محسن التربة

خضعت البولي أكريلاميدات لدراسات واسعة النطاق كمحسنات للتربة. ^{[ 9 ]} وقد طرحتها شركة مونسانتو في خمسينيات القرن الماضي تحت اسم "محسن التربة الخطي" تحت الاسم التجاري كريليوم. عُرضت تقنية تحسين التربة في ندوة بعنوان "تحسين بنية التربة" عُقدت في فيلادلفيا، بنسلفانيا، في 29 ديسمبر 1951. وتم توثيق هذه التقنية بشكل شامل ونُشرت في عدد يونيو 1952 من مجلة " علوم التربة" ، المجلد 73، الذي خُصص لمحسنات التربة البوليمرية. كانت التركيبة الأصلية لمحسنات التربة من البولي أكريلاميد صعبة الاستخدام لاحتوائها على الكالسيوم الذي يُسبب تشابك البوليمر الخطي في ظروف الحقل. وقد تخلت شركة مونسانتو عن كريليوم. توفر محسنات التربة القابلة للذوبان في الماء الفوائد التالية: ^{[ 10 ]}

1. زيادة مساحة المسام في التربة التي تحتوي على الطين
2. زيادة تسرب الماء إلى التربة التي تحتوي على الطين
3. منع تكوّن القشرة السطحية للتربة
4. وقف التعرية وجريان المياه
5. قم بتحضير تربة خصبة يسهل زراعتها
6. يساعد ذلك على تجفيف التربة بشكل أسرع بعد المطر أو الري، بحيث يمكن العمل في التربة في وقت أقرب.

وبالتالي، فإن هذه تترجم إلى

1. نباتات أقوى وأكبر حجماً ذات نظام جذري أكثر اتساعاً
2. ظهور البذور مبكراً ونضج المحاصيل
3. استخدام أكثر كفاءة للمياه
4. إزالة الأعشاب الضارة بسهولة
5. استجابة أكبر للأسمدة ولأنواع المحاصيل الجديدة
6. انخفاض أمراض النباتات المرتبطة بسوء تهوية التربة
7. انخفاض متطلبات الطاقة اللازمة للحرث

تُستخدم أشكال البولي أكريلاميد المتشابكة، التي تحتفظ بالماء بقوة، على نطاق واسع في البستنة والزراعة تحت أسماء تجارية مثل Broadleaf P4 وSwell-Gel. إلى جانب استخدامها في الأراضي الزراعية، تُستخدم هذه البوليمرات في مواقع البناء لمكافحة التعرية ، وذلك لحماية جودة المياه في الأنهار والجداول المجاورة . ^{[ 11 ]} وباعتباره مونومرًا غير أيوني، يمكن بلمرته مع مونومر أنيوني، مثل حمض الأكريليك، ومونومر كاتيون، مثل DADMAC، لينتج عنه بوليمر مشترك ذو توافقية مختلفة في التطبيقات المتنوعة.

يُستخدم البولي أكريلاميد أيضًا في بعض أنواع تربة الزراعة . ^{[ 12 ]} ومن استخداماته الأخرى كونه وسيطًا كيميائيًا في إنتاج N-ميثيلول أكريلاميد وN-بوتوكسي أكريلاميد. ^{[ 13 ]}

يُستخدم مُحسّنات التربة في أغلب الأحيان لتحسين بنيتها. تميل التربة إلى التماسك مع مرور الوقت، مما يُعيق نمو الجذور ويُقلل من قدرة النباتات على امتصاص العناصر الغذائية والماء. تُضيف مُحسّنات التربة مزيدًا من التماسك والقوام للحفاظ على التربة مفككة. ^{[ 14 ]}

لطالما دأب الناس على إضافة مواد إلى التربة الفقيرة لتحسين قدرتها على دعم نمو النباتات بشكل صحي. ولا تزال بعض هذه المواد، مثل السماد العضوي والطين والبيتموس ، تُستخدم على نطاق واسع حتى اليوم. كما تُضيف العديد من مُحسّنات التربة عناصر غذائية مثل الكربون والنيتروجين، بالإضافة إلى البكتيريا النافعة.

يمكن إضافة عناصر غذائية أخرى، مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والفوسفور ، عن طريق المحسنات أيضاً. وهذا يُغني التربة، مما يسمح للنباتات بالنمو بشكل أكبر وأقوى. ^{[ 15 ]}

يمكن أن تُساهم مُحسّنات التربة في زيادة قدرة التربة على تبادل الكاتيونات (CEC) بشكل كبير. تعمل التربة كمخازن للعناصر الغذائية النباتية . وتُقاس قدرة التربة على تخزين مجموعة مُحددة من العناصر الغذائية، وهي الكاتيونات . ومن أكثر كاتيونات التربة شيوعًا: الكالسيوم ، والمغنيسيوم ، والبوتاسيوم ، والأمونيوم ، والهيدروجين ، والصوديوم .

يُعرف إجمالي عدد الكاتيونات التي يمكن للتربة استيعابها، أي إجمالي شحنتها السالبة، بسعة التبادل الكاتيوني للتربة. كلما زادت سعة التبادل الكاتيوني، زادت الشحنة السالبة، وزاد عدد الكاتيونات التي يمكن استيعابها وتبادلها مع جذور النباتات، مما يوفر لها العناصر الغذائية التي تحتاجها. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

يمكن استخدام محسنات التربة لتحسين قدرة التربة الجافة والخشنة على الاحتفاظ بالماء ، خاصةً تلك التي لا تحتفظ به جيدًا. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تُحسّن إضافة المواد العضوية بشكل كبير من قدرة التربة الرملية على الاحتفاظ بالماء، كما يمكن إضافتها لضبط درجة حموضة التربة لتلبية احتياجات نباتات معينة، أو لجعل التربة شديدة الحموضة أو القلوية أكثر قابلية للاستخدام. ^{[ 18 ]} وقد دُرست إمكانية استخدام مواد أخرى لتؤدي دور السماد العضوي والطين في تحسين التربة علميًا في أوائل القرن العشرين، ومن هنا نشأ مصطلح "تحسين التربة". ولا تزال المعايير التي تُقيّم بها هذه المواد في أغلب الأحيان هي فعاليتها من حيث التكلفة، وقدرتها على زيادة رطوبة التربة لفترات أطول، وتحفيز النشاط الميكروبيولوجي، وزيادة مستويات العناصر الغذائية، وتحسين معدلات بقاء النباتات.

ظهرت أولى محسنات التربة الاصطناعية في خمسينيات القرن الماضي، حين كان البولي أكريلونيتريل المُحلل كيميائياً الأكثر استخداماً. ونظراً لقدرتها على امتصاص كميات من الماء تفوق وزنها بمئات المرات، فقد تم اختبار البولي أكريلاميدات والبولي ميثاكريلات (المعروفة أيضاً باسم البوليمرات الماصة للماء، أو البوليمرات فائقة الامتصاص، أو الهيدروجيلات ) في مجالات الزراعة والبستنة وتنسيق الحدائق بدءاً من ستينيات القرن الماضي.

تضاءل الاهتمام بهذه البوليمرات عندما أثبتت التجارب سميتها للنباتات بسبب ارتفاع نسبة بقايا مونومر الأكريلاميد فيها. ورغم أن التطورات التصنيعية اللاحقة خفضت تركيز المونومر إلى ما دون المستوى السام، إلا أن الدراسات العلمية تشير إلى قلة النجاحات في استخدام هذه البوليمرات لتحسين جودة النباتات أو زيادة معدل بقائها. وقد فتح ظهور جيل جديد من الأدوات الفعّالة المحتملة في أوائل ثمانينيات القرن الماضي، بما في ذلك البوليمرات الماصة للماء والبوليمرات المشتركة من عائلتي البروبيناميد والبروبيناميد- بروبينوات ، آفاقًا جديدة.

في مجال الإنشاءات، توجد بعض تقنيات تحسين التربة التي تهدف إلى تعزيز قوة ومقاومة التربة الرخوة جدًا، كما هو الحال عند حفر الأنفاق العميقة لمترو الأنفاق أو إنشاء الأنفاق. ^{[ 19 ]} وقد استُخدمت تقنية تثبيت التربة بالحقن الكيميائي منخفض الضغط لتدعيم أساسات المباني الشاهقة كبديل للأساسات الركائزية في مشروع سكني فوق مكب نفايات إيست ريفر . قد يصعب تطبيق الحقن بالضغط بشكل صحيح في المواقع التي تحتوي على مخلفات أو تربة غير متجانسة وخشنة. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

• قائمة أنظمة التسميد
• قائمة بمواضيع البيئة
• قائمة بمواضيع الزراعة المستدامة
• قائمة بمواضيع البستنة والزراعة العضوية