ポリアクリル酸カリウム - 植物用高吸水性ポリマー

高吸水性ポリマー（SAP）は、大量の水を素早く吸収し、しっかりと固定することができる高度な物理的吸収材料である。飽和状態になると、粉末や粒状からハイドロゲルへと変化する。

一般的に、SAPは自重の何百倍、何千倍もの水を吸収することができる。SAPは環境に優しく、毒性がなく、無害で、無公害の素材である。

ポリアクリル酸カリウムとは？

ポリアクリル酸カリウムは、保水剤として植物に使用されるSAPの一種です。一般的なSAPに比べ、農業用ポリアクリル酸カリウムはグラフト重合などの後加工が施されており、農業用途に適しています。

農業におけるポリアクリル酸カリウムの主な利点：

陽イオンの変化： ポリアクリル酸カリウムは、ナトリウムイオンをカリウムイオンに置き換えることで、土壌の塩類化のリスクを排除し、分解後にカリウムイオンで土壌を肥沃化する。

吸水性の向上： 土圧下での高濃度イオン液体（土壌浸出水）に対する土壌の吸収能力を著しく高める。

分解時間の延長： 通常のSAPは1カ月ほどで分解するが、農業用ポリアクリル酸カリウムは何カ月も土壌中で吸水と放水を繰り返す。

土壌改良： 自然分解後はアンモニウム態窒素と水、少量のカリウムイオンに分解され、土壌の質を効果的に高める。

これらの利点により、ポリアクリル酸カリウムは効果的に「ミニ貯水池」となり、雨季や灌漑時には水を吸収して蓄え、乾季には植物に継続的に水を供給する。

農業におけるポリアクリル酸カリウムの実用的利点：

• 種子の発芽と出芽を促進し、早期の健全な生育を促す。
• 緩効性肥料として作用する。
• 土壌の保水力を向上させ、特に砂質土壌では85%まで保水力を高めることができる。
• 作物と果実の生産量を大幅に増加させ、カリフォルニア州ではメロンの収量が70%増加した。

要約すると、ポリアクリル酸カリウムは農業に大きな利益をもたらし、水管理、土壌の質、作物の生産性の向上に貢献する。

どのように機能するのか？

農業グレードのSAP（高吸水性ポリマー）は、互いに平行に配置されたポリマー鎖のネットワークから成り、架橋剤によって相互に連結されている。水がこれらの鎖のひとつに出会うと、浸透圧によって分子内に引き込まれる。水は急速にポリマーネットワークの内部へと浸透し、そこで貯蔵される。このプロセスにより、SAPパウダーは水ゲルに変化する。

SAPの吸収能力は土壌よりも大きいが、植物の根よりは小さいため、周囲の土壌が乾燥すると、SAPが吸収した水分が植物に放出される。

注：農業用SAPの比保有量は1.3～1.4MPaであり、根の比保有量は約1.6～1.7MPaである。

ポリアクリル酸カリウム保水力試験

目的様々な土壌分類における性能試験を行い、異なる土壌におけるSAPの保水能力を評価する。

使用サンプルボリューム：

土壌：500ml

水：750ml

SAP：5グラム

テスト01 - 土壌タイプ100% 砂

テスト項目	対照群（SAPなし）-762g	テストグループ（SAP付き） - 768g
通過水量（ml）	425	150
保水量（ml）	325	600
%保持	43.3	80
%増加	-	85

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テスト02 - 土壌タイプ37% 砂 + 40% シルト + 25% 粘土

テスト項目	対照群（SAPなし）-615g	テストグループ（SAP付き） - 626g
通過水量（ml）	275	100
保水量（ml）	475	650
%保持	63.3	86
%増加	-	36

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テスト03 - 土壌タイプ30% 砂 + 48% シルト + 22% 粘土

テスト項目	対照群（SAPなし）-407g	テストグループ（SAP付き）- 400g
通過水量（ml）	352	200
保水量（ml）	398	550
%保持	53.1	73.3
%増加	-	38

ポリアクリル酸カリウムの使い方は？

ポリアクリル酸カリウムの使用

多年草の場合

• 多年生植物（果樹、茶、森林、バナナ、桑、サトウキビ、薬用植物、タケノコなど）の主な方法は、"ディッピングルート＋ベースアプリケーション "と呼ばれる技術である。
• "浸根＋下地処理 "は、苗の根を、細粒の保水剤を混ぜたハイドロゲル（ポリアクリル酸カリウム＋水からなる）に浸す。吸水後、植え穴の埋め戻し時に大粒のゲル剤を添加する。

この方法は、苗が植え付け中に脱水するのを防ぎ、苗の発根の重要な時期に吸収しやすい水源を提供することで、苗の育苗期間を短縮する。

移植

• ルート・ディップ
• ポリアクリル酸カリウム保水剤（80100メッシュ）と細かい土を1：51：10の割合で混ぜ、非金属製の大きな容器に入れる。
• 保水剤による十分な吸水を確保するため、根を浸す 6～20 時間前に、ポリアクリル酸カリウムの重量の約 100～150 倍の水（発根パウダーを同時に加えることも可能）を加える。ゲル状またはコロイド状の泥状になるよう、混ぜ合わせる。

次に、この混合物を植林用の苗の根に浸すのに使用する。根を浸すときは、1本でも複数本でもよいが、一度に50本以下とする。苗の根がゲルやゲル状の泥に完全に浸かるようにする。

苗床の挿し木苗

A.直接使用

ポリアクリル酸カリウム粒子を1平方メートルあたり5～15g、播種床に均等に混ぜる。播種床を平らにならし、細かい土を薄く敷く。枝の根元を根に浸し、播種床に切り込みを入れて水をやる。

B.使用前に水で撹拌してハイドロゲルを形成する。

母土の全質量の1/5～3/5を占めるゲル剤を、播種床上の母土に混ぜ込み、均一に混合する。播種床を平らにならし、細かい土を薄く敷く。枝の根元を根に浸し、切り口を苗床に置き、水をやる。

培養袋苗

A.直接使用

0.1%～0.3%の保水剤乾燥品を培地に添加し、均一に混合した後、袋詰めする。すぐに水を与えてください。播種、出芽、移植、育苗に適する。

B.セル・ビルディング

培養液の全質量の1/5～3/5を占めるゲル剤を培養液に添加し、均一に混合した後、袋に詰める。定期的に散水する。播種、出芽、移植苗に適する。

ベースアプリケーション

A.直接使用

ポリアクリル酸カリウムの粒子を、掘った穴に直接振りかける。穴の底の細かい土とよく混ぜる。その後、発根した苗木を移動させ、凹型に土をかぶせ（水を溜めるため）、すぐに十分な水を与える。

B.使用前に水で撹拌してハイドロゲルを形成する。

掘った穴にジェルを入れ、穴の底の細かい土と十分に混ぜ合わせる。その後、発根した苗木を移動させ、凹状に覆土する（雨水を集めるため）。すぐに再び根水を注ぐ。

ポリアクリル酸カリウムの塗布

• 直接申し込み

掘った溝にポリアクリル酸カリウム粒子を直接散布し、溝内の細かい土と1：1000の割合で十分に混ぜ合わせる。水を溜めるために土を凹状に覆い（踏まないように）、すぐに十分に散水する。

• プレミックス・アプリケーション

ポリアクリル酸カリウムと水を混ぜてゲルを調製し、掘った溝に塗る。溝の中の細かい土とゲルを1：5の割合で混ぜる。雨水が溜まるように、土を凹状に覆います（踏まないでください）。その後、一度水をかける。

• ポリアクリル酸カリウムと肥料の併用

保水剤と肥料を併用する場合、2つの方法がある：

• 千鳥溝方式

2本の株の真ん中に溝を掘る。溝の片側に保水剤を施し、もう片側に肥料を施す。

• プラント・メソッドの両面

株の両側に溝を掘る。片側に保水剤、もう片側に肥料を散布する。

どちらの方法でも、保水剤が上に置かれ、肥料は溝の底に置かれる。これにより、植物は養分と水の両方を効果的に吸収することができる。

注：保水剤が微生物によって分解される可能性があるため、溝の深さは40cm以上必要です。保水剤を深く埋めるほど、植物の根は深く伸び、根系がよりしっかりと発達する。

一年生作物の場合

以下は、一年草作物（穀物、野菜、綿花、飼料、メロン、豆類、タバコ、キノコ、ピーナッツなど）の使用方法である：

コート・シード・ドレッシング

ウェット・ミックス・コーティング

種子をゲル状の保水剤（80～100メッシュの保水剤を水に混ぜたもの）と混ぜる。室内にまいて日陰で乾燥させるか、1～8時間かけて積み上げる。種子間に付着物がなく、表面にコーティング層が形成されていることを確認する。キビなどの小さな種子は、陰干しした後に軽くこすって分散させるか、細かい土と混ぜておく。保水剤、種子、水の割合は、1:500:200 である。

種子処理法

• ドライミックスコーティング

種を最低3時間水に浸す。

種を取り除き、表面がしっとりとするまで乾燥させる。

種子の表面に保水剤（80～100メッシュ）を1：1000の割合で振りかける。

振動や揉み洗いを繰り返し、種子を十分にコーティングする。

コーティングした種を土に蒔く。

• 流体シーディング

適量の保水剤と水を1：300の割合で混合し、ハイドロゲルを作る。

ハイドロゲルと種をよく混ぜる。

専用の流動播種機を使って種を土にまく。

• 苗床の準備

ゲル剤（乾燥品5～8g/m²、土壌層の約0.1%）を植栽層の総重量の1/5と混合する。

この混合物を育苗土の畝（うね）と植え付け層の土に散布する。

• 播種後、ゲルを細かい土に混ぜる。

保水剤を含まない純粋な土で表面を覆う。

• 作物植え付け用ベースアプリケーション

ポリアクリル酸カリウムゲルを1平方メートル当たり1～2kg、植え溝に均等に散布する。

• ジェルを溝の土とよく混ぜる。

• 植え付け後、土をかぶせる。

• 植え付け作物へのトップドレッシング

植物の主茎から5～20cmの距離に平行に溝を掘り、根の分布層に達するように40cm以上の深さを確保する。

1平方メートルあたり1～2kgのポリアクリル酸カリウムゲルを溝に均等に撒く。

• よく混ぜ、土をかぶせる。

• 食用菌の栽培

標準的な手順に従って、食用菌の培養液を調製する。

乾燥培養物約50%を保水剤ハイドロゲルと共に加え、十分に混合する。

好ましくは、栽培のために袋詰めして殺菌する前に、栽培材料を積み上げて発酵させるか、直接栽培する。

保水剤ハイドロゲルを利用して覆土層の水分を保持し、バランスのとれた水分供給を促し、きのこの生育を促進する。

保水剤の水分を吸収・放出する性質を利用し、発酵後の培養菌廃液をリサイクル培養する。

ガーデニング・テクニック

• ルート・ディップ

植え付け前に、80～100メッシュの保水剤の乾燥品を水に混ぜたゲルに花苗の根を浸す。

鉢植え

• ゲル 1 部と土壌 2~5 部を混ぜ、作物の水分要求量に応じて調整する。
• 植木鉢の底に少しずつ混ぜる。
• 苗を植え、ポットを70%の容量にする。
• 表面を2cm以上の純粋な土で覆う。
• 栽培バッグとポットを使ったトップドレッシング
• 根の周りに、根が集中している深さまで穴を開ける。
• 保水剤と細かい土を1：10の割合で混ぜたものを穴に詰める。
• 薄く土をかぶせ、十分に水を与える。

樹木と低木

• グリーンベルトの面積に応じて、1平方メートルあたり0.5～1kgのゲルを、植え付け前に根土と混ぜて散布する。
• 苗を植えたら、土をかぶせて水をやる。
• 樹木と低木のトップドレッシング

花の低木用：

• 根の分布層まで幅と深さを20cm以上、幹から10～30cmの溝を掘る。
• 0.5～1kg/m²のポリプロピレン高カリウムゲルを、掘削した土の3分の1に混ぜて均一に散布する。土をかぶせ、雨水が溜まるように凹みを作る。

アーバ用：

• 樹冠のドリップライン内に、幅と深さが20cm以上のピットを3～6本掘る。
• 株当たり平均 0.5～5kgのゲル剤を散布する。土をかぶせる。

樹木の長距離移植

数十時間の長距離輸送の後、水と混ぜたゲル剤（保水剤の80～100メッシュ乾燥品）を使用する。適量の腐葉土と発根剤を加え、濃厚なスラリーを作る。根を完全に浸し、フィルムで包んで98%以上の生存率を保証する。

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ベースアプリケーション

植え付け時には、ピットに5～100kgのゲルを入れる。根をポリアクリル酸カリウムヒドロゲルに浸したアーバーを置く。土をかぶせ、十分に水を与える。

芝生用

新しい芝生のために

• ポリアクリル酸カリウムを水と混ぜ、ハイドロゲルを形成する。
• ポリアクリル酸カリウムを1平方メートルあたり1～1.6kgの割合で、ハイドロゲルを平坦な土地に均一に塗布する。
• ハイドロゲルを同量の細かい土に完全に混ぜ込み、均等に広げる。
• きれいな土で軽く覆ってから芝を植える。

既存の芝生の場合

• 多歯の釘を使って芝生を突き、比較的均一な小さな穴を開ける。
• 保水剤粒子を5～8g/m²均一に散布する。
• 少し圧力をかけた水で、薬剤の顆粒を小さな穴に流し込む。
• 最初の1、2日は十分に水を与える。

緩効性肥料

緩効性肥料

• 尿素、オーキシン、発根剤（強酸性、強アルカリ性のものは避ける）など、いくつかの水溶性肥料を水に溶かす。
• 溶液にポリアクリル酸カリウム粒子を加えて吸収させ、緩効性肥料を作る。
• この方法は、肥料の損失を防ぎ、バランスのとれた給水、施肥、投薬を実現する。

バクテリア肥料活性剤

• 生物学的肥料は、バクテリアを活性化し繁殖させるために土壌水分を必要とする。
• 有効性および効率を高めるために生物的細菌肥料とこの代理店を肥料を節約する混合して下さい。

よくある質問

ポリアクリル酸カリウムは安全か？

人体への安全性ポリアクリル酸カリウムは人体に無害で、pH値は7と中性である。

ポリアクリル酸カリウムの調製には、水酸化カリウムとアクリル酸の重合が含まれることに注意することが重要である。しかし、完成品にはアクリル残基はほとんど含まれていない。

過剰なアクリル酸は、人の皮膚、特に目に炎症を引き起こす可能性があります。メーカーはポリアクリル酸カリウムの製品安全データシート（MSDS）を提供し、アクリル酸の残留量が安全要件を満たしていることを確認しています。

ポリアクリル酸カリウムの製品安全証明書の例

その他の安全上の懸念

• アクリル酸に関する懸念のほかにも、ポリアクリル酸カリウムの特性による安全性への配慮がある。
• ポリアクリル酸カリウムは高吸水性ポリマーであるため、水膨潤特性があり、使用には注意が必要である。
• ポリアクリル酸カリウム粉末は、小さな粒子状で、吸い込むと肺や上気道を刺激することがある。
• 誤って摂取した場合、ポリアクリル酸カリウムは胃や腸で水分を吸収して膨張し、消化不良を起こすことがある。
• ポリアクリル酸カリウムは、いったん水を吸収してハイドロゲルを形成すると、地面に放置すると滑りやすくなることがある。

環境安全への懸念

農業用保水助剤として、ポリアクリル酸カリウムは環境に有害ではありません。従来の形態では生分解性はありませんが、環境中で水、アンモニア、二酸化炭素に自然分解します。

環境規制が厳しい国では、メーカーはポリアクリル酸カリウムにデンプンをグラフト化し、生分解性にすることでプロセスを改善することができる。

注：

一部の悪徳メーカーは、ポリアクリル酸ナトリウムの市場価格が安いため、ポリアクリル酸ナトリウムをポリアクリル酸カリウムとして販売している場合があります。ポリアクリル酸ナトリウムは土壌の圧縮や塩類化を引き起こす可能性があるため、購入の際には注意が必要です。

ポリアクリル酸カリウムの欠点

• ポリアクリル酸カリウムは、すべての乾燥した農林業環境に適しているとは限りません。購入前に、以下の要素を考慮することが不可欠である：
• 環境条件の影響：ポリアクリル酸カリウムの吸水性と保水性は、周囲の温度と土壌成分の影響を大きく受ける。過度の高温や塩分を含んだ土壌は、吸水・放水能力に影響を与える可能性がある。したがって、大規模な購入を行う前に、サンプルによる実地試験を行うことが望ましい。
• コストの考慮：農業支援資材として、ポリアクリル酸カリウムのコストを考慮する必要がある。一般に、ポリアクリル酸カリウムは商業作物や一般的な作物に適しているが、投入コストと経済的メリットの見積もりが妥当かどうかを評価することが極めて重要である。想定される経済効果は以下の通り：
• 種子の発芽と出芽が促進され、より健康な植物が育つ。
• 干ばつへの耐性が向上し、農作物の収量が増加。
• 果樹の収量を増やし、果実の割れ率を減らす。
• 若い樹種や移植された樹種の生存率を高める。
• 灌漑の頻度を減らすことで、造園やゴルフコースのメンテナンスにかかるコストを削減。

ポリアクリル酸カリウムの製造方法

ポリアクリル酸カリウムは、アクリル酸と水酸化カリウムの重合反応によって製造される。

ポリアクリル酸カリウムの現在の価格（2024年）

2024年現在、ポリアクリル酸カリウムの現在の価格は約2000～4500米ドルである。