بررسی رفتار تورمی پلیمرهای سوپرجاذب در سیکل های متناوب تر و خشک شدن

بیشترین توجه به کاربرد ابرجاذب های پلیمری که امروزه کاربردی فراگیر یافته اند در بخش کشاورزی داده شده است (22) استفاده از این مواد در راستای اهداف متعددی مانند افزایش ظرفیت نگهداشت آب در خاک (22,26) ، بهبود نفوذپذیری( 12 ، 15 ، 18) ، طولانی شدن دور آبیاری، کاهش هزینه های آبیاری مکرر و تنش های آبی در مواقع حساس رشد گیاه (9 ، 33 )، افزایش درصد جوانه زنی بذور (5 ، 31 ، 23 ، 34 ) کاهش رواناب و احتراز از اتلاف آب (2 ، 10 ، 28 )و مواد غذایی ( ، 1 ، 4 ، 6 ، 17 )، تسهیل و سرعت رشد گیاه و گذران دورة شیوع آفات (3 ، 29 ، 31 ، 32 )، افزایش پایداری خاکدانه ها و بهبود ساختار خاک (19 ، 25 ، 27 )، ممانعت از فرسایش و مقابله با آن (13 ، 14 ، 21 )، بهبود وضعیت تراکم خاک (7) و افزایش فعالیت بیولوژیک ریزجانداران خاک( 8، 24 ، 20 )می باشد، ضمن اینکه منابع آبهای زیر زمینی را گزند آلودگی دور می کند . توسعه کاربرد هیدروژل های فوق جاذب برای کاهش بحران هایی همچون فرسایش خاک، خشکسالی های پیاپی یا تأمین امنیت غذایی نیازمند شناخت رفتار و عملکرد آنها در محیط متخلخل خاک است . یکی از روش های مهم بررسی رفتار سامانه خاک - پلیمر،از سویی دیگر، ویژگی های پایة سوپر جاذب ها در کشاورزی شامل توانایی زیاد در جذب آب، سرعت زیاد جذب، استحکام ژل و برگشت پذیری ( حفظ قدرت تورم و چروکیدگی در دوره های متعدد آبیاری ) است . با توجه به بیلان آبی و اهمیت کاربرد پلیمرهای سوپر جاذب در افزایش موجودی آب خاک (∆w) ، مطالعات زیادی در مورد وابستگی ∆w و درصد هیدروژل های اضافه شده صورت گرفته است (10 ، 11 )در صورتیکه تورم آزاد و بدون محدودیت هیدروژل، امکان پذیر باشد وابستگی مقدار هیدروژل مصرفی و ظرفیت آب خاک، بعنوان رابطه خطی از حجم آزاد حفرات خاک بدست می آید و افزایش موجودی آب در خاک به این صورت می باشد : (3) ∆W=W.D که در آن D درصد ژل و W درجه تورم در مقیاس وزنی می باشد . در عمل برای هیدروژل در تماس با خاک که تورم آزاد امکان پذیر نیست و این رابطه غیر خطی و به صورت زیر می باشد : (4) [فرمولها در متن اصلی] Bb بازده بیولوژیک هیدروژل، N تعداد سیکل جذب و دفع با شرط ثابت ماندن قدرت جذب و دفع، r احتمال تورم هیدروژل در خاک، میزان در دسترس بودن آب، ضریب آب استفاده شده برای فتوسنتز، w درجه تورم و D درصد ژل می باشد. ضرایب Bb و r هر تعیین منحنی های رطوبتی آنهاست که در این تحقیق، از معادله بروکس و کوری (1964) و وان گنوختن (1980) استفاده شده است . معادله بروکس و کوری، معادله سه پارامتری به صورت زیر است: (1) [فرمولها در متن اصلی] θ r رطوبت باقیمانده Residual Volumetric Water a و Content پتانسیل در نقطه ورود هوا به خاک است . این معادله در شرایطی که Ψ بزرگتر یا مساوی a باشد، صادق است و برای پتانسیل های کمتر از مقدار a مقدار θwبرابر است با θ s Saturated Volumetric Water Content فرض می شود. معادله وان گنوختن معادله چهار پارامتری به صورت زیر است .(2) [فرمولها در متن اصلی] c و bتوان های بی بعد معادله می باشند دو کوچکتر از یک هستند و EB راندمان استفاده از هیدروژل در واحد سطح در تمام طول عمر سوپرجاذب می باشد (16) از اهداف مهم این پژوهش، تعیین محتوای رطوبتی آب خاک در فشارهای مختلف و در سیکل های متناوب ترو خشک شدن و ارزیابی تغییرات آنها با و بدون کاربرد پلیمرهای سوپرجاذب و سرانجام تعیین پارامترهای معادلات منحنی رطوبتی معادله بروکس و کوری و معادله وان گنوختن بود .