JPS6127429B2 - - Google Patents

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JPS6127429B2
JPS6127429B2 JP52100220A JP10022077A JPS6127429B2 JP S6127429 B2 JPS6127429 B2 JP S6127429B2 JP 52100220 A JP52100220 A JP 52100220A JP 10022077 A JP10022077 A JP 10022077A JP S6127429 B2 JPS6127429 B2 JP S6127429B2
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JP
Japan
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soil
water
polymer
polyelectrolyte
particles
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Application number
JP52100220A
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Japanese (ja)
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JPS5338553A (en
Inventor
Harorudo Aikuhoofu Robaato
Aarisu Kingu Hooru
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of JPS5338553A publication Critical patent/JPS5338553A/en
Publication of JPS6127429B2 publication Critical patent/JPS6127429B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/10Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing inorganic material
    • A01G24/12Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing inorganic material containing soil minerals
    • A01G24/15Calcined rock, e.g. perlite, vermiculite or clay aggregates
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/20Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing natural organic material
    • A01G24/22Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing natural organic material containing plant material
    • A01G24/23Wood, e.g. wood chips or sawdust
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/20Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing natural organic material
    • A01G24/28Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing natural organic material containing peat, moss or sphagnum
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G24/00Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor
    • A01G24/30Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing synthetic organic compounds
    • A01G24/35Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing synthetic organic compounds containing water-absorbing polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/40Fertilisers incorporated into a matrix

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、水不溶性の高分子電解質重合体土壌
改良剤及び土壌母体(マトリツクス)を変性する
方法に関する。別の点からみれば、本発明は、植
物成長を改変させるための新規な組成物に関す
る。この新規な組成物は、架橋によつて不溶性に
された高分子電解質重合体粒子内に混入され又は
該粒子と混合された土壌母体及び(又は)活性剤
若しくは農園芸用薬剤を含む。 土壌の各種処理は従来技術で周知である。ま
ず、土壌構造(耕地)を改良するために有機重合
体添加剤が土壌と混合された。例えば、米国特許
第762995号及び米国特許第2625529号は、加水分
解ポリアクリロニトニルの塩のような水分性高分
子電解質並びに無水マレイン酸とビニルエステル
との共重合体及び共重合体の塩を用いて微細土壌
粒子を凝集させてパンくず様顆粒を生成させるこ
とを開示している。凝集は、土壌、特に湿潤と乾
燥のサイクルを受けると外殻を形成しがちな粘度
質土壌の孔隙率及び透過性を向上させる。米国特
許第2889320号は、N−メチロールポリアクリル
アミドのような非高分子電解質を用いて微細土壌
粒子を凝集させることを開示している。一般に、
これらの天然又は合成有機重合体はいずれも実質
上水溶性である。 また、土壌の容水量を向上させるために不溶性
で親水性の有機重合体が土壌と混合された。一般
に、これらの重合体は、土壌がかん漑され且つ多
量の水を保持するときには膨潤し、しかして土壌
中に根を張つた植物に対する刺激を緩和させる。
土壌の容水量を増大させる手段として、架橋ポリ
エチレンオキシド、重合体アルキレンエーテル、
化学変性でん粉のような架橋不溶性重合体又は部
分加水分解された架橋ポリアクリルアミドの如き
各種の架橋不溶性重合体の使用が米国特許第
3336129号及び同3900378号に開示された。土壌の
容水量を増大させるその他の知られた不溶性重合
体は、ホスホリル化されたポリ酢酸ビニル並びに
金属イオン−重合体錯体を生じるようにAl,Fe
及びアルカリ土金属のような金属イオンで処理さ
れた酸可溶性アクリルニトリル重合体を包含す
る。 ここに、粒状形態の水不溶性高分子電解質重合
体が栽培体組成物の容水量と空気保持容量の両者
を増大させるのに用い得ることが発見された。さ
らに、本発明の水不溶性の高分子電解質重合体粒
子がこの種の組成物中で安定であることも発見さ
れた。 したがつて、本発明の目的は、水不溶性にする
ように架橋されている高分子電解質重合体よりな
る、土壌母体の空気保持容量及び容水量を増大さ
せるための改善された土壌改良剤を提供すること
である。他の目的は、種子の発芽を助け、使用中
に水分の刺撃をそれほど受けない若い植物や若木
の成長に寄与し、増大された空気保持容量及び容
水量を有し、しかして通気及び土壌溶解容量を増
大させ、水不足条件下での植物の成長を助け、組
成物中に既に存在する天然植物栄養を効果的に利
用ならしめ、組成物に加えられた肥料を有効的に
使用せしめ、移植された若木の損失を低下させ、
そして植物成長変化剤や殺菌剤、殺虫剤、殺線虫
剤などのような植物保護剤の効果的な利用を可能
ならしめる改良された栽培体組成物を提供するこ
とである。 本発明の他の目的は、活性な植物成長変化剤を
含有し、そして表面下での適用並びに土壌や根へ
の適用にあたつて活性な植物成長変化剤を一層効
果的に使用せしめる改善された栽培体組成物を提
供することである。さらに他の目的は、植物を任
意成分として活性植物成長変化剤を含有する本発
明の土壌改良剤と接触させることによつて植物の
生存と成長を促進させる方法を提供することであ
る。本発明の他の目的は、水及び(又は)調節さ
れた量の溶液を可逆的に且つ反復的に吸収し及び
それらを土壌に徐々に放出させる能力を有する土
壌母体改良剤を提供することである。本発明の他
の目的は、新規な被覆を施した土壌改良剤であつ
て、その被覆が少量から多量にわたる水を含有す
る土壌母体との混合を容易にさせる土壌改良剤を
提供することである。 本発明の土壌母体改良剤は、粒状形態の水不溶
性高分子電解質重合体からなる。この高分子電解
質重合体は反復的且つ可逆的に水性媒質を吸収し
脱着させることができる。水性媒質が本発明の高
分子電解質重合体によつて保持されるときは、そ
の重合体はヒドロゲルと呼だれる。したがつて、
本発明の高分子電解質重合体は吸水状態と脱水状
態との間を変動でき、そしてこの重合体はその吸
水状態においてヒドロゲルと定義されるといえ
る。 本発明の高分子電解質重合体粒子は、その脱水
状態において特定の粒度分布を有することによつ
て特徴づけられる。さらに、それらは、標準肥料
溶液及び約500ppmのカルシウムイオンを含有す
る溶液中において特定の容水量を有し且つそのヒ
ドロゲル状態において特定のゲル強度を有するこ
とによつて特徴づけられる。別の具体例において
は、本発明の土壌母体改良剤は、5重量%までの
極めて微細な粉状形態にある疎水性物質と混合さ
れた前記のような水不溶性高分子電解質重合体粒
子よりなる。 本発明の植物栽培用組成物は、1立方フイート
の土壌と混合されるものとして約21bまでの粒
状不溶性架橋高分子電解質重合体を含有する
(32g/)。本発明の別の具体例においては植物
栽培体組成物は、土壌1立方フイート当りと混合
された、約5重量%までの粒状疎水性物質で被覆
された約21bまでの粒状不溶性高分子電解質重
合体よりなる(32g/)。さらに、本発明の植
物栽培用組成物は、別に、水、肥料、殺菌剤、殺
線虫剤及び(又は)殺虫剤のような活性剤、おが
くずのような土壌調節剤や土壌凝集用高分子電解
質のような合成土壌調節剤並びに以下で検討する
ようなその他の物質を含有し得る。 不溶性高分子電解質重合体粒子又は約5重量%
までの疎水性物質で被覆されたこの種の重合体粒
子よりなる本発明の土壌改良剤は、活性剤を該重
合体中に配合せしめることができる。さらに、こ
の土壌改良剤は、別に、既知の希釈剤、湿潤剤及
び表面活性剤を含有し又はこれらと混合させるこ
とができる。さらに、この土壌改良剤は、これに
土壌を加えなくても、栽培体として、特に植物の
切花の根付きや種子の発芽における成長媒質とし
て使用することができる。 本発明の一層詳細な理解は、添付の図面や下記
の説明を参照して得られよう。 前述のように、本発明の新規な土壌母体変性剤
及び(又は)組成物は、不溶性高分子電解質重合
体よりなる。用語「高分子電解質」とは、本明細
書で用いるときは、鎖中に又は側鎖基としてイオ
ン基を持つ重合体を意味する。用語「ヒドロゲ
ル」とは、本明細書で用いるときは、水性流体を
吸収しており且つそれを適度な圧力下に保持でき
る不溶性有機化合物を意味する。前述のように、
不溶性高分子電解質重合体は、これらが水性媒質
を吸収してしまつている状態にあるときはヒドロ
ゲルと定義される。 用語「不溶性」又は「不溶性化」とは、本明細
書で用いるときは、少なくとも約80%が水性媒質
に本質的に不溶である物質の生成を表わすのに用
いられる。これらの高分子電解質重合体は、水中
で膨潤し且つその重量の何倍も水を吸収できる。
不溶性化は、広範な種類の方法によつて行なうこ
とができ、限定するわけではないがイオン化及び
非イオン化照射、共有、イオン及びその他の結合
による架橋を包含する。 用語「標準肥料溶液」とは、本明細書全体で用
いるときは、200ppm(N)20−20−20N,
P2O5,K2O溶液を意味する。 実際には、多数の高分子電解質重合体が土壌母
体を変性し及び(又は)本発明の新規な組成物を
製造するのに用いることができる。選定される特
定の高分子電解質重合体についての重要な要件
は、それが比較的多量の水性液体、好ましくは、
蒸留水でみるとその重量の100倍以上の水を、標
準肥料溶液でみるとその重量の75倍以上の該溶液
を、そして500ppmのカルシウムイオンを含有す
る溶液でみるとその重量の15倍以上の該溶液を吸
収できることである。これは、共有、イオン、フ
アンデルワールスの力又は水素結合によつて架橋
された重合体のような有機重合体化合物を包含す
る。 土壌母体を変性し及び(又は)本発明の新規な
組成物を製造するのに用いることができる高分子
電解質重合体の例は、他にもあるが、アニオン基
を含有する下記の重合体、アクリル酸又はメタク
リル酸とアクリルアミドとの共重合体の塩及びそ
の誘導体を包含する。結合アニオンのカチオン成
分としてはカリウム及び(又は)アンモニウムが
好ましい。 本発明の高分子電解質重合体のpHは約6から
約9の間である。 本発明は前記の高分子電解質重合体の1種のみ
の使用に限られるのではなくて、2種又はそれ以
上の高分子電解質重合体の混合物を包含すること
に留意されたい。さらに、前述の高分子電解質重
合体又はこれらに類似の化合物の共架橋された共
重合体の塩を使用することも可能である。例えば
アクリル酸とアクリルアミドとの共重合体の塩及
び少量又は多量のその他の共重合体の塩を用いる
こともできる。 前述のように、重合体は粒状形態であつて、し
たがつて用語「重合体粒子」とは本明細書で用い
るときは、1個の粒子又は数個の粒子の凝集体を
意味する。 先に述べたように、不溶性高分子電解質重合体
は、化学的架橋及びイオン照射により誘発される
架橋を含む多くの方法によつて製造するとができ
る。各種の高分子電解質重合体を不溶性にさせ且
つ本発明の必須の特徴を持たせるようにするため
の特定の方法は、それ自体では、ある種の高分子
電解質重合体が本発明で実施できることを判断す
る際の基準とはならない。即ち、必要な要件を持
つた任意の不溶性高分子電解質重合体をそれが製
造された態様に関係なく本発明に使用することが
できる。好適な方法は、当業者には周知であつ
て、容易に理解される。 知られた方法は、水溶性高分子電解質をその架
橋及び不溶性化を行なうのに十分なイオン化放射
線照射に付して水不溶性疎水性高分子電解質を形
成させることである。 用語「イオン化放射線」とは、本明細書で用い
るときは、重合体分子及び溶媒分子(溶媒を用い
る場合には)中に電子励起及び(又は)イオン化
を起させるのに十分なエネルギーを有するが構成
原子の核に影響を与えるのに十分なエネルギを有
しないような放射線を包含する。簡便で好適なイ
オン化放射線源は、Co60及びCs137のようなγ線
発生放射性同位体、使用済核燃料要素、慣用され
ているX線装置から発生せしめられるようなX
線、Van de Graff加速器、線状電子加速器、共
鳴変換器などのような手段によつて発生せしめら
れる電子である。本発明に使用するのに好適なイ
オン化放射線は、一般に約0.05MEV〜約20MEV
の範囲のエネルギー準位を有する。 非架橋高分子電解質の照射は固相で又は溶液状
で行なうことができる。固体高分子電解質は空気
中、真空中又は各種のガス雰囲気中で照射させる
ことができるが、溶液での照射は水に、高誘電率
の有機溶媒に又は水と水混和性有機溶媒との混合
物に溶解した水溶性高分子電解質について行なう
ことができる。高分子電解質溶液をイオン化放射
線と接触させるには任意の慣用法を用いることが
できる。 本発明の重合体を製造するには当業者に知られ
た架橋不溶性高分子電解質重合体を製造する前記
の方法及びその他の方法を用いることができる。
ただ、適切な物理的化学的性質を有する化合物を
製造するためには反応体比、けん化条件、反応パ
ラメータ、放射線量などの若干の変更が必要であ
ろう。例えば、0.3psiよりも大きいゲル強度を持
つ化合物を製造するためには架橋密度の調節を用
いることができる。また、適切な水吸収容量とカ
ルシウムのような多価カチオンに対する所定の安
定性とを持つた化合物を製造するようにイオン性
基対非イオン性基の比を調節することができる。 用語「土壌母体」は、本明細書で用いるとき
は、植物が生長でき、そして担持手段、酸素、水
及び栄養を提供し且つ下記の媒質又はその混合物
を包含し得る任意の媒質をいう。即ち、(1)全ての
崩壊段階の有機物及び肥料として添加されるその
他の成分が混合した砕解され分解された岩石及び
鉱物よりなる天然の栽培体、(2)ガラスビード、発
泡ポリスチレン又は発泡ポリウレタンのような発
泡有機材料、発泡無機材料、仮焼粘土粒子、微粉
砕プラスチツクなどの非天然の栽培体がある。前
記の土壌母体の定義内に含まれる天然栽培体の例
は、ピートモス、樹皮、おがくず、バーミキユラ
イト、パーライト、砂及びこれらの任意の混合物
である。なお、用語「土壌」と土壌母体とは本明
細書においては互換的に用いられる。 物理的にいえば、土壌母体は二つ又三つの明確
な相、即ち1固相、2気相、そして3水、溶解塩
及び溶存ガスの液状溶液よりなる液相からなる。
これらの相は互いに充填された多数の微細無機及
び有機粒子によつて画成されて半硬質のスポンジ
体をなしている。粒子間の空隙又は孔隙は土壌体
を貫通するチヤンネル又はトンネルの実質上相互
連結された網状構造を形成している。土壌の細孔
空隙又は土壌孔隙率の量がどれほどの土壌容積が
根、水及び空気に潜在的に利用されたかを決定す
るのである。 どれほどの水が土壌母体内に潜在的に貯蔵でき
るかを決めるのは土壌孔隙率であるが、細孔の大
きさ、細孔分布及び細孔数は、かん漑及び排水後
に所定の土壌マトリツクス中に実際に貯蔵される
量を決定する。また同じ因子が土壌母体を介する
水の移動速度を決定するのに重要であり且つまた
鉢用土壌中の適切な通気を確実にさせるのに特に
重要である。これらの因子は、以下に検討するよ
うな本発明の土壌改良剤の添加により有効に調節
することができる。 土壌の通気は、土壌と地上の大気との間におけ
る酸素と二酸化炭素の交換である。この交換は、
主として水が満たされていないか又は開口した土
壌細孔によつて起るもので、根の成長と吸収のた
めの酸素供給を維持するためには必須である。劣
つた土壌通気は、劣つた根の成長、劣つた水及び
栄養吸収の原因となり、また土壌病原菌の作用を
受けやすくさせる。 土壌母体で植物を成長させるためには水が必要
である。しかしそれでも、適切な土壌通気を確実
にさせるためには良好な排水がなければならな
い。農園芸場で普通用いられる鉢用土壌において
は、これらの各種の目的は成分混合物によつて満
たされる。例えば、ピートモス、腐植及びその他
の類似の有機物質がしばしば高い容水量を与える
が、しかしこれらは劣つた排水と通気を生じさせ
るであろう。したがつて、砂、バーミキユライ
ト、パーライト、樹皮、ウツドチツプ、軽石など
のような団塊物が排水と通気を増大させるために
一般に添加させる。 しかしながら、土壌母体中の全ての水が植物の
根に利用されるのではない。例えばピートモスの
ように容易に水を吸収する成分は、植物に対して
水を全て容易に放出することはない。したがつて
重要なのは土壌母体中の有効水又は土壌溶液の水
ポテンシヤルである。 水ポテンシヤルは水の熱力学的遊離エネルギ
ー、即ち単位質量当りのエネルギーに相当する。
単位体積当りについては、それは同じ圧力次元を
有する。したがつて、それは圧力ポテンシヤル又
は水ポテンシヤルとしばしば称される。定義上の
純粋な液体の水はゼロポテンシヤルを有する。土
壌母体よりも高い所に位置する水は正のポテンシ
ヤルを有する。また、植物に利用される水は小さ
い負のポテンシヤルを有する。 全ての土壌水は溶解塩を含有するので、水ポテ
ンシヤルを低下させる滲透効果が存在する。固体
土壌粒子は水を吸収する。この収着された水はや
はり低いポテンシヤルにあり、したがつて植物は
水について土壌と競争しなければならない。毛細
管内の水の表面張力は、水ポテンシヤルを低下さ
せる別の効果となる。滲透圧、吸着及び毛管作用
の物理的現象のそれぞれが水について土壌母体中
の植物と競争する。 小さい負のポテンシヤルにある水のみが植物の
根に対して有効である。土壌母体に水を注いでこ
の水で飽和されると、土壌母体の水ポテンシヤル
は純水のゼロ値に近づき、そして植物はおい茂
る。土壌母体がほとんど乾燥していると、残留水
は高い負の値、即ち−100気圧(バール)までの
値を有する。土壌溶液の水ポテンシヤルが約−12
〜−15バールに近づいたときに大抵の植物は土壌
母体中で永久萎凋点に近づく。永久萎凋点とは、
植物が暗所で且つ100%相対湿度において一夜で
回復しない状態である。水が植物に利用されると
きは、土壌母体は、約0よりも小さく且つ約−12
バールよりも大きい負のポテンシヤルを有する。
ピートモスのような高容量の水収着性成分によつ
て収着される水のほぼ半分はあまりにも大きい負
の水ポテンシヤルを有するので萎凋前の植物には
利用できない。 他方、本発明の土壌改良剤によつて保持される
水は植物に対して非常に有効であり、即ち永久萎
凋点に達する前に約95%が利用できることがわか
つた。したがつて、本発明の土壌改良剤の土壌母
体への添加は、改良された土壌母体が水を保持す
る能力を増大させる。このことは、植物により利
用できる水ポテンシヤルにおける有効水の量を増
大させ、そして植物が追加のかん漑を行なわなく
ても生きられる時間を延長させる。 土壌母体のいずれも、その土壌母体を構成する
成分によつていろいろな大きさの細孔空隙を多量
に含む。これらの細孔の多くは非常に小さく、給
水後は排水しない。非排水性細孔の百分率(容
量)は、土壌母体の容水量(Cw)と呼ばれる。
大きい細孔のいくつかは排水し、したがつて空気
で満される。排水された細孔内に含まれる空気の
百分率(容量)は、空気保持容量(Ca、air
capacity)と呼ばれる。理想的には、土壌母体は
少なくとも65%の容水量、即ち土壌1c.c.当り0.65
c.c.の水、そして少なくとも25%の空気保持容量、
即ち土壌1c.c.当り0.25c.c.の空気を有するべきであ
る。 しかしながら、容水量を増大させる成分を土壌
母体に添加すると空気保持容量が減少し、またそ
の逆も真であることは周知である。土壌母体の容
水量と空気保持容量との間の基本的な物理的関係
は、細孔径分布に依存する。一般に、平均細孔径
の増加は空気保持容量を増大させ且つ容水量を低
下させるが、またその逆も真である。ここに本発
明の高分子電解質重合体土壌改良剤を土壌母体に
添加すると空気保持容量と容水量との間の関係が
こわれることが発見された。これらの改良剤の添
加は、本発明の栽培体組成物の容水量を増大させ
るのみならず空気保持容量も増大させる。栽培体
組成物の空気保持容量の増加は、水で膨潤したヒ
ドロゲル粒子によつて生じた土壌母体構造の変化
に帰因する全細孔容積及び細孔径の増大のために
起る。それでも、その組成物の容水量は減少しな
いことがわかつた。事実、容水量は、以下に検討
するように膨潤ヒドロゲル粒子内にある易有効水
のために増加する。 第1図を参照するに、多数の土壌粒子12より
なる土壌母体10が示されており、そして土壌粒
子12はランダムに凝集して該粒子12の間に細
孔14を有するスポンジ様物体を形成し、また細
孔は土壌体を貫通するチヤンネルの一般に相互連
結された網状構造を作つている。また、土壌母体
10中にランダに分布しているのは、第1図では
脱水(未膨張)状態にあり且つ第2図ででは水第
2図では水膨潤状態にある本発明の高分子電解質
重合体粒子20である。先に検討したように、本
発明の各重合体粒子は多量の水性液体を吸収する
ことができる。 土壌母体への本発明の粒状高分子電解質重合体
改良剤の添加は、土壌母体の容水量を増大させ
る。これは、第2図に例示されるように、多量の
水を吸収して膨潤する各重合体粒子のためであ
る。基本土壌母体は、高分子電解質ヒドロゲル粒
子の不存在でも通常ならば保持するであろう多割
合の水を保持する能力をまだ持つている。 さらに、重合体粒子が膨潤してヒドロゲル粒子
を生成すると土壌母体の容積は多分それ自体の孔
隙の生成によつて実際に増加することが発見され
た。この膨潤ヒドロゲル粒子は、土壌母体の重さ
を支持するのに十分に堅く、しかして自分自身の
ための場所を作り出すのみならず、土壌粒子の形
状の不規則性並びにその形状のために土壌粒子を
互いにさらに離間させて土壌母体の全体の開口細
孔容積を増大させるのである。 上記の現象は、土壌粒子12a〜12f及び重
合体粒子20aを参照することによつて第1及び
第2図に例示されている。第1図においては、そ
れぞれの粒子の初期の位置が示されていて、粒子
20aは土壌粒子12a〜12fに取り囲まれて
おり、土壌粒子12a及び12fと接触してい
る。細孔容積14aが粒子12a〜12f間に存
在する。前述のように、第1図で重合体粒子12
aは脱水(未膨潤)状態で示されている。しか
し、第2図では土壌粒子20aは水性媒質を吸収
した後の水膨潤状態で(ヒドロゲル粒子として)
示されている。膨潤粒子20aは、土壌粒子12
a〜12fをその初期の位置(第1図に示した)
から遠くに互いに押し離している。膨潤ヒドロゲ
ル粒子20aはまだ土壌粒子12a〜12fによ
つて取り囲まれているけれども、粒子12a〜1
2f間の開口細孔容積14aを増大させた。さら
に、膨潤ヒドロゲル粒子20aは今粒子12b,
12c,12d及び12fと接している。その膨
潤及びゲル強度は包囲粒子12a〜12fの相対
的位置設定に影響した。 したがつて、栽培体組成物の空気保持容量(自
由細孔容積)の増加は重合体粒子の膨潤による土
壌母体内の空隙の形成によつて生じるものと思わ
れる。要するに、膨潤ヒドロゲル粒子は、それが
本質上全て水である場合を除いて、パーライトの
ような団塊として作用しているものと思われる。
ヒドロゲル粒子が本質上すべて水であるという事
実は、栽培体組成物の容水量の増加を証明してい
る。 本発明の土壌母体改良剤の添加を伴なう土壌母
体の著しい形態学的変化は、容水量を増大させる
が、空気保持容量には影響をほとんど与えないか
又は全然与えない土壌改良剤或いは空気保持容量
を増大させるが容水量を低下させる改良剤から識
別せしめる特色である。土壌の空気保持容量を増
大させるのに普通用いられる改良剤、例えばピー
トモス、パーライト、バーミキユライトは一般に
土壌の平均細孔径を増大させ、したがつて土壌が
毛管力により水を保持する能力を低下させがちで
ある。また、土壌の容水量を増大させるのに普通
用いられる改良剤は、排水性細孔空隙を増加させ
る湿潤時の剛性を一般に持つていない。それら
は、しばしば、土壌内の現存細孔をただ満してい
るだけであるので、土壌の空気保持容量を減少さ
せている。しかしながら、本発明の土壌改良剤は
毛管力によつて水を保持することはなく、水で膨
潤されたときも剛性である。その結果、それらは
栽培体組成物の容水量及び空気保持容量の同時的
且つ著しい増加を生じさせる。 実際には、本発明の土壌改良剤によつて栽培体
組成物の空気保持容量を最高にするためには、粒
度及びゲル強度を特定の限界内に調節することが
必要であることが見出された。また、土壌母体と
混合前における重合体の粒度分布は、脱水状態に
ある本質上全ての粒子が米国標準篩規格で測定し
て、約8メツシユよりも小さく、好ましくは約10
メツシユよりも小さい粒子であるべきことが認め
られた。また、本発明の重合体粒子の本質上全て
が約200メツシユよりも大きく、好ましくは約100
メツシユよりも大きく、最も好ましくは約40メツ
シユ(米国標準篩)よりも大きい粒子とされる。
重合体粒子の粒度分布は、慣用されている方法、
例えば大きい粒子の粉砕又は小さい粒子の凝集に
よつて得ることができる。 本発明の(水膨潤)ヒドロゲル粒子は、約
0.3psiよりも大きいゲル強度を有するべきであ
る。ゲル強度は下記の方法で測定される。20メツ
シユ(米国標準篩系)のステンレス鋼製の篩を円
筒体の口を覆うように取付ける。過剰の水で平衡
まで膨潤したヒドロゲル粒子ほぼ100gをこの円
筒体に入れる。膨潤ヒドロゲルの粒度は篩の孔径
よりも大きくなければならない。例えば、80メツ
シユ(米国標準篩)よりも大きい粒度を有する重
合体粒子、即ち80メツシユの篩で止まるものは、
20メツシユよりも大きい粒度まで普通膨潤する。
したがつて膨潤ヒドロゲルは圧力が加えられるま
では篩を通過しない。 ヒドロゲルを篩を通して抽出するのに必要とさ
れる圧力は、篩に向けてピストンを当て、いろい
ろな荷重をそのピストンに加えて決定される。ヒ
ドロゲルを連続的に押出す圧力に達するまで加圧
する。加えられる荷重とピストンの横断面積との
知見から、ヒドロゲルが20メツシユ(米国標準篩
系)の篩から連続的に押出される点での圧力
1b/in2を計算することできる。この圧力をゲル
強度と呼ぶ。 本発明の土壌改良剤の利点は、該改良剤を混合
した土壌の容水量及び空気保持容量の増加を対照
土壌試料と比較して評価される。土壌母体の容水
量は、土壌中の土壌及び水の容積と比較したとき
の土壌が含む水の容量%である。土壌の空気保持
容量は、全細孔容積から水で満された細孔を差引
いたものである。全細孔容積は土壌母体の湿潤か
さ密度と粒子密度から決定される。土壌母体改良
剤を評価するには、改良剤単位重量当りの容水量
及び空気保持容量の増加が重要である。全細孔容
積百分率(%)は、次のように表わすことができ
る。 T=(1−D/D)100 ここでT=全細孔容積百分率(%)、 Db=かさ密度、即ち土壌容積で除した乾燥
固体重量、 Dp=粒子密度、即ち土壌混合物の比重 また、容水量及び空気保持容量は、次のように
表わすことができる。 Cw=%容水量=水の容積(c.c.)×100/土壌容
積(c.c.) Ca=%空気保持容量=T−Cw 改良剤単位重量当りの水及び空気含有量の増加
は、次のように表わすことができる。 Xw=(処理土壌により保持される水g)−(対照土壌により保持される水g)/土壌改良剤g Xa=(処理土壌中の空気c.c.)−(対照土壌中の空気c.c.)/土壌改良剤g 本発明の高分子電解質ヒドロゲルは、土壌母体
の%空気保持容量と%容水量の両者を同時に増大
させる。改良剤1g当り約20gの水よりも多いXw
の増加が一般に得られ、改良剤g当り約30gの水
よりも多い増加が好ましく、そして改良剤g当り
約40gの水よりも大きい増加が最も好ましい。ま
た、改良剤1g当り約15c.c.の空気よりも大きいXa
の増加が一般に達成され、改良剤1g当り約25c.c.
の空気より大きい増加が好ましく、そして改良剤
1g当り約35c.c.の空気より大きい増加が最も好ま
しい。 架橋高分子電解質は非常に大きい容水量を持つ
ていることがわかつた。重合体上の荷電基は溶液
中にあるときに相互作用し、そして重合体鎖が拡
大して電荷をできるだけ離す傾向がある。実際の
容水量は、多数の因子(その多くは相互に作用す
る)によつて制御される。重要な因子は、(1)化学
組成、(2)電荷密度(イオン基のモル分率又は電荷
間の距離)、並びに重合体が吸収する水溶液のイ
オン強度及びイオン組成、そして(3)架橋結合間の
分子量又は架橋結合密度である。 より親水性である重合体構造は、より多くの水
を吸収する。さらに、電荷密度が多いほど蒸留水
中の容水量は大きくなく、しかしながら、高い荷
電密度の組成物は、水に溶解しているイオンによ
つて最も影響を受ける。これらのイオンは重合体
イオンを互いに遮蔽する。そして重合体鎖は、そ
れほど強くなく且つそれほど拡大されていない配
置をとり、したがつてそれほど多くの水を吸収し
ないか又は膨潤しない。 他の関連する因子は多価イオンによる架橋、即
ちポリアニオンと多価カチオンとの反応及びポリ
カチオンと多価アニオンとの反応である。架橋が
起ると、重合体は膨潤して水を保持する能力を漸
次失なう。架橋の程度は荷電基の数及び接近度並
びに多価イオン濃度の関数である。試験及び観察
を基にすれば、本発明の高分子電解質は、標準肥
料溶液でみてその重量の約75倍以上を、そして
500ppmのカルシウムイオンを含有する溶液でみ
てその重量の約15倍以上を吸収するのに十分なイ
オン基対非イオン基の比及び架橋密度を有するも
のとして特徴づけることができる。本発明の高分
子電解質重合体についての重合体主鎖又は重合体
鎖中のイオン性対非イオン性単量体単位の比は約
1まで、好ましくは約0.5まで、そして最も好ま
しくは約0.3と約0.4の間にあるべきだと思われ
る。 多価イオンの架橋の問題は、高分子電解質重合
体改良剤が土壌母体に混合されるときに特に激し
い。土壌溶液は、カルシウムイオンやその他の多
価イオン(特に土壌が乾燥したとき)のようなカ
チオンを過剰量で通常含む。そしてカルシウムに
よる架橋は実質的に不可逆である。しかしそれで
も、本発明の高分子電解質重合体は、500ppmの
Ca++を含有する土壌溶液でみてその重量の約15
倍以上の容水量を有することがわかつた。したが
つて、カチオン基を含有する高分子電解質重合体
は、500ppmの多価アニオン、例えば硫酸、炭酸
などのアニオンを含有する土壌溶液でみてその重
量の約15倍以上の容水量を有するものと思われ
る。 さらに他の因子は、架橋結合間の分子量又は架
橋結合密度である。本発明の高分子電解質重合体
中の架橋結合間の距離は、その容水量と直接関連
している。大きい距離は大きい容水量を与える。 別の具体例においては、本発明の土壌改良剤
は、外部表面が疎水性物質による処理によつて変
性されている不溶性高分子電解質重合体からな
る。そのように変性された重合体は湿つた又は濡
れた土壌と混合しやすい。用語「疎水性」物質と
は、水−空気界面に置かれたときに浮く物質を意
味する。疎水性物質は極めて微粒状態にあること
が好ましい。疎水性粒子は、本発明の重合体粒子
よりも非常に微細にされ、もつと密度が小さく、
そしてもつと大きい表面積を持つている。このた
めに少量の疎水性粒子を用いてもつと多量の重合
体粒子の外部表面上に薄い被覆を与えることがで
きる。 高分子電解質重合体粒子の表面処理は、重合体
粒子を約5重量%までの疎水性微細粒子と物理的
に混合して、疎水性微細粒子が重合体粒子の外部
表面に物理的に密着している表面処理された重合
体粒子を生成させることによつて具合よく行なう
ことができる。これは、極微細疎水性粒子が静電
的吸引により重合体粒子の外部表面を覆つている
か又は密着しているものと理論づけられる。疎水
性微細粒子を重合体粒子に適用する他の方法は周
知であつて、配合、機械的混合、粉末被覆、吹き
付け、ブラシ掛け、シヨベリングなどの方法を包
含する。 また、疎水性粒子の表面被覆は土壌中で物理的
に除去されるか又は無力にされることが見出され
た。疎水性表面被覆のその場での除去又は無力化
は、土壌混合物のかん漑後に起こる。このこと
は、重合体粒子と疎水性微細粒子との間の静電的
吸引の理論と一致する。なぜならば、多価カチオ
ン又はアニオンの存在は静電的吸引をさえぎり又
は切断する傾向があるからである。したがつて、
土壌と十分に混和されるならば、重合体粒子と疎
水性粒子との間の静電的吸引は土壌中の多価イオ
ンの存在によつて断ち切られる傾向があると思わ
れる。したがつて、表面被覆が一度除去されるな
らば、重合体粒子は親水性物質として正常に且つ
効果的に機能することができる。 未被覆の高分子電解質重合体粒子を湿つた又は
濡れた土壌と混合することは通常困難である。高
分子電解質重合体は凝集しがちであつて、それを
土壌母体に均一に分布するのを困難にしている。
用語「湿つた又は濡れた土壌とは、水分が土壌の
容積に対して実質的に約5%以上の水性媒質であ
るような土壌を意味する。また、未被覆の高分子
電解質重合体を平衡排水値(圃場容水量)に近づ
いた土壌と混合することはますます困難となる。
これらの問題は、本発明の表面被覆された重合体
粒子を用いることによつて相当に取り除かれる。 好適な疎水性微細粒子は、タルク、木粉、疎水
性シリカ粒子、例えば米国特許第3661810号及び
3710510号に記載のもの、そして強疎水性金属酸
化物、例えば米国特許第3710510号に記載のもの
を包含する。特に好ましいのは、約100mμ以下
の平均当量球状径と約50m2/g以上の表面積を有
し、そして外部ヒドロキシル基を有しない疎水性
微粉末シリカである。 本発明の土壌改良剤に混入できる活性剤は一般
に業界で知られている。用語「活性剤」は、本明
細書で用いるときは、植物と接し又は接近したと
きにその成長を直接的は又は間接的に変化させ、
変性し、促進させ又は遅延させる有機、無機、有
機金属又は金属有機物質を意味するように定義さ
れる。 本発明の栽培体組成物に配合させることができ
る活性剤は、水;植物の成長に必須の有機又は無
機形態の、固体、液体又は気体状の全ての元素及
び元素の組合わせを含む肥料;第四アンモニウム
塩、テクニカルアビエチルアミンアセテート及び
硫酸銅を含む殺藻剤;第四アンモニウム塩、抗生
物質及びN−クロルスクシンイミドを含む殺細菌
剤;フエノールを含む開花シンナー;ホスホロト
リチオエート、フタレート、ホスホロトリチオア
イト及びクロレートを含む落葉剤;ジチオカーボ
ネート、シアン化物、ジクロルエチルエーテル及
びハロゲン化エタンを含む燻蒸剤;石灰、いお
う、抗生物質、モノ及びジチオカルバメート、チ
オジアジン、スルホンアミド、フタルイミド、石
油エーテル、ナフトキノン、ベンゾキノン、ジス
ルフイド、チオカルバメート、第二水銀化合物、
テトラヒドロフタルイミド、アルセネート、第二
銅塩、グアニジン塩、トリアジン、グリオキサリ
ジン塩、キノリニウム塩及びフエニルクロトネー
トを含む殺真菌剤;第四アンモニウム塩、フエノ
ール化合物、第四ピリジニウム塩、過酸及びホル
ムアルデヒドを含む殺菌剤;スルフアメート、ト
ラジン、ボレート、α−ハロアセトアミド、カル
バメート、置換フエノキシ酸、置換フエノキシア
ルコール、ハロゲン化脂肪酸及び塩、置換フエノ
ール、アルソネート、置換尿素、フタレート、ジ
チオカルバメート、チオカルバメート、ジスルフ
イド、シアネート、クロレート、キサンテート、
置換安息香酸、N−1−ナフチルフタラミン酸、
アリルアルコール、アミノトリアゾール、ヘキサ
クロルアセトン、マレイン酸ヒドラジド及び酢酸
フエニル水銀を含む除草剤;天然製品(例えばピ
レトリン)、ひ素化合物及びアルセナイト、フル
オシリケート及びアルミネート、ベンゾエート、
塩素化炭化水素、ホスフエート、クレオート油及
びクレジル酸、ホスホロチオネート、チオホスフ
エート、ホスホネート、ホスホロ・モノ−及びジ
−チオエート、キサントン、チオシアノジエチル
エーテル、フルオロホスフイン、ピロリジン、無
水亜りん酸、チアジン、カルバメート、クロリネ
ート、テルペン、タータレート、硫酸第一タリウ
ム及びアナバシスを含む殺虫剤;スルホネート、
サルフアイト、アゾベンジン、ジイミド、ベンジ
レート、スルフイド、ホスホロジチオエート、置
換フエノール及び塩、クロルフエノールエタノー
ル、ホスホネート、オキザレート、スルホン、ク
ロルフエノキシメタン、セレネート及びストリキ
ニーネを含む殺だに剤、ハロゲン化プロパン及び
プロペン、ジチオカルバメート、ホスホロチオエ
ート及び臭化メチルを含む殺線虫剤;ポリプロピ
レングリコース、スクシネート、フタレート、フ
ルフラール、アサフエチダ、エチルヘキサンジオ
ール及びブチルメシチルオキシドを含む昆虫忌避
剤;2−クロル−4−ジメチルアミノ−6−メチ
ルピリミジン、フルオライド、クマリン、りん、
レツドスクイル、アルセナイト及びインダンジオ
ンを含む殺そ剤;カルボキシイミド、ピペロニル
遊導体及びスルホキシドを含む相剰剤を包含す
る。 新規な土壌改良剤は、前述の活性剤以外に、所
望ならば、植物の成長に直接的に又は間接的に影
響し又はしない1種以上の物質を含有できる。そ
の液体物質は水、炭化水素油、有機アルコール、
ケトン及び塩素化炭化水素を包含する。固体物質
はペントナイト、軽石、陶土、アタパルジヤイ
ト、タルク、棄ろう石、石英、けいそう土、フラ
ー土、石墨、りん鉱、いおう、酸洗ペントナイ
ト、沈降炭酸カルシウム、沈降りん酸カルシウ
ム、コロイド状シリカ、砂、バーミキユライト、
パーライト、微粉砕植物体、例えばコーンコブを
含有できる。また所望ならば、土壌改良剤は、ア
ニオン系湿潤剤、非イオン系湿潤剤、カチオン系
湿潤剤のような湿潤剤を含有でき、例えばアルキ
ルアリールスルホネート、ポリエチレングリコー
ル誘導体、慣用石けん、アミノ石けん、スルホン
化動物油、植物油及び鉱油、高分子量の酸の第四
級塩、ロジン石けん、高分子量有機化合物の硫酸
塩、脂肪酸のエチレンオキシド縮合物、アルキル
フエノール及びメルカプタンを含む。 植物栽培体組成物は、土壌と本発明の粒状の架
橋高分子電解質重合体とからなる。高分子電解質
ヒドロゲル又は重合体は土壌の表面に適用し又は
土壌に配合して土壌と架橋高分子電解質ヒドロゲ
ル又は重合体との混合物をそれぞれ作ることがで
きる。基本組成の多くの変更が可能である。例え
ば、栽培体組成物は、土壌と乾燥粒状架橋高分子
電解質重合体自体との混合物からなつていてよ
い。高分子電解質重合体は降雨又はかん漑中に水
を収着する。高分子電解質重合体による水の収着
は水の過度の損失を防止する。土壌中の天然産栄
養物は土壌水によつて可溶化され、やはり高分子
電解質重合体によつて収着される。ここで高分子
電解質ヒドロゲルは天然栄養物の溜めとして作用
する。これが土壌からの天然栄養物の浸出を最小
限にさせる。乾燥高分子電解質重合体自体を土壌
に添加して得られるその他の利点は、土壌が固ま
るのを減少させ、それによつて水分と酸素を地下
の成長領域に浸透させるのを増大せしめる。さら
に、前述のように、高分子電解質重合体を土壌に
添加する主たる利点は、改良された土壌母体の容
水量及び空気保持容量同時に増大させることであ
る。 本発明の高分子電解質重合体は、容器類の中で
用いられる土壌を改良するのに特に有益なもので
ある。容器用の土壌がその容器の形状によつても
たらされる比較的短い土壌柱状体のために独特な
問題をもち出すことは斯界で周知である。給水
後、容器内の土壌は水で十分に飽和された状態に
とどまりがちであり、したがつて空気不足の状態
にある。この現象は停滞水層(perched water
table)としばしばいわれる。この問題を軽減さ
せる普通の方法は、パーライト、バーミキユライ
ト、軽石、微粉砕プラスチツクスクラツプ、樹皮
などの団塊を土壌母体に多量で用いることであ
る。この団塊は十分な量で用いられるならば空気
保持容量を向上させることができるが、一般にこ
れは容水量を犠性にして行なわれる。即ち、空気
保持容量が増大するにつれて容水量は減少する。
したがつて、高分子電解質重合体が土壌母体の空
気保持容量と容水量の両者を増大させる能力は、
容器用土壌において特に有益である。 水は、高分子電解質重合体を、土壌と混合する
前にその重合体内に入れてもよい。前述のように
それぞれ個々の吸着剤高分子電解質粒子は、それ
がその重量の何倍もの水を吸収し収着し、そして
膨潤するときにその粒状犠性を保持する。生じた
水膨潤粒子(本明細書ではヒドロゲルと定義す
る)は、その中で水を実質的上不動化させる。こ
のヒドロゲル内に吸収された水は植物の根に有効
であり、ヒドロゲルによつて植物又は土壌に可逆
的に放出される。吸収水が放出されると、このヒ
ドロゲルは脱水し、実質上その元の大きさ及び重
合体である状態に戻る。 本発明に従えば、種子の発芽、若木又は苗の早
い成長及び移植体の成長は、土壌内で本発明の水
膨潤ヒドロゲルと接して置くことによつて効果的
に向上させることができる。ヒドロゲルは、種
子、若木又は移植体を定植する前に又はその後に
土壌へ施してもよい。これらの適用例では、水は
必要なときに高分子電解質ヒドロゲルの溜めから
供給されて植物によつて有効に使用される。しか
して、このヒドロゲルは水の溜めである。そこに
はある種の砂質土壌で軽験されるような下方への
透水のための過度の水損失は存在しない。肥料又
はその他の活性剤もヒドロゲル物質を土壌に添加
する前に水及び(又は)有機溶媒を用いて高分子
電解質ヒドロゲル中に混入させることができる。
この場合、高分子電解質ヒドロゲルは水、肥料又
はその他の活性剤のための溜め及び担体として作
用し、水、肥料、及びその他の活性剤の浸出によ
る過剰損失を防止する。 肥料又はその他の活性剤はまず水及び(又は)
有機溶液に溶解され、次いで不溶性高分子電解質
重合体がこれらの溶液と合体される。しかして、
活性剤を含む溶液は、高分子電解質重合体がヒド
ロゲル状態に膨潤するときに該重合体に混入して
いく。次いで水又は有機溶媒は、重合体を土壌に
施す前に、高分子電解層ヒドロゲルから除去され
て活性剤だけを含む実質上乾燥した高分子電解質
重合体を生成する。この活性剤含有重合体又は成
長変性剤は土壌に添加されて本発明の栽培体組成
物を生成する。水がこの土壌に適用されると、重
合体は水を収着する。重合体中に且つその上に含
まれている活性剤は重合体中で可溶化されてい
る。次いで、液体膨潤ヒドロゲルは、植物の成長
を変えるために容易に利用できる水や活性剤の溜
め及び担体として作用する。この活性剤は、激し
い降雨によつて或いは他の不意の又は長期間の水
の適用中に土壌からそれほど急に浸出されない。
本発明のこの面は、浸出による除草剤の過度の損
失なしに種まきと同時に除草剤を添加する手段と
して大きな実用性を持つている。 重合体は、例えば肥料、除草剤、殺線虫剤及び
殺虫剤のような実質上乾燥した活性剤とともに乾
燥した又は実質上脱水した条件下に土壌と混合し
又は土壌でかぶせられる。この土壌に水を加える
と、活性剤は可溶化され、水と活性剤が高分子電
解質重合体によつて収着される。しかして、自然
水の層への蒸発又は損失による水の過剰損失及び
浸出による活性剤の損失は低減される。また、活
性化担体がいわゆる乾燥土壌から水分を収着でき
るために活性剤の活性化は追加降雨がなくても開
始できる。 本発明の栽培体組成物の特別且つ明確な利点
は、植物の根が高分子電解質ヒドロゲルを使用す
る態様にある。植物の根は高分子電解質ヒドロゲ
ル自体の中に伸びて行き、そしてヒドロゲル内に
混入されている水やその他の活性剤と接触する。
植物の根がヒドロゲル内に伸びて行く能力は、水
や活性剤が根と直接に接するために、水及びその
他の活性剤のより一層効果的な利用を可能ならし
める。また、根がヒドロゲル中に伸びて行つて架
橋ヒドロゲルを根にからみつかせるに至つた植物
は、特に移植のために土壌から取出したときに
は、長時間にわたつて大きな耐水分応力性を持つ
ている。ここで用語「水分応力」は、植物の内部
水分が水が植物に入る割合よりも大きい割合で発
散又は蒸発するような状況を意味するものと定義
される。前者の割合は、主として有効水分の欠乏
による。そして、タバコ、レタス、セロリ、トマ
ト、いちご、一年性及び多年性植物、耐寒性一年
性植物、樹木、観賞植物、若苗などの植物の出荷
や移植作業中に、もしこれらが本発明の土壌組成
物中で生育していたならば、これらの若木や苗の
破壊は非常に少ない。 本発明の他の具体例においては、植物は、これ
を土壌に植える前にその根を本発明に有用な粒状
架橋ヒドロゲルの水性スラリと接触させることか
らなる方法によつてさらに耐水分応力性にさせる
ことができる。このスラリの物理的性質は、引き
上げたときに十分な量のヒドロゲルが植物の根に
付着するように調節される。このスラリの有効性
を増大させる特に便利な方法は、10重量%までの
水溶性増粘剤、例えば高分子量ポリエチレンオキ
シド、ヒドロキシエチルセルロースなどを添加す
ることである。根は、吹き付け、浸漬又はその他
の便利な方法によつてスラリと接触させることが
できる。 下記の実施例は本発明を例示するために示すも
のであつて、本発明を限定するものとはならな
い。 例 1 3種の土壌改良剤を「土壌柱状体法(Soil
column)」を用いて比較した。土壌柱状体とは、
一般に、土壌と水を観察できる柱状ガラス容器内
の土壌の試料をいう。350mlのガラス製ブフナー
ロート(高さ18cm、直径9.5cm、0.5cmのフリツト
ガラスフイルターより上で7cmの高さを有する)
を用いた。数個の0.5cmの孔を各フイルターにあ
けてポツトからの正常な排水をまねた。各土壌混
合物の比重は、標準法、即ち米国衛生研究所の方
法(1954)によるピクノメータによつて決定し
た。各土壌混合物を110℃で16時間乾燥し、秤量
した。 各改良剤を各カラム内の土壌にそれぞれ加え
て、各基底上で混合した。対照カラム内の土壌は
同じ態様で大きなプラスチツク製袋内で混合し
た。各試料を充填後に同一の緩やかな態様でたた
いて土壌試料の不自然な圧縮を生じさせないよう
にして沈降させた。上記のように緩やかにたたい
た後、各土壌柱状体の高さを測定し、容積を予め
求めておいた高さ対容積の校正によつて決定し
た。 この土壌柱状体に200mlの水を給水し、次いで
できれば終夜又は少なくとも4〜6時間排水させ
た。この排水時間後に各容器を秤量し、乾燥土壌
により吸収された水の重量を次のように計算し
た。水の重量=(全重量)−(容器風袋)−(乾燥充
填重量)。給水は、一定値が認められるまで6回
繰り返した。次いで容積を再び測定した。このよ
うにして土壌容積と水の重量を決定すれば、%容
水量が計算され、したがつて水の比重は1である
からCw=水の重量/土壌容積である。空気保持
容量(Ca)は、前記の関係式 Ca=T−Cw,T=(1−D/D)100 によつて計算される。 例1〜4における各変化については3個の柱状
体を実験した。土壌の初期容積は280c.c.であつ
た。土壌の種類によつてこれは47〜320gの重量
であつた。土壌改良剤をカラム当り1〜4gの間
の量(これは3.6〜14.4g/の間の当量である)
で加えた。給水はピーターの溶液、即ち200ppm
(N)強度の肥料溶液で行なつた。ピーターの溶
液は、20%窒素、20%P2O5及び20%K2Oを含む
市販の肥料、いわゆる20−20−20肥料から作つ
た。 例1においては、半容のピートモスと半容のバ
ーミキユライトよりなるコーネル型鉢植え用土壌
を用いた。比較した4種の土壌改良剤は、(1)
Viterraヒドロゲル土壌改良剤(Viterraは、ユニ
オンカーバイド車の50%ポリエチレンオキシドと
50%不活性成分との土壌改良剤についての商標で
ある)、(2)ジエネラルミルズ社製品SPG−502S、
でん粉の加水分解ポリアクリロニトニルグラフト
共重体土壌改良剤、(3)本発明の例示用高分子電解
質ヒドロゲル土壌改良剤、アクリル酸カリウムと
アクリルアミドとの架橋重合体であつた。 まず、適当量のアクリル酸、アクリルアミド及
び水を混合し、次いで50重量%水酸化カリウムを
用いる中和工程を行なつて19重量%のアクリル酸
カリウムと35重量%のアクリルアミドを含有する
溶液を作つた。用いた単量体単位の比、即ちアク
リル酸カリウム/アクリルアミドは0.348であつ
た。 次いでこの溶液を紙裏当て材上に注型し、1600
μampのビーム流れで作動する1.5MeVフアンデ
グラーフ加速器の下にコンベヤ給送した。コンベ
ヤでは、試料への接近距離が加速器の出力窓の直
下5ftであるように置いた。8ft/分のコンベヤ速
度で試料が受ける全線量は1メガラド程度であ
る。 次いで生じたゲルを乾燥し、粉砕し、慣用の技
術により粒子の所望粒度に応じて分級した。 実験は、3個の鉢のそれぞれについて3日間行
ない、1回当り2回として6回の給水をした。X
w及びXaの値は、添加剤g当りのそれぞれの水及
び空気含有量の増加を表わし、そして水は単位g
数で、空気は単位cm3で表わされる。試料の結果を
下記の表に要約する。
The present invention relates to a water-insoluble polyelectrolyte polymer soil conditioner and a method for modifying a soil matrix. In another aspect, the present invention relates to novel compositions for modifying plant growth. This novel composition comprises a soil matrix and/or an activator or agro-horticultural agent incorporated within or mixed with polyelectrolyte polymer particles rendered insoluble by cross-linking. Various treatments of soil are well known in the art. First, organic polymer additives were mixed with the soil to improve soil structure (arable land). For example, U.S. Pat. No. 762,995 and U.S. Pat. No. 2,625,529 disclose aqueous polyelectrolytes, such as salts of hydrolyzed polyacrylonitonyl, and salts of copolymers and copolymers of maleic anhydride and vinyl esters. Discloses the use of a method to agglomerate fine soil particles to form crumb-like granules. Agglomeration improves the porosity and permeability of soils, especially cohesive soils that tend to form crusts when subjected to wetting and drying cycles. US Pat. No. 2,889,320 discloses the use of non-polyelectrolytes such as N-methylol polyacrylamide to agglomerate fine soil particles. in general,
All of these natural or synthetic organic polymers are substantially water-soluble. Also, insoluble hydrophilic organic polymers have been mixed with soil to improve soil water capacity. Generally, these polymers swell when the soil is irrigated and retains large amounts of water, thus reducing irritation to plants rooted in the soil.
Cross-linked polyethylene oxide, polymeric alkylene ethers,
The use of various crosslinked insoluble polymers such as chemically modified starches or partially hydrolyzed crosslinked polyacrylamide is disclosed in U.S. Pat.
Disclosed in No. 3336129 and No. 3900378. Other known insoluble polymers that increase soil water capacity include phosphorylated polyvinyl acetate as well as Al, Fe to form metal ion-polymer complexes.
and acid-soluble acrylonitrile polymers treated with metal ions such as alkaline earth metals. It has now been discovered that water-insoluble polyelectrolyte polymers in particulate form can be used to increase both the water and air holding capacity of culture compositions. Furthermore, it has been discovered that the water-insoluble polyelectrolyte polymer particles of the present invention are stable in this type of composition. It is therefore an object of the present invention to provide an improved soil conditioner for increasing the air holding capacity and water capacity of a soil matrix, comprising a polyelectrolyte polymer that has been cross-linked to render it water-insoluble. It is to be. Other purposes are to aid seed germination, to contribute to the growth of young plants and saplings that are less susceptible to moisture sting during use, to have increased air-holding capacity and water capacity, and to improve aeration and soil Increases dissolution capacity, aids plant growth under water-deficit conditions, effectively utilizes natural plant nutrients already present in the composition, allows effective use of fertilizers added to the composition, and improves transplantation. reduce the loss of young trees
Another object of the present invention is to provide an improved culture composition that enables effective use of plant protection agents such as plant growth modifiers, fungicides, insecticides, and nematicides. It is another object of the present invention to provide an improved method containing an active plant growth altering agent and allowing for more effective use of the active plant growth altering agent in subsurface applications as well as in soil and root applications. An object of the present invention is to provide a cultivated body composition. Yet another object is to provide a method for promoting plant survival and growth by contacting the plants with the soil conditioner of the present invention containing as an optional ingredient an active plant growth modifier. Another object of the present invention is to provide a soil matrix amendment having the ability to reversibly and repeatedly absorb water and/or a controlled amount of solution and release them gradually into the soil. be. Another object of the present invention is to provide a novel coated soil conditioner that facilitates mixing with a soil matrix containing a small to large amount of water. . The soil matrix improver of the present invention consists of a water-insoluble polymer electrolyte polymer in granular form. This polyelectrolyte polymer is capable of repeatedly and reversibly absorbing and desorbing aqueous media. When an aqueous medium is retained by the polyelectrolyte polymer of the present invention, the polymer is called a hydrogel. Therefore,
The polyelectrolyte polymer of the present invention can vary between an imbibed state and a dehydrated state, and the polymer can be said to be defined as a hydrogel in its imbibed state. The polyelectrolyte polymer particles of the present invention are characterized by having a specific particle size distribution in their dehydrated state. Furthermore, they are characterized by having a certain water capacity in standard fertilizer solutions and solutions containing about 500 ppm calcium ions and by having a certain gel strength in their hydrogel state. In another embodiment, the soil matrix conditioner of the present invention consists of water-insoluble polyelectrolyte polymer particles as described above mixed with up to 5% by weight of a hydrophobic substance in very fine powder form. . The plant cultivation composition of the present invention contains up to about 21 b particulate insoluble crosslinked polyelectrolyte polymer (32 g/) as mixed with 1 cubic foot of soil. In another embodiment of the invention, the plant culture composition comprises up to about 21 b particulate insoluble polyelectrolyte particles coated with up to about 5% by weight particulate hydrophobic material mixed with each cubic foot of soil. Consists of a combination (32g/). Furthermore, the plant cultivation composition of the present invention separately contains water, fertilizer, an active agent such as a fungicide, a nematocide and/or an insecticide, a soil conditioning agent such as sawdust, and a polymer for soil aggregation. It may contain synthetic soil conditioners such as electrolytes as well as other substances as discussed below. Insoluble polyelectrolyte polymer particles or about 5% by weight
In the soil conditioner of the present invention comprising polymer particles of this kind coated with hydrophobic substances, an active agent can be incorporated into the polymer. Furthermore, the soil conditioner may separately contain or be mixed with known diluents, wetting agents and surfactants. Furthermore, this soil conditioner can be used as a cultivation medium without adding soil, particularly as a growth medium for rooting cut flowers of plants and germination of seeds. A more detailed understanding of the invention may be obtained with reference to the accompanying drawings and the description below. As mentioned above, the novel soil matrix modifier and/or composition of the present invention comprises an insoluble polyelectrolyte polymer. The term "polyelectrolyte" as used herein means a polymer having ionic groups in the chain or as pendant groups. The term "hydrogel" as used herein means an insoluble organic compound that can absorb an aqueous fluid and hold it under moderate pressure. As aforementioned,
Insoluble polyelectrolyte polymers are defined as hydrogels when they have absorbed an aqueous medium. The term "insolubility" or "insolubilization" as used herein is used to refer to the production of a material that is at least about 80% essentially insoluble in an aqueous medium. These polyelectrolyte polymers swell in water and can absorb many times their weight in water.
Insolubilization can be accomplished by a wide variety of methods, including but not limited to ionizing and non-ionizing radiation, covalent, ionic and other bond crosslinking. The term "standard fertilizer solution" as used throughout this specification refers to 200 ppm (N) 20-20-20N,
Means P 2 O 5 , K 2 O solution. In fact, a large number of polyelectrolyte polymers can be used to modify the soil matrix and/or to prepare the novel compositions of the present invention. An important requirement for the particular polyelectrolyte polymer selected is that it contains a relatively large amount of aqueous liquid, preferably
Distilled water weighs more than 100 times its weight, a standard fertilizer solution weighs more than 75 times its weight, and a solution containing 500 ppm calcium ions weighs more than 15 times its weight. The solution is to be able to absorb the solution. This includes organic polymeric compounds such as polymers crosslinked by covalent, ionic, van der Waals forces or hydrogen bonds. Examples of polyelectrolyte polymers that can be used to modify the soil matrix and/or to prepare the novel compositions of the present invention include, among others, the following polymers containing anionic groups: Includes salts of copolymers of acrylic acid or methacrylic acid and acrylamide, and derivatives thereof. Potassium and/or ammonium are preferred as the cation component of the bound anion. The pH of the polyelectrolyte polymers of the present invention is between about 6 and about 9. It should be noted that the present invention is not limited to the use of only one of the polyelectrolyte polymers described above, but encompasses mixtures of two or more polyelectrolyte polymers. Furthermore, it is also possible to use salts of co-crosslinked copolymers of the aforementioned polyelectrolyte polymers or compounds similar thereto. For example, salts of copolymers of acrylic acid and acrylamide and small or large amounts of salts of other copolymers can also be used. As mentioned above, polymers are in particulate form, so the term "polymer particle" as used herein means a single particle or an agglomerate of several particles. As mentioned above, insoluble polyelectrolyte polymers can be made by a number of methods including chemical crosslinking and ion irradiation induced crosslinking. The specific methods for rendering various polyelectrolyte polymers insoluble and possessing the essential features of the present invention do not in themselves imply that certain polyelectrolyte polymers can be practiced in the present invention. It cannot be used as a basis for judgment. That is, any insoluble polyelectrolyte polymer having the necessary requirements can be used in the present invention, regardless of the manner in which it is manufactured. Suitable methods are well known and readily understood by those skilled in the art. A known method is to subject a water-soluble polyelectrolyte to sufficient ionizing radiation to crosslink and render it insolubilized to form a water-insoluble hydrophobic polyelectrolyte. The term "ionizing radiation" as used herein refers to radiation having sufficient energy to cause electronic excitation and/or ionization in polymer molecules and solvent molecules (if a solvent is used). Includes radiation that does not have sufficient energy to affect the nuclei of its constituent atoms. Convenient and preferred sources of ionizing radiation include gamma-emitting radioisotopes such as Co 60 and Cs 137 , spent nuclear fuel elements, and X-rays such as those produced from conventional X-ray equipment.
Electrons generated by means such as electron beams, Van de Graff accelerators, linear electron accelerators, resonant converters, etc. Ionizing radiation suitable for use in the present invention generally ranges from about 0.05 MEV to about 20 MEV.
It has energy levels in the range of . Irradiation of non-crosslinked polyelectrolytes can be carried out in solid phase or in solution. Solid polymer electrolytes can be irradiated in air, vacuum, or various gas atmospheres, but irradiation in solutions can be applied to water, high dielectric constant organic solvents, or mixtures of water and water-miscible organic solvents. It can be carried out on a water-soluble polymer electrolyte dissolved in Any conventional method for contacting the polyelectrolyte solution with ionizing radiation can be used. The methods described above and other methods for producing crosslinked insoluble polyelectrolyte polymers known to those skilled in the art can be used to produce the polymers of the present invention.
However, some changes in reactant ratios, saponification conditions, reaction parameters, radiation doses, etc. may be necessary to produce compounds with appropriate physicochemical properties. For example, adjustment of crosslink density can be used to produce compounds with gel strengths greater than 0.3 psi. Also, the ratio of ionic to nonionic groups can be adjusted to produce compounds with adequate water uptake capacity and desired stability towards polyvalent cations such as calcium. The term "soil matrix" as used herein refers to any medium in which plants can grow and which provides support, oxygen, water and nutrients and which may include the following media or mixtures thereof: (1) a natural culture consisting of crushed and decomposed rocks and minerals mixed with organic matter in all stages of decay and other ingredients added as fertilizer; (2) glass beads, expanded polystyrene or expanded polyurethane; There are non-natural cultivars such as foamed organic materials, foamed inorganic materials, calcined clay particles, finely ground plastics, etc. Examples of natural crops included within the above definition of soil matrix are peat moss, bark, sawdust, vermiculite, perlite, sand and any mixtures thereof. Note that the terms "soil" and soil matrix are used interchangeably in this specification. Physically speaking, the soil matrix consists of two or three distinct phases: one solid phase, two gaseous phases, and three liquid phases consisting of liquid solutions of water, dissolved salts, and dissolved gases.
These phases are defined by a large number of fine inorganic and organic particles packed together to form a semi-rigid sponge body. The voids or pores between the particles form a substantially interconnected network of channels or tunnels through the soil body. The amount of soil pore space, or soil porosity, determines how much soil volume is potentially available to roots, water, and air. While soil porosity determines how much water can potentially be stored within the soil matrix, pore size, pore distribution and pore number are important factors in determining how much water can potentially be stored in a given soil matrix after irrigation and drainage. Determine the amount actually stored in The same factors are also important in determining the rate of water movement through the soil matrix and are also particularly important in ensuring proper aeration in the potting soil. These factors can be effectively regulated by the addition of soil conditioners of the present invention as discussed below. Soil aeration is the exchange of oxygen and carbon dioxide between the soil and the surface atmosphere. This exchange is
It occurs primarily due to unfilled or open soil pores and is essential to maintain oxygen supply for root growth and uptake. Poor soil aeration causes poor root growth, poor water and nutrient uptake, and makes soil susceptible to the action of pathogens. Water is necessary for plants to grow in soil. However, there must still be good drainage to ensure proper soil aeration. In potting soils commonly used in agricultural gardens, these various purposes are met by a mixture of ingredients. For example, peat moss, humus and other similar organic materials often provide high water capacity, but these will produce poor drainage and aeration. Therefore, nodules such as sand, vermiculite, perlite, bark, wood chips, pumice, etc. are commonly added to increase drainage and aeration. However, not all the water in the soil matrix is available to plant roots. Ingredients that readily absorb water, such as peat moss, for example, do not easily release all of the water to the plants. Therefore, what is important is the available water in the soil matrix or the water potential of the soil solution. The water potential corresponds to the thermodynamic free energy of water, ie, the energy per unit mass.
Per unit volume, it has the same pressure dimension. Therefore, it is often referred to as pressure potential or water potential. Pure liquid water by definition has zero potential. Water located higher than the soil matrix has a positive potential. Also, water used by plants has a small negative potential. Since all soil water contains dissolved salts, there is a seepage effect that reduces water potential. Solid soil particles absorb water. This sorbed water is also at a low potential, so the plants must compete with the soil for water. The surface tension of water within the capillary is another effect that reduces water potential. The physical phenomena of osmotic pressure, adsorption, and capillary action each compete with plants in the soil matrix for water. Only water at a small negative potential is available to plant roots. When the soil matrix is saturated with water, the water potential of the soil matrix approaches the zero value of pure water, and plants grow thick. When the soil matrix is almost dry, the residual water has high negative values, ie up to -100 bar. The water potential of the soil solution is approximately −12
Most plants approach their permanent wilting point in the soil matrix when approaching ~-15 bar. What is permanent withering point?
A condition in which plants do not recover overnight in the dark and at 100% relative humidity. When water is available to plants, the soil matrix is less than about 0 and about -12
It has a larger negative potential than Bar.
Approximately half of the water sorbed by high capacity water sorbing components such as peat moss has a negative water potential that is too large to be available to pre-wilt plants. On the other hand, it has been found that the water retained by the soil conditioner of the present invention is highly available to the plants, ie about 95% is available before reaching the permanent withering point. Therefore, addition of the soil conditioner of the present invention to the soil matrix increases the ability of the improved soil matrix to retain water. This increases the amount of effective water in the water potential available to the plant and extends the time the plant can survive without additional irrigation. All soil bodies contain a large amount of pores of various sizes depending on the components that make up the soil matrix. Many of these pores are very small and do not drain after watering. The percentage (volume) of undrainable pores is called the water capacity of the soil matrix ( Cw ).
Some of the larger pores drain and therefore fill with air. The percentage (volume) of air contained within the drained pores is the air holding capacity (C a , air
capacity). Ideally, the soil matrix should have at least 65% water capacity, or 0.65 c.c. of soil.
cc water, and at least 25% air holding capacity,
That is, there should be 0.25 cc of air per 1 c.c. of soil. However, it is well known that adding components to the soil matrix that increase water capacity decreases air holding capacity and vice versa. The fundamental physical relationship between soil matrix water content and air holding capacity depends on the pore size distribution. Generally, an increase in average pore size increases air holding capacity and decreases water capacity, and vice versa. It has now been discovered that when the polyelectrolyte polymer soil conditioner of the present invention is added to the soil matrix, the relationship between air holding capacity and water capacity is disrupted. Addition of these modifiers not only increases the water capacity of the culture composition of the present invention, but also increases the air holding capacity. The increase in air holding capacity of the culture composition occurs due to the increase in total pore volume and pore size due to changes in the soil matrix structure caused by the water-swollen hydrogel particles. However, it was found that the water capacity of the composition did not decrease. In fact, water capacity increases due to the readily available water within the swollen hydrogel particles, as discussed below. Referring to FIG. 1, there is shown a soil matrix 10 consisting of a number of soil particles 12, which are randomly aggregated to form a sponge-like object with pores 14 between the particles 12. The pores also create a generally interconnected network of channels that penetrate the soil body. Moreover, what is randomly distributed in the soil matrix 10 is the polymer electrolyte of the present invention, which is in a dehydrated (unexpanded) state in FIG. 1 and in a water-swollen state in FIG. These are polymer particles 20. As discussed above, each polymer particle of the present invention is capable of absorbing large amounts of aqueous liquid. Addition of the granular polyelectrolyte polymer improver of the present invention to the soil matrix increases the water capacity of the soil matrix. This is because each polymer particle absorbs a large amount of water and swells, as illustrated in FIG. The base soil matrix still has the ability to retain large proportions of water that it would normally retain in the absence of polyelectrolyte hydrogel particles. Furthermore, it has been discovered that when the polymer particles swell to form hydrogel particles, the volume of the soil matrix actually increases, likely due to the creation of its own pores. This swollen hydrogel particle is not only stiff enough to support the weight of the soil matrix, thus creating a place for itself, but also due to the irregularities in the shape of the soil particle are spaced further apart from each other to increase the overall open pore volume of the soil matrix. The above phenomenon is illustrated in Figures 1 and 2 by reference to soil particles 12a-12f and polymer particles 20a. In FIG. 1, the initial position of each particle is shown, with particle 20a surrounded by and in contact with soil particles 12a-12f. A pore volume 14a exists between particles 12a-12f. As mentioned above, in FIG.
a is shown in the dehydrated (unswollen) state. However, in FIG. 2, the soil particles 20a are in a water-swollen state (as hydrogel particles) after absorbing an aqueous medium.
It is shown. Swelling particles 20a are soil particles 12
a to 12f at their initial positions (shown in Figure 1)
They are pushed far apart from each other. Although the swollen hydrogel particles 20a are still surrounded by soil particles 12a-12f, particles 12a-1
The open pore volume 14a between 2f was increased. Furthermore, the swollen hydrogel particles 20a are now particles 12b,
It is in contact with 12c, 12d and 12f. The swelling and gel strength influenced the relative positioning of surrounding particles 12a-12f. Therefore, it appears that the increase in air holding capacity (free pore volume) of the culture composition is caused by the formation of voids within the soil matrix due to swelling of the polymer particles. In short, the swollen hydrogel particles appear to act as perlite-like agglomerates, except when they are essentially all water.
The fact that the hydrogel particles are essentially all water evidences an increased water capacity of the culture composition. Significant morphological changes in the soil matrix with the addition of soil matrix amendments of the present invention result in soil amendments or air that increase water capacity but have little or no effect on air holding capacity. It is a feature that distinguishes it from modifiers that increase retention capacity but decrease water capacity. Amendants commonly used to increase the air-holding capacity of soils, such as peat moss, perlite, and vermiculite, generally increase the average pore size of the soil, thus reducing the soil's ability to retain water through capillary forces. I tend to let it happen. Also, amendments commonly used to increase soil water capacity generally do not have the wet stiffness to increase drainage pore space. They often simply fill existing pores within the soil, thus reducing the soil's air holding capacity. However, the soil conditioner of the present invention does not retain water by capillary forces and is rigid even when swollen with water. As a result, they cause a simultaneous and significant increase in the water and air holding capacity of the culture composition. In practice, it has been found that in order to maximize the air holding capacity of the cultivar composition with the soil conditioner of the present invention, it is necessary to adjust the particle size and gel strength within certain limits. It was done. Additionally, the particle size distribution of the polymer before mixing with the soil matrix is such that essentially all particles in the dehydrated state are smaller than about 8 mesh, preferably about 10 mesh, as measured by the American Standard Sieve.
It was recognized that the particles should be smaller than mesh. Additionally, essentially all of the polymer particles of the present invention are larger than about 200 meshes, preferably about 100 meshes.
The particles are larger than a mesh, most preferably larger than about 40 mesh (US Standard Sieve).
The particle size distribution of polymer particles can be determined by conventional methods,
For example, it can be obtained by grinding large particles or agglomerating small particles. The (water-swellable) hydrogel particles of the present invention are approximately
It should have a gel strength greater than 0.3psi. Gel strength is measured by the following method. Attach a 20 mesh stainless steel sieve (American standard sieve type) to cover the mouth of the cylinder. Approximately 100 g of hydrogel particles swollen to equilibrium with excess water are placed in this cylinder. The particle size of the swollen hydrogel should be larger than the sieve pore size. For example, polymer particles having a particle size larger than 80 mesh (U.S. standard sieve), i.e., those that pass through an 80 mesh sieve,
Normally swells to particle sizes greater than 20 mesh.
Therefore, the swollen hydrogel will not pass through the sieve until pressure is applied. The pressure required to extract the hydrogel through the sieve is determined by placing a piston against the sieve and applying various loads to the piston. Pressure is applied until a pressure is reached that continuously extrudes the hydrogel. From knowledge of the applied load and the cross-sectional area of the piston, the pressure at which the hydrogel is continuously extruded through a 20-mesh sieve (US standard sieve system)
1b/in 2 can be calculated. This pressure is called gel strength. The benefits of the soil amendments of the present invention are evaluated by comparing the increase in water and air holding capacity of soils mixed with the amendments to control soil samples. Soil matrix water capacity is the percent volume of water that the soil contains when compared to the volume of soil and water in the soil. The air holding capacity of a soil is the total pore volume minus the water-filled pores. The total pore volume is determined from the wet bulk density and particle density of the soil matrix. In evaluating soil matrix improvers, it is important to increase the water and air holding capacity per unit weight of the improver. The total pore volume percentage (%) can be expressed as: T = (1-D b /D p )100 where T = total pore volume percentage (%), D b = bulk density, i.e. dry solid weight divided by soil volume, D p = particle density, i.e. soil mixture. In addition, the water capacity and air holding capacity can be expressed as follows. C w = % water volume = water volume (cc) x 100/soil volume (cc) C a = % air holding capacity = T-C w The increase in water and air content per unit weight of amendment is as follows: It can be expressed as X w = (g of water retained by treated soil) - (g of water retained by control soil) / soil conditioner g X a = (cc of air in treated soil) - (cc of air in control soil) / Soil conditioner g The polyelectrolyte hydrogel of the present invention simultaneously increases both the % air holding capacity and % water volume of the soil matrix. Approximately 20g more water per gram of improver
An increase of more than about 30 grams of water per gram of modifier is generally obtained, with an increase of more than about 30 grams of water per gram of modifier being preferred, and an increase of more than about 40 grams of water per gram of modifier being most preferred. In addition, X a is larger than air, which is approximately 15 c.c. per gram of improver.
is generally achieved, approximately 25 c.c. per gram of improver.
A greater increase than air is preferred, and the improver
An increase of about 35 c.c. of air per gram is most preferred. It was found that the crosslinked polyelectrolyte has a very large water capacity. Charged groups on a polymer interact when in solution and the polymer chain tends to expand to release the charges as much as possible. The actual water capacity is controlled by a number of factors, many of which interact. The important factors are (1) chemical composition, (2) charge density (mole fraction of ionic groups or distance between charges) as well as ionic strength and ionic composition of the aqueous solution absorbed by the polymer, and (3) cross-linking. The molecular weight or crosslink density between Polymer structures that are more hydrophilic absorb more water. Furthermore, the higher the charge density, the greater the water capacity in distilled water; however, compositions with higher charge densities are most influenced by ions dissolved in the water. These ions shield the polymer ions from each other. The polymer chains then assume a less strong and less expanded configuration and therefore do not absorb as much water or swell. Other relevant factors are crosslinking with polyvalent ions, ie, the reaction of polyanions with polyvalent cations and the reactions of polycations with polyvalent anions. When crosslinking occurs, the polymer swells and gradually loses its ability to retain water. The degree of crosslinking is a function of the number and proximity of charged groups and the multivalent ion concentration. Based on tests and observations, the polyelectrolyte of the present invention has a nutrient content of about 75 times its weight in a standard fertilizer solution, and
It can be characterized as having an ionic to nonionic group ratio and crosslink density sufficient to absorb about 15 times its weight or more in a solution containing 500 ppm calcium ions. The ratio of ionic to nonionic monomer units in the polymer backbone or polymer chain for the polyelectrolyte polymers of the present invention is up to about 1, preferably up to about 0.5, and most preferably up to about 0.3. It seems that it should be between about 0.4. The problem of multivalent ion crosslinking is particularly acute when polyelectrolyte polymer amendments are mixed into the soil matrix. Soil solutions usually contain excess amounts of cations such as calcium ions and other multivalent ions (especially when the soil is dry). And crosslinking by calcium is virtually irreversible. However, even so, the polyelectrolyte polymer of the present invention has a concentration of 500 ppm.
Approximately 15% of its weight in soil solution containing Ca ++
It was found that the water capacity was more than twice as large. Therefore, a polyelectrolyte polymer containing cationic groups has a water capacity of approximately 15 times or more of its weight in a soil solution containing 500 ppm of polyvalent anions, such as anions such as sulfuric acid and carbonic acid. Seem. Still other factors are the molecular weight or crosslink density between crosslinks. The distance between crosslinks in the polyelectrolyte polymer of the present invention is directly related to its water capacity. Large distances give large water capacities. In another embodiment, the soil conditioner of the invention consists of an insoluble polyelectrolyte polymer whose external surface has been modified by treatment with a hydrophobic substance. Polymers so modified are easy to mix with damp or wet soil. The term "hydrophobic" material refers to a material that floats when placed at a water-air interface. Preferably, the hydrophobic substance is in a very finely divided state. The hydrophobic particles are much finer and have a lower density than the polymer particles of the present invention.
It also has a large surface area. For this purpose, a small amount of hydrophobic particles can be used to provide a thin coating on the external surface of the bulk polymer particles. Surface treatment of polyelectrolyte polymer particles involves physically mixing the polymer particles with up to about 5% by weight of hydrophobic microparticles so that the hydrophobic microparticles physically adhere to the external surface of the polymer particles. This can be conveniently done by producing surface-treated polymer particles that have a surface-treated surface. This is theorized to be due to the ultrafine hydrophobic particles covering or adhering to the external surface of the polymer particles due to electrostatic attraction. Other methods of applying hydrophobic microparticles to polymer particles are well known and include methods such as compounding, mechanical mixing, powder coating, spraying, brushing, shoveling, and the like. It has also been found that the surface coating of hydrophobic particles is physically removed or rendered ineffective in the soil. In-situ removal or neutralization of the hydrophobic surface coating occurs after irrigation of the soil mixture. This is consistent with the theory of electrostatic attraction between polymer particles and hydrophobic microparticles. This is because the presence of polyvalent cations or anions tends to block or cut off electrostatic attraction. Therefore,
It appears that if thoroughly mixed with soil, the electrostatic attraction between polymer particles and hydrophobic particles tends to be broken by the presence of multivalent ions in the soil. Therefore, once the surface coating is removed, the polymer particles can function normally and effectively as hydrophilic substances. It is usually difficult to mix uncoated polyelectrolyte polymer particles with damp or wet soil. Polyelectrolyte polymers tend to aggregate, making it difficult to distribute them evenly in the soil matrix.
The term "moist or wet soil" means a soil in which the water content is substantially greater than about 5% by volume of the aqueous medium and in which the uncoated polyelectrolyte polymer is It becomes increasingly difficult to mix with soils approaching drainage values (field water capacity).
These problems are substantially eliminated by using the surface-coated polymer particles of the present invention. Suitable hydrophobic microparticles include talc, wood flour, hydrophobic silica particles, such as U.S. Pat. No. 3,661,810 and
No. 3,710,510, and strongly hydrophobic metal oxides such as those described in US Pat. No. 3,710,510. Particularly preferred are hydrophobic finely divided silicas having an average equivalent spherical diameter of about 100 mμ or less, a surface area of about 50 m 2 /g or more, and no external hydroxyl groups. Activators that can be incorporated into the soil amendments of the present invention are generally known in the art. The term "active agent" as used herein is an agent that directly or indirectly alters the growth of a plant when in contact with or in close proximity to the plant;
Defined to mean an organic, inorganic, organometallic or metal-organic substance that modifies, accelerates or retards. Active agents that can be incorporated into the plant composition of the present invention include: water; fertilizers containing all elements and combinations of elements in organic or inorganic form, solid, liquid or gaseous, essential for plant growth; Algaecides containing quaternary ammonium salts, technical abiethylamine acetate and copper sulfate; Bactericides containing quaternary ammonium salts, antibiotics and N-chlorsuccinimide; Flowering thinners containing phenols; Phosphotrithioates, phthalates, phosphorus Defoliants including lotrichioites and chlorates; fumigants including dithiocarbonates, cyanides, dichloroethyl ethers and halogenated ethane; lime, sulfur, antibiotics, mono- and dithiocarbamates, thiodiazines, sulfonamides, phthalimides, petroleum ethers , naphthoquinone, benzoquinone, disulfide, thiocarbamate, mercuric compound,
Fungicides including tetrahydrophthalimide, arsenate, cupric salts, guanidine salts, triazines, glyoxalidine salts, quinolinium salts and phenylcrotonate; quaternary ammonium salts, phenolic compounds, quaternary pyridinium salts, peracids and formaldehyde Fungicides containing; sulfamates, thorazines, borates, alpha-haloacetamides, carbamates, substituted phenoxy acids, substituted phenoxy alcohols, halogenated fatty acids and salts, substituted phenols, arsonates, substituted ureas, phthalates, dithiocarbamates, thiocarbamates, disulfide, cyanate, chlorate, xanthate,
Substituted benzoic acid, N-1-naphthylphthalamic acid,
Herbicides containing allyl alcohol, aminotriazole, hexachloroacetone, maleic hydrazide and phenylmercuric acetate; natural products (e.g. pyrethrins), arsenic compounds and arsenite, fluosilicates and aluminates, benzoates,
Chlorinated hydrocarbons, phosphates, creato oils and cresylic acids, phosphorothioates, thiophosphates, phosphonates, phosphoro mono- and di-thioates, xanthones, thiocyanodiethyl ether, fluorophosphines, pyrrolidine, phosphorous anhydride, thiazines , carbamates, chlorinates, terpenes, tartrate, thallous sulfate and anabasis; sulfonates;
Acaricides, including sulfites, azobenzines, diimides, benzylates, sulfides, phosphorodithioates, substituted phenols and salts, chlorophenol ethanol, phosphonates, oxalates, sulfones, chlorphenoxymethane, selenates and strychnine, halogenated propane and Nematicides containing propene, dithiocarbamates, phosphorothioates and methyl bromides; insect repellents containing polypropylene glycose, succinates, phthalates, furfural, asafuetida, ethylhexanediol and butyl mesityl oxide; 2-chloro-4-dimethylamino -6-methylpyrimidine, fluoride, coumarin, phosphorus,
Includes insecticides including reddosquil, arsenite and indandione; compatibilizers including carboxyimides, piperonyl radicals and sulfoxides. The novel soil amendments can, if desired, contain, in addition to the above-mentioned active agents, one or more substances that may or may not directly or indirectly influence plant growth. The liquid substance is water, hydrocarbon oil, organic alcohol,
Includes ketones and chlorinated hydrocarbons. Solid substances include pentonite, pumice, china clay, attapulgiaite, talc, quartzite, quartz, diatomaceous earth, fuller's earth, graphite, phosphate, sulfur, pickled pentonite, precipitated calcium carbonate, precipitated calcium phosphate, colloidal silica, sand, vermiculite,
It can contain perlite, pulverized plant material such as corn cob. If desired, the soil conditioner may also contain wetting agents such as anionic wetting agents, nonionic wetting agents, cationic wetting agents, such as alkylaryl sulfonates, polyethylene glycol derivatives, conventional soaps, amino soaps, sulfonate wetting agents, etc. Contains processed animal oils, vegetable and mineral oils, quaternary salts of high molecular weight acids, rosin soaps, sulfates of high molecular weight organic compounds, ethylene oxide condensates of fatty acids, alkylphenols and mercaptans. The plant cultivation composition consists of soil and the granular crosslinked polyelectrolyte polymer of the present invention. The polyelectrolyte hydrogel or polymer can be applied to the surface of the soil or incorporated into the soil to create a mixture of soil and crosslinked polyelectrolyte hydrogel or polymer, respectively. Many variations of the basic composition are possible. For example, the plant composition may consist of a mixture of soil and the dry particulate crosslinked polyelectrolyte polymer itself. Polyelectrolyte polymers sorb water during rainfall or irrigation. Sorption of water by polyelectrolyte polymers prevents excessive loss of water. Naturally occurring nutrients in soil are solubilized by soil water and also sorbed by polyelectrolyte polymers. Here the polyelectrolyte hydrogel acts as a reservoir of natural nutrients. This minimizes leaching of natural nutrients from the soil. Another benefit of adding the dry polyelectrolyte polymer itself to the soil is that it reduces soil compaction, thereby increasing the infiltration of moisture and oxygen into the subsurface growth area. Furthermore, as mentioned above, a major advantage of adding polyelectrolyte polymers to soil is to simultaneously increase the water and air holding capacity of the improved soil matrix. The polyelectrolyte polymers of the present invention are particularly useful for improving soil used in containers. It is well known in the art that container soils present unique problems due to the relatively short soil columns posed by the container shape. After watering, the soil in the container tends to remain well saturated with water and therefore in a state of air starvation. This phenomenon is caused by a stagnant water layer (perched water layer).
table). A common way to alleviate this problem is to use large amounts of nodules such as perlite, vermiculite, pumice, finely ground plastic scrap, and bark in the soil matrix. This nodule can improve air holding capacity if used in sufficient quantities, but generally this is done at the expense of water capacity. That is, as the air holding capacity increases, the water capacity decreases.
Therefore, the ability of polyelectrolyte polymers to increase both the air holding capacity and water capacity of the soil matrix is
Particularly useful in container soils. Water may be incorporated into the polyelectrolyte polymer prior to mixing with the soil. As mentioned above, each individual adsorbent polyelectrolyte particle retains its particulate sacrificiality as it absorbs and sorbs many times its weight in water and swells. The resulting water-swollen particles (defined herein as hydrogels) have water substantially immobilized therein. The water absorbed within this hydrogel is available to the plant roots and is reversibly released by the hydrogel to the plant or soil. When the absorbed water is released, the hydrogel dehydrates and returns to substantially its original size and polymeric state. According to the present invention, seed germination, early growth of seedlings or seedlings and growth of transplants can be effectively improved by contacting the water-swollen hydrogel of the present invention in soil. Hydrogels may be applied to the soil before or after planting seeds, seedlings or transplants. In these applications, water is supplied from the polyelectrolyte hydrogel reservoir and efficiently used by the plant when needed. Thus, this hydrogel is a reservoir of water. There is no excessive water loss due to downward permeability, as is the case with some sandy soils. Fertilizers or other active agents can also be incorporated into the polyelectrolyte hydrogel using water and/or organic solvents before adding the hydrogel material to the soil.
In this case, the polyelectrolyte hydrogel acts as a reservoir and carrier for water, fertilizer, or other active agents, preventing excessive loss of water, fertilizer, and other active agents due to leaching. Fertilizers or other activators are first added to water and/or
Dissolved in organic solutions, insoluble polyelectrolyte polymers are then combined with these solutions. However,
The solution containing the activator becomes incorporated into the polyelectrolyte polymer as it swells into the hydrogel state. The water or organic solvent is then removed from the polyelectrolyte hydrogel to produce a substantially dry polyelectrolyte polymer containing only the active agent before applying the polymer to the soil. The active agent-containing polymer or growth modifier is added to the soil to produce the plant composition of the present invention. When water is applied to this soil, the polymers sorb water. The active agent contained in and on the polymer is solubilized within the polymer. The liquid-swollen hydrogel then acts as a reservoir and carrier for readily available water and active agents to alter plant growth. The active agent is not leached from the soil as rapidly by heavy rainfall or during other accidental or prolonged water applications.
This aspect of the invention has great utility as a means of adding herbicide at the same time as seeding without excessive loss of herbicide through leaching. The polymer is mixed with or covered with soil under dry or substantially dehydrated conditions with substantially dry active agents such as fertilizers, herbicides, nematicides, and insecticides. When water is added to the soil, the active agent is solubilized and the water and active agent are sorbed by the polyelectrolyte polymer. Excessive loss of water through evaporation or loss to the natural water layer and loss of active agent through leaching are thus reduced. Additionally, activation of the activator can be initiated without additional rainfall, since the activated carrier is able to sorb water from so-called dry soils. A particular and distinct advantage of the plant composition of the present invention lies in the manner in which the plant roots utilize polyelectrolyte hydrogels. Plant roots grow into the polyelectrolyte hydrogel itself and come into contact with water and other active agents incorporated within the hydrogel.
The ability of plant roots to grow into the hydrogel allows for even more effective utilization of water and other active agents because they are in direct contact with the roots. Additionally, plants whose roots grow into the hydrogel and become entangled with the cross-linked hydrogel have a high resistance to water stress over long periods of time, especially when removed from the soil for transplantation. . The term "water stress" is defined herein to mean a situation in which the internal water of a plant transpires or evaporates at a rate greater than the rate at which water enters the plant. The former rate is mainly due to the lack of available water. If plants such as tobacco, lettuce, celery, tomatoes, strawberries, annual and perennial plants, hardy annual plants, trees, ornamental plants, young seedlings, etc. are shipped or transplanted, if they are Destruction of these young trees and seedlings is very low if they are grown in a soil composition of In another embodiment of the invention, the plant is further made water stress tolerant by a method comprising contacting its roots with an aqueous slurry of particulate crosslinked hydrogel useful in the invention before planting it in soil. can be done. The physical properties of this slurry are adjusted so that when pulled up, a sufficient amount of hydrogel adheres to the plant roots. A particularly convenient way to increase the effectiveness of this slurry is to add up to 10% by weight of water-soluble thickeners such as high molecular weight polyethylene oxide, hydroxyethyl cellulose, and the like. The roots can be contacted with the slurry by spraying, dipping or other convenient methods. The following examples are given to illustrate the invention and are not to be construed as limiting the invention. Example 1 Three types of soil conditioners are
The comparison was made using ``column)''. What is a soil column?
Generally refers to a soil sample in a columnar glass container in which soil and water can be observed. 350ml glass Buchner funnel (height 18cm, diameter 9.5cm, height 7cm above the 0.5cm fritted glass filter)
was used. Several 0.5 cm holes were drilled in each filter to mimic normal drainage from the pot. The specific gravity of each soil mixture was determined by a standard method, pycnometer according to the method of the National Institutes of Health (1954). Each soil mixture was dried at 110°C for 16 hours and weighed. Each amendment was added to the soil in each column and mixed on each base. The soil in the control column was mixed in a large plastic bag in the same manner. After filling, each sample was pounded in the same gentle manner to avoid unnatural compaction of the soil sample. After gentle pounding as described above, the height of each soil column was measured, and the volume was determined by a predetermined height-to-volume calibration. The soil column was watered with 200 ml of water and then allowed to drain, preferably overnight or for at least 4 to 6 hours. After this drainage time, each container was weighed and the weight of water absorbed by the dry soil was calculated as follows: Weight of water = (total weight) - (container tare) - (dry fill weight). Water supply was repeated six times until a constant value was observed. The volume was then measured again. If the soil volume and water weight are determined in this way, the % volume water content is calculated, and since the specific gravity of water is 1, C w =water weight/soil volume. The air holding capacity (C a ) is calculated by the above relation C a =T-C w , T=(1-D b /D p )100. Three columns were tested for each variation in Examples 1-4. The initial volume of soil was 280 c.c. Depending on the soil type, this weighed between 47 and 320 g. Amount of soil conditioner between 1 and 4 g per column (this is equivalent to between 3.6 and 14.4 g/column)
I added it. Water supply is Peter's solution, i.e. 200ppm
(N) with a strong fertilizer solution. Peter's solution was made from a commercial fertilizer, so - called 20-20-20 fertilizer, containing 20% nitrogen, 20% P2O5 and 20% K2O . In Example 1, a Cornell-type potting soil consisting of half peat moss and half vermiculite was used. The four soil conditioners compared are (1)
Viterra Hydrogel Soil Conditioner (Viterra is a 50% polyethylene oxide and
(2) General Mills product SPG-502S;
(3) An illustrative polymer electrolyte hydrogel soil conditioner of the present invention, a crosslinked polymer of potassium acrylate and acrylamide. First, appropriate amounts of acrylic acid, acrylamide and water are mixed, followed by a neutralization step using 50% by weight potassium hydroxide to create a solution containing 19% by weight potassium acrylate and 35% by weight acrylamide. Ivy. The ratio of monomer units used, ie, potassium acrylate/acrylamide, was 0.348. This solution was then cast onto a paper backing material and
It was conveyor fed under a 1.5 MeV Van de Graaf accelerator operated with a μamp beam stream. The conveyor was placed so that the approach distance to the sample was 5 ft directly below the output window of the accelerator. At a conveyor speed of 8 ft/min, the total dose received by the sample is on the order of 1 megarad. The resulting gel was then dried, ground and classified according to the desired size of the particles by conventional techniques. The experiment was conducted for 3 days in each of the 3 pots, with 6 waterings, 2 waterings per pot. X
The values of w and X a represent the increase in the respective water and air content per g of additive, and water is in g
In numbers, air is expressed in units of cm3 . The sample results are summarized in the table below.

【表】【table】

【表】 これらのデータは、他の重合体物質が土壌の容
水量を増大させ得たが、本発明の高分子電解質重
合体であるアクリル酸カリウムとアクリルアミド
との架橋共重合だけが空気保持容量と容水量の両
者を著しく増大させ得ることを示している。これ
は、空気保持容量を実際に減少させたでん粉物質
の加水分解ポリアクリロニトニルグラフト共重合
体と対照をなしている。 例 2 この例は、市販の鉢植え用土壌である腐植強化
した圃場用土壌により例1と同じ3種の土壌改良
剤の標準物理特性に対する効果を例示する。例1
に記載したのと同じ実験方法を用いた。結果は下
記の表に要約する。
[Table] These data indicate that although other polymeric materials were able to increase soil water capacity, only the cross-linked copolymerization of the polyelectrolyte polymer of the present invention, potassium acrylate and acrylamide, increased the air holding capacity. This shows that both the water capacity and water capacity can be significantly increased. This is in contrast to hydrolyzed polyacrylonitonyl graft copolymers of starch materials which actually reduced air holding capacity. Example 2 This example illustrates the effect on standard physical properties of the same three soil amendments as in Example 1 with a commercially available potting soil, humus-enriched field soil. Example 1
The same experimental method as described was used. The results are summarized in the table below.

【表】 また、同じようにアクリル酸カリウムとアクリ
ルアミドとの架橋共重合体によつて例示される本
発明の土壌改良剤だけが空気保持容量と容水量の
両者を著しく増大させた。 例 3 この例は、本発明の土壌改良剤と比較したある
種の土壌添加剤の、土壌/ピートモス/パーライ
ト1−1−1(容量)型鉢植え用土壌への添加の
効果を例示する。例1で用いたのと同じ実験方法
を用いた。結果を下記の表に要約する。
[Table] Similarly, only the soil conditioner of the present invention, exemplified by the crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide, significantly increased both air holding capacity and water capacity. Example 3 This example illustrates the effect of adding certain soil additives to soil/peat moss/perlite 1-1-1 (by volume) type potting soil compared to the soil conditioner of the present invention. The same experimental procedure used in Example 1 was used. The results are summarized in the table below.

【表】【table】

【表】 これらのデータは、この1−1−1型土壌にお
いても本発明の不溶性高分子電解質重合体(アク
リル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋共重合
体)だけがこの土壌の空気保持容量と容水量の両
者に対して正に著しい効果を及ぼすことを示して
いる。 例 4 この例では、土壌改良剤を粉砕し、2種の粒度
画分(一方は−10メツシユから+40メツシユ(米
国標準篩)、他方は40メツシユの篩を通過するよ
うにさらに微細に粉砕したもの)に篩別した。後
者の場合には100メツシユの大きさよりも小さい
かなりの量の物質が存在した。Viterraヒドロゲ
ル土壌改良剤及びアクリル酸カリウムとアクリル
アミドとの共重合体を例1と同じ態様で研究し
た。結果を下記の表に要約する。
[Table] These data show that even in this 1-1-1 type soil, only the insoluble polyelectrolyte polymer of the present invention (crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide) has a large air retention capacity and capacity. This shows that it has a truly remarkable effect on both the amount of water. Example 4 In this example, a soil conditioner was ground and finely ground to pass through two particle size fractions, one from -10 mesh to +40 mesh (US standard sieve) and the other through a 40 mesh sieve. ). In the latter case there was a significant amount of material smaller than 100 meshes in size. Viterra hydrogel soil conditioner and copolymer of potassium acrylate and acrylamide were studied in the same manner as in Example 1. The results are summarized in the table below.

【表】 表に要約されたデータは、1−1−1(容量
で土壌−ピートモス−パーライト)型土壌では、
一層微細に粉砕されたヒドロゲル粒子は容水量を
増大させたが、空気保持容量を減少させたことを
示している。アクリル酸カリウムとアクリルアミ
ドとの架橋共重合体ではこの現象は強められた。
微細粉砕粒子は、大きい粒度の粒子よりも著しく
高い容水量と非常に低い空気保持容量を与えた。
ヒドロゲルの微細粒子が土壌毛細管をふさぎ且つ
排水を制御しているものと思われる。したがつ
て、通常では空気を含んでいるであろう毛細管は
満された状態に保たれ、また空気保持容量は微細
粉砕添加剤なしでもしばしば類似対照土壌の空気
保持容量まで減少せしめられる。 例 5 「鉢内法(in pot)」を用いた。「鉢内」土壌と
は、市販の植木鉢内の土壌をいう。土壌改良剤は
各容器の土壌混合物とそれぞれ混合して添加し
た。対照例は、同じ態様(プラスチツク製袋中で
振つた)で混合して均質にした。「土壌柱状体
法」について前記した態様で緩やかにたたいて土
壌を沈降させ、土壌の高さ対土壌容積の予備較
正、給水、終夜にわたる排水、秤量、%容水量
(土壌容積(c.c.)当りの水の重量又は容積(c.c.)
として)の計算を行なつた。 排水性の全細孔空隙又は%空気保持容量は次の
ように決定した。鉢の排水孔を覆い、そして鉢を
片側に傾斜させるとともに下側に水を与えて空気
を逃しながら土壌表面の上部まで水を注意深くみ
なぎらせた。或いは、鉢全体を水又は肥料溶液の
容器に該鉢を土壌の高さまで満させるような深さ
まで入れた。いずれの場合においても、鉢には終
夜(16時間)にわたり水をかけ続けて全ての空気
を排除させた。満ぱいになつてから秤量した。排
水後に再秤量した。水の比重は1であるので、重
量の差が吸入ゼロでの排水性細孔空隙量となる。
したがつて、空気保持容量Caは排水性細孔空隙
(c.c.)/土壌容積(c.c.)である。 非常に高い容量のヒドロゲルに対しては若干の
調整を行なつた。完全飽和重量から差引くために
終夜注水後に排水された重量を用いるよりはむし
ろ普通の給水後の平衡重量を用いた。このこと
は、これらの高容量のゲルは終夜注水の間に時と
して多くの水を吸収し、これが偽つた結果を導く
ために行なわれた。Xa及びXw値は前述のように
計算された。即ち、水については改良剤単位重量
当りの改良土壌と対照土壌との間の重量差を、そ
して空気については改良剤単位重量当りの空気容
積差を計算した。 この例では、アクリル酸カリウムとアクリルア
ミドとの架橋共重合体(0.387のアクリル酸カリ
ウム単量体単位対アクリルアミド単位の比を有
し、そして3個の中性基当り約1個のイオン基を
有する)を植木鉢の環境条件下に二つの粒度で試
験した。土壌は2部の表面上、2部のピートモス
及び1部のパーライトの2−2−1混合物であつ
た。鉢は16.5cmの直径で1個当り600g(1200c.c.)
の土壌を入れた。架橋アクリル酸カリウム−アク
リルアミド共重合体は鉢1個当り3gで加えた
(2.5g/)。各鉢に水道水で500mlの量で7回給
水するとともに間隔を置いて平衡排水させた。下
記の各データ点は2個の鉢の平均を表わす。結果
を下記の表に要約する。
[Table] The data summarized in the table shows that for soil type 1-1-1 (soil-peat moss-perlite by volume),
It is shown that more finely divided hydrogel particles have increased water capacity but decreased air holding capacity. This phenomenon was enhanced in the crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide.
The finely ground particles gave a significantly higher water capacity and a much lower air holding capacity than the larger size particles.
The microparticles of hydrogel appear to block soil capillaries and control drainage. Thus, capillaries that would normally contain air are kept full and the air holding capacity is often reduced to that of similar control soils even without finely divided additives. Example 5 The “in pot” method was used. "In-pot" soil refers to soil in a commercially available flower pot. The soil conditioner was mixed with the soil mixture in each container and added. The control was mixed to homogeneity in the same manner (shaken in a plastic bag). The soil was settled by gentle pounding in the manner described above for the "soil column method," preliminary calibration of soil height versus soil volume, watering, overnight drainage, weighing, % volume water (per soil volume (cc)) Weight or volume of water (cc)
) was calculated. Drainable total pore voids or % air holding capacity was determined as follows. The drainage holes in the pots were covered, and the pots were tilted to one side and watered at the bottom to allow air to escape, carefully flooding the pots to the top of the soil surface. Alternatively, the entire pot was placed in a container of water or fertilizer solution to a depth that filled the pot to soil level. In both cases, the pots were watered overnight (16 hours) to eliminate all air. After it was full, I weighed it. Reweighed after draining. Since the specific gravity of water is 1, the difference in weight is the amount of drainage pores at zero suction.
Therefore, the air holding capacity C a is drainable pore space (cc)/soil volume (cc). Some adjustments were made for very high capacity hydrogels. Rather than using the drained weight after overnight watering to subtract from the fully saturated weight, the equilibrium weight after normal watering was used. This was done because these high capacity gels sometimes absorb a lot of water during overnight irrigation, leading to spurious results. X a and X w values were calculated as described above. That is, for water, the weight difference between the amended soil and control soil per unit weight of amendment, and for air, the air volume difference per unit weight of amendment. In this example, a crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide (having a ratio of potassium acrylate monomer units to acrylamide units of 0.387 and having about 1 ionic group for every 3 neutral groups) is used. ) was tested at two particle sizes under environmental conditions in a flowerpot. The soil was a 2-2-1 mixture of 2 parts superficial, 2 parts peat moss, and 1 part perlite. Each pot has a diameter of 16.5cm and weighs 600g (1200c.c.)
soil was added. Crosslinked potassium acrylate-acrylamide copolymer was added at 3g per pot (2.5g/). Each pot was watered 7 times with tap water in an amount of 500 ml and allowed to drain equilibrated at intervals. Each data point below represents the average of two pots. The results are summarized in the table below.

【表】 これらのデータは、本発明の顆粒状架橋共重合
体は、この強化有機土壌の容水量を増加させるの
に若干効果が小さいけれども、空気保持容量の増
加に対しては微細粉末よりも著しく効果的である
ことを示している。 例 6 この例は、例5の「鉢内法」を使用し、そして
高イオン性高分子電解質重合体における連続給水
に対する安定性を例示する。この高分子電解質ヒ
ドロゲルは、非イオン基1個に対して約3個のイ
オン基を含有した。給水は最初水道水で、次いで
肥料溶液で行なつた。このアクリル酸カリウムと
アクリルアミドとの架橋共重合体は、2.82のアク
リル酸カリウム対アクリルアミドの単量体単位比
を有した。2−2−1の土壌、ピートモス及びパ
ーライトの混合物を16.5cm直径の鉢で用いた。5g
(4.2g/)の高分子電解質重合体を600gの土壌
(これはほぼ1200c.c.の容積を有した)に加えた。
まず水道水で4回給水し、その後土壌測定を行な
つた。次いで200ppm(N)のピーターの溶液約
1.32g/、即ち20−20−20N,P2O5,K2O%の
肥料溶液で6回給水した。結果を下記の表6に要
約する。
[Table] These data show that although the granular crosslinked copolymer of the present invention is slightly less effective in increasing the water capacity of this reinforced organic soil, it is more effective than the fine powder in increasing the air holding capacity. It has been shown to be extremely effective. Example 6 This example uses the "in-pot method" of Example 5 and illustrates the stability to continuous watering in highly ionic polyelectrolyte polymers. This polyelectrolyte hydrogel contained approximately 3 ionic groups to 1 nonionic group. Watering was first with tap water and then with fertilizer solution. This crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide had a potassium acrylate to acrylamide monomer unit ratio of 2.82. A mixture of soil, peat moss and perlite from 2-2-1 was used in a 16.5 cm diameter pot. 5g
(4.2 g/) of polyelectrolyte polymer was added to 600 g of soil (which had a volume of approximately 1200 c.c.).
First, water was supplied with tap water four times, and then soil measurements were performed. Then 200ppm(N) Peter's solution approx.
It was watered 6 times with a fertilizer solution of 1.32 g/, i.e. 20-20-20N, P2O5 , K2O %. The results are summarized in Table 6 below.

【表】 表のこれらのデータは、ある種の高分子電解
質が通常の肥料溶液と反応した後に相当な容水量
を失なうことを示している。そしてXw値が
87gH2O/g重合体から22gH2O/g重合体まで降
下することに注目されたい。 例 7 例5の「鉢内法」用いた。この例では土壌は、
1−1−1土壌、ピートモス及び砂の混合物より
なる市販のグリーンハウス用混合物であつた。直
径16.5cmの鉢に0g、4.5g(3.5g/)又は7.5g
(6.3g/)の高分子電解質重合体を含有する
735gの土壌(1200c.c.)を満した。適当量の高分
子電解質土壌改良剤は土壌と予め混合しておい
た。この高分子電解質重合体は、0.348のアクリ
ル酸カリウム対アクリルアミド単量体比を有する
アクリル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋共
重合体であつた。この単量体比は、3個の非イオ
ン基に対して約1個のイオン基に等価である。給
水方法は、水道水500mlによる給水3回、次いで
ピーターの溶液(200ppm(N)の20−20−2N,
P2O5,K2O溶液)500mlによる給水2回であつ
た。各給水後に、少なくとも6時間の自由排水が
行つた。下記のデータ点のそれぞれは3個の鉢の
平均の表わす。肥料溶液を施してから測定を行な
つた。結果を下記の表に要約する。
Table These data in the table show that certain polyelectrolytes lose significant water capacity after reacting with common fertilizer solutions. And the X w value is
Note the drop from 87 g H 2 O/g polymer to 22 g H 2 O/g polymer. Example 7 The "Hachiuchi method" of Example 5 was used. In this example the soil is
1-1-1 was a commercially available greenhouse mixture consisting of a mixture of soil, peat moss, and sand. 0g, 4.5g (3.5g/) or 7.5g in a 16.5cm diameter pot
Contains (6.3g/) of polyelectrolyte polymer
Filled with 735g of soil (1200c.c.). An appropriate amount of polyelectrolyte soil conditioner was pre-mixed with the soil. The polyelectrolyte polymer was a crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide with a potassium acrylate to acrylamide monomer ratio of 0.348. This monomer ratio is equivalent to about 1 ionic group to 3 nonionic groups. The water supply method was three times with 500ml of tap water, then Peter's solution (20-20-2N at 200ppm (N),
Water was supplied twice with 500 ml of P 2 O 5 , K 2 O solution). Each water application was followed by at least 6 hours of free drainage. Each of the data points below represents the average of three pots. The measurements were taken after applying the fertilizer solution. The results are summarized in the table below.

【表】 表のデータは、本発明の高分子電解質重合体
の添加が高有機土壌の容水量及び空気保持容量の
両者をいずれの改良剤レベルでも著しく増大させ
ることを示している。また、例6との比較は、こ
の高分子電解質(肥料溶液で給水した後に)が高
いイオン基/非イオン基比を持つ高分子電解質ヒ
ドロゲルよりも非常に高い(2倍以上)容水量
(Xw)を有することを示す。 例 8 例5の「鉢内法」を用いた。この例では、土壌
は2部のピートモス、1部のバーミキユライト及
び1部のパーライトと可溶性肥料よりなつてい
た。土壌混合物210gを0g、4.5g(3.8g/)又は
7.5g(6.3g/)の高分子電解質重合体と十分に
混合し、16.5cm直径の鉢に入れた。高分子電解質
重合体は、0.348のアクリル酸カリウム/アクリ
ルアミド単量体比を持つアクリル酸カリウムとア
クリルアミドとの架橋共重合体であつた。これは
本発明の代表的改良剤である。給水方法は500ml
ごとの水道水で6回給水した。各データ点のそれ
ぞれは5個の鉢の平均の表わす。結果を下記の表
に要約する。
TABLE The data in the table show that the addition of the polyelectrolyte polymers of the present invention significantly increases both the water and air holding capacity of highly organic soils at all amendment levels. Comparison with Example 6 also shows that this polyelectrolyte (after watering with fertilizer solution) has a much higher (more than 2 times) water capacity (X w ). Example 8 The "Hachiuchi method" of Example 5 was used. In this example, the soil consisted of 2 parts peat moss, 1 part vermiculite, and 1 part perlite and a soluble fertilizer. 210g of soil mixture to 0g, 4.5g (3.8g/) or
It was thoroughly mixed with 7.5 g (6.3 g/) of polyelectrolyte polymer and placed in a 16.5 cm diameter pot. The polyelectrolyte polymer was a crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide with a potassium acrylate/acrylamide monomer ratio of 0.348. This is a representative modifier of the present invention. Water supply method is 500ml
Water was supplied six times with tap water. Each data point represents the average of five pots. The results are summarized in the table below.

【表】 表のデータは、団塊に富むこの土壌に対して
は本発明の代表的な不溶性高分子電解質重合体が
空気保持容量及び容水量の両者を高いレベルにま
で上昇させたことを示している。さらに、改良剤
のいずれの量も優れた性質を持つ土壌を生じたの
で添加重合体の量は重要でなかつた。なお、鉢当
りの水のg数は改良剤の量が増大すると増加した
ことに注目されたい。 例 9 例5の「鉢内法」を用いた。これは、本発明の
限界を示す比較例である。これは、ある種の重合
体土壌改良剤が鉢の環境条件下で空気保持容量及
び容水量の両者を増大させ得ないことを例示す
る。土壌改良剤は、Viterraヒドロゲル土壌改良
剤(ユニオンカーバイド社製の50%ポリエチレン
オキシド−50%不溶性成分土壌改良剤に対する商
品名)、そしてGelgard XD1300(ダウケミカル社
製の架橋部分加水分解ポリアクリルアミド(約40
%加水分解、100メツシユ(米国標準篩)より小
さい粒子)であつた。 直径16.5cmの鉢に506g、約1200c.c.の2−2−1
土壌混合物(2部の表層土、2部のピートモス、
1部のパーライトの強化有機土壌)を満した。鉢
1個当り15g(12.5g/)のViterraヒドロゲル
土壌改良剤を8個の鉢に加え、そして鉢1個当り
3.5g(2.9g/)の変性ポリアクリルアミドを8
個の別の鉢に加えた。下記の各データ点は8個の
鉢の平均を表わす。各鉢には500mlづつの水道水
を7回給水するとともに間隔を置いて平衡排水さ
せた。Ca値は「鉢内法」よりも「柱状体法」に
より計算した。結果を下記の表に要約する。
[Table] The data in the table shows that for this nodule-rich soil, the representative insoluble polyelectrolyte polymer of the present invention increased both air holding capacity and water capacity to high levels. There is. Furthermore, the amount of added polymer was not critical as either amount of amendment produced a soil with excellent properties. Note that the grams of water per pot increased as the amount of amendment increased. Example 9 The "Hachiuchi method" of Example 5 was used. This is a comparative example that illustrates the limitations of the invention. This illustrates the inability of certain polymeric soil conditioners to increase both air holding capacity and water capacity under the environmental conditions of the pot. The soil conditioners were Viterra Hydrogel Soil Conditioner (a trade name for a 50% polyethylene oxide - 50% insoluble component soil conditioner manufactured by Union Carbide), and Gelgard XD1300 (a cross-linked partially hydrolyzed polyacrylamide (approximately 40
% hydrolysis, particles smaller than 100 mesh (US standard sieve)). 2-2-1, 506g, approximately 1200c.c. in a 16.5cm diameter pot
Soil mixture (2 parts topsoil, 2 parts peat moss,
1 part perlite enriched organic soil). Add 15g/pot (12.5g/) of Viterra Hydrogel Soil Conditioner to 8 pots;
3.5g (2.9g/) of modified polyacrylamide
Added to separate pots. Each data point below represents the average of 8 pots. Each pot was watered with 500 ml of tap water seven times, and allowed to drain at regular intervals. The C a value was calculated by the ``column method'' rather than the ``pot method.'' The results are summarized in the table below.

【表】 表のデータは、ある種の土壌改良剤が土壌の
容水量を非常に増大させ得るが必らず空気保持容
量を増大させず又はそれを減少さえすることを例
示している。 例 10 例5の「鉢内法」を用いた。5種の土壌改良剤
を比較した。即ち、カリウム結合したポリアクリ
レート(東邦レーヨン社製、カリウム含有量は重
合体の重量の30〜35%);ゼネラルミルズ社製品
SPG−5025、でん粉の加水分解ポリアクリロニト
ニルグラフト共重合体;グレインプロセツシング
社製品35−A100、でん粉−アクリロニトニルグ
ラフト共重合体を水性アルコール溶液でけん化す
ることによつて製造されたでん粉−アクリロニト
ニルグラフト共重合体の顆粒状水不溶性アルカリ
金属カルボキシレート塩(米国特許第3661815号
に記載);Gelgard XD−1300製品、架橋部分加
水分解ポリアクリルアミド(約40%加水分解、
100メツシユよりも小さい粒度);そして本発明
の高分子電解質重合体。この高分子電解質重合体
は、0.348のアクリル酸カリウム対アクリルアミ
ド単量体比を有するアクリル酸カリウムとアクリ
ルアミドとの架橋共重合体であつた。 石灰を含む標準Cornell推奨成分(Cornell
Recomen dations for Commercial Floriculture
Crops.1974年4月号、p.3、コーネル大学出版を
参照)を肥料として加えた2−1−1混合物(ピ
ートモス、バーミキユライト、パーライト)を用
いた。130g(1200c.c.)の土壌混合物を5g(4.2g/
)の5種の重合体と十分に混合し、16.5cm直径
の鉢に入れた。下記のデータ点は、各処理につい
て3個の鉢の平均を表わす。20回給水した。即
ち、水道水で6回、ピーターの20−20−20、
200ppm(N)肥料溶液、各500mlづつで14回、
各給水後に少なくとも8時間の自由給水を行なつ
た。全ての鉢は、正常な成長条件を擬制するよう
に給水前に4回正常レベルまで乾燥させた。もち
ろん、土壌溶液の塩濃度は土壌が乾燥するにつれ
て増大する。データをとる直前に、全ての鉢に水
道水を3回給水して蓄積した塩を浸出させた。結
果を下記の表に要約する。
TABLE The data in the table illustrate that certain soil amendments can greatly increase the water capacity of a soil, but do not necessarily increase the air holding capacity or even decrease it. Example 10 The “Hachiuchi method” of Example 5 was used. Five types of soil conditioners were compared. namely, potassium-bonded polyacrylate (manufactured by Toho Rayon Co., potassium content 30-35% of the weight of the polymer); a product of General Mills Co.
SPG-5025, a hydrolyzed polyacrylonitonyl graft copolymer of starch; Grain Processing Co. product 35-A100, prepared by saponifying a starch-acrylonitonyl graft copolymer with an aqueous alcohol solution. Granular water-insoluble alkali metal carboxylate salt of starch-acrylonitonyl graft copolymer (described in U.S. Pat. No. 3,661,815); Gelgard XD-1300 product, crosslinked partially hydrolyzed polyacrylamide (approximately 40% hydrolyzed;
100 mesh); and the polyelectrolyte polymer of the present invention. The polyelectrolyte polymer was a crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide with a potassium acrylate to acrylamide monomer ratio of 0.348. Standard Cornell recommended ingredients including lime (Cornell
Recommendations for Commercial Floriculture
A 2-1-1 mixture (peat moss, vermiculite, perlite) was used, to which was added fertilizer (see Crops. April 1974 issue, p. 3, Cornell University Press). 130g (1200c.c.) of soil mixture to 5g (4.2g/
) and placed in a 16.5 cm diameter pot. The data points below represent the average of three pots for each treatment. Refilled water 20 times. i.e. 6 times with tap water, Peter's 20-20-20,
200ppm (N) fertilizer solution, 14 times with 500ml each.
Each watering was followed by at least 8 hours of ad libitum watering. All pots were dried to normal levels four times before watering to simulate normal growth conditions. Of course, the salt concentration of the soil solution increases as the soil dries. Immediately before data collection, all pots were watered three times with tap water to leach out accumulated salts. The results are summarized in the table below.

【表】 上記の表のデータは、組成物の容水量及び空
気保持容量を著しく増大させる唯一の重合体が本
発明の重合体であることを明示している。 例 11 この例は、多数の知られた重合体土壌改良剤と
本発明の不溶性高分子電解質土壌改良剤との平衡
溶液保持容量(X値)を比較するものである。試
験した重合体は、(1)例10に記載の本発明の高分子
電解質重合体;(2)カリウム結合したポリアクリレ
ート(東邦レーヨン社製、カリウム含有量は重合
体の重量の30〜35%);(3)ゼネラルミルズ社製品
SPG−5025、でん粉の加水分解ポリアクリロニト
ニルグラフト共重合体;(4)グレインプロセツシン
グ社製品35−A100、でん粉−アクリロニトニル
グラフト共重合体を塩基の水性アルコール溶液で
けん化することによつて製造されたでん粉−アク
リロニトニルグラフト共重合体の顆粒状水不溶性
アルカリ金属カルボキシレート塩(米国特許第
3661815号に記載);(5)Gelgard XD−1300製品
(ダウコーニング社製、Gelgardは架橋部分加水
分解ポリアクリルアミド(約40%加水分解、100
メツシユよりも小さい粒度)の商標である)であ
つた。 平衡容量(X値)は、下記の式によつて計算し
た。 X値=膨潤重合体の重量−乾燥重合体の重量/乾燥重
合体の重量 試験方法は、次の通りであつた。秤量した各乾
燥(脱水)重合体を溶液中に入れ、終夜緩かにか
きまぜた。次いで水膨潤重合体粒子を別し、秤
量した。X値を上記の式に従つて計算した。 有効な土壌改良剤は、土壌溶液中の多価イオン
の存在下で不可逆的に架橋し、それによりその容
水量を失なわないように好適な化学的組成のもの
でなければならない。下記の表XIは、CaCl2の脱
イオン水溶液中の数個の重合体の平衡容量(X
値)を記載する。水道水中の平均濃度である
36ppmCa++及び土壌溶液中に普通見出される濃
度である500ppmCa++の濃度を用いた。カルシウ
ムによる架橋の不可逆性を例示するためにCa++
溶液中で膨潤した重合体を過し、過剰の脱イオ
ン水に終夜浸漬し、再びX値を決定した。これら
の試験の結果を下記の表XIに要約する。
TABLE The data in the table above demonstrate that the only polymers that significantly increase the water and air holding capacity of the compositions are the polymers of the present invention. Example 11 This example compares the equilibrium solution holding capacity (X value) of a number of known polymeric soil amendments and the insoluble polyelectrolyte soil amendment of the present invention. The polymers tested were (1) the polyelectrolyte polymer of the invention described in Example 10; (2) potassium-bonded polyacrylate (manufactured by Toho Rayon Co., Ltd., potassium content 30-35% of the weight of the polymer); ); (3) General Mills products
SPG-5025, a hydrolyzed polyacrylonitonyl graft copolymer of starch; (4) Grain Processing Co. product 35-A100, a starch-acrylonitonyl graft copolymer saponified with an aqueous alcoholic solution of a base; Granular water-insoluble alkali metal carboxylate salts of starch-acrylonitonyl graft copolymers prepared by
3661815); (5) Gelgard XD-1300 product (manufactured by Dow Corning);
It was a trademark of the company (particle size smaller than mesh). Equilibrium capacity (X value) was calculated by the following formula. X value = weight of swollen polymer - weight of dry polymer / weight of dry polymer The test method was as follows. A weighed amount of each dry (dehydrated) polymer was placed in the solution and gently stirred overnight. The water-swollen polymer particles were then separated and weighed. The X value was calculated according to the formula above. An effective soil conditioner must be of suitable chemical composition so that it does not irreversibly crosslink and thereby lose its water capacity in the presence of multivalent ions in the soil solution. Table XI below shows the equilibrium capacity (X
value). The average concentration in tap water is
Concentrations of 36 ppm Ca ++ and 500 ppm Ca ++ were used, a concentration commonly found in soil solutions. Ca ++ to illustrate the irreversibility of crosslinking by calcium
The swollen polymer in solution was filtered and soaked in excess deionized water overnight and the X value was determined again. The results of these tests are summarized in Table XI below.

【表】 表XIのデータは、本発明の代表的な高分子電解
質重合体がその容水量を保持し且つ土壌溶液中の
多価イオンの存在下で不可逆的に架橋しないこと
を示している。Gelgard製品は500ppmCa++溶液
中でかなりの容水量を与え、そして例9及び10は
これが土壌の空気保持容量を減少させることを例
示している点に注目されたい。 例 12 例5の「鉢内法」を用いた。市場向け(Cv
キユウリを2部の表層土、2部のピートモス及び
1部のパーライトよりなる土壌で育てた。処理体
は、対照土壌、対照土壌とViterraヒドロゲル土
壌改良剤(ユニオンカーバイト社製の50%ポリエ
チレンオキシド−50%不活性成分土壌改良剤の商
標)又は3種の本発明の高分子電解質重合体、ア
クリル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋共重
合体よりなつていた。用いた本発明の架橋高分子
電解質重合体は、それぞれ同一の化学組成、即ち
0.387のアクリル酸カリウム対アクリルアミド単
量体比を持つものであつた。しかし、3種の試料
のそれぞれは架橋度が異なり、したがつてそれぞ
れの容水量が異なつていた。 本発明の3種のそれぞれの使用量は、鉢当りほ
ぼ同一量のヒドロゲル結合水を得るように水道水
中でのそれらの平衡容水量に応じて変えた。
600g(1200c.c.)の土壌を土壌改良剤と混合し、
16.5cm直径の鉢に入れた。各土壌改良剤の鉢当り
の使用量は、対照例0g、Viterraヒドロゲル土壌
改良剤15g、本発明の高分子電解質重合体試料
A4g、試料B3g及び試料C2.5gであつた。給水方
法は、暫定データをとつた後に500mlづつの水道
水で4回、続いて200ppm(N)の20−20−20ピ
ーターの溶液(8回)と水道水(7回)との交互
給水15回を約61日の全期間にわたつて行なつた。
各データ点は5個の鉢の平均を表わす。各鉢は1
本の植物を有した。植物成長データは43日目にと
つた。結果を下記の表XII、表及び表に要
約する。
TABLE The data in Table XI demonstrate that representative polyelectrolyte polymers of the present invention retain their water capacity and do not irreversibly crosslink in the presence of multivalent ions in soil solutions. Note that the Gelgard product provides significant water capacity in the 500 ppm Ca ++ solution, and Examples 9 and 10 illustrate that this reduces the air holding capacity of the soil. Example 12 The “Hachiuchi method” of Example 5 was used. For market ( Cv )
Cucumbers were grown in soil consisting of 2 parts topsoil, 2 parts peat moss and 1 part perlite. The treated bodies were control soil, control soil and Viterra hydrogel soil conditioner (trademark of 50% polyethylene oxide - 50% inert ingredients soil conditioner manufactured by Union Carbide) or three types of polyelectrolyte polymers of the present invention. It was made of a crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide. The crosslinked polyelectrolyte polymers of the present invention used have the same chemical composition, i.e.
It had a potassium acrylate to acrylamide monomer ratio of 0.387. However, each of the three samples had a different degree of crosslinking and therefore had a different water capacity. The amounts used of each of the three species of the invention were varied depending on their equilibrium water content in tap water to obtain approximately the same amount of hydrogel-bound water per pot.
Mix 600g (1200c.c.) of soil with soil conditioner,
I put it in a 16.5cm diameter pot. The amount of each soil conditioner used per pot was 0g for the control example, 15g for the Viterra hydrogel soil conditioner, and the polyelectrolyte polymer sample of the present invention.
They were 4 g of sample A, 3 g of sample B, and 2.5 g of sample C. After obtaining the preliminary data, the water supply method was as follows: 4 times with 500 ml of tap water each, followed by alternating water supply with 200ppm (N) 20-20-20 Peter solution (8 times) and tap water (7 times). The trial was conducted over a total period of about 61 days.
Each data point represents the average of 5 pots. Each pot is 1
I had a real plant. Plant growth data were taken on day 43. The results are summarized in Table XII, Tables and Tables below.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 土壌特性の改善は、植物成長データによつて生
じる。節の数は、対照土壌と比較して150%まで
増大し、そして節から出た長さが1.3cm以上の葉
の数は400%以上も増大する。したがつて、アク
リル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋共重合
体は劇的な態様で植物の成長を助けることがわか
る。 例 13 例5の「鉢内法」を用いた。土壌特性及び赤い
んげん豆(phaseolus vulgris)の成長に対する
アクリル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋共
重合体(0.348のアクリル酸カリウム対アクリル
アミド単量体単位比を有する)及びViterraヒド
ロゲル土壌改良剤の効果を測定した。用いた土壌
は市販の屋内鉢植え用土壌混合物(容量で45%の
ピート、40%木材及び樹脂チツプ、10%の軽石、
そして5%の砂と肥料)であつた。320g(1200
c.c.)の土壌を入れた16.5cm直径の各鉢に1本の植
物を植えた。4回給水後にデータをとり、続いて
水道水で9回洗、次いでピーターの20−20−20肥
料溶液200(N)ppmで2回給水した。いずれも
500mlづつであつた。Viterraヒドロゲル土壌改良
剤は鉢1個当り10g(8.3g/)で加えた。アク
リル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋共重合
体の量は鉢当り2g(1.7g/)であつた。各デー
タ点は5個の鉢の平均を表わす。全成長期間は約
45日であつた。 植物が開花によつて成熟したときには鉢の全部
に数回給水して確実に飽和させ、表面をプラスチ
ツクフイルムで覆つて蒸発損失を停止させ、植物
をしおれさせた。最初の萎凋の徴しがあつたとき
に水分を各鉢について測定して対土例と比較し
た。結果を下記の表及び表に要約する。
[Table] Improvements in soil properties result from plant growth data. The number of nodes increases by up to 150% compared to the control soil, and the number of leaves extending beyond the nodes with a length of 1.3 cm or more increases by more than 400%. It can therefore be seen that cross-linked copolymers of potassium acrylate and acrylamide aid plant growth in a dramatic manner. Example 13 The “Hachiuchi method” of Example 5 was used. The effects of a cross-linked copolymer of potassium acrylate and acrylamide (with a potassium acrylate to acrylamide monomer unit ratio of 0.348) and Viterra hydrogel soil conditioner on soil properties and growth of red kidney bean (phaseolus vulgris) were determined. . The soil used was a commercially available indoor potting soil mixture (by volume, 45% peat, 40% wood and resin chips, 10% pumice,
and 5% sand and fertilizer). 320g (1200
One plant was planted in each 16.5 cm diameter pot containing cc) soil. Data were taken after four waterings, followed by nine washes with tap water, then two waterings with Peter's 20-20-20 fertilizer solution at 200 (N) ppm. both
It was 500ml each. Viterra hydrogel soil conditioner was added at 10g per pot (8.3g/). The amount of crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide was 2 g per pot (1.7 g/). Each data point represents the average of 5 pots. The total growth period is approximately
It was 45 days old. When the plants matured by flowering, the entire pot was watered several times to ensure saturation, and the surface was covered with plastic film to stop evaporative losses and allow the plants to wilt. At the first signs of wilting, moisture was measured in each pot and compared with the soil sample. The results are summarized in the tables and tables below.

【表】【table】

【表】 カリウムとアクリル
アミドとの架橋共重
合体 2g/鉢
これらのデータは、アクリル酸カリウムとアク
リルアミドとの架橋共重合体が長期間にわたる豆
の成長中に空気保持容量並びに容水量をどのよう
に増大させるかを示している。アクリル酸カリウ
ムとアクリルアミドとの架橋共重合体は、
Viterraヒドロゲル土壌改良剤よりもはるかに少
ない量(1/5)で加えたときでさえも土壌特性
をかなり改善させることを示した。また、これら
のデータは、本発明の重合体によつて保持される
水が植物により用いるのに非常に有効であること
をも証明している。2gの高分子電解質重合体が
萎凋前に植物が使用できるであろう余分な100g
の水をさらに保持した点に注目されたい。 例 14 土壌改良剤としてのアクリル酸カリウムとアク
リルアミドとの架橋共重合体(0.348のアクリル
酸カリウム対アクリルアミド単量体単位比を有す
る)を用い又は用いないで大型(Big Boy)(C
v)トマト植物の成長を研究した。土壌は容量で
1−1−1の表層土、、ピートモス及び砂の混合
物であつた。容器は、#44「マーケツトバツ
ク」、即ち大きさがほぼ14×19.7×7cmのプレス
フアイバー製造器であつた。各容器には853g
(1200c.c.)の土壌を満し、容器1個当り12本のト
マト移植体を植えた。10個の容器(120本)を育
てた。即ち、5個は対照例であり、5個の容器は
容器1個当り7.3g(6.1g/)の架橋共重合体を
入れた。容器には60日間にわたり必要に応じて給
水し、また同様にして200ppm(N)のピーター
の溶液(20−20−20)を給肥した。60日後に植物
の全部に十分に給水し放置させた。対照トマト植
物は4日間でしおれ、そして処理トマト植物は7
日間でしおれ、したがつて75%の改善であつた。
しおれた後、植物を土壌の高さで切り取り、110
℃、24時間オーブンで乾燥し、成長の指標とする
ために秤量した。対照植物(60本)は平均して1
本当り0.71gの最終乾燥重量であつた。処理土壌
で成長したトマト植物は、1本当り平均0.92gの
乾燥重量であり、したがつて30%の改善であつ
た。このように、架橋共重合体で処理した土壌で
はより成熟した植物が育ち、また長い給水間隔の
間でも生き残れることがわかる。 例 15 3種の菊の変種を対照土壌及びアクリル酸カリ
ウムとアクリルアミドとの架橋共重合体(0.348
のアクリル酸カリウム対アクリルアミド単量体単
位比を有する)で改良した土壌で育てた。土壌は
容量で3部のピートモス、それぞれ2部のパーラ
イト、バーミキユライト及び砂であつた。1個当
り1.445gの混合物(2600c.c.)を入れた20cm直径の
プラスチツク製の鉢に下記の変種のうちの1種に
ついて3本の根付いた切苗を植えた。グランチヤ
イルド種(Granchild)、ホワイトグランチヤイル
ド種(White Granchild)又はイリニ スピニン
グホイール種(Illini Spinningwheel)。各変種に
ついて18個の鉢であり、したがつて162本となつ
た。鉢の半分は対照例で、あとの半分には1個当
り10g(8.3g/)の架橋共重合体を入れた。 これらの植物は雨又はスプリンクラーにより9
週間外部から給水し、次いで貯蔵寿命試験のため
にグリーンハウスに移した。最終的且つ十分な給
水を1回行なつた後に植物をしおらせた。葉の全
てがしおれてしまつて花がしおれ始めた時点でし
おれる時間(萎凋時間)を計つた。もちろん、萎
凋時間は花屋にとつては重要なパラメータであ
る。しおれる日数の結果を下記の表に要約す
る。
[Table] Cross-linked copolymer of potassium and acrylamide 2g/pot These data demonstrate how the cross-linked copolymer of potassium acrylate and acrylamide increases air holding capacity as well as water capacity during long-term bean growth. It shows how to increase. The crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide is
It has been shown to significantly improve soil properties even when added in much lower amounts (1/5) than Viterra hydrogel soil conditioner. These data also demonstrate that the water retained by the polymers of the present invention is highly effective for use by plants. 2g of polyelectrolyte polymer with an extra 100g that the plant would be able to use before wilting
Note that it retains even more water. Example 14 Big Boy (C
v ) studied the growth of tomato plants. The soil was a 1-1-1 mixture of topsoil, peat moss, and sand by volume. The container was a #44 "Market Bag", a pressed fiber maker approximately 14 x 19.7 x 7 cm in size. 853g in each container
(1200 c.c.) of soil and planted 12 tomato transplants per container. Grew 10 containers (120 plants). That is, 5 were control examples, and 5 containers contained 7.3 g (6.1 g/) of crosslinked copolymer per container. The vessels were watered as needed over a 60 day period and similarly fertilized with 200 ppm (N) Peter's solution (20-20-20). After 60 days, all plants were watered thoroughly and allowed to stand. Control tomato plants wilt in 4 days and treated tomato plants wilt in 7 days.
It wilted within days, thus an improvement of 75%.
After wilting, cut the plant at soil level and 110
dried in an oven for 24 hours at °C and weighed for growth indicators. Control plants (60 plants) averaged 1
The final dry weight was 0.71 g. Tomato plants grown in the treated soil averaged 0.92 g dry weight per plant, thus a 30% improvement. Thus, it can be seen that more mature plants grow in soil treated with cross-linked copolymers and are able to survive longer watering intervals. Example 15 Three chrysanthemum varieties were grown in control soil and in a cross-linked copolymer of potassium acrylate and acrylamide (0.348
was grown in soil amended with potassium acrylate to acrylamide monomer unit ratio of . The soil was 3 parts by volume peat moss, 2 parts each perlite, vermiculite and sand. Three rooted cuttings of one of the following varieties were planted in 20 cm diameter plastic pots each containing 1.445 g of the mixture (2600 c.c.). Granchild, White Granchild or Illini Spinningwheel. There were 18 pots for each variety, thus 162 plants. Half of the pots were a control, and the other half contained 10 g (8.3 g/) of the crosslinked copolymer. These plants are protected by rain or sprinklers.
Watered externally for a week and then transferred to a greenhouse for shelf life testing. The plants were allowed to wilt after one final and thorough watering. The wilting time (withering time) was measured when all the leaves had withered and the flowers began to wither. Of course, withering time is an important parameter for florists. The results for number of wilting days are summarized in the table below.

【表】 処理
改 善 率(%) +75 +63 +63
これらのデータは、本発明の代表的高分子電解
質重合体であるアクリル酸カリウムとアクリルア
ミドとの架橋共重合体で高価な花を育てる土壌を
処理することによりその花の萎凋時間を持続させ
るのに著しい改善があつたことを示している。 例 16 この例では、2種のポインセチア植物の変種、
エケスポイントC−1レツド(Eckespoint C−
1Red)及びダークレツド アネツト ヘツグ
(Dark Red Annette Hegg)をピートモス、バ
ーミキユライト、パーライトよりなるGornell型
混合物1ブツシエル当り1の表層土を加えたも
ので育てた。処理体は、対照土壌及びViterraヒ
ドロゲル土壌改良剤又はアクリル酸カリウムとア
クリルアミドとの架橋共重合体(0.348のアクリ
ル酸カリウム対アクリルアミド単量体単位比を有
する)で改良した土壌よりなつていた。これらの
試験の目的は、消費者市場のためにストツク植物
を育てることであつて、花植物を育てることでは
ない。したがつて、成功の規準は切花(5cm以上
の長さ)又は生じた総枝数であつた。 2種の変種のそれぞれの処理について12個の鉢
を用いた。これらは、鉢1個につき1本として約
186g(1100c.c.)の土壌を入れた直径16.5cmの鉢で
育てた。Viterraヒドロゲル土壌改良剤による処
理は、鉢1個につき8.8g(8g/)及び13.2g
(12g/)の量であつた。架橋共重合体は鉢当
り4.4g(4Kg/m3)の添加量で研究した。給水
は、必要に応じて行ない、一般に250ppm(N)
(25−10−10N−P2O5−K2O)組成のピーターの
溶液で行なつた。植付けてから7日目に、新しい
成長体の頂部3〜4cmを手で切り取つて「ブレー
ク」、即ち枝(切花)の形成を誘発させた。25日
後に、成長遅延剤、Cycocel(アメリカンサイア
ナミド社製の塩刈トリメチル2−クロルエチルア
ンモニウム)を3000ppmで葉に噴霧して成長を
調節した。45日後に、有効切花として区分される
6cm以上の切花全部を除いた。これよりも小さい
枝は、2cmよりも大きければ、やはり除いた。こ
れらを枝と呼んだ。切花及び枝の数を数えた。さ
らに、切花及び枝の総重量を測つて土壌改良剤の
有益な効果をさらに定量化した。結果を下記の表
及び表に要約する。
[Table] Processing
Improvement rate (%) +75 +63 +63
These data demonstrate that treating soils that grow expensive flowers with a cross-linked copolymer of potassium acrylate and acrylamide, which is a representative polyelectrolyte polymer of the present invention, can prolong the wilting time of flowers. This shows that there has been a significant improvement. Example 16 In this example, two poinsettia plant varieties,
Eckespoint C-1 Red
1Red) and Dark Red Annette Hegg were grown in a Gornell-type mixture of peat moss, vermiculite, and perlite, with the addition of 1 part soil per 1 kg of topsoil. The treatments consisted of control soils and soils amended with Viterra hydrogel soil amendment or a cross-linked copolymer of potassium acrylate and acrylamide (having a potassium acrylate to acrylamide monomer unit ratio of 0.348). The purpose of these trials is to grow stock plants for the consumer market, not flower plants. Therefore, the criteria for success were cut flowers (>5 cm long) or total number of branches produced. Twelve pots were used for each treatment of the two varieties. These are approximately 1 per pot.
It was grown in a 16.5 cm diameter pot containing 186 g (1100 c.c.) of soil. Treatment with Viterra Hydrogel Soil Conditioner: 8.8g (8g/) and 13.2g/pot
(12g/). The cross-linked copolymer was studied at a dosage of 4.4 g per pot (4 Kg/m 3 ). Water is supplied as needed, generally at 250ppm (N)
It was carried out using Peter's solution with the composition (25−10−10N−P 2 O 5 −K 2 O). On the 7th day after planting, the top 3-4 cm of the new growth was cut off by hand to induce "breaks", ie, the formation of branches (cut flowers). After 25 days, growth was controlled by spraying the leaves with a growth retardant, Cycocel (salt-cut trimethyl 2-chloroethylammonium manufactured by American Cyanamid) at 3000 ppm. After 45 days, all cut flowers larger than 6 cm, which were classified as valid cut flowers, were removed. Smaller branches were also removed if they were larger than 2 cm. These were called branches. The number of cut flowers and branches was counted. In addition, the total weight of cut flowers and branches was measured to further quantify the beneficial effects of soil amendments. The results are summarized in the tables and tables below.

【表】【table】

【表】 Viterraヒドロゲル土壌改良剤の低い添加量は
切花の数又はその総重量をそれほど改善しなかつ
た。Viterraヒドロゲル土壌改良剤の高い添加量
は、特にエクスポイント種についてはかなりの効
果を有した。架橋共重合体はポインセチアの両変
種について、そしてViterraヒドロゲル土壌改良
剤が類似の改善を示した量の1/3の量で著しい収
量改善をもたらした。 例 17 40inの上げ床でその床1個当り2列、10inの種
子間隔にした四つの試薬菜園を用いた。土壌は、
カリホルニア州のサリナスバレイ地方に見られる
高粘土分の土壌成分であつた。種子をまく場所は
空掘り具(ジブル)で3/4inの巾、1/2inの深さに
作つた。各場所に1個のレタス種子(Cv
Hartnell)を植え、次いで下記の三つの処理の一
つを行なつた。 最初の処理、即ち対照例では、ほぼ茶さじ1/2
のバーミキユライトを50個所の各種子の上に置
き、各菜園の各個所をうめるようにたたいて固め
た。第二の処理では、バーミキユライトをやはり
各菜園につき50個所に約0.025gの乾燥重合体と混
合して加えた。第三の処理では、水道水で十分に
予備膨潤させておいたほぼ茶さじ1/2(約2.5g)
のヒドロゲル(約0.01gの乾燥重合体)を各菜園
の50個所の各種子の上に置いた。このヒドロゲル
は、アクリル酸カリウムとアクリルアミドとの十
分に膨潤された架橋共重合体(0.348のアクリル
酸カリウム対アクリルアミド単量体単位比を有す
る)であつた。 次いで四つの菜園にほぼ1/2inで水を均一に与
えた。植えてから雨もなく4日後に発芽/発現の
計数を行なつて下記の結果を得た。 対照個所 0.5%発現 乾燥重合体処理個所 30%発現 ヒドロゲル処理個所 49%発現 例 18 アクリル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋
共重合体(0.348のアクリル酸カリウム対アクリ
ルアミド単量体単位比を有する)及び0.5〜3重
量%の濃度の粉末状試験被覆材(乾燥か又は湿潤
状態)をプラスチツク製の袋に入れ、激しく振つ
て共重合体に被覆させた。共重合体粒子は−10メ
ツシユから60メツシユの間の粒度であつた。七つ
の試験のいずれにおいても、3.2g被覆共重合体粒
子をピートモスと腐植を強化した湿田土壌200c.c.
に加えて混合した。 6種の試験被覆材は下記の通りであつた。1)
超疎水性ヒユームドシリカ粒子(マサチユーセツ
ツ州ノースビレリカ市のツルコ社より商標
Tullonox500として市販されている)。この疎水
性ヒユームドシリカ粒子は0.007μの公称粒子
径、325m2/gの理論表面積、窒素吸着測定によ
る225m2/gの表面積及び31b/ft3のかさ密度を
有した。2)疎水性ヒユームドシリカ(カボツト
社より商標CAB−O−SIL Type M−5として
市販されている)。このヒユームドシリカ粒子は
極めて小さい粒度と50〜400m2/gの間の大きい
表面積とを持つている。3)疎水性ヒユームドシ
リカ(マサチユーセツツ州ボストン市のカボツト
社より商標Silanox101として市販されている)。
4)ダグラスもみから作つた木粉(オレゴン州の
メナシヤ社より等級T−100として市販されてい
る)で99%が100メツシユを通過するような粒度
のもの。重合体粒子はポリビニルアルコールの2
重量%溶液で予め湿潤せしめられてその外部表面
を木粉に対して付着性にさせた。5)疎水性のけ
いそう土フイルター用粉末(カリホルニア州ラパ
ツク市のジヨンマンビルプロダクト社より商標
Celiteとして販売されている)であつて99%が
150メツシユを通過するような粒度のもの。6)
疎水性のタルク粉末(ニユージヤージー州サウス
プレインフイールド市のウイツタツカークラー
ク・アンド・ダニエルツ社より等級127として市
販されている)であつて99%が120メツシユを通
過するような粒度のもの。 土壌水分の急速な吸収により凝集体を生成する
のを防止するにあたつて各被覆の有効性を本発明
の未被覆の高分子電解質重合体と比較して観察し
た。激集は、重合体粒子と土壌との均質な混合を
妨げるであろう。これらの試験の結果を下記の表
に要約する。
Table: Low loadings of Viterra hydrogel soil conditioner did not significantly improve the number of cut flowers or their total weight. High loadings of Viterra hydrogel soil conditioner had significant effects, especially for the Expoint species. The cross-linked copolymer produced significant yield improvements for both poinsettia varieties and at one-third the amount that Viterra hydrogel soil conditioner showed similar improvement. Example 17 Four reagent gardens were used in 40-inch raised beds, two rows per bed, and 10-inch seed spacing. The soil is
It was a high-clay soil component found in the Salinas Valley region of California. The seeding area was made using a hollow digging tool (jibur) to a width of 3/4 inch and a depth of 1/2 inch. One lettuce seed (C v
Hartnell) and then subjected to one of the three treatments described below. For the first treatment, i.e. control, approximately 1/2 teaspoon
of vermiculite was placed on top of each of the 50 seeds, and the seeds were pounded to cover each part of each vegetable garden. In the second treatment, vermiculite was added mixed with approximately 0.025 g of dry polymer, also in 50 locations per garden. In the third treatment, approximately 1/2 teaspoon (approximately 2.5 g), which has been sufficiently preswollen with tap water,
of hydrogel (approximately 0.01 g of dry polymer) was placed on top of each seed in 50 locations in each garden. The hydrogel was a fully swollen crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide (having a potassium acrylate to acrylamide monomer unit ratio of 0.348). The four gardens were then watered evenly at approximately 1/2 inch. Germination/expression was counted 4 days after planting without rain and the following results were obtained. Control area 0.5% expression Dry polymer treated area 30% expression Hydrogel treated area 49% expression Example 18 Crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide (having a potassium acrylate to acrylamide monomer unit ratio of 0.348) and 0.5 Powdered test coatings (dry or wet) at concentrations of ~3% by weight were placed in plastic bags and shaken vigorously to coat the copolymer. The copolymer particles had a particle size between -10 mesh and 60 mesh. In all seven tests, 3.2 g of coated copolymer particles were applied to 200 c.c. of peat moss and humus enriched wetland soil.
and mixed. The six test coatings were as follows. 1)
Superhydrophobic fumed silica particles (trademarked by Tsuruco Co., Ltd., North Billerica, Mass.)
commercially available as Tullonox500). The hydrophobic fumed silica particles had a nominal particle size of 0.007μ, a theoretical surface area of 325 m 2 /g, a surface area of 225 m 2 /g by nitrogen adsorption measurements, and a bulk density of 31 b/ft 3 . 2) Hydrophobic fumed silica (commercially available from Kabot under the trademark CAB-O-SIL Type M-5). The fumed silica particles have a very small particle size and a large surface area of between 50 and 400 m 2 /g. 3) Hydrophobic fumed silica (sold under the trademark Silanox 101 by Kabot Corporation, Boston, Mass.).
4) Wood flour made from Douglas fir (commercially available as grade T-100 from Menashia, Oregon) with a particle size such that 99% of it passes 100 mesh. The polymer particles are made of polyvinyl alcohol.
It was pre-wetted with a wt% solution to make its external surface adhesive to wood flour. 5) Hydrophobic diatomaceous earth filter powder (trademarked by John Manville Products Co., Lapacz, California)
sold as Celite) and 99%
The particle size is such that it can pass 150 meters. 6)
A hydrophobic talcum powder (commercially available as grade 127 from Uittaker-Clark & Daniels, South Plainfield, New Jersey) of a particle size such that 99% passes through the 120 mesh. The effectiveness of each coating in preventing the formation of aggregates due to rapid uptake of soil water was observed in comparison to the uncoated polyelectrolyte polymer of the present invention. Agglomeration will prevent homogeneous mixing of the polymer particles and soil. The results of these tests are summarized in the table below.

【表】 本発明書に記載の各種の例は重合体成分として
アクリル酸カリウムとアクリルアミドとの架橋共
重合体を用いて行なつたが、本発明はこれに限定
されない。本発明は、土壌改良剤として及び本発
明の植物栽培体組成物における一成分としての前
述の高分子電解質重合体の任意のものの使用を意
図している。 本発明の不溶性高分子電解質重合体は植物自体
によつて有意な程には消費されることはなく、そ
れらが土壌溶液を吸収して植物のための溜めとな
るまで栽培体組成物中の不活性成分として作用す
る。これらは、有機ないし無機化合物及び(又
は)各種溶質の水性若しくは有機溶媒溶液をその
マトリツクス内に組み入れ又は吸着し且つこれら
の吸着した物質を周囲環境に放出できる能力のた
めに並びに上記のような溶液によつて膨潤したと
きに土壌の空気保持容量を増大できる能力のため
に。農業の分野で広範な有用性を持つている。前
述の活性剤は、本発明の不活性高分子電解質重合
体によつて化学的に影響されなければ又はこれら
と反応もしない。本発明の高分子電解質重合体は
水やその他の知られた活性剤又は農薬の知られた
機能を果たさせる有効且つ改善された手段を提供
するものである。
[Table] Although various examples described in the present invention were carried out using a crosslinked copolymer of potassium acrylate and acrylamide as a polymer component, the present invention is not limited thereto. The present invention contemplates the use of any of the aforementioned polyelectrolyte polymers as a soil conditioner and as a component in the plant culture compositions of the present invention. The insoluble polyelectrolyte polymers of the present invention are not consumed to a significant extent by the plants themselves, and are not consumed in the plant composition until they absorb soil solution and become a reservoir for the plants. Acts as an active ingredient. They are used for their ability to incorporate or adsorb aqueous or organic solvent solutions of organic or inorganic compounds and/or various solutes into their matrix and to release these adsorbed substances into the surrounding environment, as well as for their ability to Due to its ability to increase the air holding capacity of soil when swollen by. It has widespread utility in the field of agriculture. The aforementioned activators are not chemically affected by or react with the inert polyelectrolyte polymers of the present invention. The polyelectrolyte polymers of the present invention provide an effective and improved means of performing the known functions of water and other known active agents or pesticides.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、脱水状態の高分子電解質重合体粒子
を含有する本発明の改良土壌母体を表わす拡大図
であり、第2図は、水膨潤状態の高分子電解質重
合体粒子を表わす第1図の改良土壌母体を表わす
拡大図である。12(12a,12b,12c,
12d,12e,12f)は土壌粒子、14(1
4a)は孔隙、20(20a)は重合体粒子であ
る。
FIG. 1 is an enlarged view showing the improved soil matrix of the present invention containing polyelectrolyte polymer particles in a dehydrated state, and FIG. 2 is an enlarged view showing the polyelectrolyte polymer particles in a water-swollen state. It is an enlarged view showing the improved soil matrix of . 12 (12a, 12b, 12c,
12d, 12e, 12f) are soil particles, 14 (1
4a) is a pore, and 20 (20a) is a polymer particle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 約5容量%以下の水分を有する土壌母体と混
合するのに好適な及び(又は)それ自体栽培体と
しての土壌改良剤であつて、架橋によつて不溶性
にされ且つ約8メツシユから約200メツシユの間
の粒度を持つ(メタ)アクリル酸とアクリルアミ
ドとの共重合体の塩又はその誘導体よりなる高分
子電解質重合体粒子からなり、該重合体粒子が水
溶液の存在下に約0.3psiより大きいゲル強度を有
する膨潤ヒドロゲルを与えるものとして、さらに
蒸留水ではその重量の約100倍以上を、標準肥料
溶液ではその重量の約75倍以上を及び500ppmの
カルシウムイオンを含有する溶液ではその重量の
約15倍以上を可逆的に吸収し脱着させることがで
きるものとしてさらに規定されるものである土壌
改良剤。 2 水、肥料、農薬などの活性剤を添加したこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の土壌改
良剤。 3 下記の物質の少なくとも1種を添加したこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の土壌改
良剤;水、炭化水素油、有機アルコール、ケト
ン、塩素化炭化水素、ベントナイト、軽石、陶
土、アタパルジヤイト、タルク、パイロフイライ
ト、石英、けいそう土、フラー土、石墨、りん
鉱、いおう酸洗ベントナイト、沈降炭酸カルシウ
ム、沈降りん酸カルシウム、コロイド状シリカ、
砂、バーミキユライト、パーライト又は微細状植
物片。 4 湿潤剤を添加したことを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の土壌改良剤。 5 重合体粒子が約10メツシユから約100メツシ
ユの間の粒度であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の土壌改良剤。 6 重合体粒子が約10メツシユから約40メツシユ
の間の粒度であることを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載の土壌改良剤。 7 高分子電解質重合体粒子が5重量%までの量
の極微細状疎水性物質で被覆されていることを特
徴とする特許請求の範囲第1〜6項記載の土壌改
良剤。 8 疎水性物質が約100mμ以下の平均等球状径
を有し且つ少なくとも50m2/gの比表面積を有す
る疎水性シリカ粒子よりなることを特徴とする特
許請求の範囲第7項記載の土壌改良剤。
[Scope of Claims] 1. A soil conditioner suitable for mixing with a soil matrix having a water content of about 5% by volume or less and/or as a cultivated material itself, which is made insoluble by cross-linking and comprising polyelectrolyte polymer particles comprising a salt of a copolymer of (meth)acrylic acid and acrylamide or a derivative thereof having a particle size between about 8 meshes and about 200 meshes, wherein the polymer particles are dissolved in the presence of an aqueous solution. to give a swollen hydrogel with a gel strength greater than about 0.3 psi, and further contains calcium ions at about 100 times its weight in distilled water, about 75 times its weight in standard fertilizer solution, and 500 ppm. A soil conditioner that is further defined as being capable of reversibly absorbing and desorbing approximately 15 times its weight or more in solution. 2. The soil improvement agent according to claim 1, which contains an active agent such as water, fertilizer, or agricultural chemical. 3. The soil conditioner according to claim 1, characterized in that it contains at least one of the following substances; water, hydrocarbon oil, organic alcohol, ketone, chlorinated hydrocarbon, bentonite, pumice, china clay. , attapulgite, talc, pyrofluorite, quartz, diatomaceous earth, fuller's earth, graphite, phosphate, sulfur pickled bentonite, precipitated calcium carbonate, precipitated calcium phosphate, colloidal silica,
Sand, vermiculite, perlite or fine plant debris. 4. The soil conditioner according to claim 1, which contains a wetting agent. 5. The soil conditioner of claim 1, wherein the polymer particles have a particle size of between about 10 mesh and about 100 mesh. 6. The soil conditioner of claim 5, wherein the polymer particles have a particle size of between about 10 mesh and about 40 mesh. 7. A soil conditioner according to claims 1 to 6, characterized in that the polymer electrolyte polymer particles are coated with an ultrafine hydrophobic substance in an amount of up to 5% by weight. 8. The soil conditioner according to claim 7, wherein the hydrophobic substance is composed of hydrophobic silica particles having an average uniform spherical diameter of about 100 mμ or less and a specific surface area of at least 50 m 2 /g. .
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