Tecnología agrícola de hidrogel:una guía para principiantes

Tecnología de agricultura de hidrogel:

Hoy dia, vamos a entrar en discusión de Tecnología agrícola de hidrogel o hidrogel en agricultura .

¿Qué es el hidrogel?

Los hidrogel también se conocen como polímeros superabsorbentes, SAVIA, polímeros absorbentes, geles absorbentes, super empapadores, súper sorbos, El gel de agua es un nuevo tipo de material polimérico sintético macromolecular que absorbe agua. Los hidrogeles son polímeros reticulados con un hidrófilo, tienen la capacidad de absorber grandes cantidades de agua sin disolverse en agua. La capacidad de absorción de agua del suelo surge de los grupos funcionales hidrófilos unidos a la estructura del polímero, mientras que su resistencia a la disolución surge de los enlaces cruzados entre las cadenas de la red.

¿Cómo actúa el hidrogel?

• Los grupos hidrofílicos (es decir, acrilamida, Ácido acrílico, acrilato ácido carboxílico, etc.) de la cadena de polímero es responsable del mecanismo de absorción de agua del hidrogel.
• Cuando los polímeros se ponen en agua, el agua entra en el sistema de hidrogel por ósmosis (movimiento del agua a través de un disolvente) y los átomos de hidrógeno reaccionan y salen como iones positivos.
• Este proceso deja iones negativos a lo largo de la cadena del polímero. Entonces el hidrogel tendrá varias cargas negativas a lo largo de su longitud, estas cargas negativas se repelen, y obligó a la cadena de polímero a desenrollarse y abrirse. También atraen moléculas de agua y las unen mediante enlaces de hidrógeno.
• El hidrogel puede absorber más de 400 veces su peso de agua en este proceso.
• Y cuando su entorno comience a secarse, el hidrogel dispensa gradualmente hasta el 95% del agua almacenada.
• Cuando se expone al agua de nuevo, comenzará a rehidratarse y repetirá el proceso de almacenamiento de agua. Este hidrogel funciona durante 2 a 5 años, y es un hidrogel biodegradable que se descompone en el suelo.

Hidrogeles para agricultura:

Los SAP son materiales higroscópicos similares al azúcar blanco que se hinchan en agua para formar un gel transparente hecho de partículas individuales separadas y que pueden retener la humedad incluso bajo presión sin riesgo de conflagración o rotura / explosión.

Los polímeros superabsorbentes utilizados en la agricultura están hechos de ácidos acrílicos y un agente reticulante como el potasio por polimerización en solución o suspensión. El polímero producido se llama poliacrilato.

La capacidad de hinchamiento y el módulo de gel dependen en gran medida de la cantidad y el tipo de reticulante utilizado. Los polímeros de poliacrilatos no son tóxicos, de naturaleza no irritante y no corrosiva y probado para ser biodegradable con una tasa de degradación del 10% -15% por año. Estos polímeros muestran un alto potencial de absorción de agua y pueden liberar libremente el 95% de agua del mismo bajo la presión de succión de las raíces de las plantas.

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Hidrogel para agricultura:

Los hidrogeles se utilizan ampliamente en la agricultura para mejorar la mecanización de la agricultura y el cultivo de cultivos. para mejorar el cultivo de plantas en condiciones climáticas adversas, y para lograr condiciones más favorables para el desarrollo de las plantas. Se utilizan en plantaciones agrícolas en cantidades cada vez mayores para obtener mayores rendimientos de cosechas y para mejorar la calidad de las plantas en un tiempo más corto y utilizando menos espacio a menores costos. Los polímeros se utilizan en aplicaciones agrícolas como acondicionadores de suelos, plantar y trasplantar geles, recubrimientos de semillas para una germinación controlada, aireadores de suelo, y en esterilización de suelos.

Los polímeros pueden beneficiar a las plantas en las distintas etapas de desarrollo:germinación, crecimiento, evapotranspiración, floración, y formación de frutos. Su aplicación exitosa en plantaciones agrícolas incluye un espaciamiento de plantas más racional y una mejor economización, especialmente en lo que respecta a los contenedores de plantas, películas para esterilización de suelos, y como cubiertas y láminas para estructuras de protección.

Aplicación y beneficios del hidrogel en tierras agrícolas:

Hay tres condiciones del suelo más comunes que ralentizan el crecimiento de las plantas y el rendimiento del cultivo son la baja capacidad de retención de agua, alta pérdida de agua y lixiviación de la humedad del suelo. No solo estas condiciones, hay muchos factores como condiciones de sequía repentina, degradación y salinización, el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas sintéticos y las prácticas de riego inadecuadas afectarán el suelo y las plantas, a menudo da lugar a daños en la biota del suelo. La tecnología de hidrogel en la agricultura puede mejorar la calidad del suelo, preservar el agua y resistir el estrés por sequía, y puede mejorar la germinación de semillas y el desarrollo de plántulas conduce a mejores rendimientos de cultivos. Considerando los aspectos ambientales, La técnica del hidrogel no contamina y es biodegradable, Ayuda a reducir la frecuencia de riego y el consumo de agua y crea un proceso cíclico simple para proporcionar agua directamente a las raíces y evitar la compactación del suelo.

• En agricultura, los hidrogeles actúan como micro reservorios de agua en las raíces de la planta. Absorben el agua tanto natural como suministrada 400-500 veces su propio peso y la liberan lentamente gracias al mecanismo de succión capilar de la raíz que evita la pérdida de agua en el suelo por lixiviación y evaporación.
• Los hidrogeles pueden crear un proceso cíclico consistente de absorción y liberación de agua; el agua así liberada mediante la técnica del hidrogel puede proporcionar una humedad óptima para una rápida germinación y maduración de las plántulas. Reducir así la mortalidad de las plántulas en varios pliegues en los viveros.
• En regiones frías, La muerte durante la germinación y maduración de las plántulas es común debido a la congelación de la humedad en y alrededor del tejido de la raíz de la planta. Usando los hidrogeles en estas regiones, La humedad absorbida en hidrogeles no se congela y facilita el acceso a las plantas. Esta técnica también regula la temperatura de crecimiento de las plántulas, Previniendo la muerte por congelación.
• Los hidrogeles reducirán la frecuencia de riego, lo que ayuda a ahorrar agua y costes laborales, y ayudar a enfrentar la condición de sequía. Actúan como acondicionadores del suelo, prevenir la lixiviación en suelos arenosos, escorrentías en campos montañosos e inclinados, mejora la eficiencia de la virescencia en las plantas y también restaura la biota del suelo.
• Los hidrogeles pueden reducir el uso excesivo de fertilizantes y pesticidas en la agricultura. Los productos químicos así absorbidos junto con el agua se liberan lentamente cuando es necesario, al extender la vida operativa y la eficacia de absorción por los sistemas radiculares.
• Los hidrogeles actúan como floculantes de la materia del suelo. Ayudan a unir estrechamente el suelo suelto y a formar margas que pueden ayudar a un mejor enganche de las raíces. Y el mecanismo repetido de absorción-liberación previene la sobrecompactación de los minerales del suelo y mejora la aireación en el suelo y se desarrolla el edafón del suelo.
• Los hidrogeles se utilizan ampliamente en la agricultura, silvicultura, plantación industrial, jardinería municipal, manejo de la sequía, conservación del agua, ayudan a reducir la erosión del suelo por escorrentía superficial, previene la escorrentía de fertilizantes y pesticidas en el agua subterránea, y reduce el costo del agua y el riego y la tasa de éxito del crecimiento y los altos rendimientos de los cultivos.

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Características clave de los hidrogeles en la agricultura:

• Los hidrogeles se ven menos afectados por la presencia de sales en el suelo.
• Mejoran las propiedades físicas de los suelos y restaura su biota.
• Promueven la tasa de germinación de las semillas y la tasa de emergencia de las plántulas.
• Pueden mejorar el crecimiento de las raíces y la densidad de las plantas.
• Alivian a las plantas del estrés hídrico y las hacen soportar un estrés hídrico prolongado.
• Reducen el período de establecimiento del vivero.
• Reducen la frecuencia de riego y los requisitos de fertilización de los cultivos con una mayor eficiencia en el uso de insumos.

Tipos de hidrogeles:

Los hidrogeles también se conocen como polímeros absorbentes de agua en red tridimensionales reticulados. Existen principalmente tres tipos de hidrogeles para uso agrícola:

• Copolímeros de injerto de almidón
• Poliacrilatos reticulados
• Poliacrilamidas reticuladas y copolímeros de acrilamida-acrilato

El poliacrilato de potasio es el elemento principal utilizado en la tecnología de hidrogel y comercializado como hidrogel para uso agrícola. Esto se utiliza principalmente por su capacidad para períodos más prolongados de retención de agua y alta eficiencia en el suelo sin ningún problema de toxicidad.

Los hidrogeles se preparan polimerizando ácido acrílico con un reticulante. Los polímeros reticulados pueden retener agua entre 400 y 500 veces su propio peso y liberar el 95% de ese agua a las plantas en crecimiento.

El uso de hidrogel ayuda a aumentar la eficiencia del uso del agua al evitar la lixiviación y aumentar la frecuencia de riego. En regiones semiáridas, durante el verano, la falta de humedad del suelo puede causar estrés en las plantas. La humedad liberada por el hidrogel cerca del área de la raíz reducirá el estrés y aumentará el crecimiento y el rendimiento de la planta. Los hidrogeles pueden reducir el uso de la lixiviación de fertilizantes y reducir la aplicación de pesticidas.

Métodos de aplicación de hidrogel:

Hay dos métodos para aplicar hidrogeles, como acondicionadores del suelo para estabilizar la superficie del suelo para inhibir la formación de costras y mejorar la capacidad de retención de agua o para mejorar la estructura pobre a mayores profundidades por agregación y para mejorar el crecimiento de las plantas.

1. Método seco para subsuelo: El polímero seco, como PAAm o PVA, se aplica al subsuelo mezclándolo con el suelo arenoso a profundidades de aproximadamente 15–25 cm y luego sometiéndolo a humedecimiento para que se hinche antes del cultivo. Una vez que el polímero se ha hinchado, la estructura del suelo mejora y aumenta la capacidad de penetración y retención del agua. disminución de la escorrentía de agua y la erosión. Este método se aplica para propósitos a largo plazo, ya que el polímero debe absorber agua antes de volverse beneficioso. no se recomienda para siembra inmediata.
2. Método húmedo para la capa superficial del suelo :La solución de polímero se rocía sobre la capa superficial del suelo inicialmente humedecida, seguido de secado para crear agregados estables al agua que resisten la erosión. Este método se adapta particularmente bien a la siembra inmediatamente después y también se puede adoptar para reducir el consumo de agua en los sistemas de riego donde se producen pérdidas de agua debido a la escasa capacidad del suelo para retener la humedad. Estos métodos de polímeros húmedos también pueden disminuir la erosión del suelo al aplicarse a la capa superficial del suelo o a los caminos de riego. Los tensioactivos tienen efectos positivos sobre la estabilidad de los agregados, conductividad hidráulica y distribución de acondicionadores.

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Aplicaciones y usos del hidrogel para el suelo:

La aplicación de acondicionadores de suelo poliméricos como aditivos a los suelos para mejorar sus condiciones agregadas puede extenderse a otras áreas:para reducir la erosión del suelo y para prevenir la formación de costras y la estabilización general.

• Hidrogel para fijación al suelo :Se trata de suelos mal estructurados para mejorar la estabilización y solidificación de los suelos variando las características físicas y químicas de los suelos para la construcción y otras aplicaciones estructurales donde se debe reducir o eliminar el movimiento del suelo. El proceso generalmente requiere el uso de más de un aditivo. El hidrogel se puede usar para fijar partículas de suelo en agregados incorporando un agente de reticulación en el suelo. Se pueden incorporar para mejorar la retención de agua en el suelo y proporcionar un mejor medio de crecimiento. Esta técnica está diseñada para permitir el cultivo de cultivos sin riego en áreas donde la precipitación natural es inadecuada debido a pérdidas por drenaje y evaporación o largas temporadas secas. El hidrogel puede permitir que el suministro de agua existente se utilice de manera más eficiente.
• Hidrogel para acondicionamiento de suelos :Ayudas de hidrogel para aumentar el contenido de agua disponible en los suelos, para mejorar el crecimiento de las plantas, y reducir los requisitos de riego debido a la reducción de la pérdida de agua y la evaporación, por lo tanto, permitiendo aumentar los intervalos entre riegos. La mejor retención de agua en el suelo protegerá a las plantas contra el estrés hídrico. Esto es particularmente adecuado en áreas áridas donde la agricultura es marginal debido a las lluvias poco frecuentes. Los polímeros se pueden incorporar al suelo para mejorar la estructura del suelo y la retención de agua al reducir la lixiviación y aumentar el suministro de agua a las raíces.
• Hidrogel para el control de la erosión del suelo :La erosión del suelo y la escorrentía son problemas graves de degradación de la tierra en las regiones áridas y semiáridas causados ​​por la lluvia o el viento. Es un problema ambiental significativo para las tierras agrícolas que resulta en la destrucción y eventual abandono de la tierra y la pérdida de la civilización misma. Los sedimentos de la escorrentía de los vertederos agrícolas en embalses y ríos ponen en peligro la vida acuática y reducen la productividad del suelo. Los hidrogeles se pueden aplicar para agregar el suelo mediante el tratamiento de la superficie y, por lo tanto, para proporcionar estabilización de la superficie durante la fase inicial del crecimiento del cultivo. Por lo tanto, Los hidrogeles actúan para reducir la erosión del agua y el viento estabilizando las capas superficiales, reducir la escorrentía y las pérdidas de suelo, Disminuir las tasas de infiltración de agua en el suelo. y promueve la naturaleza hidrofílica de la superficie del suelo que acelera la germinación.
• Hidrogel para control de filtraciones :El control de la filtración se puede lograr mediante ciertos hidrogeles poliméricos que forman capas o membranas impermeables al agua en el suelo y se pueden usar de manera eficiente para controlar el movimiento del agua y disolver las sales a través de sus interacciones con sitios cargados en la superficie de las partículas del suelo. Por lo tanto, Los hidrogeles se utilizan para el control de la filtración mediante la formación de membranas en el suelo que restringen el movimiento del agua, protegiendo así los cultivos del daño causado por la sal. Esta técnica se puede utilizar para ahorrar agua de riego, controlar los daños causados ​​por la sal a los cultivos por el riego en suelos áridos y, finalmente, evitar la filtración de dicha agua a los ríos y embalses.

Desventajas del hidrogel en agricultura:

Estos polímeros o hidrogeles absorbentes de agua han existido durante un par de décadas y no son tan útiles en la agricultura de plantas como podrían parecer.

• La cantidad de agua que absorben los hidrogeles disminuye considerablemente si hay iones en el agua. Los datos para la absorción de agua de hidrogel se encuentran generalmente en agua destilada. En el mundo real, los suelos contienen iones de fertilizantes y agua de riego, que reducen sustancialmente la absorción de agua por los hidrogeles.
• La mayoría de los suelos pueden contener cantidades razonables de agua para el crecimiento de las plantas. Si no hay precipitaciones suficientes, el agua del suelo se agota. Los hidrogeles no resolverán ese problema.
• Los hidrogeles son muy costosos, que limita su uso a cultivos de alto valor como plantas ornamentales en macetas, árboles de paisaje y para usos en el jardín de su casa. Un estudio encontró que la adición de turba con un costo igual a la tasa recomendada de hidrogel aumentó la capacidad de retención de agua de una tierra para macetas en la misma cantidad que el hidrogel.

Posiblemente, el uso comercial más común de hidrogel en la agricultura de plantas es como una suspensión para recubrir trasplantes de raíz desnuda. Esto supuestamente evita que las raíces se sequen.

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