Depuis une décennie, les polymères super absorbants développés pour des applications industrielles font l'objet de recherches et d'essais pour des applications agricoles.
Des tentatives de commercialisation de polymères super absorbants, principalement des polyacrylamides, ont concerné le secteur du jardinage de loisir et de plantes d'appartement pour leur propriété de rétenteur d'eau; des conditionneurs de sol à base de polymères sont parfois utilisés en horticulture.
Jusqu'ici, ces polymères super absorbants sont appliqués seuls par simple épandage et leur incorporation par des outils aratoires conventionnels est très hétérogène ce qui nécessite des doses élevées allant de 200 kg à 500 kg par ha soit 20 g à 50 g par m<2>. Car la distribution des granules de polymères super absorbants dans le sol est aléatoire et irrégulière ne coïncidant pas souvent avec la zone strictement et efficacement explorée par le système racinaire ce qui en réduit l'efficacité par la perte d'un ingrédient coûteux (environ 10 US DOLLAR par kg).
Or, le niveau du rendement d'une culture est directement proportionnel au développement de la masse racinaire et par conséquent du volume du sol exploité par les racines.
L'eau étant le véhicule des élèments fertilisants du sol vers les racines, le rendement est d'autant plus élevé que l'eau est disponible à tout moment et dans le maximum possible du volume du sol exploitable par les racines d'une plante.
Des polymères super absorbants sont utilisés dans la composition de produits d'enrobage de semences (par exemple, brevet PCT/AU 84/00 203); mais, cela permet seulement de faciliter la germination des semences car les doses de polymères utilisées sont de l'ordre de 1 kg par hectare (enrobage contenant 1 kg de polymères pour 100 kg à 400 kg de semences) soit 0.1 g par m<2>.
Par ailleurs, l'incorporation en vrac du polymère super absorbant seul implique un passage spécifique d'outil aratoire pour le mélanger au sol avant semis et fertilisation ou épandage de produits phytosanitaires, notamment herbicides de prélevée. Les façons culturales conventionnelles impliquent ainsi plusieurs passages d'outils aratoires et d'épandage.
Des progrès récents ont permis de fabriquer des polymères super absorbants dérivés de l'acide acrylique ainsi que des acrylamides parfois greffés avec de l'amidon et réticulés ayant des capacités de rétention d'eau pure pouvant dépasser mille fois leur poids. Ces hautes capacités contribuent à rendre plus compétitifs ces produits par rapport aux systèmes d'irrigation conventionnels. Ainsi, l'incorporation de 10 g par m<2> d'un polymère absorbant jusqu'à 1000 fois son poids d'eau (produit Sanwet IM-1000 de Sanyo Chemical Industries, par exemple) permet de constituer une réserve supplémentaire de 10 kg d'eau par m<2> correspondant à une pluviométrie nette de 10 mm ou une dose d'eau d'irrigation équivalente; cette réserve reste à la disposition de la plante durant tout son cycle végétatif.
En conséquence, il est proposé un moyen permettant d'appliquer des polymères super absorbants dans le sol de manière à:
- s'incorporer strictement à la zone utile explorée par le système racinaire,
- diminuer le nombre de passages d'outils aratoires et d'épandage,
- diminuer le dosage des polymères super absorbants appliqués,
- augmenter la productivité des intrants (eau, semences, fertilisants, pesticides),
- rendre plus confortable et moins pénible leur application pour le jardinier amateur et plus rentable et plus efficace pour l'agriculteur ou l'horticulteur professionnel.
C'est l'objet de l'invention décrite ci-après.
Le but de l'invention consiste à incorporer un polymère super absorbant et un ou plusieurs intrants agricoles (semences, fertilisants et inoculums, pesticides et substances de croissance) dans un support unique composé d'une bande en non tissé comportant deux couches d'une épaisseur de 0.1 mm à 0.2 mm adhérentes par pression ou collage longitudinal après incorporation des polymères et autres intrants sous forme de granulés ou poudre. Cette bande, de forme rectangulaire, a une largeur de 5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm ou 25 cm et une longueur de 10 m ou multiple de 10 m pour le jardinage amateur et 100 m ou multiple de 100 m pour le secteur professionnel.
Le conditionnement de la bande s'effectue sous forme de rouleaux de dimensions adaptées aux diverses utilisations.
Les polymères super absorbants utilisables sont des polyacrylamides, des copolymères de polyacrylonitrile ou polyacrylate greffés d'amidon et réticulés ayant un pouvoir de rétention d'eau d'au moins 500 fois leur poids.
Trois produits peuvent en particulier être utilisés:
- un polyacrylate fabriqué par Sanyo Chemical Industries (Japon) nommé "Sanwet IM-1000" pouvant absorber jusqu'à 1000 fois son poids d'eau.
- un polymère réticulé à base d'acide acrylamidosulphonique de Henkel Corporation (USA) absorbant jusqu'à 3400 ml d'eau par g de produit.
- un polyacrylate fabriqué par Arakawa Chemical Industries (Japon) nommé "Arasorb 720" pouvant absorber jusqu'à 800 fois son poids d'eau.
Les intrants agricoles incorporables dans la bande support avec les polymères super absorbants sont des produits spécifiques à valeur ajoutée élevée tels que:
- semences horticoles (fleurs, plantes vertes, gazon, légumes, plantules ou microtubercules méristèmatiques, boutures),
- fertilisants ternaires de fond, micronutrients sous forme d'engrais retard à diffusion lente ou inoculum de semences de légumineuses,
- produits pesticides nécessairement appliqués dans le sol (nématicides, rodenticides), herbicides de prélevée et substances de croissance.
La bande support peut être appliquée dans le sol de trois manières principales:
- à plat horizontalement à des profondeurs variant de 5 cm à 30 cm,
- en tube appliqué dans une galerie ouverte par soussoleuse ou charrue-taupe,
- enroulée autour d'un tuyau d'irrigation souterraine ou de drainage.
La présence d'un polymère à forte et rapide capacité de rétention d'eau et sa répartition homogène dans la bande support constituant un plan de captage horizontal permettent de réduire fortement les pertes d'eau par percolation (excès d'eau de pluie ou d'irrigation descendant vers le sous-sol) ou par évaporation (eau remontant par capillarité).
La bande support contenant un polymère super absorbant et un ou plusieurs intrants agricoles (hormis semences) peut être appliquée en interlignes de cultures à une profondeur de 10 cm à 30 cm pour augmenter le volume exploré par les racines grâce à un taux d'humidité et d'éléments fertilisants ou phytosanitaires plus élevé entre les lignes de culture.
Une des plus efficaces dispositions est d'appliquer deux bandes alternées:
- une bande contenant un polymère super absorbant, des semences et un ou plusieurs autres intrants, à une profondeur de 2 cm à 5 cm formant ligne de semis en alternance avec
- une bande contenant un polymère super absorbant et un ou plusieurs intrants (hormis semences), à une profondeur de 15 cm à 30 cm formant interligne de cultures.
Par un choix approprié de la largeur de la bande support par rapport à l'interligne de cultures, il est possible de couvrir une surface développée proche de la surface totale du terrain permettant ainsi d'obtenir l'efficacité maximale des produits incorporés. Ce choix est fonction de la nature du sol, du climat et de la plante comme le montre l'exemple suivant.
EXEMPLE
Pour une culture de soja, le semis d'une cinquantaine de graines par m<2> peut s'effectuer par un interligne de 25 cm et une distance entre graines de 10 cm par une bande incorporant:
- un polymère super absorbant dosé à 1 g par mètre linéaire de la bande,
- des semences placées tous les 10 cm le long de la ligne médiane de la bande support,
- un inoculum (rhizobium japonicum) supporté par des microgranulés inertes, et
- un herbicide de prélevée granulé ou poudre.
Cette première bande de 10 cm de large est placée à 5 cm de profondeur, sa ligne médiane formant la ligne de semis.
L'interligne étant de 25 cm, l'espace entre deux bandes successives est ainsi de 15 cm.
Une deuxième bande support de 15 cm de large incorporant:
- un polymère super absorbant dosé à 1.5 g par mètre linéaire de bande, et
- un engrais binaire phosphopotassique granulé dosé à 5 g par mètre linéaire de bande,
est placée à 20 cm de profondeur suivant l'axe médian de l'interligne; elle couvre ainsi l'espace entre les deux bandes de 10 cm formant ligne de semis.
Cette disposition permet, en conséquence, d'appliquer une surface développée de bandes support couvrant la surface totale du terrain soit par m<2> de terrain:
- 4 x 1 m de bande de 10 cm de large couvrant 0.4 m<2>,
- 4 x 1 m de bande de 15 cm de large couvrant 0.6 m<2>.
Cette disposition permet d'incorporer au sol une dose de polymère super absorbant de 10 g (4 x 1 g + 4 x 1.5 g) par m<2> soit 100 kg par hectare ainsi que 200 kg par hectare d'engrais phosphopotassique.
For a decade, superabsorbent polymers developed for industrial applications have been the subject of research and testing for agricultural applications.
Attempts to market super-absorbent polymers, mainly polyacrylamides, have concerned the leisure gardening sector and houseplants for their water-retaining property; Polymer-based soil conditioners are sometimes used in horticulture.
So far, these super absorbent polymers have been applied alone by simple spreading and their incorporation by conventional agricultural tools has been very heterogeneous, which requires high doses ranging from 200 kg to 500 kg per ha, ie 20 g to 50 g per m <2. >. Because the distribution of granules of super absorbent polymers in the soil is random and irregular, not often coinciding with the area strictly and effectively explored by the root system which reduces its effectiveness by the loss of an expensive ingredient (about 10 US DOLLAR per kg).
However, the yield level of a crop is directly proportional to the development of the root mass and consequently of the volume of soil exploited by the roots.
Since water is the vehicle for the fertilizing elements from the soil to the roots, the yield is higher the more the water is available at all times and within the maximum possible volume of soil exploitable by the roots of a plant.
Super absorbent polymers are used in the composition of seed coating products (for example, PCT / AU patent 84/00 203); but, this only makes it easier to germinate the seeds because the doses of polymers used are of the order of 1 kg per hectare (coating containing 1 kg of polymers for 100 kg to 400 kg of seeds) or 0.1 g per m <2 >.
Furthermore, the incorporation in bulk of the superabsorbent polymer alone involves a specific passage of an agricultural tool to mix it with the soil before sowing and fertilizing or spreading phytosanitary products, in particular pre-emergent herbicides. Conventional farming methods thus involve several passages of agricultural and spreading tools.
Recent progress has made it possible to manufacture superabsorbent polymers derived from acrylic acid as well as acrylamides sometimes grafted with starch and crosslinked having retention capacities of pure water which can exceed a thousand times their weight. These high capacities help to make these products more competitive compared to conventional irrigation systems. Thus, the incorporation of 10 g per m <2> of a polymer absorbing up to 1000 times its weight of water (product Sanwet IM-1000 from Sanyo Chemical Industries, for example) makes it possible to constitute an additional reserve of 10 kg of water per m <2> corresponding to a net rainfall of 10 mm or an equivalent dose of irrigation water; this reserve remains at the disposal of the plant throughout its vegetative cycle.
Consequently, a means is proposed for applying super absorbent polymers in the soil so as to:
- be incorporated strictly into the useful area explored by the root system,
- reduce the number of tillage and spreading tool passages,
- reduce the dosage of super absorbent polymers applied,
- increase the productivity of inputs (water, seeds, fertilizers, pesticides),
- make their application more comfortable and less painful for the amateur gardener and more profitable and more effective for the professional farmer or horticulturist.
This is the object of the invention described below.
The object of the invention is to incorporate a super absorbent polymer and one or more agricultural inputs (seeds, fertilizers and inocula, pesticides and growth substances) in a single support composed of a nonwoven strip comprising two layers of a thickness from 0.1 mm to 0.2 mm adherent by pressure or longitudinal bonding after incorporation of polymers and other inputs in the form of granules or powder. This strip, of rectangular shape, has a width of 5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm or 25 cm and a length of 10 m or multiple of 10 m for amateur gardening and 100 m or multiple of 100 m for Professional sector.
The packaging of the strip is carried out in the form of rolls of dimensions adapted to the various uses.
The superabsorbent polymers which can be used are polyacrylamides, copolymers of polyacrylonitrile or polyacrylate grafted with starch and crosslinked having a water retention capacity of at least 500 times their weight.
In particular, three products can be used:
- a polyacrylate manufactured by Sanyo Chemical Industries (Japan) called "Sanwet IM-1000" which can absorb up to 1000 times its weight in water.
- a crosslinked polymer based on acrylamidosulphonic acid from Henkel Corporation (USA) absorbing up to 3400 ml of water per g of product.
- a polyacrylate manufactured by Arakawa Chemical Industries (Japan) called "Arasorb 720" which can absorb up to 800 times its weight of water.
Agricultural inputs that can be incorporated into the support strip with super absorbent polymers are specific products with high added value such as:
- horticultural seeds (flowers, green plants, lawn, vegetables, seedlings or meristematic microtubers, cuttings),
- ternary background fertilizers, micronutrients in the form of slow-release delayed fertilizers or inoculum of legume seeds,
- pesticide products necessarily applied in the soil (nematicides, rodenticides), pre-emergent herbicides and growth substances.
The support strip can be applied in the ground in three main ways:
- flat horizontally at depths varying from 5 cm to 30 cm,
- in a tube applied in an open gallery by subsoiler or mole plow,
- wrapped around an underground irrigation or drainage pipe.
The presence of a polymer with a high and rapid water retention capacity and its homogeneous distribution in the support strip constituting a horizontal collection plane makes it possible to greatly reduce water losses by percolation (excess rainwater or d irrigation going down to the basement) or by evaporation (water going up by capillarity).
The support strip containing a super absorbent polymer and one or more agricultural inputs (apart from seeds) can be applied in interline crops at a depth of 10 cm to 30 cm to increase the volume explored by the roots thanks to a humidity level and higher fertilizer or phytosanitary content between crop lines.
One of the most effective measures is to apply two alternating bands:
- a strip containing a super absorbent polymer, seeds and one or more other inputs, at a depth of 2 cm to 5 cm forming a sowing line alternating with
- a strip containing a super absorbent polymer and one or more inputs (except seeds), at a depth of 15 cm to 30 cm forming interlining of cultures.
By an appropriate choice of the width of the support strip with respect to the crop spacing, it is possible to cover a developed surface close to the total surface of the ground, thereby obtaining the maximum efficiency of the incorporated products. This choice depends on the nature of the soil, the climate and the plant as shown in the following example.
EXAMPLE
For a soybean crop, the sowing of about fifty seeds per m <2> can be done by a 25 cm line spacing and a distance between seeds of 10 cm by a strip incorporating:
- a super absorbent polymer dosed at 1 g per linear meter of the strip,
- seeds placed every 10 cm along the center line of the support strip,
- an inoculum (rhizobium japonicum) supported by inert microgranules, and
- a granulated or powdered pre-emergent herbicide.
This first strip, 10 cm wide, is placed 5 cm deep, its center line forming the sowing line.
The line spacing being 25 cm, the space between two successive bands is thus 15 cm.
A second support strip 15 cm wide incorporating:
- a super absorbent polymer dosed at 1.5 g per linear meter of strip, and
- a granular phosphopotassium binary fertilizer dosed at 5 g per linear meter of strip,
is placed 20 cm deep along the center line of the line spacing; it thus covers the space between the two 10 cm strips forming a sowing line.
This arrangement therefore makes it possible to apply a developed surface of support strips covering the total surface of the land, ie per m <2> of land:
- 4 x 1 m of 10 cm wide strip covering 0.4 m <2>,
- 4 x 1 m of 15 cm wide strip covering 0.6 m <2>.
This arrangement makes it possible to incorporate a dose of super absorbent polymer of 10 g (4 x 1 g + 4 x 1.5 g) per m <2> into the soil, ie 100 kg per hectare as well as 200 kg per hectare of phosphopotassium fertilizer.