Technologie d'agriculture hydrogel - Un guide pour les débutants

Technologie d'agriculture d'hydrogel :

Aujourd'hui, entrons dans la discussion de Technologie d'agriculture d'hydrogel ou Hydrogel dans l'agriculture .

Qu'est-ce que l'hydrogel ?

Les hydrogels sont également connus sous le nom de polymères super absorbants, SÈVE, polymères absorbants, gels absorbants, super trempants, super slurpers, Le gel d'eau est un nouveau type de matériau polymère synthétique macromoléculaire absorbant l'eau. Les hydrogels sont des polymères réticulés avec un hydrophile, ils ont la capacité d'absorber de grandes quantités d'eau sans se dissoudre dans l'eau. La capacité d'absorption d'eau du sol provient des groupes fonctionnels hydrophiles  attachés  à  l'épine dorsale du polymère  tandis que  leur  résistance à la dissolution  provient  des  liaisons croisées entre les chaînes du réseau.

Comment fonctionne l'hydrogel ?

• Les groupes hydrophiles (à savoir acrylamide, acide acrylique, acrylique, acide carboxylique, etc.)  de la chaîne polymère est responsable du mécanisme d'absorption d'eau de l'hydrogel.
• Lorsque les polymères sont mis dans l'eau, l'eau pénètre dans le système Hydrogel par osmose (mouvement de l'eau dans un solvant) et les atomes d'hydrogène réagissent et ressortent sous forme d'ions positifs.
• Ce processus laisse des ions négatifs le long de la chaîne polymère. Ensuite, l'hydrogel aura plusieurs charges négatives sur sa longueur, ces charges négatives se repoussent, et a forcé la chaîne polymère à se dérouler et à s'ouvrir. Ils attirent également les molécules d'eau et les lient par liaison hydrogène.
• L'hydrogel peut absorber plus de 400 fois son poids d'eau dans ce processus.
• Et quand son environnement commence à se dessécher, l'Hydrogel distribue progressivement jusqu'à 95% de son eau stockée.
• Lorsqu'il est à nouveau exposé à l'eau, il commencera à se réhydrater et répétera le processus de stockage de l'eau. Cet Hydrogel agit pendant 2 à 5 ans, et c'est un Hydrogel biodégradable qui se décompose dans le sol.

Hydrogels pour l'agriculture :

Les SAP sont des matériaux hygroscopiques ressemblant à du sucre blanc qui gonflent dans l'eau pour former un gel transparent composé de particules individuelles séparées et qui peuvent retenir l'humidité même sous pression sans risque d'incendie ou de rupture/explosion.

Les polymères super absorbants utilisés dans l'agriculture sont fabriqués à partir d'acides acryliques et d'un agent de réticulation comme le potassium par polymérisation en solution ou en suspension. Le polymère produit est appelé polyacrylate.

La capacité de gonflement et le module de gel dépendent fortement de la quantité et du type de réticulant utilisé. Les polymères polyacrylates sont non toxiques, de nature non irritante et non corrosive et testé pour être biodégradable avec un taux de dégradation de 10 à 15 % par an. Ces polymères présentent un potentiel d'absorption d'eau élevé et peuvent libérer librement 95% d'eau sous pression d'aspiration par les racines des plantes.

Lire :Foire aux questions sur l'irrigation.

Hydrogel pour l'agriculture :

Les hydrogels sont largement utilisés en agriculture pour améliorer la mécanisation de l'agriculture et des cultures, pour améliorer la culture des plantes dans des conditions météorologiques défavorables, et pour créer des conditions plus favorables au développement des plantes. Ils sont utilisés dans les plantations agricoles en quantités toujours croissantes pour obtenir des rendements de récolte plus élevés et pour améliorer la qualité des plantes en moins de temps et en utilisant moins d'espace à moindre coût. Les polymères sont utilisés dans des applications agricoles telles que les conditionneurs de sol, gels de plantation et de repiquage, enrobages de semences pour une germination contrôlée, aérateurs de sol, et en stérilisation des sols.

Les polymères peuvent bénéficier aux plantes aux différents stades de leur développement :germination, croissance, évapotranspiration, floraison, et la formation des fruits. Leur application réussie dans les plantations agricoles comprend un espacement des plantes plus rationnel et une meilleure économie, notamment en ce qui concerne les bacs à plantes, films pour la stérilisation des sols, et comme revêtements et revêtements pour les structures de protection.

Application et avantages de l'hydrogel dans les terres agricoles :

Il existe trois conditions de sol les plus courantes qui ralentissent la croissance des plantes et le rendement des cultures sont une faible capacité de rétention d'eau, perte d'eau élevée et lessivage de l'humidité du sol. Non seulement ces conditions, il existe de nombreux facteurs comme des conditions de sécheresse soudaine, dégradation &salinisation, la surutilisation d'engrais synthétiques et de pesticides et des pratiques d'irrigation inappropriées affecteront le sol et les plantes, entraîne souvent des dommages au biote du sol. La technologie des hydrogels en agriculture peut améliorer la qualité des sols, préserver l'eau et résister au stress hydrique, et il peut améliorer la germination des graines et le développement des semis conduit à de meilleurs rendements des cultures. Considérant les aspects environnementaux, La technique de l'hydrogel est non polluante et biodégradable, il aide à réduire la fréquence d'irrigation et la consommation d'eau et crée un processus cyclique simple pour fournir de l'eau directement aux racines et empêcher le compactage du sol.

• En agriculture, les Hydrogels agissent comme des micro-réservoirs d'eau au niveau des racines de la plante. Ils absorbent à la fois l'eau naturelle et l'eau fournie 400 à 500 fois leur propre poids et la libèrent lentement grâce au mécanisme d'aspiration capillaire des racines qui empêche la perte d'eau dans le sol par lessivage et évaporation.
• Les hydrogels peuvent créer un processus cyclique cohérent d'absorption et de libération d'eau; l'eau ainsi libérée grâce à la technique Hydrogel peut fournir une humidité optimale pour une germination et une maturation rapides des plantules. Réduisez ainsi la mortalité des semis de plusieurs fois en pépinière.
• Dans les régions froides, la mort pendant la germination et la maturation des plantules est courante en raison du gel de l'humidité dans et autour des tissus racinaires des plantes. En utilisant les Hydrogels dans ces régions, L'humidité absorbée dans les Hydrogels ne gèle pas et facilite l'accès aux plantes. Cette technique régule également la température de croissance des plantules, prévenir la mort par congélation.
• Les hydrogels réduiront la fréquence d'irrigation, ce qui permet d'économiser l'eau et les coûts de main-d'œuvre, et aider à faire face à la sécheresse. Ils agissent comme des conditionneurs de sol, éviter le lessivage dans les sols sableux, ruissellement dans les champs montagneux et en pente, améliore l'efficacité de la virescence chez les plantes et restaure également le biote du sol.
• Les hydrogels peuvent réduire la surutilisation d'engrais et de pesticides dans l'agriculture. Les produits chimiques ainsi absorbés avec l'eau sont lentement libérés lorsque cela est nécessaire, en prolongeant la durée de vie opérationnelle et l'efficacité d'absorption par les systèmes racinaires.
• Les hydrogels agissent comme des floculants de la matière du sol. Ils aident à lier étroitement le sol meuble et à former des loams qui peuvent aider à un meilleur verrouillage des racines. Et le mécanisme d'absorption-libération répété empêche le compactage excessif des minéraux du sol et améliore l'aération dans le sol et développe l'édaphon du sol.
• Les hydrogels sont largement utilisés en agriculture, sylviculture, plantation industrielle, jardinage municipal, gestion de la sécheresse, conservation d'eau, ils contribuent à réduire l'érosion des sols par ruissellement de surface, empêche le ruissellement d'engrais et de pesticides dans les eaux souterraines, et réduit le coût de l'eau et de l'irrigation et le taux de réussite de la croissance et des rendements élevés des cultures.

Lire :L'agriculture par drones.

Principales caractéristiques des hydrogels en agriculture :

• Les hydrogels sont moins affectés par la présence de sels dans le sol.
• Ils améliorent les propriétés physiques du sol et restaurent son biote.
• Ils favorisent le taux de germination des graines et le taux d'émergence des plantules
• Ils peuvent améliorer la croissance des racines et la densité des plantes.
• Ils soulagent les plantes du stress hydrique et leur permettent de résister à un stress hydrique prolongé.
• Ils réduisent la période d'établissement de la pépinière.
• Ils réduisent les fréquences d'irrigation et les besoins en fertilisation des cultures avec une meilleure efficacité d'utilisation des intrants.

Types d'hydrogels :

Les hydrogels sont également connus sous le nom de polymères absorbant l'eau en réseau tridimensionnel réticulé. Il existe principalement trois types d'hydrogels à usage agricole :

• Copolymères greffés d'amidon
• Polyacrylates réticulés
• Polyacrylamides réticulés et copolymères acrylamide-acrylate

Le polyacrylate de potassium est l'élément majeur utilisé dans la technologie de l'hydrogel et commercialisé sous le nom d'hydrogel pour l'agriculture. Ceci est principalement utilisé pour sa capacité de rétention d'eau plus longue et son efficacité élevée dans le sol sans aucun problème de toxicité.

Les hydrogels sont préparés en polymérisant de l'acide acrylique avec un agent de réticulation. Les polymères réticulés peuvent retenir l'eau de 400 à 500 fois plus que leur propre poids et en libérer 95 % pour les plantes en croissance.

L'utilisation d'hydrogel aide à augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'eau en empêchant le lessivage et en augmentant la fréquence d'irrigation. Dans les régions semi-arides, pendant l'été, le manque d'humidité du sol peut causer un stress aux plantes. L'humidité libérée par l'hydrogel près de la zone racinaire réduira le stress et augmentera la croissance et les performances des plantes. Les hydrogels peuvent réduire l'utilisation de lixiviation d'engrais et réduire l'application de pesticides.

Méthodes d'application de l'hydrogel :

Il existe deux méthodes pour appliquer les Hydrogels, comme conditionneurs de sol pour stabiliser la surface des sols pour inhiber la formation de croûtes et améliorer la capacité de rétention d'eau ou pour améliorer la mauvaise structure à de plus grandes profondeurs par agrégation et pour améliorer la croissance des plantes.

1. Méthode sèche pour sous-sol : Un polymère sec tel que le PAAm ou le PVA est appliqué au sous-sol en le mélangeant avec le sol sablonneux à des profondeurs d'environ 15 à 25 cm, puis en le mouillant pour le gonflement avant la culture. Une fois le polymère gonflé, la structure du sol est améliorée et la capacité de pénétration et de rétention d'eau augmente, diminution du ruissellement des eaux et de l'érosion. Cette méthode est appliquée pour des intentions à long terme car le polymère doit absorber l'eau avant de devenir bénéfique, il n'est pas recommandé pour le semis immédiat.
2. Méthode humide pour la couche arable :La solution de polymère est pulvérisée sur la couche arable initialement mouillée, suivi d'un séchage pour créer des agrégats stables dans l'eau qui résistent à l'érosion. Cette méthode est particulièrement bien adaptée au semis immédiatement après et peut également être adoptée pour réduire la consommation d'eau dans les systèmes d'irrigation où se produisent des pertes d'eau en raison de la faible capacité du sol à retenir l'humidité. Ces méthodes de polymères humides peuvent également diminuer l'érosion du sol en étant appliquées à la couche arable ou aux allées d'irrigation. Les tensioactifs ont des effets positifs sur la stabilité des agrégats, conductivité hydraulique et distribution des conditionneurs.

Lire :Culture du cresson.

Applications et utilisations de l'hydrogel pour le sol :

L'application d'amendements polymères comme additifs aux sols pour améliorer leurs conditions globales peut être étendue à d'autres domaines :pour réduire l'érosion des sols et pour empêcher la formation de croûtes et la stabilisation générale.

• Hydrogel pour la fixation au sol :Il traite des sols mal structurés pour améliorer la stabilisation et la solidification des sols en faisant varier les caractéristiques physiques et chimiques des sols pour la construction et d'autres applications structurelles où le mouvement du sol doit être réduit ou éliminé. Le procédé nécessite généralement l'utilisation de plus d'un additif. L'hydrogel peut être utilisé pour fixer les particules de sol en agrégats en incorporant un agent de réticulation avec elles dans le sol. Ils peuvent être incorporés pour améliorer la rétention d'eau dans le sol et fournir un meilleur milieu de croissance. Cette technique est conçue pour permettre la culture sans irrigation dans les zones où les précipitations naturelles sont insuffisantes en raison des pertes de drainage et d'évaporation ou de longues saisons sèches. L'hydrogel peut permettre d'utiliser plus efficacement l'approvisionnement en eau existant.
• Hydrogel pour le conditionnement des sols :L'hydrogel aide à augmenter la teneur en eau disponible des sols, pour améliorer la croissance des plantes, et la réduction des besoins d'irrigation en raison de la réduction des pertes d'eau et de l'évaporation, Donc, permettant d'augmenter les intervalles entre les irrigations. L'amélioration de la rétention d'eau dans le sol protégera les plantes contre le stress hydrique. Ceci est particulièrement approprié dans les zones arides où l'agriculture est marginale en raison des précipitations peu fréquentes. Les polymères peuvent être incorporés dans le sol pour améliorer la structure du sol et la rétention d'eau en réduisant le lessivage et en augmentant l'approvisionnement en eau des racines.
• Hydrogel pour le contrôle de l'érosion des sols :  L'érosion des sols et le ruissellement sont de graves problèmes de dégradation des terres dans les régions arides et semi-arides causées soit par la pluie, soit par le vent. C'est un problème environnemental important pour les terres agricoles qui entraîne la destruction et l'abandon éventuel de la terre et la perte de la civilisation elle-même. Les sédiments dans le ruissellement des décharges agricoles dans les réservoirs et les rivières mettent en danger la vie aquatique et réduisent la productivité des sols. Les hydrogels peuvent être appliqués pour agréger le sol par traitement de surface et donc pour assurer la stabilisation de la surface pendant la première phase de croissance des cultures. Ainsi, Les hydrogels agissent pour réduire l'érosion due à l'eau et au vent en stabilisant les couches superficielles, réduire le ruissellement et les pertes de sol, diminuer les taux d'infiltration de l'eau dans le sol, et favorise le caractère hydrophile de la surface du sol qui accélère la germination.
• Hydrogel pour le contrôle des infiltrations :Le contrôle des infiltrations peut être obtenu par certains hydrogels polymères qui forment des couches ou des membranes imperméables à l'eau dans le sol et peuvent être utilisés efficacement pour contrôler le mouvement de l'eau et dissoudre les sels grâce à leurs interactions avec des sites chargés à la surface des particules de sol. Ainsi, Les hydrogels sont utilisés pour contrôler les infiltrations par la formation de membranes dans le sol qui limitent le mouvement de l'eau, protégeant ainsi les cultures des dommages causés par le sel. Cette technique peut être utilisée pour économiser l'eau d'irrigation, contrôler les dommages causés par le sel aux cultures par l'irrigation dans les sols arides et, enfin, empêcher l'infiltration de cette eau dans les rivières et les réservoirs.

Inconvénients de l'hydrogel en agriculture :

Ces polymères ou hydrogels absorbant l'eau existent depuis quelques décennies et ne sont pas aussi utiles en agriculture végétale qu'ils pourraient le paraître.

• La quantité d'eau absorbée par les hydrogels diminue considérablement s'il y a des ions dans l'eau. Les données pour l'absorption d'eau Hydrogel sont généralement dans l'eau distillée. Dans le monde réel, les sols contiennent des ions provenant des engrais et de l'eau d'irrigation, qui réduisent considérablement l'absorption d'eau par les hydrogels.
• La plupart des sols peuvent contenir des quantités raisonnables d'eau pour la croissance des plantes. Si les précipitations sont insuffisantes, l'eau du sol est épuisée. Les hydrogels ne résoudront pas ce problème.
• Les hydrogels sont très coûteux, ce qui limite leur utilisation aux cultures à haute valeur ajoutée telles que les plantes ornementales en pot, arbres de paysage et pour les utilisations de jardin domestique. Une étude a révélé que l'ajout de mousse de tourbe coûtant le même prix que le taux recommandé d'hydrogel augmentait la capacité de rétention d'eau d'un terreau de la même quantité que l'hydrogel.

L'utilisation commerciale la plus courante de l'hydrogel en agriculture végétale est peut-être sous forme de suspension pour enrober les plants à racines nues. Cela empêche soi-disant les racines de se dessécher.

Lire :Pisciculture du tilapia.