DE1592767C3 - Bodenverbesserungspräparat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bodenverbesserungspräparat auf Grundlage von einem mit für den Boden nützlichen Bakterien beladenen Träger, das dazu dient, in den damit behandelten Böden ein normales Gleichgewicht der erwünschten Bodenorganismen aufrechtzuerhalten oder wiederherzustellen.

Aus der FR-PS 11 03 676 ist es bekannt, Bakterienkulturen auf den adsorbierenden Stoffen Torf, kolloidaler Kieselsäure oder Diatomeenerde zu fixieren; das so hergestellte Präparat soll speziell zur Beimpfung solchen Saatguts dienen, bei dem die Pflanzen in Symbiose mit den zugeführten bestimmten Bakterien direkt den Stickstoff aus der Luft sich nutzbar machen. Auch die DT-PS 9 26 188 befaßt sich mit dieser Aufgabe und schildert die Schwierigkeit, genügende Mengen an Bakterien an das Saatgut heranzubringen, da sich die aufgeimpften Bakterien infolge zu starker Umwelteinflüsse nicht im gewünschten Ausmaß entwickeln können mit Ausnahme derjenigen Bakterien, die bei Leguminosen in den Wurzelknöllchen einen Schutz finden. Eine Abhilfe wird darin gesehen, zusätzlich zur Saatgutbeimpfung auch die zuzuführenden Dünge- und Bodenverbesserungsmittel als Bakterienträger heranzuziehen, um die erwünschten Bakterien in einem großen Überschuß in den Boden einzuführen. Auch die DT-PS 8 66 343 beschreibt bakterienhaltige Düngemittel, bei denen die Bakterien vor dem Zusatz zu den Düngemitteln auf stark aufsaugend wirkende Stoffe, wie Humus, Torf od. dgl. aufgebracht werden. Bei allen diesen Mitteln gehen die zugeführten Bakterien mit Ausnahme der Knöllchenbakterien für die Leguminosen in der neuen Umgebung weitgehend zugrunde, obwohl an sich gute adsorbierende Trägerstoffe, wie das im Torf anwesende Lignin eingesetzt sind.

Die bisher verwendeten Träger für die Bakterien einschließlich des Torflignins vermögen offensichtlich nicht, den einzubringenden Bakterien genügende Schutzwirkung gegenüber widrigen Umwelteinflüssen durch den zu beimpfenden Boden zu gewähren.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand in der Auswahl eines solchen bakterienadsorbierenden Trägers für das eingangs genannte Präparat, der den Bakterien im Boden eine Schutzwirkung bietet, und auf diese Weise dazu beiträgt, das natürliche Auftreten der Mikroorganismen in einer sich im Gleichgewicht haltenden erwünschten Zusammensetzung zu stabilisieren und, wenn nötig, wieder herzustellen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erreicht mit einem Bodenverbesserungspräparat auf Grundlage von einem mit für den Boden nützlichen Bakterien beladenen Träger, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, ist, daß als Träger das als Rückstand bei der Holzverzuckerung anfallende Lignin verwendet wird, das also diesen ausgewählten Träger enthält.

Es ist bekannt, daß bei den verschiedenen Verfahren zur Holzverzuckerung, sei es das Hydrolyse-Verfahren mit konzentrierten Säuren (das sogenannte Bergius- oder Rheinau-Verfahren) oder das Druckperkolations-Verfahren mit verdünnten Säuren (das sogenannte Scholler-Verfahren), nach der Hydrolyse der Zellulose als Rückstand Lignin gewonnen wird. Lignin ist ein hochmolekularer Stoff, der bei der Verholzung von Pflanzen erst gebildet wird, wenn der eigentliche Zellkörper aus Zellulose schon aufgebaut ist. Bei diesem Vorgang durchwächst das Lignin das Zellulosegerüst in einer Feinheit, die unter der Größenordnung der Lichtwellenlänge liegt. Das Herauslösen der Zellulose und der übrigen Kohlehydrate, wie es bei der

ίο Holzverzuckerung geschieht, hinterläßt das äußerst feine, schwammartige Gerüst, das besonders bei der Durchführung der Holzverzuckerung im Perkolationsverfahren noch alle Hohlräume, die vorher mit Zellulose ausgefüllt waren, enthält. Es ist bekannt, daß dieses System infolge der großen inneren Oberfläche eine starke Adsorptionswirkung auszuüben vermag.

Von dieser Eigenschaft hat man bereits vielfach Gebrauch gemacht. So beschreibt z. B. die deutsche Patentschrift 8 66 488 ein Verfahren zur Herstellung von Düngemitteln, bei dem Lignin als Träger für dem Düngemittel beizumischende Spurenelemente dient.

Das in der DT-PS 6 40 775 beschriebene grundlegende Schollersche Perkolationsverfahren für die Holzverzuckerung mit verdünnten Säuren konnte im Laufe der Jahre wesentlich verbessert werden. Eine gute Übersicht über die Entwicklung dieses und auch der anderen Holzverzuckerungsverfahren erhält man aus dem Aufsatz von H. Scholler »Die Holzverzuckerung« in Band 3 des Sammelwerkes »Chemische Technologie«, 1951, Carl Hanser Verlag, München.

Bei der weiteren Entwicklung des Schollerschen Perkolationsverfahrens wurde vor allem durch eine schonende Durchführung der Hydrolyse in mehreren aufeinanderfolgenden Schüben die bei dem ursprünglichen Verfahren nicht zu vermeidende Zersetzung der entstandenen Zucker weitgehend ausgeschaltet. Hierzu werden in einer ersten, bei verhältnismäßig hohen Temperaturen und Säurekonzentrationen durchgeführten Reaktionsstufe die dabei entstandenen wasserlöslichen Kohlehydrate verhältnismäßig schnell abgelassen und in mehreren nachfolgenden Waschschüben ausge waschen, wobei nur die ersten, zuckerreichen Laugen einer Weiterverarbeitung auf Zucker zugeführt und die nachfolgenden, unter milderen Bedingungen gewonnenen und demzufolge zuckerärmeren Waschlaugen aus den nachfolgenden Schüben jeweils aufgehoben und bei der nächsten Perkolation für die jeweils vorangehenden Schübe verwendet werden. Es konnte festgestellt werden, daß nicht nur eine wesentliche Verbesserung der Ausbeute und Reinheit der gewonnenen Zuckersubstanzen erreichbar ist, sondern daß auch das als Rückstand erhaltene Lignin in seiner Adsorptionskraft um etwa 50 % gesteigert ist. Die Ursache liegt wahrscheinlich darin, daß das Ligningerüst weitgehend frei von inkrustierten Zuckerzersetzungsprodukten ist; dies zeigt sich auch darin, daß der bittere Geschmack der nach dem früheren Verfahren gewonnenen Ligninsubstanzen nicht mehr festzustellen ist.

Die Erhöhung des Adsorptionsvermögens betrifft nicht nur organische Substanzen, wie Methylenblau als Testsubstanz oder Kationen, sondern es konnte auch eine entsprechende Erhöhung des Festhaltevermögens für Mikroorganismen festgestellt werden.

Es konnte nun gefunden werden, daß das Lignin überraschenderweise nicht nur zum Beseitigen, sondern ganz hervorragend gut auch als Trägerstoff für die Einführung von lebenden Mikroorganismen in Anbauflächen für Pflanzen und sonstige Böden geeignet ist.

Dabei ist es nicht geklärt, ob diese unvermutete Wirkung darauf beruht, daß sich ein Gleichgewicht /wischen der Festhaltung und der Ablösung der Mikroorganismen etwa durch Verdrängung durch andere Mikroorganismen ausbildet, wie es bei der Absorption und Elution von chemischen Substanzen an absorbierenden Oberflächen der Fall ist oder ob die aufgebrachten Mikroben auf den inneren Oberflächen des Ligningerüstes als Trägerflächen verbleiben und dort ihre erwünschte Funktion ausüben, sei es, daß ihnen das Ligningerüst eine günstige Lebensumgebung und Schutzumhüllung bietet, in der die normalen Stoffwechselvorgänge unter günstigen Lebensbedingungen weiterlaufen, oder sei es, daß das Ligningerüst nur als Reservoir für eine Aufbewahrung und Ruhigstellung dient, aus dem jeweils Keime für Neubeimpfung der Umgebung entstammen können.

Der Erfindungsgegenstand beruht auf der Ausnutzung dieser Erkenntnis.

Das zu verwendende Lignin kann aus den verschiedeilen Holzverzuckerungsverfahren stammen, es ist aber /.weckmäßig, dieses Lignin vor der Beladung mit den Mikroorganismen nach Möglichkeit von löslichen organischen Inhaltsstoffen und anorganischen Säureresten sowie von Natriumionen zu befreien. Dazu wird es vorzugsweise unmittelbar auf die Holzverzuckerung folgend ohne vorherige Trocknung durch gründliche Wäsche mit Wasser und mit wässrigen Lösungen von Magnesiumchlorid oder Magnesiumphosphat bei basischer Wasserstoffionenkonzentration vorbehandelt und in noch feuchtem Zustand zu einer Paste vermählen.

Vorzugsweise verwendet man ein Lignin, das durch Verzuckerung im Druckperkolationsverfahren gemäß dem sogenannten Scholler-Verfahren mit verdünnten Säuren aus dem verholzten Pflanzenmaterial gewonnen worden ist, und zwar insbesondere aus einem verbesserten Verfahren, bei dem die Hydrolyse in mehreren aufeinanderfolgenden Schüben erfolgt, wobei nur die zuckerreichen Waschlaugen der ersten Perkolationsschübe auf Zucker weiterverarbeitet, jedoch die weiteren, zuckerarmen Laugen aus den nachfolgenden unter milderen Konzentrations- und Temperaturbedingungen durchgeführten Schüben jeweils aufgehoben und bei der Hydrolyse der nächsten Charge für die jeweils vorangehenden Schübe verwendet werden. Bei diesem neuen Anwendungsgebiet des Lignins, gleich welcher Herkunft, als Träger für lebende Mikroorganismen hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, daß die Ligninrückstände aus diesem Verfahren besonders leicht von den letzten noch anhaftenden Kohlehydraten zu befreien sind und einen noch ungestörten Aufbau des ursprünglichen Ligningerüstes besitzen. Um diese Struktur nicht zu zerstören, ist es auch bei Lignin dieser Herkunft zweckmäßig, die Ligninrückstände unmittelbar nach der Hydrolyse mit der bereits erwähnten gründlichen Wäsche zwecks Verdrängung unerwünschter Begleitstoffe vorzubehandeln und in noch feuchtem Zustand zu einer Paste zu vermählen. Derartige Präparate erweisen sich als besonders bakterienfreundlich. Den zur Herstellung der Pasten verwendeten Flüssigkeiten können auch Nährungsstoffe für die aufzubringenden Mikroorganismen beigefügt werden. Wesentlich ist die Beseitigung von Natriumionen und von Sulfationen. Besonders günstig wirkt die Einführung von Magnesium- und Phosphationen. Vorzugsweise soll die herzustellende Paste aus einem Teil Lignin-Trocken' substanz und vier Teile Flüssigkeit bestehen. Dabei soll zweckmäßig stets für einen Überschuß an Magnesium-Ionen gesorgt werden.

Die so präparierten Lignin-Pasten können dann mit den gewünschten Mikroorganismen durch eine Einarbeitung von Aufschwemmungen dieser Mikroorganismen angereichert werden. Anschließend kann, je nach der gewünschten Form des erfindungsgemäßen Präparates noch eine Trocknung bzw. Granulierung erfolgen, wobei darauf zu achten ist, daß der Trocknungsgrad für die Mikroorganismen unschädlich bleibt. Der dazu notwendige Feuchtigkeitsgehalt kann auch in Granulaten aufrecht erhalten bleiben, besonders dann, wenn man durch eine in bekannter Weise aufgebrachte Schutzschicht für eine mechanische Verstärkung der Außenwand sorgt. Der Flüssigkeitsinhalt liegt vorzugsweise bei 20 bis 25 °/o.

Den Aufschwemmungen von Bakterien oder anderen Mikroorganismen kann man statt Wasser auch Magnesiumsalzlösungen und als zusätzlichen Trägerstoff Silicagel, Bolus Alba u.dgl. zusetzen, um die Lebensbedingungen der Mikroorganismen und die physikalischen Eigenschaften der Präparate zu verbessern.

Besonders günstige Ergebnisse findet man bei der Anreicherung der erfindungsgemäßen Präparate mit dem Bacillus Subtilis. Diese in verschiedene Böden vorkommenden und auch sonst weitverbreiteten Mikroorganismen produzieren antibiotische Stoffe und sind deshalb auch ohne den Zusatz von weiteren Mikroorganismen dazu geeignet, ein Überhandnehmen von einzelnen pathogenen Mikroorganismen zu begrenzen und auf diese Weise die natürliche Gleichgewichtslage wieder herzustellen. Es gibt verschiedene Arten von Bacillus Subtilis, die sich hierfür besonders gut eignen und herangezüchtet werden können.

Zusätzlich können auch weitere erwünschte Mikroorganismen sei es einzeln oder im Gemsch, zugesetzt werden.

Hierfür kommen in Frage Azetobacter-Chroococcum, Nitrobacter Winogradskyi und andere typische Bodenbakterien. Bacillus Subtilis bewirkt im Boden die Zersetzung von organischen Materialien und vermag vor allem das schädliche Überhandnehmen von Chlostridium Tetani zu verhindern bzw. wieder zurückzudrängen. Diese Wirkung ist in neuerer Zeit von besonderer Bedeutung, da durch die modernen Bodenbehandlungsverfahren zur Bekämpfung der im Boden lebenden Schädlinge (Erreger von Kartoffelkrebs, Kohlhernie, Drahtwürmer, Nematoden) mit Hilfe von chemischen Desinfektionsmitteln und durch Bodenerhitzung mit Dampfbehandlung vielfach eine sehr nachteilige Verschiebung der Mikroflora des Bodens verursacht worden ist. Man hat als Folge dieser Gleichgewichtsstörung eine besorgniserregende Ausbreitung der Chlostridien Tetani beobachtet. Besonders auch bei der Bodenentseuchung für Sportflächen reicht es für die Dauer nicht aus, den Boden zu sterilisieren; es muß dafür Sorge getragen werden, daß sich der Boden selbst gesund erhält und hierbei eigenen sich die erfindungsgemäßen Präparate besonders gut, wenn sie mit Bacillus Subtilis angereichert sind.

Durch die Schaffung der erfindungsgemäßen Präparate ist der Weg zu einer neuartigen Bekämpfungsmethode der Verbreitung von unerwünschten Mikroorganismen eröffnet, die dazu geeignet ist, die Nachteile der heutigen Bekämpfungsarten, bei denen ohne Selektion schädliche und unschädliche Mikroorganismen getroffen werden, zu ersetzen bzw. zu ergänzen und den normalen Haushalt der Natur auf diesem Gebiet zu stabilisieren oder zu restituieren.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Bodenverbesserungspräparat auf Grundlage von einem mit dem Boden nützlichen Bakterien beladenen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger das als Rückstand bei der Holzverzuckerung anfallende Lignin verwendet wird.