Ecotoxicological Tulipalin性能本文高吸水性树脂与传统的高吸水性树脂水凝胶gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

Phytotoxicological方面的一种新型高吸水性树脂/水凝胶:聚(丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba钠4-hydroxy-2-methylenebutanoate),准备从可再生单体Tulipalin,单子叶植物的生长和发育gydF4y2Ba燕麦属漂白亚麻纤维卷gydF4y2Ba和双子叶gydF4y2Ba萝卜gydF4y2Ba的影响,调查并与borate-crosslinked聚(乙烯醇),聚(丙烯酰胺)和聚(丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba丙烯酸钠传统水凝胶。Tulipalin本文高吸水性树脂水凝胶显示优越性能的测试属性的组合。结果证实了优秀的适用性Tulipalin本文水凝胶的应用程序作为水库的水在植物应力条件。值的新物质(产量)和拍摄高度检查植物生长在土壤修正这些水凝胶ca 10%高于土壤中植物没有水凝胶。参考borate-crosslinked PVA水凝胶(包含越来越多的硼砂交联)透露对植物有害的影响。的负面影响被观察到的大多数调查属性,增加与内容硼砂的土壤和水凝胶的浓度。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

集中进行气候变化导致热浪、干旱、降雨或过度是一个最重要的环境、社会和经济问题。从环境和园艺的角度来看,干旱造成的土壤水分亏缺,随后增加土壤盐碱化是植物生长的主要限制因素和农业生产力gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。因此关键开发新的环保材料可以克服水的压力,压力会影响植物的各级组织,包括光合作用的变化,呼吸、易位、营养代谢、碳水化合物、离子吸收和激素(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

目前,水凝胶已成为最具吸引力的材料之一,用于农业作为土壤改良剂,因为三维交联的亲水聚合物网络的肿胀和持有大量的水(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba]。被广泛应用于农业、林业和园艺,如土壤水分保持剂、种子涂层,soil-less栽培,人造草皮gydF4y2Ba4gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]。农业的目的,水凝胶作为土壤改良剂的应用有两个重要的优势:在干旱条件下,(1)它是一个很好的水库的水对植物根,和(2)它可以保护植物免受洪涝灾害起着相反的作用。事实上,大多数对水凝胶的研究侧重于他们的适用性作为土壤改良剂特别是在水资源匮乏的地区和地方灌溉的机会是有限的。这是由于他们的能力保留大量的水肿胀的状态,这不仅促进了由植物在水土壤养分利用率不足而且还可以改善土壤物理性质,如土壤团聚体的稳定性由上胶粒子在聚合物以及骨料表面涂层(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba,gydF4y2Ba11gydF4y2Ba]。商业农业消耗了大量的水;因此,从经济和环境保护的角度来看,水凝胶的表面下成立的频率,从而降低土壤灌溉和水的消耗,同时限制过多的生产废水含有不良,淋溶农用化学品。水凝胶的有效性作为一个水库的水可用于植物根区已经描述(gydF4y2Ba12gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba14gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

最近,水凝胶用于农业大多被追究他们的应用程序为运营商的农药肥料控释系统。活性物质的释放是激活土壤灌溉或降雨期间肿胀,释放的速度向外的水凝胶溶胀率有关gydF4y2Ba15gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba18gydF4y2Ba]。一些研究人员表示使用水凝胶作为种子生长的介质(gydF4y2Ba19gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

多种天然和合成聚合物已经用于制备水凝胶包括纤维素、壳聚糖、葡聚糖、琼脂糖、胶原蛋白、聚(乙烯醇)、聚gydF4y2BaNgydF4y2Ba乙烯基吡咯烷酮),聚(甲基丙烯酸2-hydroxyethyl酯),聚(丙烯酸),聚丙烯酰胺,聚gydF4y2BaNgydF4y2Ba异丙基丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba丙烯酸),聚(环氧乙烷)gydF4y2Ba21gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba25gydF4y2Ba]。由于低成本,丰富,环保属性,多糖是替代品的石油衍生品的制备高吸水性树脂(gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]。在过去的二十年中,可再生糖基单体就受到了全世界的关注。gydF4y2BaγgydF4y2Ba丁内酯和它的一些衍生品代表一个合适的来源可持续的聚合物。gydF4y2BaαgydF4y2Ba亚甲基-gydF4y2BaγgydF4y2Ba丁内酯(MBL),也称为Tulipalin,属于倍半萜烯内酯类的家庭。Tulipalin来自6-tuliposides发现在郁金香gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]或从生物质合成糖基衣康酸酐(gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。它被认为是最常见的循环模拟乙烯monomer-methyl丙烯酸甲酯(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba]。因此,它可以作为双单体自由基聚合和开环共聚[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba]。科勒et al。(2016)第一次使用MBL的开放形式,即。,sodium 4-hydroxy-2-methylenebutanoate (SHMB) as a comonomer in radical copolymerization [32gydF4y2Ba]。水凝胶具有优越的肿胀程度和舒适的处理被SHMB共聚,合成丙烯酰胺(AM)在不同比率的存在gydF4y2BaN, NgydF4y2Ba′制(丙烯酰胺)交联。肿胀的程度合成水凝胶是强烈依赖于SHMB内容和增加SHMB含量的增加和降低交联剂的浓度。作者证明了获得SHMB / AM水凝胶具有明显的肿胀程度高于基于丙烯酸酯共聚物的钠水凝胶点。gydF4y2Ba

本研究的目的是评估的药害Tulipalin本文水凝胶,比较常规和常用的基于聚(乙烯醇)水凝胶,聚丙烯酰胺和聚(丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba钠丙烯酸酯)的潜在的应用程序作为安全水库的水在土壤应力条件。gydF4y2Ba

2。材料和方法gydF4y2Ba

2.1。材料gydF4y2Ba

丙烯酰胺(AM, > 98%),gydF4y2Ba - - - - - -gydF4y2Ba亚甲基-gydF4y2BaγgydF4y2Ba丁内酯(MBL, 97%)、丙烯酸(AA, > 99%),gydF4y2BaN, NgydF4y2Ba′-methylenebisacrylamide (BIS, 99%),氘(DgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba啊,99.9%),2,2′-azobis (2-methylpropionamidine)盐酸盐(V-50, 97%)从西格玛奥德里奇,购买美国,作为收到。盐酸(35%),分析纯,购自Centralchem,斯洛伐克,氢氧化钠从船尾布拉迪斯拉发,斯洛伐克。gydF4y2Ba

聚(乙烯醇)、PVA (gydF4y2Ba ,gydF4y2Ba86 - 89年摩尔%水解;丙烯酰胺)和硼砂(四硼酸钠十水合物;医药化妆品、波兰)作为收到。gydF4y2Ba

2.2。水凝胶的合成gydF4y2Ba

水凝胶合成的整体方案描述了计划gydF4y2Ba1gydF4y2Ba(补充材料)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

合成了聚(丙烯酰胺)(PAM)水凝胶的方法Calvet et al。(2004)gydF4y2Ba33gydF4y2Ba]。聚acrylamide-co-sodium 4-hydroxy-2-methylenebutanoate)水凝胶(AM-SHMB)的摩尔比率3:1,1:1根据描述的方法合成了科勒et al。gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。聚(丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba丙烯酸钠水凝胶AM-SA摩尔比1:1,1:3,3:1合成方法前面描述的细节显示科勒et al。(2016)gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。聚(乙烯醇)-tetrahydroxyborate水凝胶(PVA-B1 PVA-B2,与摩尔比率33:1 PVA-B3, 1,和十一1 w / w)准备根据报告的常用方法与其他次要的修改(gydF4y2Ba34gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

描述的详细的合成gydF4y2Ba补充材料。gydF4y2Ba

2.3。核磁共振光谱学gydF4y2Ba

^1gydF4y2BaH NMR在DgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿瓦里安双子座300仪器在298 K在工作频率300 MHz。化学变化是在ppm参照内部标准,三甲基硅烷基丙酸(TSP)。gydF4y2Ba^13gydF4y2BaC NMR在DgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿瓦里安MR400在298 K。共聚参数测定,sodium4-hydroxy-2-methylenebutanoate (SHMB)被执行gydF4y2Ba原位gydF4y2Ba核磁共振技术使用瓦里安/安捷伦600 MHz光谱仪配备一个间接三重共振HCN-probe。核磁共振光谱AM-SHMB详细描述了科勒et al。(2016)gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。(图gydF4y2BaS1gydF4y2Ba补充材料)gydF4y2Ba

2.4。ATR-FTIR光谱学gydF4y2Ba

衰减全反射傅里叶变换红外光谱学(ATR-FTIR)进行了测量与那些时光8700光谱仪红外光谱NICOLET(热科学、英国)使用一个反弹ATR附件配备通用晶体。对于每个测试,光谱分辨率是2厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和64扫描进行(数据gydF4y2BaS2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaS5gydF4y2Ba补充材料)gydF4y2Ba

2.5。持水量、土壤水分损失和植物生长试验gydF4y2Ba

2.5.1。测量持水量的百分比(通车)gydF4y2Ba

用于测量土壤具有以下特点:通车土壤颗粒组成(77%,沙尘4%,壤土19%)是由沉降测量的方法。有机碳的含量是决定ca。2%, pH值(氯化钾)- 6.3,pH值(HgydF4y2Ba_2gydF4y2BaO) - 6.7,盐度是80毫克的氯化钾/ l。gydF4y2Ba

每125年的水凝胶,187.5,250毫克,对应于500年,750年和1000毫克每公斤干水凝胶的土壤干重分别是与250克干土混合,在250毫升容量的塑料罐子。当加权(明显gydF4y2Ba ),gydF4y2Ba200克的自来水在慢慢加入锅中,直到水渗透通过底部的孔。接下来,锅三次加渗透水,确保水凝胶吸收水的最大容量。后没有渗入的水从锅里,锅里又重了(标记gydF4y2Ba )。gydF4y2Ba一个控制实验,即。,without hydrogels, was also carried out. WHC was measured for each hydrogel at every concentration in three replicates.

与水饱和土壤重量的一锅。gydF4y2Ba 与土壤干锅的重量。gydF4y2Ba 锅的重量没有土壤。gydF4y2Ba

2.5.2。测量水潴留gydF4y2Ba

总含水饱和度后锅装满土壤含有水凝胶,土壤水分的损失权衡每个锅后一段时间,0.5、1、1.5、2、3、4、5天,测量。水肿(或者说是%)百分比计算如下:gydF4y2Ba

是重量的一锅装满土壤和水凝胶后指定时间gydF4y2Ba 是重量的一锅装满土壤和水凝胶完全饱和水。gydF4y2Ba

2.5.3。植物生长试验gydF4y2Ba

危害植物的毒性评估执行的水凝胶的植被大厅遇到了208年经合组织标准指导陆生植物生长试验。燕麦(gydF4y2Ba燕麦属漂白亚麻纤维卷gydF4y2Ba)和萝卜(gydF4y2Ba萝卜l . subvar。radicula珀耳斯。gydF4y2Ba)被选为双子叶植物和单子叶植物的代表,分别是(gydF4y2Ba35gydF4y2Ba]。土壤用于危害植物的毒性测试是一样的,用于测量通车。植物生长在聚丙烯(PP)进行评估锅(gydF4y2Ba= 90毫米和体积= 300厘米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba),它充满了控制土壤或土壤混合测试水凝胶添加以下浓度:250年,500年,750年,1.000毫克每公斤干水凝胶的土壤干重(s.d.w)。每个浓度准备一式三份(3锅为每个,燕麦和常见的萝卜)。20每个植物来自同源的种子播种在土壤的表面。苗生长14天受控条件下的植被。最佳的生长和发育的植物是确保通过维持适当的条件,包括植物生长所需的水平恒定的湿度(70%水容量)领域,温度(20±2°C)和恒光强度(7.000勒克斯)自动控制在16 h /日和8 h /晚上系统。gydF4y2Ba

危害植物的毒性测试提出了研究常用的测定等毒理学端点的幼苗根系生长,生物量(收益率)生产、种子萌发或叶绿素和类胡萝卜素含量百分比。gydF4y2Ba

生长抑制根和拍摄的燕麦和萝卜处理水凝胶相比,那些未经处理的植物是测量如前所述gydF4y2Ba36gydF4y2Ba]。植物幼苗的高度测量从最长的叶子,茎的基础。根的长度测量从最长的根根冠结。芽的生长抑制率、根和新鲜的物质(收益率)是根据计算gydF4y2Ba Cp在哪里拍摄的高度/长度/根(cm)在控制植物和Tp拍摄的高度/长度/根(cm)测试工厂。新鲜,Cp产量(g)的重量控制植物和Tp产量(g)的重量测试工厂。gydF4y2Ba

检测植物的干重量(DW)测定干燥后在75°C,直至恒重,根据gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba 干燥后的植物。gydF4y2Ba 干燥前是体重的新鲜植物。gydF4y2Ba

植物生长在土壤处理的视觉评估测试了水凝胶的浓度是由数码摄影应用。获得照片进行分析来确定任何类型的损伤幼苗进行了测试,包括它们的生长抑制,萎黄病和坏死。gydF4y2Ba

2.5.4。测量植物色素gydF4y2Ba

光合色素包括叶绿素含量gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和gydF4y2BabgydF4y2Ba以及类胡萝卜素根据提出的方法测定奥伦et al。(1995)gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。短暂,200毫克的新鲜叶子是彻底变均匀冷却砂浆中添加20毫升的80%丙酮然后离心机。总叶绿素(叶绿素的内容gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和gydF4y2BabgydF4y2Ba)和类胡萝卜素,表示为毫克/克的干重,是根据470年在波长的吸光度,计算647年和664海里。gydF4y2Ba

2.6。统计分析gydF4y2Ba

结果的意义是评估使用方差分析(方差分析)。最显著的差异(LSD)值在95%的置信水平计算使用图基测试。此外,标准偏差意味着决心和绘制的图。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

Tulipalin来自可再生能源,使这是一个单体自由基聚合和开环共聚。在此,共聚雇佣其乙烯基组和纳入聚合物网络gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba稳定的碳碳键。合成和表征的细节,包括机械、热重特性,扩散系数已经详细描述其他地方(gydF4y2Ba32gydF4y2Ba]。然而,应该提到肿胀程度的这些水凝胶之间13 000和40 000%,这取决于交联剂的浓度和SHMB内容。作为对比,代表更典型的高吸水性树脂水凝胶组成的AM /丙烯酸酯共聚物钠,准备在相同条件下,显示比SHMB-based水凝胶溶胀性能低得多。gydF4y2Ba

引用Tulipalin-based水凝胶和聚(丙烯酰胺)和聚(丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba钠丙烯酸酯)都不期望进行生物降解。另一个参照组聚(乙烯醇)的水凝胶(PVA-B)。Borate-crosslinked PVA水凝胶在准备过程中获得了越来越多的交联剂硼砂,期望提高凝胶的机械性能,如前所述[gydF4y2Ba38gydF4y2Ba,gydF4y2Ba39gydF4y2Ba]。干PVA-B ATR-FTIR光谱样本显示交联、半晶状的形态(见补充材料)。gydF4y2Ba

3.1。广阔以及土壤水分的损失gydF4y2Ba

正如所料,增加通车在土壤与水凝胶的浓度的增加(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。水凝胶组成的影响取决于通车的保水性能的水凝胶在压力下。样品含有强亲水单体SHMB和股价表现出广阔的最高价值。控制样品相比,从44%上升到大约60%通车。相反,在水凝胶含有硼砂,只有轻微的趋势增加增加的通车硼砂在水凝胶。gydF4y2Ba

水分潴留,这反映了水分的损失,决定考虑西隧的土壤持水量为整个体积达到最大的土壤。gydF4y2Ba

土壤水分损失的锅引入水凝胶是依赖于特定的水凝胶样品的浓度添加到土壤(数字gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2BaS6gydF4y2Ba,gydF4y2BaS7gydF4y2Ba补充材料)。gydF4y2Ba

增加的水凝胶在土壤、水分的损失低于控制样本。一般来说,相同的趋势是发现所有样品。虽然控制样品的水分潴留2天后低于15%,对所有样品测试浓度最高的水凝胶,它仍在40 - 60%的范围,因此相比表现出显著改善控制样本。作物的发展,一个适当的水分条件提供更高的吸收水分和养分的植物,从而使作物的全面发展。因此,土壤的管理是一个关键因素,允许通车作物生产的优化。测试水凝胶材料符合标准,可以改善土壤理化性质,使植物生长。显然,在现场条件,水凝胶的应用应该强烈与土壤质地和土壤有机质的土壤,负责西隧的关键部件。然而,结果证实,水凝胶的应用土壤必须妥善处理,因为植物生长和发展都依赖于他们的组成和浓度特别是土壤。近期文献综述对水凝胶的潜在的应用主要集中在其效用作为农业土壤调节剂。Agaba et al。(2011)报道,在森林种植园建立水凝胶的优点。 Moisture retention of commercially available cross-linked sodium polyacrylate hydrogels influenced soil properties, including aeration, temperature, nutrient transport, and water uptake and transformation, resulting in enhanced plant growth [14gydF4y2Ba]。Demitri et al。(2013)研究了纤维素基水凝胶的三个公式的适用性,通过碳化二亚胺交联,控释载体的水分和养分在干旱沙漠地区。gydF4y2Ba

作者报道,应用水凝胶可以控制释放储存的水随着土壤的蒸发,因此保持土壤湿度在相对较长的时间。此外,水凝胶的存在增加土壤孔隙度,提供更好的植物根系氧化(gydF4y2Ba40gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

Parvathy和Jyothi(2014)报道的影响皂化木薯淀粉-gydF4y2BaggydF4y2Ba聚(丙烯酰胺)水凝胶的物理化学和生物特性的土壤。的水分保留在土壤中提供了一个更好的控制释放吸附水的依赖使用水凝胶的浓度(gydF4y2Ba41gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3.2。植物生长Test-Germination、生长抑制、干燥和新鲜的事gydF4y2Ba

生长抑制(GI)的拍摄高度、根长度、和新鲜的植物在测试表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。计算平均值(意思是三个复制)至少提出了显著差异表gydF4y2BaS1gydF4y2Ba(补充材料)。gydF4y2Ba

实验的结果显示,第一组的水凝胶分析包括PAM -和Tulipalin本文(AM-SHMB)高吸水性树脂没有显著影响植物的测试参数。萝卜,纯PAM在所有测试参数中表现出强大的影响力比燕麦;然而,胃肠道没有超过8%相比,在这两种情况下控制植物(表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。此外,胃肠道的新鲜的事和芽燕麦几乎没有什么区别控制植物PAM处理时。应该注意的是,这种水凝胶引起轻微增强燕麦根比未经处理的植物的生长;这一发现是非常重要的在作物种植在土壤水分不足。gydF4y2Ba

较高含量的AM-SHMB 3:1和AM-SHMB 1:1水凝胶在土壤中略有促进芽的生长和新鲜的都检查植物(ca。10%,比未经处理的植物)。的比例是和SHMB水凝胶样品没有影响拍摄和绿色增长的促进。Tulipalin的影响本文GI的水凝胶两种测试植物的根系是无关紧要的,除了在AM-SHMB 1:1水凝胶的浓度更高,稍微抑制萝卜的根的生长;然而,胃肠道不超过10%。gydF4y2Ba

结果获得的生长抑制的AM-SA水凝胶显示各种对胃肠道的影响%值。增加土壤中的AM-SA 3:1水凝胶浓度导致轻微的促进增长的绿色部分和新鲜的燕麦幼苗(表的问题gydF4y2Ba3gydF4y2Ba),而在胃肠道有几乎没有变化的根源。然而,应该指出的是,在低浓度的水凝胶,轻微的抑制特别新鲜的观察问题。相比之下,增加AM-SA 3:1导致土壤水凝胶的浓度增加,拍摄和新鲜的胃肠道在萝卜(10%比未经处理的植物)。然而,稍微积极影响被观察到萝卜根长度。gydF4y2Ba

AM-SA水凝胶浓度较高的丙烯酸酯钠(见AM-SA 1:1和AM-SA 1:3在表gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,数据gydF4y2BaS8gydF4y2Ba和gydF4y2BaS10gydF4y2Ba补充材料)产生对绿色部分最好是负面影响和新鲜的物质增长与主要积极GI %值两种测试植物,即使抑制仍高达10%相比控制植物。根两种测试植物表现出相当抵抗AM-SA 1:1水凝胶,和胃肠道%值相比几乎没有改变,甚至控制植物与土壤中AM-SA 1:1水凝胶浓度的增加,图gydF4y2BaS12,gydF4y2Ba补充材料。AM-SA 1:3水凝胶的浓度增加逐渐增加的百分比增长引起的抑制根从- GI %值最低浓度的水凝胶应用于土壤,即。250和500毫克/公斤,积极GI与轻微抑制拍摄增长%达到约5 - 7%相比控制植物。gydF4y2Ba

胃肠道的芽、根和新鲜的问题检查植物处理PVA-B水凝胶是依赖于水凝胶浓度(表gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。土壤中PVA-B物质的浓度越高,越有害效应(数字gydF4y2BaS9gydF4y2Ba,gydF4y2BaS11gydF4y2Ba补充材料)。萝卜根被发现是最敏感的对水凝胶进行了测试,不仅因为他们的胃肠道是依赖PVA-B浓度的增加土壤中还在水凝胶的硼砂。PVA-B1 GI萝卜根处理样本,PVA-B2,和PVA-B3最高浓度土壤中是按照以下顺序:15 < 23 < 31%,分别,虽然这些值的根源燕麦如下:9 < < 18%(表11gydF4y2Ba4gydF4y2Ba,图gydF4y2Ba向gydF4y2Ba补充材料)。预计增加的硼砂水凝胶会导致增加有毒植物根系的影响,因为根据欧洲化学品局和报告来自美国国家医学图书馆、硼砂(BgydF4y2Ba_4gydF4y2BaNagydF4y2Ba_2gydF4y2BaOgydF4y2Ba_7gydF4y2Bah·10gydF4y2Ba_2gydF4y2BaO),可能导致严重的健康和环境风险(gydF4y2Ba42gydF4y2Ba,gydF4y2Ba43gydF4y2Ba]。比较水凝胶的抑制作用PVA-B萝卜和燕麦根,应该注意的是,萝卜的GI值%gydF4y2Baca。gydF4y2Ba两倍的燕麦。gydF4y2Ba

在所有测试水凝胶中,那些基于PVA显示最有害影响射击生长的植物;然而,这种效果更加明显的萝卜比燕麦。群PVA-B水凝胶,发现越来越多的硼砂在水凝胶中发挥了重要作用抑制萝卜拍摄增长;即硼砂在水凝胶含量越高,越高抑制。燕麦是不太敏感的芽硼砂在水凝胶的浓度增加。一般来说,比较测试参数的变化在两个工厂处理所有检查水凝胶,双子叶萝卜比单子叶植物的燕麦的标本更敏感。gydF4y2Ba

分析结果对胃肠道的新鲜,射击,和根的燕麦和萝卜透露,帕姆,AM-SHMB, AM-SA水凝胶导致非常低的危害(ca。10%相比,控制植物)测试参数甚至在最高浓度土壤中应用。在这些水凝胶中,那些AM-SHMB组成的单位,特别是AM-SHMB 3:1比例,发现至少有有毒物质对萝卜和非常低的负面影响根系生长相比,在控制植物。考虑拍摄的抑制作用和新鲜的燕麦和萝卜,其他测试水凝胶相比,Tulipalin本文水凝胶作为高吸水性树脂稍微提升测试的绿色部分植物的生长,从而导致胃肠道百分比的负面价值,特别是在更高的水凝胶浓度。gydF4y2Ba

最近,由于日益增长的商业利益和可用性水凝胶对农业的目的,越来越多的研究致力于水凝胶对植物的影响。种子萌发和幼苗早期发展阶段是至关重要的任何植物的生长和发育。成功建立农作物水分取决于可用性和常受到贫困的土壤水分水平尤其是在水分亏缺环境。gydF4y2Ba

百分比发芽的植物处理所有测试水凝胶是类似的,范围从89年的100%相比,控制植物(表gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)。最高的萌发抑制是由PVA-B水凝胶;然而,效果是微不足道的,更依赖于水凝胶的浓度土壤中比在水凝胶的类型。gydF4y2Ba

Zhang et al。(2017)准备阴离子纤维素水凝胶表现出微孔结构和高亲水性,导致优良的吸水性能。种子发芽实验证实,与合适的羧酸盐阴离子纤维素水凝胶含量可以作为植物生长调节剂和促进种子的萌发和生长gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba]。Montesano et al。(2015)评估了纤维素基水凝胶,由两个纤维素衍生物,羧甲基纤维素钠,hydroxyethylcellulose,使用柠檬酸作为交联剂的发展两个萝卜(gydF4y2Ba萝卜gydF4y2Bal . var。gydF4y2BaradiculagydF4y2Ba珀耳斯),黄瓜(gydF4y2BaCucumis巨大成功gydF4y2Bal .)、香雪球(gydF4y2Ba香雪球gydF4y2Baspp),和矢车菊属(gydF4y2Ba矢车菊属gydF4y2Baspp。)gydF4y2Ba44gydF4y2Ba]。此外,水凝胶的影响黄瓜和罗勒检查情况进行温室栽培试验。作者报道,旁边的明显影响水凝胶在增加容器容量(最大数量的水饱和后的基质和结束时滴),蔬菜的种子和观赏物种都没有显示任何药害的症状在水凝胶的存在。此外,矢车菊属表现出非常高的萌发指数作为根发展和种子发芽的平均数量在水凝胶的存在显著高于控制。甜罗勒植物生长在珍珠岩修改与水凝胶还显示增强的增长而言,新鲜的生物量的增长46天后。这些结果证实了水凝胶通常报道的积极作用促进植物生长和减少不利影响的水压力(gydF4y2Ba45gydF4y2Ba,gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。Akhter et al。(2004)研究了水凝胶的影响由聚合的丙烯酰胺(gydF4y2BaN, NgydF4y2Ba-methylenebisacrylamide)和混合钠和钾的丙烯酸盐砂壤土和粘土土壤的水分特性以及对经济增长的反应三个植物物种,viz.大麦(gydF4y2Ba大麦芽gydF4y2Bal .)、小麦(gydF4y2Ba小麦gydF4y2Bal .)和鹰嘴豆(gydF4y2Ba中投arietinumgydF4y2Bal .)。测试的结果显示,添加水凝胶可以提高土壤的蓄水和增强幼苗生长。小麦和大麦种子萌发没有影响,但幼苗生长的物种被水凝胶治疗改善。水凝胶治疗导致推迟几天枯萎的幼苗生长在土壤与控制条件。此外,水凝胶治疗是有效改善土壤水分有效性,从而增加了植物。李et al。(2013)研究了阴离子聚丙烯酰胺的作用和使用木质素合成生物聚合物,玉米淀粉、丙烯酰胺、丙烯酸和水土流失、水质、白菜和增长(gydF4y2Ba芸苔属植物定gydF4y2Bal .)。作者在发芽测试中没有注意任何毒性作用。都测试了水凝胶的引入土壤增加白菜干重(gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。其他作者还发现,PAM应用土壤改良棉花萌发在现场条件下(gydF4y2Ba48gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

从燕麦根照片(图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),直接在根区水凝胶的存在可以让填的空的空间在土壤和促进水和营养吸收。gydF4y2Ba

增加的浓度Tulipalin本文水凝胶导致土壤干重下降(尤其是对萝卜),同时增加新的物质和拍摄高度(会于长滩举行9%)相比,控制植物(图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba、表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)。绿色植物生长的部分集中的原因是,植物的根系统还强烈发展的分支,因此有更大的表面积,向植物提供养分和水(图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

相比之下,缩短植物的根由于PVA水凝胶接触有限的新鲜和干物质的植物。gydF4y2Ba

与上述水凝胶相比,虽然干重抑制指出对于植物处理AM-SA水凝胶的浓度增加,新鲜的物质的变化值的变化取决于水凝胶的合成。样本AM-SA 3:1促进了增长燕麦的拍摄和新鲜的事,但抑制增长的拍摄和新鲜的萝卜。相比之下,样本AM-SA 1:3抑制新鲜燕麦,但相同的样本的浓度增加积极影响新鲜萝卜植物物质水平。gydF4y2Ba

PVA-B水凝胶抑制新鲜和干物质的植物,和毒性的程度依赖于水凝胶浓度的增加和硼砂的数量。水凝胶和硼砂的浓度越高,抑制作用越强的新鲜和干物质和射击和根系生长。这意味着根暴露于这些水凝胶不便于水从土壤吸收,从而限制水吸收和营养分布。最理性的原因是硼砂盐的存在强烈吸收水非常接近附近的根源。在所有测试水凝胶,Tulipalin本文是最环保的,因为他们的成功创建了一个水库的水压力可以通过植物根系在实验条件如干旱。此外,适当的湿度在根区域提供了一个最优分布和吸收的可溶性营养物质以及保护根免受过多的盐或其他外源性物质的稀释直接附近的根源。gydF4y2Ba

视觉评估测试两种测试植物幼苗生长在土壤处理测试水凝胶图所示gydF4y2Ba5gydF4y2Ba和gydF4y2Ba6gydF4y2Ba和gydF4y2BaS8gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2BaS11gydF4y2Ba(补充材料)。不典型症状坏死定义为通过伤害或疾病观察细胞迅速死亡。然而,泛黄的叶边的萝卜幼苗生长的PVA-B水凝胶浓度的增加表明萎黄病的开始定义为减少叶绿素含量在绿色植物(图的一部分gydF4y2BaS11gydF4y2Ba补充材料)。gydF4y2Ba

3.3。叶绿素和类胡萝卜素含量的变化gydF4y2Ba

添加水凝胶的影响总叶绿素和类胡萝卜素的含量在燕麦和萝卜苗图所示gydF4y2Ba7gydF4y2Ba和gydF4y2BaS14系列gydF4y2Ba,gydF4y2BaS15gydF4y2Ba(增刊。垫)。一般来说,越来越多的水凝胶在土壤中导致叶绿素含量逐渐减少在绿色的植物部分。植物色素含量对水凝胶的测试组以下顺序:PVA-B < AM-SA < AM-SHMB和PAM水凝胶。gydF4y2Ba

影响植物的叶绿素水平最低的指出了PAM AM-SHMB水凝胶,降低叶绿素和类胡萝卜素含量在10%(图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。相比之下,尽管只有轻微的影响(10%以内)AM-SA观察水凝胶在oat中叶绿素的含量和叶绿素和类胡萝卜素在萝卜,更高的有害效应AM-SA水凝胶指出在叶绿素在燕麦(图的内容gydF4y2BaS14系列gydF4y2Ba补充材料)。AM-SA的复合水凝胶对物质的量的影响最小的植物。gydF4y2Ba

最强的负面影响叶绿素和类胡萝卜素含量为PVA-B指出水凝胶(图gydF4y2BaS15gydF4y2Ba补充材料)。除了显著影响水凝胶浓度的降低这些物质的植物,减少略明显因为硼砂含量增加的水凝胶。叶绿素和类胡萝卜素含量最高的减少都是类似的植物处理水凝胶PVA-B3最高浓度土壤中(34%)比控制植物。gydF4y2Ba

的基础上获得的结果,很明显,生物水凝胶可以成功地用作环保水库对植物生长和建立在干旱的环境。流行和商用非降解性水凝胶可以用于农业用途;然而,它们的浓度应控制来避免他们的生物,负面影响土壤生产力。附加的测试水凝胶可以提高土壤的蓄水和增强幼苗生长。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

水解的可再生形式单体Tulipalin可以与丙烯酰胺共聚提供聚(丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba钠4-hydroxy-2-methylenebutanoate) (AM-SHMB)高吸水性树脂水凝胶。在目前的研究中,这种新型的植物性毒素的性质研究了水凝胶的相比其他类型的水凝胶的性质如聚丙烯酰胺(PAM),聚(丙烯酰胺-gydF4y2Ba有限公司gydF4y2Ba钠丙烯酸酯)(AM-SA)和聚(乙烯醇)硼砂(PVA-B),通常商业上使用的高吸水性树脂。AM-SHMB水凝胶的共聚单体克分子数相等的内容(AM-SHMB 1:1)一起AM-SA水凝胶测试中显示最高的广阔与土壤水分潴留明显高于纯水凝胶。Tulipalin本文水凝胶,尤其是AM-SHMB 3:1比例,被发现是最有毒的只有非常低的负面影响对萝卜根增长相比控制植物。此外,与其他测试水凝胶相比,Tulipalin本文水凝胶作为高吸水性树脂稍微提升绿色部分的萝卜和燕麦的生长植物,尤其是在高水凝胶浓度。Tulipalin本文水凝胶和聚丙烯酰胺水凝胶,也影响叶绿素和类胡萝卜素含量最低的两个调查植物,减少这些物质中只有10%。gydF4y2Ba

从获得的结果,可以得出结论,Tulipalin本文水凝胶可以成功地使用作为植物生长的环境友好型水库和建立在干旱的环境。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突有关的出版。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这项工作是由法定的活动补贴从波兰科学和高等教育学院数学和自然科学的Jan Długosz大学琴斯托霍瓦(DS /买理财产品买/ 5003/2017)。gydF4y2Ba

补充材料gydF4y2Ba

辅料:支持方案、数据和详细描述水凝胶的合成。gydF4y2Ba(gydF4y2Ba补充材料gydF4y2Ba)gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

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