国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术
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| 通讯作者:SHARMA VIVEK,电子邮件:vivek03sharma@rediffmail.com |
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干旱和半干旱地区正面临着许多不确定和降水不足的问题。空间多样化的土壤特点,缺乏大型农田和贫困农民不允许他们采取有利的条件和经济应用传统灌溉方法以及微灌溉技术(滴灌、喷灌)。不过,在印度没有多少研究一直在进行使用保水剂(SAP)在农业,世界各地的研究人员(特别是伊朗、中国、欧洲和美国)已经广泛利用SAP工作提高水分利用效率和提高作物产量。各种研究强烈建议土壤条件与保水剂可以在农业领域的一个创新的方面,这是微型蓄水水库。相关研究证据表明,问题与传统微灌溉和催化剂在练习高效的灌溉技术的因素可以通过调节土壤与SAP。照顾的更好的水资源管理与应用程序可以获得聚合物和相当大的节水可以做到在不影响作物产量。目前的文献综述进行了快速访问,了解各种属性的保水剂(SAP、含和聚合物)用于农业。科学SAP、亲水属性,灌溉效率,影响在干旱胁迫下,影响植物的形态学特征,最佳使用肥料、生物降解性和应用利率不同条件下彻底审查。目前的评估将为实验研究提供一个计划使用SAP及其应用程序的速度优化水分利用效率和经济作物的产量在干旱和半干旱地区。
关键字 |
| 高吸水性聚合物、吸水、灌溉效率,干旱胁迫,作物产量 |
介绍 |
| 灌溉用水的潜力和快速下降的持续扩张的人口和经济活动在大多数的国家,位于特殊的干旱和半干旱地区,水资源短缺的问题预计将进一步加剧了罗斯格兰特w•马克(1997)[1]和Biswas (1993、2001) [2,3]。根据全球调查,受影响最严重的地区是亚洲的半干旱地区(印度),中东和非洲撒哈拉沙漠以南地区,所有这些已经拥有大量集中的人口生活在贫困线以下。到2025年在印度水资源短缺的问题将是严厉的。Saleth,(1996)[4]、中央水委员会(CWC),印度政府(1996、1998、2004、2004)[5]也认为,由于各种原因不同目的的对水的需求不断增加在印度,但潜在的水可用于将来使用已经以更快的速度下降。农业部门(灌溉),目前消耗超过80%的可用水资源在印度,继续消耗水量的主要部门的集约化农业根据Saleth (1996) [4], MOWR,(1999)[6]和艾耶(2003)[7]。尽管印度有世界上最大的灌溉面积、灌溉的覆盖率只有40%的总耕地面积的今天。的主要原因之一的低覆盖率灌溉的主要用途是传统的灌溉方法,在水分利用效率很低由于各种原因。可用的估计表明,水分利用效率在洪水灌溉方法只有35 - 40%,因为巨大的运输和分配损失了罗斯格兰特(1997)[1],INCID (1994) [8]。农业部门是最大的消费者之一的水,水一直增加的需求从各种家务;等行业等由于人口增长和使用通常可以在农业的成本。 The dominant method of irrigation practiced in large parts of the country is surface irrigation under which crop utilize only less than one half of the water released and remaining half gets lost in conveyance, application, runoff and evaporation. T.B.S. Rajput and Neelam Patel,(2012)[9] has inferred that micro irrigation methods like drip and sprinklers need to be employed for efficient distribution and application of water for crop production. High initial cost, inadequate subsidy amount, difficulty in getting subsidy amount, lack of availability of technical input and after sale services, clogging of dripper and cracking of laterals, damages due to rats and squirrels, high cost of spares and components, discrimination in subsidy distribution among different categories of farmers etc. are some of the major constraints faced by Indian farmers in the opinion of Dr. K. T. Chandy,[10] S.Mahendra Dev,(2012)[11] has noted that in India around 98 million out of total 120 million farm holdings are small and marginal farmers; the sustainability of these farmers is crucial for livelihoods in rural areas and for the entire country and the net farm income is also low for small holding. Therefore, the stress on agricultural development in the present has shifted to the sustainable use of land, water and plant resources in agriculture. The major goal of the present day agriculture is to maximize land and water productivity without threatening the environment and the available natural resources. |
| 在这方面详细的审查研究的应用保水剂在农业领域尤其是小和边际农民生活在干旱和半干旱地区,突出最新研究倾向的各种参数,如土壤、水和植物。 |
| 在过去的几年里,科学和技术的吸水性聚合物反应性官能团(SAP、含和聚合物)已收到相当大的兴趣作为一个最令人兴奋的领域的高分子化学改善材料的生产。艾哈迈德·A。(1990)[12],和l . o . Ekebafe et al。(2011)[13]在各自研究SAP发现SAP作为活性材料有着广泛的应用基于特定的活性官能团的潜在优势和特征属性的聚合物分子。 |
SAP背后的基本知识和科学 |
| 穆罕默德·j . Zohuriaan-Mehr和Kourosh卡贝里(2008)[14]Waham Ashaier Laftah, Shahrir Hashim和阿尔卑斯山脉n .易卜拉欣(2010)[15]实验得出结论,SAP材料是亲水网络,可以吸收和保留大量的水或水溶液。他们可以吸收水高达100000%。共同削弱了通常白色富吸湿材料可以用于农业用途,经验丰富。弗朗西斯科·Puoci,弗朗西斯卡Iemma Umile詹弗兰科Spizzirri,朱塞佩Cirillo,曼Curcio和Nevio Picci,(2008)[16]发现,在农业领域,聚合物被广泛用于提高灌溉效率;SAP材料智能交付系统它可以帮助农业作物对抗病毒和其他病原体,功能化聚合物被用来提高效率的杀虫剂和除草剂,允许使用低剂量和催化剂通过过滤器或间接保护环境减少污染和清理现有的污染物。 |
| 图(1)所示的图解表示聚合物网络的一部分,交联聚合物,植物的根区在SAP混合土壤结构。SAP的聚合物骨干是亲水即“爱水”,因为它包含水爱“羧酸组(- COOH)。马克•艾略特(2010)[17]发现,当水被添加到SAP有聚合物/溶剂相互作用;水合作用和氢键的形成。 |
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水的吸收液 |
| 冯教授Jin-Cheng霁静秋教授,[18]推断,聚合物是保守的水库,水,植物根质量区附近的工作;浇水,这些聚合物扩大到原来体积的200 - 800倍左右,进一步的灌溉用水或雨水收集,存储,然后逐渐作物需求发布水应用程序之间的一个相当长时间。作者还进一步得出结论:聚合物混合后土壤的土壤结构创造良好的透气性,改善吸水特性,土壤和肥料保护能力因此经济灌溉可以达到。它还减少损失引起的水果和蔬菜的昆虫10 - 30%。德州交通部研究和技术实现办公室(2013)[19]也分析和发表了他们的性能报告关于聚合物的使用和相应建议SAP有助于提高土壤的保水性。此外,Fonteno w . c和Bilderback[20]也指出,SAP可以用来改善农业地区,因为它可以吸收和贮存自身重量400倍的水。Morante, J。,(2009) [21] extends the scope of SAP to use rainwater and deliver to plants until the next storm. These products have been tested in Spain by Soler-Rovira, J., Usano-Martinez, M. C., Fuentes-Prieto I., Arroyo-Sanz, J. M. and Gonzalez-Torres, F.,(2006) [22] and in Iran by Koupai, J. A., Eslamian, S. S. and Kazemi, J. A.,(2008) [23] and it was observed that use of SAP leads to increase in the soil water holding capacity and improves germination rates. Hydrogels have been proven effective in different types of soils. Similar experiments by Abd El-Rehim, H. A., Hegazy, E. S. A., and Abd El-Mohdy, H. L.,(2004) [24] reveals that the water retention of sandy soils may improve considerably increasing the plant performance on those soils. On small scales, these products might be useful to enhance rainfall retention in the soil, especially on slopes that allow little runoff. The polymers absorb water as it infiltrates through the soil. |
聚合物对节水农业的土地 |
| 菲蒂利亚Nnadi和克里斯勇敢,(2001)[25]发现,提高保水能力可以通过的修正案SAP与不同比例的用量对土壤结构的重量。土壤保水能力可以增加了50%到70%。实验调查土壤由m . Yangyuoru e·博阿滕S.G.K. Adiku, d . Acquah助教Adjadeh和f . Mawunya(2006)[26]条件与不同聚合物显示广泛的水潴留的治疗SAP观察,否则失去了由于蒸发和渗透。在另一项研究通过w·巴姨,h·张,b .刘和吴y & j .歌(2010)[27]影响土壤的物理和化学性质交替湿润和干燥条件下研究了在不同浓度使用不同类型的削弱了。研究表明,土壤水分与SAP应用程序增加了6.20 - 32.80%,而土壤容重降低了5.50 - -9.40%相对于控制,特别是在适度水分亏缺时相对土壤水分含量约40 - 50%。进一步实验研究饱和土壤含水量、土壤饱和导水率和土壤水扩散率的土壤与SAP应用程序,发现饱和水体积含量显著增加0.186立方厘米,这是有意义的对于提高农业用水效率在干旱和半干旱地区。饱和导水率和扩散系数都显著减少主要是由于削弱了多次吸收和水眠。水的吸收和解吸装置能力削弱了显示下降趋势随着时间的推移和外部水条件。在一个相对稳定的水条件下,这样的能力削弱了减少更慢。因此,饱和水体积混合SAP和土壤样本的内容逐渐下降,但仍高于或接近普通的土壤、导水率和扩散率逐渐增加,但仍分别低于普通的土壤。 These studies provided by Yuguo Han , Xinxiao Yu, Peiling Yang, Bo Li, Lei Xu and Chengzhi Wang, (2013) [28] an important foundation for the encouragement of SAPs in the arid and semi-arid areas. Experiments by Martin Makgose Maboko, (2006)[29], Bakass M, Mokhlisse A, Lallemant M,(2002)[30], Liyuan Yan and Yan Shi,(2013)[31] in sandy soil (macroporous medium) also resulted in greater soil efficiency and positive impact on the yield of the crop. SAP potentially influences soil permeability, density, structure, texture, evaporation, and infiltration rates of water through the soils. Abd EI-Rehirn HA, Hegazy ESA, Abd El- Mohdy HL, (2004) [32] has concluded that Hydro-gels reduce irrigation frequency and compaction tendency, stop erosion and water runoff and increase the soil aeration and microbial activity. |
由SAP提高灌溉效率 |
| 研究由Hossein Nazarli Mohammad Reza Zardashti Reza Darvishzadeh和Solmaz纳杰菲(2010)[33]表明,使用SAP在灌溉实践中,水分胁迫显著改变减少的数量每植物叶子,叶绿素含量、种子产量和水分利用效率。而高吸水性聚合物的应用减少赤字的负面影响灌溉,特别是在高聚合物(土壤的2.25和3 g /公斤)聚合物有最好的效果在所有级别的所有特征的植物水分胁迫处理和强烈表明,灌溉时期的培养可以提高聚合物的应用。的水资源保护和优化水分利用效率,缺水是一个常见的问题,可以使用SAP作为农业水枕由亚历桑德罗·Sannino建议,(2008)[34]。另一项研究的影响由s Shooshtarian SAP, j . Abedi-Kupai a . TehraniFar(2011)[35]土壤的物理特性和植物物种(鲜花和地面覆盖植物、草坪草、树木和灌木)发现反应和大量的灌溉效率增强后使用SAP在干旱和半干旱地区的绿色空间。 |
SAP治疗减少干旱胁迫 |
| 高吸水性聚合物的影响以及不同级别的灌溉植物的特点是观察到超级吸收剂之间的相互作用和水压力的影响是显著的,主要减少观察与应力水平的增加Atiyeh Oraee Ebrahim Ganji Moghadam, (2013) [36]。作者进一步研究其他参数如株高最高,数量和面积的叶,新鲜和干重和直径的植物与灌溉后4天最低3%的聚合物应用程序和与灌溉后12天没有聚合物的应用研究表明,使用SAP的关系控制土壤,水和植物,减少水压力;干旱胁迫导致分子破坏植物,直接或间接通过活性氧簇(ROS)的形成。 |
| 改变抗氧化酶的活动是一种元素在国防的过程。抗氧化酶的变化活动和植物的种子产量调查h . Nazarli核磁共振Zardashti, r . Darvishzadeh和m·穆罕默迪(2011)[37]干旱胁迫和超级吸收剂合成高分子聚合物应用与建议应用程序可能是有利的对干旱胁迫,并可能在干旱胁迫条件下保护植物。添加SAP的土锅之后根的深度开发和应用干旱胁迫在四个不同叶阶段结果表明,水分胁迫显著降低的数量每植物叶子,叶绿素含量、干重、相对含水量和水分利用效率,而应用SAP还可以弥补干旱压力的负面影响,尤其是在高聚合物应用(0.2(%)和0.4 (%)(g /公斤))。 |
| 强烈建议,莱拉Keshavars哈桑Farahbakhsh Pooran专业集团党,(2012)(38)),灌溉的间隔可能增加了应用SAP。房地产的高保水能力和抵御干旱也观察到h . Nazrali f . Faraji和核磁共振Zardahsti, (2011) [39]。正如上面提到的,干旱胁迫导致氧自由基的生产,从而导致植物脂质perioxidation和氧化应激增加,但使用SAP本身可以储备不同的水量,最终增加了土壤的保水能力,最后保存在水缺乏H.R.实验研究的结论Tohidi, A.H.Shirani-Rad G。Nour-Mohammadi D。哈比比和M。Marshhadi-Akbar-Boojar, (2009) [40] .Considerable减少干旱胁迫也观察到在另一项研究由Mahalleh Javad Khalili Hossein Heidari对伊朗伊斯兰共和国通讯社表示谢里夫阿贝德戈班Nourmohammadi。Ebrahim Valizadegan Farrokh Darvish,伊斯兰教马吉迪Haravan,(2011)[41]使用SAP对产量的影响,产量构成和青贮玉米的水分利用效率。 |
SAP增强肥料效率 |
| m . Robiul伊斯兰教,Xuzhang雪、毛Sishuai Xingbao赵,a Egrinya Eneji和Yuegao胡(2011)[42]的结论是,最佳使用肥料、除草剂和清洗剂清洗也被认为是一个主要的限制在设计高效的灌溉技术。同时努力在中国北方干旱和半干旱地区,有一个使用越来越浓的兴趣减少化肥与SAP的大田作物生产通过评估不同利率的SAP的有效性,这是观察到应用介质下11.2%在低18.8%和29.2%在高率只有一半数量(150公斤农业肥料和控制植物相比,接受传统的标准率(300公斤农业肥料。同时株高、茎粗、叶面积、生物量积累和相对含水量以及蛋白质和糖含量在SAP治疗后的粮食也显著增加。作者还建议,SAP应用程序的15公斤农业+只有一半的量常规肥料率(150公斤农业将是一个更合适的可持续作物生产实践在干旱和半干旱条件下的区域相似的生态;此外,聚合物是安全无毒的,它也减少过度从土壤养分损失从而防止污染的农业生态系统。同一个作者的另一个现场试验表明,在连续两年(2004、2005)治疗效果的一个处女沙质土壤对产量的亲水聚合物和水和肥料利用效率由植物产生有利影响,减少用水量,提高植物的水和肥料利用效率。o . a . El-Hady和Sh。a .瓦纳(2006)[43]得出结论,SAP可以用来节约灌溉用水和增加农业潜力沙土沙漠的严重的条件下(即有限的水资源和土壤的保水性和低生育率不足)。 |
BIODEGRABABILITY SAP |
| 在研究职务影响土壤改良剂的元素必须被用户称为可能被根吸收,最终穿透的水果和任何可能造成有害影响作物和消费者。研究由菲蒂利亚n . Nnadi(2012)[44]证明,SAP对紫外线的作用十分敏感,通过打破债券;降低聚合物为低聚物(分子小得多的大小)。这些酯复合物(类型的农业SAP)因此变得更加敏感需氧和厌氧微生物降解的过程,因此自然降解土壤中(每年高达10%至15%),在水、二氧化碳和氮的化合物。酯复合物太大量的被吸收到植物的组织和墙壁,它没有潜在的生物体内积累。是理想溶液的容器,悬挂植物,室内植物,它还显示其有效性在大规模种植,特别是在萌发和根网络的发展由于良好的土壤通气。 |
降低SAP的吸收率 |
| 一种聚合物吸收水交联链的排斥。各种研究人员致力于分析这个属性,他们发现水的吸收的速率不同的商用hydrophylic聚合物,以应对各种媒体修正案是减少,这是相对于被各种广告制造商。然而,SAP只适用有效的非离子水说威廉·j·福斯特和加里•j .大桶(1990)[45]。在另一个实验研究纳里曼Babaee Sabzikar Langaroodi, Majid Ashouri,哈米德Reza Dorodian Ebrahim Azarpour,(2013)[46]在植物的产量和产量组件由咸水灌溉,使用SAP的结论没有明显的好处,工作由侯赛因阿訇和Peyman Afrasiab,(2013)[47]表明,盐度在灌溉用水也增加体积密度,降低孔隙率和渗透系数有更少的水吸收的离子介质的范围,因此用生理盐水SAP不应使用。 |
SAP应用程序的速度 |
| 考虑上述讨论可以想象更多SAP混合在土壤中,更多的是水潴留和改善土壤水分。为SAP材料的成本,实现效益成本比率在灌溉实践;SAP的最佳数量需要被理解。各种研究表明使用SAP在不同的比例基本上取决于类型的土壤结构和土壤的其他属性,类型的大气条件下,它被练习,主要类型的作物灌溉,灌溉用水的质量用于灌溉。各种研究表明不同的SAP应用作为土壤改良剂中列出下表- 1 |
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结论 |
| 降雨的不确定性,增加温度在干旱和半干旱地区是著名的世界各地鼓励高效的SAP水保守的灌溉技术。该技术有很大的吸水能力的自身重量有助于提高土壤水分能力,因此减少了水压力对植物在长期干旱胁迫条件和灌溉期间间隔。总水灌溉所需的数量也减少了15到50%时,土壤条件采用不同比例由SAP。SAP是安全的,生物可降解、非有毒和惰性增加自我生活和持续多年(退化/年观察到10到15%)积极在土壤中。此外,更好的曝气(二氧化碳和氧气的摄入)耗尽在根区提高发芽,根发展和微生物活动。减少化肥和农药的使用增加了整体效益和收益的质量。进一步试验研究应该进行了研究使用SAP优化经济作物的产量,提高经济和社会条件的小和边际农民。SAP应用程序的需要分析了考虑土壤的质量,水和类型的作物灌溉。SAP不是最好的练习用电离水灌溉的地区,因此使用SAP这样的地区只能使用雨水收集技术来优化对小规模灌溉。这种技术被广泛闻所未闻的农民由于各种原因,因此需要特别注意。可用性的农业SAP市场是困难的普通农民。 The challenges are numerous but adoption of such an efficient innovative technology for the sustainable irrigated agriculture should be part of long term water management programme being under taken by various agencies. Govt. action plans, NGO’s, agricultural research institutes and practical education programme to educate farmers regarding this technology could serve the purpose. |
引用 |
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