Menurut statistik Pertubuhan Makanan dan Pertanian Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu pada 2017, pengeluaran makanan global ialah 2.627 bilion tan, di mana 618 juta tan dihasilkan di China, menyumbang 23.5% daripada jumlah pengeluaran makanan global dalam tempoh yang sama. . Untuk mengekalkan hasil yang tinggi, pengeluaran pertanian China memerlukan penggunaan sejumlah besar tanah ladang dan sumber air tawar setiap tahun. Walau bagaimanapun, kekurangan sumber yang disebutkan di atas di China amat ketara. Menurut statistik, keluasan tanah pertanian per kapita adalah kurang daripada 0.1 hm2, iaitu hanya satu pertiga daripada kuantiti per kapita dunia dan kurang daripada satu pertujuh daripada Amerika Syarikat; Sumber air tawar per kapita China adalah kurang daripada 2200 m3, hanya 1/4 daripada purata dunia, menjadikannya salah satu negara yang mempunyai sumber air per kapita termiskin di dunia. Oleh itu, sejumlah besar baja kimia mesti digunakan dalam pengeluaran pertanian di China untuk memastikan hasil keseluruhan.

Walau bagaimanapun, dalam pengeluaran pertanian China, kadar penggunaan baja tidak memuaskan. Mengambil baja nitrogen sebagai contoh, pada 2017, jumlah keseluruhan baja nitrogen yang digunakan di China mencapai 22.06 juta tan, menyumbang 35% daripada jumlah keseluruhan dunia. Walau bagaimanapun, kadar penggunaan komprehensif baja nitrogen di China adalah kurang daripada 35% pada tahun itu, menyebabkan pembaziran yang besar. Oleh itu, pekerja sains dan teknologi pertanian di China secara beransur-ansur mula mengkaji baja larut air mewah untuk menyesuaikan diri dengan proses integrasi baja air [1-2]. Menurut penyelidikan yang dijalankan oleh Pusat Promosi Teknologi Pertanian Kebangsaan, pada masa ini terdapat lebih 30 juta hektar tanah pertanian yang sesuai untuk penyepaduan air dan baja di China, manakala perkadaran penggunaan semasa di negara ini hanya 3.2%. Oleh itu, potensi pembangunan baja larut air di China adalah sangat besar dan ia merupakan tumpuan utama untuk pembangunan baja masa hadapan.

Baja larut air ialah baja sebatian pelbagai unsur dan baja bertindak cepat yang larut sepenuhnya dalam air. Ia mempunyai ciri-ciri kelarutan air yang baik, tiada sisa, dan boleh terus diserap dan digunakan oleh akar dan daun tanaman. Sebagai komponen penting dalam integrasi baja air, baja larut air mempunyai kelebihan yang jelas. Pertama, ia boleh meningkatkan kadar penggunaan baja dengan ketara. Menurut statistik, kadar penggunaan baja konvensional di China adalah kira-kira 30%, manakala kadar penggunaan baja larut air adalah antara 70% dan 80%. Ia juga boleh mengurangkan jumlah persenyawaan, yang memenuhi keperluan asas kitaran dwi karbon negara; Kedua, baja larut air mempunyai kandungan nutrien yang tinggi dan pemakanan komprehensif, yang boleh meningkatkan hasil dan kualiti tanaman dengan ketara, menjadikannya salah satu hala tuju pembangunan utama untuk industri baja masa depan; Akhir sekali, promosi dan penggunaan baja larut air, disertai dengan integrasi air dan baja, dapat menjimatkan sejumlah besar sumber air tawar dan membantu meningkatkan kualiti hidup penduduk Cina. 

Pada masa ini, masih banyak masalah yang perlu diselesaikan dalam pengeluaran dan penggunaan baja larut air di China. Keterlarutan air yang lemah dan kandungan bahan tidak larut yang tinggi boleh menyebabkan penyumbatan skala dalam saluran paip, terutamanya di kawasan yang mempunyai kepekatan ion kalsium dan magnesium yang tinggi dalam air pengairan. Pada masa ini, keperluan untuk bahan tidak larut air dalam baja larut di China ialah 0.5%, manakala sistem baja air bersepadu biasanya tetap atau separa tetap, dengan saluran keluar air yang sangat halus dan sukar dibersihkan, yang mudah disekat oleh bahan tidak larut air. Sebahagian daripada garam dalam baja akan menghakis saluran paip. Pada masa ini, paip sistem air dan baja bersepadu kebanyakannya diperbuat daripada keluli karbon atau plastik, antaranya paip yang diperbuat daripada keluli karbon terdedah kepada kakisan oleh oksigen, air, asid dan alkali, yang memendekkan hayat perkhidmatan sistem. dan meningkatkan kos penggunaan. Komponen utama baja larut air ialah baja kimia, yang dengan mudah boleh menyebabkan pemadatan tanah dan ketidakseimbangan komuniti mikrob tanah selepas penggunaan jangka panjang, akhirnya membawa kepada degradasi kesuburan tanah. Berdasarkan sebab di atas, dengan pembangunan integrasi baja air, syarikat kimia domestik dan asing utama telah berturut-turut membangunkan bahan kimia dengan skala dan kesan perencatan kakisan untuk menyelesaikan masalah dalam pengeluaran dan penggunaan baja larut air. Antaranya, asid polyaspartic dan derivatifnya adalah bahan yang paling banyak dikaji. 

1.1Aplikasi asid polyaspartic dalam baja larut air

Asid polyaspartic (PASP) ialah protein larut air yang disintesis secara buatan yang secara semula jadi wujud dalam lendir kerang laut seperti tiram. Ia adalah bahan aktif yang digunakan oleh kerang laut untuk memperkayakan nutrien dan mencipta cengkerang. Asid polyaspartic, sebagai sejenis sinergis baja baharu, boleh meningkatkan penyerapan nitrogen, fosforus, kalium, dan unsur surih oleh tanaman; Selain itu, asid polyaspartic adalah tidak toksik, tidak berbahaya, dan boleh terbiodegradasi sepenuhnya, menjadikannya bahan kimia hijau yang diiktiraf di peringkat global. Hasil penyelidikan dan aplikasi di dalam dan luar negara telah menunjukkan bahawa asid polyaspartic, sebagai agen sinergistik untuk baja larut air, mempunyai kesan utama dalam aspek berikut.

1.1 Kesan penyebaran asid polyaspartik

Sebab utama saluran paip tersumbat semasa penggunaan baja larut air termasuk pemendakan yang disebabkan oleh tindak balas kimia antara baja, penurunan keterlarutan yang disebabkan oleh pH air, dan bahan tidak larut air dalam baja. Bahan tidak larut air yang terbentuk melalui laluan berbeza secara beransur-ansur melekat pada bahagian dalam atau keluar saluran paip, terutamanya garam tidak larut air seperti kalsium dan magnesium, dengan itu menyekat keseluruhan sistem. 

Asid polyaspartic, sebagai jenis baru dispersant hijau, boleh menghalang dan mengurangkan pembentukan dan pengagregatan skala garam tak organik apabila digunakan untuk titisan (semburan) sistem pengairan. Ia boleh menyebarkan skala yang terbentuk kepada zarah kecil terampai dalam sistem air, dengan itu mengurangkan masalah penyumbatan baja larut air dalam sistem semasa digunakan. Menurut penyelidikan, asid polyaspartic, sebagai dispersant chelating dalam sistem peredaran air, mempunyai kesan pengkelat dan penyebaran yang baik pada oksida besi, kalsium karbonat, titanium dioksida, zink hidroksida, magnesium hidroksida, magnesium oksida, mangan dioksida, dll. Koskan et al. percaya bahawa asid polyaspartic boleh menghalang pemendapan skala pada permukaan pemindahan haba dan saluran paip sistem air. 

Sementara itu, penyelidikan mengenai kesan berat molekul asid polyaspartic dan suhu sistem pada perencatan skala telah mengesahkan bahawa kesan perencatan skala asid polyaspartic berkait rapat dengan berat molekulnya, tetapi tidak dengan suhu sistem. Secara amnya dipercayai bahawa kesan perencatan skala asid polyaspartik yang disintesis oleh kaedah yang berbeza berkait rapat dengan skala yang sepadan. Sebagai contoh, asid polyaspartic menggunakan asid aspartik sebagai bahan mentah mempunyai kesan perencatan skala yang lebih baik pada CaF2, manakala asid polyaspartic menggunakan anhidrida maleik dan terbitannya mempunyai kesan perencatan skala yang lebih baik pada BaSO4, SrSO4, CaSO4, dll. Ross et al. mengesahkan bahawa julat berat molekul purata berat optimum untuk menyebarkan asid polyaspartik seperti kalsium karbonat, kalsium sulfat, dan barium sulfat adalah antara 10000 dan 4000. Quan Zhenhua dan lain-lain mendapati bahawa apabila suhu air di bawah 60 ℃, perubahan suhu mempunyai sedikit kesan pada kadar perencatan skala asid polyaspartik; Apabila Ca2+ ialah 800mg/L dan dos asid polyaspartic hanya 3 mg/L, kadar perencatan skala masih boleh mencapai lebih 90%. Pada 20 ℃, asid polyaspartic menyebabkan kelewatan sekurang-kurangnya 150 minit dalam penukleasian kalsium karbonat. Kajian ini semua menunjukkan kesejagatan prestasi perencatan skala asid polyaspartik kepada suhu. 

1.2 Perencatan Kakisan Asid Poliaspartik

Secara amnya dipercayai bahawa kumpulan kutub (termasuk kumpulan N dan O) dalam asid polyaspartic terjerap pada saluran paip logam, meningkatkan tenaga pengaktifan proses pengionan logam. Pada masa yang sama, kumpulan bukan kutub (alkil R) disusun mengikut arah yang jauh dari logam, membentuk filem hidrofobik, dengan itu menghalang kakisan saluran paip logam oleh larutan akueus, melindungi sistem pengairan titisan dalam penyepaduan air dan baja, memanjangkan hayat perkhidmatan peralatan, dan mengurangkan kos pengeluaran. Asid polyaspartic mempunyai kesan perencatan kakisan pada pelbagai bahan logam seperti keluli karbon, kuprum, loyang, dan kuprum putih dalam pelbagai sistem [25]; Apabila kepekatan asid polyaspartic ialah 100 mg/L, kadar perencatan kakisan keluli karbon boleh mencapai 93%, dan pada kepekatan ini, asid polyaspartic boleh melambatkan kadar kakisan keluli karbon sebanyak 90%, dengan berkesan memanjangkan hayat perkhidmatan saluran paip. 

Dalam kajian yang berkaitan, penyelidik telah mendapati bahawa asid polyaspartic mempunyai kesan perencatan yang baik terhadap kakisan saluran paip dalam sistem air di bawah keadaan pH yang berbeza. Penyelidikan Benton mencadangkan bahawa menggunakan asid polyaspartic dan garamnya dengan berat molekul 1000 hingga 5000 dan kepekatan 25 mg/L dalam medium larutan garam yang menghakis dengan pH 4.0 hingga 6.6 dengan berkesan boleh menghalang kakisan keluli karbon oleh karbon dioksida. . Apabila Kalota et al. dan Silverman et al. [30] mengkaji prestasi perencatan kakisan asid polyaspartic pada besi di bawah pH, ​​suhu, dan keadaan lembapan yang berbeza, mereka mendapati bahawa asid polyaspartic mempunyai prestasi perencatan kakisan yang baik apabila pH lebih besar daripada 10. Mansfeld et al. [31] mendapati bahawa keputusan yang baik juga boleh dicapai pada pH antara 8 hingga 9. Oleh itu, asid polyaspartic boleh menyelesaikan kakisan saluran paip semasa penggunaan formula yang berbeza bagi baja larut air, yang membantu untuk penggunaan tetap atau sistem saluran paip separuh tetap. 

1.3 Kesan sinergistik dan peningkatan kualiti asid polyaspartik

Asid polyaspartic, sebagai sinergis baja atau penambah nutrien, telah dilaporkan dari segi pelepasan perlahan dan peningkatan kecekapan, peningkatan penggunaan baja, peningkatan kualiti tanaman, dan peningkatan hasil dan pendapatan. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa menambah asid polyaspartic kepada baja larut air boleh memanjangkan keberkesanan baja, memastikan tanaman menyerap nutrien secara sekata sepanjang keseluruhan proses pertumbuhan, dan dengan itu memastikan penggunaan baja yang berkesan. Eksperimen yang dijalankan oleh Lei Quankui et al. menunjukkan bahawa kecekapan penggunaan baja N, P, dan K dalam kacang tanah meningkat kepada tahap yang berbeza-beza selepas penggunaan asid polyaspartic, dan kacang tanah kurang terdedah kepada gejala kekurangan nutrien sepanjang keseluruhan musim pertumbuhan. Cao Dan et al. mengkaji kegigihan asid polyaspartic dan menunjukkan bahawa menggunakan asid polyaspartic sekali setahun mempunyai kesan peningkatan hasil pada kedua-dua tanaman. 

Menurut laporan, asid polyaspartic berkesan boleh mengaktifkan medium penting dan unsur surih untuk pertumbuhan tanaman, meningkatkan kecekapan penyerapan sejumlah besar unsur, dan dengan itu meningkatkan penggunaan baja. Selepas digunakan, ia boleh meningkatkan ketahanan tekanan tanaman, mengawal aktiviti enzim dalam tanaman, meningkatkan hasil, dan meningkatkan kualiti tanaman. Li Jiangang et al. mendapati bahawa penggunaan asid polyaspartic pada tanaman seperti sayur-sayuran hijau menghasilkan pelbagai tahap peningkatan vitamin C dan kandungan gula larut, yang boleh meningkatkan kualiti sayur-sayuran dan buah-buahan dengan berkesan. Jiao Yongkang et al. didapati melalui semburan daun pelbagai jenis asid polyaspartic kelat bahawa penggunaan asid polyaspartic bukan sahaja meningkatkan hasil dan kualiti pear Huangguan, tetapi juga mengurangkan kekuningan. Kerugian yang disebabkan oleh penyakit cakar gagak pokok pir. Tang Huihui et al. didapati melalui kajian mereka mengenai penggunaan baja nitrogen polyaspartic pada jagung musim bunga Timur Laut bahawa PASP N digunakan untuk penanaman jagung di bawah keadaan mengurangkan jumlah nitrogen sebanyak 1/3, tanpa mengurangkan hasil jagung dan mengawal aktiviti enzim secara berkesan dalam jagung pada peringkat yang berbeza, yang bermanfaat untuk penurunan berat badan dan peningkatan kecekapan. Xu Yanwei et al. mendapati bahawa selepas menggunakan urea yang mengandungi asid polyaspartic pada beras, keberkesanan baja telah meningkat dengan ketara, dan baja tidak dikeluarkan semasa musim pertumbuhan. Cao Dan et al. mendapati bahawa penggunaan asid polyaspartic untuk menanam anak pokok poplar memerlukan pengurangan yang sesuai dalam penggunaan nitrogen untuk mengurangkan tekanan nitrogen tinggi yang disebabkan oleh kecekapan penggunaan nitrogen yang tinggi.

1.4 Ciri-ciri Perlindungan Alam Sekitar Asid Poliaspartik

Asid polyaspartic ialah polimer yang terutamanya terdiri daripada asid amino, yang boleh didegradasi sepenuhnya oleh mikroorganisma dalam persekitaran menjadi asid amino berat molekul rendah, air, dan karbon dioksida yang boleh digunakan. Seseorang menggunakan kaedah OECD301A untuk mengkaji kebolehbiodegradan asid polyaspartic dan mendapati bahawa jumlah karbon dioksida yang dikeluarkan oleh rawatan asid polyaspartic adalah hampir dengan glukosa rujukan. Selain itu, Xiong Rongchun dan lain-lain juga telah menunjukkan bahawa asid polyaspartic ialah bahan kimia hijau dengan kebolehbiodegradan yang sangat baik. 

2 Pandangan

Dengan merealisasikan secara beransur-ansur matlamat "satu kawalan, dua pengurangan, dan tiga asas" dalam pertanian China, proses integrasi air dan baja menjadi semakin pesat, dan permintaan untuk baja larut air, terutamanya air mewah- baja larut, semakin meningkat. Asid polyaspartic, sebagai penyebar kelat hijau dan mesra alam dan sinergi baja, bukan sahaja berkesan menghalang penskalaan baja kimia dan kakisan saluran paip, tetapi juga meningkatkan kecekapan dan kualiti, dengan prospek aplikasi yang kukuh. 

Sebagai tindak balas kepada status aplikasi semasa asid polyaspartic dalam baja larut air, digabungkan dengan ciri-ciri asid polyaspartic yang menggalakkan pengeluaran akar, mengawal aktiviti enzim tanaman, meningkatkan penyerapan nutrien, dan mengkelat unsur logam tersebar, penulis percaya bahawa pembangunan polyaspartic baja larut air berasaskan asid harus memberi tumpuan kepada baja larut air khas dan baja larut air mewah, terutamanya sesuai untuk kentang dan tanaman lain untuk menuai ubi dan ubi, Dan dalam baja larut air khusus untuk buah-buahan dan sayur-sayuran dengan penyerapan nutrien halangan, seperti penyakit pir dan kaki ayam.