پلیمر های سوپر جاذب

رزینهای سوپر جاذب (SAP) مواد اصلاح‌کننده جدیدی هستند که به تازگی کاربرد وسیعی پیدا کرده‌اند. این هیدروژلها، پلیمرهایی به شدت آبدوست‌اند که ضمن برخورداری از سرعت و ظرفیت زیاد جذب آب،  مشابه آب انبارهای مینیاتوری عمل کرده و در موقع نیاز ریشه، به راحتی آب و مواد غذایی محلول در آب را در اختیار ریشه گیاه قرار می‌دهند.

پلیمرهای سوپر جاذب (SAP) ضمن بالا بردن ظرفیت نگهداری آب در خاکهای سبک می‌توانند مشکل نفوذناپذیری خاکهای سنگین و مشکل شویش سریع کودها وآلودگی آبهای زیرزمینی را نیز مرتفع کنند.

این سوپر جاذب ها از آنجاکه با جذب سریع آب به میزان صدها برابر وزن خود به ژلی با دوام زیاد تبدیل می‌شوند، در کشاورزی و باغبانی، جنگلکاری، فضای سبز و نیز در تثبیت بیولوژیکی شنهای روان، کنترل فرسایش خاک و کویرزدایی از جایگاه ویژه‌ای در دنیا برخوردارشده‌اند.

با اینکه سوپر جاذب (SAP) تحت فشار هم قادر به نگهداری آب جذب کرده خود است، به‌محض نیاز ریشه، آب را به سهولت در اختیار آن قرار می‌دهد. سوپر جاذب با جذب سریع آب و حفظ آن، بازده جذب آب ناشی از بارندگیهای پراکنده را بالا برده و در صورت آبیاری خاک، فواصل آبیاری را نیز افزایش می‌دهند.

مقدار این افزایش به شرایط فیزیکی خاک، آب و هوای منطقه و میزان مصرف سوپر جاذب در خاک، بستگی دارد. استفاده از سوپر جاذب (SAP) در کاشت نشاء و نهال، تنشهای رطوبتی را از بین برده و به سازگاری نباتات کاشته شده با محیط کمک می‌نماید.

با توجه به pH نزدیک به خنثای سوپر جاذب ها  که بین ۶ تا ۷ است، اثر سوء بر خاک نداشته و هیچگونه سمیتی نیز ندارد.

این سوپر جاذب ها پس از ۵ تا ۷ سال، بسته به نوع آن و ترکیب خاک، توسط میکروارگانیسمها تخریب می‌شوند و لذا آلودگی زیست‌محیطی ایجاد نمی‌کنند.

علاوه بر نگهداری آب، سوپر جاذب به علت تغییر حجم مداوم (انبساط به هنگام تورم و انقباض به هنگام از دست دادن آب) میزان هوا را در خاک افزایش می‌دهد.

کاربرد هیدروژل های سوپر جاذب، جدیدترین شیوه آبیاری برای مناطق خشک است که به کمک آن می توان تا ۵۰ درصد مصرف آب آبیاری را کاهش داد و ضمنا از شویش کودهای محلول در آب و آلودگی آبهای زیرزمینی جلوگیری کرد.

مقدار مصرف این پلیمرها بسیار کم بوده و برای هر کیلو خاک فقط ۲گرم و برای درخت کاشته شده ۱۰۰ گرم می باشد.

این پلیمرها در انتقال نهال بسیار مفید بوده و مانع از تنش آبی در گیاه می شود ، همچنین از ریشه ها محافظت کرده واز پارگی آنها جلو گیری می کند.

در نهایت با استفاده از این پلیمرها می توان سطح کشت را بالا برد  واز هدر رفتن اب و ابشویی مواد غذایی تا حد زیادی جلوگیری کرد.

سابقه استفاده از سوپر جاذب ها در کشاورزی ایران

به دنبال رویکرد جهانی در استفاده از سوپر جاذب ها در مناطق نیمه خشک، پژوهش های متعددی در استفاده از این مواد در حفظ آب و کمک به اسقرار گیاه در شرایط تنش خشکی در کشور شروع شد که هنوز هم ادامه دارد.

بر اساس اطلاعات موجود، تعدادی از پژوهش هایی مرتبطی که در ایران انجام شده شامل:

• گروه خاکشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران (شرفا ۱۳۶۶).

• گروه باغبانی دانشکده کشاورزی تهران ( بر روی زیتون، اسدزاده، ۱۳۸۴)

• پردیس ابوریحان (بر روی گیاهان زراعی مانند اله دادی و همکاران، ۱۳۸۴)

• دانشکده شیمی دانشگاه تربیت مدرس (نادری، ۱۳۷۳)

• دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس (گنجی خرمدل، ۱۳۷۶)

• دانشگاه صنعتی اصفهان ( جعفرزاده، ۱۳۸۳)

• سازمان پارکها و فضای سبز شهرداری تهران (خوشنویس، ۱۳۸۱)

• و مرکز تحقیقات منابع طبیعی استان تهران (خلیل پور، ۱۳۸۱)

و بسیاری دیگر می باشد.

اکثر پژوهش ها نشان دهنده کاهش حجم آب مصرفی تا ۵۰ درصد، افزایش فواصل بین دورهای آبیاری تا دو برابر میزان معمول و استقرار بهینه گیاهان در شرایط بدون آبیاری و دیم بوده است.

مهمترین خواص و مشخصات سوپر جاذب خوب را می توان بشرح زیر عنوان کرد

۱- امکان جذب هر چه بیشتر آب و محلولهای آبی

۲- حفظ قوام و شکل هندسی اولیه

۳- سرعت جذب آب

۴- محلول جذب کرده خود را به آرامی به محیط برگرداند

۵- درمقابل نور پایدار باشد

۶-  ارزان باشد

۷-  اجزای انحلال پذیر آن هر چه کمتر باشد

۸-  حفظ خواص و دوام آن در مرحله انبارداری و در شرایط مصرف هر چه بیشتر باشد

۹-کاملاً غیر سمی بوده و قابل تخریب درمحیط زیست باشد

۱۰- در مقابل عوامل زیستی و شیمیایی پایدار باشد

 ۱۱-خنثی باشد (pH آن در اثر جذب آب و تورم تغییر نکند).

 مزایای استفاده از سوپر جاذب کشاورزی

• صرفه جویی در آب مصرفی و کاهش هدر روی آب از طریق تبخیر سطحی و به نفوذ عمق

• استفاده بهینه از کودهای شیمیایی و سموم کشاورزی به دلیل حفظ در خاک حاوی سوپر جاذب

• امکان شدن شرایط کشت در مناطق کم آب و بیابانی و استفاده از بارندگی های پراکنده

• جلوگیری از تنشهای ناشی از نوسانات رطوبتی

• امکان کشت درسطوح شیب دار

• کاهش فشردگی خاک و امکان تهویه بهتر خاک به دلیل تورم مکرر سوپر جاذب و پس دهی مجدد آب

• جلوگیری از هدر رفت آب در زمین های کشتی

• کشت بدون خاک (کشت قارچ)

• کاهش تلفات در پرورش و جابجایی قلمه و نهال

• تقویت ریشه زایی و بالابردن درصد جوانه زنی

• صرفه جویی در زمان آب دهی (کاهش دفعات آبدهی)

• نگهداری عناصری مانند نیتراتها، پتاسیوم، روی، آهن، فسفات ها و انواع ویتامین ها در خود و جلوگیری ازهدر رفتن آنها

• کاهش هزینه ها و افزایش درآمد

نکات قابل توجه

  سوپر جاذب ها جایگزین کودهای شیمیایی و آبیاری نمی باشند. این مواد تنها قابلیت نگهداری آب و برخی عناصر غذایی مورد نیاز گیاه را در خاک افزایش می دهند .

سوپر جاذب ها بر اساس نوع ترکیب شیمیایی می توانند عناصری نظیر : نیترات، فسفاتها، B , Zn , Fe , K را در خود نگهداری نموده و از آبشویی و هدر رفتن آنها جلوگیری بعمل آورند.

سوپر جاذب ها می توانند میزان آب مصرفی را تا حدود ۵۰ درصد و میزان کود مصرفی را تا حد ۳۰ درصد بسته به شرایط مختلف کاهش دهند.

ذرات پلیمرهای سوپر جاذب دارای چهار اندازه ذیل می باشند :

پودری، اندازه کوچک (۱-۳/۰ میلی متر)

اندازه متوسط (۲-۱ میلی متر)

 اندازه بزرگ (۴-۲ میلی متر) ،

توصیه می شود تا تحت شرایط گلدان و یا مزرعه ای از اندازه های متوسط و بزرگ آن استفاده شود تا بدین ترتیب مدت زمان ابقای آب در خاک افزایش یافته و دیرتر مورد تجزیه میکروبی قرار گیرند.

به استثنای نوع پودری پلیمرهای سوپر جاذب که دارای خاصیت بقاء و عمر کوتاه در خاک می باشند، این مواد بسته به شرایط مختلف حدود ۷-۵ سال در خاک باقی مانده و قادر به هزاران بار جذب و دفع آب بوده و در اثر تجزیه میکروبی و یا تاثیر نور خورشید به تدریج از بین می روند.

بهتر است محل قرار گرفتن سوپر جاذب در خاک زیر ناحیه ریشه گیاه بوده و کاربرد عمقی آن در مناطقی که بارندگی های سبک دارند مناسب نمی باشد .

پاسخ به پرسش هایی مانند اینکه چه مقدار سوپر جاذب، با چه میزان آبیاری و با چه روش مصرف و به چه فاصله های زمانی نیاز است تا بهترین نتیجه حاصل شود، برای کشت انواع گیاهان متفاوت بوده با توجه به نوع کشت یا کاربرد باغی تعیین می شود .

تاثیر سوپر جاذب  در استفاده ی بهینه از بارندگی های های پراکنده

سوپر جاذب (SAP) با جذب سریع آب و حفظ آن، بازده جذب آب ناشی از بارندگی های پراکنده را بالا برده و در صورت آبیاری خاک، فواصل آبیاری را نیز افزایش می‌دهند.

مقدار این افزایش به شرایط فیزیکی خاک، آب و هوای منطقه و میزان مصرف سوپر جاذب در خاک، بستگی دارد. استفاده از سوپر جاذب (SAP) در کاشت نشاء و نهال، تنشهای رطوبتی را از بین برده و به سازگاری نباتات کاشته شده با محیط کمک می‌نماید.

سوپر جاذب ها و رفع مشکلات کشاورزی

مدیریت آبیاری :

سوپرجاذب ها با توجه به قدرت جذب بالایی که دارند پس از آبیاری یا بارندگی ها آب را جذب کرده و به تدریج بر حسب نیاز ریشه در اختیار گیاه قرار می دهند و با این کار دوره آبیاری را بین۲۰% تا ۵۰% کاهش می دهد

فشردگی خاک :

یکی از مشکلات مهم در کشاورزی فشردگی خاک می باشد که می تواند سبب کاهش شدید محصول گردد و در صورتی که بخواهیم آن را بر طرف سازم باید هزینه های سنگینی را متحمل شویم در صورتی که استفاده از سوپر جاذب ها با توجه به انبساط و انقباضی که در اثر جذب و دفع آب دست می آورند سبب جلوگیری از فشردگی خاک می شوند

کمبود مواد غذایی :

یکی از عمده مشکلات بخش کشاورزی مبحث تغذیه نباتات می باشد . با توجه به اینکه هزینه های خرید و حمل و نقل کودها و همچنین هزینه های کارگری گزاف می باشد و سوپر جاذب ها توانایی جذب عناصر غذایی را داشته و به تدریج در اختیار گیاه قرار می دهند

این ویژگی علاوه بر صرفه جویی در مصرف کود و در نتیجه کاهش هزینه ها سبب شده کود در منطقه موثر ریشه قرار گیرد و باعث افزایش راندمان محصول گردد و به علاوه از شسشته شدن کودهای شیمیایی و الودگی آبهای زیرزمینی نیز جلوگیری می کند .

تبخیر و روان آب :

سوپر جاذب ها با جذب سریع آب سبب کاهش تبخیر آن شده و همچنین با توجه به افزایش نفوذپذیری خاک از ایجاد روان آب ها به شکل موثری می کاهد.

شیب تند :

از مشکلات زمین هایی که شیب تند دارند این است که قادر به نگهداری آب در خودشان نمی باشند و در نتیجه کشت و کار در ان مشکل می شود در حالی که استفاده از سوپرجاذب ها با توجه به نگهداری آب در منطقه  موثر ریشه باعث شده تا بتوانیم حتی در زمین های شیب دار نیز اقدام به کشت گیاهان نماییم.

فرسایش :

فرسایش بادی و آبی سالانه میلیون ها تن خاک حاصلخیز را از مزارع ایران جابجا کرده و خسارت شدید را بر اقتصاد کشاورزی کشور وارد می کند در حالی که استفاده از سوپر جاذب ها با توجه به داشتن رطوبت دائمی از فرسایش بادی جلوگیری کرده و با افزایش نفوذپذیری خاک نسبت به اب از ایجاد روان آب ها و فرسایش آبی نیز جلوگیری به عمل می آورد .

افزایش بازدهی :

سوپر جاذب ها با قابلیت نگهداری رطوبت و مواد غذایی در منطقه موثر ریشه سبب افزایش محصول بین ۱۷% تا ۵۵% می شوند

افزایش هزینه ها :

سوپر جاذب ها به جهت افزایش بازدهی و کیفیت محصولات تولیدی و همچنین کاهش هزینه های آبیاری ، جلوگیری از فرسایش ، جلوگیری از فشردگی خاک و … سبب افزایش بازده اقتصادی می گردد.

رفع مشکلات فضای سبز

خشکی ، استرس و گرما :

از بزرگترین مشکلات در فضای سبز نیاز آبی گیاهان و ایجاد استرس و شوک در اثر گرما و خشکی می باشد که باعث شده گیاه سرسبزی و شادابی خودشان را از دست بدهند و استفاده از سوپر جاذب ها مثل پرلیت باعث شده تا سرسبزی و شادابی گیاهان حفظ گردد چرا که رطوبت کافی و هم مواد غذایی مناسبی را در اختیار گیاه قرار می دهد .

ناتوانی در نگهداری مواد غذایی در منطقه ریشه :

 مشکلات تغذیه گیاهان این هست که بر اثر آبیاری مواد غذایی شسته شده و به طبقات پایین رفته و از دسترس گیاه خارج می شود . استفاده از سوپر جاذب ها باعث شده تا با جذب مواد غذایی و آزاد کردن آنها به تدریج نقش موثری در کاهش عناصر غذایی در منطقه موثر ریشه داشته باشد

زهکشی زیاد و عدم یکنواختی رطوبت :

در خاکهای شنی مشکل اصلی زهکشی بالای خاک و در نتیجه کاهش دوره آبیاری است که سبب افزایش هزینه ها می گردد و سوپر جاذب ها با جذب آب و دفع آن بسته به نیاز ریشه باعث شده رطوبت به شکل یکنواختی در خاک پخش شده و از خشک شدن سریع آن جلوگیری می کند .

رشد قارچ :

به دلیل اینکه در فضای سبز به خصوص چمن کاری رطوبت زیاد است امکان به وجود آمدن قارچ ها نیز می باشد در حالی که استفاده از سوپر جاذب ها به دلیل نگهداری رطوبت اضافی اجازه نمی دهد قارچ ها و دیگر رستنی های مزاحم با استفاده از این رطوبت اضافی مشکلاتی را برای گیاه اصلی به وجود آورند .

هزینه بالای آبیاری :

فضاهای سبز و بخصوص مناطق چمن کاری و گل ها به آبیاری زیادی نیاز دارند و گاهی لازم است تا چندین نوبت در روز آبیاری صورت گیرد و این در حالی است که استفاده از سوپر جاذب ها سبب کاهش دوره آبیاری شده که تا حدود زیادی در هزینه کارگری صرفه جویی خواهد کرد .

سوپر جاذب ها باعث تغییرات زیر در گیاه می شوند:

۱ . آزاد سازی مواد غذایی خاک

۲ . کاهش هزینه تولید گیاه

۳ . کاهش مقدار باکتری اطراف ریشه

۴ . کاهش تنش هنگام جابجایی گیاه

۵ . افزایش بازده محصول

۶ . افزایش طول عمر گیاه

تأثیر سوپر جاذب ها در خاک

1. افزایش ظرفیت نگهداری آب در خاک

2. در دسترس بودن آب در خاک

3. افزایش نفوذ پذیری خاک

4. هوادهی به خاک

5. پوکی خاک

6. تجمع ذرات ریز خاک

7. کاهش تراکم خاک

8. تغییر تعداد و اندازه تجمعات خاکدانه

9. افزایش خاصیت آبدوستی خاک

10. کاهش تاثیرات حاصل از نمکخاک

تاثیرات برروی شاخص های گیاه:

جذب بهتر مواد غذایی از طریق ریشه
انبوهی رشد ریشه (تقویت ریشه زایی)
افزایش قوه نامیه (بالابردن درصد جوانه زنی)
افزایش تاثیر کودها و آفت کشها به میزان بسیار چشمگیر
کاهش تاثیرات منفی ناشی از تنش خشکی

تاثیرات اقتصادی:
کاهش چشمگیر مصرف آب و جلوگیری ازاتلاف آب در حدود ۷۰-۵۰ %
افزایش کمی وکیفی محصول و در نتیجه درآمد بالاتر
افزایش تولید ماده خشک در گیاه بدون نیاز به افزایش مصرف آب

سوپر جاذب و محیط زیست

با توجه به تحقیقات انجام شده در زمینه تولید و مصرف این مواد نتایج زیر حاصل شده است :

1. سوپر جاذبها هرگز به مواد اولیه سمی خود تبدیل نمی شوند و بطور کامل غیر سمی هستند .

2. سوپر جاذبها مواد خنثی و بی اثرند که مصرف آنها در کشاروزی ، آلودگی خاک و محیط زیست را به دنبال نخواهد داشت و ایمنی استفاده آنها در خاک بوسیله موسسات تحقیقاتی معتبر جهانی تایید شده است .

نحوه استفاده از سوپر جاذب ها در محصولات مختلف

سوپر جاذب باید بصورت ماده خشک با خاک مخلوط شده و در لایه حداقل ۵ تا ۱۰ سانتیمتری خاک قرار گیرد تا اشعه ماوراء بنفش موجب شکسته شدن سریع این مواد نشود . نحوه استفاده از سوپر جاذب بشرح زیر است :

 در زمینهای زراعی : با توجه به شرائط اقلیمی و خصوصیات مزرعه به ویژه بافت خاک و … حدود ۲۵ تا ۴۰ کیلوگرم سوپر جاذب در هر هکتار خاک استفاده می شود و بصورت نواری ، کودپاش یا دست پاش در سطح مزرعه پخش می شود و با ابزار مناسب زیر خاک دفن می گردد .

 درختان میوه : ۸۰ تا ۱۰۰ گرم برای هر درخت توصیه می گردد . روش مصرف به این ترتیب است که ۳ تا ۵ حفره ۳۰ تا ۵۰ سانتیمتری ایجاد می کنیم و مقدار لازم سوپر جاذب را در کف چاله بصورت خشک ریخته و روی آن را خاک می ریزیم و یا سوپر جاذب های خشک را با خاک مخلوط کرده و در ته چاله ها می ریزیم و روی آن را با خاک پر می کنیم . چاله ها ترجیحا” در قسمت سایه انداز درخت که ریشه ها بیشتر توسعه می یابند کنده شود و حداقل ۱۰ سانتیمتر پایین تر از سطح زمین باشند . .

انتقال نهال: ابتدا نهال را در ظرفی حاوی ژل (کلوفونی که آب جذب کرده به تناسب ۱ کیلوگرم در ۲۲۰ لیتر آب) فروبرده به صورتیکه این مواد از ریشه جدا نشود نهال را جا به جا می کنیم. روش کاشت به شرح زیر می باشد: ابتدا محل چاله ها را مشخص کرده و با توجه به حجم ریشه نهال اقدام به حفر چاله ای می کنیم که تقریباً سه برابر حجم ریشه باشد سپس مقداری کلوفونی را با خاک مخلوط کرده ودر اطراف ریشه که در وسط چاله قرار دارد می ریزیم و وقتی از محکم شدن نهال و چسبیدن ریشه آن به خاک چاله مطمئن شدیم آنگاه آبیاری می کنیم . این چاله ها باید حداقل ۱۰ سانتی متر پایین تر از سطح زمین باشند تا بتوانند آبهای سطحی را جذب کند

چمن : ۲۰ تا ۲۵ گرم سوپر جاذب را برای هر متر مربع و در عمق ۵/۱ تا ۵/۲ سانتیمتری خاک قرار می دهیم (بصورت دست پاش یا بذر پاش) و سپس خاک را برگردانده و به اندازه ۱۰ سانتیمتر خاک روی آن ریخته و غلتک می زنیم و بعد عملیات بذرپاشی را انجام می دهیم .

گلدان : سوپر جاذب را با خاک مخلوط کرده ( ۲ تا ۳ گرم سوپرجاذب برای هرکیلو خاک) و در قسمت تحتانی گلدان می ریزیم تا از هدر رفتن آب جلوگیری کند و گلدان را با خاک پر می کنیم .

درصورتیکه قصد تعویض ویا تغییر خاک گلدان را نداشته باشیم سوراخهایی در گلدان ایجاد کرده ( تا عمق دوسوم گلدان ) و سوپر جاذبها را درآن ریخته و فشار داده و سوراخها را با خاک پرکرده و آبیاری می نماییم .

قارچ : برای استفاده از سوپر جاذب در پرورش قارچ برای هر متر مکعب ۲ کیلو سوپر جاذب اختصاص داده و به حد اشباع آبیاری می کنیم .

خزانه نشاء : ۵۰ تا ۱۲۰ گرم سوپر جاذب در هر متر مربع و در عمق ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتری استفاده می کنیم .

مقادیر و نحوه مصرف سوپر جاذبهای کشاورزی

*مقادیر مصرف، بر حسب نوع خاک، آب، گیاه و اقلیم منطقه متغیر است.