通過施用水溶性或水溶脹性聚合物進行土壤調(diào)理的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通過將聚合物噴灑、分散、散布在其表面進行±壤調(diào)理的領(lǐng)域,尤其設(shè) 及在沒有灌概系統(tǒng)的情況下進行±壤調(diào)理的領(lǐng)域。
[0002] ±壤調(diào)理是通過限制由水或空氣造成的元素轉(zhuǎn)移來保護±壤的完整性,W改善或 保護±壤的屬性并保護環(huán)境和人的一種方式。運些好處是通過保護團粒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,限 制侵蝕和消蝕現(xiàn)象而獲得的,且會產(chǎn)生很多間接利益。
[0003] 壤調(diào)理"是指對水侵蝕、風侵蝕、形成消蝕結(jié)皮等進行控制,保護±壤團粒結(jié) 構(gòu),對水的滲透和擴散進行控制,對±壤的疏水性或親水性進行改變,對堿性或鹽性±壤進 行恢復,對水淹農(nóng)作物情況中水的渾濁度進行控制,對污染物轉(zhuǎn)移進行控制,對某些農(nóng)作物 的±壤毛重級別(tare level)進行限制,但并不限定于運些用途。
[0004] ±壤調(diào)理應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域主要是種植業(yè),但也設(shè)及林業(yè)、建筑和公共事業(yè)、礦業(yè)、 蓄水與送水、環(huán)保及其他領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0005] 早在第二次世界大戰(zhàn)時,聚合物,一般為水溶性聚合物,就已經(jīng)用于穩(wěn)定±壤。早 在50年代,科學文獻就記載了各種±壤調(diào)理劑,包括由孟山都化學公司制造的Krilium?。
[0006] 然后許多其他聚合物也被記載用于±壤調(diào)理:
[0007] 合成聚合物:例如,基于丙締酷胺、丙締酸、丙締酸醋、甲基丙締酸、丙締臘、乙締基 化咯燒酬、乙締基甲酯胺、衣康酸、乙酸乙締醋、馬來酸、乙二醇的聚合物和共聚物,W及運 些聚合物的衍生物,例如水解的聚丙締臘、聚乙締醇等。
[000引天然聚合物,天然橡膠,多糖及它們的衍生物:半乳甘露聚糖、瓜耳膠、角豆膠、黃 原膠、阿拉伯膠、殼聚糖、角叉菜膠、果膠、淀粉、改性淀粉、藻酸鹽、纖維素、纖維素衍生物 (纖維素酸類)、瓊脂(agar-agar)等。
[0009] 接枝聚合物:例如,丙締酷胺淀粉和丙締酸醋的共聚物,淀粉和丙締臘的共聚物、 殼聚糖和丙締酸的共聚物等。在運些聚合物中,鑒于其功效和低成本,對高分子量的聚丙締 酷胺進行了具體研究并將其用于±壤調(diào)理。在1999年,在美國已經(jīng)有超過40萬公頃的±地 上使用了聚丙締酷胺,基本上是通過自流灌概施用的。
[0010] 將丙締酷胺基聚合物滲入水是一種對侵蝕能夠顯著限制的方法。倫茨等人添加劑 量為1~20ppm的聚丙締酷胺到灌概水(溝灌)內(nèi),獲得了對于每IOppm的劑量高達97%的侵 蝕下降。關(guān)于該主題存在有大量的文獻,可參考倫茨的文章,與R.D.,西恩博格,I.,索吉卡, R.E.,及卡特D丄.(1992)合著:聚合物的少量施用來防止灌水溝被侵蝕",發(fā)表于美國± 壤科學協(xié)會期刊,56期,1926年~1932年。
[0011] 聚丙締酷胺不僅能限制水侵蝕,而且也能限制由風造成的侵蝕。運就是為什么它 們也用于控制灰塵。
[0012] 通過避免在灌概水或雨水的作用下細±顆粒的再分配,聚丙締酷胺防止了消蝕結(jié) 皮的形成,消蝕結(jié)皮導致±壤孔隙的阻塞并形成不透水和不透氣的結(jié)皮。小植物難W穿過 結(jié)皮,限制了作物出苗。種子出苗也可W通過施用聚丙締酷胺而得到改善。
[0013] 聚丙締酷胺在某些用量下限制在某些±壤中水滲流的能力,也用于限制在輸水運 河中的損失?!廊狼治g和深度的水滲流造成各種污染物的遷移。應(yīng)用聚丙締酷胺限制了營 養(yǎng)元素、植物衛(wèi)生和致病性產(chǎn)品的遷移。
[0014] 聚丙締酷胺的絮凝能力也降低了水淹農(nóng)作物中水的渾濁度。
[0015] 聚丙締酷胺還提供了在許多不同的領(lǐng)域與±壤調(diào)理相關(guān)連的大量益處。但它們只 能在灌概時期被施用于±壤,運通常被認為是一個需要解決的課題。
[0016] 施用水溶性聚合物,如聚丙締酷胺,基本上通過灌概系統(tǒng)進行:自流灌概、機械灌 概、滴灌。聚合物(通常為粉末形式)W幾個卵m~幾十卵m的比例被溶解并稀釋在灌概水中。
[0017] 傳輸載體是水,但它需要大量被使用,運限制了聚合物只能在灌概時期被施用于 ±壤。有時用液壓播種方法將聚丙締酷胺添加到±壤。聚丙締酷胺被稀釋在添加到±壤的 大量的水中。因此,它設(shè)及灌概,其定義上限于農(nóng)田,并且有時運是不利的。
[0018] 在專利FR 2798818中,申請人提出使用聚丙締酷胺W限制塊莖植物的±壤毛重級 另IJ。然而,除了使用灌概系統(tǒng)之外,沒有施用聚合物的簡單方法。因此,如果用戶不具有灌概 系統(tǒng)或不希望在撥出前使用它來限制在±壤中的水含量,那么如何施用聚丙締酷胺成為一 個需要解決的課題。
[0019] 換句話說,±壤調(diào)理必須獨立于灌概進行。
[0020] 文獻FR-A-2370430描述了一種±壤調(diào)理方法,該方法包括向±壤中添加聚合物溶 液(含0.05~1 %固體),因此需要大量的水。
[0021] 但是大部分要被調(diào)理的±壤不是農(nóng)田,因此浪費巨量的水來將調(diào)理聚合物添加到 ±壤是不可想象的。
[0022] 作為另一種選擇,考慮有直接在要被處理的±壤上散布粉末的想法。粉末形式的 聚丙締酷胺或其它聚合物的低密度(約0.8),使得該產(chǎn)品對風敏感。對每單位表面積的施用 限量的粉末(例如低于250公斤/公頃),會產(chǎn)生不均勻的施用。另外,該聚合物不與±壤顆粒 緊密接觸,且在生效之前必須被雨水或灌概水"激活"。一旦溶解于雨水或灌概水,聚合物仍 然不能令人滿意地散布,運是因為其通過±壤的移動性低。
[0023] 其它方法需要使用其他載體。
[0024] 在化等人的公開文獻干燥PAM(聚丙締酷胺)和石膏處理的±壤中的滲透和侵 蝕",發(fā)表于美國±壤科學協(xié)會期刊,67(2) ,630-636(2003)中,作者提出了使用石膏作為填 料來解決使用大量水的問題。更具體地說,他們將粉末形式的聚丙締酷胺與采石場石膏混 合。將混合物散布在地上,該組合提高了石膏的性能。然而,它降低了聚丙締酷胺減少侵蝕 的性能,還設(shè)及修改方案的實施,當該修改方案被認為是不利的情況下,運種施用方法無法 頭施。
[0025] 在ENCAP LLC的美國專利US7503143中,提出將聚丙締酷胺固定到固體載體,例如 基于紙張的覆蓋物上。然后將產(chǎn)品散布在±壤上。然而,運種方法導致了制造、儲存、和運輸 成本的提高。一旦產(chǎn)品被散布,±壤覆蓋范圍仍然效果一般,在表面上能隨機散布著大顆 粒。因此,一旦商業(yè)產(chǎn)品已被散布,聚丙締酷胺不直接與±壤接觸,而仍固定于其載體。運種 解決方案是不能令人滿意的。
[00%]美國文獻US2011/0309170描述了一種用于噴灑固體(圖1-3)或液體(圖4)的裝置。 美國文獻US2888206描述了用于液體噴灑(尤其是除草組合物)的旋轉(zhuǎn)支撐件。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0027]發(fā)明所要解決的課題
[00%]沒有一種現(xiàn)有實施方式的方案能提出一種的令人滿意的向±壤施用±壤調(diào)理聚 合物(例如基于丙締酷胺的聚合物)的方法。
[0029] 因此,當前的解決方案持續(xù)地借助于灌概。更具體地,當今對于添加±壤調(diào)理聚合 物來說灌概水仍然是必須的載體。
[0030] 運意味著存在著一種需求,需求一種W水溶性聚合物調(diào)理±壤,而無需借助于灌 概系統(tǒng)的新方法。
[0031] 發(fā)明描述
[0032] 本發(fā)明的目的在于解決上述課題。
[0033] 本發(fā)明提出了一種±壤調(diào)理的新方法,主要是操作特定的設(shè)備,從而施用水溶性 或水溶脹性的高濃度的聚合物,并且在噴灑時不要求聚合物的流變能力。
[0034] 更具體地說,本發(fā)明的目的是提供一種±壤調(diào)理方法,包括將水溶性或水溶脹性 聚合物施用于±壤。
[0035] 該方法的特征在于:
[0036] -所述聚合物被制備成聚合物濃縮液,
[0037] -如此獲得的制備物被添加到一個繞其旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的支撐件的表面,W形成噴灑 在±壤上的液滴。
[0038] 在實踐中,根據(jù)不同的參數(shù),W運種方式形成的液滴的尺寸是0.1~1000微米,各 種參數(shù)例如為,液體的流變能力、支撐件的旋轉(zhuǎn)速度、支撐件的幾何形狀或支撐件的特征。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明,聚合物濃