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Bodenverbesserungsmittel Die Erfindung betrifft Bodenverbesserungsmittel
zur Steigerung der Ernteerträge und zur Verhinderung der natürlichen Erosion. Diese
Mittel sind :Wischpolymere eines Maleinsäurederivats mit einem anderen polymerisierb-aren,
monoolefinischen Polymer und werden dem Boden in Mengen von o.o.oi bis 2 Gewichtsprozent
zugefügt.
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Die Brauchbarkeit und die günstigen Eigenschaften der Bodenschichten
der Ackerkrume und des Untergrundes hängen wesentlich von der physikalischen Struktur
des betreffenden Bodens ab. Obgleich die meisten. Böden eine feine Verteilung aufweisen,
wie sie für das Pflanzenwachstum erforderlich ist, so fehlt es doch bei vielen an
den physikalischen Eigenschaften, die das Pflanzenwachstum ermöglichen und die für
die Ausübung der verschiedenen Pflanzenfunktionen geeignet sind. Zusätzlich zu den
Pflanzennährstoffen muß ein Boden auch eine kontinuierliche Zufuhr sowohl an Luft
als auch an Feuchtigkeit erhalten. Böden von schlechter Struktur können während
der feuchten Jahreszeit an Wasserüberfluß leiden, so daß der Luftzutritt, der für
das optimale Wachstum und die Entwicklung der Pflanze notwendig ist, abgeschnitten
wird. Böden schlechter Struktur können durch Verdampfung von Wasser an der Oberfläche
infolge übermäßiger Kapillarwirkung Feuchtigkeit verlieren. Den darin wachsenden
Pflanzen fehlt dann die erforderliche kontinuierliche und reichliche Versorgung
mit Feuchtigkeit. Die letztere Wirkung tritt auch übermäßig ein bei stark verfestigten
Böden, in denen auch das Wachstum der
Wurzeln und Stengel infolge
der ungünstigen Wachstumsbedingungen verzögert wird. In Böden von schlechter Struktur
wird häufig ein geringes Keimvermögen der darin ausgesäten Samen beobachtet, das
auf den Mangel sowohl an Luft als auch an Feuchtigkeit zurückzuführen ist, die für
ein normales Keimen erforderlich sind.
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Es ist auch bekannt, daß Böden. schlechter Struktur einer Erosion
ausgesetzt sein können, weil sie, wenn es stark regnet, bald mit Wasser gesättigt
werden und der Überschuß an Feuchtigkeit dann über die Oberfläche des Bodens oder
in Bächen abfließt. Dieses Oberflächenwasser wäscht die feinen Bodenteilchen aus,
und es werden hierdurch große Mengen wertvollen Bodens fortgespült. Die Menge des
Oberflächenwassers wird sowohl durch die Unfähigkeit des Bodens, Oberflächenwasser
zu absorbieren, erlhöht als auch durch die Unfähigkeit des Bodens, die Weiterleitung
des Wassers zu den darunterliegenden Bodenschichten oder zu den natürlichen Wassermengen
herbeizuführen.
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Das Problem der Verbesserung der Anbaufähigkeit der Böden und das
Problem der Verhinderung der Erosion kann gelöst werden oder bestehende Nachteile
können erheblich vermindert werden, wenn man Mittel anwendet, die die physikalische
Struktur des Bodens verbessern. Wenn der Boden gepflügt und geeggt wird, kann man
eine lockere Struktur herstellen, die die Feuchtigkeit besser zurückhält und auch
zur Förderung des Pflanzenwuchses ausreichend Luft enthält. Diese Verbesserung der
Bodenstruktur durch die Bodenbearbeitung :dauert nicht lange an, und der Einfluß
von Regen und Sonne wird bald bewirken, daß der Böden zusammenfällt und austrocknet
und dabei . seine Eigenschaften verliert. Wenn ein Boden eine Anzahl von Jahren
kultiviert worden ist und besonders wenn regelmäßig organische Düngemittel zugeführt
werden, kann der Boden allmählich eine bleibend gute Struktur erhalten. Man glaubt,
daß diese Verbesserung der Struktur auf die verschiedenen Humusstoffe zurückzuführen
ist, einschließlich der Polysaccfiaride, die durch die Bodenbakterien gebildet werden,
die die organischen Bestandteile zersetzen. Die verbesserte Bodenstruktur ermöglicht
es, daß größere Mengen Luft zugegen sind und gestattet die Aufrechterhaltung einer
gleichmäßigeren Wasserzufuhr zu dem Boden, wodurch auch ein geeigneteres Medium
für die Kultur der Bodenbakterien hergestellt wird. Bei diesem Verfahren wird die
Bodenstruktur durch einen Anhäufungsprozeß verbessert, da Ton- und schwere Lehmböden
viele Jahre benötigen; um zu einer brauchbaren Struktur zu gelangen, ist es erwünscht,
Mittel herzustellen, die die Bildung fruchtbarer Böden beschleunigen. Die Entwicklung
einer guten Struktur durch intensive mechanische Kultivierung ist nicht nur kurzlebig,
sondern auch häufig für den Pflanzenwuchs nachteilig infolge der Abtrennung der
flachstehenden Nährwurzeln. Wenn man eine dauernd verbesserte Struktur erhalten
könnte, ohne daß man die Oberflächenschichten mechanisch aufbricht, so könnten das
Wachstum und die Ernteergebnisse verbessert werden.
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Böden von bleibend guter Struktur zeigen feine Bodenpartikelchen,
die zu größeren Klumpen oder Krumen zusammengebacken sind, die der Luft einen leichten
Zutritt zu ihren Zwischenräumen gestatten und die zur gleichen Zeit Wasserdampf
innerhalb der Krumen zurückhalten. Ein Boden einer derartigen Struktur verliert
nicht übermäßig Feuchtigkeit durch Verdunstung infolge der isolierenden Wirkung
der Zwischenräume oder nichtkapillaren Poren, die Luft von hohem Feuchtigkeitsgehalt
enthalten, die eine übermäßige kapillare Wirkung verhindert. Ein derartiger Boden
schrumpft beim Trocknen nicht zusammen und bildet .auch keine Spalten und Risse
und besitzt eine natürliche Oberflächendecke, weiche die @erdunsturng vermindert.
Auf diese Weise kann ein optimaler Feuchtigkeits- und Luftgehalt lange Zeit hindurch
gehalten werden.
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Die erfindungsgemäßen Bodenverbesserungsmittel können in verschiedenster
Weise zur schnellen Verbesserung der Struktur von Garten-und landlWirtsch.aftlichen
Kulturböden verwendet werden, insbesondere dort, wo unfruchtbare Unterschichten
des Badens freigelegt worden sind.
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Sie sind auch zur Verbesserung durchschnittlicher Böden brauchbar,
insbesondere in Gegenden, in denen organische Düngemittel nicht zur Hand sind. Sie
sind ferner auch brauchbar, um 'das Wachstum von Wurzelfrüchten in Gegenden zu ermöglichen,
in denen dichter Tonboden die normale Entwicklung solcher Feldfrüchte verhindert.
Sie sind auch weiterhin in dürren Gegenden, wo die Zurückhaltung der Bodenfeuchtigkeit
und die Verminderung von Verdunstung durch die Sonne erwünscht sind, nützlich. Diese
ist auch brauchbar beim Anpflanzen von Grünflächen auf Wegrändern, bei aufgefüllten
Böden und bei begradigten Ufern, wo eine Bekämpfung der Erosionsgefahren notwendig
ist, bis solche Anpflanzungen fest verwurzelt sind. überdies ist die Erfindung bei
der Verhinderung der Erosion in Gegenden brauchbar, in denen die Oberflächenvegetation
durch Naturereignisse oder durch den Mißbrauch des Bodens zerstört worden ist.
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Es wurde gefunden, daß Böden, insbesondere Ton und Schlamm, sowie
Lehmböden schlechter Struktur, durch' die Zugabe von Spuren wasserlöslicher Mischpolymerer
von Maleinsäurederivaten sehr verbessert werden können. Geeignete Mischpolymere
werden durch die folgenden Strukturformeln dargestellt:
In dieser Formel sind X und Y die gleichen oder verschiedene Radikale
der Gruppe, d iie besteht aus -OK, ONa, -01/2Ca, -ONH4, -ONRH3, -ONR2H2, -ONR3H,
-ONR4, -OH, -NH2, -OCH,, -NR2, -OCH, -CH2 NR -0R, -N -C2H4 -NR2,-NHR, und N R2,
wobei nicht mehr als ein X und Y -O Rist und in. der Z, Z', Z", Z"' Radikale der
Gruppe bedeuten, die aus C 0:O R besteht, vorwiegend handelt es sich bei Z, Z',
Z", Z"' um Wasserstoff und nicht mehr als ein der mit Z, Z'', Z", Z"' bezeichneten
Bestandteile gehört zur Gruppe -O C O C H3, -OH, -C6 H., -O C O H, -O R, -C O O
R und -C O O H, und alle Radikale der Gruppe Cl und CH, befinden sich an
demselben Kohlenstoffatom. R ist in obiger Formel ein aliphatisches Kohlenwasserstoffradikal,
das i bis 4 Kohlenstoffatome enthält, und ia ist eine ganze Zahl, die den Grad der
Mischpolymerisation anzeigt.
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Geeignete Maleinsäurederivate, die zur praktischen Verwendung als
Bodenverbesserungsmittel geeignet sind, sind Maleinsäure, VIaleinsäureanhydrid,
Amidomaleinsäure, Maleinsäureamid, die Maleinsäuresalze der Alkalien und der alkalischen
Erden und des Ammoniums, die Di-(ßaminoäthyl) - maleate, Di - (methylaminoäthyl)
-maleate, Di-(N, N-dimethyl-ß-aminoäthyl)-maleate und die verschiedenen Salze, Amide
und; Aminoalkylester der Alkylhalbester der Maleinsäure. Von besonderem Wert sind
die Derivate, bei denen die Alkylradiikale bis zu 4 Kohlenstoffatome enthalten.
Gleiche Derivate ,der Chlormaleinsäure und der Methylmaleinsäure können auch angewandt
werden.
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Geeignete Monomere, die unter die Erfindung fallen, wie sie im vorhergehenden
Abschnitt angeführt werden, sind Styrol, Vinylchlorid, Vinylacetat, Äthylen, Viny1formiat,
Vinyl.alkylester, Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Isobutylen, Vinylidenchlorid
und besonders die Derivate, in denen das Alkylrad ikal bis zu 4 Kohlenstoffatome
enthält. Man kann ein oder mehrere dieser Monomere anwenden.
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Im allgemeinen fördern die Maleinsäurederivate den hydrophilen Charakter
und die Wasserlöslichkeit der Mischpolymere, und das Mischmonomere ist nur eine
wirksame olefinische Verbindung, die erforderlich ist, um eine Polymerisation der
Maleinsäurederivate zu bewirken. Gewöhnlich. ist das Mischmonomere wasserabweisend,
aber Acrylsäure und Methacrylsäure können zur Wasserlöslichkeit der Mischpolymeren
beitragen. Ester, z. B. Alkylacrylate, Alkylmethacrylate, Vi.nylcarboxylate und
Allylcarboxylate, können nach der Polymerisation hydrolysiert werden, und es werden
Acrylsäure und Methacrylsäurepolymere oder Vinyl- und Allylall;oliolpolymere gebildet.
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Derartige Polymere tragen also mit ihren Säure- oder Alkoholgruppen
dazu bei, daß die Maleinsäuremischpolymere erwünschte hydrophile Eigenschaften aufweisen.
Die Mischpolyinere können Maleinsäurederivate in Form von Maleinsäureanhydrid enthalten,
das sich zum Teil oder völlig mit Wasser umsetzen kann, wenn man ein wäßriges Medium
benutzt, wobei Maleinsäure gebildet wird. Obgleich vielfach verzweigte Polymere
brauchbar sind, so ergeben doch Polymere mit geraden Ketten im allgemeinen eine-
bessere Wirkung.
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Die Polymere von Maleinsäurederivaten werden dem Boden in Mengen von
o,ooi bis zu 2 Gewichts-. prozent der zu bebauenden Bodenfläche zugegeben, optimale
Ergebnisse erhält man jedoch bei Anwendung von o,oi bis o,2%.
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Wenn man die bevorzugten Polymere mit geraden Ketten benutzt, so hat
es den Anschein, daß Molekulargewichte, die 5ooo übersteigen, erwünscht sind und
daß Molekulargewichte von etwa 15 ooo besonders vorteilhaft sind. Bei einigen Polymeren
kommt man maximal auf 30 ooo bis ioo ooo. Geht man darüber hinaus, so wird das Polymer
dadurch nicht verbessert, obwohl auch ein merklicher Rückschritt nicht in Erfahrung
gebracht wird. Es ist mithin ersichtlich, daß für die Erzielung günstiger Wirkungen
das Molekulargewicht des Polymers von Bedeutung ist.
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Falls erwünscht, können die Polymere den Böden unmittelbar zugeführt
werden, gewöhnlich ist es aber zweckmäßiger, die Polymere mit einem Verdünnungsmittel
oder einem Trägerstoff zu vermischen, der ein Lösungsmittel sein kann oder ein fester
Trägerstoff, z. B. Torfmull, Kalkstein, Sand, mineralische oder organische Düngemittel
oder Bodenverbesserungsmittel. Wenn man gleichzeitig einen Pflanzennährstoff zugibt,
so erzielt man auf dem damit behandelten Boden zusätzlich günstige Ergebnisse bei
der Ernte. Die Böden, die durch Düngemittel verbessert worden sind, diie diePolymere
enthalten, ermöglichen ein schnelleres und stärkeres Wachstum als das, das man durch
die Verwendung des Düngemittels allein erzielt: Die Nutzbarmachung bekannter Düngemittel
durch die Pflanzen, z. B. von Stickstoff-, Phospliorsäure- und Kaliverbindungen,
sowie auch von Spurenelementen, wie Bor, Mangan, Magnesium, Molybdän, Kobalt und
Eisen, kann durch die Zugabe der obigen strukturverbessernden Polymere verbessert
werden.
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Die Mischpolymere können chemisch aktive Gruppen haben, z. B. Säureanhydrid,
Carboxyl, Hydroxyl- oder andere Gruppen, die sich mit den verschiedenen sauren oder
basischen Komponenten, die zugefügt werden, vereinigen können. So können z. B. die
Metallsalze oder der Kalk der Düngemittel mit den, sauren polymeren Gruppen reagieren.
In gleicher Weise können sich die Hydroxyl- oder Am-inoradikale der Polymere mit
den sauren Radikalen der Düngemittel vereinigen. Polymere, die entsprechend! diesen
Reaktionen modifiziert worden sind, sind als Teil vorliegender Erfindung anzusehen.
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Eine optimale Verbesserung der Bodenstruktur wird schnell erreicht,
wenn das Polymer durch Umgraben. Eggen, durch Bearbeiten mit dem
Kultivator,
dem Scheibenpflug oder andere Verfahren, die üblicherweise in der Landwirtschaft
ausgeübt werden, untergebracht wird, doch kann man wünschenswerte Verbesserungen
auch durch einfaches Auftragen der polymeren Verbindungen in wäßriger Lösung oder
als Trockenpulver mit oder ohne Verdünnungsmittel oder Trägerstoffe auf die Oberfläche
des Bodens erreichen. In letzterem Falle wird die polymere Substanz langsam durch
natürlichen Kreislauf von Befeuchten und Trocknen, Frieren und Auftauen. mit dem
Boden vermischt.
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Der Zutritt von Sauerstoff zu den Pflanzenwurzeln im Boden in Gegenwart
verschieden großer Wassermengen wird üblicherweise nach der Technik von Webley Quastel
und Mitarbeitern gemessen, im einzelnen beschrieben im Journal Agr. Sci.
37, 257 (r947). Hierbei wird ein Mikroorganismus, z. B. Hefe, an Stelle
der Pflanzenwurzeln benutzt, und der Verbrauch des Sauerstoffs durch die in einer
Glukoselösung suspendierte Hefe wird in einem Warburg-Apparat volumetrisch gemesseli.
Das Kohlendioxyd, das bei dem Umwandlungsprozeß entwickelt wird, wird durch Kaliumhydroxyd
in einem Absorptionsgefäß absorbiert, so daß die- Veränderung im Gasvolumen auf
den Sauerstoff der von der Hefe und den Bodenorganismen verbraucht worden ist, zurückzuführen
ist. Die Sauerstoffaufnahme durch die gleiche Menge an Hefe unter optimalen. Bedingungen
wird durch eine gut durchgeschüttelte Suspension in Abwesenheit von Bodenkrümeln
ermittelt. Obgleich der Sauerstoffverbrauch natürlich vorkommender Bodenorganismen
niedrig ist, verglichen mit der relativ hohen Menge an angewandter Hefe, wird er
durch die Absorption von Sauerstoff in einem Warburg-Kolben, der Boden und Glukoselösun:g
enthielt, aber keine Hefe, ermittelt.
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Böden im guten Kulturzustantde behalten ihre poröse krümlige Struktur
in Gegenwart großer Mengen von Wasser bei. Die Hefesuspension im Wasser wird daher
über eine große Oberfläche ausgebreitet, und Sauerstoff kann durch die verhältnismäßig
dünnenWasserschichten diffundieren. Bei dieser Art von. Boden erzielt man eine hohe
Sauerstoffaufnahme durch Hefe; Böden schlechter Struktur fallen zu einem Schlamm
zusammen, wenn man die Wassermenge erhöht, und es kann dann weniger Sauerstoff durch
die dicken Wasserschichten diffundieren. Somit ist die Sauerstoffaufnahme durch
Hefe bei dieser Bodenart sehr viel geringer. Mit dieser Technik kann daher die Wirkung
der zugegebenen Materialien durch Messung der Hefeatmung in Berührung mit Bodenkrümeln
unier beobachteten Bedingungen festgestellt werden. Das Maß der Atmung wird als
Belüftungsfaktor bezeichnet und entspricht
| Belüftungsfaktor - Maß der Sauerstoffaufnahme durch Hefe
auf Bodenkrümeln X zoo |
| aufgenommene Menge Sauerstoff durch Hefe in einer geschüttelten
Glukoselösung |
Böden von guter Struktur geben hohe Werte für die jeweiligen Belüftungsfaktoren,
während Böden mit schlechter Struktur niedrige Belüftungswerte ergeben. Genauere
Messungen der Beständigkeit eines Aggregats von Böden sind bei Anwendung einer Siebungstechnik
in feuchtem Zustand möglich, wie in den Beispielen beschrieben. Bodenaggregate müssen.
eine ausreichende Beständigkeit haben, wenn sie Regenfällen, Kulturmaßnahmen, dem
Durchströmen von Wasser und dem Druck der darüber lagernden. Bodenmassen ausgesetzt
sind. Die Messung der Aggregatbeständigkeit wurde daher von Bodenphysikern als ein
Mittel benutzt, um die Bodenstruktur zu bewerten.
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Wasserbeständige Aggregate enthalten eine Kombination von kapillaren
und nichtkapillaren Poren, wobei ein Boden schlechter Struktur nur wenige nichtkapillare
Poren hat. Die Lockerheit und Po:rosität eines Bodens, der sich aus stabilen Aggregaten
zusämmensetzt, gestattet die rasche Aufnahme von Wasser und das rasche Ablaufen
überschüssigen Wassers durch den Boden hindurch. Der Boden gewinnt die optimale
Struktur bald nachdem der Regenfall aufgehört hat.
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Der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens nach Abzug des Wassers unter dem
Einfluß der Schwere, bei dem überschüssiges Wasser in den nichtkapillaren Poren
entfernt worden ist, wird als Feldkapazität bezeichnet und nähert sich eng dem Feuchtigkeitsäquivalent,
das in einfacher Weise im Laboratorium bestimmt werden kann. Die Behandlung des
Bodens mit hydrophilen Polymeren erhöht das Feuchtigkeitsäquivalent sichtlich und
infolgedessen hält der behandelte Boden einen größeren Prozentsatz Wasser zurück,
das durch ihn nach einem Regenfall hindurchsickert. Daß dieses Mehr an Wasser nicht
auf Kosten der Belüftung festgehalten wird, wurde oben an dem Belüftungsfaktor gezeigt.
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Der Ausdörrungspunkt, d. h. der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, bei
dem -die Pflanze nicht weiter in der Lage ist, dem Boden ausreichende Mengen Wasser
zu entziehen, bezeichnet die untere Grenze, bei der noch Wasser für den. Pflanzenwuchs
zur Verfügung steht. Hydrophile Polymere erhöhen den Wert des Ausdörrungspunktes
des Bodens in einfacher Weise. Da die Erhöhung des Feuchtigkeitsäquivalenten viel
größer ist als das Ansteigen des Ausdörrungspunktes, so ergibt sich bei der Behandlung
:des Bodens mit dem Polymer eine wesentliche Erhöhung der Wassermenge, die von dem
Boden zurückgehalten wird und, die für die Pflanzen zur Verfügung steht.
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Die vermehrte Aufnahme und das vermehrte Durchsickern von Wasser,
das Böden zeigen, die
aus wasserbeständigen Aggregaten zusammengesetzt
sind, ergibt ein vermindertes Ausspülen während eines Regenfalles und daher eine
verminderte Erosion durch Wasser. Die Aggregate, die infolge ihrer Größe und ihres
Gewichtes weniger leicht durch Wasser fortgespült werden können, sind daher auch
gegenüber der zerstörenden Einwirkung von Regentropfen beständiger.
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Die Menge des von der Oberfläche verdunsteten Wassers wird durch die
Bodenstruktur und auch durch die Gegenwart organischer Kolloide im Boden beeinflußt.
Ein Boden von guter Struktur, wie man ihn durch die besondere Behandlung eines Bodens
mit einem hydrophilen Polymer gemäß der Erfindung erhält und der aus wasserbeständigen
Aggregaten besteht, besitzt zusätzlich zu den kapillaren Poren noch eine große Zahl
nichtkapillarer Poren. Die Wirkung dieser nichtkapillaren Poren besteht darin, daß
die Kontinuität der kapillaren Poren unterbrochen wird. und somit die Bewegung der
Feuchtigkeit durch Kapillareinwirkung herabgesetzt wird. Die Übertragung von Kapillarwasser
auf die Oberfläche des Bodens wird verlangsamt und mithin der Verlust von Feuchtigkeit
durch Verdampfung an der Oberfläche herabgesetzt.
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Die Bearbeitungseigenschaften oder die Konsistenz eines Bodens werden
durch den Zusammenhalt des Bodens beeinflußt. Boden von schlechter Struktur, den
man mit einem, hydrophilen Polymer behandelt hat, verliert seine Klebrigkeit unid
wird lose und krümlig und bei einem höheren Wassergehalt plastisch, und: verglichen
mit unbehandeltem Boden ist sein allgemeines Verhalten so, als ob er einen niedrigeren
Wassergehalt hätte.
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Um zu zeigen, d@aß die Polymere selbst den Bodenorganismen nicht schädlich
sind und daß ein verbessertes Verhältnis zwischen Feuchtig keitsgehalt und, Belüftung
behandelter Böden. herbeigeführt wird, wurde ein Versuch ausgeführt, um den Umfang
der Nitrifizierung im behandelten und unbehandelten Boden festzustellen. Da dieser
Versuch wasserbeständige Krümel erforderte, wurde er mit einem Waldboden ausgezeichneter
Struktur ausgeführt, jedoch selbst mit einem Boden von guter Struktur wurde eine
Vermehrung der Nitrifizierung mit dem erfindungsgemäß behandelten Boden beobachtet.
Die Steigerung der mikrobiologischen Aktivität des Bodens durch Behandlung mit Polymeren
zur Verbesserung der Struktur könnte auf Verfahren, ausgedehnt werden, z. B. auf
die Stickstoffixierung und auf die Zersetzung organischer Substanz unter Freiwerden
von Nährstoffen.
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Die Bodenverbesserungsmittel gemäß der Erfindung werden noch durch
folgende Beispiele näher erläutert Beispiel i 2o/oige wäßr.ige Lösungen von Maleinsäuremischpolymeren
wurden wie folgt hergestellt: i. Vinylacetat-Mononatriummaleat. 2 g eines Mischpolymers
von Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid mit einer spezifischen Viskosität von 2,i (i
°/o in Cyclohexanon) wurden in ioo ml Lösung gelöst, die 0,43 g Hydroxyd zwecks
Lösung enthielt.
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2. Vinylacetat-Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers von Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid
mit einer spezifischen Viskosität von 2,1 (i °/o in Cyclohexanon) wurden in i oo
ml einer Lösung gelöst, die 1,45 ml einer 28o/oigen Ammoniaklösung enthielt.
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3. Vinylacetat-Maleinsäuretriätlianolaminsalz. 2 g eines Mischpolymers
von Vinylacetat-Malein:säureanhydrid mit einer spezifischen Viskosität von 2,1 (i
°/o in Cyclohexanon) wurden in iooml einer Lösung gelöst, die i,6g Triäthanolamin
enthielt.
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4. Vinylacetat-Malein:säured.imethylaminoäthylhalbester. Vinylacetat-JVIaleinsäureanbydridmischpolymer
mit einer Viskosität von 2,1 (11/0 in Cyclohexanon) wurde mit einem überschuß an
f-Dimethylaminoäthanol erwärmt. Man erhielt den Halbester als ein kautschukartiges
Produkt, das, wenn man es von ß-Dimethylaminoäthanol befreite, einen körnigen Feststoff
darstellt. 2 g dieses Produktes wurden in ioo ml Wasser gelöst.
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5. Vinylacetat-Ammoni-ummaleat. Ein Vinylacetat - M.aleinsäureanhydridmischpolymer
wurde in wasserfreiem Dioxan gelöst. Wasserfreies Ammoniak wurde in die Lösung geleitet
und die Fällung abgetrennt. Das Dioxan wurde dekantiert und die Fällung mit absolutem
Äther gewaschen. 2 g dieses Polymers wurden in ioo ml Wasser gelöst.
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6. Vinylacetat-N-butylamidomaleinsäurebutylaminosalz. 2 g Vinylacetat-N-butylmaleinsäurebutylaminsalz
wurden in gleicher Weise aus Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid hergestellt. Das Mischpolymer
wurde in ioo ml Wasser gelöst.
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7. Vinylalkohol - Natriummaleat. Ein Vinylformiat - Maleinsäureanhydridmischpolymer
wurde in heißem Wasser gelöst zu einer 5o/oigen Lösung und, eine Spur Salzsäure
zugefügt. Das Lacton des Vinylalkoholmaleinsäuremischpolymers trennte sich äls kautschukartiges
Material ab. Das Lacton wurde in Natriumhydroxydlösung zu einer 2o/aigen Lösung
von Vinylalkoho@l-Natr,iummaleat ,gelöst.
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B. Vinylmethyläther-Diammoniummaleat. 2 g eines Mischp.olymers von
Vinylmethyläther-Maleinsäureanhydrid der spezifischen. Viskosität von 11,8 (i o/o
in Cyclohexanon) wurden in ioo ml einer Lösung gelöst, die 1,7 ml konzentrierte
Ammoniaklösung enthielt.
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g. Vinyläthyläther-Diammoniummaleat. 2geines Mischpolymers von Vinyläthyläther-Maleinsäureanhydrid
der spezifischen Viskosität von 2,1 (1°/o in Cyclohexanon) wurden in ioo ml einer
Lösung, die 1,5 ml einer konzentrierten Ammo.niaklösung enthielt, gelöst.
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io. Isobutylen Diammoniummaleat. :2g eines Mischpolymers , aus Isobuthylen-Maleinsäureanhydrid
der
spezifischen Viskosität von 0,83
(o,2 % in Dimethylformamid) wurden in ioo
ml einer Lösung gelöst, die 1,7 ml konzentrierter Ammoniaklösung enthielt.
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i i. Styrol-Di.ammoniummaleat. 2 g Styröl-Maleinsäureanhyd-ridmischpolymer
wurden in ioo ml einer Lösung gelöst, die 1,3 ml konzentrierter Ammoniaklösung enthielt.
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12. Styrol-Maleinsäure, -Dimethylaminoäthylhalbester. Das Mischpolymer
von Styrol-Maleinsäureanhydri-d wurde mit einem Überschuß an ß-Dimethylaminoäthanol
erwärmt. Eine schwammige Masse wurde gebildet, aus der überschüssiger Alkohol durch
,Ausquetschen und Waschen mit absolutem Äther entfernt wurde.. :2g luftgetrocknetes
Polymer wurden. in ioo ml Wasser gelöst.
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13. Äthylacrylat-Diammoniumm.aleat. 2 g eines Mischpolymers
von Äthylacrylatmalein.säureanhy-,d'ri.d wurden in ioo ml Lösung gelöst, diie 1,3
ml konzentrierte Ammoniaklösung enthielt.
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14. Vinylacetat-Maleinsäure - 1/z Caleiumsalz. 2 g eines Mischpolymers
von Maleinsäureanhydrid und Vinylacetat und 0,49 Calciumhydroxyd wunden zu ioo ml
Wasser zugegeben und bewegt, bis die Lösung vollständig war.
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15. Vinylacetat-Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers von
Vinylacetat-Maleinsäureanhydrid mit einer spezifischen Viskosität von 3,1 (i o/o
in Cyclohexanon) wurden in ioo ml Lösung gelöst, die 445 ml 28o/oiger Ammoniaklösung
enthielt.
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16. Vinylacetat-Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers von Vinylacetat
- Maleinsäureanhydrid mit einer spezifischen Viskosität von 4,75 (i °/o in Cyclohexanon)
wurden in i,oo ml einer Lösung gelöst, die 1,45 ml 28o/oiger Ammoniaklösung enthielt.
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17. Vinylmethyläther - Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers
von Vinylmethyläther-Maleinsäureanhydrid der spezifischen; Viskosität von.
13,8
(i o/o in Cyclohexanon) wurden in ioo ml einer Lösung gelöst, die
1,7 ml 28o/oiger Ammoniaklösung enthielt.
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18. Vinyläthyläther - Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers von
Vinyläthyläther-Maleinsäureanhydrid von der spezifischen Viskosität 17,5 (i o/o
in Cyclohexanon) würden in ioo ml einer Lösung gelöst, die z,55 ml 28°/oiger Ammoniaklösung
enthielt.
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i9. Isopropenylacetat-Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers von
Isopropenyl,acetat-Maleinsäureanhydri@d mit einer spezifischen Viskosität von 19,3
(i °/o in Cyclohexanon) wurden in ioo ml einer Lösung gelöst, die 1,35 ml einer
28o/oigen Ammoni,aklösung enthielt.
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2o. Vinylisopropyläther-Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers
von Vinylisopropyläther-Maleinsäureanhydrid mit einer spezifischen Viskosität von
1,98 (i o/o in Cyclohexanon) wurden in ioo ml einer Lösung gelöst, die 1,45 ml einer
2o/oigen .Ammoniaklösung enthielt. 21. Vinyl-nrbutyläther-Diammoniummaleat. 2 g
des Mischpolymers von Vinyl-n-butyläther-Maleinsäureanhydrid mit einer spezifischen.
Viskosität von 3,07 (i °/o in Cyclohexanon) wurden in ioo ml einer Lösung
gelöst, @drie - 1,4 ml 28 o/oiger Ammoniaklösung enthielt.
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22. Vinylchlorid-Diammoniummaleat. 2 g eines Mischpolymers von. Vinylchlorid
- Maleinsäureanhydrid mit einer spezifischen Viskosität von o,95 (i °/o in Cyclohexanon)
wurden in ioo@ ml einer Lösung gelöst, die %i,16 ml 28o/oiger Ammonia'klösung .enthielt.
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z3. Vinylchloracetat-Diiammoniummaleat. 2geines Mischpolymers von
Vinylchloracetat-Maleinsäureanhyd'rid mit einer spezifischen Viskosität von 16,2
(i o/o in Cyclohexanon) wurden in ioo ml einer Lösung gelöst, die 1,3 ml
einer 28o/oigen Ammoniaklösung enthielt.
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24. Vinylacetat - Maleinsäurepartialmethylesterammoni.ums:al2. 2 g
eines Terpolymers von Vinylacetat (i Mol), Monomethylmaleat (o,o8 Mol) und Maleinsäureanhydrid
(o,92 Mol) mit einer spezifischen Viskosität von 10,3 (i °/o in Cyclohexanon)
wurden .in ioo ml einer Lösung gelöst, die 1,25 Mol einer 28o/oigen Ammoniaklösung
enthielt.
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25. Vinylme #thyläther-Maleinsäure-'/2 Calciumsalz. 2.g .eines Mischpolymers
von.. Vinylmethyläther-Maleinsäureanhydrid mit einer spezifischen Viskosität von
ii,ß (i °/o in Cyclohexanon), 0,3 ml Wasser und 0,4 g Calciumhydroxyd wurden innig
miteinander vermischt. Das Produkt war wasserlöslich und enthielt 74'/o Polymer.
Beispiel e Ackerboden wurde an der Luft getrocknet, pulverisiert und durch ein Sieb
von i mm Maschenweite gesiebt. Zu je @ioog Anteilen des Bodens wurden
30 ml einer Lösung zugegeben, die bekannte Mengen verschiedener Polymeren
enthielt und dann die Masse gut durchgemischt. Dieses Lösungsvolumen an weniger
wirksamen Polymeren "genügte, um den Boden klebrig zu machen. Einige der Polymeren
ergaben eine ausgesprochene Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, so daß
bis zu io ml mehr Wasser erforderlich waren, um den - Boden klebrig zu machen. Der
Boden wurde zerkleinert, an der Luft trocknen gelassen und dann weiter zerkleinert,
um durch ein 4-mm-Sieb hindurchzugehen. Man sammelte die Krümel von 2, bis 4 mm
Größe. 4 g von diesen Krümeln wurden in Kolben der Warburg-Apparatur eingefüllt,
gemäß der Arbeitsweise von W e b 1 e y O u a s t e 1 und Mitarbeitern, Journal Agricultural
Science 37 (i947) 257= wobei eine i,5o/oige Suspension. von Fleischmanns Trockenhefe
an Stelle der von ihnen benutzten Organismen angewandt wurde. Die Ergebnisse mit
einem alluvialen sandigen Lehm oder Miami-Schlammlehm werden in der Tabelle I angeführt;
die Wirkung von Kompost, Natriumalginat und Methylcellulose werden zum Vergleich
angeführt.
| Tabelle I |
| Konzentration Belüftungsfaktor |
| Bodenart Polymer des Polymers Betrag an zugesetztem Wasser |
| ' 0/0 25 % 375 % 50 % I 62,5 0%0 |
| Alluvialer sandiger Lehm ... Nichts o 83 55 - - |
| Miami schlammiger Lehm . . Nichts o 105 go 35 - |
| desgl. .. Nr.2 o,1 io6 86 45 14 |
| desgl. .. Nr.2 0,02 1o2 ioo 57 - |
| desgl. .. Nr.3 0,1 iig 113 81 42 |
| desgl. .. Nr.4 0,1 IM 104 78 46 |
| desgl. . . Nr. 5 0,1 116 111 63 - |
| Alluvialer sandiger Lehm ... Nr. 6 1,0 66 64
42 30 |
| desgl. .. Nr.7 1,0 108 97 47 23 |
| lliami schlammiger Lehm .. Nr. 8 o,i iig IM 69 41 |
| desgl. . . Nr. g 0,1 iig 98 50 - |
| desgl. . . Nr. io 0,1 120 104 36 - |
| desgl. .. Nr.11 0,1 ioi 79 72 81 |
| desgl. . . Nr. 12 0,1 115 99 65 36 |
| desgl. .. Nr.13 0,1 117 8o 30 - |
| Allm ialer sandiger Lehm ... Natrium- |
| alginat o,1 118 85 28 - |
| 3iiami schlammiger Lehm .. Cellulose- |
| methylester 0,1 116 96 65 - |
| desgl. .. desgl. o,i 126 102 61 - |
| desgl. .. Kompost 3,0 99 85 34 - |
| desgl. .. desgl. 1,0 82 79 20 - |
Natriumalginat und handelsüblicher Cellulosemethylester ergaben bei der Untersuchung
nach W a r b u r g eine mäßige zeitweilige Verbesserung der iKrümelstrul:tur. Wenn
man jedoch die Krümel einer kontinuierlichen langsamen Perkolation mit Wasser unterwarf,
so zerfielen diese Bodenkrümel innerhalb von 3 bis 15 Tagen. Böden, die mit den
Polymeren i und 2 behandelt worden waren, zeigten in 18 Monaten keine Krümelzerstörung.
Eine Anzahl verschiedener Böden wurde mit einem dieser Mischpolymere behandelt,
um zu zeigen, daß die Wirkung nicht auf die in Tabelle 1 dargestellten Bodenarten
beschränkt ist. Die Wirkung des Polymers Nr. 2 auf den Belüftungsfaktor einer Anzahl
von Böden wird in Tabelle II angeführt.
| Tabelle II |
| Konzentration Betrag an zugefügtem Wasser |
| Bodenart des Polymers |
| 0/0 -5 % 1 3 7 ,5 % I
5001. I 62,5 0@0 |
| Alluvialer sandiger Lehm (Ohio) . . . .. .. . . 0 83 55 - - |
| desgl. . . . . _ . . o, i 128 92 66 40 |
| Miami schlammiger Lehm (Ohio) ......... o - 105 go 35 - |
| desgl. . ........ 0,1 io6 86 45 14 |
| Gumbo Boden (Illinois) . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0 103 8o 44 - |
| desgl. .................. o,1 123 113 66 32 |
| Paulding Ton (Ohio) ...... .. . . . .. . . . . . . .
o 94 92 64 - |
| desgl. .................... 0, 1: . 105 102 85
57 |
| Grenada schlammiger Lehm (Tenn.) ...... 0 83 69 46 - |
| desgl. ...... 0,1 99 103 99 _ 76 |
| lZemphis schlammiger Lehm (Tenn.) ..... o 92 So 56 - |
| desgl. ..... 0,1 104 ioo 82 51 |
Der Belüftungsfaktor, mit der Warburg-Apparatur gemessen, soll bei maximalem Wassergehalt
so hoch wie möglich sein. Alle Böden saugen sich mit Wasser voll, wenn genügend
Wasser zugeführt wird und unbehandelte Böden, welchen 62,5'/o Wasser zugeführt worden
ist, sättigen sich mit Wasser, das den Zutritt der Luft verhindert. In diesem Zustand
kann der Belüftungsfaktor des Bodens nicht gemessen werden, was in der Tabelle durch
einen Fehlstrich dargestellt ist. Einige
Böden sind bei 5o% zugefügtem
Wasser gesättigt. Wenn der Wassergehalt der Böden sich erhöht, so fällt der Belüftungsfaktor
allmählich ab, bis der Boden mit Wasser vollgesogen ist und ein weiteres Wachstum
der Hefe aufhört.
-
Beispiel 3 Die Wirkung der Polymere auf den Wasseranteil der beständigen
Aggregate wurde nach folgendem Verfahren bestimmt. Zu ioo g Miami-Schlammlehm, der
so pulverisiert wurde, daß er durch ein o,25-mm-Sieb hindurchging, wurden
30 ml Wasser zugegeben, das die geeignete Menge an Polymeren enthielt. Der
Boden wurde gut gemischt und durch ein 4-mm-Sieb hindurchgedrückt. Nach dem Trocknen
während wenigstens 2 Tagen in einem warmen Raum bei niedriger Feuchtigkeit wurde
Luft von 50° über den Boden io Minuten lang geblasen, um das Trocknen zu vervollständigen.
4,o-Gramm-Proben wurden auf das oberste Sieb eines Satzes von drei Sieben mit Maschenweiten
von 0,84 mm, 0,42 mm und o,25 mm aufgegeben. Die Siebe sind so angeordnet, daß die
Maschenweite abnimmt. Die Siebe wurden 30 Minuten lang in Wasser auf und. ab bewegt,
und zwar über eine Entfernung von 3,9 cm mit einer Geschwin(digkeit von 3-o Aufundabbewegu,ngen
in der Minute. Nach Ablauf dieser Zeit wurden die Siebe herausgenommen. Man ließ
sie ablaufen und trocknete den Boden bei 8o°, worauf gewogen wurde. Die Ergebnisse
sind; in Tabelle III angeführt, in der der Prozentsatz an wasserbeständigen Aggregaten,
die größer als
0,25 mm sind, angeführt ist. Miami-Schlammlehm ohne Zugabe
von Polymeren ergab fast kein wasserbeständiges Aggregat.
| Tabelle III |
| Prozentsatz an wasserbeständigen Aggregaten, |
| die größer sind als o,25 mm, in Miami-Schlammlehm |
| nach Behandlung mit Polymeren |
| Prozentsatz Prozentsatz |
| Polymer an Polymeren an Aggregaten |
| im Boden als |
| 0,25 mm |
| Kein Polymer zugegeben o 1,0 |
| Polymer Nr. - . . . . . . . . . 0,1 9515 |
| desgl. ........ 0,05 90,7 |
| desgl. ........ 0,02 45,0 |
| desgl. ........ o,oi 7,8 |
| desgl. ....... 0,005 3,0 |
| Polymer Nr. 3 ........ 0,1 93,8 |
| desgl. ........ 0,0i 7,3 |
| Polymer Nr. 4 ........ 0,1 79,3 |
| desgl. ........ o,oi 2,8 |
| Polymer Nr. 5 ........ 0,1 90,5 |
| desgl. ........ o,oi 4,0 |
| Polymer Nr. 6 ......... o,i 89,8 |
| desgl. ........ o,oi i,5 |
| Polymer Nr. 7 ........ 0,1 41,2 |
| desgl. ........ o,oi o,8 |
| Prozentsatz Prozentsatz |
| Polymer an Polymeren an Aggregaten |
| im Boden größer als |
| 0,25 mm |
| Polymer Nr. 8 ......... 0,1 95,1 |
| desgl. ........ o,oi 38,5 |
| desgl. ........ 0,005 5,6 |
| Polymer Nr. 9 ........ 0,1 93,8 |
| desgl. ........ 0,01 15,8 |
| Polymer Nr. io .. . . . . .. 0,1 9i,8 |
| desgl. ....... o,oi 13,3 |
| Polymer Nr. ii . . . .... . 0,1 96,2 |
| desgl. ....... o,oi 8,7 |
| Polymer Nr. 12 . . . . . . . . 0,i 78,o |
| desgl. ....... o,oi 3,7 |
| Polymer Nr. 13 . . . . . . . 0,1 95,7 |
| desgl. ....... o,oi i,0 |
| Polymer Nr. 14 . . . . . . . o,i 93,7 |
| desgl. ....... o,oi 26,5 |
| Polymer Nr. 15 ... . . .. 0,1 94,0 |
| desgl. ....... o,oi 24,8 |
| Polymer Nr. 16 . . . . ... . 0,i g8,o |
| desgl. ....... o,oi 31,8 |
| Polymer Nr. 17 . . . . . . . 0,i 9o,8 |
| desgl. ....... 0,01 44,8 |
| Polymer Nr. 18 . . .. . . . . o,i 97,3 |
| desgl. ....... o,oi 42,8 |
| Polymer Nr. i9 .. . . . . . 0,1 99,8 |
| desgl. ....... o,oi 40,8 |
| Polymer Nr. 2o . . . . ... 0,1 96,8 |
| desgl. ....... o,oi 3,3 |
| Polymer Nr. 21 . . . . . . .. 0,1 97,0 |
| desgl. ....... o,oi i9,8 |
| Polymer Nr. 22 ........ 0,1 63,3 |
| desgl. . . . . _ . . o,oi 3,8 |
| Polymer Nr. 23 ....... 0,1 94,5 |
| desgl. ....... o,oi 13,8 |
| Polymer Nr. 24 ....... 0,1 95,0 |
| desgl. ....... o,oi 30,3 |
| Polymer Nr. 25 ....... 0,1 96,6 |
| desgl. ....... o,oi 5,3 |
| Polyäthylenoxyd ....... 0,1 0,3 |
| desgl. ...... 0,01 0,3 |
| Polyvinylmethyläther ... 0,1 0,3 |
| desgl. .. 0,01 0,3 |
| Harnstoff . . . . . . . . . . . , o,i 0,4 |
| desgl......... ..... o,oi 0,3 |
| Cellulosemethylester .... 0,1 15,5 |
| desgl. " ... o,oi 0,5 |
| desgl. ... o,i 13,3 |
| desgl. ... o,oi 0,5 |
| Natriumalginat ....... 0,1 413 |
| desgl. ....... 0,01 0,3 |
Beispiel 4 Das Feuchtigkeitsäquivalent wurde nach der Methode von B o u y o u c
o s bestimmt, beschrieben in Soil Sience 40 (1g,35), S. 165 bis 17i. Proben der
Böden, die mit verschiedenen Polymeren behandelt worden waren, wurden im trockenen
Zustand durch ein 2 - mm - Sieb gesiebt.
Buchner-Trichter von 5
-cm Durchmesser und 2,5 cm Höhe wurden bis oben, hin mit Boden gefüllt und, in einen
Becher Wasser gesetzt, um 24 Stunden lang auszulaugen. Der Trichter wurde dann in
eine Saugflasche gesetzt, die mit einem Sauger verbunden war, und es wurde 15 Minuten
lang, nachdem das freie Wasser von der Oberfläche des Bodens verschwunden war, abgesaugt.
Der feuchte Boden wurde in ein tariertes Wi-°gefläschchen gebracht und der Feuchtigkeitsgehalt
durch Bestimmung des Gewichtverlustes durch Erhitzen auf io5° bestimmt. Alle Feuchtigkeitsäquivalentbestimmungen
wurden doppelt ausgeführt. Die Verdorrungspunkte der Böden, die mit verschiedenen
Polymeren behandelt worden waren, wurden nach der Methode von B r e a -z e a 1 e
und M c G e o r g e, veröffentlicht in Soil Sience 68 (r949), S. 371 bis 374, bestimmt.
2o bis
30 g Boden wurden mittels eines Glasrohrs von 3 cm Durchmesser
und 5 cm Länge um den Stengel einer Tomatenpflanze angehäuft. Die Enden wurden mit
halben Korken abgedichtet und mit einer Bienenwachsparaffinmischung versiegelt.
Nach einigen Wochen erschienen Wurzeln in. dem eingeschlossenen Boden. Die Bodenproben
ließ man, um den Verdorrungspunkt zu erreichen, 6 bis 8 Wochen länger eingeschlossen,
und dann entfernte man sie und bestimmte ,den Feuchtigkeitsgehalt. Alle Bestimmungen
wurden, doppelt ausgeführt.
| Tabelle IV |
| Wirkung verschiedener Polymere auf das Feuchtigkeitsäquivalent,
den Verdorrungs- |
| punkt und die Feuchtigkeit, die für Pflanzen verfügbar ist,
bei Miami-Schlammlehm |
| Polymer Feuchtig- o/oige Erhöhung |
| Behandlung im Boden keits- Verdorrungs- der Feuchtigkeit |
| °/o äquivalent Punkt gegenüber dem |
| Vergleichsboden |
| Vergleichsversuch . .. . . ... .. 0 24,2 7,6 - |
| Polymer Nr. 2 . . . . . . . . . . . . . 0,1 27,6 7,8 19,3 |
| ' desgl. ............. 0,05 27,6 - - |
| desgl. ............. 0,02 24,0 - - |
| Polymer Nr. 8............. o,i 29,0 8,3 24,7 |
| desgl. ............. 0,05 26,7 - - |
| desgl. ............. 0,02 26,2 - - |
| Polymer Nr. 15............ o,1 27,5 8,6 13,9 |
| desgl. ............ 0,05 26,5 - - |
| desgl. ............ 0,02 25,1 - - |
| Polymer Nr. ig ....... , .... 0,1 29,4 8,6 25,3 |
| desgl. ............ 0,05 29,7 - - |
| desgl. ............ 0,02 26,9 - - |
Beispiels Miami-Schlammlehm wurde mit verschiedenen Materialien behandelt, der Feuchtigkeitsgehalt
einer jeden Probe auf etwa 23% eingestellt und etwa i,8 kg von jedem in einem 2-Liter-Becher
untergebracht. Diese Becher wurden in ein Gewächshaus gestellt und jeder i oder
2 Tage darin aufbewahrt, um das Maß der Verdunstung des Wassers von der Oberfläche
zu verfolgen. Die Ergebnisse wenden in Tabelle V angeführt.
| Tabelle V |
| Wirkung verschiedener Materialien auf die Bodenfeuchtigkeit,
die durch Oberflächen- |
| verdunstung innerhalb von 15 Tagen verlorengeht |
| Prozentsatz Prozentsatz Prozentsatz der |
| an Polymeren, an ursprünglich Verdunstung |
| Behandlung der dem Boden vorhandener Feuch- gegenüber dem |
| zugeführt wird tigkeit, der in 15 Ta- Vergleichsversuch |
| gen verlorengeht |
| Vergleichsversuch ... . . .... . 0 40,7 0 |
| Polymer Nr. i . . . . . . . . . . . . . o,oi 27,1 33,4 |
| desgl. ............. 0,05 35,4 13,0 |
| Polymer Nr. 2............. 0,1 26,7 34,4 |
| desgl. ............. 0,05 33,0 17,4 |
| Mischung zu gleichen Teilen |
| von Cellulosemethylester .. 0,1 35,7 ?2,3 |
Beispiel 6 Die Wirkung der Behandlung eines Waldbodens von guter
Struktur mit o, i % Vinylmethyläther-Natriummaleat wurde wie folgt bestimmt:
30 g Bodenkrümel wurden in einen Perkolationsapparat gefüllt, der dem von
L e e s und O u a s t e 1 , Biochemical Journal 40 (19q.6), S. 8oa3 bis 815, beschriebenen
bis auf einige Abänderungen gleicht, worauf man eine Lösung von M/3o Ammoniumsulfat
im Kreislauf durch den Boden führt, so daß dieser feucht bleibt. Von Zeit zu Zeit
wird eine Probe der Lösung entfernt und der Nitratgehalt kolorimetris:ch bestimmt.
Die Tabelle VI führt die Nitratkonzentration nach verschiexi@nen Zeiträumen an.
-
Beispiel Die Verbesserung der Bodenstruktur, die im Laboratorium festgestellt
wurde, wurde durch die Verbesserung der Keimung von Samen und ein gesteigertes Pflanzenwachstum
in mit wasserlöslichen Mischpolymeren von Maleinsäurederivaten behandelten Böden
bestätigt. i8-cm-Tontöpfe wurden mit Boden gefüllt, der mit verschiedenen polymeren
Präparaten behandelt worden war und diese in ein Gewächshaus gestellt. Die
| Tabelle VI |
| Nitrifizierung eines Waldbodens von guter Struktur, |
| bewirkt durch o,1 °/o Vinylmethyläther- |
| Natriummaleat |
| Konzentration von NO, in verschiedenen |
| Zeitzwischenräumen |
| Boden I o Tage I 2 Tage I 5 Tage I 9 Tage I 13
Tage |
| Waldboden |
| Vergleichsversuch 3 5 8 25 6o |
| Waldboden |
| behandelt ...... 3 5 8 26 62 |
Tabelle VII führt die bei der Keimung erzielten Ergebnisse in Prozenten an und enthält
auch Angaben über die Ertragssteigerung und' d.ie Größe des Verbesserungsfaktors,
für Rettichsamen in Töpfen, in denen der Boden, wie angegeben, behandelt worden
war. Die Ertragssteigerung wird aus der Gesamternte der Töpfe berechnet und so Differenzen
bei der Keimung und bei der Rettichgröße ausgeglichen. Der Größenverbesserungsfaktor
wird aus dem Durchschnittsgewicht der Rettiche berechnet. Angaben über Karotten,
die entsprechend kultiviert werden, enthält die Tabelle VIII.
| Tabelle VII |
| Wachstum von Rettichen in Miami-Schlammlehm, |
| der verschiedene polymere Präparate enthält |
| Polymere Keimung Verbesserung Verbesserung |
| Behandlung der der Größe |
| % Ausbeute |
| Vergleichsversuch .......... 0 71 - - |
| Polymer Nr. i ............ o,1 83 2,6 2,2 |
| desgl. . . . . . . . . . . . . 0,02 88 2,7 --,2 |
| Polymer Nr. 2 ............ 0,1 88 4,8 3,8 |
| desgl. ............ 0,02 92 2,2 1,6 |
| Tabelle VIII |
| Wachstum von Karotten in Miami-Schlammlehm, |
| der verschiedene polymere Verbindungen enthält |
| Polymere Keimung Ertrags- Größenver- |
| Behandlung steigerungs- besserungs- |
| % faktor faktor |
| Vergleichsversuch .......... 0 33 - - |
| Polymer Nr. i ............ 0,1 67 8,0 3,9 |
| desgl. ............ 0,02 21 5,0 7,8 |
| Polymer Nr. 2 ............ o,1 _ 46 8,1 5,8 |
| desgl. ............ 0,02 58 6,6 3,7 |
Die sichtbare Wirkung der verbesserten Bodenstruktur auf den Prozentsatz der Samenkeimung
geht aus den Angaben in der Tabelle VII und VIII hervor. Zusätzliche Beispiele,
die diesen. Effekt erläutern, werden in Tabelle EX angeführt.
| Tabelle IX |
| Wirkung der Bodenbehandlung auf den Prozentsatz 'der |
| Keimung von Karotten und Bohnen in Miami-Schlammlehm |
| Polymere Art der Zahl der Keimung |
| Behandlung Frucht bepflanzten |
| o/o Häufchen °/o |
| Vergleichsversuch ....... o Karotten 120 32 |
| Polymer Nr. i . . . . . . . .. 0,05 - 88 63 |
| Vergleichsversuch ....... o - Nierenbohnen 6o 25 |
| Polymer Nr. i ......... 0,i - 6o 48 |
| desgl. ......... 0,02 - 6o 47 |
Beispiel 8 Es wurden Wachstumsversuche unter einheitlichen Bedingungen angestellt
und dabei Natriumalginat und Methylcellulose verwendet, die man früher als Polymere
zur Verbesserung der Bodenstruktur benutzte. Die folgende Tabelle zeigt die Wirkung
der Zusätze auf die Ernte.
| Tabelle X |
| Ertrags- Durchschnitts- Gewichts- |
| Behandlung Gesamtertrag verbesserungs- gewicht der verbesserungs- |
| faktor Rettiche faktor |
| g g |
| Nichts . ...... .... . .. .... . . 31 - 0,53 |
| Natriumalginat ............ ig o,6 0,30 o,6 |
| Methylcellulose ............ 34 1,1 o,6o i,i |
Diese Angaben sowie die der Tabellen VII und: VIII zeigen deutlich, daß die polymeren
Maleinsäurederivate eine ganz andere Wirkung auf die Bodenstruktur haben, als sie
bei Natriumalginat und Methylcellulose beobachtet wird, die nur eine unbedeutende
Verbesserung des Pflanzenwachstums bewirken.
-
Die Anwendung von Mischpolymeren der Maleinsäurederivate in Verbindung
mit Pflanzennährstoffen ergibt eine sich gegenseitig steigernde Wirkung. Die Anwesenheit
der Mischpolymere im Boden bewirkt, daß die Pflanzen die Nährstoffe im Boden wirksamer
ausnutzen. Da man Düngemittel üblicherweise periodisch anwendet, um stets eine Fruchtbarkeit
aufrechtzuerhalten, ermöglicht die Anwendung der Mischpolymere der Maleinsäurederivate
in Verbindung rnit Düngemitteln eine gleichmäßige Ernte bei weniger häufiger Anwendung
oder bei geringeren Gaben. Die Anteile an Maleinsäuremischpolymeren und Düngemitteln
in dem kombinierten Behandlungsmittel hängen in großem Umfang von den Erfordernissen
der zu erwartenden Ernte ab, sowie von dem Nährstoffgehalt und der Struktur des
Bodens vor der Behandlung. Im allgemeinen kann ein zuvor unbehandelter Boden die
Zugabe zusätzlicher Nährstoffe und auch die von Maleinsäuremischpolymeren in entsprechenden
Mengen. erfordern, z. B. können Gemische, die für verschiedene Zwecke brauchbar
sind, 1o bis goo/o mineralische Pflanzennährstoffe und 1o bis goo/o Maleinsäuremischpolymere
enthalten. Gemische mit höheren als auch mit niederen ,Anteilen einer jeden Komponente
können für spezielle Zwecke angewandt werden, z. B. kann ein. bereits vorher behandelter
Boden nur die Verwendung eines Gemisches erfordern, das 1 bis ioo/o Polymere und
go bis 99% Nährstoffe enthält, wobei der geringe Prozentsatz an Polymere dazu verwendet
wird, die geringen Mengen zu ersetzen, die durch Auslaugen, durch den Angriff der
Bodenbakterien und aus ähnlichen Gründen verlorengehen. Gemische mit weniger als
ioo/o Nährstoffen finden spezielle Anwendung bei Böden: von ausgesprochen schlechten
Strukturen, die bisher nicht oder nur gelegentlich innerhalb eines Zeitraums von
mehreren Jahren bebaut wurden und die einen verhältnismäßig großen Nährstoffgehalt
aufweisen können. Da die üblichen organischen Düngemittel nur geringen Nährstoffgehalt
auf-,veisen und in erster Linie dazu dienen, die Struktur zu verbessern, eine Funktion,
die wirksamer von den Maleinsäuremischpolymeren
erfüllt werden
kann, so ist der Nährstoffe nicht enthaltende Anteil der organischen Düngemittel
weniger wichtig; dementsprechend schließt die bevorzugte Praxis nach der Erfindung
die Anwendung von mineralischen Düngemitteln von hohem Stickstoff-, Phosphor-und
Kaliumgehalt ein sowie von geringen Mengen von Spurenelementen, die für das Pflanzenwachstum
erforderlich sind. Derartige Düngemittel bestehen aus den mineralischen Hauptnährstoffen
und können 15 bis 5o@ Gewichtsprozent Stickstoff, P2 05 und K2 O enthalten. Für
alle Zwecke brauchbare Mischungen sind: 5o, 1Gewichtsteile eines Mononatriumsalzes
des Mischpolymers gleicher Teile Vinylacetat und Maleinsäure, 50 Gewichtsteile
4-12-4 mineralische Düngemittel; 3o Gewichtsteile 1/2 Calciumsalz eines Mischpolymers
äquimolelkularer Mengen Vinylacetat und Maleinsäure, 7o Gewichtsteile eines 6-1o-4
mineralischen Düngemittels. .
-
Wenn die Metall- oder Ammoniumionen des Polymers an sich Düngewert
haben, so brauchen die mineralischen Düng%mittel, die zusammen mit den Polymeren
angewandt werden, nicht den Anteil des betreffenden Elements in sonst üblicher Höhe
aufzuweisen. Falls erwünscht, kann einer der Nährstoffe, die man gewöhnlich in Mischdüngern
antrifft, völlig in Fortfall kommen, wenn ein wesentlicher Anteil des Elements,
das in jenem Nährstoff enthalten ist, in den Polymeren zugegen ist. Demgemäß sind
folgende Gemische brauchbar: 7o Gewichtsteile des Ammoniumsarlzes eines Mischpolymers
aus Methylvinyläther mit Maleinsäure, 1o, Gewichtsteile KallümSülfat, 20 Gewichtsteile
Superphosphat; 6o Gewichtsteile des Mono kaliumsalz.es eines Mischpolymers aus gleichen
Anteilen Styrol und Maleinsäureanhydrid, 4o Gewichtsteileeines anorgani-schen6-12-2Düngemittels;
4o Gewichtsteile eines Atnmoniumsalzes eines Mischpolymers von Maleinsäure und Isabutylen,
6o Teile eines 2-1q.-4 anorganischen Düngemittels.
-
Obgleich die Anwendung in Kombination mit anorganischen Düngemitteln
vorzuziehen ist, so ist auch ,die Anwendung zusammen mit organischen Düngemitteln
möglich. Mithin können. die Mischpolymere von Maleinsäurederivaten auf die Böden
zusammen mit Abfallschlamm, Harnstoff, Abwasserschlamm, Sojabohnenmehl, Guano, Knochenmehl,
tierischen Eingeweiden, getrocknetem Blut und Humus ausgestreut werden.
-
Das folgende Beispiel zeigt die erhöhte Wirksamkeit der Assimilation
von Nährstoffen durch Pflanzen, die auf Böden wachsen, die rilit Mischungen anorganischer
Düngemittel und! dem Mischpolymer von Vinylacetat-Mononatriummaleat behandelt worden.
sind (Polymer Nr. 1). Beispiel g Rettiche wurden in Beete ausgesät, die mit den
Düngemitteln, wie 4-12-4 Mineraldünger, Torfmull und Harnstoff, behandelt worden.
waren, sowohl mit als auch ohne das Polymer Nr. i. Nach 5o Tagen -wurden die Rettiche
geerntet und gewogen. Die Tabelle zeigt die ungewöhnlichen, durch Zusammenwirken
herbeigeführten Effekte, die das Polymer und übliche Düngemittel ausüben:
| Tabelle XI |
| Wachstum von Rettichen in Böden, die polymere und nährstoffhaltige
Düngemittel enthalten |
| Gesamtertrag Faktor der Durchschnitts- Faktor der |
| Behandlung Ertrags- gewicht der Gewichts- |
| 9 verbesserung Rettiche verbesserung |
| 0,02 0/0 4-=2-4 Düngemittel') ..... . ..... .. ig - 0,35 - |
| desgl. + 0,o2 0/0 Polymer Nr. i . . . . . . . . . . .
69 3:6 1,18 3,0 |
| 10/a Torfmull ............................. 31 - 0,53 - |
| desgl. + 0,o20/0 Polymer Nr. i........... 75 2,4 1,2g
2,4 |
| 0,01% Harnstoff e) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 46 - o,84 - |
| desgl. + 0,o2 0/0 Polymer Nr, i . . .. . . . . . . 118 2,6
i,go 2,3 |
| 1) Entsprechend einer Menge von 245 kg auf 405o qm. |
| 2) Enthält 37 % Stickstoff. _ |
Beispiel 10 Rettiche wurden in Beete gesät, die. Miami-Schlammlehm enthielten, der
mit verschiedenen organischen Düngern und Kompostarten in Mengen von jeweils 1%
behandelt worden war, sowie mit Polymeren in Mengen von o,o@5 %. Die Tabelle, XII
zeigt die Wirkung der Polymere allein und in Zusammenwirkung mit anorganischen Düngemitteln,
verglichen mit organischen Düngemitteln und Kompostarten, die ein Mehrfaches an
Nährstoffen enthalten.
| Tabelle XII |
| Vergleich von Polymeren und Polymeren zuzüglich mineralischen
Nährstoffen mit i%igen |
| organischen Düngemitteln und Kompostarten in Miami-Schlammlehm,
in bezug auf das |
| Wachstum von Rettichen |
| Faktor der Verbesserung |
| Keimung |
| Behandlung Durchschnitts- des Ertrags- |
| größen- °/o verbesserungl) faktors |
| Vergleichsversuch Nr. i . . . . . . . . . . . . . . . . . .
83 0,93 o,84 |
| Vergleichsversuch Nr. 2 ......... . ........ 9o
1,07 1,16 |
| -i0/, getrockneter Kuhdung . . . . . . . . . . . . . . 61 2,3
1,6 |
| 1% Abfallschlamm...................... 49 o,64 0,34 |
| 1% Eingeweideabfall.................... 88 1,0 1,0 |
| 10/0 Torf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 83 1,1 1,0 |
| i % Kakao-Abfallkompost . . . . . . . . . . . . . . . 83 1,1
1,1 |
| 0,05()/o Polymer Nr. i . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 88 1,7 1,7 |
| o,o5 % Polymer Nr. i zuzüglich |
| o,o5 0/0 6-1o-4 Düngemittel . . . . . . . . . . . . . . . 82
i,9 1,8 |
| o,o5 % Polymer Nr. 25 . . . . . . . . . . . . ......
83 1,7 1,6 |
| o,o5% Polymer Nr. 25 zuzüglich |
| 0,051)/, 6-1o-4 Düngemittel . . . . . . . . . . . .
. . . 9o 2,6 2,6 |
| 1) Bezogen auf den Durchschnitt der Vergleichsversuche. |
Beispiel ii Karotten wurden in einem Gewächshaus in Miaml-SChliammle@hm aufgezogen,
von dem ein Teil mit 0,05% des Polymers Nr. i behandelt wurde. Tabelle XII1 zeigt
eine klar erkennbare Wirkung.
| Tabelle XIII |
| Wachstum von Karotten in Miami-Schlammlehm, der Polymer Nr.
i enthält |
| Gesamt- Ertragsver- Durchschnitts- Faktor der |
| Behandlung Keimung ertrag besserungs- gewicht der Karotten
Gewichts- |
| 9 faktor g verbesserung |
| Vergleichsversuch ............ 72 181 - 3,1 - |
| o,o5 % des Polymers . . . . . . . . . . 68 543 3 8,6 2,8 |
Beispiel 12 Eine abfallende Hügelseite mit wenig Vegetation und sehr nachteiligen
Erosionserscheinungen wurde ausgesucht. Ein Stück am unteren Ende des Abhangs wurde
mit Gartengeräten eben gemacht, wobei alle Abflußrinnen aufgefüllt wurden. Polymer
Nr. 14 in Form eines trockenen Pulvers wurde über die halbe Fläche verstreut, und
zwar in einer Menge von! goog auf
19,3 qm und. in die Oberkrume eingeharkt.
Nach einem Monat waren die Abflußrinnen indem unbehandelten Abschnitt erneut eingeschnitten,
während kein Anzeichen einer Erosion sich auf der mit dem Polymer Nr. 14 behandelten
Hälfte zeigte.