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Wasserrückhaltemittel fördern eine effiziente Wassernutzung und eine nachhaltige Landwirtschaft

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Maximierung der landwirtschaftlichen Erträge und der Bodengesundheit durch fortschrittliche Superabsorber-Polymer-Technologie

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Weltweit verschärft sich die Wasserknappheit in der Landwirtschaft zunehmend. Der Klimawandel und das Bevölkerungswachstum haben zu einer Verknappung der Wasserressourcen geführt, die mittlerweile zu einem entscheidenden Faktor geworden ist, der die landwirtschaftliche Entwicklung einschränkt. Laut dem Weltwasserentwicklungsbericht 2023 der Vereinten Nationen sind weltweit etwa 2 Milliarden Menschen von Problemen bei der Trinkwasserversorgung betroffen, wobei der Wasserverbrauch in der Landwirtschaft 70 % der globalen Wasserentnahme ausmacht. Als Antwort auf diese Herausforderung hat die Einführung von Wasserrückhaltemitteln für die Landwirtschaft nicht nur die Effizienz der Bodenfeuchtigkeitsnutzung wirksam verbessert, sondern auch die Wasserverschwendung reduziert und spielt damit eine entscheidende Rolle für die nachhaltige Entwicklung der Landwirtschaft.

Ursprünge und frühe Forschung (1960er Jahre)
Der Ursprung landwirtschaftlicher Wasserrückhaltemittel lässt sich bis in die 1960er Jahre in den Vereinigten Staaten zurückverfolgen, wo Wissenschaftler begannen, die Bedeutung des Bodenfeuchtemanagements für die Verbesserung der Ernteerträge und den Schutz der Bodengesundheit zu erkennen. Anfangs wurden natürliche Materialien wie Holzspäne, Stroh und Rinde verwendet, die durch ihre Wasserabsorptions- und -speicherfähigkeit die Bodenfeuchtigkeitsbedingungen verbesserten. Diese Materialien waren jedoch bei der Bewältigung von Wasserressourcenknappheit nur begrenzt einsetzbar und konnten den Anforderungen der großflächigen landwirtschaftlichen Produktion nicht gerecht werden.

Technologische Fortschritte und Ausweitung der Anwendungsbereiche (1980er Jahre)
Mit den Fortschritten in der Materialwissenschaft und der Verfahrenstechnik fanden synthetische Polymermaterialien wie Natriumpolyacrylat (PAA) und Polyacrylamid (PAM) ab den 1980er Jahren breite Anwendung bei der Herstellung von Wasserrückhaltemitteln für die Landwirtschaft. Diese neuen Materialien wiesen nicht nur eine überlegene Wasserrückhaltefähigkeit auf, sondern konnten auch an die unterschiedlichen Bedürfnisse von Böden und Kulturpflanzen angepasst werden, was die Anwendbarkeit und Wirksamkeit von Wasserrückhaltemitteln in der landwirtschaftlichen Produktion erheblich verbesserte.

Phase der technologischen Weiterentwicklung (1990er Jahre – 21. Jahrhundert)
Von den 1990er Jahren bis ins 21. Jahrhundert wurden die Arten und die Leistungsfähigkeit von Wasserrückhaltemitteln weiter verbessert. Forscher begannen, den Schwerpunkt auf die biologische Abbaubarkeit und Umweltverträglichkeit von Wasserrückhaltemitteln zu legen, und entwickelten neue Typen wie natrium- und kaliumbasierte superabsorbierende Polymere (SAP). Diese Mittel verfügen nicht nur über eine hohe Wasserabsorptions- und -rückhaltefähigkeit, sondern können im Boden auch stabile Gelstrukturen bilden, was zur Verbesserung der Bodenstruktur und der Wachstumsbedingungen für Nutzpflanzen beiträgt. Darüber hinaus haben sich die Anwendungsbereiche von Wasserrückhaltemitteln schrittweise von der Landwirtschaft auf die Forstwirtschaft und den Gartenbau ausgeweitet und leisten so einen Beitrag zu einem umfassenderen Umweltschutz und ökologischem Aufbau.

Zudem haben modifizierte Wasserrückhaltemittel auf Basis natürlicher Polymere, wie modifizierte Stärke und Zellulose, an Bedeutung gewonnen. Diese Mittel zielen darauf ab, die Wasserrückhaltung und die biologische Abbaubarkeit zu verbessern und gleichzeitig multifunktionale Eigenschaften wie die langsame Düngemittelfreisetzung und die Bodenverbesserung zu entwickeln.

Für die aktuelle Entwicklung landwirtschaftlicher Wasserrückhaltemittel sind Wasserhaltekapazität, Düngemittelrückhaltung, Kosteneinsparung und Umweltverträglichkeit vier Schlüssel faktoren, die miteinander verknüpft sind. Hinsichtlich des Entwicklungspotenzials sind polymerbasierte und organische Wasserrückhaltemittel am vielversprechendsten. Aus ökologischer Sicht gehen organische und biologische Wasserrückhaltemittel dieses Problem an und bieten zudem eine Düngewirkung. Allerdings schränkt ihr Grundprinzip, Wasser mithilfe organischer Substanzen zu binden, ihre Wasseraufnahmekapazität ein, und hohe Kosten stellen eine Herausforderung dar. Polymerbasierte Wasserrückhaltemittel zeichnen sich durch hervorragende Wasserrückhaltung und Bodenverbesserung aus, können jedoch als chemische Verbindungen den Boden beeinträchtigen. Die Lösung des Problems der Abbaubarkeit ist von entscheidender Bedeutung.

In diesem Zusammenhang hat SOCO New Materials Co., Ltd. eigene Lösungen vorgeschlagen:
„Um Umweltprobleme anzugehen, haben unsere Produkte Tests zur Abbaubarkeit, zur Schwermetallfreiheit und zur oralen Toxizität bestanden, und wir haben Bodenwasserrückhalter entwickelt, die biobasierte Elemente enthalten. Darüber hinaus haben wir unter Berücksichtigung der Eigenschaften verschiedener Kulturpflanzen Produkte wie Kalium- und Ammoniumpolyacrylat entwickelt, die Spurenelemente für das Pflanzenwachstum enthalten, um den Wachstumszyklen der Pflanzen besser gerecht zu werden, sowie spezielle Bodenprodukte für salz- und alkalische Böden“, sagte Jack, F&E-Leiter bei SOCO.

„SOCO®-Bodenwasserrückhalter sind superabsorbierende Polymere, eine Klasse vernetzter Copolymere, die hydrophile Gruppen und vernetzte Strukturen enthalten. Sie können das 200- bis 900-Fache ihres Eigengewichts an destilliertem Wasser aufnehmen und bilden nach der Wasseraufnahme ein Gel. Das Polymer besteht aus einer Reihe paralleler Polymerketten, die durch ein Vernetzungsmittel regelmäßig miteinander verbunden sind und so ein Netzwerk bilden. Wenn Wasser mit einer dieser Verbindungen in Kontakt kommt, wird es durch Osmose in das Molekül aufgenommen. Das Wasser dringt schnell ins Innere des Polymernetzwerks ein und wird dort gespeichert. Wenn der Boden austrocknet, gibt das Polymer 95 % des aufgenommenen Wassers an den Boden ab. Gleichzeitig verbessert es während des Prozesses der Wasseraufnahme und -abgabe auch lehm- und tonhaltige Böden.“

Starkes Polymer, bewährte Lösung: Die Wasserrückhaltemittel von SOCO werden mittlerweile in über 100 Ländern und Regionen eingesetzt und helfen mehr als 120.000 Landwirten dabei, ihre landwirtschaftliche Produktivität zu steigern und erhebliche Mengen an Wasserressourcen einzusparen. Anhand verschiedener Methoden wie mechanischer Ausbringung, Trockenausbringung und Nassausbringung sowie unter Berücksichtigung unterschiedlicher Pflanzen- und Bodenbedingungen empfiehlt das professionelle Technikteam geeignete Anwendungsmethoden und Dosierungen. Durch eine Reihe von Feldversuchen und Kundenfeedback haben die Wasserrückhaltemittel von SOCO hervorragende Ergebnisse bei der Verbesserung des Pflanzenwachstums, der Steigerung der Erträge sowie der Reduzierung des Wasser- und Düngemittelverbrauchs gezeigt.

Wir sind davon überzeugt, dass sich landwirtschaftliche Wasserrückhaltemittel durch kontinuierliche technologische Innovation und Produktoptimierung weiterentwickeln werden. Sie tragen dazu bei, eine effiziente Nutzung der Wasserressourcen in der Landwirtschaft zu erreichen, leisten einen größeren Beitrag zur globalen nachhaltigen landwirtschaftlichen Entwicklung und gestalten gemeinsam eine grüne und effiziente Zukunft.