Die Erfindung betrifft stickstoffhaltige Langzeitdüngemittel, Verfahren zu ihrer Herstellung
und ihre Verwendung.
Düngemittel mit Langzeitwirkung haben gegenüber konventionellen mineralischen oder
organischen Düngemitteln viele Vorteile. Sie bieten eine bedarfsgerechtere Anlieferung
der Nährstoffe an die Pflanze und verbessern dadurch die Nährstoffausnutzung. Dies
führt zu einer Verringerung von Nährstoffverlusten, wodurch die Umweltbelastung
reduziert und die Effizienz der Düngung gesteigert wird. Außerdem erlauben sie es,
Arbeitsgänge und Betriebsmittel und somit agrarwirtschaftliche Kosten einzusparen.
Eine Langzeitwirkung von Düngemitteln kann auf unterschiedlichen Wegen erreicht
werden. Eine Möglichkeit ist es, in Wasser leichtlösliche granulierte Düngemittel mit einer
wasserunlöslichen Hülle zu umgeben. Die Nährstofffreisetzung aus solchen umhüllten
Düngemitteln erfolgt verzögert, da die Nährstoffe erst durch die Hüllschicht hindurch
diffundieren müssen bevor sie von den Wurzeln aufgenommen werden können. Eine andere
Möglichkeit besteht darin, die Nährstoffe in Form von chemischen Verbindungen
auszubringen, in der sie zunächst nicht pflanzenverfügbar sind. Erst nach Ablauf eines
vorgelagerten Freisetzungsschrittes, z. B. einer chemischen Hydrolyse, einer enzymatischen
Spaltung und/oder einer mikrobiellen Umsetzung, liegen die Nährstoffe in einer für die
Pflanzen verwertbaren Form vor. Derartige Düngemittel werden auch als chemische
Langzeitdünger bezeichnet.
Die Idee der chemischen Langzeitdünger stammt bereits aus dem vorigen Jahrhundert.
Damals regten Liebig in Deutschland und Murray in England an, Nährstoffe in Form
schwerlöslicher Salze für die Pflanzenernährung einzusetzen, siehe auch Ullmann's
Encyclopedia of Industrial Chemistry 1987, Vol. A 10, S. 363 ff. Das erste Patent über einen
Langzeitdünger mit geringer Löslichkeit auf Basis Harnstoff und Formaldehyd wurde 1924
angemeldet (DRP 431585). Die kommerzielle Produktion begann in den fünfziger Jahren
in den USA.
In WO 94/15891 A1 werden Alkylen-Harnstoff-Verbindungen als Langzeitdünger erwähnt.
Der Acetylendiharnstoff ist aus JP 45005420 als Langzeitdünger bekannt. Ein
Düngemittelpräparat, das als Gemisch auch Isobutylidendiharnstoff enthält und durch Granulieren
hergestellt wurde, ist in DE 25 53 929 A1 beschrieben.
Heute werden eine ganze Reihe von stickstoffhaltigen Substanzen hergestellt und als
Langzeitdünger vermarktet. Die drei mit Abstand wichtigsten sind dabei die Kondensationsprodukte
aus Harnstoff und Formaldehyd, Isobutyraldehyd bzw. Acetaldehyd, die als
Methylenharnstoff, Isobutylidendiharnstoff (IBDU) und Crotonylidendiharnstoff (CDU)
bezeichnet werden.
Weltweit wurden im Düngejahr 1995/1996 etwa 317.000 t derartiger Langzeitdünger
produziert, davon 225.000 t Methylenharnstoffe, 82.000 t IBDU und CDU enthaltende
Düngemittel sowie ca. 10.000 t Düngemittel mit sonstigen Verbindungen.
Unter den in kleinerem Maßstab hergestellten Substanzen finden sich sowohl cyclische
als auch nichtcyclische Strukturen. Zu nennen sind hier Oxamid, Acetylendiharnstoff,
Melamin, substituierte Triazone, Ethylendiharnstoff und Triuret.
Diese bekannten Stickstoff-Langzeitdünger unterscheiden sich zum Teil stark in ihrer
jeweiligen Wirkungsdauer. Während bei Substanzen mit einer kürzeren Wirkungsdauer die
Wirkung relativ rasch nachlässt, zeigen sich bei einer alleinigen N-Düngung mit
Verbindungen mit längerer Wirkungsdauer häufig Stickstoffmangelsymptome am Anfang der
Kulturzeit, da die Mineralisation aus diesen Materialien heraus oft erst verzögert einsetzt.
Außerdem sind nicht alle diese Verbindungen uneingeschränkt pflanzenverträglich,
sondern führen in Abhängigkeit von der Aufwandmenge und der gedüngten Kultur zu
Pflanzenschäden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Düngemittelzubereitungen
bereitzustellen, die als N-Langzeitdünger geeignet und den bekannten Substanzen, vorzugsweise
im Bereich Pflanzenverträglichkeit, Wirkungsdauer und Gleichmäßigkeit der
Nährstoffanlieferung, überlegen sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein stickstoffhaltiges
Langzeitdüngemittel, enthaltend ein Gemisch aus Acetylendiharnstoff und mindestens einem weiteren
organischen stickstoffhaltigen Düngemittel gemäß Anspruch 1.
Es wurde erfindungsgemäß gefunden, dass sich die Wirkung von Acetylendiharnstoff mit
weiteren organischen stickstoffhaltigen Düngemitteln nicht nur additiv aus den
Eigenschaftsprofilen der Einzelkomponenten ableitet, sondern dass sich darüber hinaus
synergistische Effekte zeigen, die zu einer unerwartet starken und lang anhaltenden
Unterstützung des Pflanzenwachstums führen.
Das mindestens eine weitere organische stickstoffhaltige Düngemittel kann aus allen
bekannten geeigneten derartigen Düngemitteln ausgewählt sein. Vorzugsweise ist das
mindestens eine weitere organische stickstoffhaltige Düngemittel ausgewählt aus Methylenharnstoff,
Isobutylidendiharnstoff, Crotonylidendiharnstoff, substituierten Triazonen,
Triuret oder Gemischen davon.
Besonders bevorzugt ist das mindestens eine weitere organische stickstoffhaltige
Düngemittel Isobutylidendiharnstoff.
Derartige organische stickstoffhaltige Düngemittel sind bei verschiedenen Firmen
erhältlich.
Für eine nähere Beschreibung von Oxamid kann auf EP 0 578 240 A2, für
Acetylendiharnstoff auf JP-A-62 288 184, für substituierte Triazone auf US 4,778,510, für
Ethylendiharnstoff auf JP-A-49 013 268 und für Triuret auf JP-A-90 35 152 verwiesen werden.
Acetylendiharnstoff und weitere organische stickstoffhaltige Düngemittel liegen
vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 9 bis 9 : 1, besonders bevorzugt 1 : 3 bis 3 : 1,
insbesondere 3 : 2 bis 2 : 3 vor.
Die erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel können außerdem weitere Bestandteile
enthalten, wie sie üblicherweise in Einzel- und Mehrnährstoffdüngemitteln vorkommen.
Beispielsweise können sie zusätzlich Harnstoff oder Stickstoff, Kalium, Phosphor und/oder
Magnesium in Form anorganischer Salze, oder Gemische davon, enthalten. Leicht
lösliche Stickstoffkomponenten sind beispielsweise Ammoniumnitrat, Ammoniumsulfat oder
Harnstoff. Weitere einsetzbare Salze sind beispielsweise MAP, DAP, Kaliumsulfat,
Kaliumchlorid, Magnesiumsulfat. Diese zusätzlichen Bestandteile können neben den
erfindungsgemäßen Gemischen Hauptbestandteile der Langzeitdüngemittel sein. Ferner
können neben den Hauptbestandteilen noch Sekundärnährstoffe vorliegen. Beispielsweise
können Sekundärnährstoffelemente ausgewählt sein aus Ca, S und B. Es können auch
Spurenelemente, ausgewählt aus Fe, Mn, Cu, Zn, Mo oder Gemische davon in Form
anorganischer Salze vorliegen. Geeignete Mengen für die Sekundärnährstoffe oder
Spurenelemente sind Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
Langzeitdüngemittel. Weitere mögliche Inhaltsstoffe sind Pflanzenschutzmittel wie Insektizide oder
Fungizide, Wachstumsregulatoren, Nitrifikationsinhibitoren oder Gemische davon.
Weitere mögliche Inhaltsstoffe der erfindungsgemäßen Düngemittel sind beschrieben in
Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1987, Band A10, Seiten 363
bis 401, DE 41 28 828 A1, DE 19 05 834 A1, DE 196 31 764 A1.
In DE 25 53 929 A1 wird ein gemischtes Düngemittelpräparat, das
Isobutylidendiharnstoff enthält, durch trockenes Mischen der Bestandteile und ggf. durch ein
gemeinsames Granulieren hergestellt.
WO 94/15891 A1 beschreibt die Herstellung eines Ammoniumphosphate-Alkylen-
Harnstoffes in Granulatform aus Metallammoniumphosphat und bevorzugt
Methylenharnstoff.
Die Umsetzung von Acetylen und Harnstoff zu einem Hexahydropyrimidin-Derivat,
eines N-Langzeitdüngemittels, wird in JP 45005420 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel können auch ganz oder teilweise
beschichtet sein, wie es in WO 97/28103 A1 oder DE 196 31 764 A1 beschrieben ist.
Die erfindungsgemäßen stickstoffhaltigen Langzeitdüngemittel können als weitere übliche
Düngerkomponenten beispielsweise Einzel- als auch Mehrnährstoffdünger enthalten, die
einzeln oder gegebenenfalls in Kombination Nährstoffe wie Stickstoff, Kali oder Phosphor
in Form ihrer Salze enthalten. Beispiele hierfür sind NP-, NK-, PK- sowie NPK-
Düngemittel wie Kalkammonsalpeter, Ammonsulfat, Ammonsulfatsalpeter oder Harnstoff.
Die erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel können nach allgemein bekannten
Verfahren erhalten werden. Sie können beispielsweise durch Vermischen von Pulvern oder
Granalien bzw. Granulaten der Ausgangsverbindungen und gegebenenfalls nachfolgendes
Granulieren hergestellt werden. Die Herstellung von Düngemittel-Granulaten ist
beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1987, Band
A10, Seite 374 bis 385 beschrieben.
Die erfindungsgemäßen stickstoffhaltigen Langzeitdüngemittel können zur Düngung einer
Vielzahl von Pflanzen bzw. Böden eingesetzt werden. Bevorzugt werden die
Langzeitdüngemittel zur Düngung von gärtnerischen oder landwirtschaftlichen Kulturen,
insbesondere Rasen oder Zierpflanzen, verwendet. Sie werden dabei üblicherweise nach den
allgemein bekannten Verfahren auf landwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzte Flächen
aufgebracht, siehe auch Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1987,
Band A10, Seiten 398 bis 401. Wegen ihrer hohen Pflanzenverträglichkeit eignen sich die
erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel nicht nur für Düngeverfahren, bei denen der
Dünger annähernd gleichmäßig auf die Agrarfläche verteilt wird, sondern auch für die
gezielte Ablage in der Nähe der Pflanzenwurzel.
Die erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel können grundsätzlich in allen Bereichen des
Pflanzenbaus wie der Landwirtschaft und des Gartenbaus eingesetzt werden,
beispielsweise im Obst- und Gemüseanbau.
Beispiele geeigneter Kulturen sind Zierpflanzen, Rasen sowie Verzehrskulturen wie Apfel,
Birne, Erdbeere, Tomate, Paprika und andere.
Die erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine
besonders wirtschaftliche intensive Nutzung von landwirtschaftlich und gärtnerisch
genutzten Flächen ermöglichen, wobei eine Belastung der Umwelt weitgehend vermieden
wird.
Die erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel werden nach üblichen Methoden auf die
landwirtschaftlich oder gärtnerisch genutzten Flächen aufgebracht oder in das Substrat
von Topf- oder Containerkulturen eingemischt oder aufgestreut.
Für eine optimale Wachstumsförderung der Pflanzen reicht es im allgemeinen aus, die
erfindungsgemäßen Langzeitdüngemittel einmal pro Wachstumsperiode (bevorzugt zu
deren Beginn) auf die Agrarfläche aufzubringen, weil der Nährstoffbedarfsverlauf der
Pflanzen und der Freisetzungsverlauf der Düngemittelwirkstoffe übereinstimmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.
Beispiele
Zur Demonstration der guten und lang anhaltenden Wirkung der erfindungsgemäßen
Zubereitungen wurden umfangreiche pflanzenbauliche Versuche durchgeführt. Es wurden
Isobutylidendiharnstoff (IBDH), Acetylendiharnstoff (ADH), Ethylendiharnstoff (EDH),
Crotonylidendiharnstoff (CDU) und Triuret als alleinige Quellen von Langzeitstickstoff
sowie Abmischungen mit IBDH im Verhältnis 67%/33%, (Gefäßversuche) bzw. 50%/50%
(Feldversuche) geprüft. Die Dünger enthielten in gleicher Menge die anderen Haupt- und
Sekundärnährstoffe sowie etwas leichtlöslichen Mineralstickstoff für eine Anfangswirkung.
Die Gefäßversuche wurden mit Weidelgras als Prüfkultur in Mitscherlichtöpfen angelegt,
und das Gras wurde in regelmäßigen Abständen geschnitten, seine Trockenmasse wurde
bestimmt, und es wurde auf seinen N-Gehalt analysiert. Über beide Größen errechnet
sich die aufgenommene N-Menge pro Schnitt, die Addition ergibt die
Stickstoffausnutzung. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Aus Tabelle 1 wird deutlich, daß bei
Einsatz von IBDH + ADH in Kombination die Stickstoffausnutzung der Düngung deutlich
höher liegt, als wenn eine der beiden Stickstofflangzeitformen allein gegeben wird. Dabei
beträgt die N-Ausnutzung 75%, theoretisch errechnet sich aus den gegebenen Anteilen
der jeweiligen Langzeitdüngerkomponenten eine Ausnutzung von nur 59%. Die
Kombinationen von IBDH mit anderen Stickstoffformen, ohne ADH, zeigen diese Vorteile nicht.
Tabelle 1Stickstoffausnutzung durch verschiedene Langzeitdüngerkombinationen (%
Stickstoff in Blättern von Weidelgras in Relation zur insgesamt ausgebrachten Stickstoff-
Menge; Mitscherlichgefäße; 5 l Boden; 2,4 g/Gefäß N; 9 Schnitte: 23 bis 207 Tage nach
Düngung)
Neben Gefäßversuchen wurde die Düngerkombination auch in Feldversuchen an Rasen
geprüft, einem Haupteinsatzgebiet von langsamwirkenden Stickstoffformen.
Beurteilungskriterien hierbei sind der farbliche Aspekt für die optische Qualität sowie die Wuchshöhe
als Maß für die Regenerationskraft der Grasnarbe. Die Dünger wurden in einer
Aufwandmenge von 20 g/m2N in einer Gabe gegeben. Die Ergebnisse sind in Tabellen 2 und 3
zusammengefasst. Die Zahlen in den Tabellen 2 und 3 lassen erkennen, dass sowohl
beim Farbaspekt als auch bei der Wuchshöhe bei der Kombination von IBDH und ADH
Werte erreicht wurden, die über der Erwartung lagen.
So lagen die realen Boniturnoten des Farbaspektes in Tabelle 2, außer an dem Termin
124 Tage nach der Düngung, deutlich über den errechneten Vorhersagewerten. Auch hier
war zu erkennen, dass die synergistischen Wirkungen bei den anderen Kombinationen
von Langzeitdüngerformen nicht auftraten. Ein vergleichbares Bild liefert Tabelle 3 bei den
Wuchshöhen der Rasennarbe (Tab. 3).
In einem weiteren Gefäßversuch wurde die Düngerwirkung verschiedener
N-Langzeitverbindungen (ADH, IBDH, EDH, Crotonylidendiharnstoff (CDU), Methylenharnstoff (MU),
Oxamid, Triazon, Triuret und Melamin) als alleinige Quellen von Langzeitstickstoff sowie
Abmischungen mit ADH im Verhältnis 50%/50% geprüft (s. Tabelle 4).
Dabei wurde bei den Kombinationen ADH + IBDH, ADH + CDU, ADH + MU, ADH + Triazon
und ADH + Triuret eine höhere N-Ausnutzung gemessen, als rechnerisch aus den
Anteilen der Einzelkomponenten zu erwarten war. Eine synergistische Wirkung wurde
ebenfalls bei der Verwendung von Gemischen, d. h. bei der 3er Kombination der N-Formen
von ADH, mit IBDH und CDU bzw. MU, jeweils in drei gleichen N-Anteilen, beobachtet.
Tabelle 4Stickstoffausnutzung durch verschiedene Langzeitdüngerkombinationen (%
Stickstoff in Blättern von Weidelgras in Relation zur insgesamt ausgebrachten Stickstoff-
Menge; Mitscherlichgefäße; 5 l Boden; 2 g/Gefäß N; 8 Schnitte: 16 bis 124 Tage nach
Düngung, Versuchszeitraum Nov.-Mai im Gewächshaus)
Anspruch[de]
1. Stickstoffhaltiges Langzeitdüngemittel, enthaltend ein Gemisch aus
Acetylendiharnstoff und mindestens einem weiteren organischen stickstoffhaltigen
Düngemittel ausgewählt aus Methylenharnstoff, Isobutylidendiharnstoff,
Crotonylidendiharnstoff, substituierten Triazonen, Triuret oder Gemischen davon.
2. Langzeitdüngemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
mindestens eine weitere organische stickstoffhaltige Düngemittel
Isobutylidendiharnstoff ist.
3. Langzeitdüngemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, dass Acetylendiharnstoff und das mindestens eine weitere organische
stickstoffhaltige Düngemittel in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 9 bis 9 : 1 vorliegen.
4. Langzeitdüngemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass es zusätzlich Harnstoff oder Stickstoff, Kalium, Phosphor und/oder
Magnesium in Form anorganischer Salze, oder Gemische davon enthält.
5. Langzeitdüngemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass es zusätzlich Sekundärnährstoffelemente, ausgewählt aus Ca, S und B,
Spurenelemente, ausgewählt aus Fe, Mn, Cu, Zn, Mo oder Gemische davon in
Form anorganischer Salze, Pflanzenschutzmittel, Wachstumsregulatoren,
Nitrifikationsinhibitoren oder Gemische davon enthält.
