Полимеры в садоводстве

1. Полимеры

 

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.

 

1.1 Классификация

 

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. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Гидрогель

 

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

 

Плюсы:

- 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.

Минусы:

- 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.

 

 

 

 

3. Полистимулин

 

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;