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Die Wirkung von superabsorbierendem Polymer auf den Boden

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Die Verwendung von superabsorbierenden Polymeren hat die landwirtschaftliche Praxis revolutioniert, insbesondere im Hinblick auf die Bodenbewirtschaftung.

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Die Verwendung von superabsorbierenden Polymeren hat die landwirtschaftlichen Praktiken revolutioniert, insbesondere im Hinblick auf die Bodenbewirtschaftung. Dieses innovative Material mit seinen einzigartigen wasserabsorbierenden Eigenschaften birgt ein immenses Potenzial zur Verbesserung der Bodengesundheit und der Pflanzenproduktion.

Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften des Bodens

Eine der wichtigsten Auswirkungen des Superabsorbers auf den Boden ist seine Fähigkeit, die physikalischen Eigenschaften des Bodens zu beeinflussen. Unter diesen Eigenschaften sticht der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens als kritischer Faktor hervor, der das Pflanzenwachstum direkt beeinflusst. Die Anwendung von superabsorbierendem Polymer unterdrückt wirksam den Rückgang des Feuchtigkeitsgehalts des Bodens innerhalb der Anwendungsschicht und bietet so eine bemerkenswerte Trockenheitsresistenz, die 15 bis 20 Tage anhalten kann.

Es ist jedoch bemerkenswert, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens unter der Anwendungsschicht und in den unbehandelten Bereichen stärker abnimmt. Dieser Rückgang ist umso ausgeprägter, je höher die Polymerausbringungsmenge ist. Auch die Art der Ausbringung spielt eine Rolle bei der Bestimmung der Auswirkungen auf die Bodenfeuchtigkeit. Studien haben gezeigt, dass auf landwirtschaftlichen Feldern die Anwendung von Furchen-, Loch- oder gemischten Ausbringungsmethoden mit einer Rate von 45 kg/hm2 und einer Tiefe von 0-20 cm den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens in der Schicht von 0-40 cm um 7,5 % bis 12,7 % deutlich erhöhen kann. Vor allem die Ausbringung in Furchen ist wirksamer als die Ausbringung in Löchern oder gemischte Verfahren.

Die Gründe für diese Unterschiede sind vielschichtig. Bei der gemischten Ausbringung wird das Polymer in erster Linie in flachen Bodenschichten verteilt, was bei der Wasseraufnahme zu Ausdehnung und Kontraktion führt. Durch diesen Prozess können Bodenporen entstehen, die mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, was zu Wasserverlusten im Boden und zur Verkrustung der Oberfläche führt, was die Infiltration von Regenwasser verringert. Andererseits konzentriert sich das Polymer bei der Ausbringung in Löchern auf kleinere Bereiche, wodurch der Kontakt mit dem Boden und die Wasseraufnahmefähigkeit verringert werden. Eine übermäßige Konzentration kann große Ausdehnungskräfte erzeugen, die zur Bildung von Poren führen, die mit der Atmosphäre verbunden sind, und die Verdunstung von Bodenwasser erhöhen. Im Gegensatz dazu entstehen bei der Ausbringung in Furchen zwar auch ähnliche Poren, doch ist die Wahrscheinlichkeit geringer, dass diese aufgrund des darüber liegenden Bodens mit der Atmosphäre verbunden sind, was zu einem langsameren Wasserverlust führt.

Darüber hinaus wird die Wirkung des superabsorbierenden Polymers auf die physikalischen Eigenschaften des Bodens durch die Bodentextur beeinflusst. Mit zunehmender Polymerdosierung nimmt die Aggregation von Sandböden zu, während die Wirkung auf mittlere und schwere Lehmböden aufgrund ihrer inhärenten Aggregationseigenschaften weniger ausgeprägt ist. Der Mechanismus, der hinter dieser Zunahme der Bodenaggregation steht, ist die gelartige Form des Polymers nach der Wasseraufnahme, die lose Bodenteilchen effektiv zu Klumpen bindet. Daher ist der Einsatz von Superabsorber-Polymeren besonders wirksam in sandigen Lehm- und Tonböden, wo der höhere Gehalt an Ton und organischen Stoffen den Ionenaustauschprozess fördert und somit die Wasseraufnahme durch das Polymer hemmt.

Auswirkungen auf die hydraulischen Eigenschaften des Bodens

Der Einfluss von Superabsorber auf die hydraulischen Eigenschaften des Bodens ist eng mit der Bodentextur und dem pH-Wert verbunden. Es besteht allgemein Einigkeit darüber, dass die Anwendung von Superabsorberpolymer die Wasserhaltekapazität deutlich verbessert, die Wasserverdunstung reduziert und die Durchlässigkeit in sandigen Böden im Vergleich zu mittelschweren und schweren Lehmböden verringert. Darüber hinaus weist das Polymer eine optimale Wasseraufnahme in neutralen Böden auf, mit einer leichten Abnahme in alkalischen und sauren Böden. Das Polymer kann auch den pH-Wert des Bodens verändern; Experimente haben gezeigt, dass es den pH-Wert von sandigen Ton- und Lehmböden von 6,03 auf 5,6 senken kann.

Auch die Art der Anwendung spielt eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Auswirkungen auf die hydraulischen Eigenschaften des Bodens. Die Analyse der Versuchsdaten zeigt, dass die Wasserinfiltrationsrate bei Furchen- und gemischter Ausbringung im Vergleich zur Kontrolle deutlich abnimmt. Der maximale Rückgang der Infiltrationsrate beträgt 45,1 % bei der gemischten Ausbringung und 11 % bei der Furchenausbringung. Dieser Rückgang ist umso ausgeprägter, je höher die Polymerausbringungsrate ist, was zu einer geringeren Versickerung von Wasser aus der Tiefe führt. In diesem Zusammenhang scheint die gemischte Ausbringung der Furchenausbringung überlegen zu sein. Darüber hinaus wird die Bodenwasserverdunstung durch die Anwendung von superabsorbierendem Polymer im Vergleich zur Kontrolle um 15,37 % bis 50,42 % verringert. Die gemischte Ausbringung führt zu einer weiteren Verringerung von 6 % bis 25 % im Vergleich zur Furchenausbringung, wobei die niedrigsten Verdunstungsraten bei einer Polymerausbringungsrate von 90 kg/hm2 beobachtet wurden. Dies wird auf die gleichmäßigere Verteilung des Polymers im Boden bei der gemischten Anwendung zurückgeführt, wodurch es effektiv Wasser absorbieren und das Versickern von Wasser in der Tiefe des Bodens sowie die Verdunstung verringern kann. Im Gegensatz dazu führt die Ausbringung in Furchen zu einer konzentrierteren Verteilung des Polymers, so dass Leckage- und Verdunstungskanäle unbeeinflusst bleiben.