CN113631685A

CN113631685A - 土壤流失防止材料及土壤流失防止方法

Info

Publication number: CN113631685A
Application number: CN202080022560.0A
Authority: CN
Inventors: 一条利治; 本田一马; 佐藤大雅
Original assignee: Denka Co Ltd
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2021-11-09
Anticipated expiration: 2040-03-25
Also published as: WO2020196639A1; JPWO2020196639A1; TW202043442A; CN113631685B

Abstract

土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸。土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；聚乙烯醇；及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸。土壤流失防止材料，其含有聚乙烯醇及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸。

Description

土壤流失防止材料及土壤流失防止方法

技术领域

本发明涉及土壤流失防止材料。本发明涉及例如促进作物的生长、防止土壤流失的土壤流失防止材料及防止土壤流失的方法。

背景技术

农业耕地中，目标作物以外的植物通常作为杂草处理，因此地表暴露的部位多。这样的耕作地存在下述的土壤侵蚀及土壤流失的课题，即由于降雨等表面的土壤被侵蚀，表层的土壤与雨水同时流动。就流失的土壤而言，通过水质污浊、土壤堆积而阻碍河流及海洋生物的生长。

因此，采用了下述方法：在耕作地的周围设置用于抑制土壤流失的植被带(绿化带)，用绿化带将在表层流动的土壤捕获，减少土壤的流失。

此外，还采用了下述方法：为了防止土木现场等土壤的流失，在土壤的表面散布合成树脂而制作被膜，由此雨水在树脂表面上流动，防止因降雨而导致的土壤表面的侵蚀。

作为合成树脂，使用了下述水溶性乳液：将能够与乙酸乙烯基酯共聚的丙烯酸酯、乙烯等乙烯基系单体共聚，形成经内部塑化的较柔软的被膜。

在制造该水溶性乳液时，为了将乙酸乙烯基酯与疏水性高的上述乙烯基系单体稳定地共聚，需要使用阴离子系、阳离子系、非离子系表面活性剂等乳化剂、或使用聚乙烯醇(以下，称为PVA)等水溶性高分子的保护胶体(参见专利文献1)。

提出了下述土壤侵蚀防止剂：其为包含合成树脂乳液的土壤侵蚀防止剂，上述乳液的固态成分率为30～70质量％，并且，在以上述乳液中的固态成分率成为40质量％的方式调节水分量后，于30℃测得的粘度为50mPa·s以下(参见专利文献2)。

提出了pH在5.0～7.0的范围内、总有机碳浓度为20,000mg/L以上的腐植酸提取液(参见专利文献3)。

提出了作物栽培用用土，其特征在于，以下述方式形成：将成熟堆肥或泥炭苔(peat moss)腐植酸质材料的微粉末、和具有永久负电荷的铝硅酸盐矿物的微粉末作为主成分，向其中加入粘土质材料的微粉末、以及由蒙脱石、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、木质素中的任意形成的粘结剂，并进行混炼、造粒(参见专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭57-59983号公报

专利文献2：国际公开第2015/122333号公报

专利文献3：日本特开2017-71522号公报

专利文献4：日本特开昭62-79714号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明所要解决的课题在于提供使作物的收获量增多的土壤流失防止材料。

用于解决课题的手段

本发明为土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；及乌黑指数(melanic index)为1.5～3.0的腐植酸。

另外，本发明为土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；聚乙烯醇；及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸。

另外，本发明为含有聚乙烯醇及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸的土壤流失防止材料。

另外，本发明为将上述中的任意土壤流失防止材料散布至土壤的土壤流失防止方法。

发明的效果

本发明能够提供使作物的收获量增多的土壤流失防止材料。

附图说明

[图1]图1为实施了本发明试验的田地的截面示意图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。以下，固态成分有时也称为不挥发成分。

本发明的实施方式例如为下述(1)～(3)。

(1)土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；及腐植酸。

(2)土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；聚乙烯醇；及腐植酸。

(3)土壤流失防止材料，其含有聚乙烯醇及腐植酸。

本实施方式中使用的乳液为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上(以下，有时也简称为乳液)。

作为本实施方式中使用的合成树脂乳液，优选水溶性乳液(以下，有时也称为水溶性乳液)。

作为水溶性(以下，有时也称为水性)乳液中使用的水性树脂，可举出乙酸乙烯基酯聚合物、乙酸乙烯基酯共聚物、(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、亚乙烯基树脂、聚丁烯树脂、(甲基)丙烯腈-丁二烯树脂、(甲基)丙烯酸酯-丁二烯树脂、沥青、环氧树脂、氨基甲酸酯树脂、硅酮树脂等。作为乙酸乙烯基酯共聚物，优选乙酸乙烯基酯与烯键式不饱和单体的共聚物。烯键式不饱和单体中，优选乙烯。这些之中，优选乙酸乙烯基酯与烯键式不饱和单体的共聚物，更优选乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物。

作为能够与乙酸乙烯基酯共聚的烯键式不饱和单体，例如，可举出乙烯、丙烯、异丁烯等烯烃、氯乙烯、氟乙烯、偏二氯乙烯、偏二氟乙烯等卤代烯烃、甲酸乙烯基酯、乙酸乙烯基酯、丙酸乙烯基酯、叔碳酸乙烯基酯等乙烯基酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙酯等(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯及它们的季化物、(甲基)丙烯酰胺系单体及其钠盐、苯乙烯系单体、N-乙烯基吡咯烷酮、二烯单体。这些之中，优选烯烃。烯烃中，优选乙烯。

所谓乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物乳液(以下，称为EVA乳液)，是指使用乙烯-乙酸乙烯基酯共聚物(以下，称为EVA)作为聚合物的乳液。EVA聚合物的玻璃化转变温度优选为20℃以下，更优选为10℃以下。EVA聚合物的玻璃化转变温度优选为-50℃以上，更优选为-10℃以上。

其中所谓的玻璃化转变，是指下述这样的变化：在高温下为液体的玻璃等物质因温度降低而在某温度范围内粘度急剧增加，几乎丧失流动性而成为非晶质固体。作为玻璃化转变温度的测定方法，没有特别限定，通常指由热重分析、差示扫描量热分析、示差热分析、动态粘弹性分析所算出的玻璃化转变温度。这些之中，优选动态粘弹性分析。

EVA聚合物的组成优选为乙烯/乙酸乙烯基酯(质量比)＝(5～40)/(95～60)，更优选为(10～30)/(70～90)。EVA乳液通常以液体形式使用，但也可以使用粉末型。

作为本实施方式中使用的生物分解性树脂乳液(以下，称为生物分解性乳液)中的聚合物，可举出聚乳酸、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚乙醇酸、改性聚乙烯醇、酪蛋白、改性淀粉树脂等(以下，称为生物分解性树脂)。这些之中，优选聚乳酸。生物分解性树脂的玻璃化转变温度优选为20℃以下，更优选为10℃以下。生物分解性树脂的玻璃化转变温度优选为-50℃以上，更优选为-10℃以上。

本实施方式中使用的腐植酸包括腐植酸、腐植酸盐。作为腐植酸，可举出：泥炭、风化炭等天然产出的天然腐植酸；通过褐煤的硝酸氧化等而人工制造的人工腐植酸；以及，利用例如钠、钾、氨、钙、镁等碱性物质将天然腐植酸或人工腐植酸进行中和而得到的腐植酸盐；等等。作为腐植酸，可举出胡敏酸、硝基胡敏酸、胡敏酸铵、胡敏酸钙、胡敏酸镁、硝基胡敏酸铵、硝基胡敏酸钙、硝基胡敏酸镁等。腐植酸中，优选腐植酸提取液，但也可使用中值粒径为1～10μm的微粉碎品。

作为腐植酸提取液，例如，可使用pH为5.0～7.0、总有机碳浓度为20,000mg/L以上的腐植酸提取液。作为腐植酸提取液，可使用总有机碳浓度为100,000mg/L以下的腐植酸提取液。

本实施方式涉及的腐植酸的特征在于，乌黑指数(以下，称为“MI”。)为1.5～3.0。

其中，所谓MI，是指腐植酸的分类中使用的指标，为氢氧化钠提取液的吸收光谱的波长450nm和520nm处的吸光度之比(A450/A520)。(熊田恭一著，土壤有机物的化学第2版学会出版中心(1981)、日本土壤肥料学杂志第71号第1号p.82～85(2000))。

更具体而言，本实施方式涉及的MI由以下的方法算出。

使用乳钵和250μm筛，将试样粉碎成250μm筛下品。将该筛下品约10g放至质量已知的称量瓶中，进行精确称量。将该称量瓶在温度保持为105℃的干燥机中放置约12小时，然后，在干燥器中恢复至室温，之后再次进行精确称量。将其质量减少量视为水分，求出试样的含水率。接着，在50ml离心沉淀管中，加入以相当于干燥质量的量计为0.10g的上述250μm筛下品、和0.5mol/L氢氧化钠水溶液45ml，于室温20℃以250rpm的速度振荡约1小时，然后，实施3,000×g、约10分钟的离心分离，针对其上清液，用Advantech公司制No.5C的滤纸进行过滤。以蒸馏水作为空白，测定滤液的450nm处的吸光度和520nm处的吸光度。该情况下，若450nm处的吸光度显示1.0以上，则在添加0.1mol/L氢氧化钠水溶液，将吸光度调节至0.8以上且小于1.0，然后，测定520nm处的吸光度。算出(450nm处的吸光度/520nm处的吸光度)之比，作为MI。

MI为1.5以上时，具有足够的醇式羟基、甲氧基等活性基团，因此可期待土壤改良效果。MI为3.0以下时，抑制过量的氧化反应，使硝酸成本降低。

MI的1.5～3.0的增减可以通过制造腐植酸时硝酸量的增减来进行，增大硝酸量时，MI增加。另一方面，未进行硝酸氧化的天然腐植酸的MI大概为1.7以下。根据土壤的性质，在期待更好的土壤改良效果时，使用MI为2.0以下的腐植酸。腐植酸的MI为2.0以上时，对作物显示活性。可根据使用目的来选择腐植酸的性质。

就腐植酸而言，专利文献3等中使用了腐植酸的提取物，但由于散布乳液时的喷嘴直径大，因此也可以使用中值粒径为1.0～10.0μm的微粉碎品。就本实施方式的腐植酸的使用量而言，对下文所示的乳液的粘度等物性造成的影响小。

本实施方式可以使用聚乙烯醇(PVA)。本实施方式的聚乙烯醇(PVA)例如作为水溶性乳液的分散剂使用。PVA的平均聚合度优选为100～4000，更优选为1000～3500，最优选为2000～3000。PVA的平均聚合度越大，则乳化分散力越高，因此，以得到具有所期望的分散性的乳液的方式使用具有适合的平均聚合度的聚乙烯醇即可。从提高水溶性的方面考虑，聚乙烯醇的皂化度优选为70％以上，更优选为80～95％。其中所称的PVA的平均聚合度、皂化度为利用遵照JISK 6726的方法测得的值。

各成分的使用量如下所述。

为含有乳液及腐植酸的土壤流失防止材料的情况下、或为含有乳液、聚乙烯醇及腐植酸的土壤流失防止材料的情况下，相对于乳液100质量份(固态成分)而言，腐植酸的使用量以固态成分换算计优选为0.01～5质量份，更优选为0.01～3质量份，最优选为0.1～3质量份。

为含有聚乙烯醇及腐植酸的土壤流失防止材料的情况(尤其是未使用乳液的情况)下，相对于聚乙烯醇100质量份(固态成分)而言，腐植酸的使用量以固态成分换算计优选为0.01～5质量份，更优选为0.1～3质量份。

为含有乳液、聚乙烯醇及腐植酸的土壤流失防止材料的情况下，相对于乳液100质量份(固态成分)而言，PVA的使用量以固态成分换算计优选为0.5～20质量份，更优选为1～10质量份。

为含有乳液、聚乙烯醇及腐植酸的土壤流失防止材料的情况下，土壤流失防止材料(固态成分)100质量％中的、乳液、聚乙烯醇及腐植酸的含量以固态成分换算计如下文所述。乳液的含量优选为80～98.5质量％，更优选为93～98质量％。聚乙烯醇的含量优选为0.3～20质量％，更优选为2～7质量％。腐植酸的含量优选为0.005～8质量％，更优选为0.5～2质量％。

土壤流失防止材料经水稀释后使用。经水稀释的情况下，土壤流失防止材料的固态成分浓度优选为5～45质量％，更优选为5～20质量％。使固态成分浓度为5质量％以上时，效果增强。使固态成分浓度为45质量％以下时，粘度降低，能够容易地散布土壤流失防止材料。

对本实施方式的土壤流失防止材料的使用方法进行说明。土壤流失防止材料可以单独对要保护的土壤使用，也可以混合至混有种子、肥料等的土壤而使用。将土壤流失防止材料用于对象面的方法没有特别限制，例如，可举出散布、喷涂等。

就土壤流失防止材料的使用量(固态成分)而言，优选为每1m²田地100～5000g/m²，更优选为每1m²田地250～1000g/m²。

土壤为红土时，本实施方式具有优异的效果。例如，在冲绳等亚热带的岛屿，可能因强降雨而施工现场、耕地等的红土被侵蚀而流失至河流、海洋中从而对水质环境造成不良影响。

本实施方式通过防止红土的流失，从而防止河流、海洋的污染，并且保护植物栽培物的生长，能够提高严苛气象条件下的耐久性、耐气候性、施工性、土壤流失防止效果。

例如，红土的物性为下述物性的情况下，具有优异的效果。作为下述的红土，例如，可举出Kunigami Maaji土(日文原文：国頭マージ土)。

红土为酸性的情况。例如，红土的pH为4以上6以下的情况。

红土含有大量铁成分的情况。例如，三氧化二铁的含量为5质量％以上15质量％以下的情况。

红土含有大量铝成分的情况。例如，氧化铝的含量为10质量％以上20质量％以下的情况。

以上，对红土进行了说明，但对于火山灰土、褐色低地土等，也可能因倾斜等条件而流失。本实施方式以红土为中心进行了说明，但本实施方式的效果并不仅限于红土。本实施方式对于火山灰土、褐色低地土等也可使用。

实施例

以下，基于本实施方式的实验例进行说明。只要没有特别说明，以下的实验例中所称的“田地”是指为了说明实验例而设置的下述的田地。概况示于图1中。就田地11而言，在倾斜3％、宽2.8m、长30m的框架中填充用于栽培的土壤4，在框架下部安装能够利用降水1而将流出水2积存的斗3。流出水2包含在田地表层流动的表层流水、和因该水而流动的土壤。田地的土壤4为红土(pH为5，三氧化二铁含量为8质量％，氧化铝含量为18质量％)。该田地中，与施工试验、土壤流失防止试验同时地栽培甘蔗，也对甘蔗的收获量进行了试验。

实施例1

将合成树脂乳液100质量份(固态成分)、PVA 5质量份(固态成分)、乌黑指数为2.2的腐植酸0.5质量份(固态成分)混合，针对得到的土壤流失防止材料，进行以下记载的试验，将其评价示于表1。其中，合成树脂乳液使用Denka EVA Tex 50(固态成分为55质量％，乙烯/乙酸乙烯基酯(质量比)＝20/80，玻璃化转变温度为0℃，Denka株式会社制)，PVA水溶液使用Denka Poval B-24N(平均聚合度为2400，皂化度为88摩尔％，Denka株式会社制)，腐植酸使用腐植酸提取液(固态成分浓度为13质量％，pH为6～7，总碳量为50000mg/L)。

[施工试验]

用水将本实施方式的土壤流失防止材料250g(固态成分)稀释8倍。用浇水壶将经水稀释的土壤流失防止材料以500g/m²(固态成分)的比例均匀地散布于田地中。田地的土壤为红土。

◎：施工性良好(土壤流失防止材料能够从浇水壶中均质地排出)

○：施工性稍良好(有时土壤流失防止材料无法从浇水壶中均质地排出)

△：施工性不良(土壤流失防止材料难以从浇水壶中排出)

[土壤流失防止试验]

就土壤含量而言，用搅拌机对流入斗3的内部中的流出水2A进行搅拌而使其成为均质后，采集至1升的塑料瓶中，按照“日本昭和46年环境厅告示第59号附表9”进行测定。

○：流出水的混浊浅(流出水2A中的土壤含量小于100ppm)

△：流出水的混浊稍浓(流出水2A中的土壤含量为100ppm以上且小于200ppm)

×：流出水的混浊浓(流出水2A中的土壤含量为200ppm以上)

[甘蔗收获量试验]

在田地中定植甘蔗的苗后，用水将表1的组成所示的土壤流失防止材料稀释8倍，用浇水壶以500g/m²(固态成分)的比例均匀地散布在田地中。就收获量指数而言，作为相对于未使用土壤流失防止材料的惯例区的收获量100而言的收获量而算出。

○：甘蔗的生长·收获量良好(与未使用土壤流失防止材料的惯例区相比，收获量指数为103以上)

△：甘蔗的生长·收获量一般(与未使用土壤流失防止材料的惯例区相比，收获量指数为95以上且小于103)

×：甘蔗的生长·收获量一般(与未使用土壤流失防止材料的惯例区相比，收获量指数小于95)

实施例2～6、实施例9、比较例4

就实施例2～6、实施例9、比较例4而言，将土壤流失防止材料的组成及土壤流失防止材料的散布量变更为表1所示的量。针对这些实施例，也进行与实施例1相同的试验，将其评价结果示于表1。其中，生物分解性树脂乳液使用聚乳酸树脂乳液(固态成分为40质量％，玻璃化转变温度为0℃，Miyoshi Oil&Fat Co Ltd制)。

比较例1

就比较例1而言，将土壤流失防止材料的组成及土壤流失防止材料的散布量变更为表1所示的组成和散布量。针对比较例1，也进行与实施例1相同的试验，将其评价结果示于表1。

实施例7

就实施例7而言，将土壤流失防止材料的组成及土壤流失防止材料的散布量变更为表1所示的组成和散布量。针对实施例7，也进行与实施例1相同的试验，将其评价结果示于表1。

[表1]

实施例8

将PVA 100质量份(固态成分)、腐植酸1质量份(固态成分)混合，针对得到的土壤流失防止材料，进行与实施例1相同的试验，将其评价示于表2。实施例8未使用乳液。

比较例2～3

就比较例2～3而言，将土壤流失防止材料的组成及土壤流失防止材料的散布量变更为表2所示的量。针对这些实施例，也进行与实施例8相同的试验，将其评价结果示于表2。

[表2]

土壤流失防止材料的散布量为g/m²(固态成分换算)。

PVA水溶液为质量份(固态成分换算)。

腐植酸的使用量为相对于PVA 100质量份(固态成分)而言的质量份(固态成分换算)。

由实验例可确认下述内容。

含有乳液及腐植酸的本实施方式使作物的收获量增多(实施例1～7、实施例9、与比较例1、比较例4的对比)。除了乳液及腐植酸外还使用PVA时，施工性变好，防止土壤流失的效果也提高(实施例1～6与实施例7的对比)。通过使土壤流失防止材料的使用量为300～1000g/m²，效果变好(实施例1～4与实施例5～6的对比)。

含有聚乙烯醇及腐植酸的本实施方式具有使作物的收获量增多、防止土壤流失的效果(实施例8与比较例2～3的对比)。

本实施方式通过使用乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸，从而具有优异的效果。

产业上的可利用性

本实施方式使作物的收获量增大。本实施方式能够提供具有促进植被生长的效果、耐水性优异、抑制土壤的流失、促进透水的土壤流失防止材料。本实施方式适合于防止耕作地的土壤流失、防止草势不整齐的绿地的土壤流失。本实施方式通过促进耕作物的生长、增大生产量(收获量)、从而发挥提高耕作者的生产意愿的效果，并且能够防止土壤流失、降低对环境的负担。在土壤为红土的情况下，本实施方式具有优异的效果。

本实施方式的土壤流失防止材料不仅防止土壤的流失，而且提高耕地中的作物的生产率。

本申请主张以于2019年3月28日提出申请的日本申请特愿2019-062166号为基础的优先权，其全部公开内容并入本文。

附图标记说明

1 降水

2、2A 流失水

3 斗

4 土壤

11 田地

Claims

1.土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸。

2.土壤流失防止材料，其含有：作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液；聚乙烯醇；及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸。

3.如权利要求2所述的土壤流失防止材料，其中，相对于作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液100质量份(固态成分)而言，聚乙烯醇的使用量以固态成分换算计为0.5～20质量份。

4.如权利要求1～3中任一项所述的土壤流失防止材料，其中，相对于作为由合成树脂乳液和生物分解性树脂乳液组成的组中的一种以上的乳液100质量份(固态成分)而言，腐植酸的使用量以固态成分换算计为0.01～5质量份。

5.土壤流失防止材料，其含有聚乙烯醇及乌黑指数为1.5～3.0的腐植酸。

6.如权利要求5所述的土壤流失防止材料，其中，相对于聚乙烯醇100质量份(固态成分)而言，腐植酸的使用量以固态成分换算计为0.01～5质量份。

7.如权利要求2所述的土壤流失防止材料，其中，土壤流失防止材料(固态成分)100质量％中，乳液的含量(固态成分)为80～98.5质量％，聚乙烯醇的含量为0.3～20质量％，腐植酸的含量为0.005～8质量％。

8.土壤流失防止方法，所述方法中，将权利要求1～7中任一项所述的土壤流失防止材料散布至土壤。

9.如权利要求8所述的土壤流失防止方法，其中，土壤流失防止材料的使用量为每1m²田地200～5000g/m²，所述土壤流失防止材料经水稀释后使用。