pakāpeniski pielīp pie cauruļvada iekšpuses vai izejas, īpaši ūdenī nešķīstošie sāļi, piemēram, kalcijs un magnijs, tādējādi bloķējot visu sistēmu. 

Poliasparagīnskābe kā jauna veida zaļais disperģētājs var novērst un atvieglot neorganisko sāļu nogulšņu veidošanos un agregāciju, ja to lieto pilienveida (smidzināšanas) apūdeņošanas sistēmās. Tas var izkliedēt izveidojušos katlakmens mazās daļiņās, kas suspendētas ūdens sistēmā, tādējādi samazinot ūdenī šķīstošo mēslošanas līdzekļu bloķēšanas problēmu sistēmā lietošanas laikā. Saskaņā ar pētījumiem poliasparagīnskābei kā helātus veidojošam disperģētājam ūdens cirkulācijas sistēmās ir laba helātu veidojoša un izkliedējoša iedarbība uz dzelzs oksīdiem, kalcija karbonātu, titāna dioksīdu, cinka hidroksīdu, magnija hidroksīdu, magnija oksīdu, mangāna dioksīdu utt. Koskan et al. uzskata, ka poliasparagīnskābe var novērst katlakmens nogulsnēšanos uz siltuma pārneses virsmām un ūdens sistēmu cauruļvadiem. 

Tikmēr pētījumi par poliasparagīnskābes molekulmasas un sistēmas temperatūras ietekmi uz mēroga inhibīciju ir apstiprinājuši, ka poliasparagīnskābes mēroga inhibīcijas efekts ir cieši saistīts ar tās molekulmasu, bet ne ar sistēmas temperatūru. Parasti tiek uzskatīts, ka ar dažādām metodēm sintezētās poliasparagīnskābes mēroga inhibīcijas efekts ir cieši saistīts ar tai atbilstošo mērogu. Piemēram, poliasparagīnskābei, izmantojot asparagīnskābi kā izejvielu, ir labāka CaF2 skalas inhibējoša iedarbība, savukārt poliasparagīnskābei, izmantojot maleīnskābes anhidrīdu un tā atvasinājumus, ir labāka mēroga inhibīcija uz BaSO4, SrSO4, CaSO4 utt. Ross et al. apstiprināja, ka optimālais svara vidējās molekulmasas diapazons poliasparagīnskābes, piemēram, kalcija karbonāta, kalcija sulfāta un bārija sulfāta, izkliedēšanai ir no 10 000 līdz 4000. Quan Zhenhua un citi atklāja, ka, ja ūdens temperatūra ir zemāka par 60 ℃, temperatūras izmaiņas ir nelielas. ietekme uz poliasparagīnskābes mēroga kavēšanas ātrumu; Ja Ca2+ ir 800 mg/l un poliasparagīnskābes deva ir tikai 3 mg/l, skalas inhibīcijas līmenis joprojām var sasniegt virs 90%. 20 ℃ temperatūrā poliasparagīnskābe izraisa kalcija karbonāta kodolu veidošanās aizkavēšanos vismaz par 150 minūtēm. Visi šie pētījumi liecina par poliasparagīnskābes mēroga inhibīcijas efektivitātes universālumu attiecībā uz temperatūru. 

1.2. Poliasparagīnskābes korozijas inhibīcija

Parasti tiek uzskatīts, ka poliasparagīnskābes polārās grupas (tostarp N un O grupas) adsorbējas uz metāla cauruļvadiem, ievērojami uzlabojot metālu jonizācijas procesa aktivācijas enerģiju. Tajā pašā laikā nepolārās grupas (alkils R) ir izvietotas virziena veidā prom no metāla, veidojot hidrofobu plēvi, tādējādi kavējot metāla cauruļvadu koroziju ar ūdens šķīdumiem, efektīvi aizsargājot pilienveida apūdeņošanas sistēmas. ūdens un mēslojums, pagarinot iekārtu kalpošanas laiku un samazinot ražošanas izmaksas. Poliasparagīnskābei ir koroziju inhibējoša iedarbība uz dažādiem metālu materiāliem, piemēram, oglekļa tēraudu, varu, misu un balto varu dažādās sistēmās [25]; Ja poliasparagīnskābes koncentrācija ir 100 mg / l, oglekļa tērauda korozijas inhibīcijas līmenis var sasniegt 93%, un šajā koncentrācijā poliasparagīnskābe var palēnināt oglekļa tērauda korozijas ātrumu par 90%, efektīvi pagarinot tā kalpošanas laiku. cauruļvads. 

Attiecīgos pētījumos pētnieki ir atklājuši, ka poliasparagīnskābei ir laba inhibējoša iedarbība uz cauruļvadu koroziju ūdens sistēmās dažādos pH apstākļos. Bentona pētījumi liecina, ka, izmantojot poliasparagīnskābi un tās sāļus ar molekulmasu no 1000 līdz 5000 un koncentrāciju 25 mg/l kodīgā sāls šķīduma vidē ar pH no 4,0 līdz 6,6, var efektīvi kavēt oglekļa tērauda koroziju ar oglekļa dioksīdu. . Kad Kalota u.c. un Silverman et al. [30] pētīja poliasparagīnskābes korozijas kavēšanas veiktspēju uz dzelzs dažādos pH, temperatūras un mitruma apstākļos, viņi atklāja, ka poliasparagīnskābei ir laba korozijas inhibīcija, ja pH ir lielāks par 10. Mansfeld et al. [31] atklāja, ka labus rezultātus var sasniegt arī pie pH diapazonā no 8 līdz 9. Tāpēc poliasparagīnskābe var novērst cauruļvadu koroziju, izmantojot dažādas formulas ūdenī šķīstošus mēslošanas līdzekļus, kas ir noderīgi fiksēto vai daļēji fiksētas cauruļvadu sistēmas. 

1.3. Poliasparagīnskābes sinerģiska un kvalitāti uzlabojoša iedarbība

Ir ziņots, ka poliasparagīnskābe kā mēslojuma sinerģists vai barības vielu pastiprinātājs lēni izdala un uzlabo efektivitāti, palielina mēslojuma izmantošanu, uzlabo ražas kvalitāti un palielina ražu un ienākumus. Pētījumi liecina, ka poliasparagīnskābes pievienošana ūdenī šķīstošajiem mēslošanas līdzekļiem var paildzināt mēslojuma efektivitāti, nodrošināt, ka kultūraugi vienmērīgi absorbē barības vielas visā augšanas procesā un tādējādi nodrošināt efektīvu mēslošanas līdzekļu izmantošanu. Eksperiments, ko veica Lei Quankui et al. parādīja, ka N, P un K mēslošanas līdzekļu izmantošanas efektivitāte zemesriekstos pēc poliasparagīnskābes lietošanas palielinājās dažādās pakāpēs, un zemesrieksti bija mazāk pakļauti barības vielu deficīta simptomiem visā augšanas sezonā. Cao Dan et al. pētīja poliasparagīnskābes noturību un pierādīja, ka, lietojot poliasparagīnskābi reizi gadā, ir ražas palielināšanas ietekme uz abām kultūrām. 

Saskaņā ar ziņojumiem poliasparagīnskābe var efektīvi aktivizēt būtisko barotni un mikroelementus kultūraugu augšanai, uzlabot liela daudzuma elementu absorbcijas efektivitāti un tādējādi palielināt mēslojuma izmantošanu. Pēc lietošanas tas var uzlabot ražas stresa izturību, regulēt fermentu aktivitāti kultūrās, palielināt ražu un uzlabot ražas kvalitāti. Li Jiangang et al. atklāja, ka poliasparagīnskābes lietošana tādām kultūrām kā zaļie dārzeņi izraisīja dažādas pakāpes C vitamīna un šķīstošā cukura satura palielināšanos, kas var efektīvi uzlabot dārzeņu un augļu kvalitāti. Jiao Yongkang et al. Izsmidzinot dažādu veidu poliasparagīnskābes helātus, atklājās, ka poliasparagīnskābes izmantošana ne tikai palielina Huangguan bumbieru ražu un kvalitāti, bet arī samazina dzeltenumu. Zaudējumi, ko radījusi bumbieru vārna naga slimība. Tang Huihui et al. savā pētījumā par poliasparagīna slāpekļa mēslojuma izmantošanu ziemeļaustrumu pavasara kukurūzai atklāja, ka PASP N tika izmantots kukurūzas audzēšanai ar nosacījumu, ka kopējais slāpeklis tiek samazināts par 1/3, nesamazinot kukurūzas ražu un efektīvi regulējot fermentu aktivitāti kukurūzā dažādos posmos, kas ir labvēlīga svara zaudēšanai un efektivitātes uzlabošanai. Xu Yanwei et al. konstatēja, ka pēc poliasparagīnskābi saturoša urīnvielas uzklāšanas rīsiem mēslošanas līdzekļa efektivitāte tika ievērojami uzlabota, un mēslojums augšanas sezonā netika izņemts. Cao Dan et al. atklāja, ka poliasparagīnskābes izmantošana papeļu stādu audzēšanai prasa atbilstošu slāpekļa patēriņa samazināšanu, lai mazinātu augstu slāpekļa stresu, ko izraisa augsta slāpekļa izmantošanas efektivitāte.

1.4. Poliasparagīnskābes vides aizsardzības raksturojums

Poliasparagīnskābe ir polimērs, kas galvenokārt sastāv no aminoskābēm, kuras apkārtējā vidē esošie mikroorganismi var pilnībā noārdīt izmantojamās zemas molekulmasas aminoskābēs, ūdenī un oglekļa dioksīdā. Kāds izmantoja OECD301A metodi, lai pētītu poliasparagīnskābes bioloģisko noārdīšanos, un atklāja, ka oglekļa dioksīda daudzums, kas izdalās, apstrādājot poliasparagīnskābi, ir tuvu atsauces glikozei. Turklāt Xiong Rongchun un citi ir arī pierādījuši, ka poliasparagīnskābe ir zaļa ķīmiska viela ar lielisku bioloģisko noārdīšanos. 

2 Outlook

Ķīnas lauksaimniecībā pakāpeniski īstenojot mērķi "viena kontrole, divi samazinājumi un trīs pamata", ūdens un mēslojuma integrācijas process kļūst arvien straujāks, un pieprasījums pēc ūdenī šķīstošiem mēslošanas līdzekļiem, jo ​​īpaši augstas klases ūdens. šķīstošo mēslojumu, pieaug. Poliasparagīnskābe kā zaļš un videi draudzīgs helātus veidojošs disperģētājs un mēslojuma sinerģists var ne tikai efektīvi novērst ķīmiskā mēslojuma zvīņošanos un cauruļvadu koroziju, bet arī uzlabot efektivitāti un kvalitāti, nodrošinot spēcīgas lietošanas iespējas. 

Reaģējot uz pašreizējo poliasparagīnskābes lietošanas statusu ūdenī šķīstošajos mēslošanas līdzekļos, apvienojumā ar poliasparagīnskābes īpašībām, kas veicina sakņu veidošanos, regulē kultūraugu fermentu aktivitāti, uzlabo barības vielu uzsūkšanos un helātus veido izkliedētus metāla elementus, autore uzskata, ka poliasparagīnskābes attīstība. uz skābi saturošiem ūdenī šķīstošiem mēslošanas līdzekļiem jākoncentrējas uz īpašiem ūdenī šķīstošiem mēslošanas līdzekļiem un augstas klases ūdenī šķīstošiem mēslošanas līdzekļiem, kas īpaši piemēroti kartupeļiem un citām kultūrām bumbuļu un bumbuļu novākšanai, kā arī specializētos ūdenī šķīstošajos mēslošanas līdzekļos augļiem un dārzeņiem ar barības vielu uzsūkšanos. šķēršļi, piemēram, bumbieru un vistas pēdu slimība.