چکیده :

یک روش جدید در پرورش گیاهان استفاده از پلیمرهای مصنوعی ژل شکل برای نگهداری آب در خاک ، به ویژه در خاک های ماسه ای است . به تازگی یک سری از این پلیمرها ، که شامل فرمول های جدید اصلاح کننده خاک می باشند ، برای تولید محصولات کشاورزی به خصوص برای استفاده در شرایط آب و هوایی خشک و نیمه خشک گسترش یافته است . نقش این مواد افزایش ظرفیت نگهداری آب ، خاک است مه به وسیله آزمایش های مزرعه ای و گلخانه ای به اثبات رسیده است (جانسون ، 1984) . تولید محصول در خاک های درشت بافت بیشتر به دلیل ظرفیت نگهداری کم آب و تلفات آب به عمق ( به علت نفوذ زیاد ) محدودیت پیدا می کند که سبب کاهش بهره دهی مصرف آب و کود به کار برده شده ، توسط گیاهان می گردد ( سیواپالان ، 2001 ) . هیدروژل های معمول در کشاورزی و باغبانی ذرات جامدی بوده که دارای ظرفیت 1500 - 400 گرم آب در هر گرم هیدروژل می باشد ( بومن و اونز ، 1991 پتروسون ، 2002 ) از این رو در مناطق خشک و نیمه خشک به دلیل کمی بارندگی و روبه رو بودن با مشک کم آبی حفظ و نگهداری آب خاک از اهمیت ویژه ای برخودار است ، تحقیقات برای استفاده از این اصلاح کننده های خاک مورد توجه واقع شده است .

ساختمان شیمیایی عمومی پلیمرهای جاذب
اختلاف در اثرگذاری هیدروژل ها به ساختمان شیمیایی آن ها بستگی دارد . دو کلاس معمول هیدروژل هایی که امروزه به کار برده می شوند شامل پلیمرهای طبیعی و مصنوعی است . پلی ساکاریدها ، هوموس ها ، پلی یورونیدها و آلجینیک اسیدها نمونه هایی از پلیمرهای طبیعی هستند . هیدروژل های مصنوعی نوع اصلی برای مقاصد باغبانی و زراعی هستند . پلیمرهای مصنوعی شامل دو گروه پلیمرهای قابل حل و غیرقابل حل در آب هستند . پلیمرهای مصنوعی را برای جلوگیری از انحلال آن ها در آب به صورت شبکه ای تبدیل می کنند . پلیمرهای جاذب رطوبت پلیمرهای شبکه ای غیرقابل حل در آب هستند .

علت قدرت بالای جذب آب به وسیله این مواد قرار داشتن گروه های قطبی در داخل زنجیره و در ساختمان پلیمر است ( والیس و تری ، 1998 ) . پلیمرهای هیدروژلی که در کشاورزی به کار برده می شوند ، شامل موارد زیر هستند .
کوپلیمر گرافت استارچ پلی اکریلونیتریل [1] .
کوپلیمر وینیل الکل اکریلیک اسید ( پلی وینیل الکل ها ) [2](CH20HOH-)n .
کوپلیمر اکریلات نمک های اکریل آمید (CH2CHCONH2)n یا پلی اکریل آمیدهای شبکه ای [3] ( پترسون ، 2002 : جانسون ، 1994 ) .

همه این هیدروژل ها در شرایط مناسب که به طور کامل منبسط شوند ، حداقل 95 درصد ذخیره آب قابل دسترس برای جذب گیاه خواهند داشت که در 4-2 = PF ذخیره می شود ( جانسون و ولتکامپ ، 1985 ) . پلیمرهای طبیعی در کمتر از دو ساعت به طور کامل هیدراته می شوند در حالی که پلیمرهای مصنوعی ( PVA ,PAM ) در حدود شش ساعت و یا بیشتر به طور کامل می توانند هیدراته شوند . پلیمرهای مصنوعی به دلیل این که کمتر در خاک تجزیه بیولوژیکی می شوند ، بیشتر از پلیمرهای طبیعی به کاربرده می شوند ( پترسون ، 2002 ) . مطالعات مربوط به PAM ها نشان می دهد که این مواد سمی نبوده و بی خطر هستند ( سیبولد ، 1994 ) .

     تحقیقات نشان می دهد که پلی اکریل آمیدها به اکریل آمیدها شکسته نمی شوند ، اما به نسبت به مولکول های اکریلونیتریل ، دی اکسیدکربن ، منوکسیدکربن ، سیانیدهیدروژن ، نیترات و نیتریت شکسته می شوند ( پترسون ، 2002 ) . ده ها نوع هیدروژل وجود دارد . هیدروژل ها به مدت چندین سال در خاک باقی می مانند ( پترسون ، 2002 ) .  عکسبرداری الکتریکی ( شکل 1 ) نشان می دهد که این مواد در شرایط منبسط شده دارای یک ساختمان سلولی ، با قابلیت ذخیره رطوبت قابل دسترس گیاهان ، در مخازن احاطه شده به  وسیله پل های شش گوشه می باشد . این پل ها به عنوان پایه ساختمانی و سطح انتشاری است که برای آب و بیشتر کاتیون های یک و دو ظرفیتی نفوذپذیر است . این پل ها در ذخیره آب برای فراهم کردن مقاومت فیزیکی در برابر خروج آب از ژل شرکت می کنند . ذخیره آب قابل دسترس به دو روش است . حدود 85-80 درصد در حفره های ریز ذخیره شده و باقیمانده در داخل روزنه های بسیار ریزتری است که البته آن هم قابل دسترس گیاه بوده و تامکش 98 کیلو پاسکال یعنی نقطه ای که حفره ای بزرگتر از هوا پر شوند ، در برابر از دست دادن آب مقاومت می کند ( جانسون و ولتکامپ ، 1985 ) .

ظرفیت نگهداری آب خاک

     وکلمار و چانج (1994) افزایش ظرفیت نگهداری آب را با استفاده از مواد پلیمری جاذب آب در خاک لومی ماسه ای گزارش دادند . جانسون و لا (1990) مشاهده کردند که با مصرف 2/0 و 5/0 درصد از پلیمر جاذب آب در خاک ماسه ای ، ظرفیت نگهداری آب خاک 150 تا 590 درصد افزایش می یابد . العمران ، مصطفی و شلبی ( 1987) بیان کردند که استفاده از مواد جاذب جالما سبب افزایش ذخیره رطوبت در سه نوع خاک ماسه ای ، لوم ماسه ای و رسی می گردد و اثرگذاری آن در خاک سبک بیشتر است . الحربی ، العمران ، شلبی و چادوری ( 1999 ) گزارش دادند که اضافه کردن پلیمر جاذب آب به خاک لومی ماسه ای در محیط کشت خیار ، ظرفیت نگهداری آب به خاک و راندمان مصرف آن را افزایش می دهد که با گذشت زمان این اثر افزایش می یابد . هاترمن ، ریس . زمردی (1999) با اضافه کردن هیدروژل  به خاک های ماسه ای در مقادیر 4/0 ، 2/0 ، 12/0 ، 08/0 ، 04/0 درصد وزنی ، افزایش نگهداری آب را به ویژه با افزایش مقدار هیدروژل در خاک مشاهده کردند . هیدروژل منبسط شده وقتی که به وسیله دستگاه پرژریلیت تحت فشار 15 بار قرار گرفت ، 99 درصد از آب ذخیره شده خود را رها ساخت .

     در حالی که با روش دیگری با استفاده از ماده گلیکول پلی اتیلن و دیالیز کردن پلیمز دارای آب در فشار اسمزی با 4 = PF تنها 50 درصد از آب ذخیره شده در پلیمر رها گردید . تفاوت بین رها سازی آب ذخیره شده در شرایط مختلف هنوز مشخص نشده است . تولید محصول در خاک های درشت بافت اغلب به دلیل ظرفیت کم نگهداری آب خاک و تلفات آب به عمق خاک محدودیت پیدا می کند که سبب کاهش راندمان مصرف آب و کود می گردد . استفاده از مواد جاذب رطوبت سبب می شود مشکل بالا بر طرف شود ( سیواپالان ، 2002 ) .

وزن مخصوص ظاهری خاک

     پترسون به نقل از آزارم در سال 2002 بیان کرد که پلی اکریل آمید وزن مخصوص ظاهری خاک ماسه ای را از 616/1 به 585/1 گرم در مترمکعب و خاک رسی ماسه ای را از 331/1 به 203/1 گرم در مترمکعب کاهش داد ( پترسون ، 2002 ) .وزن مخصوص ظاهری یک خاک آهکی لومی ماسه ای زمانی که با 4/0 درصد هیدروژل تیمار شده بود ، 4/38 - 8/6 درصد کاهش یافت . برآورد شده است که تغییرات هیدروژل ها بر وزن مخصوص ظاهری به دلیل کاهش ظرفیت هیدروژل ها هر سال 15 - 10 درصد کاهش پیدا می کند ( الحربی و همکاران ، 1999 ) . در کل اثرگذاری هیدروژل ها با گذشت زمان کم می شود ( میلر ، 1979 ) .

تغییر ویژگی های شیمیایی خاک

     سیلبربوش ، آدار و دمالاچ ( 1992 ) با استفاده از هیدروژل آگروسک در کشت ذرت مزرعه بیان داشتند که این ماده سبب رهاسازی سدیم به داخل خاک می شود . آزمایش ها نشان داده است ، گیاهانی که به شوری مقاوم هستند ، به این مواد جواب بهتری می دهند . آن ها علت رهاسازی سدیم به وسیله این مواد را وجود این عنصر در ساختمان هیدروژل بیان کردند . به دلیل این که پلیمریزاسیون این ماده در اسیدیته بالا و در حضور یک اسید قوی رخ می دهد ، بنابراین در پایان باید با یک بازخنثی شود که برای رسیدن به این مقصود از سود استفاده می گردد . پیشنهاد می شود که به جای سود از پتاس استفاده شود . با گذشت زمان از مقدار رهاسازی سدیم به وسیله این ماده کاسته می شود .

     فلتا و العمران ( 1995 ) طی یک آزمایش گلخانه ای ،اثر دو فاصله آبیاری ( 5 و 10 روزه ) را بر عمل یک اصلاح کننده جاذب آب در مقادیر مختلف و در خاک های آهکی لومی ماسه ای بر روی ویژگی های شیمیایی خاک بررسی کردند . فاصله آبیاری اثری بر روی ویژگی های شیمیایی خاک نداشت . مصرف این ماده اسیدیته خاک را در دو عمق 10 - 0 و 20 - 10 سانتی متری خاک در مقایسه با شاهد به طور معنی داری افزایش داد . هدایت الکتریکی در لایه بالایی خاک تیمار شده بالاتر از شاهد بوده و در عمق پایین تر تفاوت معنی داری با شاهد نداشت . مصرف این ماده سبب افزایش استخراج روی و کاهش آهن و منگنز قابلاستخراج لایه بالایی خاک گردید . استخراج مس و پتاسیم تحت تأثیر این ماده قرار نگرفت .

پاسخ پلیمرهای جاذب آب به نمک ها و کودها

     ظرفیت حمل آب به وسیله هیدروژل اغلب موقع اضافه شدن عناصر غذایی به آب و یا محلول هیدروژل ها کاهش می یابد ( بومن و اونز ، 1991 ) . در شرایط آزمایشگاهی ظرفیت حمل آب هیدروژل ها به وسیله مصرف آب دیونیزه شده تعین می شود . محلول های کودی دارای پتاسیم و آمونیوم ( کاتیون ها یک ظرفیتی ) مقدار جاذب آب هیدروژل PAM را تا 75 درصد کاهش می دهد . مصرف کلسیم ، منیزیم ، آهن و غیره ( کاتیون های دو ظرفیتی ) مقدار جذب آب را تا 90 درصد کاهش می دهد ( پترسون ، 2002 ) .

در تحقیقی که به وسیله بومن و اونز در سال 1991 انجام شد ، کاربرد کلسیم به فرم نیترات کلسیم مقدار آبی را که هیدروژل پلی اکریل آمید می توانست نگهداری کند ، به طور معنی داری کاهش داد . واکنش آب گریزی این هیدروژل که با نیترات کلسیم مخلوط شده بود ، به وسیله مصرفی پی در پی پتاسیم ( شستن پی در پی با نیترات پتاسیم ) کاهش یافت . هیدروژل ها دارای تعداد گروه k-coo+ هستند که ممکن است به صورت نمک رفتار کرده و سبب افزایش جذب آب به وسیله آن ها شود . ممکن است کاتیون های چند ظرفیتی به طور فعال مولکول های آب را در مکان های باردار اطراف و داخل پلیمر از جا کنده و جانشین آن شوند ( وانگ و گریک ، 1990 ) .

در تحقیقی دیگر ، هر سه نوع هیدروژل بیان شده ( PAM , PVA , SCP ) کاهش مقدار جذب آب را نشان دادند اما SCP کمتر تحت تأثیر اضافه کردن ترکیب های کودی قرار گرفت . با این حال SCP ها نمی توانند به اندازه گروه هیدروژل پلی اکریل آمید آب را جذب کنند . با بررسی سه گروه هیدروژل معلوم شده است که گروه PAM ها بزرگ ترین ظرفیت بافری را در خاک دارند و بنابراین آن ها به طور معنی داری قادر به نگهداری مقدار بیشتری از آب در شرایط مختلف هستند ( جانسون ، 1984 ) . در برخی موارد یک عنصر مانند نیتروژن با یک فرمول به وسیله هیدروژل نگهداری شده ، ولی با فرمول دیگر نگهداری نمی شود .

هنگام استفاده از این مواد در کشت گوجه فرنگی مشاهده کردند که آمونیوم CNH^{4+ نگهداشته} شده در سطح خاک در مقایسه با شاهد افزایش پیدا کرد اما زمانی که نیترات به هیدروژل اضافه شد ، مقدار آبشویی نیترات در همه تیمارها یکسان بود . اختلاف پاسخ به دو فرمول از نیتروژن می تواند به اختلاف بار ، یون مربوط باشد و در نتیجه اختلاف انحلال را به وجود آورد . پترسون در سال 2002 به نقل از هندرسون و هنسلی بیان کرد که پلیمرها هنگامی که دهیدارته می شوند مقدار بیشتری از کاتیون ها را نگهداری می کنند و زمانی که دوباره هیدراته می شوند ، نسبت به قبل آب کمتری را در خود نگه می دارند . بیشتر هیدروژل ها PH بالا دارند . PH بالا رشد برخی از گیاهان را کاهش می دهد ( وفورد ، 1989 ) . نگهداری نیترات و آمونیوم در واسطه کشت گوجه فرنگی با افزایش مقدار مصرف هیدروژل افزایش می یابد . غلظت نیتروژن نیز در برگ های گوجه فرنگی نسبت به شاهد افزایش می یابد ( برس و وستون ، 1993 ) . استفاده از هیدروژل ها در خاک های ماسه ای درشت بهترین نتیجه را در مقایسه با خاک های دیگر خواهد داشت که می تواند به دلیل ظرفیت نگهداری کاتیونی کمتر این خاک ها نسبت به خاک های دیگر باشد . به طور کلی هیدروژل PAM بیشترین قابلیت را در جهت کاربرد وسیع دارا است و توانایی بالایی برای ایفای نقش خود در شرایط شور دارد ( پترسون ، 2002 ) .

گرفتن و رهاسازی عناصر غذایی

     زمانی که عناصر غذایی همراه با پلیمرهای جاذب آب مصرف شوند ، قادر به افزایش دادن رشد گیاه هستند و عناصر غذایی مورد نیاز گیاه را آزاد می کنند . مک گردی و کوتر در سال 1987 ، با اضافه کردن فسفر به هیدروژل ، افزایش رشد نهال را در فلفل مشاهده کردند . پترسون در سال 2002 به نقل از فینچ ساویج ، بیان کرد که با اضافه کردن فسفات سدیم به هیدروژل افزایش رشد در گیاه کاهو و پیاز مشاهده شد .اندازه پیاز بالغ افزایش پیدا نکرد اما متوسط اندازه کاهو افزایش یافت پترسون در سال 2002 به نقل از وانگ گزارش داد که هدایت هیدرولیکی آب شسته شده از یک واسطه بدون خاک مخلوط شده با هیدروژل کاهش یافت که بیانگر این مطلب بود که هیدروژل بیشتر کودها و نمک های اضافه شده را در خود نگه داشته است .

     گل چینی ( Lygustrum lucidum ) زمانی که در یک واسطه مخلوط شده با هیدروژل کشت شد توانست بدون آبیاری به مدت طولانی دوام پیدا کند . همچنین سطح نیتروژن و پتاسیم در بافت گیاه افزایش یافت ولی کمبود کلسیم و منیزیم و آهن در مقایسه با واسطه ای که هیچ هیدروژلی نداشت مشاهده شد ، فقدان کاتیون های دو ظرفیتی در بافت گیاه به این دلیل بود که آن ها به وسیله هیدروژل نگهداشته شده و قابل وصول برای گیاه نبودند ( تایلور و هالفیس ، 1986 ) . طول عمر و اثرگذاری هیدروژل ها زمانی که با ستون عمیق تری از خاک مخلوط گردند کاهش می یابد . به دلیل این که کاتیون ها در قسمت عمیق تر پروفیل خاک وجود دارند . هیدروژل ها اندازه خاک دانه ها را افزایش می دهند(پترسون، 2002).

تأثیر پلیمرهای آب دوست بر روی جوانه زنی

     در برخی موارد ، سرعت جوانه زنی در زمانی که پلیمرهای آب دوست به خاک اضافه شوند به دلیل افزایش آب قابل دسترس افزایش می یابد . با آزمایش هایی که بر روی نخودفرنگی و نخود انجام گردیده ، دیده شده است که در صورتی که مقدار آب خاک کاهش پیدا کند ( در نواحی خشک و نیمه خشک ) جوانی زنی کم می شود . در یک سری آزمایش ها دیده شد که هیدروژل مخلوط شده با خاک به جوانه زنی جو و گندم و کاهو کمک می کند اما مصرف سطوح بالای هیدروژل مخلوط شده با خاک ( 5/0 درصد ) از جوانه زنی کاهو می کاهد ( پترسون ، 2002 ) . در تحقیقات دیگری اضافه کردن هیدروژل به دانه چغندر ، جوانه زنی و رشد ریشه را در خاک های ماسه ای بهبود بخشید ( دسکترو میاموتو ، 1959 ) .

     اضافه کردن هیدروژل ها به خاک سبب کم کردن مدت زمان جوانه زدن بذر می شود . کاهش زمان جوانه زدن بذر می شود . کاهش زمان جوانه زدن بذر رشد ذرت را در خاک های سردی که سرعت جوانه زدن پایین است ( کمتر از 10 درجه سانتی گراد ) سرعت می بخشد . استفاده از این مواد برای بقاء دانه های جوانه زده و جلوگیری از خشکی گیاه مفید است . در تحقیقی دیگر دیده شده است که بذر گوجه فرنگی در اختلاط با هیدروژل با سرعت بیشتری جوانه می زند . اضافه کردن هیدروژل ها به خاک سرعت جوانه زنی درختان کاشته شده در سودان را افزایش نداد اما به طور معنی داری بقاء درختان جوانه زده را ( 40 درصد ) افزایش داد . در تحقیقی دیگر مشاهده شد که فرم پلی اکریل آمید در جوانه زدن یونجه اهمیت دارد . هیدروژل دانه ای اثری در کاهش جوانه زنی نداشت در حالی که هیدروژل پودری سبب کاهش جوانه زنی آن شد . هیدروژل ها می توانند با فراهم کردن آب زیاد به بذرها آسیب برسانند . سود حاصل از زیاد بودن آب قابل دسترس ممکن است با خطر خفگی حاصل از عدم انتقال اکسیژن بین بذر و خاک مقابله کند ( پترسون ، 2002 ) . در برخی موارد این مواد سرعت جوانه زنی را در بعضی از گیاهان کاهش داده و یا هیچ اثری بر روی جوانه زنی بذر نداشته اند ( هندرسون وهنسلی ، 1986) . بردال و براکر (1980) اثر هیدروژل ها را روی جوانه زنی Russian widlrye آزمایش کرده و هیچ اختلاف معنی داری بین تیمار و شاهد مشاهده نکردند .

     هندرسون و هنسلی (1987) مشاهده کردند جوانه زنی بذرهای اقاقیا و درخت قهوه با پوشش هیدروژل واکنش منفی از خود نشان داد . کاهش جوانه زنی به فقدان انتقال اکسیژن بین خاک و دانه مربوط می شد . در باقلا هنگامی که بذر با هیدروژل پوشیده شده بود سرعت جوانه زنی کاهش پیدا کرد . مقدار معین از هیدروژل سرعت جوانه زنی را افزایش می دهد در حالی که با افزایش مقدار هیدروژل جوانه زنی متوقف می شود ( پترسون ، 2002 ) .    

اثرات پلیمر جاذب رطوبت روی استقرار و بقاء نهال و نشاء

     هیدروژل ها در پروژه های آبادسازی مزارع ، تولید و استقرار گیاهان یک ساله به کار برده می شوند . گیاهان کشت شده در واسطه های رشد همراه با هیدروژل ها پاسخ های متفاوتی داشته اند . برای نمونه به نظر می رسد که اضافه کردن هیدروژل ها در کشت گیاهانی که به آب قابل دسترس بیشتری نیاز دارند ، مفید باشد اما واکنش های منفی زمانی رخ می دهد که در محیط هایی که به طور طبیعی مرطوب هستند گیاهان خشکی پسند همراه با هیدروژل ها کشت شوند ف گیاهان در مراحل مختلف رشد پاسخ های میژه به خود را در تیمار با هیدروژل نشان می دهند . هیدروژل ها برای استقرار نهال و نشاء در مناطق خشک آفریقا و استرالیا ، به منظور افزایش بقاء گیاهان به کار برده شده اند . گونه های درختی که کمتر به خشکی مقاوم هستند به طور قابل توجه ای با مخلوط کردن پلیمر جاذب آب با خاک پاسخ مناسب نشان می دهند . در گیاهان افرا و لوبیای قرمز زمانی که هیدروژل به محیط کشت اضافه شد وزن خشک کل گیاه افزایش یافت در حالی که در گونه های مقاوم به خشکی Grevillea robusta , Flindersia austalis وزن خشک کل گیاه تغییر معنی داری نشان نداد . درخت اوکالیپتوس در سودان با هیدروژل های PAM و PVA در خاک های ماسه ای کاشته شد . در زمانی که آبیاری قطع گردید سرعت بقاء و استقرار درختان تیمار شده دو برابر درختان تیمار نشده بود . با کم کردن مقدار آبیاری سرعت بقاء از 1/1 تا 6/1 برابر در تیمارها افزایش یافت . در مجموع آبیاری کردن به مقدار مناسب سبب کاهش شک در گیاهان می شود . میزان بقاء Allepo pine در خاک تیمار شده با 4/0 درصد هیدروژل در مقایسه با کنترل دو برابر بود . زمانی که آبیاری قطع گردید هیدروژل مدت زمان قابل دسترس بودن آب را برای گیاه دو برابر شاهد کرد . با کشت گیاه Pinus helpensis که در خاک تیمار شده با هیدروژل و در شرایط خشکی قرار داده شد ، گیاه بعد از 19 روز و در شاهد بعد از 5 روز از بین رفت . در همین گیاه رشد ریشه های فرعی نیز در تیمار هیدروژل افزایش یافت . نهال Pinea Pinus تیمار شده 4/1 تا 2 برابر از نظر زمانی نسبت به شاهد و در شرایط مزرعه بقاء یافت ( هاترمن و همکاران ، 1999 ) . جرینگ و لوییز (1980) ضمن بررسی اثر هیدروژل ها در گیاه آهار و همیشه بهار در آزمایش های گلخانه ای بیان کردند که این مواد خاک تنش ناشی از کمبود آب را در گیاه کاهش داده و زمان رسیدن به نقطه پژمردگی را افزایش می دهد و از تکرار آبیاری و مقدار کل آب مصرفی می کاهد . وودهاوس و جانسون (1991) با استفاده از مواد جاذب رطوبت در خاک های ماسه ای و شرایط آبیاری محدود در کشت کاهو و جو مشاهده کردند که فاصله بین ظرفیت زراعی و آغاز پژمردگی را افزایش می دهد و از تکرار آبیاری و مقدار کل آب مصرفی می کاهد . هیدروژل ها به طور معمول برای استقرار گیاهان رطوبت دوست کشت شده و در شرایط خشکی بیشترین سود را دارند ( پترسون ، 2002 ) . مخلوط هیدروژل ها با واسطه ماسه ای در کشت گوجه فرنگی ( هندرسون و هنسلی ، 1986 ) و کاهو و تربچه و گندم ( جانسون ولا ، 1990 ) وزن خشک و زمان قطع آبیاری تا پژمردگی را افزایش داد . زمانی که هیدروژل به واسطه کشت در دو گیاه Azalia و Scaklete اضافه شد ، سبب افزایش رشد و بقاء گیاه گردید . گیاهان یک ساله حساس به خشکی مانند Petunia در شرایط خشکی به خوبی واکنش نشان دادند و تعداد گل ها و وزن خشک آن ها افزایش یافت . واکنش گیاهان رطوبت دوست به هیدروژل ها بعضی مواقع در مزرعه و یا در ظروف کشت منفی بوده است . مخلوط هیدروژل به محیط کشت گیاه European birch کاهش توده گیاه و مقدار آب قابل دسترس را نشان داد .

     پس از بررسی فقدان آب قابل دسترس به مقدار نمک های محلول در محیط نسبت داده شد (پترسون 2002 ) که علت آن قرار گرفتن کاتیون ها به جای مولکول های آب در پلیمر بیان شده است (وانگ و گریگ ، 1990 ) . اوستین و بنداری در (1992) مشاهده کردند که بعد از 11 سال تحقیق هیدروژل هیچ افزایشی را در رشد Bluebery نشان نداد  و در بعضی موارد گیاه جوان را از رشد بازداشت که دلیل آن وجود مقدار نمک زیاد در خاک بیان گردید . اضافه کردن هیدروژل به خاک گیاهان خشکی پسند چند ساله ( مربوط به رژیم های خشک ) مانند Vinca هیچ واکنش خوبی به افزایش آب خاک نشان نداد . هیدروژل های در خاک اثرات نمک ها را کاهش می دهند . افزایش غلظت نمک ها می تواند رشد کم و ایجاد برگ های بد شکل را در گیاهان باغبانی موجب شود . در یک تحقیق اضافه کردن هیدروژل به محیط کشت با غلظت های مختلف نمک قوه حیات را افزایش داد . پلیمر آب دوست ممکن است که درجه حرارت خاکدانه های خاک را کاهش دهد . مصرف هیدروژل می تواند ریشه ها را در طول روزهای تابستان گرم خنک تر نگه دارد . اغلب مصرف مقادیر پیشنهاد شده به وسیله شرکت های تجاری برای پاسخ گیاه کافی نیست و به مقدار بیشتری از این ماده نیاز است .

     در تحقیقاتی که سیلبربوش ، آدار و دمالاچ در سال 1993 انجام دادند دریافتند که استفاده از هیدروژل ها سبب افزایش رشد محصول ذرت شده و افزایش رشد گیاه با زیاد شدن مقدار مصرف هیدروژل رابطه مستقیم داشت . آن ها بیان کردند که هنگام استفاده از هیدروژل ها باید به نوع سیستم آبیاری نیز توجه کرد . آن ها برای کشت ذرت از سیستم آبیاری قطره ای استفاده کرده و مشاهده کردند که مقدار آب بیشتری در اطراف خروجی های سیستم آبیاری ذخیره می شود و نقاط دورتر خروجی ها از دریافت آب بهره کمی می برند . در نتیجه در این نقاط رشد گیاه کمتر از نقاطی است که خروجی ها قرار دارند . این مشکل با تغییر سیستم آبیاری قطره ای به سیستم آبیاری بارانی قابل حل است .

طی آزمایش هایی بر روی گیاه خیار و با استفاده از مواد جاذب رطوبت سطح برگ خیار و وزن تر و خشک آن افزایش یافته اما هر سال این نسبت در مقابل سال بعد کم می شود . یعنی این که اثر این ماده با گذشت زمان در آزمایش  های گلخانه ای کم شده و هر سال 15 - 10 درصد از فعالیت آن کاسته می شود . کاهش وزن مخصوص ظاهری خاک نیز هر سال کمتر می گردد.

     چودهاری ، تاهیرا ، احمد ، خان و احمد (1995) پس از بررسی اثر سه اصلاح کننده جاذب آب در خاک به مقدار 5/0 درصد وزنی در خاک ماسه ای و لومی رسی در کاشت ذرت و سویا مشاهده کردند که پلیمرها تأثیر قابل توجه ای بر روی افزایش جوانه زنی ، ارتفاع گیاه و بقاء در دو گیاه ذرت و سویا دارند . با مصرف بیشتر پلیمر این تأثیر در خاک لومی رسی و در گیاه سویا در خاک ماسه ای بیشتر است .

     وفورد(1989) گزارش داد که در کلرادو حدود یک میلیون نشاء یک ساله با استفاده از پلیمر جاذب رطوبت کاشته شد . وی همچنین مجموعه گزارش هایی از تأثیر مثبت مواد جاذب رطوبت بر افزایش مقدار محصول و یا اندازه میوه ها ، تعداد گل ها و یا بلوغ زودرس گیاه در انواع صیفی جات ، بقولات ، غلات و یا گیاهان زینتی و درختان میوه در ایلات متحده آمریکا داده است .

طریقه مصرف پلی اکریل آمیدهای شبکه ای در بستر گیاه

     بیشتر شکست ها در غرب ایلات متحده در مصرف نواری پلیمرهای جاذب آب شبکه ای ، در ردیف های کشت و یا همراه کشت دانه های محصول های زراعی با سیستم ریشه ای منشعب ( ذرت ، سویا ، گندم ، حبوبات و غیره ) دیده شده است . روش نواری در نسبت های بالا ( در حدود 160 پوند در ایکر ) در کشت گوجه فرنگی با شکست همراه بوده است . موفقیت زیاد با مصرف نسبت های پایین پلیمر ( 15 پوند در ایکر ) و زمانی که در عمق 20 -10 سانتی متر با خاک مخلوط شوند مشاهده شده است ( وفورد 1989 و 1992 ) . به دنبال تحقیقات این نتیجه به دست آمد که در بیشتر محصول های روش نواری کاربردی ندارد این در حالی است که روش مخلوط کردن پلیمر به طور یکنواخت در داخل زمین عملکرد عالی می دهد .

     گزارش های دریافتی از ایالت پنسیلوانیا نشان می دهد که روش نواری در محصول های زراعی مخصوص فصل سرد مانند گل کلم که سیستم ریشه ای اصلی و کوچک دارند ممکن است عملکرد عالی داشته باشد اما در مورد محصول هایی مانند گوجه فرنگی که سیستم ریشه ای گسترده دارند روش مخلوط با خاک مناسب تر است

اندازه دانه

     تحقیقات نشان می دهد که اندازه کریستال و یکنواختی آن در نتیجه مصرف اهمیت دارد . برای نمونه اندازه استاندارد بزرگ ( 3000-500 میکرون ) و کوچک (500-0 میکرون ) هر دو به یک روش تولید می شوند ولی ویژگی های آن ها متفاوت است . کریستال های بزرگ توده های منفرد ژل شکل را ایجاد می کنند که در فضای بین خلل و فرج های خاک قرار می گیرند در حالی که کریستال های کوچک یک توده چسبناکی را به وجود می آورند  (وفورد ، 1989 ) . از پلیمرهای دانه درشت در خاک های ریز بافت و از پلیمرهای دانه ریز در خاک های درشت بافت استفاده می شود

8-سیستم پخت:

مفهوم ولکانیزاسیون یا پخت:

ولکانیزاسیون(پخت) فرآیندی است که در طی آن لاستیک خام کاملا به یک حالت

 الاستیکی کشسان تغییر می کند.

این فرآیند که پلیمر ها را از طریق محل های فعالشان درگیر می کند، همچنین پخت

 یا اتصال عرضی نیز نامیده می شود.

 موادی که باعث پخت آمیزه می شوند را سیستم پخت می گویند.انتخاب سیستم

 پخت در خواص نهایی بسیار مؤثر است.

**به طور کلی 3 نوع سیستم پخت داریم:

-          گوگردی : معمول ترین سیستم پخت در صنعت لاستیک است.معمولا از نظر

      خواص بهینه ای از خواص را تولید می کند،از نظر زمان پخت معمولا متوسط است،

      فرآیندپذیری راحت دارد،اکثر رابرها را می توان با آن پخت کرد،قیمت نسبتا ارزانی

      هم دارد.

-          پراکسیدی : سختی بلاتری ایجاد می کند،قیمت آن از گوگرد بالاتر است.

      فرآیند پذیری راحت اما چسبندگی به سطح فلزومقاومت Aging (فرسودگی) را

      زیاد می کند.

-          رزینی : قیمت آن از گوگردی بیشتر است و از نظر اختلاط وفرآورش بسیار سخت است.

       زمان پخت محصولاتش از گوگردی و پراکسیدی بالاتر است.

                                                  منابع: * کتاب تکنولوژی جامع لاستیک هافمن

                                                           * اختلاط لاستیک (شرکت مهندسی و تحقیقات صنایع لاستیک)

   به طور کلی فرآیند پذیری رابرها(کائوچوها) به ?دسته تقسیم می شود که عبارتنداز:

  -    فرآیند پذیری خوب: مانند:BR-NR-SBR-NBR

  -   فرآیند پذیری متوسط:مانند: EPDM-EPM (در بعضی مواقع بخصوص در غلتک سخت است)

  -   فرآیند پذیری ضعیف: مانند:Butyl

    ** قیمت:

   اکثر رابرها از نظر قیمت مناسب هستند.

   مثل: NR-SBR-NBR

   2-پرکننده ها یا فیلرها(Fillers):

   فیلرها موادی به شکل پودر جامد هستند.

   هدف از اضافه کردن فیلرها به آمیزه 2 چیز است:

   - اولا فیلرها ارزان قیمت هستند که با اضافه کردن آن به آمیزه ،قیمت آمیزه پایین می آید.

   - فیلرها بعضی از خواص آمیزه رابری را افزایش می دهند.

   *استفاده از فیلرها باعث افزایش مدول (سختی) می شود.

   انواع فیلرها عبارتند از:

    دوده(N550-N660-N330-N220-N660-…) – پودر تالک – کائولین – اکسید روی –

    سیلیکات آلومینیوم

   3- کمک فرآیندها(Processing Aids):

   موادی هستند که برای افزایش فرآیند پذیری آمیزه به کار برده می شود.

   یعنی ویسکوزیته را کم می کنند.

   فیلرها فرآیند پذیری را کاهش می دهند به همین دلیل از کمک فرآیندها استفاده میشود.

   این مواد اغلب به صورت روغن های مایع هستند.

  *** کمک فرآیند هابه ? دسته ی آروماتیک ، آلیفاتیک ، نفتیک تقسیم میشوند.

   *روغن از 2phr-20phr   به آمیزه اضافه می شود.

   هر چه میزان فیلر مصرفی زیادتر باشد میزان روغنی که می زنیم بالاتر می رود.

   اثر روغن وکمک فرآیندها:

   کمک فرآیندها تا حدودی کاهش و ?? را افزایش می دهند.

   در بعضی موارد بعضی از کمک فرآیندها مقاومت اکسیداسیونی و اوزونی را فزایش

   می دهند،زمانی که روغن یا واکس بتواند روی سطح قرار گیرد جلوی اکسیژن را میگیرد.

   رزین هایی که به عنوان کمک فرآیند استفاده می شوند مدول(سختی) را کاهش میدهند.

   انواع کمک فرآیندها عبارتند از:

   روغنهای معدنی – پارافین ها – واکسهای معدنی – رزینهای کومارون و ایندین –

   استئارات روی – فکتیس

   4-شتاب دهنده ها(Accelerators):

   گوگرد به تنهایی عامل ولکانیزاسیون کندی است. حتی با استفاده از مقدار بسیار

   زیاد گوگرد در درجه حرارت های بالا و صرف زمان گرمادهی طولانی ،باز هم اتصالهای

   عرضی تشکیل شده وضعیت مناسبی نداشته و آمیزه ولکانیزشده حاصل ، خواص

   خوبی نخواهد داشت.تنها با استفاده از شتاب دهنده های ولکانیزاسیون است که

   می توان با کیفیتی متناسب با سطح به تکنولوژی عصر حاضر دست یافت.

   به طور کلی شتاب دهنده ها سرعت واکنش را افزایش وزمان واکنش را کاهش می دهد.

   انواع شتاب دهنده ها عبارتند از:

      TMTD-MBTS-ZDMC-DPG-ETU-MBSS-PTA-TMTM-PPC-DOTG-PEP-DOTG  

   5-بازدارنده وتاخیر اندازها(Inhibitor):

   این مواد سرعت واکنش را کاهش و زمان واکنش را افزایش می دهد.

   مانند: PVI

   6-آنتی اکسیدانتها و آنتی اوزانات ها(Antioxidant & Antiozonat):

    این مواد مقاومت اکسیداسیونی(واکنش با اکسیژن) ومقاومت اوزوناتی را بالا می برد

    و مانع تخریب آمیزه می شود.

   *این مواد با دو مکانیسم جلوی تخریب ماده را می گیرند:

      - مکانیسم فیزیکی: موادی هستند که پس از استفاده در آمیزه از داخل آن مهاجرت

        کرده روی سطح یک لایه نازک را تشکیل می دهند.

      -مکانیسم شیمیایی : در این روش پایدار کننده در مجاورت زنجیر پلیمر قرار میگیرد

       وزمان حمله اکسیژن با یک واکنش شیمیای اجازه تخریب زنجیر را نمی دهد.

*این مواد معمولا بین 0.5 Phr-5 Phr   در آمیزه استفاده می شوند.

*اطن مواد تاثیر چندانی روی فرآیند پذیری و سختی ندارند.

7-عوامل فوم زا یا اسفنجی کننده(Foaming Agent Blowing):

برای تهیه فوم از یک سری مواد استفاده می شود.عواملی که باعث می شود آمیزه

 ما متخلخل(اسفنجی) شود.کار این مواد این است که در داخل آمیزه حبابهای ریز

 هوا تولید می کند.

این مواد سختی را کاهش می دهند(تخته کفش های جدید با این روش تولید می شوند).

 ادامه...

   صنعتی تولید می شود و سپس در سراسر جهان توزیع می شود. امروزه ماده

   خام برای تولید کائوچوی مصنوعی به طور عمده هنوز نفت می باشد.

   بیش از نصف تولید کل کائوچوی طبیعی و مصنوعی در صنعت تایر سازی و

   باقیمانده آن برای تولید انواع قطعات و تولیدات صنعتی که محورهای وسیع و

   گوناگون را شامل میگردد مصرف می شود.

   محدوده این تولیدات از دسته موتورها و شیلنگ بنزین و نوارهای دور شیشه ،

    شیلنگ گاز تا پوسته نازک برای کلیه های مصنوعی را شامل می شود.

   خاصیت مهم لاستیک ها(الاستومر ها)،رفتار الاستیکی آنها بعد از تغییر شکل

   در مقابل فشار،کشش می باشد . برای مثال یک کش لاستیکی 10برابر طول

   اولیه خود کشیده می شود و بعد از رها کردن به شکل و طول اولیه خود باز خواهد

   گشت.

   رابرها(لاستیکها) نیز همچنین قابلیت چسبندگی به منسوجات وفلزات را دارند.

   لاستیکها(الاستومرها) با ترکیب بافیبرها همانند ریون،پلی آمید، پلی استر،با توجه

   به خواص این عناصر تقویت کننده قدرت کششی قابل ملاحظه ای پیدا می کنند.

   محدوده خواصی که با لاستیکها به دست می آید در اصل به انتخاب نوع کائوچوی،

   آمیزه کاری،فرآیند تولید و شکل و طرح محصول بستگی دارد.

   خواص نهایی محصولات لاستیکی که کیفیت حقیقی الاستومرها(لاستیکها) را

   نشان میدهدفقط به واسطه آمیزه کاری مناسب با مواد شیمیایی و دیگر افزودنیها

   که حدود 20000 نوع مختلف از آنها وجود دارند و مواد و سیستم ولکانیزاسیون

   (سیستم پخت)بدست می آید. با توجه به نوع و مقدار کائوچو و مواد افزودنی و

   شیمیایی در یک آمیزه و با توجه به درجه ولکانیزاسیون لاستیک پخت شده با

   خواص مختلف از جمله سختی ، استحکام می تواند بدست آید.

   ولی خواص ویژه الاستورهای(لاستیکهای) ویژه مثل مقاومت آنها در برابر روغن ،

   بنزین وفرسودگی در آمیزه های پخت شده مختلف بدون تغییر باقی می ماند.

   فرآیند الاستومرها:

   اکثر قطعات لاستیکی از صمغ الاستومری(کائوچوی طبیعی یا مصنوعی) مثل

   ( NBR ، EPDM) که قبل از مرحله پخت با مواد آلی و غیر آلی مخلوط می شود تولید

   می گردندو نوعی از کاربردها را ایجاد می کند.

   قطعات تولید شده نظیر تایرها، تسمه های نقاله ، و قطعات اتومبیل از نظر فنی کاملا

   دارای اهمیت هستند.

   برای آندسته از قطعات لاستیکی که نیاز مند سرویس دهی در شرایط ساده تری

   هستندکاهش قیمت محصول و آمیزه آنها با استفاده از پرکردن آمیزه توسط موادی

    نظیر دوده، پودر تالک وپرکننده های دیگر امری مطلوب و دلخواه است.

   تعریف پلیمر:

   پلیمر عبارتست از زنجیر های بلندی که از واحد های کوچکی به نام مونومر تشکیل

   شده اند.

   تهیه آمیزه:

   کائوچو به وسیله ماشین آلات سنگین(بنبوری-غلتک) با دیگر افزودنی ها مخلوط میشود.

   یک سری فرآیندهای مقدماتی روی آمیزه اعمال می شود تا آمیزه به شکل ورقی یا نواری

   درآید.تهیه و ساخت آمیزه که امروزه عمدتا در مخلوط کن های داخلی (بنبوری) انجام میگیرد

   (پیش از این اغلب روی میل های دو غلتکه صورت می گرفت).

   برای خنک کردن و تکمیل عمل اختلاط و همچنین برای ورقه ای و نواری کردن آمیزه های

   لاستیکی بعد خارج شدن مواد از بنبوری روی غلتک آمیزه را میل می کنند.

   در بعضی موارد فرآیند اختلاط نهایی آمیزه مثل افزودن گوگرد وشتاب دهنده پخت به آمیزه

   وهمین طور اضافه کردن اجزا با مقادیر کم مثل اضافه کردن مواد اسفنجی کننده ویا جاذب

   رطوبت نیز روی میلها صورت می گیرد.

   در تکنولوژی مدرن ودر مقیاس بزرگ ،جریان مواد(توزین و حمل ونقل) و افزودن آن به طور

   کامل با استفاده از تجهیزات کنترل شده به صورت اتوماتیک درآمده است.

   اجزای آمیزه:

   اجزای اصلی که در یک آمیزه رابری(لاستیکی) وجود دارند عبارتند از:

     1-کائوچو---------------Rubber

     2-پرکننده ها یا فیلرها--------------Filler

     3-کمک فرآیند ها----------------processing Aids

     4-شتاب دهنده ها-----------------------Accelerator

     5-بازدارنده ها و تاخیر اندزها------------------Inhibitors

     6-آنتی اکسیدانتها------------Antioxidant & Antiozonat

     7-عوامل فوم زا یا اسفنجی کننده--------------------Foaming Agent Blowing

     8-سیستم پخت---------------------------Wolcanization System

   1-کائوچو(rubber):

   جزء اصلی در تهیه آمیزه کائوچو می باشد.کائوچو تعیین کننده خواص آمیزه است ،

   با توجه به خواص قطعه نهایی و بقیه انتظارات پایه رابری یا کائوچو را انتخاب می کنیم.

   انواع رابرها عبارتند از:NR-SBR-NBR-SR-EPDM-BR-BUTYL-EPM-…..

   اصول اولیه در انتخاب کائوچو توجه به 3 نکته مهم است:

     *خواص(Properties)

     *فرآیندپذیری(Processing)

     *قیمت(Price)

    ** خواص:

   یکی از پارامترهایی که در انتخاب کائوچو باید در نظر گرفت توجه به خواص کائوچو است.

   پارامترهایی مثل :کشش-سختی-فرسودگی-گرمازایی-مقاومت حرارتی و ....

   برای مثال برای اینکه مقاومت در برابر روغن و مقاومت در برابر گاز داشته باشیم بهترین

   رابر(کائوچو) NBR است.

   یا برای اینکه مقاومت اوزونی و اکسیژنی داشته باشیم از رابر EPDM استفاده می کنیم.

   ویا کائوچوی بیوتیل(Butyl) بهترین رابر برای تولید تیوپ لاستیکهای اتومبیل است .

  ادامه.....

در صورتی که انسان بدون حفاظ وارد فضا شود به سرنوشت دردناکی دچار خواهد شد . کمبود اکسیژن اولین عاملی است که او را از پای در خواهد آورد .از طرفی در جائی که فشار جو تقریبا برابر صفر است تمامی گازهای بدن منبسط شده واز منافذ خود بیرون خواهد زد .در عرض 15 ثانیه شخص بیهوش خواهد شد و پس از 4 دقیقه خواهد مرد .پس از این نوبت سرما وگرما ست . انسانها تنها قادرند میزان کمی تغییر در دمای عادی بدن ( دماهای بالاتر وپایینتر از 37 سانتیگراد) را تحمل کنند اما در فضا گستره دماها وحشتناک است در قسمتی که نور خورشید نمی تابد دما ممکن است تا منهای 25 درجه سانتیگراد کاهش یابد در حالیکه در محل تابش نور خورشید دما ممکن است به بالاتر از 250 درجه سانتیگراد برسد علاوه بر اینها محافظت در برابر تابش مرگبار خورشید نیز لازم است حتی مقادیر کم آن در طول ماموریت برای کشتن فرد کافی است. امروزه فضانوردان مجموعه ای از لباسهای فضایی مختلف در اختیار دارند .هریک از آنها برای کار در محیطی خاص طراحی شده است در خلال پرتاب وفرود آنها لباسهایی با فشار داخلی جزیی به تن می کنند که محفظه مخصوص چتر نجات را نیز در خود به همراه دارد این لباس از این موارد تشکیل شده است : کلاه ایمنی- دستگاه ارتباطی- نیم تنه- چکمه- دستکش در داخل لباس قسمتهای باد کنک مانندی تعبیه شده است که هنگام کم شدن فشار داخل کابین به طور خود کار باد می شودتا فشار لازم را در قسمت پایینی بدن حفظ کنند بدون وجود این بادکنکها ودر صورت کم شدن فشار کابین فضانوردان به علت جمع شدن خون در قسمت تحتانی بدنشان از حال خواهند رفت. حدود 70 درصد از بدن انسان را آب تشکیل می دهد که اگر در معرض فشارهای بسیار پایین قرار گیرد تمامی این مایعات شروع به جوشیدن می کند در ابتدا بدن شخص ورم می کند ودر نهایت عملا یخ می زند وخشک می شود در طراحی کنونی لباسهای فضایی موارد جدیدی تعبیه وجمع شده است از جمله دستگاه جمع آوری دفعیات بدن که آن را جمع می کند تا بعدا به دستگاه مدیریت مواد دفعی مدارگرد انتقال دهد ولباس تهویه ای به همراه دستگاه سرمایش مایع که زیر لباس اصلی پوشیده می شود این لباس یک تکه است واز ماده ای کش آمدنی ساخته شده است ودر آن مجراهایی برای عبور آب قرار داده شده است تا فضانوردان را خنک نگه دارد واز گرمای آزار دهنده داخل لباس محافظت کند علاوه بر آن محفظه ای برای آب آشامیدنی به حجم 620 سانتیمتر مکعب و دستگاه ارتباطی پیشرفته ای نیز دارد.