DE2737941C3

DE2737941C3 - Bodenverbesserungsmittel

Info

Publication number: DE2737941C3
Application number: DE2737941A
Authority: DE
Inventors: Robert Harold Pomona Eikhof; Paul Arliss Warwick King
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-08-24
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1980-12-11
Also published as: DE2737941B2; AU513102B2; FR2362586A1; CA1134981A; BE858042A; IT1082295B; IL52805A; JPS5338553A; DE2737941A1; AU2817077A; FR2362586B1; GB1591415A; JPS60155288A; ZA775102B; NL7709289A; JPS6127429B2; IL52805A0

Description

Es sind bereits die verschiedensten Verfahren für die Verbesserung der Bodenstruktur, d. h. der Morphologie des Bodens, bekannt. So hat man den Grundböden schon organische polymere Zusatzstoffe einverleibt, um insbesondere die Bodenstruktur für den Ackerbau zu verbessern. Die in der GB-PS 7 62 995 und in der US-PS 26 25 529 beschriebenen wasserlöslichen Polyelektrolyte, beispielsweise Salze von hydrolysiert«!! Polyacrylnitril sowie Copolymerisate und Salze von Copolymerisaten aus Maleinsäureanhydrid und Vinylestern, sollen die feinen Bodenteilchen aggregieren und krumenähnliche Granulate bilden, wodurch sich die Porosität und Permeabilität, insbesondere von Tor^ydeböden, erhöhen läßt, welche nach mehrfachen Zyklen des Naßwerdens und des Austrocknens ζ τ Bildung von oberflächlichen Bodenkrusten neigen. Solche wasserlöslichen Polyelektrolyte sollen durch die Erdmasse hindurchdiffundieren, wobei das Bodenwasser als Trägermedium dient, und auf diese Weise eine Stabilisierung der Erdkrume bewirken. Salze hydrolysierter Acrylnitrile haben in den Copolymerisaten die Funktion der hydrophilen Komponente, welche die Wasserlöslichkeit sicherstellt. In der US-PS 28 89 320 werden polymere Zusatzstoffe beschrieben, welche aber keine Polyelektrolyten darstellen, beispielsweise N-Methylolpolyacrylamid, die gleichfalls feine Bodenteilchen aggregieren. Im allgemeinen sind diese natürlichen oder synthetischen organischen polymeren Stoffe im wesentlichen vollständig im Wasser löslich.

Gemäß weiteren Literaturstellen sollen wasserlösliche Kondensationsprodukte mit Tensideigenschaften in Form von Lösungen oder Emulsionen bzw. als Sprühpräparate auf Trägerstoffen für die Bodenverbesserung eingesetzt werden, um auf diese Weise die Grenzflächenspannung zwischen fester Bodenphase und Bodenflüssigkeit zu verringern und dadurch die Aufnahme von Nahrungs- und Wachstumsstoffen durch die Pflanze zu erleichtern. Es können auch Flockungsmittel mitverwendet werden, die dem Boden Krümelcharakterverleihen.

Als Mittel zur Verbesserung der Wasserhaltefähigkeit der Böden sind auch schon unlösliche hydrophile organische Polymerisate verwendet worden (vgl. die US-PS 33 36 129 und 39 00 378). Im allgemeinen quellen solche Polymerisate auf, wenn der Boden bewässert wird und sie halten daher große Wassermengen zurück, wodurch die Saugdruckbelastung der in solchen Böden wurzelnden Pflanzen abgeschwächt wird.

Für eine wirkungsvolle Verbesserung der Bodenstruktur kommt es im wesentlichen darauf an, sowohl die Luftaufnahmefähigkeit als auch die Wasserhaltefähigkeit des Bodens zu erhöhen, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß für die Pflanzenwurzel nur Wasser mit einem geringen negativen Potential wirklich verfügbar ist

Stoffe, wie Torfmull, sind wegen ihres viel zu hohen negativen Wasserpotentials daher keineswegs günr'ige

ίο Bodenverbesserungsmittel. Außerdem hat die Erfahrung gezeigt, daß Zusatzstoffe, welche die Wasserhaltefähigkeit des Bodens erhöhen, gleichzeitig dessen Luftspeicherung verschlechtern, da das gesamte Porensystem mit Wasser gefüllt ist. Eine gleichzeitige

is Verbesserung von Luftaufnahmefähigkeit und Wasserhaltefähigkeit der Bodenmatrix konnte daher noch nicht realisiert werden.

Erfindungsgemäß gelingt es nun überraschenderweise, durch Auswahl eines unlöslichen Polyelektrolyten mit bestimmten Eigenschaften die Porenstruktur der Bodenmatrix so zu beeinflussen, daß mehr Poren zur Aufnahme von Luft zur Verfügung stehen, während den Pflanzenwurzeln das Wasser gleichzeitig mit einem solchen relativ kleinen negativen Potential angeboten wird, daß es auch tatsächlich von ihnen aufgenommen werden kann. Erfindungsgemäß ist es dadurch auch möglich geworden, die bisher bestehende morphologisch bedingte Zwangsbeziehung zwischen Luftaufnahmevermögen und Wasserhaltefähigkeit zu entkoppeln, so daß eine Erhöhung der einen Größe nicht mehr zwangsläufig mit einer Verschlechterung der anderen Größe verbunden ist Vielmehr lassen sich erfindungsgemäß beide wichtige Größen gleichzeitig verbessern und damit die Bodenstruktur sehr günstig beeinflussen.

Das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel mit einem Gehalt an einem teichenförmigen Polyelektrolyten ist dadurch gekennzeichnet, daß der Polyelektrolyt durch Vernetzung wasserunlöslich gemacht worden ist, eine Teilchengröße von /4 um bis 2,38 mm aufweist, in Kontakt mit wäßrigen Flüssigkeiten in Hydrogele übergeht, mehr als das Hundertfache seines Eigengewichts an destilliertem Wasser bzw. mehr als das Fünfundsiebzigfache seines Eigengewichts einer Standarddüngerlösung bzw. mehr als das Fünfzehnfache

4^r> seines Eigengewichts einer 500 ppm Calciumionen enthaltenden Lösung reversibel sorbiert und desorbiert.

Der Ausdruck »wasserunlöslich machen« bedeutet

dabei, daß der vernetzte Polyelektrolyt mindestens zu etwa 80% in wäßrigen Medien praktisch unlöslich ist.

Unter einer »Standarddüngerlösung« wird hier eine Lösung verstanden, weiche insgesamt 200 ppm Stickstoff enthält und mittels eines Düngers hergestellt worden ist der die Komponenten Stickstoff, P2O5 (Phosphorsäure) und K2O (Pottasche) jeweils in einer

Yi Konzentration von 20% enthält. Eine solche Lösung wird auch durch die Zahlenfolge 20 - 20 - 20 charakterisiert

Der Ausdruck »Polyelektrolyt« bezieht sich auf einen polymeren Stoff, der in der Hauptkette oder in Form

ho von Seitengruppen positiv oder negativ geladene ionische Gruppen aufweist.

Die angegebene Teilchengröße bezieht sich auf die Polymerteilchen im entwässerten Zustand. Als Hydrogele weisen die Polymerteilchen eine bestimmte

h^r) Mindestgelfestigkeit auf, die nachstehend noch weiter erläutert werden v/ird.

Das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel eignet sich auch zur Herstellung von Pflanzenwuchsmit-

teln, welche dazu dienen, die Keimung von Saaten und das Wachstum von jungen Pflanzen und Setzlingen zu fördern, während solche Pflanzen gleichzeitig einer geringeren Saugdruckbelastung ausgesetzt sind. Durch die gleichzeitig verbesserte Wasserhaltefähigkeit und Luftaufnahmefähigkeit wird nicht nur die Belüftung des Bodens erhöht, sondern die Bodenmasse kann auch größere Mengen an Bodenlösung absorbieren. Auf diese Weise läßt sich der Pflanzenwuchs auch dann fördern, · wenn Wassermangel herrscht, wobei gleichzeitig die ι ο natürlichen Pflanzennährstoffe besser ausgenutzt werden, insbesondere Düngemittelkomponenten, welche gegebenenfalls solchen Pflanzenwuchsmittel zugesetzt werden können. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel werden außerdem die is Verluste beim Umpflanzen von Setdingen verringert und den Pflanzenwuchs fördernde Stoffe sowie Pflanzenschutzmittel, wie Fungizide, Insektizide oder Nematozide können in ihrer Wirkung besser ausgenutzt werden.

Wenn die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel in Pflanzenwuchsmittel mit aktiven Pflanzcnmodifizierungsmitteln kombiniert werden, dann wird die Wirksamkeit solcher Modifizierungsmittel sowohl bei Einsatz unterhalb der Bodenoberfläche als auch beim direkten Einsatz im Wurzelbereich besser ausgenutzt Insbesondere ermöglichen es die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel, daß Wasser oder wäßrige Lösungen reversibel in kontrollierten Mengen absorbiert und dann allmählich an die umgebende Bodenmasse abgegeben werden. Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel können außerdem einen speziellen Oberzug aufweisen, wodurch das Vermischen mit Mutterböden erleichtert wird, welche kleine bis größere Wasset mengen enthalten. Falls die Polymerteilchen mit einem Überzugsmittel modifiziert werden, so kann dieses in einer Menge bis zu 5 Gewichtsprozent vorhanden sein, und zwar in außerordentlich feinverteilter Form.

Mittels der er^r!ndungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel können Pflanzenwuchsmittel hergestellt werden, welche das Bodenverbesserungsmittel in einer Menge bis zu 32 g je Liter Bodenmasse enthalten. Das entspricht etwa 0307 kg Polymerteilchen je 0,02832 m³ Bodenmasse. Auch in diesen Pflanzenwuchsmitteln können die eriindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel in Kombination mit einem Überzugsmittel vorliegen.

Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel bzw. die daraus herstellbs!^ren Pflanzenwuchsmittel können auch noch andere aktive Stoffe enthalten, beispielsweise Wasser, Dünger, Herbizide, Fungizide, Nematozide und/oder Insektizide, Konditionierungsmittel für den Boden, wie Sägemehl, sowie synthetische Konditionierungsmittel, beispielsweise eine Aggregation bewirkende Polyelektrolyte oder andere nachstehend noch näher erläuterte Zusatzstoffe.

Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel bzw. die daraus herstellbaren Pflanzenwuchsmittel können auch noch bekannte Verdünnungsmittel, NHtz- «> mittel und oberflächenaktive Mittel enihahen. Das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel kann auch als solches als Wachstumsmittel eingesetzt werden, insbesondere beim Einwurzeln von Pflanzenablegern oder beim Keimen von Saatgut

Als anionische Polyelektrolyt-Bodenverbesserungsmittel eignen sich im Rshmen der vorliegenden Erfindung beispielsweise die folgenden Polymerkomponenten.· Salze von Polyäthylensulfonat, Polystyrolsulfonat, hydrolysieren Polyacrylamide^ hydrolysieren Polyacrylnitrile^ carboxyliertem Polysiyrol bzw. Salze von Copolymerisate)! und Terpolymerisaten von Acrylverbindungen, substituierten Acrylverbindungen, Maleinsäureanhydrid und Äthylensulfonat mit Äthylen, Acrylsäureester^ Acrylamid, Vinyl- und Divinyläthern, Styrol, Acrylnitril bzw. Salze von Pfropfmischpolymerisaten, bei denen die Pfropfgrundlage ein Polyolefin, ein Polyäther, ein Polysaccharid ist und die aufgepfropften Monomere sich von Acrylsäure, Methacrylsäure, hydrolysiertem Acrylnitril oder Acrylamid, Äthylensulfonat, Styrolsulfonat und carboxyliertem Styrol ableiten. Ferner kommen auch Salze von Polysacchariden in Betracht, die durch eine Anlagerung von anionischen Gruppen modifiziert worden sind. Die mit solchen anionischen Polyelektrolyten assoziierte kationische Komponente ist vorzugsweise Kalium und/oder Ammonium.

Im Rahmen der Erfindung kommen als Bodenverbesserungsmittel aber auch kationische Poi^elektrolyte in Betracht, beispielsweise die folgenden polymeren Komponenten: Polyaminsalze, quatemisierte Polyaminsalze, Polyvinyl-N-alkylpyridiniumsalze, Salze \on

lÄS^-Tetrahydro-l.l.ö-trimethylnaphthalinhalogeniden, beispielweise von 3-Dimethylamino-n-propyIchlorid, ferner Salze von Pfropfcopolymerisaten, beispielsweise von Polysacchariden, Stärke und Cellulose und von Polyolefinen und Polyäthern in Kombination mit beispielsweise 2-Hydroxy-3-methacryIoxypropyltrimethylammoniumchlorid und schließlich Salze von Copoiymerisaten oder quaternisierten Copolymerisaten von Verbindungen der nachstehenden Formel

HN(CH₂-CH=CH₂)₂
(CH₃J₂N(CH₂CH=CH₂)₂Cr

CH₂=C-COOCH₂Ch₂N(CH₃J₃CH₃OSO₃-

und von Acrylamid, Acrylnitril, Äthylen und/oder Styrol. Mit solchen kationischen Polyelektrolyten ist vorzugsweise das Nitration als Anion assoziiert

Die polymeren Polyelektrolyte weisen im allgemeinen einen pH-Wert im Bereich von 6 bis etwa 9 auf.

Die betreffenden wasserunlöslichen polymeren Polyelektrolyte können mit einer Vielzahl von Methoden hergestellt werden, beispielsweise durch chemische Vernetzung oder mittels einer durch ionisierende Strahlung erzielten Vernetzung. Prinzipiell kommt jede beliebige Vernetzungsmethode in Betracht, mittels der Polyelektrolyte erhalten werden können, welche die vorstehend aufgezeigten Charakteristika haben.

Beispielsweise kann das Verfahren der US-PS 36 61 815 durch Einregelung des Verseifungsvorganges so modifiziert werden, daß man ein für die Zwecke der Erfindung geeignetes Pfropfpolymerisat aus Stärke und Polyacrylnitril erhält.

Gemäß der US-PS 36 70 731 sind vernetztes sulfoniertes Polystyrol öder hydfölysieftes, linear aufgebautes Polyacrylamid, das mit einer nicht konjugierten Divinylverbindung vernetzt ist, beispielsweise mit Methylen-bis-acrylamid, herstellbar. Andere Methoden zum Unlöslichmachen „rnd zum Vernetzen von Polymerkomponenten werden in den US-PS 30 90 736, 32 29 769 und 36 69 103 beschrieben.

Geeignete Strahlungsquellen für ionisierende Strah-

lungen sind Gammastrahlen erzeugende radioaktive Isotope, beispielsweise die Isotope Co⁶⁰ und Cs¹", sowie verbrauchte Kernbrennstoffelemente, Röntgenstrahlungen, wie sie mittels üblicher Röntgenstrahlröhren erzeugt werden, und Elektronen, welche mittels eines ο Van-de-Graff-Beschleunigers erhalten werden, Elektronen die mittels Linearbeschleuniger oder mit Resonanztransformatoren erhalten werden. Geeignete ionisierende Strahlungsquellen für die Zwecke der Erfindung haben im allgemeinen einen Energiepegel im Bereich in von 0,05 MEV bis etwa 20 MEV.

Durch eine Kontrolle der Vernetzungsdichte ist es beispielsweise möglich, Polyelektrolyte mit einer Gelfestigkeit von mehr als 0,021 kg/cm² zu erhalten. Auch kann das Verhältnis von ionischen zu nicht ionischen ι -. Gruppen eingeregelt werden, so daß ein Endprodukt mit einer günstigen Wasserabsorptionsfähigkeit und der erforderlichen Stabilität gegenüber mehrwertigen Kationen, wie Calcium, erhalten wird.

Die F i g. 1 und 2 erläutern die spezielle Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel.

Fig. 1 zeigt in vergrößertem Maßstab schematisch eine erfindungsgemäß modifizierte Bodenstruktur, welche polymere Polyelektrolytteilchen im wasserfreien Zustand enthält. 2;

Fig. 2 zeigt im vergrößerten Maßstab eine entsprechende schematische Darstellung der Bodenstruktur von Fig. I, in der jedoch die polymeren Polyelektrolytteilchen in gequollenem Zustand oder im Hydroge!-Zustand vorhanden sind.

In Fig. 1 wird mit 10 eine Bodenmasse oder Bodenstruktur bezeichnet, welche aus einer Vielzahl von Bodenteilchen 12 besteht, die statistisch angeordnet und aggregiert sind und dabei eine schwammartige Masse bilden, wodurch Poren 14 zwischen den einzelnen ι> Teilchen 12 entstehen und ein untereinander verbundenes Netzwerk von Kanälen bilden, die die gesamte Bodenmasse durchdringen. Ebenso sind in der Bodenstruktur 10 polymere Polyelektrolytteilchen 20 gemäß der Erfindung im nicht aufgequollenen oder entwässer- w ten Zustand statistisch verteilt. In Fig. 2 sind die erläutert. In F i g. I ist die Anfangslage der betreffendei Teilchen wiedergegeben, wobei das Polymerteilchei 20a von den Bodenteilchen 12a bis 12/umgeben ist um mit den Bodenteilchen 12a und 12/ in direkte Berührung steht. Durch die Teilchen 12a und 12/win außerdem ein bestimmtes Porenvolumen 14a gebildel In F i g. 1 ist das Polymerteilchen 20a im wasserfreiei oder ungequollenen Zustand dargestellt. In F i g. 2 win jedoch die Situation wiedergegeben, nach der da Polymerteilchen 20a wäßriges Medium absorbiert ha und daher in einem wassergequollenen Zustand al Hydrogelteilchen vorliegt. Das aufgequollene Polymer teilchen 20a hat die Bodenteilchen 12a bis 12/in Lagei verschoben, bei denen sie weiter voneinander entfern sind als im ursprünglichen Zustand (vgl. F i g. 1). Obwoh das aufgequollene Hydrogelteilchen 20a immer nocl von den Bodenteilchen 12a bis 12/umgeben ist, hat siel durch den Quellvorgang das offene Porenvolumen 14; zwischen den Erdteiichen Via und i2f vergröüen Darüber hinaus steht jetzt das aufgequollene Hydrogel teilchen 20a in direktem Kontakt mit den Bodenteilchei 12/), 12c, 12eund 12/. Demgemäß hat der Quellungsvor gang in Verbindung mit der Gelfestigkeit dazu geführt daß die relative Lage der umgebenden Bodenteilchei 12a bis 12/verändert worden ist.

Man kann daher davon ausgehen, daß die Verbesse rung des Luftaufnahmevermögens (freies Porenvolu men), welche durch die erfindungsgemäßen Bodenver besserungsmittel zustande kommt, auf der Schaffung von neuen Leerräumen in der Bodenstruktur infolge de: Aufquellens der Polymerteilchen beruht. Die aufgequol lenen Hydrogelteilchen scheinen daher in gleiche Weise zu wirken wie ein typisches Aggregat, z. B. Perlit mit dem Unterschied, daß es im wesentlichen au: Wasser besteht. Diese Tatsache, daß die Hydrogelteil chen im wesentlichen aus Wasser bestehen, dürfte aucl bewirken, daß das Wasserhaltevermögen der Boden struktur insgesamt erhöht wird.

Diese bemerkenswerten morphologischen Verände rungen in Bodenstrukturen, welche durch den Zusat; der erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel her

ιυ^Γ^ΑΠ

HlACA

Hydrogel-Zustand wiedergegeben.

Durch Zusatz der erfindungsgemäßen polymeren Polyelektrolytteilchen zu einer Bodenmasse wird deren Wasserhaltefähigkeit vergrößert. Dies beruht darauf, daß jedes Polymerteilchen große Mengen Wasser absorbieren kann und demgemäß aufquillt, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Die Bodengrundmasse ist immer noch in der Lage, einen relativ großen Anteil derjenigen Wassermenge festzuhalten, die sie auch in Abwesenheit des Polyelektrolyt-Bodenverbesserungsmittels üblicherweise festhalten würde.

Das Aufquellen der Polymerteilchen unter Bildung von Hydrogelteilchen führt jedoch dazu, daß das Gesamtvolumen der Bodenstruktur zunimmt, wahrscheinlich weil diese Hydrogelteilchen neues Porenvolumen schaffen. Die aufgequollenen Hydrogelteilchen sind nämlich stark genug, um das Gewicht der Bodenmasse aufzunehmen, wodurch sie nicht nur Platz für sich selbst schaffen, sondern infolge der unregelmäßigen Teilchenform und infolge der unregelmäßigen Form der Bodenteilchen diese weiter voneinander fortdrücken und dadurch das Gesamtvolumen an offenen Poren in der Bodenstruktur erhöhen.

Das vorstehend beschriebene Phänomen wird unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 an den Bodenteilchen 12a bis 12/ und dem Polymerteilchen 20a näher eindeutig von bekannten Bodenverbesserungsmitteln welche lediglich das Wasserhaltevermögen verbessern aber praktisch keinen Einfluß auf das Luftaufnahmever mögen haben, oder welche andererseits das Luftaufnah mevermögen verbessern, aber das Wasserhaltevermö gen verschlechtern. Übliche Verbesserungsmittel zui Erhöhung des Luftaufnahmevermögens von Böden, wi( Torfmull, Perlit, Vermiculit, erhöhen zwar die durch schnittliche Porengröße der betreffenden köden verringern aber dabei die Fähigkeit der Bodenmasse Wasser mittels Kapillarkräften festzuhalten. Anderer seits weisen die üblicherweise zur Erhöhung dei Wasserhaltefähigkeit von Bodenstrukturen verwende ten Verbesserungsmittel im feuchten Zustand kein« ausreichende Steifigkeit auf, um eine Vermehrung de; drainierbaren Porenvolumens zu bewirken. Öfters füller sie einfach bereits in der Bodenstruktur vorhandene Poren aus und verringern damit das Luftaufnahmever mögen des Bodens. Die erfindungsgemäßen Bodenver besserungsmittel halten jedoch das Wasser nicht mittel: Kapillarkräften fest und weisen außerdem im wasserge quollenen Zustand eine ausreichend mechanisch« Starrheit auf. Infolgedessen bewirken sie gleichzeitig eine wesentliche Erhöhung der Wasserhaltefähigker und des Luftaufnahmevermögens der betreffendei Bodenstruktur.

Für eine Maximierung des Luftaufnahmevermögens ist es jedoch erforderlich, die Teilchengröße und die Gelfestigkeit der Polyelektrolyte in dem erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel in den angegebenen Grenzen zu halten. Zweckmäßig liegt die Teilchengröße im Bereich von 149 μηι bis 2,00 mm und besonders bevorzugt beträgt sie mindestens 420 μπι.

Weiterhin ist es wesentlich, daß die im wassergequollenen Zustand vorliegenden Hydrogelteilchen eine Gelfestigkeit von mehr als etwa 0,021 kg/cm² aufweisen. Die Gelfestigkeiten werden dabei in der folgenden Weise bestimmt: Ein 20-Maschen-US-Standardsieb (entspricht einer Maschenweite von etwa 841 μηι) aus rostfreiem Stahl wird über der Öffnung eines Zylinders befestigt. Der Zylinder wird mit etwa 100 g Hydrogelteilchen beschickt, welche bis zur Erreichung eines Gleichgewichtszustands in überschüssigem Leitungswasser aufgequollen worden sind. Die Teilchengröße der aufgequollenen Hydrogelteilchen muß größer sein als die Maschengröße des Siebes. Beispielsweise quillt ein Polymerteilchen mit einer Teilchengröße, welche größer ist als die Maschengröße eines 80-Maschen-US-Standard-Siebs, d. h. mehr als 177 μπι beträgt, üblicherweise so stark auf, daß es größer wird, als der Maschenweite eines 20-Maschen-US-Standard-Siebs entspricht. Daher kann das aufgequollene Hydrogelteilchen nicht durch ein solches 20-Maschen-US-Standard-Sieb hindurchgehen, falls nicht ein entsprechender Druck angewendet wird.

Der Druck, der erforderlich ist, um die Hydrogelteilchen durch das Sieb über der Zylinderöffnung hindurchzupressen, wird bestimmt, indem man einen Kolben in Richtung auf das Sieb zubewegt und dabei verschiedene Gewichte auf den Kolben aufbringt. Der Druck wird so lange erhöht, bis ein Enddruck erreicht wird, bei dem das Hydrogel kontinuierlich durch das Sieb hindurchgepreßt wird. Aus der Kenntnis des auf den Kolben einwirkenden Gewichts und der Querschnittsfläche des Kolbens läßt sich ein Druck in kg/cm^? berechnen, der bei demjenigen Punkt zur Einwirkung kommt, an dem das Hydrogel kontinuierlich durch das 20-Maschen-US-Standard-Sieb hindurchgepreßt wird. Der so ermittelte Druck wird als Gelfestigkeit bezeichnet.

Die mittels der erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel erzielten Vorteile bezüglich der Erhöhung der Wasserhaltefähigkeit und des Luftaufnahmevermögens von Bodenstrukturen wird gemessen durch einen Vergleich der entsprechenden Werte für eine Bodenprobe ohne einen solchen Zusatz und für Bodenproben, welche mit dem Verbesserungsmittel vermischt worden sind. Das Wasserhaltevermögen einer Bodenstruktur wird ausgedrückt als Volumenprozent an Wasser, das die Struktur enthält, verglichen mit dem Volumen an Bodenmasse und an Wasser in der betreffenden Probe. Das Luftaufnahmevermögen einer Bodenprobe ist die Differenz aus dem gesamten Porenvolumen und dem Volumen der mit Wasser gefüllten Poren. Das gesamte Porenvolumen bestimmt sich aus der Schüttdichte im feuchten Zustand und der Teilchendichte der betreffenden Bodenprobe. Für die Bewertung eines Bodenverbesserungsmittels sind die je Gewichtseinheit erzielten Verbesserungen im Wasserhaltevermögen und im Luftaufnahmevermögen von Bedeutung. Das prozentuale Gesamtporenvolumen kann wie folgt ausgedrückt werden:

Hierin bedeutet:

T = das Gesamtporenvolumen in Prozent;

Db = die Schüttdichte, d. h. das Trockengewicht der

Bodenprobe dividiert durch das Volumen der

Probe;
D_n = die Dichte der einzelnen Teilchen, d. h. das

spezifische Gewicht der Bodenmischung.

Die Wasserhaltefähigkeit und das Luftaufnahmevermögen können wie folgt definiert werden:

C_M. = Wasserhaltcfähigkeit in Prozent =

Volumen Wasser (cm³) χ 100

Volumen der Bodenprobe (cm³) C_a = Luftaufnahmevermögen in Prozent = T — C_w

Die Erhöhung im Wasser- und Luftgehalt je Gewichtseinheit Bodenverbesserungsmittel kann durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben werden:

X. =

(durch behandelte Bodenprobe
zurückgehaltenes Wasser in g)

(durch Kontrollprobe
zurückgehaltenes Wasser in g)

Bodenverbesserungsmittel in g

(durch behandelte Bodenprobe
aufgenommene Luft in cm³)

(durch Kontrollprobe
aufgenommene Luft in cm³)

Bodenverbesserungsmittel in g

Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel verbessern sowohl den prozentualen Luftanteil als auch den prozentualen Wasseranteil einer Bodenstruktur. Typischerweise werden Werte für X_w von mehr als 20 g Wasser/g Verbesserungsmittel und insbesondere von 30 g Wasser/g Verbesserungsmittel erzeilt. Besonders günstige Effekte werden erhalten, wenn die Größe X_w 40 g Wasser/g Verbesserungsmittel entspricht. Im allgemeinen werden mittels der erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel Werte von X₁ von mehr als 15 cm³ Luft/g Verbesserungsmittel und insbesondere von 25 cm³ Luft/g Verbesserungsmittel erzielt, wobei

besonders günstige Resultate erhalten werden, wenn der Wert X, etwa 35 cm^J Luft/g Verbesserungsmittel und mehr entspricht.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel vernetzte wasserunlösliche Polyelektrolyte enthalten, deren Oberfläche durcn Behandlung mit einem hydrophoben Material modifiziert worden ist. Derart modifizierte Bodenverbesserungsmittel lassen sich leichter mit feuchtem oder nassem Boden vermischen. Vorzugsweise wird dieses hydrophobe Überzugsmaterial in äußerst feinverteiltem Zustand aufgebracht. Hierdurch ist es möglich, daß eine sehr geringe Menge der hydrophoben Teilchen ausreicht, um auf einer sehr viel größeren Menge der Polymerteilchen einen dünnen Oberflächenüberzug zu erzeugen.

Die Oberflächenbehandlung der Polyelektrolytteilchen kann erfolgen, indem man sie mit bis zu 5 Gewichtsprozent an hydrophoben feinen Teilchen physikalisch vermischt. Die feinen hydrophoben Teilchen können aber auch in anderer Weise auf die Polymerteilchen aufgebracht werden, beispielsweise durch Verschneiden, mechanisches Vermischen, durch Pulverüberzugsverfahren, durch Pulversprühverfahren, durch Aufbürsten, durch Einschaufeln und ähnliche Maßnahmen.

Es hat sich gezeigt, daß die den Überzug bildenden hydrophoben Teilchen in der Bodenmasse physikalisch entfernt oder in anderer Weise unwirksam gemacht werden. Diese Entfernung in situ oder diese Inaktivierung der aus hydrophoben Teilchen bestehenden Überzüge erfolgt nach einer Bewässerung der Bodenmasse. Wenn die Überzugsschicht entfernt ist, dann können die Polymerteilchen normalerweise sehr wirksam als hydrophiles Material den Boden verbessern.

Als Überzugsmittel geeignete hydrophobe feine Teilchen können aus Talkum, Holzmehl, hydrophober Kieselsäure (vgl. US-PS 36 61 810 und 37 10 510) sowie aus stark hydrophoben Metalloxiden bestehen (vgl. US-PS 37 10 510). Als Überzugsmittel bevorzugt ist feingepulverte Kieselsäure, deren Teilchen im Mittel einen äquivalenten sphärischen Durchmesser von hole, Ketone und chlorierte Kohlenwasserstoffe. Entsprechende feste Zusatzstoffe sind Bentonit, Bimsstein, Porzellanerde, Atapulgite, Talkum, Pyrophyllit, Quarz, Diatomeenerde, Fullers Erde, Kreide, Phosphatgestein, Schwefel, mit Säure gewaschener Bentonit, gefälltes Calciumcarbonat, gefälltes Calciumphosphat, kolloidale Kieselsäure, Sand, Vermiculit, Perlit und fein vermahlene Pflanzenteile, wie Maiskolben. Das Bodenverbesserungsmittel kann gewünschtenfalls auch Netzmittel

ίο enthalten, beispielsweise anionische Netzmittel, nichtionische Netzmittel und kationische Netzmittel, wie Alkylarylsulfonate, Polyäthylenglykolderivate, übliche Seifen, Aminoseifen, sulfonierte tierische, pflanzliche und mineralische Öle, quaternäre Salze von hochmole-

is kularen Säuren, Harzseifen, schwefelsaure Salze von hochmolekularen organischen Verbindungen, Kondensate aus Äthylenoxid und Fettsäuren, Alkylphenolen und Mercaptanen.
Von besonderer Bedeutung ist die Verbesserung von

-'ο Boden mittels der erf'ndungsgemäüen polymeren Polyelektrolyte, wie sie üblicherweise in Pflanzbehältern verwendet werden. Es ist an sich wohl bekannt, daß eine solche Behältererde ein besonderes Problem darstellt, weil nämlich die Erdsäule infolge der besonderen Formgebung des Pflanzbehälter relativ niedrig ist. Wenn der Boden in derartigen Pflanzbehältern bewässert wird, neigt dieser dazu, völlig mit Wasser abgesättigt zu bleiben, wodurch sich ein Luftmangel ergibt. Dieses Phänomen wird auch öfters als gespannter Grundwasserspiegel bezeichnet. Eine bekannte Methode zur Behebung dieses Problems besteht darin, einen großen Anteil an Krümelbildnern mit zu verwenden, beispielsweise Perlit, Vermiculit, Bimsstein, zerkleinerter Kunststoffabfall oder Rinde. Obwohl sich

J5 das Luftaufnahmevermögen einer solchen Bodenmischung wesentlich verbessern läßt, wenn der Krümelbildner in genügender Menge eingesetzt wird, wird diese Verbesserung im allgemeinen doch zu Lasten der Wasserhaltefähigkeit erzielt, d. h. die Wasserhaltefähigkeit nimmt ab, während das Luftaufnahmevermögen zunimmt. Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel, sowohl die WasserhalteLhigkeit

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Oberflächcnausdehnung größer als etwa 50 m^J/g ist. Derartige Kieselsäure weist keine nach außen wirksam werdende Hydroxylgruppen auf.

Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel können auch zusammen mit an sich bekannten aktiven Stoffen verwendet werden. Unter aktiven Stoffen werden hierbei organische, anorganische, organometallische oder metallo-organische Stoffe verstanden, welche in Berührung oder im Aufnahmebereich der Pflanzen das Pflanzenwachstum verändern, modifizieren, verbessern, fördern oder zurückhalten, wobei es sich um einen direkten oder indirekten Einfluß handeln kann.

Aktive Stoffe, welche zusammen mit den erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmitteln verwendet werden können, sind beispielsweise Wasser. Düngemittel sowie Elemente und Kombinationen von Elementen, welche das Pflanzenwachstum in organischer oder anorganischer Form als Feststoffe, Flüssigkeiten oder in Gasform beeinflussen.

Die erfindungsgemäßen Verbesserungsmittel können gewünschtenfalls auch noch ein oder mehrere weitere Stoffe enthalten, welche gegebenenfalls das Pflanzenwachstum direkt oder indirekt beeinflussen. Derartige Flüssigkeiten sind Wasser, Kohlenwasserstofföle, Alkotür gleichzeitig zu erhöhen, ist daher von besonderem

4) Vorteil für Böden, die in Pflanzbehältern verwendet werden.

Erfindungsgemäß läßt sich das Keimen von Saatgut, das frühe Wachsen von Stecklingen und das Anwachsen von Transplantaten wesentlich verbessern, wenn man

w diese Pflanzenteile in direkter Nachbarschaft mit den mit Wasser gequollenen Hydrogelen der Bodenverbesserungsmittel gemäß der Erfindung in der betreffenden Bodenstruktur anordnet. Das Hydrogel kann in den Boden vor oder im Anschluß an das Einbringen des Saatgutes, des Stecklings oder des Transplantates eingebracht werden. Bei dieser Anwendungsweise wird das für das Pflanzenwachstum benötigte Wasser durch das Hydrogelreservoir des Polyelektrolyts in wirksamer Weise zur Verfugung gestellt Das Hydrogel wirkt daher

so tatsächlich wie ein Wasserreservoir.

Im Gegensatz zu den Erfahrungen, die man mit einigen sandhaltigen Böden gemacht hat, findet kein übermäßiger Wasserverlust infolge Pcrkolation durch den Boden hindurch statt Auch können dem Polyelek-

b5 trolyt-Hydrogel vor dem Einarbeiten in den Boden ir.it Wasser und/oder organischen Lösungsmitteln ein Düngemittel oder ein anderer aktiver Stoff zugesetzt werden. Das Polyelektrolyt-Hydrogel wirkt dann als

Reservoir und Träger für Wasser, Dünger und andere aktive Stoffe und verhindert, daß eifi Verlust an Wasser, Düriger oder anderen aktiven Stoffen durch Auslaugen s'tttfindet.

Der polymere Polyelektrolyt kann aber auch η <-, trockenem oder praktisch entwässertem Zustand zusammen mit anderen trockenen aktiven Stoffen, wie Düngemittel, Herbizide, Nematozide, Insektizide in den Boden eingearbeitet werden. Wenn dann der Boden bewässert wird, gehen die aktiven Stoffe in Lösung und ι ο das Wasser und die aktiven Stoffe werden von dem polymeren Polyelektrolyt absorbiert. Auch auf diese Weise läßt sich also das Problem eines übermäßigen Wasserverlusts durch Verdampfen oder durch Verlust am natürlicher. Grundwasserspiegel und ein Verlust an ι -, aktiven Stoffen durch Auslaugen verringern. Da der Polyelektrolyt in ('er Lage ist, auch aus sogenannten Trockenböden noch Feuchtigkeit aufzunehmen, erfolgt dann eine Aktivierung der aktiven Stoffe, ohne daß ein

lU^äiniCficf* ixcgcpian cMurucfnCii iäi. jü

Von besonderem Vorteil bei den erfindungsgemäßen Pflanzenwuchsnntteln ist die Art und Weise, in welcher die Pflanzenwurzeln die Eigenschaften des Polyelektrolyt-Hydrogels ausnutzen. Die Pflanzenwurzeln wachsen nämlich in das Hydrogel selbst hinein und kommen r, damit in direkte Berührung mit dem Wasser und den anderen aktiven Stoffen, welche in das Hydrogel eingelagert worden sind. Diese Möglichkeit des direkten Hineinwachsens der Pflanzenwurzel in das Hydrogel ermöglicht daher eine virksamere Ausnut- jo zung von Wasser und anderen aktiven Stoffen, weil auf diese Weise das Wasser und die aktiven Stoffe direkt mit den Wurzeln in Berührung kommen. Wenn die Pflanzenwurzeln direkt in das Hydrogel hineinwachsen, führt das weiterhin dazu, daß das Hydrogel an den y, Pflanzenwurzeln haftet, ins besondere wenn diese aus dem Boden für ein Umpflanzen entnommen werden, wodurch die Pflanzenwurzel über längere Zeiträume einem Verdunstungsdruck besser widerstehen können. Unter »Verdunstungsdruck« wird hier eine Situation verstanden, wo der innere Feuchtigkeitsgehalt einer Pflanze mit größerer Geschwindigkeit ausgeschwitzt nripr ahopHamnft wirrl ak der Aufnahmegeschwindigkeit des Wassers durch die Pflanze entspricht Diese Aufnahmegeschwindigkeit wird im wesentlichen durch den Mangel an zur Verfügung stehender Feuchte bestimmt Wenn Setzlinge von anfälligen Pflanzen, wie Tabak, Salat, Sellerie, Tomaten, Erdbeeren, einjährigen, mehrjährigen und/oder winterharten Pflanzen, Holzgewächsen, Zierpflanzen und dergleichen während des sn Versands und während des Umpflanzens in erfindungsgemäß verbesserten Pflanzenwuchsmitteln gehalten worden sind, treten sehr viel geringere Verluste auf.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß Pflanzen einen größeren Widerstand gegenüber dem Verdunstungsdruck zeigen, wenn man ihre Wurzeln mit einer wäßrigen Aufschlämmung eines erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittels in Hydrogelform in Berührung bringt Die physikalischen Eigenschaften der Aufschlämmung werden so eingestellt, daß eine mi beträchtliche Menge des Hydrogels an den Pflanzenwurzel haften bleibt, wenn man die Wurzeln aus der Aufschlämmung herausnimmt Um die Wirksamkeit einer solchen Aufschlämmung zu verbessern, setzt man ihr zweckmäßig 10 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen Verdickungsmittels zu. beispielsweise hochmolekulares Polyäthylenoxid oder Hydroxyäthylcellulose. Das Wurzelwerk kann auch durch Sprühen, Eintauchen oder andere übliche Methoden mit der Aufschlämmung kontaktiert werden.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel I

Es werden drei verschiedene Bodenverbesserungsmittel nach der Methode eines Säulenversuchs miteinander verglichen. Bei diesem Versuch wird die Probe in Form einer Säule untersucht und befindet sich im allgemeinen in einem zylindrischen Glasgefäß, in dem das Verhalten der Bodenprobe und des Wassers beobachtet werden können. Zu diesem Zweck wird ein Büchner-Trichter aus Glas mit einem Fassungsvermögen von 350 ml. einer Höhe von 18 cm und einem Durchmesser von 9,5 cm verwendet, der oberhalb des 0,5 cm dicken gefritteten Glasfilters noch einen freien Raum in einer Höhe von 7 cm aufweist. In das Filter werden verschiedene öffnungen von 0,5 cm Durchmesser gebuhri, um so liie natürliche Wasserürainage aus einem Pflanzbehälter zu simulieren. Das spezifische Gewicht jeder Bodenmischung wird nach Standardverfahren in einem Pyknometer bestimmt (vgl. z. B. die Bestimmungen des U.S. Salinity Laboratory 1954). Jede Bodenmischung wird bei einer Temperatur von HO⁰C 16 Stunden lang getrocknet und dann in trockenem Zustand gewogen.

Jedes Bodenverbesserungsmittel wird individuell mit der Bodenprobe in jeder einzelnen Säule vermischt. Die Bodenprobe in der Kontrollsäule wird in der gleichen Weise in einem großen Plastiksack gemischt. Jede Bodenprobe wird in der gleichen Weise nach dem Einfüllen leicht angedrückt, um ein Absitzen zu erreichen, ohne daß jedoch eine unnatürliche Verdichtung der Bodenprobe eintritt. Nach diesem leichten Andrücken wird die Höhe jeder Bodenprobe in der Säule bestimmt und das Volumen wird mittels einer Eichkurve festgestellt, die die Abhängigkeit der Höhe vom Volumen wiedergibt und vorher durch Versuche festgelegt worden ist.

Die mit der Bodenprobe gefüllten Säulen werden dann jeweils mit 200 ml Wasser bewässert, worauf man

Hoc iiKprcphiiccicrp Wflccpp wpnn möoliph iihpr Mpr^ht

■■- o" ■ ο

oder sonst mindestens während 4 bis 6 Stur Jen, ablaufen läßt. Nach dieser Drainage wird jede mit Bodenprobe gefüllte Säule gewogen und das Gewicht des von der trockenen Bodenprobe absorbierten Wassers wird wie folgt berechnet: Wassergewicht = Gesamtgewicht — Behältergewicht — trockenes Füllgewicht. Die Bewässerung wird sechsmal wiederholt, bis sich ein konstanter Wert eingestellt hat. Dann wird das Wasservolumen wiederum bestimmt Aus den so bestimmten Werten für das Bodenvolumen und das Wassergewicht wird die prozentuale Wasserhaltefähigkeit wie folgt berechnet: C= Wassergewicht dividiert durch das Volumen der Bodenprobe (wobei das spezifische Gewicht von Wasser mit 1 angenommen wird). Das Luftaufnahmevermögen C₃ wird mittels der vorstehend bereits erläuterten Beziehungen wie folgt berechnet:

C„ = T-

und

Mit jeder der in den Beispielen 1 bis 4 untersuchten Bodenproben werden drei Versuchssäulen betrieben. Das Anfangsvolumen der Bodenprobe beträgt jeweils 280 cm³. Je nach der Art der Bodenprobe hat diese ein

Gev/icht zwischen 47 und 320 g. Die üpdenverbesserungsmittel werden den einzelnen Säulen in Mengen zwischen 1 und 4 g zugesetzt, was 3,6 bis 14,4 g/Liter Bodenprobe entspricht Das Bewässern erfolgt mit der sogenannten Pe£r-Lösung, einer Standard-Düngerlösung mit einem Stickstoffgehalt von 200TpM. Diese Standard-Peter-Lösung wird unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Düngers hergestellt, der 20% Stickstoff, 20% P₂O₅ und 20% K₂O enthält und daher auch als Düngertyp 20—20 - 20 bezeichnet wird.

In Beispiel 1 wird eine Behältererde des Cornell-Typs verwendet, welche zur Hälfte aus Torfmull und zur Hälfte aus Vermiculit besteht Es werden die folgenden vier Bodenverbesserungsmittel miteinander verglichen:

Verbesserungsmittel Nr. 1:

Ein aus 50% Polyäthylenoxid und 50% inerten Bestandteilen bestehendes Handelsprodukt der Firma Union Carbide Corporation, Bezeichnung »Viterra Hydrogel«.

Verbesserungsmittel Nr. 2:

Ein mit hydrolysiertem Polyacrylnitril gepfropftes Copolymerisat auf Stärkegrundlage (Handelsprodukt der Firma General Mills, Type SPG-502S)

Verbesserungsmittel Nr. 3:

Ein erfindungsgemäßes Polyelektrolyt-Hydrogel auf der Basis eines vernetzten Polymerisats aus Kaliumacrylat und Acrylamid.

Das erfindungsgemäße Verbesserungsmittel Nr. 3 wurde wie folgt hergestellt:

Eine Lösung, die 19 Gewichtsprozent Kaliumacrylat und 35 Gewichtsprozent Acrylamid in Wasser enthielt, wurde mittels 50 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid neutralisiert Das Verhältnis der monomeren Einheiten von Kaliumacrylat üu Acrylamid betrug 0,348.

Diese Lösung wurde dann auf esn^r Papierverstärkung ausgegossen und unter einen 1,5-MeV-Van-de- Graaff-Beschleuniger gebracht, der einen Strahl von 1600 μΑ lieferte. Die Polymerlösung wurde derart unter das Austrittsfenster des Beschleunigers angeordnet, daß die geringste Entfernung zu der Probe 60,96 cm betrug. Die Papierschicht mit der aufgebrachten Lösung wurde mit einer Geschwindigkeit von 2,4384 m/Minute unter dem Austrittsfenster vorbeibewegt und erhielt damit eine Gesamtstrahlungsdosis von etwa 1 Megarad.

Das dabei gebildete Gel wurde anschließend getrocknet, vermählen und mittels üblicher Maßnahmen klassiert, um so Teilchen mit der gewünschten Größe auszusortieren.

Der Kolonnenversuch mit den Bodenproben wurde drei Tage lang durchgeführt, wobei jeweils drei Kolonnen zweimal je Tag sechsmal bewässert wurden.

Die bestimmten Werte für X_w und X₁ geben die Erhöhung des Wasser- und Luftgehalts je Gramm Verbesserungsmittel wieder, wobei das Wasser in Gramm und die Luft in Kubikzentimeter angegeben ist Die dabei erzielten Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle I zusammengefaßt Tabelle I Boden- Trocken- Im deich- Wasser- HjO je Luft- Luft-

ver- gewicht gewichls- halt- Ver

auf-

bessern ngsmittcl

menge

zustand fähig- suchs- nähme- je Ver-

ablaufen- keit C_n säule ver- suchs-

de Wasser- mögen säule

menge C_a

cm¹

g/g cm Vg

Kontrollprobe (Cornell-Type)

Bodenprobe + 12,1 g/Liter Verbesserungsmittel

Bodenprobe + 3,9 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 2

Bodenprobe + 3,9 g/Liter Verbesserunsmittel Nr. 3

Vergleich

Erfindung

47 3,4 50,4

1,1

48,1

71,2 210 18,5 55

73,9 248 16,4 55 11,2 0

79

287

69,3 271

12,4 45

22,7

89

70

55,5 30,9

Die Versuchsdaten bestätigen, daß die im Handel erhältlichen polymeren Bodenverbesserungsmittel zwar die Wasserhaltefähigkeit der Bodenproben erhöhen, daß aber nur das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel sowohl die Wasserhaltefähigkeit als auch das Luftaufnahmevermögen wesentlich verbessert. Dies ist ganz im Gegensatz zu der Beobachtung beim Verbesserungsmittel Nr. 2, welches das Luftaufnahmevermögen sogar verringert.

Beispiel 2

Es werden die drei Bodenverbesserungsmittel vor Beispiel 1 hinsichtlich ihrer Wirkung auf die physikali sehen Eigenschaften üblicher Blumentopferde geprüft d. h. Ackerkrume, die mit Humus angereichert ist E; wird wiederum die gleiche Versuchsanordnung gewählt wie in Beispiel I. Die Hierbei ei zielten Ergebnisse sine nachstehend in Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle Il

15

Boden- Trocken- Im Gleich- Wasser- H₂O je Luft- Luft-

ver- gewicht gewichts- halt- Ver- auf- menge

besse- zustand fähig- suchs- nähme- je Ver-

rungs- ablaufen- keit C_n, säule vermö- suchs-

mittel de Wasser- gen C„ säule

menge g

g/g

Kontrollprobe Bodenprobe + 12,1 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 2 Bodenprobe + 3,9 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 2 Bodenprobe + 3,9 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 3

Vergleich

450 44,1 130 9,7 29

3,4 323,4 504 49,8 180 12,3 45 14,7 4,7

1,1 321,1 522 57,1 201 4,1 14 65 (-14)

1,1 321,1 503 48,6 182 14,9 56 47 25

Auch diese Versuche bestätigen, daß nur das erfindungsgemäße vernetzte Copolymerisat aus KaIiumacrylat und Acrylamid sowohl die Wasserhaltefähig-

keit als auch das Luftauinahmevemiögen wesentlich verbessert.

Beispiel

Für diese Versuche wurden wiederum die drei Volumenverhältnis 1 :1 :1,d.h. eine typische Bodenmi-

Bodenverbesserungsmittel von Beispiel 1 miteinander schung für Pflanzbehälter. Die dabei erhaltenen

verglichen. Die untersuchte Probe war jedoch ein 3> Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle III zusammen-

Gemisch aus Ackerkrume, Torfmull und Perlit im gefaßt.

Tabelle III

Boden- Trocken- Im Gleich- Wasser- H₂O je Luft- Luft- X_n X₁,

ver- gewicht gewichts- halt- Ver-

auf-

menge-

besserungs- mitlcl

zustand fähig- suchs- nähme- je Ver-

ablaufen- keit C, säule vermö- suchs-

de Wasser- ' gen C₁, säule

menge

cm' g/g cnrVg

Kontrollprobe (Mischungstype 1-1-1)

Bodenprobe + 12,1 g/I.iter Verbesserungsmittel Nr. 1

Bodenprobe + 12,1 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 2

Bodenprobe + 3,9 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 3

Vergleich

Erfindung

150 3,4 153,4

1,1

151,1

331

50,6 129 22,1 56

53

169 24,6 78 11,8 6,5

60,7 196 17,5 57 61 0,9

52,9 180 26,4 90 46,2 30,9

Die Versuchsdaten bestätigen, daß auch bei dieser Besserung sowohl der Wasserhaltefähigkeit als auch des Bodenart nur das erfindungsgemäße Verbesserungsmit- Luftaufnahmevermögens hat. tel Nr. 3 eine merkliche Wirkung bezüglich der

Beispiel 4

Für die hier beschriebenen Versuche wurden ein im Handel erhältliches und ein erfindungsgemäßes Bodenverbesserungsmittel gemahlen und mittels US-Standard-Sieben klassiert, wodurch man zwei Fraktionen von TeilchengröQen erhielt, nämlich einmal entsprechend der Maschengröße kleiner als ein 10 Maschen US-Standard-Sieb und größer als ein 40 Maschen US-Standard-Sieb und außerdem eine sehr fein

gemahlene Fraktion, welche durch ein 40 Maschen US-Standard-Sieb hindurchging. Bei dieser zuletzt genannten Fraktion lag ein beträchtlicher Anteil in Form von Teilchen vor, die kleiner waren als einem 100 Maschen US-Standard-Sieb entspricht Das im Handel erhältliche Bodenverbesserungsmittel war das Mittel Nr. 1 von Beispiel 1 und das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel war das Mitte! Nr. 3 von Beispiel 1. Die erhaltenen Ergebnisse sind nacLstehend in Tabelle IV zusammengefaßt.

Tabelle IV

	Boden-	Trocken	Im Gleich	Wasser-	H₂O je	Luft-	Luft-	A".	Xa
	ver-	gewicht	gewichts	halt-	Ver	auf-	menge
	besse-		zustand	fähig-	suchs-	nahme-	je Ver
	rungs-		ablaufen	keit C„.	säule	vermö-	suchs-
	mittel		de Wasser			gen C_a	säule
			menge
	g	g	g	%	g	%	cm³	g/g	cm³/g
Kontrollprobe	„	150	279	50,6	129	22,1	56	_
(Mischungstype 1-1-1)
Bodenprobe,	3,4	153,4	340	58,7	187	18,9	60	11	hl
Mischungstype 1-1-1
+ 12,1 g/Liter Verbesserungs
mitte! Nr. 1
Teilchengröße:
-40-Maschensieb
Bodenprobe,	3,4	153,4	320	51,6	167	26,3	85	11,2
Mischungstype 1-1-1
+ 12,1 g/Liter Verbesserun^s-
mittel Nr. 1
Teilchengröße: Fraktion
zwischen -10 und +40-
Maschensieb

Bodenprobe, 1,1

Mischungstype 1-1-1

+ 3,9 g/Liter Verbesserungs-

mittel Nr. 3

Teilchengröße: -40-Maschensieb

Bodenprobe,
Mischungstype 1-1-1
+ 3,9 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 3

Teilchengröße: Fraktion
zwischen -10 und +40-Maschensieb

1,1

151,1 356 62,3 205 16,4 54 69 (-1,8)

151,1 336 52,5 185 27,5 97 51 37

Die Versuche an dieser Bodenart (Ackerkrume, Torfmull und Perlit im Volumenverhältnis 1:1:1) zeigen, daß die sehr fein gemahlenen Hydrogelteilchen zwa" die Wasserhaltefähigkeit erhöhen, aber die Luftaufnahmefähigkeit verringern. Dies zeigt sich besonders deutlich bei dem Bodenverbesserungsmittel Nr. 3 gemäß der Erfindung. Die sehr fein gemahlenen Teilchen gaben merklich höhere Werte für die Wasserhaltefähigkeit und merklich niedrigere Werte für das Luftaufnahmevermögen als Teilchen mit größerem Durchmesser. Es wird angenommen, daß sehr feine Hydrogelteilchen eine beträchtliche Anzahl von Bodenkapillaren verstopfen und dadurch die Wasserdrainage verhindern. Kapillaren, die sonst üblicherweise mit Luft gefüllt wären, liegen demgemäß in einem gefüllten Zustand vor, wodurch das Luftaufnahmevermögen verringert wird. Diese Verringerung ist teilweise so stark, daß das Luftaufnahmevermögen in diesem Fall "ή kleiner ist als bei einer entsprechenden Kontrollprobe, die kein Bodenverbesserungsmittel enthält.

Beispiel 5

Hierfür wird eine Versuchsanordnung mit Pflanzbebo haltern verwendet. Die Erdprobe entspricht daher auch üblichen in Pflanzbehältern verwendeten Erden. Die Bodenverbesserungsmittel werden jedem Pflanzbehälter einzeln unter Vermischen mit der Bodenprobe zugesetzt. Für die Kontrollproben wird die Erde in gleicher Weise in einem Plastikbeutel geschüttelt, um möglichst Gleichförmigkeit zu gewährleisten. Wie bei der Versuchsanordnung mit Kolonnen, werden die Bodenproben sanft eingedrückt, um den Boden absitzen

zu lassen, dann wird die Höhe des Bodens in einer Eichkurve in Abhängigkeit vom Bodenvolumen festgestellt, anschließend wird bewässert, über Nacht drainiert, gewogen und die prozentuale Wasserhaltefähigkeit C_w als Wassergewicht oder Wasservolumen je Volumeneinheit der Bodenprobe bestimmt, so wie es in Beispiel 1 erläutert worden ist

Das gesamte drainicrbare Porenvolumen und damit die prozentuale Luftaufnahmefähigkeit wird wie folgt bestimmt:

Die einzelnen Pflanzbehälter werden unter Abdekkung der Drainagelöcher sorgfältig bis einschließlich der Bodenoberfläche geflutet, wobei die Behälter zur Seite geneigt werden, während sie auf der Unterseite bewässert werden, um so die Luft vollständig auszutreiben. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden die gefüllten Pflanzbehälter in einen Bottich mit Wasser oder Dßngerlösung bis zu einer solchen Tiefe eingesetzt, daß der Behälter bis zum Bodenpegel völlig bedeckt ist In jedem Fall IaBt man die Pflanzbehälter vollgeflutet über Nacht (16 Stunden lang) stehen, nm sicherzugehen, daß die gesamte Luft ausgetrieben wird. Anschließend werden sie im vollbewässerten Zustand gewogen. Nach der Drainage werden sie wiederum gewogen. Die Gewichtsdifferenz ist das draiiüerbare Porenvolumen bei einem Saugdruck 0 (wobei das spezifische Gewicht von Wasser mit 1 angenommen wird). Das Luftaufnahmevermögen Q, ist dann der Quotient aus drainierbarem Porenvolumen in cm³ und dem Volumen der Bodenprobe in cm³.

Für Hydrogele mit sehr hohem Wasseraufnahmevermögen wird eine kleine Abänderung getroffen. Anstatt daß man das Gewicht der Pflanzbehälter im drainierten Zustand nach einer Vollbeflutung über Nacht von dem voll mit Wasser gesättigten Gewicht abzieht, wird ein im Gleichgewicht nach normaler Bewässerung erzieltes Gewicht verwendet Dies ist erforderlich, weil Gele mit hohem Wasseraufnahmevermögen manchmal während des Beflutens über Nacht mehr Wasser aufnehmen und sich daraus nicht reproduzierbare Ergebnisse ergeben. Die Werte für X₃ und X_w werden in der vorstehend erläuterten Weise berechnet, d. h. die Gewichtsdifferenz zwischen der Bodenprobe mit Verbesserungsmittel und der Kontrollprobe je Gewichtseinheit zugesetztes Verbesserungsmittel beim Wasser und die Volumendifferenz für die Luftaufnahme je Gewichtseinheit Verbesserur.gsmittel für den entsprechenden Luftwert

Als erfindungsgemäßes Verbesserungsmittel Nr. 4 wird ein vemetztes Copolymerisat aus Kaliumacrylat und Acrylamid mit einem Verhältnis der Monomereinheiten von Kaliumacrylat zu Acrylamid von 0387 verwendet, was einem Verhältnis von einer ionischen Gruppe auf etwa drei neutrale Gruppen entspricht Dieses erfindungsgemäße Verbesserungsmittel wurde mit zwei verschiedenen Teilchengri.yen eingesetzt Als Boden diente eine Mischung aus 2 Volumenteilen Ackerkrume auf 2 Volumenteile Torfmull und 1 Volumenteil Perlit (nachstehend als Type 2-2-1 bezeichnet). Die Pflanzbehälter hatten einen Durchmesser von 16,5 cir und enthielten jeweils 600 g (1200 cm³) Bodenmischung. Das erfindungsgemäße Verbesserungsmittel wurde in einer Menge von 3 g je Behälter 2,5 g/Liter Boden) eingesetzt Jeder Behälter wurde siebenmal mit 500 ml Leitungswasser gewässert uncr zwischendurch ließ man bis zur Erreichung des Gleichgewichts überschüssiges Wasser ablaufen. Jeder in der nachstehenden Tabelle V angegebene Wert entspricht dem Mittelwert der Messung von zwei Behältern.

Tabelle V

Endvolumen (trainiertes Wasser	wasser je Behälter	%
cm³	g	52,3
1075	562	63,0
1290	813

Luft je C„

Behälter

g/g

cm Vg

Kontrollprobe

(MischunfTStype 2-2-1)

Bodenprobe,

Mischungstype 2-2-1

+ Verbesserungsmittel Nr. 4 als

Pulver

Teilchengröße: - 40-Maschensieb

Bodenprobe,

Mischungstype 2-2-1

+ Verbesserungsmittel Nr. 4 als

Granulat

Teilchengröße:

Fraktion zwischen -10 und

+ 40-Maschensieb

1290

748

58,0

83

62

125
141

217

Π 6
10,9

16,8

5,3

30,/

Die vorstehenden Daten zeigen, daß das erfindungsgemäße Verbesserungsmittel in Granulatform verglichen mit der feinen Pulverform zwar nur geringfügig weniger wirksam bezüglich der Verbesserung der Wasserhaltefähigkeit dieses reichen organischen Bodens, aber wesentlich wirksamer bezüglich der Erhöhung des Luftaufnahmevermögens ist

Beispiel 6
(Vergleichsbeispiel)

Man arbeitet wiederum mit Pflanzbehältern, wie in Beispiel 5 beschrieben, und die durchgeführte Versuchsanordnung soll das Stabilitätsverhalten stark ionischer Polyelektrolyte in bezug auf nacheinander folgende

Bewässerungen erläutern. Das untersuchte Verbesserungsmittel Nr. 5 wurde in Form eines Hydrogels verwendet, welches etwa drei ionische Gruppen je nichtionische Gruppe enthielt. Das vernetzte Copolymerisat aus Kaliumacrylat und Acrylamid hatte ein Verhältnis der Monomereinheiten von Kaliumacrylat zu Acrylamid von 2,82.

Das Bewässern der Pflanzbehälter erfolgte zunächst mit Leitungswasser und anschließend mit Standard-Düngerlösung. Als Bodenprobe diente eine Mischung aus Ackerkrume, Torfmoos und Perlit im Volumenverhältnis 2:2:1. Die Pflanzbehälter hatten einen Durchmesser von 16.5 cm. Sie enthielten 600 g der

IO

betreffenden Bodenmasse (120Qcm^J). Das Bodenver besserungsmittel Nr. 5 wurde jedem Topf in einer Menge von 5 g zugesetzt, was etwa 4,2 g je Liter Bodenprobe entspricht Die ersten vier Bewässerungen wurden nur mit Leitungswasser durchgeführt und danach wurden die Messungen an der Bodenprobe durchgeführt Anschließend wurde sechsmal mit einer Düngerlösung gewassert (Standard-Peter-Lösung, die 200TpM Stickstoff enthält). Diese Dungerlösung wurde in einer Menge von 132 g/Liter Bodenprobe angewen det. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle Vl wiedergegeben.

Tabelle VI

KndVolumen Wasser je C..

(Jrainierles Hehiiller Wasser

cm' g %

Luft je <"„

Behälter

g/g

Kontrollprobe 1150

(Mischungstype 2-2-1)

nach 4maligem Bewässern mit

Leitungswasser

Bodenprobe 1600

+ Verbesserungsmittel Nr. 5

nach 4maligem Bewässern mit

Leitungswasser

Kontrollprobe 1100

(Mischungstype 2-2-1) nach
4maligem Bewässern mit
Leitungswasser und 6maligem
Bewässern mit Standard-Peter-Lösung

Bodenprobe 1310

+ Verbesserungsmittel Nr. 5
nach 4malieem Bewässern mit
Leitungswasser und omaligem
Bewässern mit Standard-Peter-Lösung

675 58,7

1111 69,4

686 62,4

87

138

338

133

12,0

21,1

12.1

792 60,5

22

326

24,9

Die Meßwerte zeigen, daß bestimmte Polyelektrolyte wesentlich in ihrer Wasserhaltefähigkeit beeinträchtigt werden, nachdem sie mit einer Standard-Düngerlösung in Berührung gekommen sind. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß der Wert X_w von zunächst 87 g
Polymer auf 22 g H2O/g Polymer absinkt

Beispiel

Die Versuchsanordnung von Beispiel 5 mit Pflanzbehältern wird auch hier angewendet Als Bodenprobe dient eine übliche Gewächshausmischung aus Ackerkrume, Torfmull und Sand im Volumenverhältnis 1 :1 :1. Die Pflanzbehälter mit einem Durchmesser von 16,5 cm werden jeweils mit 735 g der Bodenmischung (1200 cm³) gefüllt Die Bodenmischung enthält ein Bodenverbesserungsmittel in Mengen von 0 g, 4,5 g (3,5 g/Liter) oder 7,5 g (63 g/Liter). Die entsprechende Menge an Bodenverbesserungsmittel wurde vorher mit der Erde vermischt Als Bodenverbesserungsmittel Nr. 6 diente ein venetztes Copolymerisat aus Kaliumacrylat und Acrylamid mit einem Verhältnis der Monomereinheiten von Kaliumacrylat zu Acrylamid von 0348. Das entspricht etwa einer ionischen Gruppe auf drei nichtionische Gruppen. Die Bewässerung der Pflanzbehälter erfolgte in der nachstehenden Weise: Zunächst drei Bewässerungen mit je 50OmI Leitungswasser, anschließend zwei Bewässerungen mit je 500 ml der Peter-Lösung als Standard-Düngerlösung. Nach jedem Bewässern ließ man den Pflanzbehälter 6 Stunden lang drainieren. Die in der nachstehenden Tabelle angegebe nen Werte sind Durchschnittswerte von je drei Pflanzbehältern. Die Messungen wurden nach Bewäs sern mit der Düngerlösung durchgeführt Die Ergebnisse sind in Tabelle VII zusammengestellt

Tabelle VII

Endvolumen drainiertes Wasser	Wasser je Behälter	%
cm'	g	67
1043	355	71
1302	547

<v„

g/g

Luft je Behälter

Kontrollprobe (Gewächshausmischung)
Bodenprobe
+ 3,8 g/Liter
Verbesserungstnittel Nr. 6

Bodenprobe
+ 6,3 g/Liter
Verbesserungsmittel Nr. 6

1507

708

72

43

47

152

186

6,6

11,7

12,3

Die Werte von Tabelle VII bestätigen, daß der Zusatz eines erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittels sowohl das Wasserhaltevermögen als auch das Luftaufnahmevermögen dieses stark organischen Bodens in beiden angewendeten Konzentrationen wesentlich verbessert. Außerdem zeigt ein Vergleich mit Beispiel 6, daß der erfindungsgemäße Polyelektrolyt nach der Behandlung mit der Düngerlösung einen wesentlich höheren Wert X₁₁- für das Wasserhaltevermögen zeigt als der Vergleichs-Polyelektrolyt mit einem hohen Verhältnis von ionischen zu nichtionischen Gruppen.

Beispiel 8

Es wird wiederum die Versuchsanordnung mit Pflanzbehältern gemäß Beispiel 5 verwendet. Als Bodenprobe diente eine Mischung aus zwei Volumenteilen Torfmoos, ein Volumenteil Vermiculit und ein Volumenteil Perlit sowie löslichen Düngemitteln. Je 210 g der Bodenmischung wurden mit dem Bodenverbesserungsmittel in Mengen von 0 g, 4,5 g (3,8 g/Liter)

2) oder 7,5 g (6,3 g/Liter) vermischt und dann in die Pflanzbehälter mit einem Durchmesser von 16,5 cm eingefüllt. Bei dem Verbesserungsmittel Nr. 7 handelte es sich um ein vernetztes Copolymerisat aus Kaliumacrylat und Acrylamid mit einem Verhältnis der

in monomeren Einheiten von 0,348. Die Bewässerung erfolgte sechsmal mit jeweils 500 ml Leitungswasser. Die in der nachstehenden Tabelle VIII angegebenen Meßwerte sind die Mittelwerte von jeweils fünf Behältern.

Tabelle VIII

	Endvolumen drainiertes	ι Wasser je Behälter	C,	-V„	Luft je Behälter	C₁,	•V„
	cm³	g	%	g/g	cm'	%	cnvVg
Kontrollprobe (Mischungstype 2-2-1)	1150	357	62	-	218	19	-
Bodenprobe + 4 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 7	1460	599	68	54	408	28	42
Bodenprobe + 6,4 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 7	> 1595*)	766	74	55	*>478)**	>30*)	35*)
*) Während der Bestimmung des	C„-Wertes quoll die Bodenprobe über den	Topfrand.

Die Werte von Tabelle VIII bestätigen, daß diese Erdmischung, welche reich an Krümelbildnern ist, bezüglich des Luftaufnahmevermögens und der Wasserhaltefähigkeit durch ein erfindungsgemäßes Bodenverbesserungsmittel wesentlich verbessert wird. Darüber hinaus zeigt sich, daß die Menge an zugesetztem Verbesserungsmittel nicht wesentlich ist, da bei beiden angewendeten Konzentrationen ein Boden mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Wassermenge je Behälter erhöht wird, wenn eine höhere Konzentration an Verbesserungsmittel verwendet wird.

Beispiel 9 (Vergleichsbeispiel)

Bei diesem Vergleichsbeispiel wird auch mit Pflanzbehältern gearbeitet, wie in Beispiel 5 beschrieben. Es erläutert, daß verschiedene im Handel erhältliche polymere Verbesserungsmittel nicht in der Lage sind.

bei Pflanzbehältern sowohl das Luftaufnahmevermögen als auch die Wasserhaltefähigkeit zu verbesssern Als handelsübliche Verbesserungsmittel wird das Verb«sserungsmittel Nr. I von Beispiel 1 verwendet sowie: ein Verbesserungsmittel Nr. 8, wobei es sich um ein vernetztes teilweise hydrolysiertes Polyacrylamid handelt, das zu etwa 40% hydrolysiert ist und dessen Teilchengröße Meiner ist als der Maschenweite eines 100 Maschen US-Standard-Siebes entspricht. Es handelt sich dabei um ein Produkt der Firma The Dow Chemical Company,Type Geigard XD 1300.

Die Pflanzbehälter von 16,5 cm Durchmesser werden jeweils mit 506 g (etwa 1200 cm¹) einer Erdmischun# aus Ackerkrume, Torfmoos und Perlit im Volumenverhält-

nis 2:2:1 gefüllt. Es handelt sich als dabei um einen reichen organischen Boden. Zu acht Pflanzbehältern werden 15 g Verbesserungsmittel Nr. I je Topf zugesetzt (12,5 g/Liter Bodenmischung) und zu weiteren acht Topfen werden je 3,5 g Verbesserungsmittel Nr. 8 je Topf zugesetzt (2.9 g/Liter Bodenmischung). Die in der nachstehenden Tabelle IX angegebenen Meßwerte sind Mittelwerte von jeweils acht Behältern. Jeder Behälter wird siebenmal mit 500 ml Leitungswasser bewässert und zwischen den einzelnen Bewässerungen läßt man bis zu Einstellung des Gleichgewichts drainieren. Die angegebenen C₃-Werte werden jedoch berechnet, wie es in Beispiel 1 für das Kolonnenverfahren angegeben ist.

Tabelle IX	Endvolumen drainiertes Wasser	Wasser je Behälter	C_n	v„	Luft je Behälter	c„	v„
	cm'	g	%	g/g	ΐ cm	%	cnrVg
	1100	639	58,1	-	117	16,1	-
Kontrollprobe (Mischungstype 2-2-1)	1286	804	62,5	11	189	14,7	0.8
Bodenprobe + Verbesserungsmittel Nr. 1	1380	986	71,4	99	109	7,9	(-19)
Bodenprobe + Verbesserungsmittel Nr. 8

Die vorstehenden Meßwerte zeigen, daß man mittels bestimmter Bodenverbesserungsmittel zwar die Wasserhaltefähigkeit in großem Ausmaß erhöhen kann, daß aber das Luftaufnahmevermögen des Bodens nicht verbessert oder sogar verschlechtert wird.

Beispiel 10

Es wird mit der Methode von Beispiel 5 mit Pflanzbehälter gearbeitet. Es werden fünf verschiedene Bodenverbesserungsmittel miteinander verglichen:

Verbesserungsmittel Nr. 9:

Ein Kaliumpolyacrylat mit einem Kaliumgehalt von 30 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat (Handelsprodukt der Firma Toho Rayon Company).

Verbesserungsmittel Nr. 10:

Ein mit hydrolysiertem Polyacrylnitril gepfropftes Copolymerisat auf Stärkegrundlage (Handelsprodukt der Firma General Mills, Typ SPG-5025).

Verbesserungsmittel Nr. 11:

Ein wasserunlösliches Alkalimetallcarboxylatsalz eines Pfropfcopolymerisats von Stärke und Acrylnitril in Granulatform, welches durch Verseifen eines Stärke-Acryinitrilpfropicopoiymerisals mit einer wäßrigen alkoholischen Lösung erhalten worden ist (vgl. US-PS 36 61 815).

Verbesserungsmittel Nr. 8:

Wie vorstehend bereits beschrieben.

Verbesserungsmittel Nr. 7:

Gemäß der Erfindung, wie vorstehend bereits beschrieben, mit einem Monomereiiverhältnis rCaiiumacryiai zu Acrylamid vun 0,34S.

Es wird eine Erdmischung des Typs Standard-Cornell (Torfmull, Vermiculit und Perlit im Volumenverhältnis 2:1 :1) verwendet, welche noch verschiedene Düngemittelkomponenten einschließlich Kalk enthält (vgl. Cornell Recommendations for Commercial Floriculture Crops, April 1974, Seite 3, Cornell University Press). Jeweils 130g(l 200 cm³) dieser Erdmischung werden gut mit 5 g (4,2 g/Liter Boden) der Bodenverbesserungsmittel vermischt und dann in Pflanzbehälter von 16,5 cm Durchmesser eingefüllt Jeder Behälter wurde insgesamt zwanzigmal bewässert und zwar sechsmal mit je 500 ml Leitungswasser und vierzehnmal mit je 500 ml Standard-Peter-Düngerlösung. Nach jedem Bewässern ließ man mindestens acht Stunden lang frei drainieren. Um normale Wachstumsbedingungen zu simulieren, wurden alle Behälter viermal vor der Bewässerung bis zu einem normalen Standard ausgetrocknet Selbstverständlich nimmt die Salzkonzentration der Bodenlösung in dem Maß zu, wie der Boden austrocknet Kurz vor der Messung wurden alle Töpfe dreimal mit Leitungswasser gewässert, um die auf diese Weise angesammelten Salze auszulaugen. Die in der nachstehenden Tabelle X aufgeführten Werte sind Durchschnittswerte von drei Behältern je Behandlung.

Tabelk,- X

Endvolumen Wasser je C„.

drainicites Behälter Wasser

cm' g %

g/g

Luft je
Behälter

Kontrollprobe 1165

Bodenprobe 1335

+ Verbesserungsmittel Nr. 7
(Erfindung)

Bodenprobe 1272

VerbesseningsmiUel Nr. 9
(Vergleich)

Bodenprobe 1272

+ Verbesserungsmittel Nr. 10

(Vergleich)

Bodenprobe 1241

+ Verbesserrngsmittel Nr. 11

(Vergleich)

Bodenprobe 1365

+ Verbesserungsmittel Nr. 8
(Vergleich)

828 978

870

896 71,1

73,3 30

68,4

70,4 13

71,4 12

75,7 41

172	14,7
267	20,0
228	17,9
110	8,6

162

130

9,5

Die vorstehenden Werte bestätigen, daß sich nur mittels des erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittels sowohl die Wasserhalte.'ähigkeit als auch das in Luftaufnahmevermögen wesentlich verbessern lassen.

Beispiel 11

In diesem Beispiel werden die X-Werte, d. h. die Aufnahmewerte der Gleichgewichtslösungen, einer a Anzahl im Handel erhältlicher bekannter Bodenverbesserungsmittel auf Polymerbasis mit einem erfindungsgemäßen Verbesserungsmittel verglichen. Hierzu dienten die in Beispiel 10 beschriebenen, im Handel erhältlichen Verbesserungsmittel Nr. 8, 9, 10 und 11 sowie das in Beispiel 10 beschriebene erfindungsgemäße Verbesserungsmittel Nr. 7. Die A"-Werte wurden gemäß der folgenden Formel berechnet:

Gewicht des gequollenen Polymers — Gewicht des trockenen Polymers Gewicht des trockenen Polymers

Der Versuch wurde in der folgenden Weise durchgeführt: Jede getrocknete entwässerte Polymer-

Cr CriiSprCCuvriuCn iCjün * ** "

U- I-

tiert und in dieser über Nacht leicht gerührt. Anschließend wurden die mit Wasser aufgequollenen Polymerteilchen abgefiltert und gewogen. Aus diesen Meßwerten wurden die Werte für X gemäß der vorstehenden Formel berechnet.

Ein wirksames Bodenverbesserungsmittel muß eine geeignete chemische Zusammensetzung aufweisen, so daß es in Gegenwart der in der Bodenlösung vorhandenen mehrwertigen Ionen nicht irreversibel vernetzt wird und damit seine Wasseraufnahmefähigkeit verliert In der nachstehenden Tabelle XI sind die gemessenen Gleichgewichtswerte X der vorstehend angegebenen polymeren.Verbesserungsrnittel in Lösungen angegeben, welche CaCb in entionisiertem Wasser

entsprechen der Durchschnittskonzentration λ Lei-4ϊ tungswasser. Die Konzentrationen an 500TpM Ca⁺⁺ entsprechen der üblichen Konzentration in Bodenlösungen. LJm zu zeigen, daß die betreffenden polymeren Bodenverbesserungsmittel durch das Calcium irreversibel vernetzt worden sind, wuden die in den Calciumlösungen aufgeschwollenen Polymeren abgefiltert und dann über Nacht in überschüssigem entionisiertem Wasser eingeweicht, worauf die We:rte X erneut bestimmt wurden. Die dabei erhaltenen !Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle XI zusammengefaßt

55

Tabelle XI

Flüssigkeit

Verbesserungsmittel	(Vergleich)	Nr. 10	Nr. 11	Nr. 8
(gemäß		180	101	388
Erfindung)	Nr. 9	8	9	48
Nr. 7	120	4,4%	8,9%	12,4%
220	6
39	4,8%
17%

36 TpM Ca⁺⁺
500 TpM Ca⁺⁺
36/500-VerhäItnis

Fortsetzung Flüssigkeit

Verbesserungsmittel	(Vergleich)	Nr. 10	Nr. 11	Nr.
(gemäß		365	124	692
Erfindung)	Nr. 9	14	16	230
Nr. 7	187
446	14
143

Nach Wäsche mit entionisiertem Wasser: Nach Behandlung mit 36 TpM Ca⁺⁺ Nach Behandlung mit 500 TpM Ca⁺⁺

Die Werte von Tabelle XI bestätigen, daß nur das erfindungsgemäße Verbesserungsmittel Nr. 7 auch in Anwesenheit einer mehrwertige Ionen enthaltenden Bodenlösung seine Wasserhaltefähigkeit behält und nicht irreversibel vernetzt wird. Das Verbesserungsmittel Nr. 8 zeigt zwar noch eine bemerkenswerte Wasserhaltefähigkeit in einer Lösung, die 500TpM Ca⁺+ enthält, die Beispiele 9 und 10 bestätigen aber andererseits, daß das Luftaufnahmevermögen der betreffenden Bodenproben beinträchtigt wird.

Beispiel 12

Man arbeitet hier wieder mit Pflanzbehältern gemäß Beispiel 5. Gurken der Sorte »Marketer« werden in einer Bodenmischung zum Wachsen gebracht, weiche aus Ackerkrume, Torfmull und Perlit im Volumenverhältnis 2:2:1 besteht. Die Pflanzbehälter wurden mit der Bodenmischung ohne Verbesserungsmittel, der Bodenmischung mit handelsüblichen Verbesserungsmitteln von Beispiel 1 und der Bodenmischung mit drei verschiedenen erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmitteln beschickt. Bei letzteren handelte es sich um vernetzte Polyelektrolyte mit dem identischen Monomerenverhältnis Kaliumacrylat zu Acrylamid von 0387. Die drei Proben Nr. 12A bis Nr. 12C zeigten jedoch einen verschiedenen Vernetzungsgrad und daher auch unterschiedliche Wasserhaltefähigkeiten.

Die drei erfindungsgemäßen Verbesserungsmittel

wurden in solchen Mengen mit der Bodenmischung vermengt, daß entsprechend ihrer unterschiedlichen Gleichgewichts-Wasseraufnahmefähigkeit für Leitungswasser doch die gleiche Menge durch das Hydrogel gebundenes Wasser je Pflanzbehälter zur Verfügung stand.

Je 600 g (1200 cm³) der Bodenmischungen wurden mit dem jeweiligen Verbesserungsmittel vermischt und dann in Pflanzbehälter von 16,5 cm Durchmesser eingefüllt. Die Verbesserungsmittel wurden für jeden Pflanzbehälter in den folgenden Mengen verwendet: Kontrollprobe Og, Verbesserungsmittel Nr. 1 15 g, Verbesserungsmittel 12A 4 g, Verbesserungsmittel 12B 3 g und Verbesserungsmittel 12C 23 g· Jeder Pflanzbehälter wurde viermal mit 500 ml Leitungswasser gewässert und dann wurden Zwischenmessungen durchgeführt. Anschließend wurden 15 weitere Bewässerungen durchgeführt und zwar abwechselnd mit Standard-Peter-Düngerlösung und Leitungswasser, so daß im Verlauf von 61 Tagen insgesamt achtmal mit Düngerlösung und siebenmal zusätzlich mit Leitungswasser bewässert wurde. Jeder Pflanzbehälter enthielt eine Gurkenpflanze und die Werte für das Pflanzenwachstum wurden am 43. Tag bestimmt Die in den nachstehenden Tabellen XII, XIIII und XIV angegcbe nen Werte sind jeweils Durchschnittswerte von fünl Pflanzbehältern.

Tabelle XlI Zwischenprüfung der Bodenstruktur nach 5tägiger Bewässerung nur mit Leitungswasser

Gleichgewichis-	Endvolumen	Wasser je C_n-	g/g	Luft je	*C₁,*	Xa
wert X fur	drainicrtes	Behälter	Behälter
Wasserhalte-	Wasser
fahigkeit
(Leitungswasser)
	cm^J	g %	cm'	%	cm³/g

Kontrollprobe Bodenprobe + 12,5 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 1

Bodenprobe + 3,3 g/Liter Verbesserungsmittel Nf. Ι2Λ

Bodenprobe + 2,5 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 12B

0
20

305

470

1017 1166

60,5

61,7

908 74,2

869 74,6

163 16

7 210 18

73 355 29

85 315 27

Fortsetzung

Gleichgewichtswert X fur Wasserhaltefähigkeit (Leitungswasser)

Endvolumen Wasser je C_w drainiertes Behälter Wasser

cm

AV

Luft je C„ Behälter

g/g cm³ % cmVg

Bodenprobe 533

+ 2,1 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 12C

Tabelle ΧΠΙ Pflanzenwachstum nach 43 Tagen

1165

74,5

101 280 24 47

Kontrollprobe

Bodenprobe + 12,5 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 1 Bodenprobe + 3,3g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 12A Bodenprobe + 2,5g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 12B Bodenprobe + 2,1 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 12C

Tabelle XIV

Endprüfr ng der Bodenstruktur nach 61 Tagen

Anzahl von Trieben	Anzahl von Blättern mit einer Länge von 21,3 cm an den Trieben
2,2	1,6
3,6	1,8
5,6	8,6
5,2	6,2
5,0	7,2

	Endvolumen	Wasser je	%	AV	Luft je	C,	-V₁,
	drainiertes	Behälter	58,0		Behälter
	Wasser		55,3
	cm^J	g		g/g	cm³	%	cm -Vg
Kontrollprobe	1016	589		_	102	10	_
Bodenprobe	1205	666	57,4	5	193	16	6
+ 12,5 g/Liter
Verbesserungsmittel Nr. 1
Bodenprobe	1252	719	57,6	33	225	18	21
+ 3,3 g/Liter
Verbesserungsmittel Nr. 12 A
Bodenprobe	1205	694	56,9	35	205	17	34
+ 2,5 g/Liter
Verbesserungsmittel Nr. 12B
Bodenprobe	1202	684	38	192	16	36
+ 2,1 g/Liier
Verbesserungsmittel Nr. 12C

Aus den Daten für das Pflanzenwachstum ergibt sich eindeutig die Verbesserung der Bodenqualität. Die Anzahl der Triebe hat sich ganz signifikant um 150% und die Anzahl der Blätter mit einer Länge von mehr als 13 cm an den Trieben hat sich um 400% gegenüber der Kontrollbodenprobe verbessert. Insbesondere wird aus den Daten ersichtlich, daß das Pflanzenwachstum durch die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel in dramatischer Weise verbessert wird.

Beispiel 13

Man arbeitet mit Pflanzbehältern wie in Beispiel 5. Es wird der Einfluß eines erfindungsgemäßen Verbesserungsmittels Nr. 13 mit einem Monomerenverhältnis von Kaliumacrylat zu Acrylamid von 0,348 und des handelsüblichen Verbesserungsmittels Nr. 1 von Beispiel 1 in bezug auf das Wachstum von Stangenbohnen (PhaseQlus vulgaris) bestimmt. Als Bodenmischung dient eine im Handel erhältliche Mischung für Pflanzungen in Gewächshäusern aus 45 Volumenprozent Torfmull, 40 Volumenprozent Holzspäne und Rindenteile, 10 Volumenprozent Bimsstein und 5 Volumenprozent Sand und zusätzlichem Düngemittel, Jeder Behälter von 16,5 cm Durchmesser enthielt 320 g (1200 cm³) der Bodenmischung und eine Bohnenpflanze. Nach vier Bewässerungen mit jeweils 500 ml Leitungswasser wurden die

ersten Messungen vorgenommen. Anschließend erfolgten neun weitere Bewässerungen mit je 500 ml Leitungswasser und dann noch zwei zusätzliche Bewässerungen mit je 500 ml Standard-Peter-Düngerlösung. Das handelsübliche Verbesserungsmittel Nr. 1 wurde jedem Behälter in einer Menge von 10 g (8,3 g/Liter Boden) zugesetzt. Das erfindungsgemäße Verbesserungsmittel Nr. 13 wurde jedem Behälter nur in einer Menge von 2 g (1,7 g/Liter Boden) zugesetzt Insgesamt wurde das Pflanzenwachstum über 45 Tage verfolgt. Sobald die Pflanzen zum Blühen kamen,

10

wurden alle Behälter siebenmal bewässert, um eine vollständige Sättigung sicherzustellen, und dann wurde dis Oberfläche mit einem Kunststoffilm abgedeckt, um weitere Verdunstungsverluste zu vermeiden. Schließlich ließ man die Pflanzen verwelken. Bei dem ersten Anzeichen des Verwelkens wurde in jedem Behälter der Wassergehalt bestimmt und dann mit der Kontrollprobe verglichen. Die in den nachstehenden Tabellen XV und XVI angegebenen Werte sind Mittelwerte von fünf Pflanzbehältern.

Tabeüe XV

End volumen Wasser je C₁₁ drainiertes Behälter Wasser

Luft je
Behälter

cm

g/g

(nach viermaligem Bewässern mit Leitungswasser)

Kontrollprobe

Bodenprobe

+ Verbesserungsmittel Nr. 1

Bodenprobe

+ Verbesserungsmittel Nr. 13

Kontrollprobe

Bodenprobe

+ Verbesserungsmittel Nr. 1

Bodenprobe

+ Verbesserungsmittel Nr. 13

1005
1091

1059

595 715

716 59,7
64,8

67,6

(nach voller Reife, 45 Tage) 962 601 62,5

1053 671 63,7

1076

684 63,6

U 6Λ

7
42

210
230

265

144
190

237

21
21

25

15
18

22

47

Tabelle XVI

Erhöhung der fur die Pflanze verfügbaren Wassermenge vor dem Verwelken

Wasser-

halte-

fiihigkcit

Verfügbares
Wasser verbraucht durch
die Pflan7.e je
Behälter

Unterschied nämlich ein Fünftel der Menge, mit c?r das Bodenverbesserungsmittel Nr. 1 angewendet worden ist. Die Meßdaten bestätigen ferner, daß daj vom erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel sorbierte Wasser für die Pflanzen in einem hohen Prozentsatz zur Verfügung steht. Etwa 2 g des erfindungsgemäßen Bodenverbesse-4Ί rungsmittels vermögen etwa 100 g zusätzliches Wasser aufzunehmen, das die Pflanze vor dem Verwelkungsstadium auch für ihr Wachstum nutzen kann.

V)

Kontrollprobe 36,6 352

Bodenprobe 42,4 446 +27

+ Verbesserungsmittel Nr. I

lOg/Eehälter "

Bodenprobe 42,0 452 +28

+ Verbesserungsmittel Nr. 13
2 g/Behälter ho

Diese Daten bestätigen, wie sehr das Luftaufnahmevermögen und die Wasserhaltefähigkeit während des Wachstums der Bohnenpflanzen über lange Zeiträume durch das erfindungsgemäße Bodenzusatzmittel verbes- t>i sert werden. Diese Verbesserungen zeigen sich selbst dann, wenn das erfindungsgemäße Bodenzusatzmittel nur in sehr geringer Konzentration angewendet wird, Beispiel 14

Es wird das Wachstum von Tomatenpflanzen der Sorte »Big Boy« mit und ohne Zusatz des erfindungsgem?ßen Bodenverbesserungsmittels Nr. 13 geprüft. Als Boden dient eine Mischung aus Ackerkrume, Torfmull und Sand im Volumenverhältnis 1 : 1 : 1. Es wurden im Handel erhältlicl ; Behälter aus Preßfaser mit den Abmessungen 14 χ 19,7 χ 7 cm verwendet. Jeder Behälter enthielt 853 g (1200 cm') Bodenmischung und jeweils 12 umgesetzte Tomatenpflanzcn. Insgesamt wurden für diesen Versuch zehn Behälter mit insgesamt 120 Tomatenpflanzen verwendet, wobei fünf Behälter zur Kontrolle dienten und fünf Behälter jeweils 7,3 g erfindungsgemäßes Verbesserungsmittel Nr. 13 enthielten, was 6,1 g/Liter Boden entspricht. Die Behälter wurden je nach Bedarf während der insgesamt 60 Tage währenden Wachstumsperiode gewässert und entsprechend nach Bedarf mit Standard-Peter-Düngerlösung behandelt. Nach 60 Tagen wurden alle Tomatenpflanzen nochmals sorgfältig durchgewässert und dann ließ

man sie stehen. Die Kontrollpflanzen verwelkten innerhalb von vier Tagen, die Pflanzen mit dem erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel aber erst in sieben Tagen, was einer 75prozentigen Verbesserung entspricht Nach dem Verwelken wurden die Pflanzen in Bodenhöhe abgeschnitten, im Ofen 24 Stunden lang bei HO³C getrocknet und dann gewogen, um so eine Bewertung für daa Ausmaß des Wachstums zu erhalten. Die 60 Kontrollpflanzen hatten im Durchschnitt ein End-Trockengewicht von 0,71 g je iu Pflanze. Die 60 Pflanzen mit dem erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel hatten jedoch ein entsprechendes Trockengewicht von 0,92 g je Pflanze, was einer Verbesserung von 30% entspricht Hieraus ist ersichtlich, daß besser gewachsene Pflanzen in einem Boden gezüchtet werden können, der ein erfindungsgemäßes Bodenverbesserungsmittel enthält und daß diese Pflanzen auch imstande sind, längere Zeiträume zwischen den einzelnen Bewässerungen zu überstehen, ohne daß sie verwelken.

Beispiel 15

Drei verschiedene Chrysanthemenarten wurden in einer Bodenkontrollprobe und einem Boden gezüchtet, der das erfindungsgemäße Verbesseningsmitte! Nr. 13 enthielt Die Bodenmischung bestand aus 3 Volumentei-

Tabelle XVII

Tage bis zum Verwelken len Torfmull, 2 Volumenteilen Perlit, 2 Volumenteilen Vermiculit und 2 Volumenteilen Sand, Ois Chrysanthemen wurden in Plastikbehältern von 20 cm Durchmesser gezüchtet, welche jeweils 1445 g der Bodenmischung enthielten (2600 cm³). In jeden Behälter wurden drei mit Wurzeln versehene Setzlinge der folgenden Chrysanthemenarten eingesetzt: »Grandchild«, »White Grandchild«, und »Illini Spinningwheel«. Für jede Chrysanthemenart wuden 18 Behälter verwendet, so daß für diesen Versuch insgesamt 162 Pflanzen eingesetzt wurden. Die Hälfte der Behälter diente für Kontrollmessungen, die andere Hälfte enthielt jeweils 10 g des Verbesserungsmittels Nr. 13 (8,3 g/Liter Boden).

Die Pflanzen wurden im Freiland gezogen und neun Wochen lang durch Regen oder durch Sprühen gewässert. Anschließend wurden sie Ίη das Gewächshaus verbracht, um ihr Verhalten an Ort zu prüfen. Nach einer sorgfältigen Bewässerung ließ man alle Pflanzen verwelken. Die Verwelkungszeit wur⁴: zu demjenigen Zeitpunkt bestimmt, wenn die Blätter bereits verwelkt waren und die Blüten anfingen zu verwelken. Die Zeit bis zum Verwelken ist selbstverständlich für den berufsmäßigen Blumenhändler von außerordentlicher Bedeutung. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle XVII zusammengefaßt

	Chrysanthemenart	δ	»White Grand child«
	»Illini« »Grand child«	11	8
Kontrollprobe	4	+ 63	11
Bodenprobe + Verbesserungs mittel Nr. 13	7		+ 63
Prozentuale Verbesserung	+ 75

Die vorstehenden Daten zeigen d.e außerordentlichen Verbesserungen, weiche bezüglich der Verwelkungszeit von wertvollen Blumenarten erzielt werden können, wenn man den Boden, in dem sie wachsen, mit einem erfindungsgemäßei; Bodenverbesserungsmittel behandelt.

Beispiel 16

Es werden zwei verschiedene Weihnachtssternsorten, nämlich die Sorte »Eckespoint C-I Red« und die Sorte »Dark Red Annette Hegg« in einer Bodenmischung des Cornell-Typs gezüchtet, die aus Torfmull, Vermiculit, Perlit und ein Liter Ackerkrume je 353 Liter der fertigen Mischung besteht Die Wachstumsversuche werden mit einer Kontrollprobe, mit einr Probe, die zusätzlich das bekannte Verbesserungsmittel Nr. 1 von Beispiel 1 und einer Probe, die zusätzlich das erfindungsgemäße Verbesserungsmittel Nr. 13 enthält, durchgeführt. Bei diesem Wachstumstest sollten die Pflanzenstöcke an sich gezüchtet werden, man wollte aber keine blühenden Pflanzen für den Verbrauchermarkt erhalten. Das 3/folgskriterium für diesen Wachstumsversuch war daher die Anzahl von Ablegern mit einer Länge von mehr als 5 cm und die Gesamtanzahl der gebildeten Zweige.

Für jede Sorte wurden 12 Behälter verwendet. Jeder Behälter mit einem Durchmesser von 16,5 cm enthielt

j(i 186 g der Bodenmischung (1100cm^J) und eine Weihnachtssternpflanze, iiodenverbesserungsmittel Nr. 1 wurde in einer Konzentration von 8,8 g je Behälter (8,0 g/L'ter Boden) und in einer Konzentration von 13,^g je Behälter (12 g/Liter Boden) geprüft. Das erfindungsgemäße Bodenverbesserungsmittel Nr. 53 wurde nur in einer Konzentration von 4,4 g je Behälter (4 kg/m³) untersucht. Das Bewässern erfolgte je nach dem Erfordernis, gewöhnlich in Form der Standard-Peter-Düngerlösung, jedoch mit einem Gehalt von 250TpM Stickstoff entsprechend dem Typ

N-P₂O₅-K₂O

von 25- 10- 10. Am siebten Tag nach dein Einpflanzen wurden die ersten 3 bis 4 cm des neuen Wachstums durch Hand abgeschnitten, um die Bildung von Trieben

bi zu begünstigen, d. h. die ab Ableger verwendbaren Zweige. Nach 25 Tagen wurden die Blätter mit einem im Handel erhältlichen Wachstumszügler besprüht, und zwar in einer Menge von 3000 TpM, um das Wachstum

37

zu regulieren (Trimethyl^-chloräthylammoniumchlorid der Firma American Cyanamid Co.). Nach 45 Tagen wurden alle Triebe mit einer Länge über 6 cm als verwendbar abgeschnitten. Die kleineren Zweige, falls sie größer als 2 cm waren, wurden ebenfalls entfernt. Die Anzahl der Triebe oder Ableger und die Anzahl der

Tabelle XVIII

Pflanzensorte »Eckespoint C-I Red«

kleineren Zweige wurde gezählt. Zusätzlich wurde das Gesamtgewicht der Triebe und kleineren Zweige bestimmt, um auch hieraus eine Bewertung der Wirksamkeit der Bodenverbesserungsmittel vorzunehmen. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind nachstehend in den Tabellen XVIII und XIX zusammengestellt.

Kontrollprobe Bodenprobe + 8 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 1

Bodenprobe + 12g/Liter Verbesserungsmittel Nr. I

Bodenprobe + 4g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 13

Anzahl der Verbes-	%	42	Anzahl	Verbesserung	Gesamt	Verbes
Ableger sprung	42	kleiner		gewicht der	serung
>6cm von	Zweige von		Ableger
12 l'flanz-	12 I'flanz-		und kleinen
hchiiltern	hchiiltcrn		Zweige von
	%	6 Behältern	n/
60	_	82	-
63	+5	77	-6

Vergleich

54

52

68

66

+ 13

+ 10

Erfindung 122

128

+49

+56

Tabelle XIX

Pflanzensorte »Dark Red Annette Hegg«

Anzahl der	Verbesse	Anzahl	Verbesse	Gesamtgewicht	Verbesse
Ableger	rung	kleiner	rung	der Ableger	rung
>6cm von		Zweige von		und kleinen
12 Pflanz		12 Pflanz-		Zweige von
behälter!	7»	behältern	%	6 Behältern	%

Kontrollprobe Bodenprobe + 8 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 1

Bodenprobe .+ 12 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 1

85 95

97
108 +11

Vergleich

Bodenprobe )

+ 4 g/Liter t

Verbesserungs- I

mittel Nr. 13 J

96

112

117 +21

125 +29

Erfindung 133 137

+3

177

190

+33

+43

Das bekannte Verbesserungsmittel Nr. 1 führte in der geringeren Konzentration zu keiner wesentlichen Erhöhung der Anzahl der Triebe oder ihres Gesamtgewichts. Nur in der höheren Konzentration zeigte dieses Bodenverbesserungsmittel eine Wirkung, insbesondere bezüglich der Sorte »Eckespoint«. Das erfindungsgemä-

Qe Verbesserungsmittel zeigte daher in einer Konzentration, die nur dem dritten Teil des bekannten Verbesserungsr! jttels entsprach, eine wesentliche Verbesserung bezüglich des Wachstums beider Pflanzensorten.

Beispiel 17

Vier Versuchsflächen in Form von erhöhten Saatbetten mit einer Länge von jeweils 101,6 cm und zwei Saatreihen je Bett, wobei die Saatreihen »':inen Abstand von 25,4 cm voneinander hatten, wurden für diese Versuchsreihe eingesetzt. Der Boden entsprach einem Boden mit starkem Tongehalt, wie er beispielsweise in Salinas Valley, Kalifornien vorkommt. Die Stellen für das Einbringen der Aussaat wurden mittels eines Pflanzstockes hergestellt, hatten eine Breite von 19,5 mm und eine Tiefe von 12,7 mm. In jede

wiirdp pin iialaKampn Hpr £nrtp »Hart-

Kontrollaussaaten

Aussaat mit Trockenform des
Verbesserungsmittels

Aussaat mit Hydrogelform des
Verbesserungsmittels

0,5% sichtbarer
Keimsproß

30%

49%

sichtbarer
Keimsproß

Beispiel 18

Teilchen des erfindungsgemäßen Verbesserungsmittels Nr. 13 sowie Überzugsmittel in Pulverform wurden entweder trocken oder angefeuchtet in Konzentrationen von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent in einem Kunststoffbeutel heftig miteinander geschüttelt, um auf diese Weise die Polymerisatteilchen mit einem Überzug zu versehen. Die Teilchen des Verbesserungsmittels entsprachen einer Maschengröße kleiner als ein 10 Maschen US-Standard-Sieb und größer als ein 60 Maschen US-Standard-Sieb. Es wurden insgesamt sieben Versuche durchgeführt und jeweils 3,2 g des mit einem Überzug versehenen Verbesserungsmittels mit 200 cm³ eines feuchten Ackerbodens vermischt, der mit Torfmull und Humus angereichert war.

Es wurden die folgenden sechs Überzugsmittel geprüft:

ι ο

nell« eingelegt. Anschließend wurde eine der nachstehenden weiteren Behandlungsweisen durchgeführt. -'<>

Für die Kontrollprobe wurde auf jedes Saatkorn an 50 verschiedenen Stellen etwa ein halber Teelöffel voll Vermiculit aufgegeben und dann über dem Samen festgedrückt, um ein gutes Ausfüllen der gebohrten Löcher zu erreichen. Bei der zweiten Behandliingsweise -'"■ wurde eine Mischung aus Vermiculit und 0,025 g trockenes Polymer bei 50 Aussaatstellen aufgebracht. Bei der dritten Behandlungsweise wurde an weiteren 50 Aussaatstellen jeweils ein halber Teelöffel voll (2,5 g) eim - Hydrogels (etwa 0,01 g Trockenpolymer) aufge- 3» bracht, welches vorher in Leitungswasser voll aufgequollen worden war. Bei dem Hydrogel handelte es sich um das erfindungsgemäße Verbesserungsmittel Nr. 13 mit einem Monomerverhältnis von Kaliumacrylat zu Acrylamid von 0,348. i->

Alle vier Versuchsflächen wurden dann gleichmäßig mit etwa 12,7 mm Wasser bewässert. Nach vier regenlosen Tagen, gerechnet ab der Aussaat, wurde die Anzahl der Keimungen, d. h. die Anzahl der sich zeigenden sichtbaren Keimsprosse, gezählt. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt:

Überzugsmittel Nr. I, bestand aus sehr stark hydrophoben Teilchen eines Aerosol-siliciumdioxid (Fabrikat der Firma Tulco, Inc., North Billerica, Massachusetts). Diese Kieselsäureteilchen hatten einen nominalen Teilchendurchmesser von 0,007 Mikron, eine theoretische Oberflächenausdehnung von 325 m²/g, eine durch Stickstoffadsorption bestimmte Oberflächenausdehnung von 225 m*/g und eine Schüttdichte von 0,04806 g/cm³.

Überzugsmittel Nr. 2 war ein hydrophiles Aerosol-silieiumdioxid (Handelsprodukt der Firma Cabot Dorporation, Typ CAB-O-SIL M-5). Diese Kieselsäureteilchen zeigten eine extrem kleine Teilchengröße und eine große Oberflächenausdehnung zwischen 50 und

60

Überzugsmittel Nr. 3 war ein hydrophobes Aerosolsiliciumdioxid (Handelsprodukt der Firma Cabot Cor nnrutinn Tvn 5ülanr»v 1ΠΠ ^r ~ *.. ' ' ^{J r} ''

Überzugsmittel Nr. 4 war ein aus Douglas-Fichten hergestelltes Holzmehl (Handelsprodukt der Firma Menasha Corporation, Oregon) mit einer solchen Teilchengröße, daß 99% durch ein 100 Maschen US-Standard-Sieb hindurchgingen. Die Polymerteilchen wurden mit einer 2prozentigen Polyvinylalkohoilösung angefeuchtet, um zu erreichen, daß das Holzmehl auf ihrer Oberfläche festhaftet.

Überzugsmittel Nr. 5 bestand aus pulverförmiger Diatomeenfiltererde, die stark hydrophil ist (Handelsprodukt der Firma Johns Manville Product Corp., bekannter Handelsname »Celite«), mit einer solchen Teilchengröße, daß 99% durch ein 150 Maschen US-Standard-Sieb hindurchgingen.

Überzugsmittel Nr. 6 war hydrophober Talkumpuder (Handelsprodukt der Firma Whittaker Clark and Daniels, Inc.) mit einer solchen Teilchengröße, daß 99% durch ein 120 Maschen US-Standard-Sieb hindurchgingen.

Die Wirksamkeit jedes Überzugsmittels wurde im Vergleich mit nicht überzogenem Bodenverbesserungsmittel gemäß der Erfindung geprüft und zwar bezüglich einer Verhinderung der raschen Adsorption von Bodenfeuchtigkeit, wodurch Klumpenbildung hervorgerufen wird. Eine solche Klumpenbildung würde eine homogene Vermischung der Polymerieilchen mit dem Boden verhindern. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in der nachstehenden Tabelle XX zusammengefaßt.

Tabelle XX

Überzugsmittel

Aufgebrachtes
Überzugsmittel,
Gewichtsprozent

Wirksamkeit des mit
Überzugsmittel modifizierten Bodenverbesserungsmittels
Nr. 13 im Vergleich
zu unmodifiziertem
Verbesserungsmittel

Nr. Nr. Nr. Nr. Nr.

Nr. 1/2
1/2
1/2
3

1/2

sehr viel besr-r

schlechter

sehr viel besser

besser

gleich oder ein

wenig schlechter

etwa besser

b5 Obwohl die vorstehenden Vergleichsversuche mit einem erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel in Form eines vernetzten Copolymerisats aus Kalium-

acrylat und Acrylamid durchgeführt worden sind, können auch die verschiedensten anderen vernetzten Polyelektrolyte eingesetzt werden, sofern sie die vorstehend angegebenen Bedingungen erfüllen.

Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel werden durch die Pflanzen selbst nicht in bemerkenswertem Ausmaß verbraucht, sondern sie wirken als inerte Komponenten in entsprechenden Pflanzenwuchsmittel^ bis sie die Bodenlösung absorbieren und damit ein entsprechendes Nahrungsreservoir für die Pflanzen werden.

Da die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel organische und anorganische Verbindungen und/ oder Lösungen der verschiedenster, lösbaren Stoffe in wäßrigen oder organischen Lösungsmitteln innerhalb

ihrer Polymermatrix einlagern oder sorbieren und dann diese adsorbierten Mittel wieder an die Umgebung abgeben können, und da sie außerdem in der Lage sind, das Luftaufnahmevermögen im aufgequollenen Zustand von Bodenstrukturen zu verbessern, ergeben sich breite Anwendungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Pflanzenzüchtung und des Ackerbaus. Aktive Stoffe werden durch die unlöslichen Bodenverbesserungsmittel gemäLS der Erfindung chemisch nicht beeinflußt und reagieren nicht in merklicher Weise mit diesen. Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel eignen sich daher ausgezeichnet dazu, um die an sich bekannten Funktionen von Wasser und anderen aktiven Stoffen oder Chemikalien für Zwecke des Ackerbaus und der Pflanzenzucht zu verbessern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Bodenverbesserungsmittel mit einem Gehalt an einem teilchenförmigen Polyelektrolyten, dadurch gekennzeichnet, daß der Polyelektrolyt durch Vernetzung wasserunlöslich gemacht worden ist, eine Teilchengröße von 74 μπι bis 2,38 mm aufweist, in Kontakt mit wäßrigen Flüssigkeiten in Hydrogele Obergeht, mehr als das Hundertfache seines Eigengewichts an destilliertem Wasser bzw. mehr als das Fünfundsiebzigfache seines Eigengewichts einer Standarddüngerlösung bzw. mehr als das Fünfzehnfache seines Eigengewichts einer 500 ppm Calciumionen enthaltenden Lösung reversibel sorbiert und desorbiert