I REALIZAREA ŞI FOLOSIREA UNOR PRODUSI CHIMICI PENTRU ÎMBUNĂTĂłIREA REGIMULUI AEROHIDRIC AL SOLULUI ŞI CREŞTEREA STABILITĂłII STRUCTTURII ACESTUIA Cercetarea efectuată pentru elaborarea tezei de doctorat „Realizarea şi folosirea unor produsi chimici pentru îmbunătăŃirea regimului aerohidric al solului şi creşterea stabilităŃii structturii acestuia” are la bază un elaborat studiu al literaturii de specialitate referitor la compuşii chimici polimerici cu aplicabilitate în agricultură. Studiul caută să aducă în atenŃie, pe lângă obiectivele menŃionate în capitolul „Scopul şi obiectivele lucrării”, şi anumite proprietăŃi fizice şi chimice ale compuşilor polimerici care pot explica natura fenomenelor la care participă aceşti polimeri odată ajunşi în contact cu solul şi componentele sale, în principal complexul coloidal, apa şi microorganismele. SCOPUL ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII Scopul şi obiectivele tezei vizează modalităŃile de realizare şi folosire a unor produşi chimici pentru conservarea solului, îmbunătăŃirea regimului aerohidric şi sporirea producŃiei agricole. Obiectivele lucrării pot fi sintetizate în următoarele: 1. Realizarea sintezei bibliografice privind modalităŃile de obŃinere a produşilor polimerici pretabili pentru utilizare în scopul conservării solului 2. Elaborarea schemei tehnologice de producere a compuşilor chimici polimerici pretabili pentru conservarea solului şi îmbunătăŃirea însuşirilor acestuia 3. Stabilirea relaŃiei dintre polimeri şi unele componente ale soluluI: complexul coloidal al solului (argilă, humus, capacitatea de schimb cationic), structura solului, regimul aerohidric, microorganismele din sol 4. Testarea influenŃei produsului Pervaide asupra: stabilităŃii hidrice a structurii solului, regimului aerohidric al solului şi asupra unor însuşiri chimice ale solurilor (pH, conŃinutul de humus, conŃinutul de azot total, conŃinutul de fosfor mobil, conŃinutului de potasiu mobil)
23
Embed
REALIZAREA ŞI FOLOSIREA UNOR PRODUSI …b3 – preluvosol b4 – faeoziom argic Pentru tratamente s-a folosit produsul Pervaide care are urm ătoarele compozi Ńie: enzime fungice
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
I
REALIZAREA ŞI FOLOSIREA UNOR PRODUSI CHIMICI PENTRU ÎMBUN ĂTĂłIREA REGIMULUI AEROHIDRIC AL SOLULUI ŞI CREŞTEREA
STABILIT ĂłII STRUCTTURII ACESTUIA
Cercetarea efectuată pentru elaborarea tezei de doctorat „Realizarea şi folosirea
unor produsi chimici pentru îmbunătăŃirea regimului aerohidric al solului şi creşterea
stabilităŃii structturii acestuia” are la bază un elaborat studiu al literaturii de specialitate
referitor la compuşii chimici polimerici cu aplicabilitate în agricultură. Studiul caută să
aducă în atenŃie, pe lângă obiectivele menŃionate în capitolul „Scopul şi obiectivele
lucrării”, şi anumite proprietăŃi fizice şi chimice ale compuşilor polimerici care pot explica
natura fenomenelor la care participă aceşti polimeri odată ajunşi în contact cu solul şi
componentele sale, în principal complexul coloidal, apa şi microorganismele.
SCOPUL ŞI OBIECTIVELE LUCRĂRII
Scopul şi obiectivele tezei vizează modalităŃile de realizare şi folosire a unor produşi
chimici pentru conservarea solului, îmbunătăŃirea regimului aerohidric şi sporirea producŃiei
agricole.
Obiectivele lucrării pot fi sintetizate în următoarele:
1. Realizarea sintezei bibliografice privind modalităŃile de obŃinere a produşilor polimerici
pretabili pentru utilizare în scopul conservării solului
2. Elaborarea schemei tehnologice de producere a compuşilor chimici polimerici pretabili
pentru conservarea solului şi îmbunătăŃirea însuşirilor acestuia
3. Stabilirea relaŃiei dintre polimeri şi unele componente ale soluluI: complexul coloidal al
regimului aerohidric al solului şi asupra unor însuşiri chimice ale solurilor (pH, conŃinutul de
humus, conŃinutul de azot total, conŃinutul de fosfor mobil, conŃinutului de potasiu mobil)
II
5. Cuantificarea influenŃei produsului Pervaide asupra plantelor de cultură (porumb-soia-
grâu): asupra masei de rădăcini, masei totale a plantelor şi asupra producŃiei de păstăi la
soia
6. Evaluarea beneficiilor agrotehnice, ameliorative şi economice ale folosirii polimerilor cu
referire specială la produsul Pervaide
METODA DE CERCETARE
ExperienŃele de laborator pentru sinteza polimerilor s-au axat pe găsirea unei metode
de a obŃine polimeri pornind de la un consum de materii prime şi energie cât mai mic, dar
care să prezinte carateristicile necesare pentru aplicarea în sol: lipsa monomerului rezidual
(nereacŃionat) şi o capacitate de gonflare cât mai mare şi stabilă în timp.
În experimente s-au folosit ca monomeri de pornire atât acrilamidă cât şi acid acrilic,
săruri de sodiu sau potasiu ale acidului acrilic, dar şi amestecuri ale acestora. ReacŃiile s-au
efectuat în vase de reacŃie din sticlă groasă prevăzute cu agitare mecanică (cu viteză de
rotaŃie variabilă), şi cu sistem de preluare a căldurii degajate în timpul reacŃiei.
ReacŃia de polimerizare a fost iniŃiată prin folosirea unui amestec de sulfit de sodiu şi
persulfat de amoniu, amestec care a dat cele mai bune rezultate.
Fiecare produs de reacŃie a fost testat pentru verificarea caracteristicilor căutate
(monomerul rezidual şi capacitatea de gonflare). Procentul de monomer nereacŃionat a fost
determinat prin determinarea numărului de duble legături din probă
FACTORII EXPERIMENTALI ŞI TIPUL CERCETĂRII
Dispozitivul experimental a fost organizat în anii 2006 şi 2007 la USAMV Cluj-
Napoca, în vase de vegetaŃie, vizând posibilitatea de a urmări dezvoltarea vegetativă a
plantelor şi a înregistra modificările elementelor de productivitate, respectiv după recoltare,
modificarea unor însuşiri fizice şi chimice ale solurilor, sub influenŃa tratamentului cu
produsul Pervaide.
III
Dispozitivul experimental a fost constituit dintr-o experienŃă bifactorială, cu următorii
factori experimentali:
A – doza de aplicare a produsului Pervaide
a1 – martor netratat
a2 – 1 l /ha
a3 – 2 l/ha
a4 – 4 l/ha
B – tipul de sol
b1 – aluviosol
b2 – psamosol
b3 – preluvosol
b4 – faeoziom argic
Pentru tratamente s-a folosit produsul Pervaide care are următoarele compoziŃie:
enzime fungice şi bacteriene (65.5%), agenŃi de reducere a tensiunii superficiale (33.0%),
polimeri stabilizatori de sol (0.9%), agenŃi de chelatizare naturali (0.3%), stabilizatori ai
sistemului (0.3%)
Solul folosit în experiment a fost prelevat din trei zone diferite din judeŃul Cluj, după
cum urmează:
- comuna Jucu, 450 m altitudine – aluviosol
- comuna Jucu, 432 m altitudine – psalmosol
- comuna Feleacu, 750 m altitudine – preluvosol
- comuna Frata, 580 m altitudine – faeoziom argic
Principalele caracteristici ale materialelor de sol utilizate în experiment au fost
analizate în laboratorul Oficiului pentru Studii Pedologice şi Agrochimice Cluj. Rezultatele
sunt prezentate în tabel:
IV
Tabelul 1
Datele analitice la solurile pe care s-a testat produsul Pervaide Analytical data for soils where Pervaide was tested
Date analitice (analytical data) 0-30 cm
Aluviosol (Fluvisol)
Psamosol (Arenosol)
Preluvosol (Haplic Luvisol)
Faeoziom argic
(Phaeozem) pH (H2O) 7.97 7.67 5.51 6.78 Humus, % 2.65 0.16 1.11 3.33 N total, % 0.078 0.018 0.052 0.127 P mobil, ppm 53 7 12 32 K mobil, ppm 208 52 116 90 SB, me/100 g sol 60.16 - 14.83 18.00 SH, me/100 g sol 20.21 - 12.00 10.16 T, me (SB + SH) 80.37 3.80 26.83 28.06 V, % 74.86 - 55.28 64.15 Textura (Texture) LN L LA Nisip grosier (Brutish sand) (2-0,2 mm)%
30.98 - 11.71 18.39
Nisip fin (Fine sand) (0,2-0,02 mm)%
27.12 - 22.24 16.36
Praf (Dust) (0,02-0,002 mm)%
17.45 - 36.10 23.70
Argila ( Clay) (<0,002 mm)%
24.45 - 29.95 41.55
Coeficientul de higroscopicitate, % (Higroscopicity coefficient)
5.00 - 7.36 9.04
Gradul de stabilitate a structurii, % (Structure stability degree)
55.95 - 62.30 69.20
Pentru desfăşurarea experimentelor au fost alese 3 tipuri de plante: porumb, soia şi
grâu.
ExperienŃele au fost organizate în vase de vegetaŃie, umplute cu 3 kg sol, cu 4
variante de tratament / tip de sol. S-a lucrat cu 3 repetiŃii.
Semănatul s-a efectuat primăvara, în 30 martie 2006, respectiv 31 martie 2007, pentru
grâul de primăvară şi s-a recoltat în faza de alungire a paiului. Soia şi porumbul au fost
semănate în ultima decadă a lunii aprilie şi au fost recoltate când porumbul avea 14 frunze
complet formate, iar soia avea seminŃele maturizate.
La recoltarea plantelor au fost prelevate şi probe de sol pentru analize.
V
Datele obŃinute au fost prelucrate statistic atât monofactorial (pe fiecare factor) cât şi
bifactorial. Prelucrarea statistică a datelor de producŃie obŃinute s-a efectuat prin analiza
varianŃei, stabilirea diferenŃelor limită şi a semnificaŃiilor.
REZULTATELE OBłINUTE
În urma experimentelor efectuate în laborator în etapa de obŃinere a polimerilor
putem formula următoarele concluzii:
1. CantităŃile necesare de agent de ramificare folosite pentru obŃinerea polimerilor sunt de
10000 ori mai mici decât cantitatea de monomer utilizată în reacŃie;
2. Amestecul de substanŃe chimice folosite pentru iniŃierea reacŃiei de polimerizare dă mai
bune rezultate dacă raportul dintre ele este 1:1 (părŃi de masă);
3. Folosirea turaŃiei moderate la agitarea mecanică din timpul desfăşurării reacŃiilor a dus la
cele mai bune rezultate mai bune din punct de vedere al duratei procesului şi capacităŃii de
gonflare a polimerului obŃinut;
4. În procesul de obŃinere a polimerilor recomandăm polimerizarea în prezenŃa sării de
potasiu a acidului acrilic, întrucât este foarte rapidă şi cu degajare de căldură mai mare
comparativ cu varianta folosirii sării de sodiu;
5. Polimerizarea acrilamidei singure necesită şi o iniŃiere termică, durata de polimerizare
fiind puŃin mai lungă. Copolimerizarea cu acid acrilic şi mai ales cu acrilat de sodiu scade
necesitate preîncălzirii şi durata de polimerizare;
6. Procentul de monomer nereacŃionat este în relaŃie cu durata reacŃiei şi cantitatea de
căldură degajată (cu cât căldura degajată este mai mare, timpul de reacŃie se scurtează şi
procentul de monomer scade). Oricum, procentele de monomer nereacŃionat găsite în
monomer se încadrează sub 1%;
7. Cele mai bune rezultate din punct de vedere al capacităŃii de gonflare le-au dat
copolimerii acidului acrilic cu sărurile sale de potasiu, respectiv sodiu, cu valori de creştere a
volumului de 500-700 de ori în decursul a 24 de ore;
VI
8. Datorită reacŃiei foarte exoterme, este destul de uşor să se piardă controlul reacŃiei, ceea
ce duce la obŃinerea unor polimeri foarte vâscoşi (căldura degajată face să se evapore toată
apa prezentă în sistem), care sunt mai greu de prelucrat după aceea mecanic. Lucrul în
soluŃie foarte diluată duce la obŃinerea unor polimeri cu procent de monomer nereacŃionat
mai ridicat. Este foarte importantă găsirea unei căi de mijloc, care să permită obŃinerea unor
polimeri cu grad de polimerizare aproape de 100% dar care să nu se rigidizeze foarte rapid,
pentru a permite prelucrarea mecanică şi transformarea lor în masă solidă (mai uşor de
stocat, transportat, manipulat);
9. Polimerii care au caracteristicile cele mai bune (monomer scăzut şi capacitate de umflare
mare) sunt greu de măcinat, necesitând eforturi şi energie mare pentru a-i aduce în formă de
pulbere. Produşii polimerici pot fi păstraŃi şi în soluŃie diluată (de altfel modul optim de
aplicare în sol), acest lucru însemnând însă costuri mai mari pentru transportul lor
Pe baza constatărilor proprii prin experimentul organizat şi coroborat cu literatura de
specialitate, am formulat următoarele puncte de vedere privind relaŃia dintre polimeri şi
complexul coloidal al solului:
1. Între polimerii ajunşi pe sol sau în soluŃia solului şi complexul coloidal al solului se
realizează o relaŃie care este influenŃată de tipul de polimer, natura complexului coloidal
al solului, capacitatea totală de schimb cationic al solului;
2. Cunoaşterea naturii complexului coloidal al solului, îndeosebi sub aspectul conŃinutului
de argilă şi humus din sol, a reacŃiei solului, respectiv a capacităŃii totala de schimb
cationic constituie punctul de plecare în alegerea tipului de polimer care se utilizează;
3. OpŃiunea pentru polimeri de tipul poliacrilamidă anionică care, printre alte caracteristici
favorabile, au şi particule încărcate negativ constituie un avantaj în relaŃie cu solul şi
complexul coloidal al acestuia;
4. În varianta de conservare a solurilor, opŃiunea de doză a polimerului este în relaŃie cu
tipul de argilă şi felul humusului. Pe lângă aspectul de cantitate la argilă şi humus,
contează şi natura – calitatea acestora.
VII
5. Cunoscând compatibilitatea polimerilor cu erbicide şi îngrăşăminte, precum şi faptul că
efectul polimerilor este diminuate de acŃiunea prelungită a luminii ultraviolete, opiniem
pentru administrare cu incorporare în sol, concomitent cu erbicidarea preemergentă.
Folosirea polimerilor pentru menŃinerea stării structurale a solului, sau refacerea
acesteia stă la îndemâna agricultorilor, conform datelor înregistrate în experimentul cu
produsul Pervaide (Tabel 2) .
Pe baza datelor experimentale am formulat următoarele concluzii:
- tratamentul cu produsul Pervaide contribuie la îmbunătăŃirea stării structurale a
solurilor testate, determinând creşterea stabilităŃii hidrice a agregatelor structurale şi a
ponderii macroagregatelor. Această primă remarcă se confirmă prin creşterea ponderii
agregatelor mari cu dimensiuni între 3 şi 5 mm (fracŃiunile I şi II şi reducerea agregatelor cu
dimensiuni mai mici de 0,25 mm;
- efectul produsului Pervaide este diferenŃiat în funcŃie de sol, în primul rând, urmat de
doza folosită şi planta de cultură care afost cultivată pe solul tratat;
- efectul cel mai bun privind creşterea ponderii agregatelor hidrostabile s-a înregistrat
pe aluviosolul cultivat cu grâu. Pe acest tip de sol creşterea macroagregatelor a fost de 20-
23% sub cultura de grâu, 21-22% sub cultura de soia şi 16-19% sub cultura de porumb, la
tratamente cu 1-2 l/ha Pervaide.
La preluvosol creşterea macroagregatelor structurale este de 10-13% sub cultura de
grâu şi 4-6% sub cultura de porumb. Valorile mai mici le atribuim conŃinutului mic de
humus şi efectului pe care îl are reacŃia solului cu pH = 5,51;
- faeoziomul argic cu toate că are un procent mare de macroagregate, de peste 69%,
reacŃionează favorabil la utilizarea produsului Pervaide. Au fost înregistrate creşteri de 14-
16% sub cultura de grâu, 10-12% sub cultura de soia şi 3 % sub cultura de porumb;
- sub aspectul dozei de Pervaide, cantitatea de 1 l/ha s-a dovedit suficientă pe solurile cu
24-40% argilă şi 2,5-3,5% humus. Creşterea dozei de Pervaide la 2 l/ha nu conduce la
creşteri semnificative a calităŃii structurii solului, ci din contră, chiar favorizează o scădere a
ponderii macroagregatelor.
VIII
Tabelul 2
InfluenŃa produsului Pervaide asupra structurii solurilor sub culturile de grâu, porumb şi soia Influence of Pervaide treatment on soils structure cultivated with wheat, corn and soybean