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PERFECTIONNEMENTS AUX METHODES D'AMELIORATION DE LA CONSTITUTION
DU SOL.
La présente invention a pour objet des méthodes d'amélioration de la constitution physique du sol. Elle a pour objet plus particulier des améliorations du sol permettant d'accroître le rendement agricole et d'empê- cher l'érosion naturelle.
La présente invention assure la formation dans le sol d'une cou- che superficielle stabilisée dans laquelle est distribué à raison de 0,001 à 2% en poids un polymère soluble dans l'eau, d'un composé ayant la formule de structure suivante
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où n est un nombre faible compris entre zéro (0) et un (1) inclusivement, tandis que X est un radical du groupe comprenant - OK, -ONa, -ONH4, -ONRH3, ONR2H2, -ONR3H, -OH, -NH2, -OCH2NR2, - OCH2CH2NR2, - NCH2CH2NR2, - NHR et -NR2, R étant un radical alcoyle contenant jusqu à 4 atomes de carbone.
La présente invention procure également un engrais comprenant un aliment minéral pour les plantes et un polymère soluble dans l'eau d'un composé présentant la formule de structure
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où n est un nombre entier faible compris entre zéro (0) et un (1) inclusi- vement tandis que X est un radical du groupe comprenent -OK, -ONa, - ONH4, -ONRH -ONR2H2, - ONR3H, - OH, -NH2, -OCH2NR2, -OCH2CH2NR2, -NCH2CH2NR2,
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-NHR et -NR2, R étant un radical alcoyle contenant jusqu'à 4 atomes de carbone.
La présente invention donne enfin une méthode d'amélioration de la constitution du sol qui comprend l'incorporation au sol d'un polymè- re soluble dans l'eau d'un composé présentant la formule de structure
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ou n est un nombre entier faible compris entre zéro (0) et un (1) inclusivement,tandis que X est un radical du groupe comprenant - OK, -ONa, -ONH4,
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-ONRH3, -ONR2-H2, étant un radical alcoyle contenant jusqu'à 4 atomes de -NHR et -NR2, R étant un radical alcoyle contenant jusqu'à 4 atomes de carbone.
L'utilité finale et les propriétés avantageuses de la couche superficielle du sol et des couches sous-jacentes de ce sol dépendent no- tablement de la constitution physique de ce solm Bien que la plupart des sols se présentent à l'état de fine subdivision, nécessaire à la croissan- ce des plantes, beaucoup de sols ne présentent pas d'autres propriétés phy- siques permettant la croissance et le développement convenables des végétaux, et l'exécution convenable des différentes fonctions de la plante,. Outre les produits nutritifs destinés aux plantes, le sol doit recevoir d'une manière continue à la foisde l'air et de l'humidité.
Des sols de constitution médio- cre peuvent être saturés par l'eau pendant les périodes humides, ce qui em- pêche l'accès de l'air nécessaire à la croissance et au développement optima des plantes. Des sols de constitution médiocre peuvent perdre leur humidi- té trop rapidement par évaporation à partir de la surface à la suite d'une action capillaire exagérée et les plantes qui y poussent seront privées de l'apport continu et abondant d'humidité qui serait nécessaire. Ce dernier phénomène se présente d'une manière exagérée dans les sols extrêmement com- pacts où le développement des racines et des tiges est retardé en raison des conditions peu favorables à leur croissance.
De plus, les sols de cons- titution médiocre sont souvent le siège d'une germination médiocre des grai- nes qui y sont plantées en raison du manque soit de l'air, soit de l'humidi- té nécessaire à la germination normale.
On sait également que les sols de constitution médiocre sont su- jets à érosion parce que, lorsqu'ils subissent une pluie, ils sont rapidement saturés et que l'humidité en excès s'écoule par dessus la surface du sol ou dans un passage nettement limité. Cette eau superficielle entraîne les fines particules du sol, ce qui aboutit à un déplacement de grandes masses de sols de valeuro La quantité d'eau superficielle s'accroît tant par le fait que le sol se refuse à absorber l'eau superficielle que par le fait que ce sol for- me un véhicule pour transférer l'eau aux couches sous-jacentes du sol ou aux cours d'eau naturels.
Le problème de l'accroissement de la couche arable des sols et le problème de la suppression de l'érosion peuvent être résolus, tout au moins en grande partie, par des moyens permettant d'améliorer la constitu- tion physique du solo Lorsqu'on laboure et que l'on herse le sol, il est pos- sible d'obtenir une constitution meuble qui retient mieux l'humidité et con- tient assez d'air pour la reproduction des plantes. L'amélioration de la constitution du sol par le labour ne dure pas longtemps et l'action de la pluie et du soleil amène rapidement le sol à s'agglomérer et à sécher, de telle sorte qu'il perd ses propriétés avantageuses. Si l'on cultive un sol pendant un certain nombre d'années et surtout si l'on y ajoute des engrais organiques, le sol peut atteindre peu à peu une bonne constitution d'un caractère plus durable.
On pense que cette amélioration de la constitution est due à différents éléments de l'humus, y compris les polysaccharides pro- duits par les bactéries du sol qui décomposent les additions organiqueso La constitution améliorée du sol permet à l'air d'y être présent en plus grande quantité tout en assurant une amenée plus régulière d'humidité dans
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le sol, ce qui crée un milieu plus approprié à la culture ultérieure des bac- téries du sol par un processus cumulatif. Etant donné que les argileux ou glaiseux demandent de nombreuses années avant d'arriver à une constitu- tion satisfaisante, il est avantageux de prévoir des moyens po accélérer la formation de sols fertiles.
Une bonne constitution du sol obtenue par cul- ture mécanique intensive n'est pas seulement de courte durée is elle est fréquemment nuisible aux plantes en voie de développement, en raison de la rupture des racines nourricières entrant peu profondément dans la terre.
Si l'on pouvait obtenir une constitution de sol améliorée/d'une manière per- manente sans briser mécaniquement les couches superficielles, on arrive- rait à une amélioration complémentaire de l'allure du développement et du rendement du sol.
La présente invention a pour but principal des moyens pour amé- liorer rapidement la constitution du sol au moyen d'une addition de produits synthétiques. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir des moyens pour accroître le rendement agricole des sols et particulièrement de ceux dont la constitution normale est médiocre. L'invention a également pour ob- jet d'empêcher l'érosion dans le cas de sols dont la surface est exposée aux agents atmosphériques. L'invention couvre encore l'obtention de pro- duits synthétiques permettant à la fois l'amélioration des caractéristiques d'érosion du sol et le développement de récoltes appropriées sur ce sol.
Dans les sols présentant une bonne constitution durable, les fi- nes particules du sol s'agglomèrent en parcelles ou corps plus importants qui permettent à l'air d'accéder facilement-'''dans leurs interstices, tout en retenant l'humidité sous une forme utilisable à l'intérieur de ces corps ou parcelles. Les sols présentant une telle constitution ne perdent pas leur humidité d'une manière exagérée par'évaporation grâce à l'effet isolant des espaces vides ou des pores non capillaires contenant de l'air très humide et empêchant toute action capillaire exagérée. Un tel sol ne se contracte pas et ne forme pas de fissures ni de crevasses au séchage et il retient une couche d'humus naturel qui réduit l'évaporation.
Ainsi, on peut conserver pendant de longues durées une teneur en humidité et en air optima. @
La présente invention peut être utilisée pour obtenir une bonne constitution du sol par addition de produits synthétiques et cela peut'se faire pour des applications très variées. L'invention peut être utile pour l'amélioration du sol des jardins, plus particulièrement dans les zones où les parties sous-jacentes, non fertiles, du sol ont été ramenées à la sur- face. Elle est également utile pour l'amélioration des sols moyens, plus particulièrement dans les régions où l'on ne trouve pas d'engrais organiques.
L'invention sert également à faciliter le développement des plantes à raci- nes dans les zones où le sol argileux très compact empêche le développement normal de telles plantes. L'invention se prête également bien à l'utilisa- tion dans les zones semi-arides où l'on cherche à retenir l'humidité du sol et à réduire l'évaporation provoquée par le soleil. L'invention s'applique également bien au développement de récoltes recouvrant les bas-côtés des routes, les zones remblayées et les talus réguliers lorsqu'il est nécessai- re de s'opposer à l'érosion jusqu'à ce que les cultures soient bien enraci- nées. De plus, l'invention est d'un grand intérêt pour s'opposer à l'érosion dans les zones où la végétation en surface a été détruite par des phénomènes naturels ou par un mauvais entretien du sol.
D'autres avantages de la pré- sente invention dus aux améliorations de la constitution normale du sol peu- vent également être envisagés.
Conformément à l'invention, on a constaté que les sols, et plus particulièrement les sols argileux, et les sols glaiseux d'alluvion, de constitution médiocre, peuvent être améliorés d'une manière notable par l'addition de traces de polymères, solubles dans l'eau, de l'acide acrylique.
Des polymères appropriés sont ceux contenant un grand nombre d'éléments mo- léculaires récurrents ayant la formule de structure suivante @
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où X est un radical solubilisant du groupe comprenant -OK, -ONa, -ONH4, -ONRH3, - ONR2H2, -ONR3H, -ONR4, -OH, -NH2, -OCH2NR2, -OCH2CH2NR2, -NHR et -NR2, R étant un radical alcoyle contenant jusqu'à 4 atomes de carbone tan- dis que m est 'un nombre entier faible compris entre zéro et un inclusivement.
On peut citer comme particulièrement intéressants les homopolymères contenant de nombreux éléments identiques de la catégorie indiquée ci-dessus.
Les copolymères contenant deux ou plusieurs éléments différents du groupe décrit sont également intéressants. Le type copolymère peut contenir, en plus des nombreux éléments solubles dans l'eau, un nombre inférieur d'au- tres éléments dérivés de monomères polymérisables, tels que le styrène, l'a- cétate de vinyle, le nitrile de l'acide acrylique,le nitrile de l'acide mé- thacrylique, le butadiène)les méthacrylates d'alco.yle, les acrylates d'al- coyle, le chlorure de vinylidène, le chlorure de vinyle, les maléates d'al- coyle, les fumarates d'alcoyle, l'[alpha] -méthylstyrène et d'autres composés oléfiniques susceptibles de se polymériser avec les différents acrylates décrits ci-dessus.
En général, es polymères doivent contenir un assez grand nombre de radicaux solubilisants les rendre solubles dans l'eau et donner aux particules du sol le caractère hydrophile désiré.
Les composés intéressants l'exécution de l'invention peu- vent être considérés comme des polymères, solubles dans l'eau, des dérivés de l'acide acrylique et de l'acide méthacrylique tels que l'acide acrylique, l'acide méthacrylique, l'acrylamide, la méthacrylamide, les sels de métaux alcalins, d'amines ou d'ammonium de l'acide acrylique ou de l'acide métha- crylique, le ss-acrylate d'aminoéthyle, le /-3-méthacrylate d'aminoéthyle, le ss-acrylate de méthylaminoéthyle, le.8 -méthacrylate de méthylaminoéthyle, le méthacrylate du N,N-diméthyle-ss -aminoéthyle, l'acrylamide substituée en N-alcoyle et les acrylamides.
Les polymères solubles dans l'eau peuvent présenter des teneurs notables d'éléments dérivés d'autres monomères polymérisables comme décrit ci-dessus.
Les polymères acryliques décrits ci-dessus peuvent être ajoutés au sol en teneurs allant de 0,001 à 2% en poids de la couche superficielle du sol susceptible d'être cultivée, mais les résultats optima sont obtenus en utilisant des teneurs comprises entre 0,01, et 0,2 %.
Pour l'obtention du résultat le plus avantageux, le poids molécu- laire du polymère présente une certaine importance. On a constaté que des poids moléculaires au delà de 5000 sont avantageux et les résultats prati- ques les meilleurs correspondent à des poids moléculaires au-dessus d'envi- ron 15.000. Dans le cas de certains polymères, l'effet maximum est obtenu pour un poids moléculaire de 30.000 à 100.000 et des accroissements du poids . au delà de ces chiffres peuvent ne pas améliorer le polymère sans toutefois faire apparaître une détérioration notable. Bien que des polymères à chai- nes ramifiées puissent être utilisés, on préfère'des polymères à chaine li- néaire.
Si l'oh veut, on peut ajouter les polymères directement dans le sol, mais il est généralement plus facile d'ajouter les polymères au moyen d'un diluant ou d'un véhicule approprié tel qu'un solvant, par exemple de l'eau, ou encore d'un support solide tel que des extraits de tourbière, du calcaire, du sable, des engrais minéraux, du fourrage ensilé ou d'autres matières formant des engrais ou susceptibles d'améliorer le sol.
Lorsqu'on les ajoute aux aliments destinés aux plantes, on remarque les effets avan- tageux d'une telle association sur la vitesse de développement des récoltes
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obtenues sur le sol ainsi traitéo Les sols améliorés par un engrais conte- nant les polymères en question assurent un développement des cultures qui est plus rapide et plus abondant que lorsqu'on utilise l'engrais seule
L'absorption par les plantes de l'une des substances fertilisan- tes connues contenant les aliments de base des végétaux, tels qu'azote, phos- phore et potassium, ainsi que des éléments à l'état de traces tels que le bore, le manganèse, le magnésium, le molybdène, le cobalt et le fer,
peut e- tre améliorée par l'addition des polymères ci-dessus destinés à améliorer la constitution de ce solo
Le copolymère peut contenir des groupes réagissant chimiquement, par exemple les groupes anhydride diacide, carboxyle, hydroxyle, ou d'autres groupes qui peuvent être associés aux différents constituants de nature aci- de ou basique qui leur sont incorporés. Par exemple, les sels métalliques ou la chaux contenus dans l'engrais peuvent réagir avec les groupes acides du polymère; de même, les radicaux hydroxyle ou amino des polymères peuvent se combiner aux radicaux à caractère acide de l'engraiso Il doit être enten- du que les polymères modifiés par ces réactions latérales doivent être com- pris comme formant partie de la présente invention.
L'amélioration optima de la constitution du sol est obtenue rapi- dement en mélangeant intimement au sol ledit polymère par bêchage, par labou- rage, par travail au disque, par hersagé ou par d'autres procédés appliqués communément dans la technique agricoleo Cependant, on peut arriver à des amé- liorations intéressantes en ajoutant simplement les produits polymères en so- lution aqueuse ou sous forme d'une poudre sèche avec ou sans diluant ou véhi- cule à la surface du solo Dans ce dernier cas, le produit polymère se mélan- ge lentement au sol à la suite des cycles normaux d'apport d'eau et de sécha- ge, de gel et de dégel, etc.
La possibilité pour les racines des plantes se trouvant dans le sol d'absorber de l'oxygène en présence de grandes quantités d'eau, se mesu- re commodément par la technique indiquée par.Webley, Quastel et autres et décrite en détail dans le "Journal of Agricultural Science" 37, 257 (1947).
Suivant ce procédé, on remplace les racines des plantes par un micro-orga- nisme tel que la levure et on mesure par un procédé manométrique la vites- se d'absorption de l'oxygène par la levure suspendue dans une solution de glucose dans un appareil Warburg. Le gaz carbonique dégagé par métabolisme est absorbé par de la potasse dans un puisard central de telle sorte que les variations du volume des gaz sont celles provoquées par l'oxygène ab- sorbé par la levure et les micro-organismes du sole L'absorption d'oxygène par la même quantité de levure dans les conditions optima est mesurée au moyen d'une suspension bien brassée de levure dans une solution de glucose en l'absence de toute particule de solo Bien que la consommation d'oxygène par les micro-organismes se trouvant normalement dans le sol soit
faible, si on la compare à la quantité relativement importante de levure utilisée, elle est mesurée par l'absorption d'oxygène dans un flacon Warburg contenant des parcelles de sol et la solution de glucose mais ne contenant pas de le- vure.
Les sols en bon état de culture retiennent leur constitution en parcelles poreuses en présence de grandes quantités d'eau. La suspension de levure dans l'eau se trouve par suite distribuée sur une plus grande surface et l'oxygène peut diffuser dans des pellicules d'eau relativement minces.
On obtient de fortes absorptions d'oxygène par la levure avec des sols de ce type. Des sols de constitution médiocre se brisent et forment une boue lors- que la quantité d'eau croît et une quantité d'oxygène bien moindre peut dif- fuser dans les pellicules d'eau épaisses.-Ainsi, l'absorption d'oxygène par la levure dans ce type de sol est bien plus faible. Par suite, cette techni- que permet de mesurer l'effet de l'addition de produits sur la constitution du sol en mesurant la vitesse de respiration de la levure au contact des particules de sol dans des conditions bien réglées.
La vitesse de respira- tion est exprimée comme facteur d'aération (F.A.) donné par F.A. =
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Vitesse d'absorption d'oxygène par la levure sur des éléments de sol X 100 Vitesse d'absorption d'oxygène par la levure dans une solution brassée de glucose Les sols ayant une constitution favorable donnent des valeurs élevées du F.A. tandis que des sols à constitution médiocre donnent des valeurs faibles du F.A.
Des mesures plus précises de la stabilité totale des sols sont assurées par la technique du tamisage à l'état humide, comme décrit dans les exemples ci-après. Les agrégats formés par le sol doivent présenter une stabilité suffisante pour maintenir leur individualité lorsqu'ils sont sou- mis à des causes de dispersion, telles que la chute de gouttes de pluie, le labour, la percolation d'eau, ainsi qu'aux forces de compression dues à la masse sus-jacente du sol. Les physiciens du sol ont donc utilisé la mesure de la stabilité totale comme moyen de déterminer la qualité de la constitu- tion du solo
La présence d'agrégats stables en présence de l'eau produit une combinaison de pores capillaires et non-capillaires tandis qu'un sol de constitution médiocre ne comporte que peu de pores non-capillaires.
Le ca- ractère meuble et poreux d'un sol constitué par des agrégats stables permet l'infiltration rapide de l'eau et la percolation rapide de tout excès d'eau vers le bas à travers ce solo Le sol recouvre ainsi les conditions d'aéra- tion optima très rapidement après la fin des pluies.
La teneur en humidité du sol après que l'écoulement libre sous l'influence de la pesanteur a éliminé l'excès d'eau dans les pores non-ca- pillaires, a été appelée "capacité du champ" et est très voisine de l'équi- valent en humidité que l'on détermine facilement au laboratoires Le traite- ment du sol au moyen de polymères hydrophiles fait croître l'équivalent en humidité d'une manière notable et, par suite, le sol traité retient un pour- centage plus élevé de l'eau qui le traverse après une pluie. Le fait que cette eau supplémentaire n'est pas retenue aux dépens d'une aération convena- ble a été prouvé ci-dessus par le facteur d'aération.
Le point d'épuisement, c'est-à-dire la teneur en humidité du sol pour laquelle les plantes ne sont plus capables d'extraire suffisamment d'eau du sol, définit la limite inférieure de l'eau disponible pour le dé- veloppement de plantes. L'effet des polymères hydrophiles sur ce point d'é- puisement du sol, consiste à l'élever très légèrement. Etant donné que l'ac- croissement de l'équivalent en humidité est bien supérieur à l'accroisse- ment du point d'épuisement, le traitement du sol au moyen de polymères as- sure un accroissement notable de la quantité d'eau retenue par le sol et susceptible d'être utilisée par les plantes.
L'accroissement de l'infiltration et de la percolation présenté par les sols comprenant des agrégats stables, en présence de l'eau, détermi- ne un entraînement réduit au cours d'une pluie et par suite une érosion ré- duite sous l'action de l'eau courante. En raison de leurs dimensions et de leur poids, les agrégats sont moins facilement entraînés par l'eau et, de plus, ils sont stables vis à vis de l'action destructrice des gouttes de pluie.
La vitesse d'évaporation de l'eau à partir de la surface dépend de la constitution du sol ainsi que de la présence de colloïdes organiques dans le solo Un sol ayant une bonne constitution, telle qu'elle est obtenue par le traitement convenable du sol au moyen d'un des polymères hydrophiles conformes à l'invention et comprenant des agrégats stables en présence de l'eau, présente outre les pores capillaires un grand nombre de pores non-ca- pillaires. L'action de ces pores non-capillaires consiste à briser la con- tinuité des pores capillaires et à ralentir ainsi les mouvements de l'humi- dité sous l'effet de la capillarité. Le transfert de l'eau de capillarité à la surface du sol est ralenti, ce qui réduit les pertes d'humidité par évaporation à partir de la surface.
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Les propriétés au travail ou la consistance d'un sol sont in- fluencées par l'état d'agrégation de ce sol. Un sol de constitution médio- cre, lorsqu'il est traité au moyen d'un polymère hydrophile, perd son tou- cher gluant et devient friable et meuble, en même temps qu'il prend une con- sistance plastique lorsque la teneur en eau croît et, comparé à un sol non traité, il se comporte en général comme si sa teneur en humidité était moin- dre.
Pour montrer que-les polymères eux-mêmes n'ont pas d'action nui- sible sur les micro-organismes du sol et qu'il en résulte une amélioration dans les teneurs d'humidité et dans l'aération des sols traités, une expé- rience fut faite pour mesurer l'allure de la nitrification dans un sol trai- té et dans un sol non traitée Cette expérience nécessitant un sol comportant des parcelles stables vis-à-vis de l'eau,elle fut exécutée avec un sol fo- restier ayant une constitution excellente. Toutefois, même avec un sol ayant une telle constitution, on a constaté un accroissement de l'allure de la ni- trification dans le cas d'un sol traité.
L'effet d'un accroissement de l'ac- tivité microbiologique par le traitement au moyen de polymères, en vue d'a- méliorer la constitution du sol, doit s'étendre aux processus tels que la fixation de l'azote et la décomposition des matières organiques avec libéra- tion de produits nutritifs.
D'autres détails de l'invention sont donnés en se référant aux exemples particuliers suivants Exemple 1.
On a préparé des solutions aqueuses des polymères par les pro- cédés techniques suivants Amide polyacrylique. On a dissous 10 gr. d'amide acrylique et 0,05 gr. de persulfate de potassium dans 90 millilitres d'eau et on a chauffé la solu- tion dans un four à 60 C pendant 5 heures. En raison d'une légère hydrolyse, le polymère contenait un peu de sel d'ammonium et des groupes imides en plus des éléments d'amide acrylique. On a dilué la solution avec 400 millilitres d'eau pour être utilisée dans des essais ultérieurs.
Polyméthacrylate d'aminoéthYle diméthylique.
On a dissous 10 gr. de polyméthacrylate d'aminoéthyle diméthy- lique avec 3,86 gr. d'acide acétique glacial et 0,2 gr. de persulfate de potassium dans 90 millilitres d'eau. On a ensuite placé la solution dans un four à 70 C pendant une nuit avant de la diluer-dans 400 millilitres d'eau.
Copolymère de polyacrylate de sodium et d'alcool vinylique.
On a effectué la suspension, dans une solution de 0,1 gr. d'acide stéarique et de 7 gr. d'hydroxyde de sodium dans 400 millilitres d'eau, de 10 gr. d'un copolymère, finement moulu, de 95% de nitrile acrylique et de 5% d'acétate de vinyle présentant une viscosité spécifique de 0,28 pour une so- lution à 0,1% dans la formiamide diméthylique. On a brassé la solution et on l'a soumise au reflux pendant 10 heures, et pendant ce temps le polymère s'est dissous en raison de l'hydrolyse du nitrile qui produit des groupes amides et des sels de sodium de l'acide carboxylé. On a réglé la solution résultante à un pH égal à 8 par addition d'une faible quantité d'acide chlorhydrique et on a dilué la solution au moyen d'eau pour arriver à un volume total de 500 millilitres.
Copolymères d'amide acrylique et de nitrile acrylique.
On a dissous 90 gr. d'acrylamide, 10 gr. de nitrile acrylique, 0,2 gr. de persulfate de potassium et 0,1 gr. de bisulfite de sodium dans un litre d'alcool méthylique à 50% et on a chauffé cette solution pendant 4 jours à 60Ce On a ensuite filtré le polymère précipité obtenu qu'on a la- vé au méthanol et séché. On a dissous 2 gr. de la substance obtenue dans 98 millilitres d'eau pour l'essayer.
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Pol:vméthacrylate de sodium,
On a dissous, dans un litre d'eau, 50 gr. d'acide polyméthacry- lique ayant une viscosité propre de 1,25 (solution à 0,4% dans la formiamide diméthylique) avec 17,5 gr. d'hydroxyde de sodium.
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Pol,méthacrylate d'ammonium.
On a dissous 2 gr. de l'acide polyméthacrylique, décrit ci-des- sus, dans un mélange de 96 millilitres d'eau et de 2 millilitres d'hydroxy- de d'ammonium concentré.
Polyacrylate d'ammonium
On a dissous 2 gro d'acide polyacrylique ayant une viscosité spé- cifique de 8,3 (solution à 0,4% dans l'eau) dans 98 millilitres d'eau conte- nant 2,8 millilitres d'une solution aqueuse concentrée d'ammoniaque.
Polyacrylate de sodium..
On a dissous 20 gr. de l'acide polyacrylique ci-dessus dans 980 millilitres d'eau contenant 11 gr. d'hydroxyde de sodium.
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Copolvmère de 35% d'acide méthacryliaue et de 65% de méthacrylate d'aminoéthY- le diméthyliqueo
On a dissous 6,5 gr. de méthacrylate d'aminoéthyle diéthylique et 3,5 gro d'acide méthacrylique dans 90 millilitres d'eau et on a ajouté 0,02 gr. de persulfate de potassium comme catalyseur. On a chauffé la solution à 60 C pendant une nuit et on l'a diluée ensuite pour être utilisée sous forme d'une solution à 2%.
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Copolymère d'acrylamide (50%) et de polyacrylate d'ammonium (50%L
On a dissous 2 gr. d'un copolymère de 50% d'acrylamide et de 50% d'acide acrylique ayant une viscosité spécifique de 0,46 (solution dans l'eau à 0,4%) dans 98 millilitres d'eau contenant 0,9 millilitres d'ammoniaque con- centrée.
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Qwùmère d'ag=lamîde (5ÇI) et de pol:vméthacrylate d'ammonium (50%-1..
On a dissous 2 gr. d'un copolymère de 50% d'acrylamide ét de 50% d'acide méthacrylique présentant une viscosité spécifique (en une solution . à 0,4% dans l'eau ayant un pH de 5,66) égale à 2,3 dans 98 millilitres d'eau contenant 1 millilitre d'ammoniaque concentrée.
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Copolymère de nitrile acrylique (s#) et du produit de l'hydrolyse alcaline de l'acide méthacrvliaue f50)a
On a ajouté à une solution de 15 millilitres d'eau et de 50 mil- lilitres d'acide sulfurique concentré 2 gr. d'un copolymère de 50% d'acide méthacrylique et de 50% de nitrile acryliqueAprès quelques jours, on a dilué la solution épaisse dans de l'eau et on l'a chauffée pour séparer un polyacide contenant encore 40% de l'azote primitifs On a dissous 2 gr. du polymère après séchage dans 100 millilitres d'une solution contenant 1 mil- lilitre d'une solution d'ammoniaque à 28%.
Le procédé par hydrolyse acide a été appliqué aux polymères sui-
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vants : 95% de nitrile acrylique et 5% d'aeétate vinylique. gaz de nitrile acrylique et 2% d'acétate vmvliaue" $ de nitrile acryliaue et 2(1$ de nitri- le méthacrylique, 84% de nitrile acrylique et 11 ' de nitrile méthacrYlique avec 5 d'acétate de vinYle, 70% de nitrile acrylique et d'acide méthacry- ligue et nitrile polyacrylique.
Exemple 2.
On a séché à l'air, pulvérisé et tamisé au tamis de 1 mm. des sols de champs. On a ajouté à des masses de sol pesant 100 gro 30 millili- tres d'une solution aqueuse contenant des quantités connues des différents polymères décrits dans l'exemple 1 et on a bien brassé ce sole Ce volume de solution des polymères les moins efficaces suffisait à rendre le sol collant.
Quelques-uns des polymères donnaient un accroissement plus marqué de la limite
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plastique inférieure et il était nécessaire d'ajouter une quantité d'eau supplémentaire allant jusqu'à 10 millilitres pour amener le sol dans un état permettant un même travail. On a émietté le sol humide et on l'a lais- sé sécher à l'air. On a alors tamisé le sol et on a recueilli des parcelles dont les dimensions variaient entre 2 et 4 mm.
On a utilisé 4 gr. de ces parcelles dans chaque flacon en vue de la détermination de leurs proprié- tés dans un appareil du type Warburg, conformément à la technique de Webley, Quastel et autres, comme décrit dans le "Journal of Agricultural Science" 37, 257 (1947) sauf en ce que l'on utilisait une suspension à 1,5% de le- vure sèche Fleishmann à la place de l'organisme utilisé par ces derniers.
Les résultats obtenus avec une glaise alluviale de Miami sont indiqués au tableau I. On y a associé à titre de comparaison les effets du compost, de l'alginate de sodium et de la méthylcellulose.
Le facteur d'aération mesuré par l'appareil Warburg doit être aussi élevé que possible en présence d'une teneur en eau maxima. Tous les sols sont envahis par l'eau si on ajoute assez d'eau et les sols non traités qui ont regu une addition de 62,5% d'eau sont saturés par l'eau qui empêche tout accès d'air. Dans ces conditions, le facteur d'aération du sol ne peut être mesuré et le résultat est donné dans le tableau par "- -". Certains sols sont saturés pour une addition de 50% d'eau. A mesure que la teneur en eau des sols croit, le facteur d'aération s'abaisse progressivement jusqu'à ce que le sol soit saturé par l'eau et que tout développement ultérieur de la levure se trouve empêché.
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TABLEAU I Facteur d'aération de la laise ou limon alluvial de Miami traitée avec des polymères à 0,1%
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<tb> Concentration <SEP> Facteur <SEP> d'aération
<tb>
<tb>
<tb> des <SEP> Quantité <SEP> d'eau <SEP> ajoutée
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymère <SEP> polymères <SEP> % <SEP> 25% <SEP> 37,5% <SEP> 50% <SEP> 62,5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Néant <SEP> 0 <SEP> 105 <SEP> 90 <SEP> 35--
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylamide <SEP> 0,1 <SEP> 101 <SEP> 100 <SEP> 82 <SEP> 47
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0,2 <SEP> 94 <SEP> 94 <SEP> 69 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyméthacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> aminoéthyle
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> diméthylique <SEP> 0,1 <SEP> 106 <SEP> 103 <SEP> 85 <SEP> 54
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0,
05 <SEP> 116 <SEP> 102 <SEP> 74 <SEP> 53
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0,02 <SEP> 109 <SEP> 88 <SEP> 58 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copolymère <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> polyacrylate <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb> sodium <SEP> et <SEP> d'alcool
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> vinylique <SEP> 0,1 <SEP> 116 <SEP> 103 <SEP> 61 <SEP> 13
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyméthacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'ammonium <SEP> 0,1 <SEP> 122 <SEP> 119 <SEP> 80 <SEP> 19
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'ammonium <SEP> 0,1 <SEP> 112 <SEP> 100 <SEP> 69 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acrylamide <SEP> (50) <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylate <SEP> d'am-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> monium <SEP> (50) <SEP> 0,1 <SEP> 119 <SEP> 112 <SEP> 70 <SEP> 26
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acrylamide <SEP> (50)
-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyméthacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'ammonium <SEP> (50) <SEP> 0,1 <SEP> 112 <SEP> 110 <SEP> 66 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Copolymère <SEP> d'acryl-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> amide <SEP> (90) <SEP> et
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> d'acrylonitrile <SEP> (10) <SEP> 0,2 <SEP> 117 <SEP> 102 <SEP> 75 <SEP> 47
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alginate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,1 <SEP> 118 <SEP> 100 <SEP> 53 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Méthocel <SEP> 50" <SEP> 0,1 <SEP> 116 <SEP> 96 <SEP> 65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Méthocel <SEP> 1500" <SEP> 0,1 <SEP> 126 <SEP> 102 <SEP> 61 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Compost <SEP> 3,0 <SEP> 99 <SEP> 95 <SEP> 34 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 1,
0 <SEP> 82 <SEP> 79 <SEP> 20
<tb>
L'alginate de sodium et le produit connu sous le nom de "métho- cel" qui est un éther méthylique de la cellulose que l'on trouve dans le commerce, assurent une amélioration momentanée réduite dans la constitution parcellaire déterminée dans l'appareil Warburg. Toutefois, lorsque les par- celles de sol ont été soumises à une percolation lente d'eau, ces parcelles se désagrégeaient en 3 à 15 jours. Les sols traités avec des dérivés de l'a- cide acrylique, tels que le polyacrylamide à 0,1%, en présentaient pas de rupture des parcelles au bout de 18 mois.
Exemple 3.
L'effet des polymères sur le pourcentage des agrégats stables en présence de l'eau a été déterminé par le processus suivant. On a ajouté
<Desc/Clms Page number 11>
à 100 gr. de glaise alluviale de Miami, pulvérisée de manière à passer dans un tamis de 0,25 mm., 30 millilitres d'eau distillée contenant la quan- tité appropriée de polymère. On a bien brassé le sol et on l'a fait passer sous pression à travers un tamis de 4 mm. Après séchage pendant au moins 2 jours dans une chambre chauffée présentant une humidité faible, on a insuf- flé de l'air à 50 C sur ce sol pendant 10 minutes pour compléter le séchage.
Des échantillons de 40 grammes furent ensuite placés sur le tamis supérieur d'une série de trois tamis de 0,84 mm, 0,42 mm et 0,25 mm. disposés dans l'ordre des dimensions décroissantes. On a fait monter et descendre les ta- mis dans l'eau sur une distance de 1,5 pouce à l'allure de 30 cycles de fonctionnement par minute pendant 30 minutes. A la fin de ces 30 minutes, on a soulevé les tamis, on leur a permis de s'égoutter, on a séché le sol à 80 C et on l'a pesé. Les résultats sont reportés dans le tableau II, sous forme de pourcentage d'agrégats, stables en présence de l'eau, de dimensions supérieures à 0,25 mm. La glaise alluviale de Miami ne comportant pas de po- lymère ajouté n'a présenté presque aucun agrégat stable en présence de l'eau.
<Desc/Clms Page number 12>
TABLEAU II .
Pourcentage d'agrégats stables en présence de l'eau, de dimensions supérieu- res à 0,25 mm; dans la glaise alluviale de Miami après traitement par les polymères.
EMI12.1
<tb>
Pourcentage <SEP> des <SEP> Pourcentage
<tb>
<tb> Polymère <SEP> polymères <SEP> dans <SEP> d'agrégats <SEP> su-
<tb>
<tb> le <SEP> sol. <SEP> périeurs <SEP> à
<tb>
<tb>
<tb> 0,25 <SEP> mm.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Sans <SEP> addition <SEP> de <SEP> polymère <SEP> 0 <SEP> 1,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylamide <SEP> 0,1 <SEP> 70,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 11,7
<tb>
<tb>
<tb> Polyméthacrylate <SEP> d'aminoéthyle
<tb>
<tb>
<tb> diméthylique <SEP> 0,1 <SEP> 53,0
<tb>
Copolymère de polyacrylate de sodium
EMI12.2
<tb> et <SEP> d'alcool <SEP> vinylique <SEP> 0,1 <SEP> 97,3
<tb>
<tb> id <SEP> 0,02 <SEP> 39,3
<tb>
<tb> Polyméthacrylate <SEP> d'ammonium <SEP> 0,1 <SEP> 70,7
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 4,5
<tb>
Copolymère d'acide méthacrylique et
EMI12.3
e., 1 . l ".......0'"
EMI12.4
ue 111C OüLiGl''léiteC.
CL ti.ti1111V lWlC a..mië#
EMI12.5
<tb> thylique <SEP> 0,1 <SEP> 23,0
<tb>
<tb> id <SEP> 0,02 <SEP> 3,0
<tb>
Copolymère d'acrylamide (50%) et
EMI12.6
, ¯¯¯-., ¯¯ 9 - - - . - , , p ,
EMI12.7
u é:l,1j.1.-'y.Lè:I. vI:' u è:l.WW.V1,1.1.\.IJ.I.L 1 j Wp '-'t-'- ove o
EMI12.8
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Copolymère d'acide méthacrylique hy-
EMI12.9
<tb> drolysé <SEP> par <SEP> un <SEP> alcali <SEP> (50%) <SEP> et <SEP> d'acrylonitrile <SEP> (50%) <SEP> 0,1 <SEP> 95,3
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 19,8
<tb>
Copolymère d'acide méthacrylique hy-
EMI12.10
<tb> drolysé <SEP> par <SEP> un <SEP> acide <SEP> (50%) <SEP> et <SEP> d'acry
<tb>
<tb> lonitrile <SEP> (50%) <SEP> 0,1 <SEP> 93,8
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 29,
8
<tb>
Copolymère de nitrile acrylique
EMI12.11
<tb> hydrolysé <SEP> par <SEP> un <SEP> acide <SEP> (95%) <SEP> et
<tb> d'acétate <SEP> de <SEP> vinyle <SEP> (5%) <SEP> 0,1 <SEP> 97,0
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 15,5
<tb>
Copolymère de nitrile acrylique hydro-
EMI12.12
- - '--"-\ -..6..
EMI12.13
-Lyse par un aciae \) e a.acevaie
EMI12.14
<tb> de <SEP> vinyle <SEP> (2%) <SEP> 0,1 <SEP> 92,5
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 18,3
<tb>
Copolymère de nitrile acrylique
EMI12.15
nyaroiyse par un acide \.
'6(}fÓ) et
EMI12.16
<tb> de <SEP> nitrile <SEP> méthacrylique <SEP> (20%) <SEP> 0,1 <SEP> 62,0
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 4,3
<tb>
<tb>
<Desc/Clms Page number 13>
Tableau II (Suite)
EMI13.1
<tb> Polymère <SEP> Pourcentage <SEP> des <SEP> Pourcentage <SEP> d'a-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> polymères <SEP> dans <SEP> grégats <SEP> supérieurs
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> le <SEP> sol <SEP> à <SEP> 0,25 <SEP> mm
<tb>
Copolymère de nitrile acrylique hydrolysé par un acide (84%), de nitrile méthacrylique (11%) et
EMI13.2
<tb> d'acétate <SEP> de <SEP> vinyle <SEP> (5%) <SEP> 0,1 <SEP> 82,3
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 25,3
<tb>
EMI13.3
Copolymère de nitrile acrylique
EMI13.4
<tb> hydrolysé <SEP> par <SEP> un <SEP> acide <SEP> (70%) <SEP> et
<tb>
<tb> d'acide <SEP> méthacrylique <SEP> (30%) <SEP> 0,1 <SEP> 73,
3
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 6,5
<tb>
Copolymère de nitrile polyacry-
EMI13.5
iaie nyaroiyse par un aC1ae u, 7<,u
EMI13.6
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 11,8
<tb>
<tb> "Carbowax <SEP> 6000"# <SEP> 0,1 <SEP> 0,3
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 0,3
<tb>
<tb> Ether <SEP> de <SEP> polyvinyle <SEP> et <SEP> de <SEP> méthyle <SEP> 0,1 <SEP> 0,3
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 0,3
<tb>
EMI13.7
"Urea-Forn" , 91 0,4
EMI13.8
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 0,3
<tb>
<tb> "Méthocel <SEP> 50" <SEP> 0,1 <SEP> 15,5
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 0,5
<tb>
<tb> "Méthocel <SEP> 1500" <SEP> 0,1 <SEP> 15,3
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 0,5
<tb>
<tb> Alginate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 0,1 <SEP> 41,3
<tb>
<tb> id <SEP> 0,01 <SEP> 0,
3
<tb>
# Oxyde de polyéthylène Exemple 4=
L'équivalent en humidité a été déterminé par le procédé Bouyoucos comme décrit dans "Soil Science" 40, 165-171 (1935). On a fait passer dans un tamis de 2 mm. des échantillons secs de sols traités par différents po- lymèrese On a rempli, à ras, avec ces sols des entonnoirs Buchner ayant un diamètre de 5 cm. et une profondeur de 2,5 cm. et on a placé ces entonnoirs dans un vase d'eau pour y tremper pendant 24 heures. On a ensuite disposé l'entonnoir dans un flacon à aspiration relié à une trompe et on l'y a lais- sé pendant 15 minutes après que l'eau libre a disparu d'au-dessus du sol.
On a alors placé l'échantillon de sol humide dans une bouteille tarée destinée à la peser et on a déterminé le contenu en humidité en mesurant la perte en poids après chauffage à 105 C. Toutes les déterminations de l'équivalent en humidité ont été effectuées en double.
Les points d'épuisement du sol traité par différents polymères ont été déterminés par le procédé de Breazeale et McGeorge comme publié dans "Soil Science" 68, 371-374 (1949). On a entouré la tige d'un plant de tomates avec 20 à 30 gr. de sol contenu dans un tube en verre ayant 3 cm. de diamètre
<Desc/Clms Page number 14>
et 5 cana de longueur. On a bouché les extrémités de ce tube avec des demibouchons et on les a scellées avec un mélange de paraffine et de cire d'abeilles. Après quelques semaines, des racines sont apparues dans la terre ainsi enfermée.
Les échantillons de sol ont été laissés en place pendant encore 6 à 8 semaines pour que le sol puisse atteindre son point d'épuisement, après quoi on les a retirés et on a déterminé leur contenu en humiditéo On a effectué chaque fois les mesures en double.
TABLEAU III.
EMI14.1
<tb>
Pourcentage <SEP> Equivalent <SEP> Point <SEP> Pourcentage <SEP> de <SEP> l'accrois-
<tb>
<tb> de <SEP> en <SEP> d'é- <SEP> sement <SEP> de <SEP> l'humidité <SEP> dis-
<tb>
<tb> Traitement <SEP> polymères <SEP> humidité <SEP> pui- <SEP> ponible <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au
<tb>
<tb> dans <SEP> se- <SEP> témoin.
<tb> le <SEP> solo <SEP> ment.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Témoin <SEP> 0 <SEP> 24,2 <SEP> 7,6
<tb>
Polyméthacrylate d'am-
EMI14.2
<tb> monium <SEP> 0,1 <SEP> 26,3 <SEP> 8,0 <SEP> 12,0
<tb>
<tb> id <SEP> 0,05 <SEP> 27,4
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0,02 <SEP> 25,1
<tb>
Polyacrylate d'ammo-
EMI14.3
<tb> nium <SEP> 0,1 <SEP> 25,7 <SEP> 8,9 <SEP> 1,2
<tb>
Copolymère de polyacry- late de sodium et d'al-
EMI14.4
<tb> cool <SEP> vinylique <SEP> 0,1 <SEP> 31,2 <SEP> 9,6 <SEP> 30,1
<tb>
<tb> id <SEP> 0,05 <SEP> 28,1
<tb>
<tb> id <SEP> 0,02 <SEP> 25,0
<tb>
<tb> Polyacrylamide <SEP> 0,1 <SEP> 26,1 <SEP> 9,1 <SEP> 2,4
<tb>
Exemple 5.
L'effet du traitement d'un terrain forestier de bonne constitu- tion au moyen de 0,1% de polyméthacrylate d'ammonium et de 0,1% de polyacryl- amide a été déterminé comme suit on a placé 30 gr. de parcelles de terre dans une variante de l'appareil d'aspersion décrit par Lees & Quastel, dans le "Biochemical Journal" 40, 803-815 (1946) et on a fait circuler une solu- tion de sulfate d'ammonium ' à M/30 de manière continue pour entretenir l'humi- dité du solo De temps à autre, on a retiré un échantillon de la solution pour analyser sa teneur en nitrate par un procédé colorimétrique. Le tableau IV donne la concentration en nitrate à différents moments.
TABLEAU IV.
Allure de la nitrification dans un bon sol forestier modifié par les polymères.
Concentration en NO3 (popomo) à différents momentso
EMI14.5
<tb> Sol <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> jours <SEP> 5 <SEP> jours <SEP> 9 <SEP> jours <SEP> 13 <SEP> jours
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sol <SEP> forestier <SEP> témoin <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> .8 <SEP> 25 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sol <SEP> forestier <SEP> + <SEP> 0,1%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> polyméthacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> sodium <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 9 <SEP> 31 <SEP> 76
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Sol <SEP> forestier <SEP> + <SEP> 0,1%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> polyacrylamide <SEP> 358 <SEP> 39 <SEP> 100
<tb>
<Desc/Clms Page number 15>
Exemple 6.
Les chiffres suivants font apparaître l'effet favorable des déri- vés de l'acide polyacrylique solubles dans l'eau sur le développement des plantes. On a semé 70 graines de radis dans chacun des châssis en bois con- tenant différents échantillons traités de glaise alluviale de Miami. Après un séjour de 50 jours dans une serre, dans des conditions de température et d'humidité uniformes, on a récolté les radis, on les a étêtés et pesés.
Dans le tableau V, les rendements obtenus sont comparés à ceux d'un sol ne conte- nant pas d'addition tendant à améliorer leur constituion et à ceux de sols contenant des additions déjà connues destinées à améliorer leur constitution, telles que des extraits de tourbière, l'alginate de sodium et la méthylcellu- loseo Le facteur d'amélioration du rendement est obtenu d'après le rendement total en radis obtenu dans les châssis et il indique ainsi l'amélioration en pourcentage de la germination aussi bien que l'amélioration dans les di- mensions moyennes des radis.
TABLEAU V.
Croissance des radis dans une glaise alluviale de Miami contenant des addi- tions pour améliorer sa constitution..
EMI15.1
<tb>
Germina- <SEP> Rende- <SEP> Facteur <SEP> Poids <SEP> Facteur
<tb>
<tb> Traitement <SEP> tion <SEP> ment <SEP> en. <SEP> d'amé- <SEP> moyen <SEP> damélio=
<tb>
<tb> ra <SEP> emen <SEP> radis <SEP> liera- <SEP> des <SEP> ration <SEP> en
<tb>
<tb> tion <SEP> du <SEP> radis <SEP> dimen-
<tb>
<tb> rendement <SEP> sions
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Néant <SEP> 79% <SEP> 19 <SEP> gr. <SEP> -- <SEP> 0,35 <SEP> gr.
<SEP> --
<tb>
<tb>
<tb> 0,1% <SEP> de <SEP> polyacrylate
<tb>
<tb> de <SEP> sodium <SEP> 93 <SEP> 93 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 1,43 <SEP> 4,1
<tb>
<tb>
<tb> 0,02% <SEP> id <SEP> 89 <SEP> 78 <SEP> 4,1 <SEP> 1,26 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 0,1% <SEP> de <SEP> polyméthacry-
<tb>
<tb> late <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 84 <SEP> 124 <SEP> 6,5 <SEP> 2,18 <SEP> 6,2
<tb>
<tb>
<tb> 0,02% <SEP> id <SEP> 90 <SEP> 83 <SEP> 4,4 <SEP> 1,32 <SEP> 3,8
<tb>
<tb>
<tb> 0,1% <SEP> de <SEP> méthacrylate
<tb>
<tb> de <SEP> polydimethyl-
<tb>
<tb> aminoéthyle <SEP> 94 <SEP> 57 <SEP> 3,0 <SEP> 0,86 <SEP> 2,5
<tb>
<tb>
<tb> 0,02% <SEP> id <SEP> 81 <SEP> 73 <SEP> 3,8 <SEP> 1,28 <SEP> 3,7
<tb>
Exemple 7.
Des expériences de développement ont été effectuées dans des conditions identiques à celles des exemples précédents, sauf en ce que l'on a utilisé de l'alginate de sodium et de la méthylcellulose qui sont les poly- mères utilisés antérieurement pour l'amélioration de la constitution du solo Le tableau suivant indique l'effet de ces substances sur les rendements de radis se développant dans des conditions identiqueso
<Desc/Clms Page number 16>
TABLEAU VI.
EMI16.1
<tb>
Rendement <SEP> Facteur <SEP> d'amé- <SEP> Poids <SEP> Facteur
<tb>
<tb> total <SEP> lioration <SEP> du <SEP> moyen <SEP> d'améliora
<tb> Traitement <SEP> rendement <SEP> des <SEP> tion <SEP> en
<tb>
<tb> radis <SEP> poids
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Néant <SEP> 31 <SEP> gr. <SEP> -- <SEP> 0,53 <SEP> --
<tb>
<tb>
<tb> Alginate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0,30 <SEP> 0,6
<tb>
<tb> Methulcellulose <SEP> 34 <SEP> 1,1 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 1,1
<tb>
Les indications données dans les exemples 6 et 7 indiquent que les polymères solubles dans l'eau de l'acide acrylique et de ses dérivés ont un effet sur la constitution du sol qui est tout à fait différent de celui produit par l'alginate de sodium et la méthylcellulose.
L'utilisation des polymères solubles dans l'eau de l'acide acry- lique et de ses dérivés par association avec les produits nutritifs fournis aux plantes donne un résultat combiné remarquable. La présence des copolymè- res dans le sol rend possible l'utilisation par les plantes en croissance, d'une manière plus efficace, des produits nutritifs disponibles dans le solo Etant donné que les engrais sont généralement nécessaires d'une manière pé- riodique pour maintenir une fertilité optima ininterrompue du sol, l'utilisa- tion des polymères acryliques associés aux engrais permet d'appliquer, moins fréquemment ou moins abondamment, les engrais pour maintenir une production agricole moyenne uniforme.
Les proportions du polymère acrylique et des en- grais dans le produit combiné ajouté au sol dépendent dans une grande mesure des exigences présentées par la récolte à envisager ainsi que du contenu en substances nutritives et de la constitution du sol avant traitemento En gé- néral, il peut être nécessaire d'ajouter à un sol non traité antérieurement un produit contenant des substances nutritives et des polymères acryliques en quantités d'ordre à peu près égal. Par exemple, des compositions utiles d'une manière générale peuvent comprendre de 10 à 90% de substances nutri- tives et de 10 à 90% de polymères acryliques.
Des compositions présentant des proportions supérieures ou inférieures pour l'un ou l'autre des consti- tuants peuvent être utilisées dans des cas particuliers:, Par exemple, un sol déjà traité antérieurement peut nécessiter une composition ne contenant que 1 à 10% de polymère et de 90 à 99% de substance nutritive, le petit pour- centage de polymère étant nécessaire pour remplacer les petites quantités perdues par délavage, par l'action destructrice des bactéries du sol ou par d'autres mécanismes analogues.
Des compositions ne contenant que moins de 10% du substance nutritive peuvent être utilisées pour des applications particu-. lières dans le cas de sols d'une constitution excessivement médiocre, qui n'ont pas servi ou n'ont servi que d'une manière occasionnelle pendant plu- sieurs années et qui peuvent contenir une proportion relativement élevée de substances nutritives.
Etant donné que les engrais organiques ordinaires ne contiennent que de faibles teneurs en substances nutritives et servent en premier lieu à améliorer la constitution du sol, rôle qui est joué d'une manière plus effi- cace par les polymères de l'acide acrylique, les fractions non nutritives des engrais organiques sont moins essentielles. Par suite, suivant la forme d'e- xécution préférée de la présente invention, on utilise un engrais minéral à haute teneur en azote, en phosphore et en potassium, présentant des concen- trations moins importantes de produits nécessaires au développement des plan- tes. De tels engrais sont généralement constitués par des substances minéra- les nutritives et peuvent comprendre pour 15 à 50% de leur poids de l'azote élémentaire, P2O5 et K2O.
On définit habituellement les engrais minéraux en donnant la teneur approximative de chacun des trois ingrédients nutritifs
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les plus nécessaires au moyen d'une suite de trois chiffres représentant la concentration approximative en azote élémentaire, en P2O5 et en K2O respecti- vemento Des compositions utilisables pour le traitement du sol dans le cas le plus général sont données ci-après : 50 parties en poids d'amide polyacrylique et 50 parties en poids d'un engrais minéral non organique 4-12-4 30 parties en poids de polyacrylate de sodium et 70 parties en poids d'un engrais 6-10-14 (Vigoro).
Lorsque l'ion métallique du sel du polymère présente lui-même u- ne valeur d'engrais ou lorsqu'on utilise un sel d'ammonium, il n'est pas né- cessaire pour les engrais minéraux associés aux polymères de présenter la te- neur élevée habituelle de cet élément. Le cas échéant, l'un des éléments nu- tritifs que l'on trouve généralement dans l'engrais complexe peut être suppri- mé complètement lorsqu'on utilise une proportion notable du sel polymère de cet élément. Par suite, on peut citer comme formules applicables-dans le cas général, les compositions suivantes 70 parties en poids de polyacrylate d'ammonium, 10 parties en poids de sulfate de potassium et 20 parties en poids de superphosphate.
60 parties en poids de polyacrylate de potassium et 40 parties en poids d'engrais non organique 6-12-2.
40 parties en poids de polyméthacrylate d'ammonium et 60 parties en poids d'engrais non organique 2-14-4.
Bien que l'on préfère utiliser une association avec un engrais minéral non organique, il est possible également d'utiliser une association avec des engrais organiques; ainsi, les,polymères acryliques peuvent être appliqués aux sols en même temps que le produit connu sous le nom commercial de "Milorganite", de l'urée, des boues d'eaux vannes, de la farine de soja, du guano, de l'engrais d'os broyés, des résidus de graisse animale, du sang séché, des extraits de tourbière et du compost.
Exemple 80
On a planté des radis dans des châssis contenant de la glaise al- luviale de Miami, traitée par différents fumiers et composts organiques à 1% et par des polymères à 0,05%. Le tableau VII montre l'effet des polymères . seuls et leur effet en combinaison avec un engrais non organique, par compa- raison avec le fumier et les composts organiques dont le contenu en substan- ces nutritives est un-multiple élevé du contenu correspondant dans les en- grais minéraux.
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TABLEAU VII.
Comparaison des polymères et des polymères incorporant des substances nutri- tives avec 1% de fumiers organiques et de composts dans une glaise alluvia- le de Miami en ce qui concerne le développement des radis.
EMI18.1
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Facteur <SEP> d'amé- <SEP> Facteur <SEP> d'amé-
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<tb> Traitement <SEP> Germination <SEP> lioration <SEP> de <SEP> lioration <SEP> du
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<tb> la <SEP> taille <SEP> rendement.
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<tb> Témoin <SEP> n <SEP> 1 <SEP> 83% <SEP> 0,93 <SEP> 0,84
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<tb> Témoin <SEP> n <SEP> 2 <SEP> '90 <SEP> 1,07 <SEP> 1,16
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<tb> Fumier <SEP> sec <SEP> de <SEP> vache <SEP> 61 <SEP> 2,3 <SEP> 1,6
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> "Milorganite" <SEP> (a) <SEP> 49 <SEP> 0,64 <SEP> 0,34
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> Compost <SEP> Frazer <SEP> (b) <SEP> 88 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> Tourbe <SEP> 83 <SEP> 1,1 <SEP> 1,
0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> Compost <SEP> de <SEP> déchets
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> cacao <SEP> 83 <SEP> 1,1 <SEP> 1,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,05% <SEP> d'un <SEP> mélange <SEP> con-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tenant <SEP> 98% <SEP> du <SEP> sel <SEP> de <SEP> so-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> dium, <SEP> de <SEP> l'acide <SEP> acrylique
<tb>
<tb>
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<tb> et <SEP> 2% <SEP> d'alcool <SEP> vinylique <SEP> 85 <SEP> 1,7 <SEP> 1,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> le <SEP> même+engrais <SEP> 6-10-4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (0,05%) <SEP> 78 <SEP> 3,4 <SEP> 3,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0,05% <SEP> de <SEP> polyméthacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> de <SEP> sodium <SEP> 90 <SEP> 1,2 <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> le <SEP> même+engrais <SEP> 6-10-4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (0,05%) <SEP> 85 <SEP> 2,1 <SEP> 2,0
<tb>
(a)
Boues d'eaux vannes produites par la Ville de Milwaukee, Wisconsin.
(b) Produit par les issues et déchets de la Frazer Products, Inc.
* Tous ces traitements sont comparés à la moyenne des témoins.
REVENDICATIONS.
1. Couche superficielle stabilisée du sol contenant à l'état de dispersion de 09001 à 2% en poids d'un polymère soluble dans l'eau d'un com- posé présentant la formule de structure :
EMI18.2
n étant un nombre faible compris entre zéro (0) et un (1) inclusivement et X étant un radical du groupe comprenant -OK, -ONa, -ONH4, -ONRH3, -ONR2H2, -ONR3H, -OH, -NH2, -OCH2NR2, - OCH2CH2NR2, -NCH2CH2NR2, -NHR et -NR2, où R est un radical alcoyle comprenant de 1 à 4 atomes de carbone.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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IMPROVEMENTS TO THE METHODS OF IMPROVING THE CONSTITUTION
OF THE GROUND.
The present invention relates to methods of improving the physical constitution of the soil. Its more specific object is to improve the soil to increase agricultural yields and to prevent natural erosion.
The present invention provides for the formation in the soil of a stabilized surface layer in which is distributed in an amount of 0.001 to 2% by weight a water-soluble polymer, of a compound having the following structural formula.
EMI1.1
where n is a low number between zero (0) and one (1) inclusive, while X is a radical from the group comprising - OK, -ONa, -ONH4, -ONRH3, ONR2H2, -ONR3H, -OH, -NH2 , -OCH2NR2, - OCH2CH2NR2, - NCH2CH2NR2, - NHR and -NR2, R being an alkyl radical containing up to 4 carbon atoms.
The present invention also provides a fertilizer comprising a mineral plant food and a water soluble polymer of a compound having the structural formula
EMI1.2
where n is a small integer between zero (0) and one (1) inclusive while X is a radical of the group consisting of -OK, -ONa, - ONH4, -ONRH -ONR2H2, - ONR3H, - OH, -NH2, -OCH2NR2, -OCH2CH2NR2, -NCH2CH2NR2,
<Desc / Clms Page number 2>
-NHR and -NR2, R being an alkyl radical containing up to 4 carbon atoms.
The present invention finally provides a method of improving the constitution of the soil which comprises incorporating into the soil a water-soluble polymer of a compound having the structural formula
EMI2.1
or n is a small integer between zero (0) and one (1) inclusive, while X is a radical from the group comprising - OK, -ONa, -ONH4,
EMI2.2
-ONRH3, -ONR2-H2, being an alkyl radical containing up to 4 atoms of -NHR and -NR2, R being an alkyl radical containing up to 4 carbon atoms.
The final utility and beneficial properties of the top soil layer and the underlying layers of this soil depend significantly on the physical constitution of this soil Although most soils occur in the state of fine subdivision, necessary for the growth of plants, many soils do not exhibit other physical properties permitting the proper growth and development of plants, and the proper performance of the various functions of the plant. In addition to nutrient products for plants, the soil must continuously receive both air and moisture.
Poorly constituted soils can become saturated with water during wet periods, preventing access to the air necessary for optimum plant growth and development. Poorly constituted soils can lose their moisture too quickly by evaporation from the surface as a result of excessive capillary action, and the plants growing there will be deprived of the continuous and abundant supply of moisture which would be necessary. . The latter phenomenon is exaggerated in extremely compact soils where the development of roots and stems is retarded due to unfavorable conditions for their growth.
In addition, soils of poor constitution are often the site of poor germination of the seeds planted there, due to the lack of either air or the moisture necessary for normal germination.
It is also known that soils of poor constitution are prone to erosion because, when subjected to rainfall, they are quickly saturated and the excess moisture flows over the surface of the soil or into a marked passage. limit. This surface water entrains the fine particles of the soil, which results in the displacement of large masses of valuable soil. The quantity of surface water increases both by the fact that the soil refuses to absorb surface water and by the this soil forms a vehicle for transferring water to underlying soil layers or natural streams.
The problem of increasing the topsoil and the problem of suppressing erosion can be solved, at least to a large extent, by means of improving the physical constitution of the solo. plowing and harrowing the soil, it is possible to obtain a loose constitution which better retains moisture and contains enough air for plant reproduction. Improving soil constitution by plowing does not last long, and the action of rain and sun quickly causes the soil to clump and dry out, so that it loses its beneficial properties. If a soil is cultivated for a number of years and especially if organic fertilizers are added to it, the soil can gradually attain a good constitution of a more lasting character.
This improvement in constitution is believed to be due to various elements of humus, including polysaccharides produced by soil bacteria which break down organic additions o Improved soil constitution allows air to be present in it in greater quantity while ensuring a more regular supply of humidity in
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soil, which creates a more suitable medium for the subsequent cultivation of soil bacteria by a cumulative process. Since clays or loams take many years to arrive at a satisfactory constitution, it is advantageous to provide means to accelerate the formation of fertile soils.
A good soil constitution obtained by intensive mechanical cultivation is not only short-lived, it is frequently injurious to developing plants, due to the breakage of nourishing roots entering shallowly into the soil.
If an improved soil constitution could be obtained permanently without mechanically breaking up the surface layers, a further improvement in the development rate and yield of the soil would be achieved.
The main object of the present invention is means for rapidly improving the constitution of the soil by means of the addition of synthetic products. Another object of the invention consists in providing means for increasing the agricultural yield of soils and particularly of those whose normal constitution is poor. The object of the invention is also to prevent erosion in the case of soils the surface of which is exposed to atmospheric agents. The invention also covers the production of synthetic products which make it possible both to improve the erosion characteristics of the soil and to develop suitable crops on this soil.
In soils with a good durable constitution, the fine particles of the soil agglomerate in patches or larger bodies which allow the air to access easily - '' 'in their interstices, while retaining moisture under a form usable within these bodies or plots. Soils having such a constitution do not lose their moisture in an exaggerated way by'evaporation thanks to the insulating effect of voids or non-capillary pores containing very humid air and preventing any exaggerated capillary action. Such soil does not shrink and does not form cracks or crevices on drying, and it retains a layer of natural humus which reduces evaporation.
In this way, optimum moisture and air content can be maintained for long periods of time. @
The present invention can be used to obtain a good constitution of the soil by adding synthetic products and this can be done for a wide variety of applications. The invention may be useful for soil improvement in gardens, more particularly in areas where the underlying, non-fertile portions of the soil have been brought to the surface. It is also useful for improving average soils, especially in areas where organic fertilizers are not available.
The invention also serves to facilitate the development of root crops in areas where the very compact clay soil prevents the normal development of such plants. The invention also lends itself well to use in semi-arid areas where it is sought to retain soil moisture and reduce evaporation caused by the sun. The invention also applies well to the development of crops covering road verges, backfilled areas and regular embankments when it is necessary to resist erosion until the crops are. well rooted. In addition, the invention is of great interest for opposing erosion in areas where the surface vegetation has been destroyed by natural phenomena or by poor soil maintenance.
Other advantages of the present invention due to improvements in the normal constitution of the soil can also be envisioned.
In accordance with the invention, it has been found that the soils, and more particularly clay soils, and alluvial clay soils, of poor constitution, can be significantly improved by the addition of traces of soluble polymers. in water, acrylic acid.
Suitable polymers are those containing a large number of repeating molecular elements having the following structural formula:
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EMI4.1
where X is a solubilizing radical from the group comprising -OK, -ONa, -ONH4, -ONRH3, - ONR2H2, -ONR3H, -ONR4, -OH, -NH2, -OCH2NR2, -OCH2CH2NR2, -NHR and -NR2, R being an alkyl radical containing up to 4 carbon atoms while m is a small integer between zero and one inclusive.
As particularly interesting, mention may be made of homopolymers containing numerous identical elements of the category indicated above.
Copolymers containing two or more different elements from the group described are also of interest. The copolymer type may contain, in addition to the many water soluble elements, a lower number of other elements derived from polymerizable monomers, such as styrene, vinyl acetate, acid nitrile. acrylic, methacrylic acid nitrile, butadiene) alkyl methacrylates, alkyl acrylates, vinylidene chloride, vinyl chloride, alkyl maleates, alkyl fumarates, [alpha] -methylstyrene and other olefinic compounds capable of polymerizing with the various acrylates described above.
In general, the polymers should contain a sufficiently large number of solubilizing radicals to make them soluble in water and to give the soil particles the desired hydrophilicity.
The compounds of interest to the execution of the invention can be considered as polymers, soluble in water, derivatives of acrylic acid and of methacrylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, methacrylamide, alkali metal, amine or ammonium salts of acrylic acid or methacrylic acid, aminoethyl ss-acrylate, / -3-methacrylate aminoethyl, methylaminoethyl ss-acrylate, methylaminoethyl.8-methacrylate, N, N-dimethyl-ss -aminoethyl methacrylate, N-alkyl substituted acrylamide and acrylamides.
The water-soluble polymers can exhibit significant levels of elements derived from other polymerizable monomers as described above.
The acrylic polymers described above can be added to the soil in contents ranging from 0.001 to 2% by weight of the surface layer of the soil capable of being cultivated, but the optimum results are obtained using contents ranging between 0.01, and 0.2%.
In order to obtain the most advantageous result, the molecular weight of the polymer is of some importance. Molecular weights above 5000 have been found to be advantageous and the best practical results correspond to molecular weights above about 15,000. In the case of some polymers, the maximum effect is obtained for a molecular weight of 30,000 to 100,000 and increases in weight. beyond these figures may not improve the polymer without however showing a notable deterioration. Although branched chain polymers can be used, linear chain polymers are preferred.
If desired, the polymers can be added directly to the sol, but it is generally easier to add the polymers by means of a suitable diluent or vehicle such as a solvent, e.g. water, or a solid support such as extracts of peat bog, limestone, sand, mineral fertilizers, silage or other materials forming fertilizers or likely to improve the soil.
When added to plant foods, one notices the beneficial effects of such a combination on the speed of crop development.
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obtained on the soil thus treatedo Soils improved by a fertilizer containing the polymers in question ensure a development of crops which is faster and more abundant than when using the fertilizer alone
The absorption by plants of one of the known fertilizers containing the basic nutrients of plants, such as nitrogen, phosphorus and potassium, as well as trace elements such as boron, manganese, magnesium, molybdenum, cobalt and iron,
can be improved by the addition of the above polymers intended to improve the constitution of this solo
The copolymer may contain chemically reacting groups, for example the diacid, carboxyl, hydroxyl anhydride groups, or other groups which may be associated with the various constituents of an acidic or basic nature incorporated therein. For example, the metal salts or lime contained in the fertilizer can react with the acid groups of the polymer; likewise, the hydroxyl or amino groups of the polymers can combine with the acidic groups of the fertilizer. It should be understood that the polymers modified by these side reactions are to be understood as part of the present invention.
The optimum improvement in soil constitution is obtained rapidly by intimately mixing said polymer with the soil by digging, plowing, disc work, harrowing or other methods commonly applied in agricultural technology. interesting improvements can be achieved by simply adding the polymeric products in aqueous solution or in the form of a dry powder with or without diluent or vehicle to the surface of the solo In the latter case, the polymeric product is mixes slowly with the soil following normal cycles of water supply and drying, freezing and thawing, etc.
The ability of the roots of plants in the soil to absorb oxygen in the presence of large amounts of water is conveniently measured by the technique indicated by Webley, Quastel et al and described in detail in "Journal of Agricultural Science" 37, 257 (1947).
According to this method, the roots of the plants are replaced by a micro-organism such as yeast and the rate of absorption of oxygen by the yeast suspended in a solution of glucose in a manometric method is measured. Warburg device. The carbon dioxide released by metabolism is absorbed by potash in a central sump so that the variations in the volume of the gases are those caused by the oxygen absorbed by the yeast and the micro-organisms of the sole. Oxygen by the same amount of yeast under optimum conditions is measured by means of a well-stirred suspension of yeast in a glucose solution in the absence of any solo particles. Although oxygen uptake by microorganisms normally found in the soil either
low, compared to the relatively large amount of yeast used, it is measured by the uptake of oxygen in a Warburg flask containing plots of soil and the glucose solution but not containing yeast.
Soils in good cultivated condition retain their constitution in porous plots in the presence of large amounts of water. The suspension of yeast in water is therefore distributed over a larger area and the oxygen can diffuse in relatively thin water films.
Strong oxygen uptake by yeast is obtained with soils of this type. Poorly constituted soils break down and form sludge as the amount of water increases, and much less oxygen can diffuse in thick water films .-- Thus, the absorption of oxygen by the yeast in this type of soil is much weaker. Consequently, this technique makes it possible to measure the effect of the addition of products on the constitution of the soil by measuring the rate of respiration of the yeast in contact with the soil particles under well-controlled conditions.
The speed of respiration is expressed as aeration factor (F.A.) given by F.A. =
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Rate of oxygen uptake by yeast on soil elements X 100 Rate of oxygen uptake by yeast in a stirred glucose solution Soils with a favorable constitution give high FA values while soils with poor constitution results in low AF values
More precise measurements of total soil stability are provided by the wet sieving technique, as described in the examples below. The aggregates formed by the soil must exhibit sufficient stability to maintain their individuality when subjected to causes of dispersion, such as falling raindrops, plowing, percolation of water, as well as compressive forces due to the overlying mass of the soil. Soil physicists have therefore used the measurement of total stability as a means of determining the quality of the solo constitution.
The presence of stable aggregates in the presence of water produces a combination of capillary and non-capillary pores while a poorly constituted soil has few non-capillary pores.
The loose and porous character of a soil made up of stable aggregates allows the rapid infiltration of water and the rapid percolation of any excess water down through this solo The soil thus covers the conditions of optimum ventilation very soon after the rains have ended.
The moisture content of the soil after free flow under the influence of gravity has removed excess water from the noncapillary pores, has been called "field capacity" and is very close to l 'moisture equivalent which is easily determined in the laboratory. Treatment of the soil with hydrophilic polymers increases the moisture equivalent significantly and, as a result, the treated soil retains a percentage higher water flowing through it after a rain. The fact that this additional water is not retained at the expense of adequate aeration has been proved above by the aeration factor.
The depletion point, i.e. the moisture content of the soil at which plants are no longer able to extract enough water from the soil, defines the lower limit of the water available for de- plant development. The effect of hydrophilic polymers on this soil drain point is to raise it very slightly. Since the increase in the moisture equivalent is much greater than the increase in the depletion point, the treatment of the soil with polymers ensures a noticeable increase in the quantity of water retained. through the soil and likely to be used by plants.
The increased infiltration and percolation exhibited by soils comprising stable aggregates, in the presence of water, results in reduced entrainment during rainfall and hence reduced erosion under water. action of running water. Due to their size and weight, the aggregates are less easily carried away by water and, moreover, they are stable against the destructive action of raindrops.
The rate of evaporation of water from the surface depends on the constitution of the soil as well as the presence of organic colloids in the solo A soil having a good constitution, as obtained by the suitable treatment of the soil by means of one of the hydrophilic polymers in accordance with the invention and comprising aggregates which are stable in the presence of water, there are, in addition to the capillary pores, a large number of non-capillary pores. The action of these non-capillary pores consists in breaking the continuity of the capillary pores and thus slowing down the movements of humidity under the effect of capillarity. The transfer of capillary water to the soil surface is slowed down, reducing moisture loss by evaporation from the surface.
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The working properties or consistency of a soil are influenced by the aggregation state of that soil. A soil of poor constitution, when treated with a hydrophilic polymer, loses its sticky feel and becomes friable and loose, at the same time that it takes on a plastic consistency when the water content grows and, compared to untreated soil, it generally behaves as if its moisture content were lower.
To show that the polymers themselves have no harmful action on soil microorganisms and that the result is an improvement in the moisture contents and in the aeration of treated soils, a An experiment was made to measure the rate of nitrification in a treated soil and in an untreated soil This experiment requiring a soil comprising plots stable with respect to water, it was carried out with a soil forest having an excellent constitution. However, even with a soil having such a constitution, an increase in the rate of the nitrification has been observed in the case of a treated soil.
The effect of increasing microbiological activity by treatment with polymers to improve soil constitution should extend to processes such as nitrogen fixation and soil formation. decomposition of organic matter with release of nutrients.
Further details of the invention are given with reference to the following specific examples: Example 1.
Aqueous solutions of the polymers were prepared by the following technical methods Polyacrylic amide. 10 g were dissolved. acrylic amide and 0.05 gr. of potassium persulfate in 90 milliliters of water and the solution was heated in an oven at 60 ° C. for 5 hours. Due to slight hydrolysis, the polymer contained some ammonium salt and imide groups in addition to acrylic amide elements. The solution was diluted with 400 milliliters of water for use in subsequent tests.
Aminoethyl dimethyl polymethacrylate.
10 g were dissolved. of polymethyl dimethyl methacrylate with 3.86 gr. glacial acetic acid and 0.2 gr. of potassium persulfate in 90 milliliters of water. The solution was then placed in an oven at 70 ° C. overnight before diluting it in 400 milliliters of water.
Copolymer of sodium polyacrylate and vinyl alcohol.
The suspension was made in a solution of 0.1 g. of stearic acid and 7 gr. of sodium hydroxide in 400 milliliters of water, 10 gr. of a finely ground copolymer of 95% acrylic nitrile and 5% vinyl acetate having a specific viscosity of 0.28 for a 0.1% solution in dimethyl formiamide. The solution was stirred and refluxed for 10 hours, and during this time the polymer dissolved due to the hydrolysis of the nitrile which produced amide groups and sodium salts of the carboxylated acid. . The resulting solution was adjusted to pH 8 by adding a small amount of hydrochloric acid, and the solution was diluted with water to make a total volume of 500 milliliters.
Copolymers of acrylic amide and acrylic nitrile.
We dissolved 90 gr. of acrylamide, 10 gr. of acrylic nitrile, 0.2 gr. of potassium persulfate and 0.1 gr. of sodium bisulfite in one liter of 50% methyl alcohol and this solution was heated for 4 days at 60 ° C. The precipitated polymer obtained was then filtered off, washed with methanol and dried. We dissolved 2 gr. of the substance obtained in 98 milliliters of water to try it.
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EMI8.1
Pol: sodium methacrylate,
We dissolved, in a liter of water, 50 gr. polymethacrylic acid having an inherent viscosity of 1.25 (0.4% solution in dimethyl formiamide) with 17.5 gr. of sodium hydroxide.
EMI8.2
Pol, ammonium methacrylate.
We dissolved 2 gr. polymethacrylic acid, described above, in a mixture of 96 milliliters of water and 2 milliliters of concentrated ammonium hydroxide.
Ammonium polyacrylate
2 grams of polyacrylic acid having a specific viscosity of 8.3 (0.4% solution in water) were dissolved in 98 milliliters of water containing 2.8 milliliters of a concentrated aqueous solution. ammonia.
Sodium polyacrylate.
We dissolved 20 gr. of the above polyacrylic acid in 980 milliliters of water containing 11 gr. of sodium hydroxide.
EMI8.3
Copolymer of 35% methacrylic acid and 65% aminoethy- dimethyl methacrylate
6.5 gr were dissolved. of aminoethyl diethyl methacrylate and 3.5 g of methacrylic acid in 90 milliliters of water and 0.02 g. of potassium persulfate as a catalyst. The solution was heated to 60 ° C overnight and then diluted for use as a 2% solution.
EMI8.4
Copolymer of acrylamide (50%) and ammonium polyacrylate (50% L
We dissolved 2 gr. a copolymer of 50% acrylamide and 50% acrylic acid having a specific viscosity of 0.46 (0.4% solution in water) in 98 milliliters of water containing 0.9 milliliters of concentrated ammonia.
EMI8.5
The mother of ag = the acid (5CI) and of pol: ammonium methacrylate (50% -1 ..
We dissolved 2 gr. of a copolymer of 50% acrylamide and 50% methacrylic acid having a specific viscosity (in a 0.4% solution in water having a pH of 5.66) equal to 2.3 in 98 milliliters of water containing 1 milliliter of concentrated ammonia.
EMI8.6
Copolymer of acrylic nitrile (s #) and the product of the alkaline hydrolysis of methacrylate acid (f50) a
To a solution of 15 milliliters of water and 50 milliliters of concentrated sulfuric acid were added 2 gr. of a copolymer of 50% methacrylic acid and 50% acrylic nitrile After a few days, the thick solution was diluted in water and heated to separate a polyacid still containing 40% of the nitrogen primitives We dissolved 2 gr. of the polymer after drying in 100 milliliters of a solution containing 1 milliliter of a 28% ammonia solution.
The acid hydrolysis process has been applied to the following polymers.
EMI8.7
Vents: 95% acrylic nitrile and 5% vinyl acetate. acrylic nitrile gas and 2% vmvliaue acetate "$ acrylic nitrile and 2 ($ 1 methacrylic nitril, 84% acrylic nitrile and 11 'methacrylic nitrile with 5 vinyl acetate, 70% nitrile acrylic and methacrylic acid and polyacrylic nitrile.
Example 2.
It was air dried, pulverized and sieved through a 1 mm sieve. field soils. To masses of soil weighing 100gr 30 milliliters of an aqueous solution containing known quantities of the various polymers described in Example 1 were added and this sole was stirred well. to make the floor sticky.
Some of the polymers gave a more marked increase in limit
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lower plastic and it was necessary to add an additional quantity of water of up to 10 milliliters to bring the soil in a state allowing the same work. The moist soil was crumbled and allowed to air dry. The soil was then sieved and plots were collected, the dimensions of which varied between 2 and 4 mm.
We used 4 gr. of these plots in each vial for the determination of their properties in an apparatus of the Warburg type, according to the technique of Webley, Quastel et al, as described in the "Journal of Agricultural Science" 37, 257 (1947) except that a 1.5% suspension of Fleishmann dry yeast was used in place of the organism used by the latter.
The results obtained with a Miami alluvial clay are shown in Table I. The effects of compost, sodium alginate and methylcellulose were associated therewith by way of comparison.
The aeration factor measured by the Warburg device should be as high as possible in the presence of maximum water content. All soils are invaded by water if enough water is added and untreated soils which have received an addition of 62.5% water are saturated with water which prevents any access of air. Under these conditions, the aeration factor of the soil cannot be measured and the result is given in the table as "- -". Some soils are saturated for an addition of 50% water. As the water content of the soils increases, the aeration factor gradually decreases until the soil is saturated with water and any further development of yeast is prevented.
<Desc / Clms Page number 10>
TABLE I Aeration factor of Miami alluvial silt or silt treated with 0.1% polymers
EMI10.1
<tb> Concentration <SEP> Aeration factor <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> Quantity <SEP> of water <SEP> added
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymer <SEP> polymers <SEP>% <SEP> 25% <SEP> 37.5% <SEP> 50% <SEP> 62.5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> None <SEP> 0 <SEP> 105 <SEP> 90 <SEP> 35--
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylamide <SEP> 0.1 <SEP> 101 <SEP> 100 <SEP> 82 <SEP> 47
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0.2 <SEP> 94 <SEP> 94 <SEP> 69 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymethacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> aminoethyl
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> dimethyl <SEP> 0.1 <SEP> 106 <SEP> 103 <SEP> 85 <SEP> 54
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0,
05 <SEP> 116 <SEP> 102 <SEP> 74 <SEP> 53
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0.02 <SEP> 109 <SEP> 88 <SEP> 58 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> copolymer of
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> polyacrylate <SEP> from
<tb>
<tb>
<tb> sodium <SEP> and <SEP> alcohol
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> vinyl <SEP> 0.1 <SEP> 116 <SEP> 103 <SEP> 61 <SEP> 13
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymethacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
Ammonium <tb> <SEP> 0.1 <SEP> 122 <SEP> 119 <SEP> 80 <SEP> 19
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
Ammonium <tb> <SEP> 0.1 <SEP> 112 <SEP> 100 <SEP> 69 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acrylamide <SEP> (50) <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylate <SEP> from am-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> monium <SEP> (50) <SEP> 0.1 <SEP> 119 <SEP> 112 <SEP> 70 <SEP> 26
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Acrylamide <SEP> (50)
-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polymethacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
Ammonium <tb> <SEP> (50) <SEP> 0.1 <SEP> 112 <SEP> 110 <SEP> 66 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> acryl- copolymer
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> amide <SEP> (90) <SEP> and
<tb>
<tb>
<tb>
Acrylonitrile <tb> <SEP> (10) <SEP> 0.2 <SEP> 117 <SEP> 102 <SEP> 75 <SEP> 47
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alginate <SEP> of <SEP> sodium <SEP> 0.1 <SEP> 118 <SEP> 100 <SEP> 53 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Methocel <SEP> 50" <SEP> 0.1 <SEP> 116 <SEP> 96 <SEP> 65
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> "Methocel <SEP> 1500" <SEP> 0.1 <SEP> 126 <SEP> 102 <SEP> 61 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Compost <SEP> 3.0 <SEP> 99 <SEP> 95 <SEP> 34 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 1,
0 <SEP> 82 <SEP> 79 <SEP> 20
<tb>
Sodium alginate and the product known as "methell" which is a commercially available methyl cellulose ether, provide little momentary improvement in patch constitution determined in the Warburg apparatus. . However, when the soil plots were subjected to slow percolation of water, these plots disintegrated within 3 to 15 days. Soils treated with acrylic acid derivatives, such as 0.1% polyacrylamide, showed no patch failure after 18 months.
Example 3.
The effect of polymers on the percentage of stable aggregates in the presence of water was determined by the following procedure. We added
<Desc / Clms Page number 11>
at 100 gr. of Miami alluvial clay, pulverized so as to pass through a 0.25 mm sieve, 30 ml of distilled water containing the appropriate amount of polymer. The soil was stirred well and passed under pressure through a 4mm sieve. After drying for at least 2 days in a heated chamber with low humidity, air at 50 ° C. was blown over this floor for 10 minutes to complete the drying.
Samples of 40 grams were then placed on the top sieve of a series of three 0.84mm, 0.42mm and 0.25mm sieves. arranged in order of decreasing dimensions. The tapes were raised and lowered in the water a distance of 1.5 inches at the rate of 30 cycles of operation per minute for 30 minutes. At the end of these 30 minutes, the screens were lifted, allowed to drain, the soil was dried at 80 ° C and weighed. The results are reported in Table II, in the form of a percentage of aggregates, stable in the presence of water, with dimensions greater than 0.25 mm. Miami alluvial clay with no added polymer exhibited almost no stable aggregate in the presence of water.
<Desc / Clms Page number 12>
TABLE II.
Percentage of aggregates stable in the presence of water, with dimensions greater than 0.25 mm; in Miami alluvial clay after treatment with polymers.
EMI12.1
<tb>
Percentage <SEP> of <SEP> Percentage
<tb>
<tb> Polymer <SEP> polymers <SEP> in <SEP> of aggregates <SEP> su-
<tb>
<tb> the <SEP> soil. <SEP> perils <SEP> to
<tb>
<tb>
<tb> 0.25 <SEP> mm.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Without <SEP> addition <SEP> of <SEP> polymer <SEP> 0 <SEP> 1.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Polyacrylamide <SEP> 0.1 <SEP> 70.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 11.7
<tb>
<tb>
Aminoethyl <tb> Polymethacrylate <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> dimethyl <SEP> 0.1 <SEP> 53.0
<tb>
Sodium polyacrylate copolymer
EMI12.2
<tb> and <SEP> of vinyl alcohol <SEP> <SEP> 0.1 <SEP> 97.3
<tb>
<tb> id <SEP> 0.02 <SEP> 39.3
<tb>
<tb> Ammonium <SEP> polymethacrylate <SEP> 0.1 <SEP> 70.7
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 4.5
<tb>
Copolymer of methacrylic acid and
EMI12.3
e., 1. l "....... 0 '"
EMI12.4
ue 111C OüLiGl''léiteC.
CL ti.ti1111V lWlC a..mië #
EMI12.5
<tb> thylic <SEP> 0.1 <SEP> 23.0
<tb>
<tb> id <SEP> 0.02 <SEP> 3.0
<tb>
Acrylamide copolymer (50%) and
EMI12.6
, ¯¯¯-., ¯¯ 9 - - -. -,, p,
EMI12.7
u é: l, 1j.1 .- 'y.Lè: I. vI: 'u è: l.WW.V1,1.1. \. IJ.I.L 1 j Wp' -'t -'- ove o
EMI12.8
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 3, <SEP> 5 <SEP>
<tb>
Hy- methacrylic acid copolymer
EMI12.9
<tb> drolyzed <SEP> by <SEP> an <SEP> alkali <SEP> (50%) <SEP> and <SEP> of acrylonitrile <SEP> (50%) <SEP> 0.1 <SEP> 95 , 3
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 19.8
<tb>
Hy- methacrylic acid copolymer
EMI12.10
<tb> drolyzed <SEP> by <SEP> an <SEP> acid <SEP> (50%) <SEP> and <SEP> of acry
<tb>
<tb> lonitrile <SEP> (50%) <SEP> 0.1 <SEP> 93.8
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 29,
8
<tb>
Acrylic nitrile copolymer
EMI12.11
<tb> hydrolyzed <SEP> by <SEP> an acid <SEP> <SEP> (95%) <SEP> and
<tb> <SEP> vinyl acetate <SEP> <SEP> (5%) <SEP> 0.1 <SEP> 97.0
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 15.5
<tb>
Hydro- acrylic nitrile copolymer
EMI12.12
- - '- "- \ - .. 6 ..
EMI12.13
-Lyse by an aciae \) e a.acevaie
EMI12.14
<tb> of <SEP> vinyl <SEP> (2%) <SEP> 0.1 <SEP> 92.5
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 18.3
<tb>
Acrylic nitrile copolymer
EMI12.15
nyaroiyse by an acid \.
'6 (} fÓ) and
EMI12.16
<tb> of <SEP> nitrile <SEP> methacrylic <SEP> (20%) <SEP> 0.1 <SEP> 62.0
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 4.3
<tb>
<tb>
<Desc / Clms Page number 13>
Table II (Continued)
EMI13.1
<tb> Polymer <SEP> Percentage <SEP> of <SEP> Percentage <SEP> of a-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> polymers in <SEP> upper <SEP> aggregates
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> the <SEP> ground <SEP> to <SEP> 0.25 <SEP> mm
<tb>
Acid hydrolyzed acrylic nitrile copolymer (84%), methacrylic nitrile (11%) and
EMI13.2
<tb> <SEP> vinyl acetate <SEP> <SEP> (5%) <SEP> 0.1 <SEP> 82.3
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 25.3
<tb>
EMI13.3
Acrylic nitrile copolymer
EMI13.4
<tb> hydrolyzed <SEP> by <SEP> an acid <SEP> <SEP> (70%) <SEP> and
<tb>
<tb> <SEP> methacrylic acid <SEP> (30%) <SEP> 0.1 <SEP> 73,
3
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 6.5
<tb>
Polyacry- nitrile copolymer
EMI13.5
iaie nyaroiyse by an aC1ae u, 7 <, u
EMI13.6
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 11.8
<tb>
<tb> "Carbowax <SEP> 6000" # <SEP> 0.1 <SEP> 0.3
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 0.3
<tb>
<tb> Ether <SEP> from <SEP> polyvinyl <SEP> and <SEP> from <SEP> methyl <SEP> 0.1 <SEP> 0.3
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 0.3
<tb>
EMI13.7
"Urea-Forn", 91 0.4
EMI13.8
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 0.3
<tb>
<tb> "Methocel <SEP> 50" <SEP> 0.1 <SEP> 15.5
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 0.5
<tb>
<tb> "Methocel <SEP> 1500" <SEP> 0.1 <SEP> 15.3
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 0.5
<tb>
<tb> Alginate <SEP> of <SEP> sodium <SEP> 0.1 <SEP> 41.3
<tb>
<tb> id <SEP> 0.01 <SEP> 0,
3
<tb>
# Polyethylene oxide Example 4 =
The moisture equivalent was determined by the Bouyoucos method as described in "Soil Science" 40, 165-171 (1935). Passed through a 2mm sieve. dry samples of soils treated with different polymers. These soils were filled flush with Buchner funnels having a diameter of 5 cm. and a depth of 2.5 cm. and these funnels were placed in a vase of water to soak for 24 hours. The funnel was then placed in a suction flask connected to a pump and left there for 15 minutes after the free water had disappeared from above the ground.
The moist soil sample was then placed in a tared bottle for weighing and the moisture content determined by measuring the weight loss after heating to 105 ° C. All moisture equivalent determinations were made. two fold.
The exhaustion points of soil treated with different polymers were determined by the method of Breazeale and McGeorge as published in "Soil Science" 68, 371-374 (1949). We surrounded the stem of a tomato plant with 20 to 30 gr. of soil contained in a glass tube of 3 cm. of diameter
<Desc / Clms Page number 14>
and 5 cana in length. The ends of this tube were capped with half caps and sealed with a mixture of paraffin and beeswax. After a few weeks, roots appeared in the enclosed earth.
The soil samples were left in place for a further 6-8 weeks to allow the soil to reach its depletion point, after which they were removed and their moisture content determined o Measurements were performed in duplicate each time .
TABLE III.
EMI14.1
<tb>
Percentage <SEP> Equivalent <SEP> Point <SEP> Percentage <SEP> of <SEP> the increase
<tb>
<tb> from <SEP> to <SEP> from <SEP> sess <SEP> from <SEP> humidity <SEP> dis-
<tb>
<tb> Treatment <SEP> polymers <SEP> humidity <SEP> then <SEP> available <SEP> by <SEP> report <SEP> to
<tb>
<tb> in <SEP> se- <SEP> witness.
<tb> the <SEP> solo <SEP> ment.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Indicator <SEP> 0 <SEP> 24.2 <SEP> 7.6
<tb>
Am- polymethacrylate
EMI14.2
<tb> monium <SEP> 0.1 <SEP> 26.3 <SEP> 8.0 <SEP> 12.0
<tb>
<tb> id <SEP> 0.05 <SEP> 27.4
<tb>
<tb>
<tb> id <SEP> 0.02 <SEP> 25.1
<tb>
Ammonium polyacrylate
EMI14.3
<tb> nium <SEP> 0.1 <SEP> 25.7 <SEP> 8.9 <SEP> 1.2
<tb>
Sodium-al- polyacrylate copolymer
EMI14.4
<tb> cool <SEP> vinyl <SEP> 0.1 <SEP> 31.2 <SEP> 9.6 <SEP> 30.1
<tb>
<tb> id <SEP> 0.05 <SEP> 28.1
<tb>
<tb> id <SEP> 0.02 <SEP> 25.0
<tb>
<tb> Polyacrylamide <SEP> 0.1 <SEP> 26.1 <SEP> 9.1 <SEP> 2.4
<tb>
Example 5.
The effect of treating a well-constituted forest terrain with 0.1% polymethacrylate ammonium and 0.1% polyacrylamide was determined as follows: 30 gr. of plots of soil in a variation of the sprinkler apparatus described by Lees & Quastel, in the "Biochemical Journal" 40, 803-815 (1946) and a solution of ammonium sulfate was circulated to M / 30 Continuously to Maintain Solo Humidity From time to time, a sample was removed from the solution to analyze its nitrate content by a colorimetric method. Table IV gives the nitrate concentration at different times.
TABLE IV.
Allure of nitrification in a good forest soil modified by polymers.
Concentration of NO3 (popomo) at different times
EMI14.5
<tb> Soil <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> days <SEP> 5 <SEP> days <SEP> 9 <SEP> days <SEP> 13 <SEP> days
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Forest <SEP> soil <SEP> witness <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> .8 <SEP> 25 <SEP> 60
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soil <SEP> forest <SEP> + <SEP> 0.1%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> from <SEP> polymethacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> sodium <SEP> 3 <SEP> 5 <SEP> 9 <SEP> 31 <SEP> 76
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Soil <SEP> forest <SEP> + <SEP> 0.1%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> polyacrylamide <SEP> 358 <SEP> 39 <SEP> 100
<tb>
<Desc / Clms Page number 15>
Example 6.
The following figures show the favorable effect of water-soluble polyacrylic acid derivatives on plant development. 70 radish seeds were sown in each of the wooden frames containing different treated samples of Miami alluvial clay. After a 50-day stay in a greenhouse, under uniform temperature and humidity conditions, the radishes were harvested, headed and weighed.
In Table V, the yields obtained are compared with those of a soil containing no addition tending to improve their constitution and with those of soils containing additions already known intended to improve their constitution, such as extracts of bog, sodium alginate and methylcellulose The yield improvement factor is obtained from the total radish yield obtained in the frames and thus indicates the percentage improvement in germination as well as the improvement in average radish dimensions.
TABLE V.
Growth of radishes in a Miami alluvial clay containing addi- tions to improve its constitution.
EMI15.1
<tb>
Germina- <SEP> Rende- <SEP> Factor <SEP> Weight <SEP> Factor
<tb>
<tb> Processing <SEP> tion <SEP> ment <SEP> en. <SEP> of am- <SEP> average <SEP> of amélio =
<tb>
<tb> ra <SEP> emen <SEP> radis <SEP> bind- <SEP> des <SEP> ration <SEP> en
<tb>
<tb> tion <SEP> of <SEP> radish <SEP> dimension
<tb>
<tb> yield <SEP> sions
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> None <SEP> 79% <SEP> 19 <SEP> gr. <SEP> - <SEP> 0.35 <SEP> gr.
<SEP> -
<tb>
<tb>
<tb> 0.1% <SEP> of <SEP> polyacrylate
<tb>
<tb> of <SEP> sodium <SEP> 93 <SEP> 93 <SEP> 4, <SEP> 9 <SEP> 1.43 <SEP> 4.1
<tb>
<tb>
<tb> 0.02% <SEP> id <SEP> 89 <SEP> 78 <SEP> 4.1 <SEP> 1.26 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 0.1% <SEP> of <SEP> polymethacry-
<tb>
<tb> late <SEP> de <SEP> sodium <SEP> 84 <SEP> 124 <SEP> 6.5 <SEP> 2.18 <SEP> 6.2
<tb>
<tb>
<tb> 0.02% <SEP> id <SEP> 90 <SEP> 83 <SEP> 4.4 <SEP> 1.32 <SEP> 3.8
<tb>
<tb>
<tb> 0.1% <SEP> of <SEP> methacrylate
<tb>
<tb> of <SEP> polydimethyl-
<tb>
<tb> aminoethyl <SEP> 94 <SEP> 57 <SEP> 3.0 <SEP> 0.86 <SEP> 2.5
<tb>
<tb>
<tb> 0.02% <SEP> id <SEP> 81 <SEP> 73 <SEP> 3.8 <SEP> 1.28 <SEP> 3.7
<tb>
Example 7.
Development experiments were carried out under conditions identical to those of the preceding examples, except that sodium alginate and methylcellulose were used, which are the polymers previously used for improving the quality. constitution of the solo The following table shows the effect of these substances on the yields of radishes developing under identical conditions
<Desc / Clms Page number 16>
TABLE VI.
EMI16.1
<tb>
Efficiency <SEP> Factor <SEP> of am- <SEP> Weight <SEP> Factor
<tb>
<tb> total <SEP> improvement <SEP> of average <SEP> <SEP> of improvement
<tb> Processing <SEP> yield <SEP> of <SEP> tion <SEP> in
<tb>
<tb> radish <SEP> weight
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> None <SEP> 31 <SEP> gr. <SEP> - <SEP> 0.53 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb> Alginate <SEP> of <SEP> sodium <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 6 <SEP> 0.30 <SEP> 0.6
<tb>
<tb> Methulcellulose <SEP> 34 <SEP> 1.1 <SEP> 0, <SEP> 60 <SEP> 1.1
<tb>
The indications given in Examples 6 and 7 indicate that the water-soluble polymers of acrylic acid and its derivatives have an effect on the constitution of the sol which is quite different from that produced by sodium alginate. and methylcellulose.
The use of the water soluble polymers of acrylic acid and its derivatives in combination with the nutrients supplied to the plants gives a remarkable combined result. The presence of the copolymers in the soil makes it possible for growing plants to use, in a more efficient manner, the nutrients available in the solo As fertilizers are generally required on a periodic basis for to maintain optimum uninterrupted soil fertility, the use of acrylic polymers in combination with fertilizers allows fertilizers to be applied less frequently or less abundantly to maintain a uniform average agricultural production.
The proportions of acrylic polymer and fertilizers in the combined product added to the soil depend to a large extent on the requirements of the crop to be considered as well as the nutrient content and soil constitution before treatment. it may be necessary to add to previously untreated soil a product containing nutrients and acrylic polymers in approximately equal order amounts. For example, generally useful compositions can comprise 10 to 90% nutrients and 10 to 90% acrylic polymers.
Compositions having higher or lower proportions for one or the other of the constituents can be used in particular cases :, For example, a soil already treated previously can require a composition containing only 1 to 10% of polymer. and from 90 to 99% nutrient, the small percentage of polymer being necessary to replace the small amounts lost by washing out, by the destructive action of soil bacteria or by other analogous mechanisms.
Compositions containing only less than 10% of the nutrient can be used for particular applications. In soils of excessively poor constitution, which have not been used or have been used only occasionally for several years and which may contain a relatively high proportion of nutrients.
Since ordinary organic fertilizers contain only low nutrient contents and serve primarily to improve soil constitution, a role which is played more effectively by polymers of acrylic acid, Non-nutrient fractions of organic fertilizers are less essential. Therefore, according to the preferred embodiment of the present invention, an inorganic fertilizer with a high content of nitrogen, phosphorus and potassium, having lower concentrations of products necessary for the development of the plants, is used. . Such fertilizers generally consist of mineral nutrients and may comprise 15 to 50% of their weight of elemental nitrogen, P2O5 and K2O.
Mineral fertilizers are usually defined by giving the approximate content of each of the three nutrient ingredients.
<Desc / Clms Page number 17>
the most necessary by means of a series of three figures representing the approximate concentration of elemental nitrogen, of P2O5 and of K2O respectively o Compositions which can be used for the treatment of the soil in the most general case are given below: 50 parts by weight of polyacrylic amide and 50 parts by weight of inorganic inorganic fertilizer 4-12-4 30 parts by weight of sodium polyacrylate and 70 parts by weight of fertilizer 6-10-14 (Vigoro).
When the metal ion of the polymer salt itself has a fertilizer value or when an ammonium salt is used, it is not necessary for inorganic fertilizers associated with the polymers to exhibit the te - usual high level of this element. If desired, one of the nutrients generally found in the complex fertilizer can be completely removed when a substantial proportion of the polymeric salt of that element is used. As a result, there may be mentioned as applicable formulas - in the general case, the following compositions 70 parts by weight of ammonium polyacrylate, 10 parts by weight of potassium sulphate and 20 parts by weight of superphosphate.
60 parts by weight of potassium polyacrylate and 40 parts by weight of inorganic 6-12-2 fertilizer.
40 parts by weight of polymethacrylate of ammonium and 60 parts by weight of inorganic fertilizer 2-14-4.
Although it is preferred to use a combination with an inorganic mineral fertilizer, it is also possible to use a combination with organic fertilizers; thus, acrylic polymers can be applied to soils at the same time as the product known under the trade name of "Milorganite", urea, sludge from black water, soybean flour, guano, 'crushed bone fertilizer, animal fat residues, dried blood, peat bog extracts and compost.
Example 80
Radishes were planted in frames containing Miami alluvial clay, treated with various manures and organic composts at 1% and with polymers at 0.05%. Table VII shows the effect of the polymers. alone and their effect in combination with an inorganic fertilizer, as compared with manure and organic compost, the nutrient content of which is a high multiple of the corresponding content in mineral fertilizers.
<Desc / Clms Page number 18>
TABLE VII.
Comparison of polymers and polymers incorporating nutrients with 1% organic manure and compost in Miami alluvial clay with regard to radish development.
EMI18.1
<tb>
Am- <SEP> factor <SEP> Am- <SEP> factor
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Treatment <SEP> Germination <SEP> improvement <SEP> of <SEP> improvement <SEP> of
<tb>
<tb>
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<tb> the <SEP> size <SEP> yield.
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<tb> medium., <SEP> # <SEP> #
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<tb>
<tb>
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<tb> Witness <SEP> n <SEP> 1 <SEP> 83% <SEP> 0.93 <SEP> 0.84
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> Witness <SEP> n <SEP> 2 <SEP> '90 <SEP> 1.07 <SEP> 1.16
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Manure <SEP> dry <SEP> of <SEP> cow <SEP> 61 <SEP> 2.3 <SEP> 1.6
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<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> "Milorganite" <SEP> (a) <SEP> 49 <SEP> 0.64 <SEP> 0.34
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> Compost <SEP> Frazer <SEP> (b) <SEP> 88 <SEP> 1.0 <SEP> 1.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> Peat <SEP> 83 <SEP> 1.1 <SEP> 1,
0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1% <SEP> Compost <SEP> of <SEP> waste
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> cocoa <SEP> 83 <SEP> 1.1 <SEP> 1.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.05% <SEP> of a <SEP> mixture <SEP> con-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> tenant <SEP> 98% <SEP> of <SEP> salt <SEP> of <SEP> so-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> dium, <SEP> <SEP> acrylic acid <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> and <SEP> 2% <SEP> vinyl alcohol <SEP> <SEP> 85 <SEP> 1.7 <SEP> 1.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> the same <SEP> + fertilizer <SEP> 6-10-4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (0.05%) <SEP> 78 <SEP> 3.4 <SEP> 3.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.05% <SEP> of <SEP> polymethacrylate
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> of <SEP> sodium <SEP> 90 <SEP> 1,2 <SEP> 1,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> the same <SEP> + fertilizer <SEP> 6-10-4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (0.05%) <SEP> 85 <SEP> 2.1 <SEP> 2.0
<tb>
(at)
Blackwater sludge produced by the City of Milwaukee, Wisconsin.
(b) Produced by the issues and wastes of Frazer Products, Inc.
* All these treatments are compared to the average of the controls.
CLAIMS.
1. Stabilized surface layer of the soil containing in the state of dispersion from 09001 to 2% by weight of a water-soluble polymer of a compound having the structural formula:
EMI18.2
n being a small number between zero (0) and one (1) inclusive and X being a radical from the group comprising -OK, -ONa, -ONH4, -ONRH3, -ONR2H2, -ONR3H, -OH, -NH2, - OCH2NR2, - OCH2CH2NR2, -NCH2CH2NR2, -NHR and -NR2, where R is an alkyl radical comprising from 1 to 4 carbon atoms.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.