DE102009051901A1

DE102009051901A1 - Stoffgemisch zur Verwendung als Biodünger und zur Bodenverbesserung

Info

Publication number: DE102009051901A1
Application number: DE102009051901A
Authority: DE
Original assignee: ABITEP GmbH; PROFERT TECHNOLOGY GmbH
Current assignee: ABITEP GmbH; PROFERT TECHNOLOGY GmbH
Priority date: 2009-11-04
Filing date: 2009-11-04
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: ES2673516T3; DK2496536T3; DE102009051901B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stoffgemisch zur Verwendung als Biodünger und zur Bodenverbesserung. Anwendungsgebiete sind Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Gartenbau. Das erfindungsgemäße Stoffgemisch zur Verwendung als Biodünger und zur Bodenverbesserung umfasst mindestens 2 der 3 Komponenten Bacillus sp, anorganische Phosphite und Methylenharnstoff.

Description

Einleitung
Die Erfindung betrifft ein Stoffgemisch zur Verwendung als Biodünger und zur Bodenverbesserung. Anwendungsgebiete sind Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Gartenbau.
Stand der Technik
Biodüngung und Bodenverbesserung sind wichtige Voraussetzungen für hohe Ernteerträge. Insbesondere müssen den Böden Stickstoff-, Phosphor- und Kaliumverbindungen zugeführt werden (NPK-Dünger). Diese Dünger haben den Nachteil, dass sie durch Regenwasser ausgewaschen werden. Damit versickert ein großer Teil der handelsüblichen Düngemittel im Boden und belastet Gewässer und Umwelt.
Ein gesundes Bodenleben mit einer im Gleichgewicht befindlichen Mikroflora ist eine wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Kultivierung von Pflanzen. Durch den übermäßigen Einsatz von Agrochemikalien – chemischen Pflanzenschutzmitteln, Düngern und anderen Stoffen – aber auch durch Monokultur, Fehler bei der Bodenbearbeitung und ungünstige klimatische Eigenschaften kann die Bodenmikroflora nachhaltig aus dem Gleichgewicht geraten. Dies ist die Ursache für die Massenvermehrung von pflanzenpathogenen Mikroorganismen im Boden und für das Auftreten von Pflanzenkrankheiten mit schweren Schäden und Ausfällen in der Ernte oder Minderung der Qualität des Erntegutes bzw. dessen Lagerfähigkeit.
Moderne Verfahren des ökologischen wie auch des integrierten Anbaus von Pflanzen sind darauf ausgerichtet, diese Kenntnisse bei der Anwendung von Agrochemikalien, wie auch bei der Kulturplanung zu berücksichtigen.
Bei vorhandenen Defiziten der Mikroflora sind deshalb Maßnahmen zu deren Aktivierung erforderlich. Dazu gehören neben der seit vielen Jahren praktizierten Impfung des Bodens mit nützlichen Mikroorganismen, zum Beispiel mit Bakterien wie Pseudomonas putida, P. fluorescens (Proradix) oder aber Bacillus subtilis FZB24 bzw. Bacillus amyloliquefaciens FZB42 (RhizoVital 42) sowie Pilze der Gattung Trichoderma oder Mykorrhiza, auch die Verbesserung des Humusgehaltes der Böden, die Anwendung organischer Dünger oder Nährstoffe der Mikroflora. Aber auch eine ausgewogene und an die klimatischen, sowie boden- und kulturspezifischen Erfordernisse angepasste Ernährung der Pflanzen ist notwendig und teilweise schon Stand der Technik. Einen wichtigen Beitrag dazu leisten auch phosphithaltige Düngemittel und Stickstofflangzeitdünger auf der Basis von Methylenharnstoffen.
Anorganische Phosphite haben eine sehr hohe Löslichkeit in Wasser und werden aus diesem Grund im Boden sehr schnell über die Pflanzenwurzeln aufgenommen. Nach der Aufnahme erfolgt im Verlauf des Stoffwechselzyklus eine Umwandlung der Phosphite zu Phosphat. Bekannte phosphithaltige Düngemittel sind zum Beispiel PHOS 60 (Gesamtstickstoffgehalt 10% und 48% P₂O₅ als Phosphit) und PhosFung (Gesamtstickstoffgehalt 3%, 27% P₂O₅ wasserlöslich, als Phosphit und 18% K₂O, wasserlöslich).
Methylenharnstoffe sind chemisch stabile Kondensationsprodukte aus Harnstoff und Formaldehyd. Die Mineralisierung erfolgt vor allem biotisch. Eine Vielzahl von Bakterien und Pilzen ist zur Mineralisierung der Methylenharnstoffe befähigt. Methylenharnstoffe entsprechen den modernen Anforderungen an eine bedarfsangepasste Stickstoffversorgung von Kulturpflanzen und ermöglichen eine deutliche Verringerung der Auswaschung löslicher Stickstoffverbindungen in das Grundwasser.
Bekannte Stickstofflangzeitdünger sind zum Beispiel die Methylenharnstoffdünger Salozene 39 G, (Gesamtstickstoffgehalt 39%) und Salozene SC (Gesamtstickstoffgehalt 28%). Es würden auch schon Gemische von Methylenharnstoffdüngern mit anderen mineralischen Düngerkomponenten entwickelt. In einigen Schutzrechten sind bereits Stoffgemische vorgeschlagen worden. US2004/0242419A1 , das noch nicht erteilt worden ist, schlägt gemäß Anspruch 1 eine flüssige Zusammensetzung für die systemische Induktion von Pflanzen vor, die aus einem Pflanzennährstoff (u. a. phosphorige Säure oder deren Salze) und einem mikroorganistischen Extrakt (u. a. einem Extrakt aus Mikroorganismen) besteht. Als Variante 4 wird dann Bacillus sp als Mikroorganismus genannt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues und effektives Mittel zur Biodüngung und zur Bodenverbesserung zu entwickeln. Es soll preiswert sein und aus bekannten Grundstoffen bestehen, die Geschwindigkeit des mikrobiellen Abbaus des Stickstoffs soll gesteuert werden können.
Wesen der Erfindung
Die Erfindung wird gemäß den Ansprüchen 1, 20 und 21 realisiert, die Unteransprüche sind Vorzugsvarianten.
Kernstück der Erfindung ist die Kombination von Mineraldüngern und Bacillus-Stämmen. Als Mineraldünger werden erfindungsgemäß anorganische Phosphite und Methylenharnstoff eingesetzt, als Bacillus-Stämme Bacillus subtilis bzw. Bacillus amyloliquefaciens. Bevorzugte anorganische Phosphite sind Alkali- oder Erdalkalisalze der phosphorigen Säure, besonders bevorzugt ist Ammoniumphosphit. Methylenharnstoff ist ein Kondensationsprodukt aus Harnstoff und Formaldehyd, wobei ein Polymerfaktor von 8–10 bevorzugt ist. Durch die Wechselwirkung mit den erfindungsgemäß eingesetzten Bacillus-Stämmen wird im aus dem Methylenharnstoff im Boden Stickstoff allmählich freigesetzt und dient so als Stickstoffquelle für die Pflanzenernährung. Bevorzugte Bacillus-Arten sind Bacillus subtilis und Bacillus amyloliquefaciens, besonders bevorzugt sind die Stämme Bacillus subtilis FZB24 (Hinterlegungs-Nr. DSM-ID 96-2) und Bacillus amyloliquefaciens FZB42 (Hinterlegungs-Nr. DSM-ID03-1506).
Zu den einzelnen Komponenten des erfindungsgemäßen Gemischs werden folgende Angaben gemacht:
Der eingesetzte Methylenharnstoff (Ureaform) ist ein Kondensationsprodukt aus Harnstoff und Formaldehyd und besteht aus verschiedenen Methylenharnstoffmolekülen mit unterschiedlich langen Molekülketten. Die Stickstoff-Freisetzungsrate steht in direkter Beziehung zur Löslichkeit dieser Molekülketten. Die Stickstoff-Freisetzung durch Depolymerisation und Mineralisation erfolgt durch mikrobielle Aktivität. Sie wird von der Entwicklung der mikrobiellen Dichte, ihrer Aktivität im Boden und der Temperatur beeinflusst. Die Feuchte übt eine begrenzte Wirkung aus, während pH-Wert und Korngröße nahezu keinen Einfluss haben.
Der gesamte in Methylenharnstoff enthaltene Kohlenstoff (ca. 15%) wird von den Bodenmikroorganismen im Rahmen des Energiestoffwechsels verwertet und initiiert und belebt damit zusätzlich die mikrobielle Aktivität des Bodens sowohl in der Startphase des Pflanzenwachstums als auch über die gesamte Kulturdauer.
Bacillus-Stämme (erfindungsgemäß die Produkte der ABiTEP GmbH) Bacillus subtilis FZB24 und Bacillus amyloliquefaciens FZB42 (RhizoVital 42) sind seit ca. 10 Jahren im Handel als Pflanzenstärkungsmittel bzw. Biodünger.
Die Wirksamkeit der Bacillus-Produkte beruht aus einer Vielzahl von komplexen Interaktionen mit der Pflanze:

• Nach Besiedlung der Wurzeln bilden die Bakterien einen Biofilm aus, der in Konkurrenz zu Pflanzenpathogenen im Wurzelraum (z. B. Fusarium, Rhizoctonia oder Verticillium) die Nährstoffausscheidungen der Wurzel verwertet, den Siedlungsraum besetzt und so den Befallsdruck mindert.
• Durch Bacillus gebildete Phytohormone fördern die Wurzelentwicklung und dadurch die Nährstoffaufnahme sowie Stressresistenz (Trockenheit/Nässe, Salzkonzentration) und die Toleranz gegenüber bodenbärtigen Pathogenen.
• Die Bildung verschiedener Enzyme (z. B. Phytase) unterstützt die Pflanze in der Verwertung von Nährstoffen, die der Pflanze üblicherweise nicht verfügbar sind (z. B. organische Phosphatverbindungen) und erst durch mikrobielle Tätigkeit aufgeschlossen werden müssen. Dadurch wird die Vitalität und Ertragsleistung der Pflanzen verbessert.
• Bacillus ist in der Lage, die Resistenzinduktion der Pflanze gegen verschiedene Pflanzenpathogene zu stimulieren und so den Befall zu mindern.
• Die Produktion sogenannter Sekundärmetabolite durch Bacillus ist Bestandteil der Abwehrstrategie der Bakterien gegen Konkurrenten im Boden. Die Metabolite sind bekannt für antifungale und antibakterielle Wirkungen und unterstützen die Abwehrkräfte der Pflanze gegen Pathogene.

Die eingesetzten Phosphite haben einen relativ komplexen Wirkungsmechanismus. Einerseits werden die Pathogene direkt angegriffen. Andererseits werden auch Abwehrmechanismen der Pflanze aktiviert und die Bildung von pflanzeneigenen phytohormonähnlichen Substanzen gefördert.
Aufgrund der komplexen Wirkungsmechanismen der Phosphite ist die Gefahr der Entwicklung von resistenten Pathogenen wesentlich niedriger als bei anderen kurativen und systemischen (chemischen) Wirkstoffen. Toxikologisch wird die Substanz sehr günstig beurteilt, ebenso vom Umweltverhalten. Phosphite werden im Boden zu Phosphat oxidiert und damit rasch im Naturkreislauf integriert.
Das Wesentliche der Erfindung liegt in der Kombination der 3 hier beschriebenen Komponenten. Das führt nicht nur zu einer Addition der Einzelwirkungen, sondern hat einen synergistischen Effekt.
Das erfindungsgemäße Stoffgemisch kann in der Zusammensetzung in weiten Bereichen variieren. Es kann als Suspension, Pulver oder als Granulat vorliegen.
Ein gängiges Gemisch enthält die Komponenten in gleichen Gewichtsverhältnissen. Praktikabel ist auch ein Verhältnis von 20 g Mikroorganismenkultur mit einer Zellzahl von 10¹¹ Zellen pro Gramm, 40 g Ammoniumphosphit und 40 g Methylenharnstoff. Je nach Beschaffenheit des Bodens, in dem die Pflanzen wachsen sollen, insbesondere seinem Gehalt an Nährstoffen, können die Gemische gemäß der Erfindung variiert werden. Das Stoffgemisch wird durch Lösen/Suspendieren der Bestandteile Phosphit und Methylenharnstoff in einer ausreichenden Menge Wasser und nachfolgendem Zusatz der Bakterienkultur hergestellt und in dieser Form auch in den Handel gebracht. Die Haltbarkeit des Gemischs beträgt ca. 12–24 Monate. Das Gemisch kann auch aus getrockneten Mikroorganismenkulturen hergestellt werden, die anschließend mit festem Ammoniumphosphit und festem Methylenharnstoff homogen gemischt werden. Eine anschließende Herstellung von Granulaten, aus dieser Feststoffmischung, ist ebenfalls möglich.
Das Gemisch wird vor der Aussaat bzw. vor einer Pflanzung in den Boden eingearbeitet, ggf. erfolgt später noch ein zweites Aufbringen.

Die Erfindung soll nachfolgend durch Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Ausführungsbeispiele Beispiele flüssige Produkte

zu 1	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff	zu 2	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
30,0 g	Microorganismenkultur	30,0 g	Microorganismenkultur
21,0 g	Ammoniumphosphit	22,0 g	Ammoniumphosphit
30,0 g	Methylenharnstoff	30,0 g	Methylenharnstoff
19,0 g	Wasser	18,0 g	Wasser
100,0 g		100,0 g

zu 1	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff	zu 2	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
60,0 g	Microorganismenkultur	60,0 g	Microorganismenkultur
21,0 g	Ammoniumphosphit	22,0 g	Ammoniumphosphit
10,0 g	Methylenharnstoff	10,0 g	Methylenharnstoff
9,0 g	Wasser	8,0 g	Wasser
100,0 g		100,0 g

zu 1	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff	zu 2	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
30,0 g	Microorganismenkultur	30,0 g	Microorganismenkultur
45,0 g	Ammoniumphosphit	45,0 g	Ammoniumphosphit
10,0 g	Methylenharnstoff	10,0 g	Methylenharnstoff
15,0 g	Wasser	15,0 g	Wasser
100,0 g		100,0 g
zu 3	Bacillus sp Anorganische Phosphite	zu 4	Bacillus sp Methylenharnstoff
Bisherige Praxis im Tankmix
	Bacillus 0,5 l/ha Phosphite 1,5 l/ha
20,0 g	Microorganismenkultur	20,0 g	Microorganismenkultur
60,0 g	Ammoniumphosphit	80,0 g	Methylenharnstoff
20,0 g	Wasser	100,0 g
100,0 g

zu 3	Bacillus sp Anorganische Phosphite	zu 4	Bacillus sp Methylenharnstoff
Bisherige Praxis im Tankmix
	Bacillus 1,5 l/ha Phosphite 2,0 l/ha
27,8 g	Microorganismenkultur	50,0 g	Microorganismenkultur
54,0 g	Ammoniumphosphit	50,0 g	Methylenharnstoff
18,2 g	Wasser	100,0 g
100,0 g

zu 3	Bacillus sp Anorganische Phosphite	zu 4	Bacillus sp Methylenharnstoff
80,0 g	Microorganismenkultur	80,0 g	Microorganismenkultur
15,0 g	Ammoniumphosphit	20,0 g	Methylenharnstoff
5,0 g	Wasser	100,0 g
100,0 g

zu 5.	Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
37,0 g	Ammoniumphosphit
50,0 g	Methylenharnstoff
87,0 g

zu 5.	Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
60,0 g	Ammoniumphosphit
20,0 g	Methylenharnstoff
20,0 g	Wasser
100,0 g

zu 5.	Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
15,0 g	Ammoniumphosphit
80,0 g	Methylenharnstoff
5,0 g	Wasser
100,0 g

Beispiele feste Produkte – Pulver/Granulat

zu 1	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff	zu 2	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
30,0 g	Microorganismenkultur	30,0 g	Microorganismenkultur
40,0 g	Ammoniumphosphit	40,0 g	Ammoniumphosphit
30,0 g	Methylenharnstoff	30,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g		100,0 g

zu 1.	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff	zu 2	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
60,0 g	Microorganismenkultur	60,0 g	Microorganismenkultur
30,0 g	Ammoniumphosphit	30,0 g	Ammoniumphosphit
10,0 g	Methylenharnstoff	10,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g		100,0 g

zu 1	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff	zu 2	Bacillus sp Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
30,0 g	Microorganismenkultur	30,0 g	Microorganismenkultur
60,0 g	Ammoniumphosphit	60,0 g	Ammoniumphosphit
10,0 g	Methylenharnstoff	10,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g		100,0 g
zu 3	Bacillus sp Anorganische Phosphite	zu 4	Bacillus sp Methylenharnstoff
20,0 g	Microorganismenkultur	20,0 g	Microorganismenkultur
80,0 g	Ammoniumphosphit	80,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g		100,0 g

zu 3.	Bacillus sp Anorganische Phosphite	zu 4	Bacillus sp Methylenharnstoff
27,8 g	Microorganismenkultur	50,0 g	Microorganismenkultur
72,2 g	Ammoniumphosphit	50,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g		100,0 g

zu 3	Bacillus sp Anorganische Phosphite	zu 4	Bacillus sp Anorganische Phosphite
80,0 g	Microorganismenkultur	80,0 g	Microorganismenkultur
20,0 g	Ammoniumphosphit	20,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g		100,0 g
zu 5.	Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
50,0 g	Ammoniumphosphit
50,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g

zu 5.	Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
80,0 g	Ammoniumphosphit
20,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g

zu 5.	Anorganische Phosphite Methylenharnstoff
20,0 g	Ammoniumphosphit
80,0 g	Methylenharnstoff
100,0 g

Weitere Zusatzstoffe:

– Citronensäure
– Iminodibernsteinsäure Na4-Salz
– Spurennährstoffe B, Cu, Mn, Mo, Zn
– Maltodextrin
– Proteinhydrolysat
– Algenextrakt
– Hochdisperse Kieselsäure
– Haftmittel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2004/0242419 A1 [0008]

Claims

Stoffgemisch zur Verwendung als Biodünger und zur Bodenverbesserung, umfassend mindestens 2 der 3 Komponenten Bacillus sp, anorganische Phosphite und Methylenharnstoff.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend Bacillus sp, anorganische Phosphite und Methylenharnstoff.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend Bacillus sp und anorganische Phosphite
Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend Bacillus sp und Methylenharnstoff
Zusammensetzung nach Anspruch 1, umfassend anorganische Phosphite und Methylenharnstoff.
Stoffgemisch nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass als Bacillus sp. Bacillus subtilis- oder Bacillus amyloliquefaciens-Stämme eingesetzt werden.
Stoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Bacillus sp. Bacillus subtilis FZB24 (Hinterlegungs-Nr. DSM-ID 96-2) eingesetzt wird.
Stoffgemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Bacillus sp Bacillus amyloliquefaciens FZB42 (Hinterlegungs-Nr. DSM-ID03-1506) eingesetzt wird.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphite Alkali- oder Erdalkalisalze der phosphorigen Säure eingesetzt werden.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Phosphit Ammoniumphosphit eingesetzt wird.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Methylenharnstoff (Ureaform) ein Kondensationsprodukt aus Harnstoff und Formaldehyd eingesetzt wird.
Stoffgemisch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein festes Kondensationsprodukt aus Harnstoff und Formaldehyd mit dem Polymerfaktor von 5–10 eingesetzt wird.
Stoffgemisch nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein flüssiges Kondensationsprodukt aus Harnstoff und Formaldehyd mit dem Polymerfaktor von 2–5 eingesetzt wird.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten Bacillus sp, Phosphite/Phosponate und Methylenharnstoff in gleichen Mengenverhältnissen gemischt werden.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass es 30–60 g Bacillus sp, 20–60 g Ammoniumphosphit und 10–30 g Methylenharnstoff enthält.
Stoffgemisch nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es in Wasser gelöst/suspendiert vorliegt.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass es 20–80 g Bacillus sp und 10–60 g Ammoniumphosphit enthält.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass es 20–80 g Bacillus sp und 20–80 g Methylenharnstoff enthält.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass es 10–80 g Ammoniumphosphit und 20–80 g Methylenharnstoff enthält.
Stoffgemisch nach den Ansprüchen 1 und 13–18, dadurch gekennzeichnet, dass es als weitere Stoffe Citronensäure, Iminodibernsteinsäure Na4-Salz, die Spurennährstoffe (B, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn), Maltodextrin, Proteinhydrolysat, Algenextrakt, hochdisperse Kieselsäure, Haftmittel enthält.
Verfahren zur Herstellung des Stoffgemischs nach den Ansprüchen 1–13 durch intensives Mischen der Komponenten Phosphit und Methylenharnstoff und anschließendem Zusatz einer Kultur von Bacillus sp.
Verwendung des Stoffgemischs nach den Ansprüchen 1–9 als Biodünger und zur Bodenverbesserung.