Полимерные гидрогели в сельском хозяйстве (обзор)

Полимерные гидрогели в сельском хозяйстве (обзор)

Автор: Максимова Ю.Г., Щетко В.А., Максимов А.Ю.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Обзоры, проблемы

Статья в выпуске: 1 т.58, 2023 года.

Бесплатный доступ

Полимерные гидрогели (ПГГ) формируются при набухании трехмерно сшитых гидрофильных полимеров и характеризуются, как правило, высокой влагоудерживающей способностью (K. Rop с соавт., 2019; N. Singh с соавт., 2021; A. Sikder с соавт., 2021). Влагоемкость и возможность пролонгированного высвобождения удобрений, пестицидов и биопрепаратов делает их перспективными для использования в сельском хозяйстве (P. Rychter с соавт., 2016; A. Sikder с соавт., 2021). ПГГ снижают необходимость частой ирригации, увеличивают скорость прорастания семян, рост растений, приживаемость рассады, усиливают рост корней, предотвращают эрозию почвы, передозировку пестицидов и удобрений (N. Singh с соавт., 2021). По происхождению ПГГ делятся на синтетические и природные; синтетические гидрогели, главным образом полимеры и сополимеры акриламида и акриловой кислоты, обладают значительной влагоудерживающей способностью и прочностью, однако слабо подвергаются деградации в почвах (А.В. Смагин с соавт., 2014; B. Wilske с соавт., 2014). Известно, что микроорганизмы способны использовать ПГГ на основе акриловых полимеров в качестве источника азота и/или углерода для роста (H. Matsuoka с соавт., 2002; M. Bao с соавт., 2010; F. Yu с соавт., 2015) за счет наличия амидазной активности (F. Yu с соавт., 2015; A. Nyyssölä с соавт., 2019), обеспечивая их постепенное разложение в почве. Природные гидрогели, среди которых преобладают ПГГ на основе целлюлозы, обладают меньшей прочностью, но при этом подвержены биоразложению и экологически безопасны (R. Kundu с соавт., 2022). Кроме целлюлозы, в качестве влагоудерживающих сильнонабухающих агентов природного происхождения используют коллаген (Z.-Y. Hu с соавт., 2021), альгинаты (B. Tomadoni с соавт., 2020), хитозаны (A. Zinchenko с соавт., 2022), другие полисахариды. Перспективное направление - применение гидрогелей как носителей для пролонгированного высвобождения удобрений, главным образом мочевины (P. Rychter с соавт., 2016; W. Tanan с соавт., 2021), пестицидов (C. Xu с соавт., 2021; C. Bai с соавт., 2015; F.E. Baloch с соавт., 2021; D. Zheng с соавт., 2022), для внесения в почву микробных препаратов, в том числе фосфатмобилизующих и азотфиксирующих бактерий (C.S. Wu, 2008; А.В. Коврижников с соавт., 2021). Для более активного внедрения ПГГ в практику следует снижать их себестоимость, главным образом за счет создания композиционных материалов на основе отходов сельского хозяйства и биотехнологических производств. Необходимо сочетать положительные качества синтетических и натуральных ПГГ, синтезируя полусинтетические гидрогели, которые подвержены биодеградации и не загрязняют окружающую среду, обладают оптимальной механической прочностью и водопоглощающей способностью. Как влагоудерживающие и антиэрозионные агенты более перспективны гидрогели на основе полимеров и сополимеров акрил-амида и акриловой кислоты (I.G. Panova с соавт., 2021; Н.Б. Садовникова с соавт., 2014; А.В. Смагин с соавт., 2014), как носители удобрений и пестицидов - натуральные и «полусинтетические» ПГГ (P. Jungsinyatam с соавт., 2022; A. Di Martino с соавт., 2021). В настоящем обзоре обобщены современные сведения о применении ПГГ различного состава в сельском хозяйстве, приведены данные о положительном влиянии ПГГ на водный баланс почв, урожайность, рост, выживаемость различных сельскохозяйственных культур, прорастание семян и товарные качества корнеплодов, а также обозначены перспективы развития этого направления в сельском хозяйстве.

Еще

Полимерные гидрогели, влагоудерживающая способность, биопрепараты, удобрения, пестициды

Короткий адрес: https://sciup.org/142238092

IDR: 142238092   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2023.1.23rus

Список литературы Полимерные гидрогели в сельском хозяйстве (обзор)

  • Rop K., Mbui D., Njomo N., Karuku G.N., Michira I., Ajayi R.F. Biodegradable water hyacinth cellulose-graft-poly(ammonium acrylate-co-acrylic acid) polymer hydrogel for potential agricul-tural application. Heliyon, 2019, 5(3): e01416 (doi: 10.1016/j.heliyon.2019.e01416).
  • Singh N., Agarwal S., Jain A., Khan S. 3-Dimensional cross linked hydrophilic polymeric network “hydrogels”: an agriculture boom. Agricultural Water Management, 2021, 253: 106939 (doi: 10.1016/j.agwat.2021.106939).
  • Al-Jabari M., Abu Ghyadah R., Alokely R. Recovery of hydrogel from baby diaper wastes and its application for enhancing soil irrigation management. Journal of Environmental Management, 2019, 239: 255-261 (doi: 10.1016/j.jenvman.2019.03.087).
  • Sikder A., Pearce A.K., Parkinson S.J., Napier R., O’Reilly R.K. Recent trends in advanced polymer materials in agriculture related applications. ACS Applied Polymer Materials, 2021, 3(3): 1203-1217 (doi: 10.1021/acsapm.0c00982).
  • Nascimento C.D.V., Simmons R.W., de Andrade Feitosa J.P., dos Santos Dias C.T., Cristina M., Costa G. Potential of superabsorbent hydrogels to improve agriculture under abiotic stresses. Journal of Arid Environments, 2021, 189: 104496 (doi: 10.1016/j.jaridenv.2021.104496).
  • Green V.S., Stott D.E. Polyacrylamide: a review of the use, effectiveness, and cost of a soil erosion control amendment. In: Sustaining the global farm /D.E. Stott, R.H. Mohtar, G.C. Stein-hardt (eds.). USA, West Lafayette, 2001.
  • Panova I.G., Ilyasov L.O., Khaidapova D.D., Bashina A.S., Smagin A.V., Ogawa K., Adachi Y., Yaroslavov A.A. Soil conditioners based on anionic polymer and anionic micro-sized hydrogel: a comparative study. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2021, 610: 125635 (doi: 10.1016/j.colsurfa.2020.125635).
  • Cao L., Li N. Activated-carbon-filled agarose hydrogel as a natural medium for seed germination and seedling growth. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 177: 383-391 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.02.097).
  • Rychter P., Kot M., Bajer K., Rogacz D., Šišková A., Kapuśniak J. Utilization of starch films plasticized with urea as fertilizer for improvement of plant growth. Carbohydrate Polymers, 2016, 137: 127-138 (doi: 10.1016/j.carbpol.2015.10.051).
  • Kiran, Tiwari R., Krishnamoorthi S., Kumar K. Synthesis of cross-linker devoid novel hydrogels: Swelling behaviour and controlled urea release studies. Journal of Environmental Chemical Engi-neering, 2019, 7(4): 103162 (doi: 10.1016/j.jece.2019.103162).
  • Guo Y., Guo R., Shi X., Lian S., Zhou Q., Chen Y., Liu W., Li W. Synthesis of cellulose-based superabsorbent hydrogel with high salt tolerance for soil conditioning. International Journal of Biological Macromolecules, 2022, 209(Part A): 1169-1178 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.04.039).
  • Lin X., Guo L., Shaghaleh H., Hamoud Y.A., Xu X., Liu H. A TEMPO-oxidized cellulose nanofibers/MOFs hydrogel with temperature and pH responsiveness for fertilizers slow-re-lease. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 191: 483-491 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.09.075).
  • Wang Y., Shaghaleh H., Hamoud Y.A., Zhang S., Li P., Xu X., Liu H. Synthesis of a pH-responsive nano-cellulose/sodium alginate/MOFs hydrogel and its application in the regulation of water and N-fertilizer. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 187: 262-271 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.07.154).
  • Zhang Z., Wang X., Liu T., Liu L., Yu C., Tian Y., Zhang X., Shen J. Al3+ coordinated chitosan hydrogel with ultrahigh water absorbency and environmental response. Materials & Design, 2022, 214: 110390 (doi: 10.1016/j.matdes.2022.110390).
  • Qureshi M.A., Nishat N., Jadoun S., Ansari M.Z. Polysaccharide based superabsorbent hydrogels and their methods of synthesis: a review. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications, 2020, 1: 100014 (doi: 10.1016/j.carpta.2020.100014).
  • Садовникова Н.Б., Смагин А.В., Сидорова М.А. Термодинамическая оценка влияния сильнонабухающих полимерных гидрогелей на водоудерживающую способность модель-ных пористых сред. Почвоведение, 2014, 4: 455-465 (doi: 10.7868/S0032180X14040066).
  • Sennakesavan G., Mostakhdemin M., Dkhar L.K., Seyfoddin A., Fatihhi S.J. Acrylic acid/acryla-mide based hydrogels and its properties — a review. Polymer Degradation and Stability, 2020, 180: 109308 (doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2020.109308).
  • Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Николаева Е.И. Термодинамический анализ влияния сильнонабухающих полимерных гидрогелей на физическое состояние образцов почв и грунтов. Почвоведение, 2014, 2: 192-202 (doi: 10.7868/S0032180X14020117).
  • Смагин А.В., Садовникова Н.Б., Смагина М.В. Биодеструкция сильнонабухающих полимерных гидрогелей и ее влияние на водоудерживающую способность почв. Почвоведение, 2014, 6: 716-723 (doi: 10.7868/S0032180X14060100).
  • Bauli C.R., Lima G.F., de Souza A.G., Ferreira R.R., Rosa D.S. Eco-friendly carboxymethyl cellulose hydrogels filled with nanocellulose or nanoclays for agriculture applications as soil con-ditioning and nutrient carrier and their impact on cucumber growing. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2021, 623: 126771 (doi: 10.1016/j.colsurfa.2021.126771).
  • Rather R.A., Bhat M.A., Shalla A.H. An insight into synthetic and physiological aspects of super-absorbent hydrogels based on carbohydrate type polymers for various applications: a review. Carbo-hydrate Polymer Technologies and Applications, 2022, 3: 100202 (doi: 10.1016/j.carpta.2022.100202).
  • Wang Y., Liu M., Ni B., Xie L. Κ-carrageenan-sodium alginate beads and superabsorbent coated nitrogen fertilizer with slow-release, water-retention, and anticompaction properties. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51(3): 1413-1422 (doi: 10.1021/ie2020526).
  • Arafa E.G., Sabaa M.W., Mohamed R.R., Elzanaty A.M., Abdel-Gawad O.F. Preparation of biodegradable sodium alginate/carboxymethylchitosan hydrogels for the slow-release of urea fer-tilizer and their antimicrobial activity. Reactive and Functional Polymers, 2022, 174: 105243 (doi: 10.1016/j.reactfunctpolym.2022.105243).
  • Arafa E.G., Sabaa M.W., Mohamed R.R., Kamel E.M., Elzanaty A.M., Mahmoud A.M., Abdel-Gawad O.F. Eco-friendly and biodegradable sodium alginate/quaternized chitosan hydrogel for controlled release of urea and its antimicrobial activity. Carbohydrate Polymers, 2022, 291: 119555 (doi: 10.1016/j.carbpol.2022.119555).
  • Kundu R., Mahada P., Chhirang B., Das B. Cellulose hydrogels: green and sustainable soft biomaterials. Current Research in Green and Sustainable Chemistry, 2022, 5: 100252 (doi: 10.1016/j.crgsc.2021.100252).
  • Meng Y., Liu X., Li C., Liu H., Cheng Y., Lu J., Zhang K., Wang H. Super-swelling lignin-based biopolymer hydrogels for soil water retention from paper industry waste. International Jour-nal of Biological Macromolecules, 2019, 135: 815-820 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.05.195).
  • Li S., Chen G. Agricultural waste-derived superabsorbent hydrogels: Preparation, performance, and socioeconomic impacts. Journal of Cleaner Production, 2020, 251: 119669 (doi: 10.1016/j.jcle-pro.2019.119669).
  • Воскобойников И.В., Константинова С.А., Коротков А.Н., Михайлов А.И., Никольский С.Н. Получение гидрогелей нанокристаллической целлюлозы из растительного сырья. Лесной вестник, 2010, 6: 151-153.
  • Ventura-Cruz S., Tecante A. Nanocellulose and microcrystalline cellulose from agricultural waste: review on isolation and application as reinforcement in polymeric matrices. Food Hydrocolloids, 2021, 118: 106771 (doi: 10.1016/j.foodhyd.2021.106771).
  • Zhang H., Yang M., Luan Q., Tang H., Huang F., Xiang X., Yang C., Bao Y. Cellulose anionic hydrogels based on cellulose nanofibers as natural stimulants for seed germination and seedling growth. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2017, 65(19): 3785-3791 (doi: 10.1021/acs.jafc.6b05815).
  • Hu Z.-Y., Chen G., Yi S.-H., Wang Y., Liu Q., Wang R. Multifunctional porous hydrogel with nutrient controlled-release and excellent biodegradation. Journal of Environmental Chemical En-gineering, 2021, 9(5): 106146 (doi: 10.1016/j.jece.2021.106146).
  • Tomadoni B., Salcedo M.F., Mansilla A.Y., Casalongué C.A., Alvarez V.A. Macroporous algi-nate-based hydrogels to control soil substrate moisture: effect on lettuce plants under drought stress. European Polymer Journal, 2020, 137: 109953 (doi: 10.1016/j.eurpolymj.2020.109953).
  • Zinchenko A., Sakai T., Morikawa K., Nakano M. Efficient stabilization of soil, sand, and clay by a polymer network of biomass-derived chitosan and carboxymethyl cellulose. Journal of Envi-ronmental Chemical Engineering, 2022, 10(1): 107084 (doi: 10.1016/j.jece.2021.107084).
  • Zhang S., Yang Y., Gao B., Wan Y., Li Y.C., Zhao C. Bio-based Interpenetrating network polymer composites from locust sawdust as coating material for environmentally friendly con-trolled-release urea fertilizers. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2016, 64(28): 5692-5700 (doi: 10.1021/acs.jafc.6b01688).
  • Chiaregato C.G., França D., Messa L.L., dos Santos Pereira T., Faez R. A review of advances over 20 years on polysaccharide-based polymers applied as enhanced efficiency fertilizers. Carbo-hydrate Polymers, 2022, 279: 119014 (doi: 10.1016/j.carbpol.2021.119014).
  • Raafat A.I., Eid M., El-Arnaouty M.B. Radiation synthesis of superabsorbent CMC based hydro-gels for agriculture applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2012, 283: 71-76 (doi: 10.1016/j.nimb.2012.04.011).
  • Guo L., Wang Y., Wang M., Shaghaleh H., Hamoud Y.A., Xu X., Liu H. Synthesis of bio-based MIL-100(Fe)@CNF-SA composite hydrogel and its application in slow-release N-fertilizer. Jour-nal of Cleaner Production, 2021, 324: 129274 (doi: 10.1016/j.jclepro.2021.129274).
  • Chaudhuri S.D., Dey A., Upganlawar S., Chakrabarty D. Influence of clay concentration on the absorption and rheological attributes of modified cellulose /acrylic acid based hydrogel and the application of such hydrogel. Materials Chemistry and Physics, 2022, 282: 125942 (doi: 10.1016/j.matchemphys.2022.125942).
  • Zhang Y., Tian X., Zhang Q., Xie H., Wang B., Feng Y. Hydrochar-embedded carboxymethyl cellulose-g-poly(acrylic acid) hydrogel as stable soil water retention and nutrient release agent for plant growth. Journal of Bioresources and Bioproducts, 2022, 7(2): 116-127 (doi: 10.1016/j.jobab.2022.03.003).
  • Tanan W., Panichpakdee J., Saengsuwan S. Novel biodegradable hydrogel based on natural pol-ymers: Synthesis, characterization, swelling/reswelling and biodegradability. European Polymer Journal, 2019, 112: 678-687 (doi: 10.1016/j.eurpolymj.2018.10.033).
  • Tanan W., Panichpakdee J., Suwanakood P., Saengsuwan S. Biodegradable hydrogels of cassava starch-g-polyacrylic acid/natural rubber/polyvinyl alcohol as environmentally friendly and highly efficient coating material for slow-release urea fertilizers. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2021, 101: 237-252 (doi: 10.1016/j.jiec.2021.06.008).
  • Kenawy E.-R., Seggiani M., Cinelli P., Elnaby H.M.H., Azaam M.M. Swelling capacity of sugarcane bagasse-g-poly(acrylamide)/attapulgite superabsorbent composites and their application as slow re-lease fertilizer. European Polymer Journal, 2020, 133: 109769 (doi: 10.1016/j.eurpolymj.2020.109769).
  • Abdel-Raouf M.E., El-Saeed S.M., Zaki E.G., Al-Sabagh A.M. Green chemistry approach for preparation of hydrogels for agriculture applications through modification of natural polymers and investigating their swelling properties. Egyptian Journal of Petroleum, 2018, 27(4): 1345-1355 (doi: 10.1016/j.ejpe.2018.09.002).
  • Songara J.C., Patel J.N. Synthesis of guar gum-based hydrogel for sugarcane field solid conditioning. Journal of the Indian Chemical Society, 2021, 98(11): 10022 (doi: 10.1016/j.jics.2021.100220).
  • Wu Y., Brickler C., Li S., Chen G. Synthesis of microwave-mediated biochar-hydrogel compo-sites for enhanced water absorbency and nitrogen release. Polymer Testing, 2021, 93: 106996 (doi: 10.1016/j.polymertesting.2020.106996).
  • Ban M.T., Mahadin N., Karim K.J.A. Synthesis of hydrogel from sugarcane bagasse extracted cellulose for swelling properties study. Materials Today: Proceedings, 2022, 50: 2567-2575 (doi: 10.1016/j.matpr.2021.08.342).
  • Rizwan M., Gilani S.R., Durrani A.I., Naseem S. Kinetic model studies of controlled nutrient release and swelling behavior of combo hydrogel using Acer platanoides cellulose. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 2022, 131: 104137 (doi: 10.1016/j.jtice.2021.11.004).
  • Cui C., Jia Y., Sun Q., Yu M., Ji N., Dai L., Wang Y., Qin Y., Xiong L., Sun Q. Recent advances in the preparation, characterization, and food application of starch-based hydrogels. Carbohydrate Polymers, 2022, 291: 119624 (doi: 10.1016/j.carbpol.2022.119624).
  • Kowalski G., Ptaszek P., Kuterasiński Ł. Swelling of hydrogels based on carboxymethylated starch and poly(acrylic acid): nonlinear rheological. Approach Polymers, 2020, 12: 2564 (doi: 10.3390/polym12112564).
  • Kusnin N., Syed M.A., Ahmad S.A. Toxicity, pollution and biodegradation of acrylamide – a mini review. Journal of Biochemistry, Microbiology and Biotechnology, 2015, 3(2): 6-12.
  • Tepe Y., Çebi A. Acrylamide in environmental water: a review on sources, exposure, and public health risks. Expo Health, 2019, 11: 3-12 (doi: 10.1007/s12403-017-0261-y).
  • Khan H., Iram, Gul K., Ara B., Khan A., Ali N., Ali N., Bilal M. Adsorptive removal of acrylic acid from the aqueous environment using raw and chemically modified alumina: Batch adsorp-tion, kinetic, equilibrium and thermodynamic studies. Journal of Environmental Chemical Engi-neering, 2020, 8(4): 103927 (doi: 10.1016/j.jece.2020.103927).
  • Chen J., Wua J., Raffa P., Picchioni F., Koning C.E. Superabsorbent Polymers: From long-established, microplastics generating systems, to sustainable, biodegradable and future proof alterna-tives. Progress in Polymer Science, 2022, 125: 101475 (doi: 10.1016/j.progpolymsci.2021.101475).
  • Wilske B., Bai M., Lindenstruth B., Bach M., Rezaie Z., Frede H.-G., Breuer L. Biodegradability of a polyacrylate superabsorbent in agricultural soil. Environmental Science and Pollution Research, 2014, 21: 9453-9460 (doi: 10.1007/s11356-013-2103-1).
  • Смагин А.В. Теория и практика конструирования почв. М., 2012.
  • Matsuoka H., Ishimura F., Takeda T., Hikuma M. Isolation of polyacrylamide-degrading microorganisms from soil. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 2002, 7: 327-330 (doi: 10.1007/BF02932844).
  • Bao M., Chen Q., Li Y., Jiang G. Biodegradation of partially hydrolyzed polyacrylamide by bacteria isolated from production water after polymer flooding in an oil field. Journal of Hazardous Materials, 2010, 184(1-3): 105-110 (doi: 10.1016/j.jhazmat.2010.08.011).
  • Максимова Ю.Г., Горшкова А.А., Демаков В.А. Биодеградация полиакриламидов почвенной микрофлорой и штаммами амидазосодержащих бактерий. Вестник Пермского университета. Серия биология, 2017, 2: 200-204.
  • Wen Q., Chen Z., Zhao Y., Zhang H., Feng Y. Biodegradation of polyacrylamide by bacteria iso-lated from activated sludge and oil-contaminated soil. Journal of Hazardous Materials, 2010, 175(1-3): 955-959 (doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.10.102).
  • Сипулинов Р.Б., Карагайчева Ю.В., Козулина Т.Н., Рогачева С.М., Отраднова М.И. Выделение и оценка деструктивной активности микроорганизмов, утилизирующих акриловые полимеры. Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского, 2014, 27(66)(2): 150-156.
  • Yu F., Fu R., Xie Y., Chen W. Isolation and characterization of polyacrylamide-degrading bacteria from dewatered sludge. International Journal of Environmental Research and Public Health, 2015, 12(4): 4214-4230 (doi: 10.3390/ijerph120404214).
  • Kay-Shoemake J.L., Watwood M.E., Sojka R.E., Lentz R.D. Soil amidase activity in polyacryla-mide-treated soils and potential activity toward common amide-containing pesticides. Biology and Fertility of Soils, 2000, 31: 183-186 (doi: 10.1007/s003740050643).
  • Nyyssölä A., Ahlgren J. Microbial degradation of polyacrylamide and the deamination product polyacrylate. International Biodeterioration & Biodegradation, 2019, 139: 24-33 (doi: 10.1016/j.ibiod.2019.02.005).
  • Xiong B., Loss R.D., Shields D., Pawlik T., Hochreiter R., Zydney A.L., Kumar M. Polyacryla-mide degradation and its implications in environmental systems. npj Clean Water, 2018, 1: 17 (doi: 10.1038/s41545-018-0016-8).
  • Polman E.M.N., Gruter G.-J.M., Parsons J.R., Tietema A. Comparison of the aerobic biodegra-dation of biopolymers and the corresponding bioplastics: a review. Science of the Total Environ-ment, 2021, 753: 141953 (doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141953).
  • Pérez J., Muñoz-Dorado J., de la Rubia T., Martínez J. Biodegradation and biological treatments of cellulose, hemicellulose and lignin: an overview. International Microbiology, 2002, 5(2): 53-63 (doi: 10.1007/s10123-002-0062-3).
  • Актуганов Г.Э., Мелентьев А.И., Варламов В.П. Биотехнологические аспекты ферментативного получения биоактивных хитоолигосахаридов (обзор). Прикладная биохимия и микробиология, 2019, 55(4): 315-337 (doi: 10.1134/S0555109919040020).
  • Белик А.А., Сильченко А.С., Кусайкин М.И., Звягинцева Т.Н., Ермакова С.П. Альгинат-лиазы: субстраты, структура, свойства и перспективы применения. Биоорганическая химия, 2018, 44(4): 382-393 (doi: 10.1134/S0132342318040048).
  • Jungsinyatam P., Suwanakood P., Saengsuwan S. Multicomponent biodegradable hydrogels based on natural biopolymers as environmentally coating membrane for slow-release fertilizers: Effect of cross-linker type. Science of the Total Environment, 2022, 843: 157050 (doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.157050).
  • Ni B., Liu M., Lü S. Multifunctional slow-release urea fertilizer from ethylcellulose and super-absorbent coated formulations. Chemical Engineering Journal, 2009, 155(3): 892-898 (doi: 10.1016/j.cej.2009.08.025).
  • Ghobashy M.M., Mousaa I.M., El-Sayyad G.S. Radiation synthesis of urea/hydrogel core shells coated with three different natural oils via a layer-by-layer approach: an investigation of their slow release and effects on plant growth-promoting rhizobacteria. Progress in Organic Coatings, 2021, 151: 106022 (doi: 10.1016/j.porgcoat.2020.106022).
  • Liu S., Wu Q., Sun X., Yue Y., Tubana B., Yang R., Cheng H.N. Novel alginate-cellulose nanofiber-poly(vinyl alcohol) hydrogels for carrying and delivering nitrogen, phosphorus and po-tassium chemicals. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 172: 330-340 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.01.063).
  • Di Martino A., Khan Y.A., Durpekova S., Sedlarik V., Elich O., Cechmankova J. Ecofriendly renewable hydrogels based on whey protein and for slow release of fertilizers and soil conditioning. Journal of Cleaner Production, 2021, 285: 124848 (doi: 10.1016/j.jclepro.2020.124848).
  • Sampathkumar K., Tan K.X., Loo S.C.J. Developing nano-delivery systems for agriculture and food applications with nature-derived polymers. iScience, 2020, 23(5): 101055 (doi: 10.1016/j.isci.2020.101055).
  • Abdel-Aziz H.M.M., Hasaneen M.N.A., Omer A.M. Nano chitosan-NPK fertilizer enhances the growth and productivity of wheat plants grown in sandy soil. Spanish Journal of Agricultural Re-search, 2016, 14(1): e0902 (doi: 10.5424/sjar/2016141-8205).
  • Xu C., Cao L., Bilal M., Cao C., Zhao P., Zhang H., Huang Q. Multifunctional manganese-based carboxymethyl chitosan hydrogels for pH-triggered pesticide release and enhanced fungi-cidal activity. Carbohydrate Polymers, 2021, 262: 117933 (doi: 10.1016/j.carbpol.2021.117933).
  • Zheng D., Wang K., Bai B., Hu N., Wang H. Swelling and glyphosate-controlled release behavior of multi-responsive alginate-g-P(NIPAm-co-NDEAm)-based hydrogel. Carbohydrate Polymers, 2022, 282: 119113 (doi: 10.1016/j.carbpol.2022.119113).
  • Baloch F.E., Afzali D., Fathirad F. Design of acrylic acid/nanoclay grafted polysaccharide hy-drogels as superabsorbent for controlled release of chlorpyrifos. Applied Clay Science, 2021, 211: 106194 (doi: 10.1016/j.clay.2021.106194).
  • Xiang Y., Zhang G., Chen C., Liu B., Cai D., Wu Z. Fabrication a pH-responsively controlled-release pesticide using an attapulgite-based hydrogel ACS. Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6(1): 1192-1201 (doi: 10.1021/acssuschemeng.7b03469).
  • Bai C., Zhang S., Huang L., Wang H., Wang W., Ye Q. Starch-based hydrogel loading with carbendazim for controlled-release and water absorption. Carbohydrate Polymers, 2015, 125: 376-383 (doi: 10.1016/j.carbpol.2015.03.004).
  • Sarkar D.J., Singh A. pH-triggered Release of boron and thiamethoxam from boric acid cross-linked carboxymethyl cellulose hydrogel based formulations. Polymer-Plastics Technology and En-gineering, 2019, 58(1): 83-96 (doi: 10.1080/03602559.2018.1466165).
  • Sarkar D.J., Singh A. Base triggered release of insecticide from bentonite reinforced citric acid crosslinked carboxymethyl cellulose hydrogel composites. Carbohydrate Polymers, 2017, 156: 303-311 (doi: 10.1016/j.carbpol.2016.09.045).
  • Debabov V.G., Yanenko A.S. Biocatalytic hydrolysis of nitriles. Review Journal of Chemistry, 2011, 1(4): 385-402 (doi: 10.1134/S2079978011030010).
  • Максимова Ю.Г., Максимов А.Ю., Демаков В.А., Будников В.И. Влияние гидрогелей по-лиакриламида на микрофлору почвы. Вестник Пермского университета. Серия Биология, 2010, 1(1): 45-49.
  • Perez J.J., Francois N.J., Maroniche G.A., Borrajo M.P., Pereyra M.A., Creus C.M. A novel, green, low-cost chitosan-starch hydrogel as potential delivery system for plant growth-promoting bacteria. Carbohydrate Polymers, 2018, 202: 409-417 (doi: 10.1016/j.carbpol.2018.07.084).
  • Коврижников А.В., Пылаев Т.Е., Захаревич А.М., Коннова С.А., Купряшина М.А. Полу-чениe жизнеспособных клеток Azospirillum brasilense SR80, инкапсулированных в альгинат-ный гидрогель. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Химия. Биология. Экология, 2021, 21(3): 298-303 (dol: 10.18500/1816-9775-2021-21-3-298-303).
  • Wu C.-S. Controlled release evaluation of bacterial fertilizer using polymer composites as matrix. Journal of Controlled Release, 2008, 132(1): 42-48 (doi: 10.1016/j.jconrel.2008.08.015).
  • El-Saied H., El-Hady O.A., Basta A.H., El-Dewiny C.Y., Abo-Sedera S.A., Bio-chemical prop-erties of sandy calcareous soil treated with rice straw-based hydrogels. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 2016, 15(2): 188-194 (doi: 10.1016/j.jssas.2014.11.004).
  • Mikiciuk G., Mikiciuk M., Hawrot-Paw M. Influence of superabsorbent polymers on the chem-ical composition of strawberry (Fragaria ½ ananassa Duch.) and biological activity in the soil. Folia Horticulturae, 2015, 27: 63-69 (doi: 10.1515/fhort-2015-0015).
  • Данилова Т.Н., Табынбаева Л.К. Полимерные гели для управления водообеспеченностью пшеницы (Triticum aestivum L.) в разных экологических условиях. Сельскохозяйственная биология, 2019, 54(1): 76-83 (doi: 10.15389/agrobiology.2019.1.76rus).
  • Тибирьков А.П., Филин В.И. Влияние полимерного гидрогеля и условий минерального питания на урожай и качество зерна озимой пшеницы на светло-каштановых почвах. Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса, 2012, 3(27): 1-5.
  • Кузин Е.Н., Арефьев А.Н. Влияние полимерной мелиорации и удобрений на структурное состояние чернозема выщелоченного и урожайность. Земледелие, 2013, 2: 12-14.
  • Годунова Е.И., Гундырин В.Н., Шкабарда С.Н. Перспективы использования гидрогеля в земледелии центрального Предкавказья. Достижения науки и техники АПК, 2014, 1: 24-27.
  • Годунова Е.И., Гундырин В.Н., Шкабарда С.Н. Эффективность гидрогеля на четвертый год после внесения в условиях центрального Предкавказья. Достижения науки и техники АПК, 2017, 31(5): 16-19.
  • Гундырин В.Н., Годунова Е.И., Шкабарда С.Н. Продуктивность озимой пшеницы по занятому пару при использовании гидрогеля. Достижения науки и техники АПК, 2016, 30(8): 37-39.
  • Akhter J.A, Akhter J., Mahmood K.A, Malik K.A., Mardan A., Ahmad M., Iqbal M.M. Effects of hydrogel amendment on water storage of sandy loam and loam soils and seedling growth of barley, wheat and chickpea. Plant, Soil and Environment, 2004, 50(10): 463-469 (doi: 10.17221/4059-pse).
  • Mazloom N., Khorassani R., Zohury G.H., Emami H., Whalen J. Lignin-based hydrogel allevi-ates drought stress in maize. Environmental and Experimental Botany, 2020, 175: 104055 (doi: 10.1016/j.envexpbot.2020.104055).
  • Dong G., Mu Z., Liu D., Shang L., Zhang W., Gao Y., Zhao M., Zhang X., Chen S., Wei M. Starch phosphate carbamate hydrogel based slow-release urea formulation with good water reten-tivity. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 190: 189-197 (doi: 10.1016/j.ijbi-omac.2021.08.234).
  • Albalasmeh A.A., Mohawesh O., Gharaibeh M.A., Alghamdi A.G., Alajlouni M.A., Alqudah A.M. Effect of hydrogel on corn growth, water use efficiency, and soil properties in a semi-arid region. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 2022, 21(8): 518-524 (doi: 10.1016/j.jssas.2022.03.001).
  • Азопков М.И. Полиакриламид повышает полевую всхожесть семян и урожай моркови в неорошаемых условиях. Картофель и овощи, 2012, 7: 21.
  • Данилова Т.Н. Водопоглощающие полимеры для управления водообеспеченностью сельскохозяйственных культур. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2018, 52: 47-53.
  • Быковский Ю.А., Азопков М.И., Фефелова С.В., Акимов Д.С., Багров Р.А. Эффективность применения суперабсорбентов при выращивании столовых корнеплодов в неорошаемых условиях. Картофель и овощи, 2018, 1: 18-21.
  • Старовойтов В.И., Старовойтова О.А., Манохина А.А. Возделывание картофеля с использованием влагосберегающих полимеров. Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина», 2015, 1(65): 15-19.
  • Montesano F.F., Parente A., Santamaria P., Sannino A., Serio F. Biodegradable superabsorbent hydrogel increases water retention properties of growing media and plant growth. Agriculture and Agricultural Science Procedia, 2015, 4: 451-458 (doi: 10.1016/j.aaspro.2015.03.052).
  • Hernández H.H., Benavides-Mendoza A., Ortega-Ortiz H., Hernández-Fuentes A.D., Juárez-Maldonado A.D. Cu nanoparticles in chitosan-PVA hydrogels as promoters of growth, produc-tivity and fruit quality in tomato. Emirates Journal of Food and Agriculture, 2017, 29(8): 573-580.
  • Tanasić J., Erceg T., Tanasić L., Baloš S., Klisurić O., Ristić I. The influence of reaction conditions on structural properties and swelling kinetics of polyurethane hydrogels intended for agricultural purposes. Reactive and Functional Polymers, 2021, 169: 105085 (doi: 10.1016/j.reactfunct-polym.2021.105085).
  • Okolelova A.A., Rachimova N.A., Egorova G.S., Kasterina N.G., Zaikina V.N. Influence of hydrogels on productivity of light-brown soils. International Journal of Environmental Problems, 2015, 2(2): 117-135 (doi: 10.13187/ijep.2015.2.117).
  • Воскобойникова Т.Г., Околелова А.А., Манов Р.О. Увеличение всхожести редиса с помо-щью гидрогеля на различных типах почв. Научные ведомости. Серия Естественные науки, 2015, 9(31): 37-42.
  • Durpekova S., Bergerova E.D., Hanusova D., Dusankova M., Sedlarik V. Ecofriendly whey/pol-ysaccharide-based hydrogel with poly(lactic acid) for improvement of agricultural soil quality and plant growth. International Journal of Biological Macromolecules, 2022, 212: 85-96 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.05.053).
  • Гундырин В.Н., Годунова Е.И., Шкабарда С.Н. Использование гидрогеля в зоне неустой-чивого увлажнения Ставрополья. Земледелие, 2014, 6: 37-38.
  • Данилова Т.Н., Оленченко Е.А. Оценка пролонгированного действия гидрогелей на рост, развитие и продуктивность многолетних трав. Мелиорация и водное хозяйство, 2016, 2: 22-25.
  • Воропаева Е.В., Ельшаева И.В. Влияние гидрогеля «Аквасин» и микробиологического препарата «Экстрасол» на рост и развитие декоративных растений в условиях оранжереи. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 2021, 2(63): 84-91 (doi: 10.24412/2078-1318-2021-2-84-91).
  • Cao L., Zhu J., Li N. Selenium-agarose hybrid hydrogel as a recyclable natural substrate for selenium-enriched cultivation of mung bean sprouts. International Journal of Biological Macromol-ecules, 2022, 194: 17-23 (doi: 10.1016/j.ijbiomac.2021.11.091).
  • Suman A., Verma P., Yadav A.N., Srinivasamurthy, Singh A., Prasanna R. Development of hy-drogel based bio-inoculant formulations and their impact on plant biometric parameters of wheat (Triticum aestivum L.). International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 2016, 5(3): 890-901 (doi: 10.20546/ijcmas.2016.503.103).
  • Jnanesha A.C., Kumar A., Lal R.K. Hydrogel application improved growth and yield in Senna (Cassia angustifolia Vahl.). Industrial Crops & Products, 2021, 174: 114175 (doi: 10.1016/j.indcrop.2021.114175).
  • Farjam S., Kenarsari M.J., Rokhzadi A., Yousefi B. Effects of inter-row spacing and superabsor-bent polymer application on yield and productivity of rainfed chickpea. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences, 2014, 5(3): 316-320.
  • Kumar M.S., Kumar G.V.S., Mrudula K.A., Kumar G.V. Effect of hydrophilic polymer and farmyard manure on yield attributes and yields of rainfed chickpea. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 2020, 9(8): 4003-4007 (doi: 10.20546/ijcmas.2020.908.461).
  • Besharati J., Shirmardi M., Meftahizadeh H., Ardakani M.D., Ghorbanpour M. Changes in growth and quality performance of Roselle (Hibiscus sabdariffa L.) in response to soil amendments with hydrogel and compost under drought stress. South African Journal of Botany, 2022, 145: 334-347 (doi: 10.1016/j.sajb.2021.03.018).
Еще
Статья обзорная
SciUp 2024 © 2024 ©