DD260511A1 - Verfahren zur stimulierung des wurzelwachstums und stabilisierung bodentechnisch meliorierter unterboeden - Google Patents

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DD260511A1
DD260511A1 DD85275855A DD27585585A DD260511A1 DD 260511 A1 DD260511 A1 DD 260511A1 DD 85275855 A DD85275855 A DD 85275855A DD 27585585 A DD27585585 A DD 27585585A DD 260511 A1 DD260511 A1 DD 260511A1
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urea
nitrogen
formaldehyde condensate
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root growth
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DD85275855A
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Inventor
Peter Steinert
Ruth Schulze
Horst Unger
Klaus Jasche
Lisa Mittag
Kurt Oehler
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Forschzent Bodenfruchtbarkeit
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stimulierung des Wurzelwachstums und Stabilisierung bodentechnisch meliorierter Unterboeden durch Anwendung eines chemischen Meliorationsmittels. In einem Arbeitsgang mit der mechanischen Unterbodenbearbeitung erfolgt die Benetzung der Oberflaeche in der primaeren Lockerstruktur ganzflaechig oder partiell. Im Ausbringungsbereich bewirkt aushaertendes Meliorationsmittel eine Fixierung der verbesserten bodenphysikalischen und -hydrologischen Eigenschaften und Herabsetzung der Wiederverdichtungsneigung. Gleichzeitig wird durch den zugefuehrten sofort pflanzenverfuegbaren Stickstoffanteil eine Stimulierung des Wurzelwachstums eingeleitet, die durch gestaffelte Pflanzenverfuegbarkeit der zugefuehrten Stickstoffverbindungen langfristig erhalten bleibt. Die anhaltende Wirkung der erhoehten biologischen Aktivitaet gleicht die mit dem langsamen Abbau und der Freisetzung des Stickstoffs nachlassende physiko-chemische Stabilisierung aus. Als chemisches Meliorationsmittel kommt eine Kombination eines triazinmodifizierten Harnstoff-Formaldehyd-Kondensates mit einer schnellen pflanzenverfuegbaren, als Haerter wirkenden Stickstoffverbindung, insbesondere Harnstoff-Ammonnitrat-Loesung, zum Einsatz.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Anwendung eines chemischen Produktes an verdichteten mineralischen Unterbodenhorizonten landwirtschaftlich genutzter Standorte bei oder nach meliorativen Eingriffen. Es werden Bodenaggregate oder vertikal orientierte Kluftflächen behandelt.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Eine wichtige Voraussetzung für hohe und stabile Erträge in der Pflanzenproduktion sind optimale physikalische Bodeneigenschaften im gesamten Profil. Die Landwirtschaftspraxis bemüht sich durch standortangepaßte Bewirtschaftungsmaßnahmen und die Ausführung der Bodenbearbeitungsmaßnahmen zu den agrotechnisch günstigsten Terminen um die Wiederherstellung des bodenphysikalischen Sollzustandes im Bearbeitungshorizont. Im Unterboden werden einmalig oder in mehrjährigem Abstand mechanische Eingriffe vorgenommen, wenn begründete Aussichten für die Effektivität der Maßnahmen bestehen.
Oft wird die Langzeitwirkung mechanischer Bearbeitungsmaßnahmen nur durch den kombinierten Einsatz chemischer Meliorationsmittel (CMM) erreicht. Um günstige Strukturverhältnisse im Bearbeitungshorizont zu fixieren und um die Bodenoberfläche gegen Verschlammung und Deflation zu schützen, werden zahlreiche Produkte und Verfahren ' vorgeschlagen. . '
Es ist bekannt, daß chemische Produkte auch am Unterboden angewendet werden. Jedoch ist das Ziel der meisten technischen Lösungen die Stabilisierung oder Abdichtung von Baugrund sowie die Fixierung von Bohrlochwandungen. Andere Produkte sollen das Bodengefüge mit einer anderen Zielstellung beeinflussen. Zum Beispiel fördert ein lineares, wasserlösliches Polymer von Äthylenoxid den Wassertransport durch das Profil (US 4380886) oder mit Gelen aus copolymerisierten Dialkyl-Ammoniumverbindungenmitdifunktionellen ungesättigten Comonomeren (DD 201 455) läßtsich die Wasserrückhaltefähigkeit verbessern
Weiter sind folgende Lösungen bekannt:
— Durch eine quarternäre Ammoniumverbindung als Emulgator und zusätzliche Emulgatorhilfsstoffe gelingt es, Bodenverbesserungsmittel auf der Basis von kationaktiven Öl- in Wasser-Emulsionen aus Bitumen, Harzen, Ölen oder Gemischen dieser Stoffe mit wesentlichen Vorteilen zur Stabilisierung des Bodengefüges aus Sand- und Lehmsubstraten einzusetzen. Die Wirkstoffe dringen gut in den Boden ein, wirken auch bei feuchtem Bodenzustand und verfugen über eine gute Dauerwirkung (DD 0152 577).
— Azulminsäure, umgesetzt mit Aminoplastbildnern und Carbonylverbindungen bzw. deren Kondensationsprodukten wird bei kontinuierlicher Applikation nur im Bearbeitungshorizont eingesetzt und zwar je nach Mischungspartner als Bodenverbesserungsmittel oder als Pflanzennährstoff (EP 008685).
— Miteinem Lösungsgemisch wird dasausschließlicheZiel einerweitreichenden Bodenverfestigung und Resistenz des Bodens gegen das Eindringen von Wasser erreicht (DE 1 792316). Die gemischte Lösung enthält eine wäßrige Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Kondensates oder eines Hamstoff-Melamin-Formaldehyd-Kondensates, Natrium oder Kaliumbisulfat oder eine anorganische bzw. organische Säure als Härtungsmittel und außerdem Harnstoff in einer Gewichtsmenge, die das Dreibis Zwölffache des Gewichtes des nicht umgesetzten Formaldehyds in der wäßrigen Lösung des Kondensates ausmacht.
— Bekannt und in die Praxis eingeführt ist ein Verfahren, bei dem die mechanische Lockerung verdichteter Unterbodenhorizonte mitderTiefeinbringung eines chemischen Wirkstoffes kombiniert ist, dessen alleinige Nährstoffwirkung auf eine verbesserte Unterbodenerschließung durch die Pflanzenwurzel abzielt. Es wird flüssiges Ammoniak appliziert.
— Gele, die durch Copolymerisation von Dialkylammoniumverbindungen mit einem mindestens difunktionellen ungesättigten Copolymeren hergestellt werden, sind reversibel stark quellfähig und werden auf Sandböden eingesetzt, um ausschließlich die Wasserspeicherfähigkeit zu verbessern (DD 2356011).
Nachteile der genannten Lösungen:
Im Vergleich zur erfindungsgemäßen Lösung weisen die bekannten Lösungen jeweils mindestens einen besonderen Nachteil
— Die Anwendbarkeit ist auf Sand-und Lehmsubstrate beschränkt,
— die Anwendung erfolgt nur im Bearbeitungshorizont,
— das Einsatzziel ist nicht die Erreichung einer aus pflanzenbaulicher Sicht optimalen Unterbodenstruktur oder
— mit dem Wirkstoff wird keine chemische Stabilisierung der Unterbodenstruktur erreicht. Einen Nachteil haben alle bisherigen Lösungen gemeinsam:
Ihr Wirkprinzip ist nur auf eine Bodeneigenschaft oder auf einen Eigenschaftskomplex ausgerichtet: Aggregatsstabilität, Durchlässigkeit, Wasserspeicherleistung, Nährstoffversorgung.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist die Verbesserung der Wirkung und Verlängerung der Wirkungsdauer von meliorativen Maßnahmen an verdichteten Unterbodenhorizonten auf Standorten der Substrate Löß, Lehm und Ton. Es ist ein Mittel zu finden, mit dem geschaffene Lockerstrukturen und Kluftflächen stabilisiert werden können und einer Wiederverdichtung entgegengewirkt wird durch einen Kombinationseffekt: partielle physikochemische Stabilisierung und nährstoffstimulierte Unterbodenerschließung durch die Wurzel.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, Lockerstrukturen in kolloidreichen Unterböden mit einem synthetischen Harz der Harnstoff-Formaldehyd-Gruppe partiell zu stabilisieren und gleichzeitig durch zugeführten pflanzenverfügbaren Stickstoff das Wurzelwachstum im Meliorationshorizont zu stimulieren.
Erfindungsgemäß wird dazu die wäßrige Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Kondensates, das mit Alkyl- bzw. Alkanolketohexa-hydro-1,3,5-triazinen modifiziert ist, zusammen mit Hamstoff-Ammonnitrat-Lösung oder Ammonnitrat-Lösung bzw', einer Mischung eines der beiden Produkte mit einem Nitrifikationshemmer dem Unterboden zugeführt. Dem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat liegt dabei ein Molverhäitnis von Harnstoff zu Formaldehyd von 1 zu größer 1,5, vorzugsweise 1 zu 1,8 bis 2,5 zugrunde und das Modifizierungsmittel liegt in Mengen von 2 bis 10 Ma.-%, vorzugsweise 6 bis 8 Ma.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt an modifiziertem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat vor. Eine Härterzugabe entfällt, da die als schnell pflanzenverfügbare N-Quelle in Mengen von 5 bis 35%, vorzugsweise 10 bis 20%, bezogen auf die Kondensatmenge angewandte konzentrierte Hamstoff-Ammonnitrat-Lösung (bzw. Ammonnitratlösung) gleichzeitig als Härter für das Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat wirkt. Die Gelierzeiten bei +200C liegen je nach angewandtem Verhältnis zwischen 5 und 65 Stunden, vorzugsweise zwischen 7 und 24 Stunden.
Die Applikation erfolgt zusammen mit der bodentechnischen Maßnahme, also bei Feuchtegehalten unterhalb der Ausrollgrenze. Deshalb dringt der Wirkstoff nicht tief in die Matrix ein, stabilisiert also Kluftflächen und Bodenaggregate im Ausbringungsbereich. Überraschenderweise konnte an stabilisierten Bodenaggregaten sowohl erhöhte hydraulische Leitfähigkeit als auch eine Verbesserung der Speicherkapazität und der Geschwindigkeit kapillarer Fließprozesse nachgewiesen werden, obwohl teilweise mit ähnlichen chemischen Produkten zur Baugrundverfestigung mit dem Ziel der Resistenz gegen eindringendes Wasser gearbeitet wird. Durch die Anwendung von Hamstoff-Ammonnitrat-Lösung als Härter des HF-Kondensates, besonders in Kombination mit einem Nitrifikationshemmer, wird im Meliorationshorizont vom Anwendungszeitpunkt bis zum Abbau des Harnstoff-Formaldehyd-Kondensates, gestaffelt nach Umsetzungsgeschwindigkeiten, Stickstoff pflanzenverfügbar:
NO3' - N > NH4 + - N> Harnstoff-N > HF-Kondensat-N
Durch den nachgewiesen langsamen Abbau des Hamstoff-Formaldehyd-Kondensates wird erfindungsgemäß mit dem Nachlassen der partiellen Stabilisierungswirkung und dem Verbrauch des zugeführten pflanzenverfügbaren Stickstoffs eine langfristig wirksame Nachlieferung von pflanzenverfügbarem Stickstoff im Meliorationshorizont ausgelöst. Durch den Stickstoff wird eine intensivere Durchwurzelung angeregt, welche die Erschließung von Nährstoff- und Feuchtereserven im Unterboden fördert.
Gleichzeitig sind sowohl die aktive Wurzel als auch die nach dem Abbau zurückbleibende organische Substanz aus bodenmeliorativer Sicht von Bedeutung.
Die nachhaltige intensivere Durchwurzelung fördert die Anlage des vorwiegend vertikal orientierten Netzes biogener Grobporen, deren Kontinuität durch den meliorativen Eingriff verlorengegangen war. Sie sind für die rasche Auffüllung und Funktion des Unterbodens als Wasserspeicher ausschlaggebend, damit wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Maßnahme und garantieren die Nachhaltigkeit der meliorativen Wirkung.
Daseinzusetzende Produkt wird an feinkornreichen Unterbodensubstraten angewendet, indem es über Vorratsbehälter, Druckschläuche und Düsen, kombiniert mit der Technik zur meliorativen Unterbodenbearbeitung ganzflächig oder partiell, feinversprüht oder als Aerosol appliziert wird. Zur Anwendung gelangen vorzugsweise Mengen bis zu 500 kg N/ha, wobei der sofort verfügbare Ammonnitratanteil in Abhängigkeit von der Aufwandmenge an Wirkstoff insgesamt und der angebauten .
Erstfrucht zwischen 5 und 100 kg N/ha beträgt.
Ausführungsbeispiel
Unterbodenmaterial eines Löß-Staugley wurde mittriazinmodifiziertem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat behandelt. Ergebnisse:
1. Bodenphysikalische Kennwerte der stabilisierten lufttrockenen Unterbodenaggregate verglichen mit unbehandelt, Wirkstoffmenge: 2% (TM Wirkstoff:TM Boden)
Löß-Staugley (pH 6,4) unbeh. beh.
GehaltAggregate (%)
ausgew. Größen
< 0,2 mm
0,2...0,8mm
6,3...8,0mm
8,0... 12,5 mm (m-d-1)
Hydraulische Leitfähig
keit kf
Suffosionsneigung (g)
ausgespülte .
Bodenmenge
Aggregatstabilität, (%)
ausgedr. in
Sackungsneigung (M.-%)
Feuchtegehaltan
der Ausrollgrenze
3,9 0,4
12,1 1,7
4,2 8,5
7,4 17,3
10
1,7 3,0
16.8 4,6
17.9 28,0
2. Abbaugeschwindigkeit im Modellversuch bei 230C und 80% FK an behandeltem Bodenmaterial (Vergleich der Mischung mit den Einzelkomponenten)
Wirkstoff - '
HAL+Nitrificid 28
HAL/HFK+Nitrificid
HFK
HAL = Harnstoff-Ammonnitrat-Lösung Gehalt~28Ma.-% N HFK = triazinmodifiziertes Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat Gehalt ~ 10 Ma.-% N Mischungsverhältnis HAL/HFK 1:1 bezogen auf N; Wirkstoffzusatz entsprechend 40mg N/100g Boden
18 Zeit in Wochen 30 45 60
12 100 24
57 15 47 53 57
13 37 7 21 28

Claims (4)

1. Verfahren zur Stimulierung des Wurzelwachstums und Stabilisierung bodentechnisch meliorierter Unterböden, gekennzeichnet dadurch, daß eine Kombination aus der wäßrigen Lösung eines langsam abbauenden, triazinmodifizierten Harnstoff-Formaldehyd-Kondensates und einerzugleich als Härter wirkenden, schnell pflanzenverfügbaren Stickstoffverbindung, vorteilhafterweise kombiniert mit einem Nitrifikationshemmer, ganzflächig oder partiell auf primäre Lockerstrukturen bzw. künstlich geschaffene Kluftflächen, vorzugsweise in einem Arbeitsgang mit der mechanischen Unterbodenbearbeitung, in Mengen bis zu 500 kg N ha~1 ausgebracht wird, wobei der Anteil an schnell pflanzenverfügbarem Stickstoff in Abhängigkeit von der Aufwandmenge insgesamt und von der angebauten Erstfrucht 5... 100kg N · ha"1 beträgt.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als schnell pfianzenverfügbare, zugleich als Härter wirkende Stickstoffverbindung vorzugsweise wäßrige Harnstoff-Ammonnitrat-Lösung mit einem Stickstoffgehalt von 25...32Ma.-%, in Mengen von 5...35Vol.-%, vorzugsweise von 10...20Vol.-%, bezogen auf die Harnstoff-Formaldehyd-Kondensatmenge, verwendet wird.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Nitrifikationshemmer vorzugsweise i-Carbamoyl-3-Methylpyrazol eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das einzusetzende Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat mit Alkyl- bzw. Alkanol-ketohexahydro-1,3-5-triazinen modifiziert ist, wobei das Molverhältnis von Harnstoff zu Formaldehyd 1 zu größer 1,5, vorzugsweise 1 zu 1,8...2,5, beträgt und das Modifizierungsmittel in Mengen von 2,..10Ma.-%, vorzugsweise von 6...8Ma.-% bezogen auf den Feststoffgehalt an modifiziertem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensat, vorliegt.
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