Verfahren zur Bodenbehandlung Die vorlie-ende Erfindung bezieht, sieh auf ein Verfahren zur Bodenbehandlung zwecks Verbesserung der physikalischen Struk- tlrr von Böden, welches insbesondere eine Erhöhung des Ernteertrages und eine Ver hinderung der natürlichen Erosion ermöglicht.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist. dadurch gekennzeichnet, dass man dem Boden ein in Wasser löslielres bis quiellbares Misch- polyirrer von Maleinsäure oder eines Malein- sihrrederivates und einer andern polymerisier baren nronoolefiniselren Verbindung zusetzt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung er- möglicht in erster Linie eine raselre Verbesse r-rrng der Bodenstruktur und damit eine Stei- ncrung des landwirtschaftlichen Ertrages, ins besondere von Böden mit ungünstiger Nor- rnalstruktur, indem die Erosion freiliegender Bodenoberflächen weitgehend verhindert wer den kann.
Ferner ermöglicht das erfindungs gemässe Verfahren auch die Entwicklung ge- ci@rrreter Deckpflanzungen.
Das Verfahren gemäss der Erfindung eignet sieh besonders zu einer raschen Ver- be@serun < @ v an Gartenböden, insbesondere an Orten, wo unfruchtbare untere Bodenschich ten freigelegt worden sind, ferner auch zur Verbesserung von Durchschnittsböden, insbe- sondere in Geländeteilen, wo keine organischen Dün;emittel zur Verfügung stehen.
Es ermög- lielrt ferner den Anbau von Knollenpflanzen an Orten, wo ein dichter, kompakter Ton boden die normale Entwicklung solcher Pflan- zen verhindert. Im weiteren lassen sich halb unfruchtbare Böden verbessern, in welchen ein vermehrtes Zurückhalten der Bodenferich- tigkeit und eine Verminderung der Verdamp fung unter der Einwirkung der Sonnenbe strahlung anzustreben ist.
Besondere Vorteile bietet das Verfahren beim Anbau von Deck pflanzungen an Strassenböschungen, auf auf geschüttetem Gelände und auf gestuften Däm men, wo die Erosion verhindert werden muss, bis solche Pflanzungen Fuss gefasst haben. Schliesslich eignet sich die Erfindung zur Ver hinderung der Erosion in Geländeteilen, wo die Oberflächenvegetation durch natürliche Phänomene oder infolge Raubbau des Bodens zerstört worden ist.
Die erfindungsgemäss zu verwendenden .Mischpolymere besitzen vorzugsweise ein. Mole kulargewicht von mindestens 10 000.
Die Mischpolymere müssen eine zur Erzie lung der erforderlichen Wasserlöslichkeit bzw. Quellbarkeit genügende Anzahl von ionisier- baren Kernen enthalten. Geeignete Polyelek trolyte sind beispielsweise das Calciumsalz der Mischpolymere von Maleinsäure und V inyl- acetat, das Amnroniumsalz der Mischpolyme ren von Maleinsäure und Isobutylen, die Salze der Mischpolymeren von Vinylacetat und der Maleinsäure,
die Salze der Mischpolymere des Äthylv inyläther s und der Maleinsäure, die Salze der Mischpolymere von STinylacetat und _Haleinsäureanhydrid und die Salze der Miseh- polyrnere vorn rlthylerr und der 1@Ialeinsäure. Diese Polyelektrolvte enthalten zahlreiche, längs einer praktisch linearen,
kontinuier lichen Kohlenstoffkette verteilte Carboxvl- gruppen bzw. funktionell abgewandelte Carb- oxy lgruppen.
Es können Polymere verwendet werden, die mit Wasser homogene Geinisehe bilden, schwer lösliche Polymere, die in Gegenwart von Wasser quellen und sieh teilweise lösen, und selbst solche Verbindungen, die in destil liertem Wasser offenbar nicht löslich sind, sieh jedoch im Bodenwasser lösen oder quel len. Die Löslichkeit ermöglicht die Bewegung der 1VIoleküle in der Erdmasse unter Mithilfe der Bodenfeuchtigkeit.
Obwohl die meisten der oben angeführten Polyelektrolyte hydrophil sind und den Boden nicht wasserabstossend machen, gibt es einige Polymere, die, obwohl wasserlöslich, den Boden wasserabstossend machen, wenn sie in über mässigen Mengen verwendet werden. Es sind dies Polymere, die verhältnismässig hochmole kulare Nebenketten aufweisen, oder die eine minimale Zahl von ionisierbaren Gruppen ent halten. Obwohl Substanzen dieser Art von neberisäehlieheiii Interesse sind, ist zu bemer ken, da,ss sie bezüglich der Erzeugung einer verbesserten Struktur vollwertig wirksam sind.
Wenn diese Substanzen in sorgfältig abgemes senen Mengen zugesetzt werden, kann die nachteilige Eigenschaft der MTasserabstossung der behandelten Böden vermieden werden.
Die oben beschriebenen Polymere können dem Boden in kleinen Mengen, z. B. in Mengen von 0,0001-2 Gew.o/o des pflügbaren Ober fläehenbodens zugesetzt werden. Optimale Resultate werden bei Verwendung von 0,01 bis 0,2 '/o erzielt.
Für die Erzielung der optimalen Wirkung ist das Molekulargewicht des Polymers von einiger Wichtigkeit. Es hat sieh gezeigt, dass über 10 000 liegende Molekulargewichte zweck mässig sind, während für die Erzielung opti maler Resultate über etwa 15 000 liegende Molekularo,ewichte erforderlich sind. Bei eini gen Polymeren erreicht die Wirkung ein Maximiun bei Wolektilargewicliten von 30 000 bis 100 000.
Eine weitere Steigerung der Mole- kulargewiehte bewirkt keine weitere I:rhöliui@_; der Wirkung, wenn auch keine merkliche Re duktion derselben eintritt. Man kann sehwach vernetzte Polyniere verwenden: lrevoi-zug," werden jedoch lineare Polymere, Die Polymere können den Böden, weim gewunscht, direkt zugesetzt werden.
Es ist jedoeli für allgemeinen zWeckinä.ssiger, di(- Polyniere mit einem Verdlinnlulg,S- Oder Streckmittel, das ein Lösungsmittel sein kann, wie z. B.
Wasser, oder mit einem festen Trä gerstoff, beispielsweise mit Torf, Kalkstein, Sand, Ton oder ariderer Erde, mineralischen Düngemitteln, Silage oder andern Dünge mitteln oder bodeirver-bessernden Substanzen, zuzusetzen. Werden die Polymere zusammen mit Pflanzennährstoffen zugesetzt, so sind günstige Nebenwirkungen auf die Waehstums- geselnvindi-keit der Pflanzen auf dem behan delten Boden zu beobachten.
Auf Böden. die mittels die Polymere enthaltenden Dünge mitteln verbessert wurden, wird ein rascheres und reichlicheres Wachstum der Pflanzen er zielt. als bei alleiniger Verwendung von Dün ge- initt.eln. Die Ausnützung irgendwelcher Dünge mittelbestandteile, die basiselie Nährstoffe, wie z. B. Stickstoff, Phosphor lind Kalium sowie Spurenelemente, wie z. B.
Bor, Mangan, Magnesium, Molybdän, Kobalt und Eisen, ent halten, durch die Pflanzen kann durch Zii- ga.be der oben beschriebenen strukturverbes- sernden Polymere verlressei-t werden.
Die lliselipolyiiiei-e können chemisch reak tionsfähige Gruppen, beispielsweise Säure- anhydrid-, Carboxyl-, 1-Ivdroxyl- oder andere Gruppen enthalten, die sieh reit den verschie denen zugesetzten sauren oder basiseben Kom ponenten verbinden können. So können bei spielsweise die Metallsalze oder der Kalk des Düngemittels mit den sauren Polymergruppen reagieren.
In ähnlicher Weise können sieh lI,i#droxyl- oder Aininogruppen der Polymere mit sauren Gruppen des Düngemittels v erbin- den.
Zweckmässig werden die Polymeren innig mit dem Boden vermischt. -Man kann dies so bewerkstelligen, dass nian das Polymer dein Boden zusetzt und durelt Unigraben, E-gen oder unter Anwenduri;
, anderer in der Land- wirtschaft üblicher Mischmethoden dem Boden beimischt. Die Polymere reagieren offenbar unter Mithilfe des Bodenwassers. Sofern der Boden nicht aus-etroeknet ist, ist für eine wirksame Einverleibung des Polv ilrers genü gend Feuchtigkeit vorhanden.
Es ist. oft. vor- teilllaft, ziisä.tzlielie Feuchtigkeit zu verwen den, die entweder durch Regenfall oder künst- liell durch Besprengen oder Bewässern gelie- fert wird. Wenn zusä.tzliclie Feuchtigkeit werden soll, so ist es zweel@mässig,
die Polymere vor dein Befeuchten dem Boden gründlich beizumischen. @Taehdem das Polvmer im Boden disper#giert ist, ist es ma.nehmal günstig-, den Boden zu bearbeiten, um dabei beständige A-glomerate der gewünschten (Trösse zu bilden. Auf die Bodenoberfläche aufgebrachte Polvniere werden letztlich im.
Boden dispergiert, wodurch. die Struktur des Bodens verbessert wird. Bei dieser Arbeits weise ist jedoch zur Erzielung einer effek tiven Verbesserung längere Zeit erforderlich. Im letzteren Fall diffundiert die polymere Substanz unter Mithilfe der Bodenfeuchtigkeit in den Boden.
Dieser Vorgang wird durch die normalen W cellsel der Befeuchtung und Trocknung sowie des Gefrierens und Auf- tallerls beg@ünsti\#-t.
Die Polvmeren können, wie schon gesagt, aneh in Form von wässrigen Lösungen ange- -(,ndetwerden. Diese Methode eignet sieh be- sciriders für die Behandlung von Feldern, auf denen gerade angepflanzt, insbesondere ver pflanzt wird, oder von frisch besäten Böden.
Durch Behandlung der unmittelbar an die wachsenden Pflanzen oder die angesäten Samen angl#enzenden Bodenteile kann eine wirksame Agglomeration der kritischen Boden teile erzielt werden, ohne Polymere für dic nichtproduktiven Bodenteile aufzuwenden. Es hat sieh gezeigt, dass Polvinerlösungen nor- malerweise ttnheständi,),e Ag-lomerate in wirk samer . Weise stabilisieren.
Dazu braucht man bloss den bebauten. Böden wä.ssrige Lösungen der Polymere zuzusetzen. Eine weitere Misch oder -esonderte Agglomerationsoperation ist dabei \niebt eerforderliell.
EMI0003.0097
@V <SEP> asscrlüsliehe <SEP> Polymere <SEP> bzw. <SEP> Lösungen
<tb> derselben <SEP> können <SEP> wie <SEP> folgt <SEP> hergestellt <SEP> werden:
<tb> <I>1. <SEP> Vinylacetat-171ononatriununaleat.</I> <SEP> Man
<tb> löst <SEP> 2 <SEP> g <SEP> eines <SEP> Mischpolymers <SEP> von <SEP> Vinylaceta't
<tb> und <SEP> Maleinsäureanhydrid, <SEP> das <SEP> eine <SEP> spezi fische <SEP> Viskosität <SEP> von <SEP> 2,1 <SEP> (1% <SEP> in <SEP> Cycloheha non) <SEP> aufweist, <SEP> in <SEP> 100 <SEP> cm3 <SEP> einer <SEP> 0,43g <SEP> Na triumhy <SEP> droxyd <SEP> enthaltenden <SEP> Lösung.
<tb>
<I>?. <SEP> Viazylacetat-Dianzinoniic</I>mm<I>aleat.</I> <SEP> Man
<tb> löst <SEP> 2 <SEP> g <SEP> eines <SEP> Mischpolymers <SEP> von <SEP> Vinylacetat
<tb> und <SEP> Maleinsäureanhydrid,-das <SEP> eine <SEP> spezifisch:
<tb> Viskosität <SEP> von <SEP> 2,1 <SEP> (l. <SEP> <B>fl/o</B> <SEP> in <SEP> Cyclohexanon) <SEP> auf weist, <SEP> in <SEP> 100 <SEP> cms <SEP> einer <SEP> 1,45 <SEP> em3 <SEP> 28%iger
<tb> -lnunoniaklösung <SEP> enthaltenden <SEP> Lösung.
<tb>
<I>3. <SEP> Isoblitylen-Dianunoniunmaaleat.</I> <SEP> Man
<tb> löst <SEP> 2 <SEP> g <SEP> eines <SEP> Mischpolymers <SEP> von <SEP> Isobutylen
<tb> und <SEP> Maleinsäureanhydrid, <SEP> das <SEP> eine <SEP> spezifische
<tb> Viskosität <SEP> von <SEP> 0,83 <SEP> (0,2 <SEP> 0!o <SEP> in <SEP> Dimethylform amid) <SEP> aufweist, <SEP> in <SEP> 100 <SEP> enrs <SEP> einer <SEP> 1,7 <SEP> cms <SEP> konz.
<tb> Amnroniaklö <SEP> sang <SEP> enthaltenden <SEP> Lösung.
<tb>
<I>4. <SEP> Vinylacetat-llaleinsdlc-re-11.9-Calcizcnisalz.</I>
<tb> 2 <SEP> g <SEP> eines <SEP> Misehpoly <SEP> mers <SEP> von <SEP> Maleinsäure arrhydrid <SEP> und <SEP> Vinylacetat <SEP> und <SEP> 0,4 <SEP> g <SEP> Calcium hvdrozyd <SEP> werden <SEP> 100 <SEP> cm3 <SEP> Wasser <SEP> zugesetzt.
<tb> plan <SEP> rührt <SEP> das <SEP> Gemisch, <SEP> his <SEP> vollständige <SEP> Lö sun- <SEP> eingetreten <SEP> ist.
<tb>
<I>5. <SEP> Vinyl <SEP> - <SEP> metliyl <SEP> - <SEP> cither <SEP> -:lla.lei@isäure <SEP> -1(2-</I>
<tb> <I>Calciumsak.</I> <SEP> Man <SEP> vermischt <SEP> innig <SEP> 2 <SEP> g <SEP> eines
<tb> Misehpolymers <SEP> von <SEP> Vinyl-meth-##1-äther <SEP> und
<tb> Maleinsäureanhydrid, <SEP> das <SEP> eine <SEP> spezifische
<tb> Viskosität <SEP> von <SEP> 7.l,8 <SEP> (1% <SEP> in <SEP> Cyelohexanon)
<tb> aufweist, <SEP> 0,3 <SEP> cm3 <SEP> Wasser <SEP> und <SEP> 0,4 <SEP> g <SEP> Calcium liyclroxyd. <SEP> Das <SEP> Produkt <SEP> ist <SEP> wasserlöslich <SEP> und
<tb> enthält <SEP> 74 <SEP> % <SEP> Polymer.
<tb>
<I>6. <SEP> Styrol-Diantnionittntinaleat.</I> <SEP> Man <SEP> löst
<tb> g <SEP> Styrol <SEP> - <SEP> Maleinsäure <SEP> - <SEP> Mischpolymer <SEP> in
<tb> 1.00 <SEP> cm3 <SEP> einer <SEP> 1,3 <SEP> ein- <SEP> konz. <SEP> Ammoniaklösung
<tb> enthaltenden <SEP> Lösung.
<tb>
Diese <SEP> Polymere <SEP> sind <SEP> durchwegs <SEP> Polyelek trolyte, <SEP> die <SEP> sich <SEP> in <SEP> wässrigen <SEP> Dispersionen
<tb> ionisieren, <SEP> und <SEP> eignen <SEP> sich <SEP> alle <SEP> für <SEP> die <SEP> Aus übung <SEP> der <SEP> Erfindung. <SEP> Ein <SEP> Teil <SEP> dieser <SEP> Poly mere <SEP> löst <SEP> sich <SEP> in <SEP> Wasser <SEP> unter <SEP> Bildung <SEP> klarer,
<tb> viskoser <SEP> Lösungen. <SEP> Andere <SEP> dieser <SEP> Polymere
<tb> sind <SEP> nicht <SEP> vollständig <SEP> löslich, <SEP> werden <SEP> jedoch
<tb> durch <SEP> Wasser <SEP> zum <SEP> Quellen <SEP> gebracht, <SEP> wobei
<tb> in <SEP> genügendem <SEP> Ausmass <SEP> Bruchteile <SEP> kolloidal oder molekular in Wasser gelöst werden, um die Agglomeration zu verursachen.
Einige der wasserlöslichen Polymere werden durch destil liertes Wasser offenbar nicht angegriffen. Hingegen kann Bodenwasser, das saure oder basische Bestandteile gelöst enthält, eine für den erfindungsgemässen Zweck genügend starke Lösungswirkung ausüben. Wenn die Löslichkeit minimal ist, so kann zur Erzielung einer vollständigen Agglomeration eine län gere Zeit erforderlich sein.
<I>Beispiel 1</I> Die Wirkung der Polymere auf den Gehalt an wasserbeständigen Agglomeraten wurde nach der folgenden. Methode bestimmt: Zu 100 g Miami-Schlammlehm, der derart gepul- vert wurde, d.ass die Partikel durch ein Sieb mit Öffnungen von 0,25 mm hindurchgehen, werden 30 eins destilliertes Wasser, das die geeignete Menge Polymer enthält, gegeben. Die Erde wird gut durchgemischt und durch.
ein 4-mm-Sieb hindurchgepresst. Nach minde- stens 2-tägigeni Trocknen in einem warmen Rahm bei niederem Feuelitigkeitsgrad wird während 10 Minuten Luft von 50 C über das 1"rdmaterial geblasen, um die Trocknung zu eivollständigen. Proben von 40g Gewicht werden auf das oberste Sieb eines Satzes von drei Sieben. mit Öffnungen von 0,84 mm, 0.42 mm und<B>0,25</B> mm, die von oben. nach unten mit. abnehmenden Grössen ange ordnet sind, aufgebracht.
Die Siebe werden. in Wasser auf einer Distanz von 3,8 cm bei einer Geschwindigkeit von 30 Schwingungen pro Minute während 30 Minuten gehoben und gesenkt. '-Nach Ablauf dieser Zeit werden die Siebe Iehoben, das Wasser abtropfen gelas sen und das Erdmaterial bei 80 C getrock net und gewogen.
Die Resultate-sind in Ta belle I in Form von Prozenten der wasser beständigen Agglomerate mit Durchmesser von mehr als 0,25 mm. angeführt. Miami- Schla.mmlehrn, der kein Polymer enthält, lie fert sozusagen keine wasserbeständigen Agglo merate.
EMI0004.0033
<I>Tabelle <SEP> I</I>
<tb> :c <SEP> wasserbeständiger <SEP> Agglomerate <SEP> > <SEP> 0,25 <SEP> in <SEP> Miami-Sehlammlehm
<tb> Polymer <SEP> % <SEP> Polymer, <SEP> bezogen <SEP> auf <SEP> das <SEP> Gewicht <SEP> der <SEP> Erde
<tb> Nummer <SEP> <B>o,<I>M5</I></B> <SEP> 0,o<B>1</B> <SEP> 0,o2 <SEP> o,05 <SEP> o,<B>1</B>
<tb> Keines <SEP> 1,0
<tb> Nr. <SEP> 2 <SEP> 3,0 <SEP> 7,8 <SEP> 45,0 <SEP> 90,7 <SEP> 95,5
<tb> Nr. <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 13,3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 91,8
<tb> <B>IN</B> <SEP> r. <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 26,5 <SEP> - <SEP> - <SEP> 93,7
<tb> Nr. <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 5,3 <SEP> - <SEP> - <SEP> 96,6
<tb> 1Nr.
<SEP> 6 <SEP> - <SEP> 8,7 <SEP> - <SEP> - <SEP> 96,2 <I>Beispiel, 2</I> Der Effekt einer verbesserten Bodenstruk tur -wurde durch Zugabe der verschiedenen polymeren Polyelektrolyte gemäss der vorliegen den Erfindung erzielt. Rettiche, Karotten und Stangenbohnen wurden in einem Gewächshaus unter kontrollierten Bedingungen aufgezogen. In den Tabellen II, III Lind IV sind die beobachteten Verbesserungen der Erträge auf gezeigt.
EMI0005.0001
<I>Tabelle <SEP> 11</I>
<tb> Rettiehpflanzung <SEP> in <SEP> Miami-Schlammlehm
<tb> Zugesetztes <SEP> Ertrags- <SEP> Grössen Polymer <SEP> Keimung <SEP> verbesserungs- <SEP> verbesserungs Nummer <SEP> % <SEP> 'ö <SEP> faktor <SEP> faktor
<tb> Kontr <SEP> ollversueh <SEP> 0 <SEP> 71 <SEP> - <SEP> .Nr. <SEP> 1 <SEP> 0.1 <SEP> 83 <SEP> 2,6 <SEP> 2,2
<tb> Nr. <SEP> l <SEP> 0,02 <SEP> b8 <SEP> 2,7 <SEP> 2,2
<tb> Nr.2 <SEP> 0,1 <SEP> 88 <SEP> 4,8 <SEP> 3,8
<tb> Nr. <SEP> '? <SEP> 0,02 <SEP> 92 <SEP> 2,2 <SEP> 1.6
<tb> <I>Tabelle <SEP> III</I>
<tb> Karottenpflanzung <SEP> in <SEP> Miami-Sehlammlehn:
<tb> Polymer <SEP> Zugesetztes <SEP> E <SEP> rtrags- <SEP> Grössen Polymer <SEP> Keimung
<tb> - <SEP> verbesserungs- <SEP> verbesserungs Nummer <SEP> % <SEP> %o <SEP> faktor <SEP> Faktor
<tb> Kontrollversueh <SEP> 0 <SEP> 33 <SEP> - <SEP> - <B>NTi'.</B> <SEP> 1 <SEP> 0,1 <SEP> 67 <SEP> 8,0 <SEP> 3,9
<tb> Nr. <SEP> 1. <SEP> 0,02 <SEP> 21 <SEP> 5,0 <SEP> 7,8
<tb> Nr. <SEP> 2 <SEP> 0,1 <SEP> .16 <SEP> 8,1 <SEP> 5,8
<tb> <B>N <SEP> r.</B> <SEP> 2 <SEP> 0.02 <SEP> 58 <SEP> 6.6 <SEP> <B>3,7</B>
<tb> <I>Tabelle <SEP> IV</I>
<tb> Keimung <SEP> in <SEP> 1/a <SEP> von <SEP> Karotten <SEP> und <SEP> Stangenbohnen <SEP> in <SEP> Miami-Sehlammlehm
<tb> Zugesetztes
<tb> Polymer <SEP> polymer <SEP> Pflanzung <SEP> Anzahl <SEP> Keimung <SEP> Nummer <SEP> oha <SEP> der <SEP> Hügel
<tb> Kontrollversueh <SEP> 0 <SEP> Karotten <SEP> 120 <SEP> 32
<tb> Nr.
<SEP> 1- <SEP> 0,05 <SEP> Karotten <SEP> 88 <SEP> 63
<tb> Kontrollv <SEP> ersueh <SEP> 0 <SEP> Stangenbohnen <SEP> 60 <SEP> 25
<tb> Nr. <SEP> 1 <SEP> 0,1 <SEP> Stangenbohnen <SEP> 60 <SEP> 48
<tb> Nr. <SEP> 1 <SEP> 0,02 <SEP> Stangenbohnen <SEP> 60 <SEP> 47 <I>Beispiel 3</I> ES wurde ein Hügelabhang gewählt, der wenig Vegetation und starke Erosionswirkun- gen aufwies.
Ein Geländestück in der Nähe der Basis der Neigung wurde mittels Garten werkzeugen nivelliert., so dass alle Rinnen aus gefüllt wurden. Auf die eine Hälfte dieses Geländestückes wurde Polymer Nr. 5 in Form eines Troekenpulvers in einer Menge von 9,76 kg/m.'@ zerstreut und mittels eines Rechens in die Oberfläche eingearbeitet. Nach einem Monat hatten sieh die Rinnen im iuibehandel- ten Teil nachgebildet, während in der mit Polymer behandelten Hälfte keine Spur von Erosion feststellbar war.