Superabsorbierende Polymere (SAPs)

Superabsorbierende Polymere (SAPs), auch bekannt als absorbierende Polymere, absorbierende Gele, Wassergele oder Hydrogele, sind synthetische makromolekulare Materialien, die in der Lage sind, durch Osmose bis zu 100% ihres Eigengewichts an Wasser zu absorbieren. SAPs werden in erster Linie zur Verbesserung der Bodeneigenschaften eingesetzt und bestehen in der Regel aus hygroskopischen Materialien, die beim Mischen mit Wasser ein transparentes Gel bilden.

Bodenverbesserungsmittel Die Anwendung geeigneter Bodenverbesserungsmittel zur Verbesserung der Bodeneigenschaften wird immer häufiger eingesetzt. SAPs zeichnen sich durch ihre hydrophilen, dreidimensionalen, vernetzten Funktionspolymere aus, die es ihnen ermöglichen, überschüssiges Wasser im Boden bis zum Hundertfachen ihres Gewichts zu absorbieren. Der Einsatz von absorbierenden Polymeren in der Landwirtschaft ist von entscheidender Bedeutung, da sie Wasser absorbieren und nach und nach an die Pflanzen abgeben und so Austrocknung und Feuchtigkeitsstress bei den Pflanzen abmildern.

Zu den Vorteilen der Verwendung von SAPs im Boden gehören:

1. Sie absorbieren und speichern deutlich mehr Wasser als ihr Gewicht und wirken als lang anhaltende Gele.
2. Verhinderung von Bodenabfluss und Verbesserung der Wasserrückhaltung im Boden.
3. Verbesserung der Wirksamkeit von Bodendüngern.
4. Förderung der mikrobiellen Aktivität im Boden.

Studien haben gezeigt, dass SAPs die mit konventionellen Bewässerungstechniken verbundenen Probleme lösen können, indem sie die Versickerung von Wasser reduzieren und als Wasserspeicher in der Wurzelzone fungieren. Außerdem verbessern sie die physikalisch-chemischen Eigenschaften des Bodens, die Rückhaltung von Düngemitteln, den Wasserschutz und die mikrobiellen Gemeinschaften.

Eine kürzlich durchgeführte Studie von Yin et al. zeigte die biologischen Vorteile eines innovativen SAP, der Poly-γ-Glutaminsäure, für das Maiswachstum und die Verbesserung der Bodenmikrobiologie. Dieses biologische Polymer verbesserte die Wasserrückhaltung im Boden, das Wachstum der Maiskeimlinge und die Häufigkeit nützlicher Bakterien wie Bacillus, Pseudomonas und Burkholderia.

Pflanzenwachstum Die Anwendung bestimmter absorbierender Polymere hat zu höheren Erträgen bei Pflanzen wie Citrus limon geführt, indem die Wasserhaltekapazität des Bodens verbessert und die mikrobielle Aktivität gesteigert wurde. Studien haben auch gezeigt, dass der Einsatz hochabsorbierender Polymere bei Neuanpflanzungen die Pflanzensterblichkeit verringern, die Wasserverfügbarkeit für die Keimung der Samen verbessern und Verzögerungen beim Auflaufen der Pflanzen verhindern kann.

Herausforderungen der absorbierenden Polymere SAPs bieten zwar erhebliche Vorteile, verändern aber auch die physikalischen Eigenschaften des Bodens wie Porosität, Schüttdichte und Struktur. Ihre Leistung kann durch die Wasserausbringungsmenge beeinträchtigt werden, und synthetische SAPs sind nicht biologisch abbaubar und potenziell giftig. Ein übermäßiger Einsatz dieser Polymere kann Risiken für die Pflanzengesundheit, die Bodenfruchtbarkeit und die Umweltverschmutzung mit sich bringen, was die Notwendigkeit eines verantwortungsvollen und regulierten Einsatzes in der Landwirtschaft unterstreicht.