Према статистици Организације за храну и пољопривреду Уједињених нација у 2017. години, светска производња хране износила је 2,627 милијарди тона, од чега је 618 милиона тона произведено у Кини, што чини 23,5% укупне светске производње хране у истом периоду. . Да би се одржали тако високи приноси, кинеска пољопривредна производња захтева потрошњу велике количине пољопривредног земљишта и слатководних ресурса сваке године. Међутим, недостатак поменутих ресурса у Кини је изузетно очигледан. Према статистикама, површина обрадиве земље по глави становника је мања од 0,1 хм2, што је само једна трећина светске количине по глави становника и мање од једне седме површине Сједињених Држава; Ресурси слатке воде по глави становника Кине су мањи од 2200 м3, само 1/4 светског просека, што је чини једном од земаља са најсиромашнијим водним ресурсима по глави становника на свету. Због тога се у пољопривредној производњи у Кини мора користити велика количина хемијских ђубрива како би се осигурао укупан принос.

Међутим, у кинеској пољопривредној производњи стопа искоришћења ђубрива није задовољавајућа. Узимајући за пример азотно ђубриво, у 2017. години укупна количина азотног ђубрива примењеног у Кини достигла је 22,06 милиона тона, што чини 35% укупне светске количине. Међутим, свеобухватна стопа искоришћења азотног ђубрива у Кини била је мања од 35% те године, што је изазвало велики отпад. Због тога радници у пољопривреди и технологији у Кини постепено почињу да проучавају врхунска ђубрива растворљива у води како би се прилагодили процесу интеграције водених ђубрива [1-2]. Према истраживању које је спровео Национални центар за промоцију пољопривредне технологије, у Кини тренутно постоји преко 30 милиона хектара обрадивог земљишта погодног за интеграцију воде и ђубрива, док је тренутни удео примене у земљи само 3,2%. Стога је развојни потенцијал водорастворног ђубрива у Кини веома огроман и то је кључни фокус за будући развој ђубрива.

Ђубриво растворљиво у води је једињење са више елемената и брзо делујуће ђубриво које је потпуно растворљиво у води. Има карактеристике добре растворљивости у води, без остатака и може се директно апсорбовати и искористити од стране корена и листова усева. Као важна компонента интеграције воденог ђубрива, ђубрива растворљива у води имају очигледне предности. Прво, може значајно побољшати стопу искоришћења ђубрива. Према статистикама, стопа искоришћења конвенционалних ђубрива у Кини је око 30%, док је стопа искоришћења ђубрива растворљивих у води између 70% и 80%. Такође може смањити укупну количину ђубрења, што испуњава основне захтеве националног двоструког циклуса угљеника; Друго, ђубрива растворљива у води имају висок садржај хранљивих материја и свеобухватну исхрану, што може значајно побољшати принос и квалитет усева, што их чини једним од кључних развојних праваца за будућу индустрију ђубрива; Коначно, промоција и употреба ђубрива растворљивих у води, праћена интеграцијом воде и ђубрива, може уштедети велику количину слатководних ресурса и помоћи у побољшању квалитета живота кинеских становника. 

Тренутно постоји још много проблема које треба решити у производњи и употреби ђубрива растворљивих у води у Кини. Слаба растворљивост у води и висок садржај нерастворљивих супстанци могу лако изазвати зачепљење каменца у цевоводима, посебно у подручјима са високом концентрацијом јона калцијума и магнезијума у ​​води за наводњавање. Тренутно је захтев за супстанцама нерастворљивим у води у растворљивим ђубривима у Кини 0,5%, док је интегрисани систем воденог ђубрива генерално фиксиран или полуфиксан, са изузетно финим и тешким за чишћење излаза воде, који се лако блокирају супстанцама нерастворљивим у води. Део соли у ђубриву ће кородирати цевовод. Тренутно су цеви интегрисаног система за воду и ђубриво углавном израђене од угљеничног челика или пластике, међу којима су цеви од угљеничног челика склоне корозији кисеоником, водом, киселином и алкалијом, што скраћује век трајања система. и повећава цену коришћења. Главна компонента ђубрива растворљивих у води су хемијска ђубрива, која могу лако да изазову збијање земљишта и неравнотежу микробних заједница земљишта након дуготрајне употребе, што на крају доводи до деградације плодности земљишта. На основу горе наведених разлога, са развојем интеграције водених ђубрива, велике домаће и стране хемијске компаније су сукцесивно развијале хемикалије са ефектом инхибиције каменца и корозије за решавање проблема у производњи и употреби ђубрива растворљивих у води. Међу њима, полиаспарагинска киселина и њени деривати су најчешће проучаване супстанце. 

1.1 Примена полиаспарагинске киселине у водорастворним ђубривима

Полиаспарагинска киселина (ПАСП) је вештачки синтетизован протеин растворљив у води који природно постоји у слузи морских шкољки као што су остриге. То је активна супстанца коју користе морске шкољке за обогаћивање хранљивих материја и стварање шкољки. Полиаспарагинска киселина, као нова врста синергиста ђубрива, може побољшати апсорпцију азота, фосфора, калијума и елемената у траговима усева; Поред тога, полиаспарагинска киселина је нетоксична, безопасна и потпуно биоразградива, што је чини глобално признатом зеленом хемикалијом. Резултати истраживања и примене у земљи и иностранству показали су да полиаспарагинска киселина, као синергистички агенс за водорастворна ђубрива, има главне ефекте у следећим аспектима.

1.1 Ефекат дисперзије полиаспарагинске киселине

Главни разлози зачепљења цевовода током употребе водорастворних ђубрива су падавине изазване хемијским реакцијама између ђубрива, смањена растворљивост узрокована пХ воде и материје нерастворљиве у води у ђубривима. Ове у води нерастворљиве супстанце које се формирају кроз различите путеве постепено пријањају за унутрашњост или излаз из цевовода, посебно соли нерастворљиве у води као што су калцијум и магнезијум, чиме блокирају цео систем. 

Полиаспарагинска киселина, као нова врста зеленог дисперзанта, може спречити и ублажити формирање и агрегацију неорганске соли каменца када се примењује на системе за наводњавање кап по кап (спреј). Може да распрши формирани каменац у мале честице суспендоване у систему воде, чиме се смањује проблем зачепљења ђубрива растворљивих у води у систему током употребе. Према истраживањима, полиаспарагинска киселина, као хелатни дисперзант у системима циркулације воде, има добре хелирајуће и дисперзивне ефекте на оксиде гвожђа, калцијум карбонат, титанијум диоксид, цинк хидроксид, магнезијум хидроксид, магнезијум оксид, манган диоксид итд. Коскан ет ал. верују да полиаспарагинска киселина може спречити таложење каменца на површинама за пренос топлоте и цевоводима система за воду. 

У међувремену, истраживања о ефектима молекулске тежине полиаспарагинске киселине и температуре система на инхибицију каменца потврдила су да је ефекат инхибиције каменца полиаспарагинске киселине уско повезан са њеном молекулском масом, али не и са температуром система. Генерално се верује да је ефекат инхибиције каменца полиаспарагинске киселине синтетизоване различитим методама уско повезан са њеном одговарајућом скалом. На пример, полиаспарагинска киселина која користи аспарагинску киселину као сировину има бољи ефекат инхибиције каменца на ЦаФ2, док полиаспарагинска киселина која користи анхидрид малеинске киселине и њене деривате има бољи ефекат инхибиције каменца на БаСО4, СрСО4, ЦаСО4, итд. Росс ет ал. потврдили су да је оптимални опсег просечне молекулске тежине за дисперговање полиаспарагинске киселине као што је калцијум карбонат, калцијум сулфат и баријум сулфат између 10000 и 4000. Куан Зхенхуа и други су открили да када је температура воде испод 60 ℃, промена температуре је мала ефекат на стопу инхибиције скале полиаспарагинске киселине; Када је Ца2+ 800 мг/Л и доза полиаспарагинске киселине је само 3 мг/Л, стопа инхибиције скале и даље може достићи преко 90%. На 20 ℃, полиаспарагинска киселина изазива кашњење од најмање 150 минута у нуклеацији калцијум карбоната. Све ове студије указују на универзалност учинка инхибиције скале полиаспарагинске киселине на температуру. 

1.2 Инхибиција корозије полиаспарагинске киселине

Генерално се верује да су поларне групе (укључујући Н и О групе) у полиаспарагинској киселини адсорбоване на металним цевоводима, значајно побољшавајући енергију активације процеса јонизације метала. У исто време, неполарне групе (алкил Р) су распоређене усмерено даље од метала, формирајући хидрофобни филм, чиме инхибирају корозију металних цевовода воденим растворима, ефикасно штитећи системе за наводњавање кап по кап у интеграцији воду и ђубриво, продужавајући радни век опреме и смањујући трошкове производње. Полиаспарагинска киселина има ефекте инхибиције корозије на различитим металним материјалима као што су угљенични челик, бакар, месинг и бели бакар у различитим системима [25]; Када је концентрација полиаспарагинске киселине 100 мг/Л, стопа инхибиције корозије угљеничног челика може да достигне 93%, а при овој концентрацији, полиаспарагинска киселина може успорити стопу корозије угљеничног челика за 90%, ефективно продужавајући век трајања цевовод. 

У релевантним студијама, истраживачи су открили да полиаспарагинска киселина има добар инхибиторни ефекат на корозију цевовода у системима воде под различитим пХ условима. Бентоново истраживање сугерише да коришћење полиаспарагинске киселине и њених соли са молекулском тежином од 1000 до 5000 и концентрацијом од 25 мг/Л у корозивном медијуму раствора соли са пХ од 4,0 до 6,6 може ефикасно инхибирати корозију угљеничног челика угљен-диоксидом. . Када су Калота и др. и Силверман ет ал. [30] проучавали су учинак инхибиције корозије полиаспарагинске киселине на гвожђу под различитим пХ, температурним и влажним условима, открили су да полиаспарагинска киселина има добре перформансе инхибиције корозије када је пХ већи од 10. Мансфелд ет ал. [31] су открили да се добри резултати могу постићи и при пХ у распону од 8 до 9. Због тога полиаспарагинска киселина може да реши корозију цевовода током употребе различитих формула водорастворних ђубрива, што је од помоћи за примену фиксних или системи полуфиксних цевовода. 

1.3. Синергијски ефекти полиаспарагинске киселине који побољшавају квалитет

Полиаспарагинска киселина, као синергист ђубрива или појачивач хранљивих материја, пријављена је у смислу спорог ослобађања и побољшања ефикасности, повећаног коришћења ђубрива, побољшаног квалитета усева и повећаног приноса и прихода. Истраживања су показала да додавање полиаспарагинске киселине у ђубрива растворљива у води може продужити ефикасност ђубрива, обезбедити да усеви равномерно апсорбују хранљиве материје током целог процеса раста и на тај начин обезбедити ефикасно коришћење ђубрива. Експеримент који су спровели Леи Куанкуи ет ал. показало је да се ефикасност коришћења Н, П и К ђубрива у кикирикију повећава у различитим степенима након примене полиаспарагинске киселине, а кикирики је мање склон симптомима недостатка хранљивих материја током целе сезоне раста. Цао Дан и др. проучавао је постојаност полиаспарагинске киселине и показао да употреба полиаспарагинске киселине једном годишње има ефекат повећања приноса на оба усева. 

Према извештајима, полиаспарагинска киселина може ефикасно активирати есенцијални медијум и елементе у траговима за раст усева, побољшати ефикасност апсорпције великих количина елемената и на тај начин повећати искоришћеност ђубрива. Након употребе, може побољшати отпорност усева на стрес, регулисати активност ензима у усевима, повећати принос и побољшати квалитет усева. Ли Јианганг и др. открили су да примена полиаспарагинске киселине на усеве као што је зелено поврће доводи до различитих степена повећања витамина Ц и садржаја растворљивог шећера, што може ефикасно да побољша квалитет поврћа и воћа. Јиао Ионгканг и др. откривено фолијарним прскањем различитих врста хелата полиаспарагинске киселине да употреба полиаспарагинске киселине не само да повећава принос и квалитет крушке Хуанггуан, већ и смањује жутило. Губици узроковани болешћу крушке врана. Танг Хуихуи и др. открили су кроз њихову студију о примени полиаспартитног азотног ђубрива на североисточни пролећни кукуруз да је ПАСП Н коришћен за узгој кукуруза под условом смањења укупног азота за 1/3, без смањења приноса кукуруза и ефикасног регулисања активности ензима у кукурузу у различитим фазама, што је корисно за губитак тежине и побољшање ефикасности. Ксу Ианвеи ет ал. открили да је након примене урее која садржи полиаспарагинску киселину на пиринач, ефикасност ђубрива значајно побољшана, а ђубриво није уклоњено током сезоне раста. Цао Дан и др. открили су да примена полиаспарагинске киселине за култивацију садница тополе захтева одговарајуће смањење употребе азота како би се ублажио висок стрес азота изазван високом ефикасношћу искоришћења азота.

1.4 Карактеристике заштите животне средине полиаспарагинске киселине

Полиаспарагинска киселина је полимер који се углавном састоји од аминокиселина, које микроорганизми у животној средини могу потпуно разградити у употребљиве аминокиселине мале молекуларне тежине, воду и угљен-диоксид. Неко је користио метод ОЕЦД301А за проучавање биоразградивости полиаспарагинске киселине и открио да је количина угљен-диоксида ослобођеног третманом полиаспарагинском киселином близу референтне глукозе. Поред тога, Ксионг Ронгцхун и други су такође показали да је полиаспарагинска киселина зелена хемикалија са одличном биоразградљивошћу. 

2 Оутлоок

Са постепеним остваривањем циља „једна контрола, два смањења и три основна“ у кинеској пољопривреди, процес интеграције воде и ђубрива постаје све бржи, а потражња за ђубривима растворљивим у води, посебно врхунским ђубривима у води. растворљивих ђубрива, расте. Полиаспарагинска киселина, као зелени и еколошки прихватљив хелатни дисперзант и синергист ђубрива, не само да може ефикасно спречити скалирање хемијских ђубрива и корозију цевовода, већ и побољшати ефикасност и квалитет, са великим изгледима за примену. 

Као одговор на тренутни статус примене полиаспарагинске киселине у водорастворним ђубривима, у комбинацији са карактеристикама полиаспарагинске киселине која промовише производњу корена, регулише активност ензима усева, побољшава апсорпцију хранљивих материја и хелира дисперговане металне елементе, аутор верује да је развој полиаспарагинске киселине Водорастворљива ђубрива на бази киселина треба да се фокусирају на специјална ђубрива растворљива у води и врхунска ђубрива растворљива у води, посебно погодна за кромпир и друге усеве за жетву кртола и кртола, и на специјализована водорастворљива ђубрива за воће и поврће са апсорпцијом хранљивих материја баријере, као што су болест крушака и пилећих ногу.