Water-Retaining Efficiency of Starch-Based Hydrogel in Clay and Sandy Soils Under Different Administration Conditions
Resumo
Water retention in the soil is crucial for maintaining soil structure and nutrient availability, thus ensuring productivity. However, clayey and sandy soils exhibit varying water retention capacities, which can limit agricultural output, particularly in sandy soils. This study assessed the efficacy of starch-based hydrogel (HG) as a water-retaining polymer for both sandy and clay soils. Results revealed a quantity-dependent water-retaining capacity in sandy soil, with up to 62 mL of water retention per gram of HG, while no such dependence was observed in clay soil. Dry HG incorporation into the soil resulted in enhanced water retention, whereas application in a swollen or sandwich form proved less effective due to mechanical issues and increased water loss via osmosis. The ability of HG to absorb water was influenced by ionic strength, with up to 5 times more absorption observed under conditions of low ionic strength compared to high ionic strength, attributed to the ionic nature of the HG matrix. Furthermore, HG showed consistent effectiveness across different matrices at both pH 5 and pH 7, suggesting its potential as a water-retaining agent and nutrient retainer. These findings lay the groundwork for the development of novel agricultural technologies tailored especially to sandy soil conditions.
Keywords: Starch-Based Hydrogel. Agricultural Productivity. Soil Water Retention. Sandy Soil Productivity.
Resumo
A retenção de água no solo é crucial para manter a estrutura do solo e a disponibilidade de nutrientes, garantindo assim a produtividade. Contudo, os solos argilosos e arenosos apresentam diferentes capacidades de retenção de água, o que pode limitar a produção agrícola, particularmente em solos arenosos. Este estudo avaliou a eficácia do hidrogel à base de amido (HG) como polímero retentor de água para solos arenosos e argilosos. Os resultados revelaram uma capacidade de retenção de água dependente da quantidade em solo arenoso, com até 62 mL de retenção de água por grama de HG, enquanto tal dependência não foi observada em solo argiloso. A incorporação seca de HG no solo resultou em maior retenção de água, enquanto a aplicação na forma inchada ou em sanduíche mostrou-se menos eficaz devido a problemas mecânicos e aumento da perda de água por osmose. A capacidade do HG de absorver água foi influenciada pela força iônica, com até 5 vezes mais absorção observada sob condições de baixa força iônica em comparação com alta força iônica, atribuída à natureza iônica da matriz de HG. Além disso, o HG apresentou eficácia consistente em diferentes matrizes tanto em pH 5 quanto em pH 7, sugerindo seu potencial como agente de retenção de água e retentor de nutrientes. Estas descobertas estabelecem as bases para o desenvolvimento de novas tecnologias agrícolas adaptadas especialmente às condições de solo arenoso.
Palavras-chave: Hidrogel a Base de Amido. Produtividade Agrícola. Retenção de Água no Solo. Produtividade do Solo Arenoso.
