DE1238052B - Verfahren zur Erhoehung der Standfestigkeit und Verhuetung der Lagerungsneigung der Getreide-pflanzen - Google Patents

Description

BUINÜESKEJPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C 05 c

C05d
Deutsche Kl.: 16-6

Nummer: 1 238 052

Aktenzeichen: L 40569 IV a/16

Anmeldetag: 29. November 1961

Auslegetag: 6. April 1967

Ein Großteil der gebräuchlichen Getreidepflanzen besitzt eine zu geringe Standfestigkeit, um dem Einfluß von Regen und Wind standhalten zu können. Das Getreide legt sich zur Erde, eine Erscheinung, die man als »Lagern« bezeichnet. Diese Eigenschaft der Getreidepflanzen zum »Lagern« ist sehr unerwünscht, da sie eine wesentliche Entwicklungsstörung in der Frucht und damit verbunden eine Ertragsminderung zur Folge hat. Außerdem ist bei lagerndem Getreide der Einsatz von Erntemaschinen, beispielsweise Mähdreschern, wesentlich erschwert.

Es hat sich gezeigt, daß diese unerwünschte Lagerungsneigung der Getreidepflanzen in verstärktem Maße auftritt, wenn mit hohen Gaben an Stickstoffdüngemitteln, vor allem im zeitigen Frühjahr, gedüngt worden ist. Dies bedeutet, daß eine durch die D üngung eventuell mögliche maximale Ertragssteigerung oft nicht ausgenutzt werden kann, da die Lagerung des Getreides in zu hohem Maße auftrat und die dadurch bewirkte Ertragsminderung den Düngeerfolg zum Teil wieder zunichte machte. Man war also angewiesen, die Düngermenge aus diesem Grunde nicht zu hoch zu wählen. Außer einer Verminderung der Düngergaben waren es lediglich andere pflanzenbauliche und züchterische Maßnahmen, die zur Verfugung standen, um der unerwünschten Lagerneigung entgegenzuwirken. So konnte man beispielsweise durch eine größere Standweite der Pflanzen eine größere mechanische Widerstandskraft der Halme erzielen, mußte aber gleichzeitig eine Verminderung des Ertrages pro Flächeneinheit in Kauf nehmen. Ferner war es möglich, durch Züchtung Getreidesorten mit möglichst festen, widerstandsfähigen Halmen zu erzielen, doch diese Maßnahme bedeutet wiederum großen Zeitaufwand und viel Sorgfalt.

Es ist schon seit längerer Zeit bekannt, daß es Substanzen gibt, die in der Lage sind, das Wachstum von Pflanzen zu hemmen. Wendet man solche Substanzen, wie beispielsweise Maleinsäurehydrazid oder Eosin, auf Keimpflanzen oder Pflanzen im Jugendstadium an, so wird eine kurzzeitige Wachstumshemmung bewirkt, die aber fast immer mit pflanzenschädigender Wirkung verbunden ist. Eine dauernde Wachstumshemmung kann nur durch wiederholte Verabreichung erzielt werden, doch macht sich hier der pflanzenschädigende Einfluß auch auf die Entwicklung der Ähren so bemerkbar, daß eine praktische Anwendung nicht in Frage kommt.

In jüngster Zeit ist es durch die Arbeit von N. E. Tolbert, »Journ. of Biological Chemistry«, 235, S. 475 (1960), auch bekanntgeworden, daß Getreidepflanzen, wenn sie im Glashaus nach Ent-Verfahren zur Erhöhung der Standfestigkeit und
Verhütung der Lagerungsneigung der Getreidepflanzen

Anmelder:

Lentia Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Chem. und pharm. Erzeugnisse-Industriebedarf,
München 15, Schwanthalerstr. 39

Als Erfinder benannt:

Dr. Hans Linser,

Dr. Hubert Mayr, Linz;

Dr. Gerhard Bodo, Wien (Österreich)

Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 15. Dezember 1960 (A 9379/60)

wicklung des zweiten Blattes, aber noch vor der Bestockung, mit bestimmten Trimethylammoniumverbindungen, insbesondere mit Chlorcholinchlorid, behandelt werden, nach 2 Wochen kürzere und kräftigere Halme entwickelt haben. Über die Weiterentwicklung der so behandelten Pflanzen sind dort keine Angaben gemacht worden.

Überraschenderweise konnte nun gefunden werden, daß Getreidepflanzen, die gleichzeitig mit der Kopfdüngung zu Beginn der Vegetationsperiode mit Salzen von quaternären Ammoniumbasen der allgemeinen Formel (I)

[(CHg)₃-N-R]⁺OH- I

in der R einen Äthyl-, Vinyl- oder Allylrest oder einen gesättigten oder ungesättigten, halogensubstituierten Kohlenwasserstoffrest mit maximal 3 C-Atomen bedeutet, behandelt wurden, während der ganzen Vegetationsperiode kürzere und stärkere Halme bei gleichem Strohertrag liefern, daß aber die Entwicklung der Ähren in keiner Weise negativ beeinflußt, sondern der Ertrag eher erhöht wird. Solcherart behandelte Getreidepflanzen zeigen auch bei einmaligen hohen Düngergaben eine weitgehend erhöhte Standfestigkeit gegenüber zwar gedüngten, aber sonst unbehandelten Getreidepflanzen und neigen praktisch überhaupt nicht mehr zum Lagern. Der erfindungsgemäße Zusatz an Verbindungen der Formel I hebt also nicht nur die die

709 548/258

3 4

Standfestigkeit vermindernde Wirkung des Dünge- besitzen (z. B. TIBA, 2,4-D und ähnliche Herbicide), mittels auf, sondern bewirkt eine Standfestigkeitser- Wenn auch eine Halmverkürzung und eine Verdickung höhung, wie sie beim Getreidebau bei europäischen der Halmbasis theoretisch als Faktoren gelten können, klimatischen Verhältnissen bisher nicht beobachtet welche die Lagerungsneigung des Getreides herabwurde. 5 setzen könnten, so hat sich doch in zahlreichen VerGegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach suchen immer wieder gezeigt, daß diese Faktoren ein Verfahren zur Erhöhung der Standfestigkeit der allein nicht ausreichen, um eine Lagerung des Ge-Getreidepflanzen und Verhütung ihrer Lagerungs- treides tatsächlich zu verhindern. Die Klassifikation neigung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß mit von 2-Chloräthyltrimethylamrnoniumchlorid und verfesten oder flüssigen anorganischen oder organischen io wandten Verbindungen als wachstumsfördernde SubStickstoff düngemitteln gedüngt wird, die 5 bis 15%. stanz hat in keiner Weise voraussehen lassen, daß eine bezogen auf den Stickstoffgehalt der Düngemittel, günstige Wirkung auf die Verhinderung der Lagerungseines Salzes der quaternären Ammoniumbasen der neigung des Getreides vorliegen würde. Eine solche allgemeinen Formel Wirkung war um so weniger zu erwarten, als zahl- KCH) ·Ν· Rl⁺OH"" ^{15 re}i^c^^e Wuchsstoffe Wirkungen zeigen, die eher eine ^{3 3} Förderung der Lagerungsneigung erwarten ließen in der R einen Äthyl-, Vinyl- oder Allylrest oder einen (Vergeilung, beispielsweise durch Gibberellin, welche gesättigten oder ungesättigten, halogensubstituierten mit einer Schwächung der Standfestigkeit einherzu-Kohlenwasserstoffrest mit maximal 3 C-Atomen be- gehen pflegt). In der eingangs erwähnten Arbeit von deutet, mit für Getreide nicht phytotoxischen Säuren, 20 T ο 1 b e r t wurde deshalb auch kein Hinweis darauf beigemischt enthalten. veröffentlicht, daß eine Beeinflussung der Lagerungs-Ais solche Salze, die die erfindungsgemäße Wirksam- neigung von Getreide durch die genannte Substanz keit aufweisen, werden beispielsweise genannt: (2-Chlor- oder ähnliche Stoffe erwartet werden könne.
äthyl)-trimethylammoniumchlorid, (2-Bromäthyl)-tri- Der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens ist methylammoniumbromid, Brommethyl -trimethyl- 25 durchaus überraschend, da eben infolge der Kompliammoniumbromid, __(2-Brom-η-propyl)-trimethyl- ziertheit der das Lagerungsphänomen bedingenden ammoniumbromid, ÄthyJtrimethylammoniumbromid, Faktoren nicht zu erwarten stand, daß eine zugefügte Vinyltrimethylammoniumbromid und Allyltrimethyl- Substanz nicht nur einen einzigen der mitwirkenden ammoniumbromid. morphologischen und physiologischen Faktoren Die Wirkung der Salze der quaternären Ammonium- 30 günstig, andere dagegen ungünstig beeinflussen würde, basen nach vorliegender Erfindung ist allein mit der sondern im gesamten einen günstigen Effekt zeigen Konstitution des Ammoniumkations verknüpft, wäh- würde.

rend die Konstitution des Anions für die Wirkung un- Eine langanhaltende Einwirkung eines Wuchswesentlich ist, sofern das Anion nicht eine pflanzen- stoffes über die gesamte Entwicklungsdauer der schädigende Wirkung ausübt. Es sind also nicht nur 35 Pflanze in Konzentrationen, welche den Ertrag nicht die Chloride und Bromide der quaternären Ammonium- schädigen, war keineswegs vorauszusehen, sondern basen der Formel I als Wirkstoff im erfindungsgemäßen bildet eine durchaus überraschende Beobachtung, Düngemittel brauchbar, sondern grundsätzlich die aus der erst das erfindungsgemäße Verfahren ent-Salze dieser Basen mit allen auf Getreide nicht wickelt werden konnte.

schädlich wirksamen Säuren, wie beispielsweise die 40 Nachdem die genannten quaternären Ammonium-Sulfate, Nitrate, Phosphate, Acetate und die Salze verbindungen völlig überraschende Wirkungen hinverschiedener organischer Sulfonsäuren. Die Ammo- sichtlich der Verhinderung der Lagerung bei Getreide niumbasen der Formel I können aber auch mit solchen zeigten, war noch keineswegs anzunehmen, daß eine Säuren zu Salzen kombiniert werden, die für sich selbst Beimischung solcher Stoffe zu Stickstoffdüngemitteln eine herbicide, fungicide oder insekticide Wirksamkeit 45 einen für die praktische Landwirtschaft brauchbaren besitzen. Als Beispiele für solche Säuren werden bei- Erfolg bringen würde. Bekanntlich werden durch spielsweise die 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure, die 2-Me- Stickstoff düngemittel gerade jene Faktoren gefördert, thyl-4-chlorphenoxyessigsäuren und andere haloge- welche erhöhte Lagerungsneigung der Pflanzen herbeinierte Phenoxyalkancarbonsäuren genannt. führen. Die Zufügung von Stoffen, welche die Lage-Ais Düngemittel eignet sich prinzipiell jedes ge- 50 rungsneigung, und zwar der voll entwickelten Pflanze, bräuchliche feste oder flüssige stickstoffhaltige Dünge- zu hemmen geeignet sind, stellt also ein sehr stark von mittel, gleichgültig ob es sich um ein anorganisches Mischungsverhältnissen und Dosierungsgrößen ab-Stickstoffdüngemittel wie beispielsweise Kalkammon- hängiges Zusammenspiel zweier gegensätzlicher Faksalpeter oder Ammonsulfat, um ein organisches toren dar, und es war keineswegs zu erwarten, daß Düngemittel, wie Harnstoff, oder um ein N-P- oder 55 eine für die Praxis brauchbare und nebenbei wirt-N-P-K-Mischdüngemittel handelt. Schließlich kann schaftliche Kombination beider Faktoren gefunden man die Salze der Basen der Formel I auch stickstoff- werden kann, welche die gewünschten Eigenschaften haltigen Düngemitteln auf Torfbasis oder auch im Hinblick auf die Lagerung besitzt. Es mußte Düngemitteln, die aus Großstadtabfällen gewonnen versucht werden, eine Dosierung zu finden, bei welcher werden, zusetzen. 60 jene Faktoren durch 2-Chloräthyltrimethylammonium-Wie schon eingangs angedeutet, ist es bereits be- chlorid und ähnliche Verbindungen in gleichem Maße kannt, daß durch Wuchsstoffe in bestimmten Konzen- gehemmt werden, welche durch die gewünschte trationen Stengelverdicküngen, welche mit einer Ver- Dosierung von Stickstoff im Düngemittel in gleichem kürzung der Achsenorgane einhergehen, hervorge- Maße gefördert werden. Die Annahme, daß eine rufen werden können. 65 Halmverkürzung bei Getreide in allen Fällen auch Es hat sich jedoch¹ andererseits gezeigt, daß Wuchs- gleichzeitig eine Verhinderung der Lagerungsneigung stoffe, welche diese Eigenschaften besitzen, keinerlei bedeutet, wurde, wie die nachfolgende Tabelle deutlich Wirkung auf die Lagerungsneigung von Getreide zeigt, durch Feldversuche widerlegt:

CCC	N-Gabe	Sorte	Halmlänge in cm	behandelt	Verkürzung	Lagerung	behandelt
kg/ha	kg/ha		Kontrolle	102,37	in cm	Kontrolle	nein
4,0	160	WW »Record«	111,56	109,92	9,19	ja	nein
6,0	120	WW »Record«	118,30	107,85	8,38	ja	ja
4,0	160	SW »Adur«	116,91	177,2	9,06	ja	ja
4,0	120	Roggen »Kefermarkter«	185,60	102,70	8,40	ja	ja
4,0	160	W. Gerste »Engelens Dea«	108,20	5,50	ja

Während in den Fällen 1 und 2 etwa die gleiche Halmverkürzung vorliegt wie in den Fällen 3, 4 und 5, war in diesen letzterwähnten Fällen die Lagerung nicht verhindert worden. Ein solches Ergebnis hätte nicht eintreten dürfen, wenn die obige Annahme zu Recht bestünde.

Dies zeigt aber auch, daß das erfindungsgemäße Verfahren erst durch zahlreiche Versuche erarbeitet werden konnte und daß hierbei auch das eingangs erwähnte Vorurteil des Fachmannes überwunden werden mußte.

Damit ist erwiesen, daß von einer halm verkürzenden Wirkung einer Substanz noch nicht ohne weiteres auf eine lagerungshemmende Wirkung geschlossen werden kann, insbesondere deshalb, weil die »Lagerung« des Getreides ein sehr komplexes Phänomen ist, das von einer Reihe verschiedenster physiologischer Faktoren beeinflußt wird, unter denen die Halmlänge nur einer ist. Tatsächlich haben die obenerwähnten Feldversuche gezeigt, daß neben der Länge der Halme, dem Gewicht der Ähren und jenem der Körner in besonderem Maße auch die Zahl der Gefäßbündel im Halm, die Dichte der Parenchymschichten, die Beschaffenheit der Epidermis und andere morphologische Eigenschaften für die Größe der Lagerungsneigung verantwortlich sind.

Beispiel 1

In Mitscherlichgefäßen wurde mit je fünf Wiederholungen pro Behandlungsstufe Sommerweizen der Sorte »Janetzky-Jabo« in sandigem Lehmboden angebaut (19 Pflanzen pro Gefäß) und jedes Gefäß mit einer Grunddüngung von 1 g P₂O₅ und 1,5 g K₂O versehen. 2 Wochen nach dem Anbau zeigten die meisten Pflanzen bereits das dritte Blatte waren jedoch noch nicht bestockt. Zu diesem Zeitpunkt erfolgte

ao die Kopfdüngung mit Kalkammonsalpeter (20% N) in Form von drei verschieden konzentrierten Mischungen mit (2-Chloräthyl)-trimethylammoniumchlorid (Chlorcholinchlorid). Es wurden pro Gefäß je 5 g Kalkammonsalpeter (= 1 g N) mit einem Chlorcholinchloridgehalt von 0 (Kontrolle), 1,58, 0,158 und 0,0158% gegeben. Die Düngemittel Wurden auf den Boden aufgebracht, und anschließend wurde mit Wasser (500 ml) nachgegossen. Die Aufwandmengen pro Gefäß sind demnach: 1 g N und Chlorcholinchloridmengen von 0, 79,0, 7,9 und 0,79 mg. Im weiteren wurden die Gefäße normal betreut.

Im Erntestadium zeigte sich eine geringe Verzögerung der Reife bei den behandelten Pflanzen. Nach Ausreifung aller Pflanzen wurde die Ernte durchgeführt und die Erntegewichte sowie die häufigsten Halmlängen festgestellt.

Die Tabelle gibt einen Überblick über die Ergebhisse.

Milligramm

Chlorcholinchlorid

pro Gefäß

Stroh
Gramm pro Gefäß

M ± m

Korn
Gramm pro Gefäß

Mim

Häufigste Halmlänge (cm)
und deren relative Häufigkeit in °/₍
bei ± 1 cm Intervall

cm

0,00

0,79

7,90

79,00

54,8 ± 0,6
55,6 ± 1,0
55,1 ± 0,5
52,5 ± 1,1

37,6. ± 2,6 43,0 ± 0,6 41,5 ± 0,9 40,7 ± 1,0

Alle angegebenen Gewichte sind Trockengewichte.

M = Mittelwert aus fünf Gefäßen. m = mittlerer Fehler des Mittelwertes.

83
80
72,5
63

16,5
15,0
15,5
16,2

Es zeigte sich, daß der Strohertrag erst bei der höchsten Gabe wenig absinkt, der Kornertrag aber eher erhöht wird. Ein Einfluß auf das 1000-Korngewicht ist nicht gesichert. Die Halmlange — ausgedrückt als die häufigsten Halmlängen — wird wesentlich verkürzt. So beträgt die Differenz zwischen unbehandelt und 79 mg Chlorcholinchlorid pro Gefäß etwa 24%· Die relativen Häufigkeiten der häufigsten Halmlängen sind in allen Fällen gleich. Dies zeigt, daß eine echte Verschiebung der Halmlängenverteilung in Richtung kürzerer Halmlänge durch die Behandlung eingetreten ist. Wird aus diesem Versuch die Aufwandmenge an Chlorcholinchlorid errechnet, so ergeben sich Werte zwischen etwa 2 und 8 kg/ha. Das mit CCC behandelte Getreide erwies sich als sehr standfest.

Aus vorliegendem Beispiel läßt sich entnehmen, daß das praktisch günstigste Mischungsverhältnis von Kalkammonsalpeter und Chlorcholinchlorid etwa bei einer Zumischung von 1% Chlorcholinchlorid zu Kalkammonsalpeter erreicht wird. Im Prinzip lassen sich aber alle bekannten Düngemittel mit Chlorcholinchlorid kombinieren, da Chlorcholinchlorid chemisch sehr stabil ist. Natürlich muß sich der Chlorcholinchloridgehalt dem N-Gehalt des jeweiligen Düngemittels anpassen. Er soll zweckmäßig etwa 5 bis 15 % des N-Gehaltes betragen. Die Einbringung des Wirkstoffes in das Düngemittel kann entweder durch einfache Mischung oder aber in geeigneter Form, z. B. Aufdüsung einer Wirkstofflösung, während des Produktionsvorganges des Düngemittels geschehen.

Beispiel 2

In einer Pudertrommel wird auf 99 Gewichtsteile gespritzten Kalkammonsalpeter 1 Gewichtsteil Chlorcholinchlorid aufgebracht. Der so erhaltene Kalkammonsalpeter kann direkt für Düngezwecke verwendet werden.

Beispiel 3

30,8 Gewichtsteile Superphosphat, 8,72 Gewichtsteile Triplesuperphosphat und 25 Gewichtsteile Kaliumchlorid (mit 60% K₂O) werden in einem Mischer miteinander gemischt. Dieser Mischung werden 5,68 Gewichtsteile einer Ammonisierlösung zugesetzt, die 55 Gewichtsteile Ammonnitrat, 27 Gewichtsteile Ammoniak und 18 Gewichtsteile Wasser enthält, was einem Gehalt von 44% Stickstoff entspricht. Anschließend wird die Mischung mit 23,80 Gewichtsteilen einer 125⁰C heißen, 90%igen Ammonnitratschmelze bedüst. Die dabei entstandene pulverige Mischung wird sodann unter weiterem Rühren mit 6 Gewichtsteilen kaltem Wasser bedüst, das 1 Gewichtsteil Chlorcholinchlorid gelöst enthält, und hierauf fertiggranuliert. Das dabei erhaltene NPK-Düngemittel 10:10:15 kann nach entsprechendem Trocknen und Sieben für Düngezwecke eingesetzt werden.

Die in den obigen Beispielen angegebenen Gewichtsmengen an Wirkstoff entsprechen der erfmdungs- gemäßen Bemessungsregel von 5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf den Stickstoffgehalt des Düngemittels.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Erhöhung der Standfestigkeit der Getreidepflanzen und Verhütung ihrer Lagerungsneigung, dadurch gekennzeichnet, daß mit festen oder flüssigen anorganischen oder organischen Stickstoffdüngemitteln gedüngt wird, die 5 bis 15%, bezogen auf den Stickstoffgehalt der Düngemittel, eines Salzes der quaternären Ammoniumbasen der allgemeinen Formel

   [(CH₃), -N-R)⁺ OH-

   in der R einen Äthyl-, Vinyl- oder Allylrest oder einen gesättigten oder ungesättigten, halogensubstituierten Kohlenwasserstoffrest mit maximal 3 C-Atomen bedeutet, mit für Getreide nicht phytotoxischen Säuren, beigemischt enthalten.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 954 927, 930 758, 811, 849 848, 739 624, 701 960, 691 303, 694 549, 177;

   britische Patentschrift Nr. 762 414;
   Journal of Biological Chemistry, Vol. 235, Nr. 2,

   1960, S. 475 bis 479.

   709 548/258 3. 67 © Bundesdruckerei Berlin