DE2737941C3 - Bodenverbesserungsmittel - Google Patents
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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
4r> seines Eigengewichts einer 500 ppm Calciumionen
enthaltenden Lösung reversibel sorbiert und desorbiert.
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
hr) 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 err!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
(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;
Dn = die Dichte der einzelnen Teilchen, d. h. das
Dn = die Dichte der einzelnen Teilchen, d. h. das
spezifische Gewicht der Bodenmischung.
Die Wasserhaltefähigkeit und das Luftaufnahmevermögen können wie folgt definiert werden:
CM. = Wasserhaltcfähigkeit in Prozent =
Volumen Wasser (cm3) χ 100
Volumen der Bodenprobe (cm3) Ca = Luftaufnahmevermögen in Prozent = T — Cw
Die Erhöhung im Wasser- und Luftgehalt je Gewichtseinheit Bodenverbesserungsmittel kann durch die
folgenden Gleichungen wiedergegeben werden:
X. =
(durch behandelte Bodenprobe
zurückgehaltenes Wasser in g)
zurückgehaltenes Wasser in g)
(durch Kontrollprobe
zurückgehaltenes Wasser in g)
zurückgehaltenes Wasser in g)
Bodenverbesserungsmittel in g
(durch behandelte Bodenprobe
aufgenommene Luft in cm3)
aufgenommene Luft in cm3)
(durch Kontrollprobe
aufgenommene Luft in cm3)
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 Xw 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 Xw
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 cmJ 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
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
I ΛΛ ·*» ni
Anr· \
<ιΓ»η·ιΓη>ιΚ
— · FJ 1 . 1
Oberflächcnausdehnung größer als etwa 50 mJ/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.
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
■■- 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.
ver- gewicht gewichls- halt- Ver
auf-
bessern ngsmittcl
menge
zustand fähig- suchs- nähme- je Ver-
ablaufen- keit Cn säule ver- suchs-
de Wasser- mögen säule
menge Ca
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
1,1
48,1
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.
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.
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 Cn, 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.
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.
Boden- Trocken- Im Gleich- Wasser- H2O je Luft- Luft- Xn 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
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.
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 Ca | 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
Mischungstype 1-1-1
+ 3,9 g/Liter Verbesserungsmittel Nr. 3
Teilchengröße: Fraktion
zwischen -10 und +40-Maschensieb
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.
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 Cw 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 Xw 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.
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
141
217
Π 6
10,9
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)
(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 (120QcmJ). 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.
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
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
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 Xw von zunächst 87 g
Polymer auf 22 g H2O/g Polymer absinkt
Polymer auf 22 g H2O/g Polymer absinkt
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
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
+ 3,8 g/Liter
Verbesserungstnittel Nr. 6
Bodenprobe
+ 6,3 g/Liter
Verbesserungsmittel Nr. 6
+ 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.
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.
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 |
Cn | 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
Behälter
Kontrollprobe 1165
Bodenprobe 1335
+ Verbesserungsmittel Nr. 7
(Erfindung)
(Erfindung)
Bodenprobe 1272
VerbesseningsmiUel Nr. 9
(Vergleich)
(Vergleich)
Bodenprobe 1272
+ Verbesserungsmittel Nr. 10
(Vergleich)
Bodenprobe 1241
+ Verbesserrngsmittel Nr. 11
(Vergleich)
Bodenprobe 1365
+ Verbesserungsmittel Nr. 8
(Vergleich)
(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-
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
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
500 TpM Ca++
36/500-VerhäItnis
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.
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.
Gleichgewichis- | Endvolumen | Wasser je Cn- | g/g | Luft je | C1, | Xa |
wert X fur | drainicrtes | Behälter | Behälter | |||
Wasserhalte- | Wasser | |||||
fahigkeit | ||||||
(Leitungswasser) | ||||||
cmJ | 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
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 Cw drainiertes Behälter
Wasser
cm
AV
Luft je C„
Behälter
g/g cm3 % cmVg
+ 2,1 g/Liter
Verbesserungsmittel Nr. 12C
1165
74,5
101 280 24 47
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
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 | ||||||
cmJ | 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
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
1091
1059
595 715
716 59,7
64,8
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
42
210
230
230
265
144
190
190
237
21
21
21
25
15
18
18
22
47
Erhöhung der fur die Pflanze verfügbaren Wassermenge
vor dem Verwelken
Wasser-
halte-
fiihigkcit
Verfügbares
Wasser verbraucht durch
die Pflan7.e je
Behälter
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
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-
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.
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 (1100cmJ) 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
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
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
Verbesserungsmittels
Aussaat mit Hydrogelform des
Verbesserungsmittels
Verbesserungsmittels
0,5% sichtbarer
Keimsproß
Keimsproß
30%
49%
sichtbarer
Keimsproß
Keimsproß
sichtbarer
Keimsproß
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.
Überzugsmittel
Aufgebrachtes
Überzugsmittel,
Gewichtsprozent
Überzugsmittel,
Gewichtsprozent
Wirksamkeit des mit
Überzugsmittel modifizierten Bodenverbesserungsmittels
Nr. 13 im Vergleich
zu unmodifiziertem
Verbesserungsmittel
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
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 (1)
- 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
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