Полимеры в садоводстве
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 02 Мая 2014 в 17:02, доклад
Краткое описание
В работе описаны способы применения полимеров в садоводстве и декоративном растениеводстве.
Прикрепленные файлы: 1 файл
Реферат.docx
Полимеры или высокомолекулярные соединения (ВМС) – это сложные вещества с большими молекулярными массами, молекулы которых состоят из большого числа регулярно или нерегулярно повторяющихся структурных единиц (звеньев) одного или нескольких типов.
К полимерам относятся многочисленные природные соединения: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, каучук и другие органические вещества. В большинстве случаев понятие относят к органическим соединениям, однако существует и множество неорганических полимеров.
Большое число полимеров получают синтетическим путём на основе простейших соединений элементов природного происхождения путём реакций полимеризации, поликонденсации и химических превращений.
Названия полимеров образуются из названия мономера с приставкой поли-: полиэтилен, полипропилен, поливинилацетат.
Благодаря ценным свойствам полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве и медицине, автомобиле- и судостроении, в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, пленки и лакокрасочные покрытия.
По химическому составу все полимеры подразделяются на органические, элементоорганические, неорганические.
Органические полимеры.Они содержат в основной цепи органических радикалов неорганические атомы (Si, Ti, Al), сочетающиеся с органическими радикалами. В природе их нет. Искусственно полученный представитель – кремнийорганические соединения.
Неорганические полимеры. Их основу составляют оксиды Si, Al, Mg, Ca и др. Углеводородный скелет отсутствует. К ним относятся керамика, слюда, асбест.
Следует отметить, что в технических материалах часто используют сочетания разных групп полимеров. Это композиционные материалы (например, стеклопластики).
По форме макромолекул полимеры делят на линейные, разветвленные (частный случай — звездообразные), ленточные, пространственные, плоские, гребнеобразные, полимерные сетки и так далее.
Полимеры подразделяют по полярности (влияющей на растворимость в различных жидкостях). Полярность звеньев полимера определяется наличием в их составе диполей – молекул с разобщенным распределением положительных и отрицательных зарядов. В неполярных звеньях дипольные моменты связей атомов взаимно компенсируются. Полимеры, звенья которых обладают значительной полярностью, называют гидрофильными или полярными. Полимеры с неполярными звеньями — неполярными, гидрофобными. Полимеры, содержащие как полярные, так и неполярные звенья, называются амфифильными. Гомополимеры, каждое звено которых содержит как полярные, так и неполярные крупные группы, предложено называть гомоамфифильными.
По отношению к нагреву полимеры подразделяют на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры (полиэтилен, полипропилен, полистирол) при нагреве размягчаются, даже плавятся, а при охлаждении затвердевают. Этот процесс обратим.Термореактивные полимеры при нагреве подвергаются необратимому химическому разрушению без плавления. Молекулы термореактивных полимеров имеют нелинейную структуру, полученную путём сшивки (например, вулканизация) цепных полимерных молекул. Упругие свойства термореактивных полимеров выше, чем у термопластов, однако, термореактивные полимеры практически не обладают текучестью, вследствие чего имеют более низкое напряжение разрушения.
1.2 Свойства и важнейшие характеристики
Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств:
1. Способность образовывать высокопрочные анизотропные высоко ориентированные волокна и пленки;
2. Способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям;
3. Способность в высокоэластичном состоянии набухать перед растворением;
4. Высокая вязкость растворов.
Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трехмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые полимеры нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластичным деформациям.
Гидрогель — полимер, удерживающий влагу, является экологически безопасным препаратом, не токсичен как для растений, так и для человека. При работе с гидрогелем не требуются индивидуальные средства защиты.
Гранулы гидрогеля во время замачивания очень быстро разбухают до крупнозернистой консистенции. Один грамм гидрогеля способен удержать до 300 мл воды, причем насыщение и отдача воды гидрогелем полностью обратимы, вода и растворенные в ней удобрения постоянно находятся в корневой зоне и могут использоваться растением по мере надобности.
Одно внесение гидрогеля можно использовать до пяти лет. По истечение пяти лет гидрогель в почве полностью разлагается без выделения токсичных продуктов. У гидрогеля очень широкий диапазон применения как в открытом грунте, так и в теплицах или комнатном цветоводстве.
Добавление даже небольшого количества гидрогеля в субстраты растений или непосредственно в землю для посадочного материала не только уменьшить колебания влажности почвы рядом с корневой системой растений, но и способствует увеличению интервалов между поливами в пять раз. За счет сокращения числа поливов питательные вещества и удобрения не вымываются из корневой зоны, что позволяет также сократить число подкормок.
Без применения субстрата чистый гидрогель используется в гидропонике, для декоративной посадки растений, проращивания семян, выгонки луковичных.
Так кристалл становится своеобразным резервуаром с водой, который при недостатке влаги в почве будет отдавать свои запасы корням растений, а при избытке влаги – впитывать её. Тем самым, гидрогель спасает растения не только при пересушивании почвы, но и при её переувлажнении!
2.1 Использование гидрогеля в садоводстве
Гидрогель можно вносить под все деревья и кустарникикак в сухом, так и в разбухшем виде. При внесении гидрогеля в сухом виде можно частично решить вопрос с высокими грунтовыми водами. Он впитает в себя излишнюю влагу от корней растений.
При внесении гидрогеля в замоченном виде к корням растений сразу поступят питательные вещества, растворенные в воде для набухания. Под плодовые деревьявносится гидрогель в зависимости от возраста, плодоношения (от 20 до 40 г в сухом виде). По всему приствольному кругу (по диаметру кроны) делаются проколыострой палкой на глубину до полуметра. После этого проколы заполнить гидрогелем. Если гидрогель вносится в сухом виде, в проколы целесообразно внести минеральные удобрения, после чего проколы присыпаются землей.
Точно также гидрогель вносится под кустарники, только нормы внесения нужно уменьшить: под крыжовник, смородину, йошту, голубику вносится около 10 г гидрогеля, а под малину, гортензию, розы- около 3 г гидрогеля, сделав 3-4 прокола вблизи корней на глубину до 30 см.
2.2 Проращивание семян в гидрогеле
Весной, после предпосевной обработки семян, можно не возиться с землей, все становится намного проще, если есть гидрогель. Две столовые ложки сухого гидрогеля залейте 4 — 5 литрами отстоявшейся воды с растворенными в ней минеральными удобрениями. Тут нужно быть осторожным: дозы применяемых удобрений нужно уменьшить в 2 — 3 раза для того, чтобы не сжечь всасывающие корешки проросших семян.
Через некоторое время — примерно через 2 — 3 часа — излишки не впитавшейся воды нужно слить, а набухшие гранулы гидрогеля разложить тонким слоем на полиэтиленовую пленку, подсушить в течение одного часа при комнатной температуре, после чего разложить в приготовленные емкости. Высеваемые семена просто разложите на поверхности гидрогеля и спрысните слегка водой. Емкость с посаженными семенами поместите в мини-тепличку, чтобы создать микроклимат для молодых всходов.
2.3 Плюсы и минусы выращивания в гидрогеле
— растения, посаженные в гидрогель в стеклянные емкости, смотрятся по-новому, необычно,
— гидрогель имеет различные окраски – можно создавать многоцветные композиции,
— гидрогель в сухом виде занимает очень малый объем, не нужно искать место для его хранения, отпадают проблемы с транспортировкой,
— пересадка растений не доставляет хлопот, она становится «чистой»,
— гидрогель нейтрален – а потому его могут использовать люди с аллергической реакцией на землю.
— гидрогель как искусственный субстрат не обеспечивает растениям нормальных условий для развития,
— гидрогель не содержит питательных веществ – их нужно регулярно вносить,
— гидрогель на солнечном свету может «зацвести»,
— гидрогель можно использовать только в сосудах без дренажного отверстия, не всем растениям это нравится (корни должны дышать),
— срок содержания растений в чистом гидрогеле ограничен 1-2 годами.
Полистимулин- новый высокоэффективный полимерный препарат для растениеводства.
Разработаны препараты для растениеводства на основе полимерных производных регуляторов роста. Обладают различными типами активности, в том числе стимулируют корнеобразование, укоренение, повышают стрессоустойчивость различного типа.
Оригинальные и простые методы синтеза позволяют получать растворимые в воде полимеры с пониженным выходом побочных продуктов и высоким содержанием регулятора роста, его оптимальной скоростью выделения регулятора из полимерной системы. Данные препараты лишены недостатков, свойственных традиционным низкомолекулярным регуляторам роста (узкий диапазон действия доз и концентраций, ингибирование при передозировке, ограниченность времени действия, труднорегулируемая растворимость, побочный расход, токсичность).
Могут применяться в различных областях сельскохозяйственного, декоративного и технического растениеводства, в лесоводстве. Дозы при обработке семян и черенков — 2 — 5 г/га.
4. Фитоактивные полимеры
Фитоактивные полимеры — предлагаемые препараты предназначены для использования в качестве средств, повышающих урожайность сельскохозяйственных и декоративных растений особенно в условиях стрессового воздействия факторов окружающей среды (дефицита влаги, засоления почвы, низких и высоких температур).
Фитоактивные полимеры представляют собой полимерные производные регуляторов роста и развития растений, в которых остатки биологически активного вещества связаны с основной цепью полимерного носителя. За счет постепенного выделения активного вещества фитоактивные полимеры обладают пролонгированным действием. В зависимости от химического строения они обладают заданными скоростью гидролиза и уровнем растворимости в воде.
Такой характер действия фитоактивных полимеров определяет их преимущества перед низкомолекулярными аналогами – наличие стимулирующей активности в широком диапазоне доз и концентраций, пониженная возможность проявления фитотоксичности, пониженная острая токсичность для человека и растений, эффективность в низких дозах за счет пониженного побочного расхода в результате вымывания, улетучивания, биодеградации.
Полимерная природа фитоактивных полимеров позволяет не вводить в препараты на их основе дополнительно специальные прилипатели и ПАВ.
Оптимальный путь использования фитоактивных полимеров– обработка семян и черенков. При этом дозы используемых препаратов 4-8 г/га.
5. Полимер «Живая вода»
«Живая вода» — это условное название препарата, способного поглощать и удерживать в себе воду. Его можно сравнить с губкой, с той разницей, что губка при впитывании воды сохраняет постоянный размер, а «Живая вода» расширяется или сжимается в зависимости от объема поглощенной воды.
Объем воды, который может поглотить данный полимер, меняется в зависимости от состава впитываемой воды.
При изменении концентрации солей в воде, поглощающая способность полимера изменяется от 1:500 для дистиллированной воды до 1:40 для морской воды. Реально эта «губка» может впитать и удерживать в себе воду в соотношении примерно 1:200. Это означает, что 1 грамм полимера связывает и удерживает 200 граммов воды. Это легко проверить, поместив 1 грамм препарата в стакан и долив его водой до полного объема.
Устойчивость полимера «Живая вода» в открытом грунте довольно высока. Он может эффективно функционировать в почве как минимум 5 лет.
5.1 Принцип работы
При поливе растений или при выпадении осадков, «живая вода», ранее внесенная в почву и смешанная с ней, впитывает воду и удерживает ее в течение длительного времени. В результате этого вода не уходит с грядки в более глубокие слои почвы, а остается в непосредственной близости у корней растений, обеспечивая их влагой до следующего полива или дождя.
Эффективность применения «Живой воды» была проверена на различных типах почв (песчаных, глинистых, торфяных и т.д.) и с различными растениями. При этом выявлено, что:
— «Живая вода» обладает способностью улучшать влагозадержание не только в почвах любого типа, но и других средах, используемых для выращивания растений, например в горшочках, для выращивания рассады;
— при выращивании кустов роз отмечено значительное увеличение зеленой массы, размер и количество цветов, а также длительность цветения;
Источник
Использование полимеров при выращивании посадочного материала
Полимеры и полимерные материалы в сельском хозяйстве
Полимеры и полимерные материалы в сельском хозяйстве
Традиционные способы ведения сельского хозяйства обеспечивают сравнительно невысокий уровень общего производства продукции, этот уровень можно определить как получение в среднем 10 условных единиц продукции с 1 га. Использование целого комплекса современных технических достижений — селекция, механизация, химизация, мелиорация — позволяет повысить урожайность по меньшей мере до 50 условных единиц. Но при этом стабильная высокая урожайность достижима лишь в узкой климатической зоне. В северных областях, в так называемой зоне рискового земледелия, слишком часто неблагоприятные климатические условия — недостаток тепла, недостаток лучистой энергии, избыток влаги — могут сводить на нет усилия земледельцев и капиталовложения. В южных областях картина прямо противоположная: урожай может быть потерян из-за избытка тепла и лучистой энергии и недостатка влаги. Вдобавок к этому в тех и других местах проявляется опасная тенденция к истощению почвы, потере питательных веществ, а иногда даже и к потере самой почвенной структуры.
В то же время рост численности населения земного шара, объективная потребность в улучшении условий существования человека ставят задачу существенно повысить урожайность всех сельскохозяйственных культур до уровня 60-70-100 условных единиц при одновременном обеспечении стабильности этой продукции. Хотя в каждой стране эта задача решается по-своему, можно подметить и некоторые общие закономерности.
На пленумах ЦК КПСС, на XXIV, XXV и XXVI съездах нашей партии разработана широкая комплексная программа подъема сельскохозяйственного производства. Цель этой программы заключается в том, чтобы сделать производство продовольствия и соответствующих видов сырья для промышленности в нашей стране высокоэффективной и высокопроизводительной отраслью. Необходимо существенно повысить надежность обеспечения страны сельскохозяйственной продукцией, улучшить качество этой продукции, ослабить зависимость этой важнейшей отрасли народного хозяйства от погодных условий.
Планируемая комплексная интенсификация сельскохозяйственного производства включает многие компоненты. Сюда входят и повышение уровня механизации производства, и вопросы, связанные с хранением и переработкой продукции, и химизация сельского хозяйства в широком смысле этих слов: не только путем широкого производства и применения химических удобрений, но и внедрением химических средств защиты растений, развитием микробиологической промышленности и т. д. Существенным элементом комплексной продовольственной программы в СССР должны стать и становятся полимерные материалы.
Сегодня можно говорить по меньшей мере о четырех основных направлениях использования полимерных материалов в сельском хозяйстве. И в отечественной и в мировой практике первое место принадлежит пленкам. Благодаря применению мульчирующей перфорированной пленки на полях урожайность некоторых культур повышается до 30%, а сроки созревания ускоряются на 10-14 дней. Использование полиэтиленовой пленки для гидроизоляции создаваемых водохранилищ обеспечивает существенное снижение потерь запасаемой влаги. Укрытие пленкой сенажа, силоса, грубых кормов обеспечивает их лучшую сохранность даже в неблагоприятных погодных условиях. Но главная область использования пленочных полимерных материалов в сельском хозяйстве — строительство и эксплуатация пленочных теплиц. В настоящее время стало технически возможным выпускать полотнища пленки шириной до 16 м, а это позволяет строить пленочные теплицы шириной в основании до 7,5 и длиной до 200 м. В таких теплицах можно все сельскохозяйственные работы проводить механизированно; более того, эти теплицы позволяют выращивать продукцию круглогодично. В холодное время теплицы обогреваются опять-таки с помощью полимерных труб, заложенных в почву на глубину 60-70 см.
С точки зрения химической структуры полимеров, используемых в тепличных хозяйствах такого рода, можно отметить преимущественное использование полиэтилена, непластифицированного поливинилхлорида и в меньшей мере полиамидов. Полиэтиленовые пленки отличаются лучшей светопроницаемостью, лучшими прочностными свойствами, но худшей погодоустойчивостью и сравнительно высокими теплопотерями. Они могут исправно служить лишь 1-2 сезона. Полиамидные и другие пленки пока применяются сравнительно редко.
Другая область широкого применения полимерных материалов в сельском хозяйстве — мелиорация. Тут и разнообразные формы труб и шлангов для полива, особенно для самого прогрессивного в настоящее время капельного орошения; тут и перфорированные пластмассовые трубы для дренажа. Интересно отметить, что срок службы пластмассовых труб в системах дренажа, например, в республиках Прибалтики в 3-4 раза дольше, чем соответствующих керамических труб. Вдобавок использование пластмассовых труб, особенно из гофрированного поливинилхлорида, позволяет почти полностью исключить ручной труд при прокладке дренажных систем.
Два остальных главных направления использования полимерных материалов в сельском хозяйстве — строительство, особенно животноводческих помещений, и машиностроение. Но о каждом из них будет подробнее рассказано в соответствующих приложениях «Полимеры в строительстве» и «Полимеры в машиностроении». Здесь же отметим еще лишь то, что широкое внедрение полимерных материалов в ветеринарию обеспечило не только новый качественный уровень этой отрасли, в частности, улучшение племенного состава общественного стада, но и постепенное повышение его продуктивности.
Ниже приведены еще некоторые конкретные сведения о частных случаях использования полимеров в сельскохозяйственном производстве. (Пластические массы, 1979, №№ 11-12).
Овцы в синтетических шубах
Овца, как известно, животное неразумное. Особенно меринос. Знает ведь, что шерсть нужна хозяину чистой, а все-таки то в пыли изваляется, то, продираясь по кустам, колючек на себя нацепляет. Мыть и чистить овечью шерсть после стрижки — процесс сложный и трудоемкий. Чтобы упростить его, чтобы защитить шерсть от загрязнений, австралийские овцеводы изобрели попону из полиэтиленовой ткани. Надевают ее на овцу сразу после стрижки, затягивают резиновыми застежками. Овца растет, и шерсть на ней растет, распирает попону, а резинки слабеют, попона все время как по мерке сшита. Но вот беда: под австралийским солнцем сам полиэтилен хрупким становится. И с этим справились с помощью аминных стабилизаторов. Одно еще осталось — приучить овцу не рвать полиэтиленовую ткань о колючки и заборы. Надо думать, этого фермеры добьются. Но тогда, может быть, удастся и саму овцу к чистоплотности приучить? Это дело далекого будущего, пока же попоны из полиэтиленовой ткани обходятся дешевле, чем мытье и расчесывание шерсти и обучение глупых овец. Особенно мериносов. (Химия и жизнь, 1980, № 8).
Нумерованные животные
Начиная с 1975 года весь крупный рогатый скот, а также овцы и козы в кооперативах и государственных хозяйствах Чехословакии должны носить в ушах своеобразные сережки — пластмассовые таблички с указанием основных данных о животных. Эта новая форма регистрации животных должна заменить применявшееся ранее клеймение, что признано специалистами негигиеничным. Миллионы пластмассовых табличек должны выпускать артели местной промышленности. (Вечерняя Москва, 1975, 31 мая).
Микроб — кормилец
Комплексную задачу очистки сточных вод целлюлозно-бумажного производства и одновременного производства кормов для животноводства решили финские ученые. Специальную культуру микробов выращивают на отработанных сульфитных щелоках в специальных ферментаторах при 38° С, одновременно добавляя туда аммиак. Выход кормового белка составляет 50-55%; его с аппетитом поедают свиньи и домашняя птица. (Wochenbl. Papierfabr., 1980, 108, № 6).
Смерть крысам!
Незадолго до празднования 200-летия США Департамент охраны общественного здоровья «обрадовал» своих сограждан сообщением, что борьба с нашествием крыс и мышей в США выросла в национальную проблему. Историки помнят, что подобное нашествие с 1898 по 1928 год привело к 11 млн. смертельных исходов. Наши дни в США ежегодно обращается за помощью к врачам 14000 укушенных, при этом считается, что еще не менее 46000 укушенных к врачам не обращаются. А ведь такой грызун кусает очень больно, ранка обычно долго не заживает. Вдобавок стоит вспомнить, что крысы и мыши способны разносить 35 опасных болезней, в том числе бубонную чуму, трихиноз, амебную дизентерию, Инфекционную желтуху и др. И наконец, не лишне вспомнить о том, что мыши и крысы ежедневно чем-то питаются. Подсчитать, сколько сельскохозяйственной продукции губят они на полях и на складах, вряд ли удастся даже с помощью мощнейших компьютеров.
Облавы, отстрелы, капканы и фокстерьеры не смогли справиться с крысиными полчищами. Обычная отрава — классический мышьяк и т. п. — зачастую приносила больше вреда, чем пользы: вместе с крысами дохла и всякая прочая живность, а обработанные этой отравой пищевые продукты людям в пищу не годились. Пришлось химикам изобретать новые отравляющие вещества, искать такие, чтобы они избирательно действовали только на грызунов. Вещества эти получили название родентицидов, от латинских корней «роденте» — крыса и «цидо» — убиваю. Такие родентициды были получены взаимодействием производных пиридилкарбинола с производными фенилизоцианата. Они смертельны для крыс, практически безвредны для голубей, цыплят, собак. Но вот беда: как заставить грызуна съесть именно приманку с родентицидом, особенно на элеваторе или в другом хранилище пищевых продуктов? Эту задачу решают с помощью пластмассовых дырчатых пакетов. Их наполняют гранулами, изготовленными из рыбы, мяса, шоколада, масла и т. п., обильно сдобренными родентицидами. Грызуны — лакомки, они тут же кидаются на отравленную приманку и дохнут. Туда им и дорога. (Английский патент, 1979, № 2. 014. 454).
Чтобы почва не пылила
Современные методы механической обработки почвы — вспашка, культивация и др. — позволяют успешно бороться с сорняками, но они же неизбежно приводят к нарушению структуры, обильному, превращению почвы в пыль. Чтобы восстановить эту структуру, современная химия предлагает время от времени обрабатывать почву водными растворами или эмульсиями специальных полимеров. Систематическое исследование влияния типа синтетических структурообразователей и их концентрации на свойства почв проведено сотрудниками Ташкентского университета. Оказалось, что одним из самых лучших структурообразователей может служить полиакриламид и родственные акриловые полимеры. Разработаны оптимальные дозировки и способы обработки почв такими структурообразователями. (Сб. Трудов Ташкентского ун-та, 1980, № 622).
Сельское хозяйство на дому
Грибное, если так можно выразиться, «огородничество» всегда велось на навозных грядках. Примеры подробно описаны у В. Солоухина в книге «Третья охота». Скажем прямо, что база для такого «огородничества» некондиционная, условия труда не очень, да к тому же надо тщательно следить за температурой, влажностью и т. д., вплоть до борьбы с улиточными нашествиями. И все равно нет никакой гарантии, что грибница не заболеет, навоз ведь не продезинфецируешь. От всех этих недостатков может избавить грибоводов пенополиуретан. Японские химики разработали способ, рецептуру и технологию, позволяющие каждому заняться грибоводством на дому. Смесь рисовых отрубей с гликолем, диизоцианатом и обычными катализаторами вспенивают фреоном, отверждают и получают готовую грядку в виде пенополиуретанового коврика размерами 100×10×5 см. Засевают грядку обычными спорами, выдерживают положенный срок при влажности 75% и комнатной температуре и получают с каждой грядки по 800 г первосортных шампиньонов. Аналогичные грядки для выращивания овощей получают из поливинилового спирта.
И не только растения успешно можно культивировать на синтетических «грядках». Шелковичные черви, например, превосходно живут и развиваются вплоть до окукливания на пенополиуретановых или пенополистирольных «ковриках», если их время от времени подкармливать порошком из шелковичных листьев с примесью соевой муки и витаминов. А фенолформальдегидные пенопласта, оказывается, — прекрасное средство для сохранения в домашних условиях срезанных цветов.
Можно спорить о том, относятся ли к области сельского хозяйства срезанные цветы или, скажем, к примеру, синтетическая приманка для рыболовов и т. п., но несомненно, что в области и производства пищевых продуктов, и украшения нашей жизни растительной продукцией широкое использование полимерных материалов позволит существенно повысить уровень жизни. (Японский патент, 1980, № 55-20. 652).
Источник