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Dokumentenidentifikation DE69623591T2 15.05.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0804069
Titel Verfahren zur Förderung der in einer geschlossenen Umgebung Meerestierchenwachstum durch Einbringen eines Düngemittels mit gesteuerter Freisetzung
Anmelder OMS Investments, Inc., Wilmington, Del., US
Erfinder LARSON, Day, Steven, Houston, US;
KASTNER, John, Richard, Gulfport, US
Vertreter Niedmers & Seemann, 22767 Hamburg
DE-Aktenzeichen 69623591
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.01.1996
EP-Aktenzeichen 969033661
WO-Anmeldetag 02.01.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/00180
WO-Veröffentlichungsnummer 0096020589
WO-Veröffentlichungsdatum 11.07.1996
EP-Offenlegungsdatum 05.11.1997
EP date of grant 11.09.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2003
IPC-Hauptklasse A01K 61/00
IPC-Nebenklasse C05C 9/00   C05G 5/00   C05C 9/02   C05G 3/00   

Beschreibung[de]
ALLGEMEINES ZUR ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf Zusammensetzungen und Verfahren zum Einsatz in der Aquakultur. Insbesondere bezieht sie sich auf Verfahren, bei denen Düngemittelzusammensetzungen zur gesteuerten Freisetzung zum Einsatz kommen, um Nährstoffe in geschlossene Ökosysteme mit Gewässern wie Teiche, Binnenseen, Wassereinzugsgebiete und andere wasserführende Lebensräume freizugeben, um so das Wachstum von Phytoplanktonalgenpopulationen im Wasser zu verbessern und auf diese Weise das Wachstum von Populationen von Lebewesen im Wasser zu fördern.

2. Stand der Technik

Düngemittel wurden bisher als wichtige Technik in der Pflege geschlossener Ökosysteme mit Gewässern wie Teichen, Binnenseen, Wassereinzugsgebieten und dergleichen erkannt, insbesondere zur Anregung des Wachstums von Phytoplanktonalgen im Wasser. Derartige Phytoplanktonalgen dienen als Grundlage für die Nahrungskette in derartigen wasserführenden Lebensräumen und sind deshalb zur Steigerung der Fischaufzucht in solchen geschlossenen wasserführenden Ökosystemen notwendig. Es hat sich gezeigt, daß daneben angemessene Düngetechniken auch mehrere andere nützliche Aufgaben erfüllen, darunter auch die Begrenzung des Wachstums von störendem Unkraut im Wasser in dem geschlossenen wasserführenden Lebensraum und die Verbesserung der Wasserqualität.

In den meisten Frischwasserteichen und Binnenseen gilt Phosphor als Nährstoff mit Schlüsselposition in den Düngemitteln, doch hat man erkannt, daß auch die Einbeziehung von Stickstoff und anderen Nährstoffen wünschenswert ist. Phosphor ist jedoch der Nährstoff, der die Entwicklung der Phytoplanktonalgenblüte begrenzt. Somit ist bei den meisten Teichen ein häufiger Zusatz von phosphorreichen Düngemitteln erforderlich, um während eines Aufzuchtzyklus eine gute Phytoplanktonblüte aufrechtzuerhalten. Eine häufige Düngung mit Phosphor ist nötig, da der zur verfügungstehende Phosphor vom Teichschlamm rasch adsorbiert oder vom Phytoplankton aufgenommen wird. Sobald der Phosphor auf den Teichschlamm adsorbiert wurde, wird nur noch wenig Phosphor zurück in das Teichwasser freigesetzt, da die oxidierte Trennschicht zwischen Wasser und Schlamm als Grenzschicht zwischen dem Schlamm und dem darüber befindlichen Oberflächenwasser dient.

Im Laufe der Zeit durchlief die Düngung von Teichen und Binnenseen mehrere Stufen der Entwicklung. In jüngster Zeit ergaben sich diese Veränderungen aus Versuchen, die steigenden Kosten für die Düngung zu senken und auf Bedenken zu reagieren, die im Zusammenhang mit den Auswirkungen des Düngemittels auf die Umgebung bzw. den Lebensraum geäußert wurden.

Bei den Düngeprogrammen der Anfangsjahre wurden N-P-K- Düngemittel wie beispielsweise Zusammensetzungen der Art 8-8-2 oder 20-20-5 in Form eines Granulats einfach über flache Teichflächen ausgestreut oder vom Boot aus entlang der flachen Uferbereiche des Gewässers ausgegossen. Spätere Forschungsarbeiten wiesen nach, daß die Ausbringung von Düngemitteln auf einer Plattform unter Wasser ähnliche Ergebnisse erbringt, aber Düngemittel in geringeren Mengen erfordert und weniger Zeit beansprucht. Es zeigte sich, daß die Wirkung von Wind und Wellen die Nährstoffe im gesamten Teich verteilt und diese für die Schwebflora leichter verfügbar macht, als wenn sie durch den Teichschlamm gebunden sind. Dabei könnte ein Teich mit einer Wasserfläche von bis zu 6 Hektar (ha) von einer einzigen gut plazierten Plattform aus versorgt werden.

Aus späteren Forschungsergebnissen ergab sich ein Hinweis darauf, daß Teiche mit einer Dünge-Vorgeschichte nur die Düngung mit Phosphor erforderten und damit die Kosten erheblich gesenkt werden konnten.

Trotz der nachgewiesenen Leistungsfähigkeit von Düngeplattformen arbeiteten nur wenige Teichbesitzer im eigentlichen Betrieb mit Plattformen. Der wahrscheinlich stärkste Durchbruch bei der Verwendung von Düngemitteln für Fischteiche kam dann mit den Düngemitteln in flüssiger Form. Abgesehen davon, daß flüssige Düngemittel gegenüber körnigen Düngemitteln bzw. Düngemitteln in Granulatform hinsichtlich steigender Fischerträge überlegen sind, boten die flüssigen Düngemittel mehrere andere attraktive Eigenschaften. Flüssige Düngemittel, die im Teich- oder Binnenseewasser nahezu völlig löslich sind, wenn sie korrekt ausgebracht werden, konnten auch bei verringerter Ausbringungsrate im Vergleich zu den zuvor verwendeten Granulatprodukten wirksam eingesetzt werden, waren vergleichsweise einfach und sicher auszubringen und waren in der Verwendung vergleichsweise wirtschaftlich.

Damit war es zuvor schon bekannt, allgemein übliche lösliche Düngemittel in Teichen und Binnenseen auszubringen, um so die Konzentrationen anorganischer Nährstoffe zu steigern, das stärkere Wachstum des Phytoplanktons zu begünstigen und schließlich die Produktion von Fischen und/oder Schalentieren in dem wasserführenden Ökosystem zu verbessern. Zur derzeitigen Praxis gehört die Verwendung flüssiger Düngemittel oder allgemein verfügbarer löslicher Düngemittel in Granulatform wie beispielsweise Harnstoff, Ammonium, Phosphate, Ammonium-Polyphosphat, Kaliumsulfat und dergleichen, die in geschlossenen wasserführenden Ökosystemen wie beispielsweise Teichen und Binnenseen während des gesamten Aufzuchtzyklus ausgebracht werden. Es ist dabei erforderlich, die Ausbringung häufig vorzunehmen, um die Nährstoffe in Lösung verfügbar zu halten.

Mit den Techniken nach dem Stand der Technik war es jedoch nicht möglich, Probleme zu lösen, die sich aus der Notwendigkeit ergaben, daß die Nährstoffe für das Wachstum des Phytoplanktons konstant verfügbar ist, sowie aus dem Umstand, daß die bisher vorgeschlagenen Düngemittelprodukte für die Verwendung in der Aquakultur nur für einen kurzen Zeitabschnitt nach ihrer Ausbringung für die Verfügbarkeit der Nährstoffe sorgten. Dementsprechend war es in der Vergangenheit bis heute erforderlich, solche Düngemittel 8 bis 10 mal pro Aufzuchtzyklus auszubringen, um so ein gleichmäßiges Wachstum des Phytoplanktons innerhalb eines bestimmten geschlossenen wasserführenden Ökosystems, wie beispielsweise einem Teich oder einem Binnensee, aufrechtzuerhalten. Wenn ein derartiges Programm für die Ausbringung nicht eingehalten wird, so leidet darunter erwiesenermaßen die Fischaufzucht in diesem Lebensraum. Derartige Programme mit wiederholter Ausbringung sind natürlich kostspielig, ineffizient und zeitaufwendig.

Damit galt die Verwendung anorganischer Düngemittel in körniger Form bzw. als Granulat in der Aquakultur als kostspielig und ineffizient, da sich die meisten Düngestoffe rasch auflösen und in das wasserführende Ökosystem austreten und somit eine effiziente Nutzung der Nährstoffe nicht möglich ist.

In der japanischen Patentschrift JP-B-40027284 wird ein Verfahren zum Steuern des Auflösens eines Düngemittels in Wasser beschrieben, welches in einer warmschrumpfbaren Kapsel oder einem Röhrchen aus Kunststoff eingeschlossen ist, welche bzw. welches Perforierungen aufweist. Die Freisetzung des Düngemittels erfolgt bei diesem Verfahren jedoch nicht mit gesteuerter bzw. kontrollierter Geschwindigkeit.

Die britische Patentschrift GB-1408478 befaßt sich mit einem Verfahren der Fischaufzucht, welches die Verfütterung von Isobutyliden-Diurea an die Fische in nichttoxischen Mengen als Ergänzung zum normalen Futter umfaßt.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Zusammensetzungen und Verfahren vorzuschlagen, mit denen sich die Probleme und Nachteile überwinden lassen, die sich hinsichtlich der in der Aquakultur verwendeten Düngetechniken nach dem Stand der Technik ergeben haben.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Verfahren zur Ausbringung von Düngemitteln in einem geschlossenen wasserführenden Ökosystem in der Weise zu schaffen, daß Nährstoffe in angemessener Menge für die Unterstützung des Wachstums der darin befindlichen Schwebflora vorhanden sind, ohne daß hierzu eine mehrfache Ausbringung des Düngemittels erforderlich ist.

Gemäß einer weiteren Aufgabe sollen Düngemittelprodukte geschaffen werden, die sich mit einmaliger Ausbringung in einem geschlossenen wasserführenden Ökosystem wie beispielsweise in Teichen, Binnenseen, Wassereinzugsgebieten und anderen wasserführenden Lebensräumen im Vergleich zu den zuvor verwendeten Produkten geringerer Dosierungsrate einsetzen lassen, um ein befriedigendes Wachstum der Populationen von Phytoplankton in dem betreffenden Lebensraum über einen längeren Zeitraum hinweg zu erreichen.

Daneben soll auch die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren und eine Zusammensetzung zur wirkungsvollen Düngung von Fischteichen, Binnenseen, Wassereinzugsgebieten und ähnlichen wasserführenden Lebensräumen in wirksamerer und kostengünstigerer Weise zu schaffen, als dies bisher möglich war.

Diese und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden dadurch gelöst, daß Düngemittel-Zusammensetzungen zur gesteuerten Freisetzung vorgesehen werden, welche die Nährstoffe mit gesteuerter Geschwindigkeit über einen längeren Zeitraum hinweg zur Behandlung geschlossener wasserführender Ökosysteme wie beispielsweise Teichen, Binnenseen, Wassereinzugsgebieten und ähnlichen wasserführenden Lebensräumen abgeben. Solche Stoffe zur gesteuerten Freisetzung werden so formuliert, daß die Geschwindigkeit, mit der die Nährstoffe dem wasserführenden Lebensraum zugeführt werden, verlangsamt oder verringert wird.

Bisher war die Technologie der Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung in der Landwirtschaft und im Gartenbau über einen erheblichen Zeitraum hinweg weit verbreitet; sie umfaßt dabei die gesteuerte Abgabe von Pflanzennährstoffen, d. h. Düngemitteln, sowie von Chemikalien zu Bekämpfungszwecken (beispielsweise Unkrautvernichtungsmittel, Insektenvernichtungsmittel, pilztötende Mittel und dergleichen) an einen Empfänger in einer Weise, mit welcher die effiziente Verwendung maximiert wird, die mit einer Überdosierung verknüpften potentiellen negativen Auswirkungen auf ein Mindestmaß reduziert werden, und/oder die Zeit verlängert wird, über die ausreichende Dosen zugeführt werden. Derartige Düngemittelprodukte wurden jedoch bisher in der Aquakultur noch nicht verwendet.

Beispielsweise besteht einer der Vorteile, die bei Verwendung von Düngemitteln mit gesteuerter Freisetzung in der Aquakultur erzielt werden, darin, daß die Teichdüngung während jedes Aufzuchtzyklus auf einen Arbeitsgang mit einem oder zwei Schritten vereinfacht wird. Außerdem können Zusammensetzungen von Düngemitteln zur gesteuerten Abgabe mit niedrigen Ausbringungsraten und in Teichsystemen mit mäßigem Wasseraustausch eingesetzt werden. Daneben sind Zusammensetzungen von Düngemitteln zur gesteuerten Freisetzung bei Verwendung in Teichgewässern sicher und können von kommerziellen Lieferquellen leicht bezogen werden.

Dementsprechend liegt dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Düngemitteln zur gesteuerten Freisetzung zugrunde, um Nährstoffe in geschlossene wasserführende Ökosysteme wie beispielsweise Teiche, Binnenseen, Wassereinzugsgebiete und andere wasserführende Lebensräume zuzuführen, um so das Wachstum von Phytoplanktonalgen im Wasser in effizienterer und kostengünstigerer Weise zu fördern, als dies bei Einsatz zuvor bekannter Düngetechniken in der Aquakultur erreicht werden konnte.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Die vorliegende Erfindung sieht ganz allgemein ein Verfahren zur Förderung von Populationen von Lebewesen im Wasser in einem geschlossenen wasserführenden Lebensraum vor, zu welchem der Einsatz einer Zusammensetzung von Düngemittel für die gesteuerte Freisetzung in den Lebensraum gehört, das sich dadurch auszeichnet, daß die Zusammensetzung von Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung aus einem körnigen Kernmaterial und einem Freisetzungsmaterial besteht, das mit dem Kernmaterial umgesetzt wird oder mit dem das Kernmaterial beschichtet ist, wobei das Kernmaterial aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Phosphor-, Stickstoff- und Kaliumspendern und deren Gemischen besteht, und wobei die Zusammensetzung von Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung in der Weise formuliert ist, daß das Kernmaterial aus dem Freisetzungsmaterial in ausreichender Menge in das geschlossene wasserführende Ökosystem langsam mit gesteuerter Geschwindigkeit bei einmaliger Ausbringung der Zusammensetzung von Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung freigesetzt wird, um Nährstoffe in angemessener Form zur Unterstützung des Wachstums von Phytoplanktonalgen in dem Ökosystem über einen längeren Zeitraum zu unterstützen, ohne daß eine mehrfache Ausbringung von Düngemittel erforderlich ist, wodurch die Populationen an Lebewesen im Wasser in dem geschlossenen wasserführenden Ökosystem über diesen längeren Zeitraum gefördert werden.

Lebewesen im Wasser, die durch die Population von Phytoplanktonalgen in dem wasserführenden Lebensraum unterstützt werden, umfassen eine große Auswahl an Süßwasser-, Brackwasser- und Salzwasserfischen wie auch Schalentiere wie beispielsweise Krabben, Shrimps, Muscheln, Krebse und dergleichen. Mit dem Begriff "Lebewesen im Wasser" sollen im Zusammenhang mit dieser Beschreibung alle Lebensformen im Wasser einbezogen werden. Somit ergeben sich aus der Verwendung von Düngemitteln zur gesteuerten Freisetzung als Systeme zur Versorgung mit Nährstoffen zur Anreicherung von Populationen von Phytoplankton im Wasser bei der Aufzucht in Aquakultur in Binnenseen und Teichen erhebliche Implikationen vom Standpunkt von Unternehmungen wie Sportfischereiteichen, Teichen zur Aufzucht von Weisen oder Petermännchen, Köderfischen und Krebsen, Teichen auf Krabbenfarmen; der Aufzucht von Tropenfischen; Aquakulturanlagen zur Aufzucht von Exoten wie Alligatoren, Aalen oder anderen Novitäten oder hochwertigen Speisefischen; Fischteichen zur Aufzucht von Setzfischen und ähnlichen Betrieben aus.

Geeignete Zusammensetzungen von Düngemitteln zur erfindungsgemäßen Verwendung wurden bereits unter verschiedenen Bezeichnungen im Bereich der Landwirtschaft und des Gartenbaus erwähnt, unter anderem als Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung, gesteuert bzw. kontrolliert verfügbare Düngemittel, Mittel zur langsamen Abgabe, langsam wirkende Mittel, Mittel zur dosierten Freisetzung, Düngemittel zur linearen Freisetzung und zur verzögerten Freisetzung (die hier alle mit dem Sammelbegriff Düngemittel zur "gesteuerten Freisetzung" einbezogen werden).

Bei den Düngemitteln zur gesteuerten Freisetzung zur erfindungsgemäßen Verwendung handelt es sich um körnige Düngemittel bzw. Düngemittel in Granulatform, die entweder als Reaktionsprodukte oder als beschichtete Produkte hergestellt werden können. Als Beispiele für Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung in Form von körnigen Reaktionsprodukten zur erfindungsgemäßen Verwendung werden hier Reaktionsprodukte von Ureaformaldehyd (UF) genannt, beispielsweise Ureaform, Methylenurea-Substanzen und MDU/DMTU-Zusammensetzungen, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 4,378,238 mit dem Titel "Düngemittelzusammensetzung zur gesteuerten Freisetzung in Granulatform" beschrieben werden, deren Offenbarung hier durch Querverweis mit einbezogen wird; ebenso Reaktionsprodukte von Urea-Aldehyden anderer Art, wie beispielsweise Isobutyliden-Diurea (IBDU), Guanylurea-Substanzen und Crotonyliden-Diurea (CDU); andere Reaktionsprodukte wie beispielsweise Düngemittel auf Oxamid- und Melamin-Basis, anorganische Metallkomplexe wie Magnesium-Ammonium-Phosphat (Magamp), Magnesium-Kalium-Phosphat und dergleichen.

Bei den beschichteten Düngemitteln zur gesteuerten Freisetzung für die Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Produkte, bei denen lösliche Kernkörnchen aus Düngemittelsubstanz (Substrate) mit einer in Wasser unlöslichen oder semipermeablen Beschichtung oder einem Freisetzungsmaterial überzogen sind, welches die Geschwindigkeit einschränkt oder steuert, mit der Wasser in die löslichen Düngemittelkerne eindringt, und welches die Geschwindigkeit steuert, mit der löslich gemachte Düngestoffe aus den Körnchen an die außen vorhandene Umgebung freigesetzt werden. Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird die Beschichtung bzw. das Freisetzungsmaterial auf das Kernmaterial in einer Menge von rund 0,5 bis 35% (Gew.-%) aufgebracht.

Beispiele für beschichtete körnige Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung sind Mittei, bei denen Schwefel als Beschichtungsmaterial verwendet wird, und ebenso Mittel, bei denen ein Wachs und/oder ein Polymermaterial zum Einsatz kommt, und auch die Hybridprodukte, bei denen eine mehrlagige Beschichtung aus Schwefel und Polymermaterial verwendet wird. Zu den zur Verwendung gemäß dieser Erfindung geeigneten Polymeren gehören Polyvinylchlorid, polyvinylidenchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen-Terephthalat, Polyurethan, Polyamide, Copolymere aus Dicyclopentadien und pflanzlichen Ölen wie zum Beispiel Leinöl oder Sojaöl, copolymere Mischungen aus vorwiegend Vinylidenchlorid-Monomeren und ethylenisch ungesättigten Comonomeren, Salze von sulfurierten Elastomeren und deren Gemische. Des weiteren eignen sich besonders für die Verwendung gemäß dieser Erfindung auch Polymerbeschichtungen, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4,657,576 mit dem Titel "Düngemittelzusammensetzung in Granulatform mit gesteuerter Freisetzung und Verfahren zu deren Herstellung"; Nr. 5,089,041 mit dem Titel "Verkapselte Düngemittel zur langsamen Freisetzung"; Nr. 5,300,135 mit dem Titel "Abriebfeste Beschichtungen für Düngemittel"; und Nr. 5,219,465 mit dem Titel "Schwefelbeschichtete Düngemittel und Verfahren zu deren Herstellung" beschrieben werden, deren jeweilige Offenbarung hier durch Querverweis mit einbezogen wird.

Außerdem ist es von Vorteil, Stoffe als Sauerstoffträger, wie zum Beispiel Peroxide, Nitrate und deren Gemische, in die erfindungsgemäßen Düngemittelzusammensetzungen zur gesteuerten Freisetzung einzubeziehen oder derartige Sauerstoffträger bzw. Oxidationsmittel in Kombination mit den Düngemittelzusammensetzungen zur gesteuerten Freisetzung vorzusehen. Bevorzugte Oxidationsstoffe zur erfindungsgemäßen Verwendung umfassen beispielsweise Kalziumperoxid, Natriumperoxid, Kaliumperoxid, Kalziumnitrat, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Ammoniumnitrat, Magnesiumnitrat und deren Mischungen.

Es ist außerdem von Vorteil, zusammen mit den aus Stickstoff, Phosphor und/oder Kalium bestehenden Kernen auch Substanzen zur Versorgung mit Mikronährstoffen wie Eisen, Zink, Bor, Kalzium, Magnesium, Schwefel, Mangan, Kupfer, Molybdän, Kobalt und deren Gemische zu formulieren oder diese Mikronährstoffe können separat bei den Zusammensetzungen gemäß dieser Erfindung formuliert werden. Die Mikronährstoffe selbst können zusammen oder getrennt formuliert werden. Besonders bevorzugt wird die Einbeziehung solcher Mikronährstoffe für die Zwecke in der Aquakultur in Form von Chelaten oder Salzen in Form von Nitraten, Phosphaten, Oxiden, Chloriden, Boraten, Molbydaten, Sulfaten und deren Gemischen in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen oder zusammen mit diesen.

In Abhängigkeit von den jeweils gezüchteten Lebewesen, von der Wasserqualität und von den Umgebungsbedingungen schwanken die Anforderungen an die Produktion von Düngemitteln für die Aquakultur über einen weiteren Bereich. Typischerweise betragen empfohlene Abgabemengen für Stickstoff, Phosphor und Kalium pro Aufzuchtzyklus:

0-100 lbs pro Acre Oberfläche für Stickstoff (N)

0-800 lbs pro Acre Oberfläche für Phosphor (P&sub2;O&sub5;)

9-50 lbs pro Acre Oberfläche für Kalium (K&sub2;O).

Die Kernmaterialien des Düngemittels werden speziell so formuliert, daß je nach den Umweltparametern und den Aufzuchtparametern eine Freisetzung über einen Zeitraum von einem Monat bis zwölf Monaten gegeben ist. Typische Kernmaterialien des Düngemittels werden so formuliert, daß im Süden der Vereinigten Staaten eine Freisetzung über 8 bis 9 Monate hinweg eingestellt wird.

Die nachstehenden Beispiele sollen die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einschließlich bevorzugter Zusammensetzungen und Verfahren zu ihrer Verwendung sowie Bewertungen von Zusammensetzungen und Verfahren nach dem Stand der Technik zu Vergleichszwecken illustrieren. Bei allen Prozent-Angaben handelt es sich, soweit nichts anderes angegeben ist, um Gewichts-Prozent.

Beispiel 1

In Teichen im Erdreich bei der Forschungsabteilung für Fischzucht der Universität Auburn in Auburn (Alabama) wurden Versuche durchgeführt. Für einen Versuch wurden sechs Teiche mit einer Größe von 6 Hektar (ha) und für einen weiteren Versuch ein Teich von der Größe von 0,022 ha verwendet. Die Teiche waren flach und ihre Tiefe lag zwischen 0,25 m nahe den Uferbereichen und 1,5 m an den Bodenablaufrohren. Im Mittel hatten die Teiche eine Tiefe von 1 m. Der Wasserspiegel wurde durch wöchentlichen Zusatz von weichem, nährstoffarmem Wasser aus einem nahegelegenen Reservoir in einem mit Waldbäumen bestanden Einzugsgebiet aufrechterhalten.

Zur Verbesserung der Sicherung der Wasserqualität in den Teichen wurde mit verschiedenen Praktiken gearbeitet. Die Zulaufrohre wurden mit einem hochwirksamen Einlegesohlenmaterial abgedeckt, um ein Eindringen von Wildfischen oder schädlichen wirbellosen Tieren zu verhindern. Nach der Ernte im Vorjahr wurden die Teiche vollständig abgelassen und man ließ sie gründlich austrocknen. Vor der Befüllung der Teiche wurden hochgewachsene Grasbüschel im Erdreich mit Glyphosat eingesprüht oder von Hand entfernt. In alle Bodenablaufrohre wurden Kunststoffsiebe eingepaßt, um ein zufälliges Entweichen von Fischen zu verhindern, und ebenso wurden in einigen Teichen auf die Bodenablaufrohre Verlängerungsstücke aufgesetzt (PVC-Rohrstücke mit einem Durchmesser von 10 cm), um in allen Teichen ein gleiches oder ähnliches Volumen zu erreichen. Über die Teichböden wurde Kalk für landwirtschaftliche Zwecke in einer Menge von 600 kg/ha aufgestreut.

Zur Plazierung der Proben der Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung (die nachstehend als "CRF-Proben" bezeichnet werden) sowie von Proben von körnigem löslichen Düngemittel zur sofortigen Freisetzung (die nachstehend als "körnige Düngemittelproben" bezeichnet werden) wurden kistenartige hölzerne Plattformen gebaut und an vorhandenen Pfählen so verankert, daß sich die Plattformen etwa 30 cm tief im Wasser befanden. Für die Behandlung mit den Proben eines körnigen Düngemittels war die Grundlage eine "standardmäßige" Ausbringungsrate von 9 kg P&sub2;O&sub5;/ha bei zehn Ausbringungen pro Saison. Die Teiche wurden nach dem Zufallsprinzip in drei Behandlungsgruppen unterteilt. Eine Behandlungsgruppe stellte die Vergleichsgruppe dar, in welcher das körnige Düngemittel als Düngestoffspender eingesetzt wurde. Bei den beiden anderen Behandlungsgruppen wurde jeweils mit CRF-Düngemittelproben mit einer jeweiligen Ausbringungsrate von 100% bzw. 50% gearbeitet.

Die Nährstoffspender für die Proben des löslichen körnigen Düngemittels waren Ammoniumnitrat (33,5% N), Tripelsuperphosphat (46% P&sub2;O&sub5;) und Pottaschenmuriat (60 % K&sub2;O). Die Nährstoffbestandteile in den CRF-Proben waren Ammoniumnitrat (33,5% N), Ammoniumphosphat (11- 18% N, 48% P&sub2;O&sub5;) und Kaliumsulfat (50% K&sub2;O).

Bei den zu diesen Versuchszwecken verwendeten CRF-Proben handelte es sich um leicht verfügbare kommerzielle Produkte, wie sie unter dem Warenzeichen "Osmocote" von Grace Sierra Company (heute The Scotts Company) vertrieben werden. Dieses Produkt besteht aus kleinen Granulatkörnchen (3-5 mm Durchmesser). Jedes Granulatkörnchen besitzt eine Beschichtung zur gesteuerten Freisetzung, die aus einem pflanzlichen Öl (z. B. Leinöl oder Sojaöl) besteht, das mit zyklischem Dien zur Bildung eines Dicyclopentadien-Copolymerprodukts hergestellt ist, wie dies in der US-Patentschrift 4,657,576 beschrieben ist, die hier durch Querverweis einbezogen wird.

Die bei diesen Versuchen verwendeten Osmocote-Dünger zur gesteuerten Freisetzung gehörten zur Sorte 13-13-13 (% N, % P&sub2;O&sub5;, % K&sub2;O) und erwiesen sich als besonders gut für den Einsatz gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet.

In den mit Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung behandelten Teichen wurde am 21. März einmalig eine Menge von 45 bzw. 90 kg (N, P&sub2;O&sub5;, K&sub2;O)/ha ausgebracht. In die mit körnigem löslichen Düngemittel behandelten Teiche wurde am 21. März eine Menge von 9 kg (N, P&sub2;O&sub5;, K&sub2;O)/ha eingebracht, worauf diese Ausbringung am 5. April, am 18. April, am 9. Mai, am 30. Mai, am 21. Juni, am 20. Juli, am 20. August und am 20. September wiederholt wurde, um entsprechend den in der nachstehenden Tabelle 1 ausgewiesenen Daten für die richtigen Ausbringungsdaten zu sorgen:

Tabelle 1

Menge an Düngemittelbestandteilen pro jährlicher Saison für drei verschiedene Behandlungen, wurde zweimal wiederholt.

* Dies schlägt sich nieder in 9 kg (N, P&sub2;O&sub5;, K&sub2;O)/ha pro einzelner Ausbringung.

Gegen Ende Februar wurden alle Teiche mit Klumpfisch (Lepomis macrochirus) und Rotohren-Sonnenbarsche (L. microlophus) in einer Menge von 6000 Stück/ha bzw. 240 Fischen pro Teich besetzt. Das durchschnittliche Lebendgewicht pro Fisch betrug 1 g. Zwischen 16. März und 13. April wurden zur Unkrautbekämpfung insgesamt 13 Graskarpfen (Ctenopharyngodon idella) mit einem durchschnittlichen Aussetzgewicht von 13 g in alle Teiche eingesetzt. Am 16. Mai wurden in alle Teiche zwanzig Jungfische der Art Tilapia (Tilapia nilotica) gesetzt. Die Teiche wurden während der ersten Oktoberwoche abgelassen und die Fische dann eingesammelt und gewogen, um die gesamte Aufzuchtleistung zu ermitteln. Auch wurden die Wiege- und Zähldaten für die Fische jeder Spezies jeweils aufgezeichnet und der Ertrag sowie die prozentuale Überlebensrate bei diesem Versuch berechnet; diese Daten sind tabellarisch in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengefaßt:

Tabelle 2

Übersicht über die Mittelwerte der Fischaufzucht in Teichen, die mit einer Standarddosis von körnigem Düngemittel (13-13-13) und mit einem Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung (13-13-13) in zwei Dosierungshöhen behandelt wurden. Jede Behandlung wurde zweimal wiederholt.

An zwei Stellen wurden mit Hilfe eines Wasserprobennehmers von 90 cm zwei Wasserproben pro Teich entnommen und in Polyethylenflaschen von 1 Liter gegeben. Die Analysen wurden im allgemeinen noch am selben Tag vorgenommen. Alle Proben wurden auf löslichen reaktiven Phosphor (SRP), die gesamte Phosphormenge (TP), die Gesamtmenge an Ammoniak-N (TAN), Nitrat-N, den pH-Wert und Chlorophyll a analysiert. Es wurden auch Messungen mit der Secchi-Scheibe und der Hell-Dunkel-Flasche vorgenommen. Alle zwei Wochen wurden die gesamte Alkalinität und die Gesamthärte bestimmt. Bei den Analysen zur Bestimmung der Parameter SRP, TP, pH-Wert, Chlorophyll a, Hell- Dunkel-Flasche, Gesamt-Alkalinität und Gesamthärte wurden die von der American Public Health Association (1992) herausgegebenen Verfahrensrichtlinien eingehalten. Außerdem wurde zur Untersuchung auf Nitrat-N nach den Verfahrensrichtlinien nach Hach (1989) gearbeitet, wobei eine modifizierte Form des Kadmium-Reduktionsverfahrens (Nitra Ver 5) herangezogen wurde. Zur Bestimmung des TAN-Wertes wurde mit dem Salicylat-Verfahren gearbeitet. Es wurde vor Ort mit einer 125-ml-Flasche aus Polyethylen eine dritte Probe gezogen und mittels des Verfahrens mit induktiv gekoppeltem Plasma (Inductively Coupled Plasma Method, ICP) zur Bestimmung von Kalium im Labor für Bodenanalysen an der Auburn University analysiert. Die Nachweisgrenzen betrugen 0,01 mg/l bei SRP, 0,01 mg/l bei TP, 0,02 mg/l bei TAN, 0,005 bei NO&sub2;-N, 0,01 mg/l bei NO&sub3;-N, 0,07 mg/l bei K, 0,5 mg/l für die primäre Produktivität brutto, 5 mg/l bei der Gesamt- Alkalinität und Gesamthärte, 5 cm bei der Tiefe der Secchi-Scheibe und 0,1 Einheiten beim pH-Wert. Andere nützliche Nährstoff- und Ionen-Konzentrationen wurden mit diesem Verfahren ebenfalls gemessen; die Messungen erfaßten unter anderem P, Ca, Mg, Na, Si, Cu, Fe, Mn, Zn, B, Mo, Al, Ba, Co, Cr und Pb. In den Teichen wurde die Temperatur täglich mit einem Min-/Max-Thermometer gemessen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind tabellarisch in der nachstehenden Tabelle 3 aufgeführt:

Tabelle 3

Übersicht über die Mittelwerte der Variablen der mittleren Wasserqualität in den Teichen, die mit einer Standarddosis eines körnigen Düngemittels (13-13-13) und einem Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung (13-13-13) in zwei verschiedenen Dosierungen im Laufe des Jahres 1992 behandelt wurde. Jede Behandlung wurde zweimal wiederholt.

Beispiel 2

Es wurden zwölf Aquakultur-Teiche mit einer Fläche von 0,02 bis 0,07 Hektar (ha) mit Proben eines CRF-Düngemittels zu Evaluierungszwecken in einer Versuchsreihe behandelt, wobei entsprechende Untersuchungen vorgenommen wurden. Diese Versuche wurden unter ähnlichen Bedingungen wie die vorstehend bei Beispiel 1 beschriebenen durchgeführt, allerdings mit dem Unterschied, daß anstelle der körnigen Proben bzw. Granulatproben aus Beispiel 1 hier Proben eines löslichen flüssigen Düngemittels eingesetzt wurden.

Zur Pflege der Teiche kamen die gleichen Praktiken wie bei den vorangegangenen Versuchen zum Einsatz. An der Grundlinie entnommene Wasserproben zeigten, daß die Gesamtalkalinität in den meisten Teichen niedrig lag (< 20 mg/l als CaCO&sub3;). Die Teichböden wurden am 17. März mit Kalk in einer Menge von 700 kg/ha behandelt. Im Vergleich zu den bei Beispiel 1 angegebenen Untersuchungsbedingungen wurden die Proben bei geringeren Ausbringungsraten (< 90 kg P&sub2;O&sub5;/ha) pro Saison untersucht. Demgemäß wurden in der zweiten Untersuchungsreihe die Teiche nach dem Zufallsprinzip vier Behandlungsgruppen gemäß Tabelle 4 wie folgt zugeordnet:

Tabelle 4

Menge an Düngemittelbestandteilen pro Saison für vier verschiedene Behandlungen. Die Nährstoffe wurden zwischen dem 20. April und dem 13. September unter Verwendung einer Probe eines flüssigen Düngemittels ausgebracht. Einer einmaligen Ausbringung einer CRF-Probe lag eine Ausbringungsrate von 9 kg P&sub2;O&sub5;/ha bei zehn Anwendungen pro Saison zugrunde. Jede Behandlung wurde dreimal wiederholt.

Hier diente Ammonium-Polyphosphat (10% N, 34% P&sub2;O&sub5;) als Nährstoffquelle für die Behandlungen mit flüssigem Düngemittel. Die Anwendung des flüssigen Düngemittels bestand darin, daß das Düngemittel in einem Eimer Wasser verdünnt und gleichmäßig über die Teichflächen verteilt ausgebracht wurde. Alle Teiche wurden am 20. April gedüngt. In den für die Behandlung mit flüssigem Düngemittel vorgesehenen Teichen wurde das Düngemittel auch am 11. Mai, 7. Juni, 22. Juni, 19. Juli und 16. August ausgebracht.

Trotz Düngung kam es in wenigen Teichen (2) zur Phytoplanktonblüte. Am 20. Mai wurde entschieden, die Teiche systematisch abzulassen (80% des Volumens), dann das problematische Unkraut und die Algen von Hand zu entfernen und alle Teiche neu aufzufüllen. Diese Arbeit wurde im Verlauf von zwei Wochen ausgeführt. Wegen dieser Aktion wurde vorhandener Osmocote-Dünger ebenfalls entfernt und am 7. Juni in allen Teichen, die mit Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung behandelt werden sollten, wieder ersetzt. Am 9. Juni wurden dann alle Teiche wieder mit Kalk (600 kg/ha) behandelt.

Gegen Ende Februar wurden alle Teiche mit Jungfischen vom Sonnenbarsch in einer Menge von 6000 Tieren/Hektar besetzt. Zwischen dem 1. März und dem 26. Mai wurden die Teiche mit Graskarpfen in einer Menge von 125 Tieren/ha besetzt. Zwischen dem 13. und 15. September wurden die Teiche abgelassen und alle Fische aufgenommen. Alle gesammelten Fische wurden gewogen und gezählt. An allen Graskarpfen wurden das Gewicht und die Länge gemessen. Bei den jungen Sonnenbarschen wurde die Anzahl der Tiere anhand der gewogenen und ausgezählten Proben geschätzt. Diese Daten wurden zur Berechnung des Ertrags und der prozentualen Überlebensrate bei ausgewachsenen Sonnenbarschen, jungen Sonnenbarschen und Graskarpfen herangezogen und sind in der nachstehenden Tabelle 5 zusammengefaßt:

Tabelle 5

Übersicht über die Werte der mittleren Fischproduktion in Teichen, die mit einer Standarddosis eines flüssigen Düngemittels (10-34-0) und einem Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung (13-13-13) in drei Dosierungshöhen behandelt wurden. Jede Behandlung wurde zweimal wiederholt.

Außerdem wurde die Wasserqualität nach denselben Verfahrensrichtlinien wie bei Beispiel 1 bewertet; die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 6 zusammengefaßt:

Tabelle 6

Übersicht über die Mittelwerte der Variablen der mittleren Wasserqualität in den Teichen, die mit einer Standarddosis eines flüssigen Düngemittels (10-34-0) und einem Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung (13-13-13) in drei verschiedenen Dosierungen behandelt wurde. Jede Behandlung wurde dreimal wiederholt.

Diese Untersuchungen haben den Nachweis erbracht, daß Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung mit viel geringeren Ausbringungsraten eingesetzt werden können und hinsichtlich der Wasserqualität und der Fischaufzucht gegenüber den Düngetechniken nach dem Stand der Technik ähnliche Ergebnisse erbringen. Außerdem macht die Verwendung der Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung in der Aquakultur den beträchtlichen kommerziellen Vorzug möglich, daß nur einmal pro Saison gedüngt werden muß. Darüber hinaus bewahren Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung wertvolle Nährstofflieferanten und funktionieren in Systemen mit mäßigem Wasseraustausch sehr gut, wie hier nachgewiesen wurde.


Anspruch[de]

1. Verfahren zur Förderung von Populationen von Lebewesen im Wasser in einem geschlossenen wasserführenden Ökosystem, welches die Ausbringung einer Zusammensetzung von Düngemitteln zur gesteuerten Freisetzung in das Ökosystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung von Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung aus einem körnigen Kernmaterial und einem Freisetzungsmaterial gebildet wird, das mit dem Kernmaterial umgesetzt wird oder mit dem das Kernmaterial beschichtet ist, wobei das Kernmaterial aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Phosphor-, Stickstoff- und Kaliumspendern und deren Gemischen besteht, und wobei die Zusammensetzung von Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung in der Weise formuliert ist, daß das Kernmaterial aus dem Freisetzungsmaterial in ausreichender Menge in das geschlossene wasserführende Ökosystem langsam mit gesteuerter Geschwindigkeit bei einmaliger Ausbringung der Zusammensetzung von Düngemittel zur gesteuerten Freisetzung freigesetzt wird, um Nährstoffe in angemessener Form zur Unterstützung des Wachstums von Phytoplanktonalgen in dem Ökosystem über einen längeren Zeitraum bereitzustellen, ohne daß eine mehrfache Ausbringung von Düngemittel erforderlich ist, wodurch die Populationen an Lebewesen im Wasser in dem geschlossenen wasserführenden Ökosystem über diesen längeren Zeitraum gefördert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Zusammensetzung ein Reaktionsprodukt von Ureaformaldehyd ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Reaktionsprodukt von Ureaformaldehyd aus der Gruppe gewählt wird, die aus Ureaform, Methylenurea-Substanzen und MDU/DMTU-Zusammensetzungen besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Zusammensetzung aus der Gruppe gewählt wird, die aus Isobutyliden-Diurea, Crotonyliden-Diurea, Oxamid, Melamin, Magnesium-Ammonium-Phosphat, Magnesium-Kalium-Phosphat, Guanylurea und Gemischen aus diesen Substanzen besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Freisetzungsmaterial eine Polymerzusammensetzung ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Polymerzusammensetzung aus der Gruppe gewählt wird, die aus Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen-Terephthalat, Polyurethan, Polyamiden, Copolymeren von Dicyclopentadien und pflanzlichem Öl, Copolymergemische vorwiegend aus Vinylidenchlorid-Monomeren und ethylenisch ungesättigten Comonomeren, Salzen von sulfurierten Elastomeren und Gemischen aus diesen Substanzen besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem die Polymerzusammensetzung ein Produkt aus einem Dicyclopentadien- Copolymer ist, das durch Umsetzung eines pflanzlichen Öls mit einem zyklischen Dien gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Freisetzungsmaterial ein Schwefelüberzug ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem über dem Schwefelüberzug eine polymere Außenbeschichtung aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem ein Oxidationsmaterial in die Düngemittel-Zusammensetzung zur gesteuerten Freisetzung einbezogen ist, welches dabei aus der Gruppe gewählt wird, die aus Peroxiden, Nitraten und deren Gemischen besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem das Oxidationsmaterial aus der Gruppe gewählt wird, die aus Kalziumperoxid, Natriumperoxid, Kaliumperoxid, Kalziumnitrat, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Ammoniumnitrat, Magnesiumnitrat und Gemischen aus diesen Substanzen besteht.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem in die Düngemittel-Zusammensetzung zur gesteuerten Freisetzung ein Mikronährstoff einbezogen ist, wobei das Material mit dem Mikronährstoff aus der Gruppe gewählt wird, die aus Eisen, Zink, Bor, Kalzium, Magnesium, Schwefel, Mangan, Kupfer, Molybdän, Kobalt und Gemischen aus diesen Elementen besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem das Material mit dem Mikronährstoff ein Chelat oder ein Salz ist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Nitraten, Phosphaten, Oxiden, Chloriden, Boraten, Molybdaten, Sulfaten und deren Gemischen besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Freisetzungsmaterial als Beschichtung auf dem Kernmaterial in einer Menge von rund 0,5 bis 35% (Gew.-%) aufgebracht wird.







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