Verfahren zum Behandeln von Böden Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der physi kalischen Struktur von Böden, welches ins besondere eine Erhöhung des Ernteertrages und eine Verminderung der natürlichen Ero sion ermöglicht.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist da durch gekennzeichnet, dass man dem Boden ein in Wasser lösliches bis quellbares Poly- merisationsprodukt einer Verbindung einver leibt, welche die Atomgruppe
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aufweist, wobei das Polymerisationsprodukt ein mittleres Molekulargetizeht von minde stens 10000 aufweist.
Vorzugsweise werden dem Boden 0,001 bis 2,0 Gew.% des Polymerisationsproduktes zu gesetzt.
Die Verwertbarkeit schlechthin und die günstigen Eigenschaften von Oberflächen böden und von unter der Oberfläche liegenden Bodensehichten hängen in erheblichem Aus mass von ihrer physikalischen Struktur ab. Die meisten Böden weisen einen Zustand feiner Zerteilung auf, der für das Wachstum der Pflanzen erforderlich ist, jedoch ermangeln viele Böden anderer physikalischer Eigen schaften, die ein normales Wachstum und eine normale Entwicklung der Pflanzen und die richtige Entfaltung der verschiedenen Pflanzenfunktionen ermöglichen. Ausser den Pflanzennährstoffen müssen einem Boden kontinuierlich Luft und Feuchtigkeit zuge führt werden.
Böden mit ungünstiger Struk tur können während der nassen Jahreszeiten durch Wasser verstopft werden, in welchem Zustand die für ein optimales Wachstum und eine optimale Entwicklung der Pflanzen er forderliche Luft keinen Zutritt hat. Böden von ungünstiger Struktur können durch Ver dampfung aus der Oberfläche infolge über mässiger Kapillarwirkung zu rasch Feuchtig keit verlieren. Den in einem solchen Boden wachsenden Pflanzen wird dadurch die er forderliche kontinuierliche und reichliche Feuehtigkeitszufuhr abgehen. Die letztere Wirkung ist übermässig stark in dichten, kompakten Böden, wodurch auch das Wachs tum von Wurzeln und Stengeln infolge un günstiger Wachstumsbedingungen verzögert. wird.
Böden mit ungünstiger Struktur sind der Schrumpfung unterworfen, wodurch eine unerwünschte Verdichtung, insbesondere in Form einer Oberflächenkruste, und die Bil dung von Rissen verursacht. werden. Dadurch wird die Geschwindigkeit der Abgabe von Bo denfeuchtigkeit an die Atmosphäre erhöht. Ausserdem ist die Keimung von Samen in Böden mit ungünstiger Struktur infolge Man gel an der für die normale Keimung erfor derlichen Luft oder Feuchtigkeit schlecht.
Es ist ferner bekannt, dass Böden mit un günstiger Struktur besonders der Erosion unterworfen sind, da sie unter der Einwir kung von Regen rasch sehlaminig werden und < las überschüssige Wasser über die Oberfläche des Bodens oder in abgegrenzten Kanälen ab fliesst. Dieses Oberfliichenwasser wäscht die feinen Bodenpartikel weg, wodurch grosse Mengen wertvollen Bodens verschoben wer den; ein grosser Teil der an Böden mit un günstiger Struktur auftretenden Schäden sind der Einwirkung des Regens zuzuschreiben, der die bestehenden Agglomerate zu kleineren und leichter wegführbaren Bruchstücken zer teilt.
Die Menge des Oberflächenwassers wird sowohl durch das fehlende Vermögen des Bodens, Oberfläehenwasser zu absorbieren, als auch durch das fehlende Vermögen des Bo dens, ein lIedium für die Überführung des Wassers nach darunterliegenden Bodensehich- ten oder nach natürlichen Wasserläufen zu liefern, erhöht.
Wenn der Boden gepflügt und gehackt wird, so ist es möglich, einen Boden von loser Struk tur zti erzeugen, der die Felelitigkeit besser zurückhält und genügend Luft für das Gedei hen der Pflanzen enthält.
Die durch das Pflü gen erzielte Verbesserung der Bodenstruktur ist. jedoch nicht von langer Dauer, und durch Einwirkung des Regens und der Sonne fällt der Boden bald wieder in sich zusammen, um eine dichte, kompakte Struktur mit einer harten undurchlässigen Kruste anzunehmen, wobei die erwünschten Bodeneigensehaften verloren sehen. Wird der Boden während der Dauer mehrerer Jahre bebaut und insbeson dere wenn organische Düng-eiiiittel verwendet. werden, so kann der Boden allmählich eine gute Struktur von dauerhafterer Natur an nehmen.
Diese Verbesserung ist. wahrschcin- lieh auf verschiedene Humusstoffe zurückzu- führen, unter anderem Polysaeeliaricie, die durch Bodenbakterien erzeugt werden, welche die organischen Zusätze zersetzen.
Die ver besserte Bodenstruktur ermöglicht das Ein dringen grösserer Mengen Luft und die Auf reeliterlialtung einer gleichmässigeren Zufuhr von Feuchtigkeit in den Boden, wodurch ein ;ünstigeres Medium für die weitere Entwieli:- lung von Bodenbakterien entsteht.
Ton- und schwere Lehmböden erfordern zur Entwick lung einer befriedigenden Struktur eine viel jährige Bebauung. \Es ist deshalb erwünscht, die Bildung fruchtbarer Böden zu bcschleu- ni-en. Die Entwicklung einer guten Struk tur durch intensive mechanische Behandlung ist nicht.
mir von kurzem Bestand, sondern oft nachteilig- für die wachsenden Pflanzen in folge der Durchtrennung der die Nährstoffe aufnehmenden, wenig tief eindringenden @@Turzeln. Wenn es möglich ist, eine verbes serte Struktur ohne die mechanische Durch brechung der Oberfläehensehiehten zu erzie len, so werden die Wachstumsgesehwindigkeit und die Ernteerträge noch weiter gesteigert.
Nach dem Verfahren gemäss der vorliegen den Erfindung gelingt es nun, eine rasche Verbesserung der\ Bodenstruktur und damit eine Stei-ertin- des landwirtsehaftliehen Er trages von Böden, insbesondere von solchen mit un_ünsti,--er Struktur, zu erzielen. Ausser dem ermöglicht das erfindungsgemässe Ver fahren, die Erosion freiliegender Bodenober flächen zu vermindern und die Entwicklung geeigneter Deckpflanzungen zu fördern.
Das Verfahren gemäss der Erfindung eignet sieh besonders für die rasche Verbesse rung von Gartenböden, insbesondere an Orten, wo -unfruchtbare untere Bodensehiehten frei gelegt worden sind, und ferner auch zur Ver besserung von Durchschnittsböden, insbeson dere wo keine organisehen Düngemittel zur Verfü-tingy stehen. Es ei-mö-lieltt ferner den Anbau von Knollenpflanzen an Orten, wo ein dichter, kompakter Tonboden die normale Entwicklung- solcher Pflanzen verhindert.
Im weiteren lassen sich auch halbunfruchtbare Böden verbessern, in welchen ein vermehrtes Zurückhalten der Bodenfeuchtigkeit und eine Verminderung der Verdampfung unter der Einwirkung der Sonnenbestrahlung anzu streben ist. Besondere Vorteile bietet das Verfahren ferner auch beim Anbau von Deck pflanzungen an Strassenbösehungen, auf auf- gesehüttetem Gelände und auf gestuften Däm men, wo die Erosion verhindert erden muss, bis solche Pflanzungen Fuss gefasst haben.
Sehliesslieh eignet sieh das Verfahren gemäss der Erfindung zur Verhinderung der Erosion in Geländeteilen, wo die Oberflächenvege tation durch natürliehe Phänomene oder in folge Raubbau des Bodens zerstört worden ist.
Als Polyrnierisationsprodukte kommen in erster Linie solche in Betracht, die aus hlono- ineren mit ionisierbaren Gruppen aufgebaut sind ( Polyelektrolyte ), z. B. ionisierbare Polymere von Derivaten der Acrvlsäure und der vlIethaery lsäure, sulfonierte Kohlenwasser- stoffderivate, wie z.
B. das Natriumsalz von sulfoniertem Polystyrol, Polymere ungesättig ter Ainine, beispielsweise Polyvinylpy ridin und Salze von Polvvinv lamin, und Polymere von ungesättigten Amiden, beispielsweise Poly- vinylaeetamid und Poly7-inyl-py rrolidon. Bei diesen Polvelektrolyrt.en handelt es sieh somit uni Xthylenpolymere,
die zahlreiehe, längs einer praktiseh linearen, kontinuier- liehen Kohlenstoffkette verteilte Seitenketten enthalten. Die Seitenketten können z.
B. aus Kohlenwasserstoffgruppen, Carbonsä.uregrup- pen oder Derivate derselben, Sulfonsäuregrup- pen oder Derivate derselben, Phosphinsäure- gruppen oder Derivate derselben, heteroeycli- schen stiekstoffhaltigen Gruppen, Aminoalkyl- gruppen,
Alkozygruppen und andern organi schen Gruppen bestehen. Die Zahl dieser Gruppen und die relativen Mengen von hydro- philen und hydrophoben Gruppen sind mass gebend für den Grad der Wasserlöslichkeit der polymeren Verbindungen. Vorzugsweise ist eine grosse Zahl von ionisierbaren Resten. vorhanden.
Die meisten der oben angeführten Poly elektrolyte sind hydrophil und machen den Boden nicht wasserabstossend; einige dieser Polymere machen jedoch, obwohl wasserlös lich, den Boden wasserabstossend, wenn sie in übermässigen Mengen verwendet werden. Es sind dies Polymere, die verhältnismässig hoch niolekulare Nebenketten aufweisen oder die eine geringe Zahl von ionisierbaren Gruppen enthalten.
Substanzen dieser Art kommen im allgemeinen weniger in Betracht; immerhin sind sie bezüglich der Erzeugung einer ver besserten Struktur vollwertig wirksam. Wenn diese Substanzen in sorgfältig abgemessenen Mengen zugesetzt werden, kann die nachteilige Eigenschaft der Wasserabstossung der behan delten Böden vermieden werden.
Die oben beschriebenen Polymere können dem Boden im Ausmass von 0,001-2 Gew. des pflügbaren Bodens zugesetzt werden. Opti male Resultate werden bei Verwendung von 0,01-0,2% erzielt.
Für die Erzielung einer optimalen Wir kung ist. das lIolekulargewieht des Poly-mers von einiger Wichtigkeit. Man kann bereits mit wenig über<B>10000</B> liegenden 1l olekular- gewiehten annehmbare Resultate erzielen;
für die Erzielung optimaler Resultate sind jedoch Ü **b e r etwa 15000 lie-ende C -,#lolel,--Ldar-ewiehte t' erforderlich. Bei einigen Polymeren erreicht die Wirkung ein Maximum bei Molekula.r- gewichten von 30000-100000.
Eine weitere Steigerung der Molekulargewichte bewirkt keine weitere Erhöhung der Wirkung, wenn auch keine inerkliclie Reduktion derselben ein tritt. Man kann vernetzte Polymere verwen den; bevorzugt werden jedoch lineare Poly mere.
Die Polymere können den Böden direkt, zu gesetzt werden. Es ist jedoch im allgemeinen zweckmässiger, die Polymere zusammen mit einem Verdünungs- oder Streckmittel, z. B. einem Lösungsmittel, wie Wasser, oder einem festen Träger, beispielsweise Torf, Kalkstein, Sand, Ton oder andern Erden, mineralischen Düngemitteln, Silage oder andern Düngemit teln oder bodenverbessernden Substanzen, zu zusetzen. Werden die Polymere zusammen. mit Pflanzennährstoffen zugesetzt, so sind günstige Nebenwirkungen auf die Wachs- tumgeschwindigkeit der Pflanzen auf dem be handelten Boden zu beobachten.
Mit Böden, die mittels die Polymere enthaltenden Dünge mitteln verbessert luden, wird ein rascheres und reichlicheres Wachstum der Pflanzen er zielt als bei alleiniger Verwendung von Dünge mitteln. Die Ausnützung irgendweleher Düngemittel, die Basisehe Nährstoffe, wie z. B. Stickstoff, Phosphor und Kalium, sowie Spuren elemente, wie z. B. Bor, Mangan, Magnesium, Molybdän, Kobalt und Eisen, enthalten, durch die Pflanzen kann durch Zugabe der Poly mere verbessert werden.
Chemisch reaktionsfähige Gruppen der Polymere, beispielsweise Säureanhydrid-, Carboxy l-, Hydroxyl- oder andere Gruppen, können sich mit gleichzeitig zugesetzten sau ren oder basischen Stoffen verbinden. So kön nen beispielsweise die Metallsalze oder der Kalk des Düneeniittels mit sauren Substituen- ten der Polymere reagieren. In ähnlicher Weise können sieh die Hydroxyl- oder Aminogruppen der Polymere mit sauren Gruppen des Düngemittels verbinden.
Die Polymere werden am besten innig mit. dem Boden vermischt. Man kann dies so bewerkstelligen, dass man das Polymer einem festen Träger zusetzt und durch Umgraben, Eggen oder unter Anwendung anderer in der Landwirtschaft üblicher Mischmethoden dem Boden beimiselit.
Die Polymere reagieren offenbar unter Mit hilfe des Bodenwassers. Sofern der Boden nicht ausgetrocknet ist, ist für eine wirksame Einverleibung des Polypiers genügend Feuch tigkeit vorhanden. Zusätzliche Feuchtigkeit ist. oft vorteilhaft; sie kann durch Regenfall oder künstlieli durch Besprengungen oder Be wässern geliefert werden.
Wenn zusätzliche Feuchtigkeit zugesetzt werden soll, so ist. es nveekmässig, die Polymere vor dem Befeuch ten dem Boden gründliell beizumisellen. Nachdem das Polymer im Boden dispergiert ist, ist es manchmal günstig, den Boden zii bearbeiten, um dabei beständi-e Agglomerate der gewünsehten Grösse zu bilden. Auch auf die Bodenoberfläehe aufgebrachte Polymere werden letztlich im Boden clispergiert, wo durch die Struktur des Bodens verbessert wird.
Bei dieser Arbeitsweise ist. jedoch zur Erzielung einer wesentlichen Verbesserung längere Zeit erforderlich. Iin. letzteren Fall diffundiert die polymere Substanz unter Mit hilfe der Bodenfeuchtigkeit in den Boden. Dieser Vorgang wird durch die normalen Wechsel der Befeuchtung und Trocknung so wie des Gefrierens und Auftauens begünstigt.
Man kann ferner die Polymere wie gesagt in Form von wässrigen Lösungen den Böden einverleiben. Diese Methode eignet sich be sonders für die Behandlung von Feldern, auf denen gerade angepflanzt, insbesondere ver pflanzt wird, oder von frisch besäten Böden. Durch Behandlung der unmittelbar an die waelisenden Pflanzen oder die ausgesäten Samen angrenzenden Bodenteile kann eine wirksame Agglomeration der kritischen Bo denteile erzielt werden, ohne Polymere für die nichtproduktiven Bodenteile zu verbrauchen. Es hat sich gezeigt, dass Poly inerlösungen nor malerweise unbeständige Agglomerate in wirk samer Weise stabilisieren.
Dazu braucht man bloss den bebauten Böden wässrige Lösungen der Polymere zuzusetzen. Weitere Massnahmen sind dabei nicht erforderlich. Beispiel Wässrige Lösungen von Polymeren werden wie folgt hergestellt 1. Polyacrylamid. Man löst 10 g Acryl amid und 0,05 g Kaliumpersulfat in 90 cm3 Wasser und erhitzt die Lösung in einem Ofen 3vährend 5 Stunden auf 60 C.
Infolge teil weiser Hydrolyse enthält das Polymer ausser den Aervlamideinheiten auch etwas Ammo- niunisalz und Imidgruppen. Die Lösung wird zweeks Verwendung für weitere Versuche mit 400 em3 Wasser verdünnt. '?. Dimethylaniirioäthyl-poli-nietliaei-ylat. Man löst 10 g Dinietliylaniinoäthyl-methacrylat, 3,86 g Eisessig und 0,2 g Kaliumpersulfat in 90 cni3 Wasser.
Diese Lösung wird über Nacht in einem Ofen bei 70 C stehengelassen, bevor sie mit 400 em3 Wasser verdünnt wird. 3. Natriumsalz von Polymethacrylsäure. Man löst 50 g Polyinethaerylsäure, die eine spezifische Viskosität von 1,25 aufweist (0,4 %ige Lösung in Dimethylformamid) und <B>17</B>,<B>5</B> g Natriumhydroz-,#d in 1 Liter Wasser.
-1. Ammoniumsalz von Poly niethacrylsäure. Man löst 2 g der oben beschriebenen Poly- methaerylsäure in einem Gemisch von 96 em3 Wasser und 2 em3 konz. Ammoniumhydroxyd.
5. Polyviny 1-py rrolidon. Polyvinyl-pyrro- lidon wird durch Polymerisieren von N-Vinyl- pyrrolidon in wässriger Lösung hergestellt. Das gebildete Polymer wird durch teilweise Ausfällung aus einer Methanollösung mit Äther fraktioniert. Die Fraktion von niedri gerem Molekulargewiclutwird nicht. verwendet.
6. Sulfoniertes Polystyrol. Polystyrol mit einem Molekulargewicht von etwa 65 000 wird in Äthylendichloridlösung sulfoniert. Als Sul- fonierungsmit.tel wird ein Komplex von bis-ss- Chloräthyläther und Sehwefeltrioayd im Ver hältnis 2:1 verwendet.
Das isolierte sulfo- nierte Polystyrol weist ein Neutra.lisations- äquivalent von 220 auf, entsprechend einem Durchschnitt von 0,75 Sulfonsäuregruppen pro Phenylgruppe. Dieses Polymer wird für den Gebrauch in Böden in das Natriumsalz übergeführt.
Diese Polymere sind durchwegs Polyelek trolyte, die sich in wässrigen Dispersionen ionisieren. Ein Teil dieser Polymere löst sich in Wasser unter Bildung klarer, viskoser Lösungen. Andere dieser Polymere sind nicht vollständig löslich, werden jedoch durch Was ser zum Quellen gebracht, wobei in genügen dem Ausmass Bruchteile kolloidal oder mole kular im Nasser gelöst werden, um die Agglo meration zu verursachen. Einige der wasser löslichen Polymere werden durch destilliertes Wasser offenbar nicht angegriffen. Hin gegen kann Bodenwasser, das saure oder basi sche Bestandteile gelöst. enthält, eine für den erfindungsgemässen Zweck genügend starke Lösungswirkung ausüben.
Wenn die Löslich keit minimal ist, so kann zur Erziehung einer vollständigen Agglomeration eine längere Zeit erforderlich sein.
Die Wirkung der Polymere auf den Pro zentgehalt an wasserbeständigen Agglomeraten wird nach der folgenden Methode bestimmt. Zu 100 g lliami-Schlammlehm, der derart ge- pulvert vlirde, dass die Partikel durch- ein Sieb mit Öffnungen von 0,25 mm hindurch gehen, werden 30 em3 destilliertes Wasser, das eine bestimmte -Menge Polymer enthält, ge geben.
Die Erde wird gut durchgemischt und durch ein 4-mm-Sieb hindurchgepresst. Nach mindestens 2tägigem Trocknen in einem war men Raum bei niederem Feuchtigkeitsgrad wird während 7.0 Minuten Luft von 50 C über das Erdmaterial geblasen, um die Trocknung zu vervollständigen. Proben von 40 g Gewicht werden auf das oberste Sieb eines Satzes von drei Sieben mit öffnungen von 0,84 mm, 0,42 mm und 0,25 mm, die von oben nach unten mit abnehmenden Grössen angeordnet sind, aufgebracht. Die Siebe werden in Was ser auf einer Distanz von 3,8 cm bei einer Ge schwindigkeit von 30 Schwingungen pro Mi nute während 30 Minuten gehoben und ge senkt.
Nach Ablauf dieser Zeit werden die Siebe gehoben, das Wasser wird abtropfen gelassen, und das Erdmaterial wird bei 80 C getrocknet und gewogen. In Tabelle I ist die Menge der wasserbeständigen Agglomerate, die Durchmessern von mehr als<B>0,25</B> mm auf weisen, in Prozenten angegeben. Miami- Schlammlehm, der kein Polymer enthält, lie fert sozusagen keine wasserbeständigen Agglo merate.
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<I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb> !o <SEP> wasserbeständiger <SEP> Agglomerate <SEP> > <SEP> 0,25 <SEP> in <SEP> Miami-Schlammlehm <SEP> nach
<tb> der <SEP> Behandlung <SEP> mit <SEP> Polymeren
<tb> Polymer <SEP> % <SEP> Polymer, <SEP> bezogen <SEP> auf <SEP> das <SEP> Gewicht <SEP> der <SEP> Erde
<tb> Nummer <SEP> 0,005 <SEP> 0,01 <SEP> 0,02 <SEP> 0,05 <SEP> 0,1
<tb> keines <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> Nr.<B>1</B> <SEP> - <SEP> 11,7 <SEP> - <SEP> - <SEP> 70,8
<tb> Nr.2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 53,0
<tb> Nr.4 <SEP> - <SEP> 4,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 70,
7
<tb> Nr.5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 58
<tb> Nr.6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 62 Rettiche wurden in einem Gewächshaus unter kontrollierten Bedingungen aufgezogen. In der Tabelle II sind die beobachteten Ver- besserungen der Erträge infolge des Zusatzes der Polymeren angegeben.
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<I>Tabelle <SEP> II</I>
<tb> Rettichpflanzung <SEP> in <SEP> Miami-Schlammlehm
<tb> Polymer <SEP> Rettich- <SEP> Ertrags- <SEP> Mittleres <SEP> GröBenver Nummer <SEP> Keimung <SEP> ertrag <SEP> verbesserungs- <SEP> Rettich- <SEP> besserungs (g) <SEP> faktor <SEP> gewicht <SEP> g <SEP> faktor
<tb> Kontrollversuch <SEP> 79 <SEP> 19 <SEP> - <SEP> 0,35 <SEP> Nr.3 <SEP> (0,1%) <SEP> 84 <SEP> 121 <SEP> 6,5 <SEP> 2,18 <SEP> 6,2
<tb> Nr.3 <SEP> (0,02 a) <SEP> 90 <SEP> 83 <SEP> 4,4 <SEP> 1,32 <SEP> 3,8
<tb> Nr.2 <SEP> (0,13ö) <SEP> 94 <SEP> 57 <SEP> 3,0 <SEP> 0,86 <SEP> 2,5
<tb> Nr.2 <SEP> (0,023ä) <SEP> 81 <SEP> 73 <SEP> 3,8 <SEP> 1,26 <SEP> 3,7
Method for treating soils The present invention relates to a method for improving the physical structure of soils, which in particular enables an increase in crop yield and a reduction in natural erosion.
The method according to the invention is characterized in that a water-soluble to swellable polymerization product of a compound which contains the atomic group is incorporated into the soil
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having, the polymerization product having an average molecular weight of at least 10,000.
From 0.001 to 2.0% by weight of the polymerization product are preferably added to the soil.
The usability per se and the favorable properties of surface soils and of layers of soil lying below the surface depend to a considerable extent on their physical structure. Most soils are in a state of fine division, which is necessary for the growth of plants, but many soils lack other physical properties that allow normal growth and development of plants and the proper development of the various plant functions. In addition to plant nutrients, a soil must be continuously supplied with air and moisture.
Soils with an unfavorable structure can be clogged by water during the wet seasons, in which state the air required for optimal growth and development of the plants is not allowed. Soils with an unfavorable structure can lose moisture too quickly due to evaporation from the surface as a result of excessive capillary action. As a result, the plants growing in such a soil will lose the continuous and abundant supply of fire that is required. The latter effect is excessively strong in dense, compact soils, which also delays the growth of roots and stems as a result of unfavorable growth conditions. becomes.
Soils with an unfavorable structure are subject to shrinkage, which causes undesirable compaction, particularly in the form of a surface crust, and the formation of cracks. will. This increases the rate at which soil moisture is released into the atmosphere. In addition, the germination of seeds in soils with an unfavorable structure as a result of the lack of air or moisture required for normal germination is poor.
It is also known that soils with an unfavorable structure are particularly susceptible to erosion, as they quickly become lamellar under the action of rain and excess water flows off over the surface of the soil or in demarcated channels. This surface water washes away the fine soil particles, thereby displacing large amounts of valuable soil; A large part of the damage occurring on soils with an unfavorable structure can be attributed to the action of the rain, which divides the existing agglomerates into smaller and more easily removed fragments.
The amount of surface water is increased both by the inability of the soil to absorb surface water and by the inability of the soil to provide a medium for the transfer of water to underlying layers of soil or to natural watercourses.
If the soil is plowed and chopped, it is possible to create a loosely structured soil which better retains the volatility and contains sufficient air for the plants to thrive.
The improvement in soil structure achieved by plowing is. but not of long duration, and under the action of the rain and the sun the soil soon collapses again to assume a dense, compact structure with a hard impermeable crust, the desired soil properties being lost. Is the soil cultivated over a period of several years and especially if organic fertilizers are used? the soil can gradually take on a good structure of a more permanent nature.
This improvement is. Probably borrowed from various humus substances, including Polysaeeliaricie, which are produced by soil bacteria that decompose the organic additives.
The improved soil structure enables the penetration of larger amounts of air and the expansion of a more even supply of moisture into the soil, which creates a more beneficial medium for the further development of soil bacteria.
Clay and heavy loam soils require many years of building to develop a satisfactory structure. It is therefore desirable to prevent the formation of fertile soils. Developing a good structure through intensive mechanical treatment is not.
of short existence, but often disadvantageous for the growing plants as a result of the severing of the roots that take up the nutrients and do not penetrate deeply. If it is possible to achieve an improved structure without mechanically breaking through the surface lines, the speed of growth and the yields are increased even further.
According to the method according to the present invention, it is now possible to achieve a rapid improvement in the soil structure and thus an increase in the agricultural yield of soils, in particular of those with an unfavorable structure. In addition, the inventive method allows driving to reduce the erosion of exposed soil surfaces and promote the development of suitable cover plantings.
The method according to the invention is particularly suitable for the rapid improvement of garden soils, especially in places where sterile lower soil layers have been exposed, and also for the improvement of average soils, in particular where no organic fertilizers are available . It is also possible to grow bulbous plants in places where a dense, compact clay soil prevents the normal development of such plants.
In addition, semi-sterile soils can also be improved in which an increased retention of soil moisture and a reduction in evaporation under the action of solar radiation should be sought. The method also offers particular advantages when cultivating cover plantings on boulevards, on heaped-up terrain and on stepped embankments, where erosion must be prevented until such plantings have gained a foothold.
Finally, the method according to the invention is suitable for preventing erosion in parts of the terrain where the surface vegetation has been destroyed by natural phenomena or as a result of over-exploitation of the soil.
As polymerization products are primarily those which are built up from hlono- ineren with ionizable groups (polyelectrolytes), eg. B. ionizable polymers of derivatives of acrylic acid and vlIethaery läure, sulfonated hydrocarbon derivatives, such as.
B. the sodium salt of sulfonated polystyrene, polymers of unsaturated amines, for example polyvinyl pyridine and salts of Polvvinv lamin, and polymers of unsaturated amides, for example polyvinyl acetamide and poly7-ynyl-py rrolidon. These polar electrolytes are therefore uni ethylene polymers,
which contain numerous side chains distributed along a practically linear, continuous carbon chain. The side chains can e.g.
B. from hydrocarbon groups, carboxylic acid groups or derivatives thereof, sulfonic acid groups or derivatives thereof, phosphinic acid groups or derivatives thereof, heteroyclic nitrogen-containing groups, aminoalkyl groups,
Alkozygruppen and other organic groups exist. The number of these groups and the relative amounts of hydrophilic and hydrophobic groups are decisive for the degree of water solubility of the polymeric compounds. A large number of ionizable radicals is preferred. available.
Most of the polyelectrolytes listed above are hydrophilic and do not make the floor water-repellent; however, some of these polymers, although water soluble, render the soil water repellent when used in excessive amounts. These are polymers that have relatively high molecular weight side chains or that contain a small number of ionizable groups.
Substances of this type are generally less suitable; after all, they are fully effective in producing an improved structure. If these substances are added in carefully measured amounts, the disadvantageous property of water repellency of the treated soils can be avoided.
The polymers described above can be added to the soil in the amount of 0.001-2% by weight of the plowable soil. Optimal results are achieved when using 0.01-0.2%.
To achieve the best effect is. the molecular weight of the polymer is of some importance. One can already achieve acceptable results with a little more than <B> 10000 </B> 1 liter molecular weight;
To achieve optimal results, however, about 15,000 lying C -, # lolel, - Ldar-ewiehte t 'are required. With some polymers the effect reaches a maximum at molecular weights of 30,000-100,000.
A further increase in the molecular weights does not bring about any further increase in the effect, even if there is no actual reduction thereof. You can use crosslinked polymers; however, linear poly mers are preferred.
The polymers can be added directly to the floors. However, it is generally more convenient to use the polymers together with a diluent or extender, e.g. B. a solvent such as water, or a solid carrier such as peat, limestone, sand, clay or other soils, mineral fertilizers, silage or other fertilizers or soil-improving substances to add. Are the polymers together. When added with plant nutrients, favorable side effects on the growth rate of the plants can be observed on the treated soil.
With soils that improved by means of the fertilizers containing the polymers loaded, a faster and more abundant growth of the plants is he aims than with the sole use of fertilizers. The use of any fertilizers that contain basic nutrients, such as B. nitrogen, phosphorus and potassium, as well as trace elements such. B. boron, manganese, magnesium, molybdenum, cobalt and iron, contain, can be improved by the plants by adding the poly mers.
Chemically reactive groups of the polymers, for example acid anhydride, carboxy l, hydroxyl or other groups, can combine with acidic or basic substances added at the same time. For example, the metal salts or the lime in the dune agent can react with acidic substituents in the polymers. Similarly, the hydroxyl or amino groups of the polymers can be linked to acidic groups of the fertilizer.
The polymers are best intimately with. mixed with the ground. This can be done by adding the polymer to a solid support and adding it to the soil by digging, harrowing or using other mixing methods commonly used in agriculture.
The polymers apparently react with the help of the soil water. Unless the soil has dried out, sufficient moisture is available for the polypier to be effectively incorporated. Extra moisture is. often beneficial; it can be supplied by rainfall or artificial by sprinkling or watering.
If additional moisture is to be added, so is. It is necessary to mix the polymers thoroughly with the soil before moistening. After the polymer is dispersed in the soil, it is sometimes beneficial to work the soil to thereby form persistent agglomerates of the desired size. Polymers applied to the soil surface are also ultimately clispersed in the soil, which improves the structure of the soil.
In this way of working. however, it will take a longer time to achieve any substantial improvement. Iin. In the latter case, the polymeric substance diffuses into the soil with the help of soil moisture. This process is favored by the normal alternation of humidification and drying as well as freezing and thawing.
As mentioned, the polymers can also be incorporated into the soil in the form of aqueous solutions. This method is particularly suitable for treating fields that are currently being planted, especially those that are being planted, or of freshly sown soil. By treating the soil parts immediately adjacent to the growing plants or the sown seeds, an effective agglomeration of the critical soil parts can be achieved without consuming polymers for the non-productive soil parts. It has been shown that polymer solutions normally stabilize unstable agglomerates in an effective manner.
All that is required is to add aqueous solutions of the polymers to the built-up soil. No further measures are required. Example Aqueous solutions of polymers are prepared as follows 1. Polyacrylamide. 10 g of acrylamide and 0.05 g of potassium persulfate are dissolved in 90 cm3 of water and the solution is heated in an oven to 60 ° C. for 5 hours.
As a result of partial hydrolysis, the polymer also contains some ammonium salt and imide groups in addition to the avlamide units. The solution is diluted with 400 cubic meters of water for further experiments. '?. Dimethylaniirioethyl-poli-nietliaei-ylate. Dissolve 10 g of diniethylaniinoethyl methacrylate, 3.86 g of glacial acetic acid and 0.2 g of potassium persulfate in 90 cnl of water.
This solution is left to stand overnight in an oven at 70 C before it is diluted with 400 cubic meters of water. 3. Sodium salt of polymethacrylic acid. 50 g of polyetheric acid, which has a specific viscosity of 1.25 (0.4% solution in dimethylformamide) and 17, 5 g of sodium hydroxide are dissolved 1 liter of water.
-1. Ammonium salt of poly methacrylic acid. 2 g of the polymethaeric acid described above are dissolved in a mixture of 96 em3 water and 2 em3 conc. Ammonium hydroxide.
5. Polyvinyl 1-pyrrolidone. Polyvinyl pyrrolidone is produced by polymerizing N-vinyl pyrrolidone in an aqueous solution. The polymer formed is fractionated by partial precipitation from a methanol solution with ether. The lower molecular weight fraction will not. used.
6. Sulphonated polystyrene. Polystyrene with a molecular weight of about 65,000 is sulfonated in an ethylene dichloride solution. A complex of bis-s-chloroethyl ether and Sehulfurtrioayd in a ratio of 2: 1 is used as the sulfonation agent.
The isolated sulfonated polystyrene has a neutralization equivalent of 220, corresponding to an average of 0.75 sulfonic acid groups per phenyl group. This polymer is converted into the sodium salt for use in soils.
These polymers are all polyelectrolytes that ionize in aqueous dispersions. Some of these polymers dissolve in water to form clear, viscous solutions. Other of these polymers are not completely soluble, but are caused to swell by water, with sufficient fractions being colloidally or molecularly dissolved in the water to cause agglomeration. Some of the water-soluble polymers are apparently not attacked by distilled water. On the other hand, soil water containing acidic or basic components can be dissolved. contains, exert a sufficiently strong dissolving effect for the purpose of the invention.
If the solubility is minimal, it may take a longer time to develop a complete agglomeration.
The effect of the polymers on the percentage of water-resistant agglomerates is determined by the following method. 30 cubic meters of distilled water, which contains a certain amount of polymer, are added to 100 g of lliami muddy clay, which is powdered in such a way that the particles pass through a sieve with openings of 0.25 mm.
The soil is mixed well and pressed through a 4 mm sieve. After drying for at least 2 days in a warm room with a low degree of humidity, air at 50 ° C. is blown over the earth material for 7.0 minutes in order to complete the drying process. Samples weighing 40 g are placed on the top sieve of a set of three sieves with openings of 0.84 mm, 0.42 mm and 0.25 mm, which are arranged in decreasing sizes from top to bottom. The sieves are raised and lowered in water over a distance of 3.8 cm at a speed of 30 oscillations per minute for 30 minutes.
When this time has elapsed, the sieves are raised, the water is allowed to drain off and the soil is dried at 80 ° C. and weighed. In Table I, the amount of water-resistant agglomerates which have diameters of more than 0.25 mm is given as a percentage. Miami mud loam, which contains no polymer, does not, so to speak, provide any water-resistant agglomerates.
EMI0005.0037
<I> Table <SEP> I </I>
<tb>! o <SEP> water-resistant <SEP> agglomerates <SEP>> <SEP> 0.25 <SEP> in <SEP> Miami mud clay <SEP>
<tb> the <SEP> treatment <SEP> with <SEP> polymers
<tb> polymer <SEP>% <SEP> polymer, <SEP> related <SEP> to <SEP> the <SEP> weight <SEP> of the <SEP> soil
<tb> Number <SEP> 0.005 <SEP> 0.01 <SEP> 0.02 <SEP> 0.05 <SEP> 0.1
<tb> none <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> No. <B> 1 </B> <SEP> - <SEP> 11.7 <SEP> - <SEP> - <SEP> 70.8
<tb> No. 2 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 53.0
<tb> No. 4 <SEP> - <SEP> 4,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 70,
7th
<tb> No. 5 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 58
<tb> No. 6 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 62 radishes were raised in a greenhouse under controlled conditions. Table II shows the improvements in yields observed as a result of the addition of the polymers.
EMI0006.0004
<I> Table <SEP> II </I>
<tb> Radish planting <SEP> in <SEP> Miami mud loam
<tb> polymer <SEP> radish <SEP> yield <SEP> medium <SEP> size number <SEP> germination <SEP> yield <SEP> improvement- <SEP> radish- <SEP> improvement (g) <SEP > factor <SEP> weight <SEP> g <SEP> factor
<tb> Control attempt <SEP> 79 <SEP> 19 <SEP> - <SEP> 0.35 <SEP> No. 3 <SEP> (0.1%) <SEP> 84 <SEP> 121 <SEP> 6, 5 <SEP> 2.18 <SEP> 6.2
<tb> No. 3 <SEP> (0.02 a) <SEP> 90 <SEP> 83 <SEP> 4.4 <SEP> 1.32 <SEP> 3.8
<tb> No. 2 <SEP> (0.13ö) <SEP> 94 <SEP> 57 <SEP> 3.0 <SEP> 0.86 <SEP> 2.5
<tb> No. 2 <SEP> (0.023ä) <SEP> 81 <SEP> 73 <SEP> 3.8 <SEP> 1.26 <SEP> 3.7