DE1767452B

DE1767452B - Stickstoffdungemittel

Info

Publication number: DE1767452B
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr 6904 Ziegel hausen Hoffmann Edmund Dipl Chem Dr Neugebauer Walter Dipl Chem Dr 7750 Konstanz Keller
Original assignee: Deutsche Gold und Silber Scheideanstalt
Current assignee: Evonik Operations GmbH

Description

Entwicklung eine ausreichende Versorgung mit mine- 15 säurenitrile enthält.

rah'schen Nährstoffen. Diese lebenswichtigen Nähr- Es wurde nämlich überraschenderweise gefunden,

stoffe schließen sowohl Massen- oder Kernnährstoffe, daß selbst bei einmaliger Anwendung des erfindungs-

wie P, K, N oder S, als auch Spurennährstoffe, wie gemäßen Mittels während der Vegetationsperiode

Mn, Cu, Zn, Fe oder Mo ein. Für ein gutes Pflanzen- eine besonders günstige Versorgung der Pflanze sowohl

wachstum ist es von Wichtigkeit, daß diese Nährstoffe 20 mit Stickstoff als auch gleichzeitig mit Spurennähr-

in einer aufnehmbaren Form während der ganzen stoffen erreicht wird, indem durch die Einwirkung der

Vegetationsperiode ausreichend zur Verfügung stehen. Bodenfeuchtigkeit die Aminocarbonsäurenitrile in

(P. Ehren berg, die Düngung unserer Felder und langsamer Reaktion zu den wasserlöslichen Am-

Grünflächen, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart 1953). moniumsalzen der entsprechenden Säuren hydroly-

Diese Idealbedingung ist in der Praxis oft nicht 25 siert werden und damit der Pflanze fortlaufend kleine

realisierbar, da einerseits viele Nährstoffe wegen zu Mengen von Ammoniumstickstoff und die durch

geringer Löslichkeit ihrer Derivate nicht in ausreichen- Überführung schwerlöslicher Stoffe mittels der bei der

der Menge von Wasser aus dem Boden herausgelöst Hydrolyse gleichzeitig entstehenden chelatkomplex-

werden, die Pflanze aber nur gelöste Stoffe auf- bildenden Aminocarbonsäuren in lösliche Verbin-

zunehmen vermag und andererseits gut lösliche Stoffe 30 düngen aufgeschlossen, für das Wachstum erforder-

durch zu hohe Niederschlagsmengen vorzeitig aus- liehen Spurennährstoffe angeboten werden,

gewaschen werden können. (E. Kl um pp, Spuren- Die Aminocarbonsäurenitrile zeichnen sich durch

elemente in Landwirtschaft und Gartenbau, Verlag einen hohen Stickstoffgehalt aus. So weist z. B. das

Eugen Ulmer, Stuttgart, 1950). Nitrilotriacetonitril(NTN)einenN-Gehaltvon 41,8 Ge-

Um bei Stickstoffdüngern die Auswaschung durch 35 wichtsprozent und das Äthylendiamintetraacetonitril den atmosphärischen Niederschlag zu vermindern, einen solchen von 38,9 Gewichtsprozent auf. Da die werden bekanntlich schwerlösliche Kondensations- Aminocarbonsäurenitrile von Natur aus in Wasser produkte aus Harnstoff und Aldehyden als langsam schwer löslich sind, werden sie nach dem Ausstreuen wirkende Düngemittel verwendet. Der Stickstoffgehalt auf den Boden durch Regen nur sehr langsam gelöst solcher Produkte liegt bei 25 bis 40 Gewichtsprozent. 40 und den oberen Bodenschichten zugeführt. Dadurch Auf die Versorgung der Pflanze mit Spurennährstoffen wird die Gefahr einer schnellen Auswaschung, wie sie haben diese Stickstofflangzeitdünger jedoch keinen von den leicht löslichen Stickstoffmineraldüngern be-Einfluß. (Baule/Fricker, Die Düngung von kannt ist, vermieden. Die Schwerlöslichkeit der Waldbäumen, BLV Bayerischer Landwirtschaftsverlag, Aminocarbonsäurenitrile verhindert auch das EntMünchen 1967). 45 stehen von hochprozentigen Lösungen im Falle ge-

Es ist weiterhin bekannt, der Pflanze die im Boden ringer Niederschlagsmengen, was bei leicht löslichen

in schwerlöslicher Form vorkommenden Spurennähr- Düngern zur Verätzung und Verbrennung der Pflanzen

stoffe dadurch zugänglich zu machen, daß dem Boden führen kann.

Aminopolycarbonsäuren, wie z. B. Äthylendiamin- Obwohl Nitrile wegen ihrer Verwandschaft zur tetraessigsäure, PolyalkyL-ndiamintetraessig-und tetra- 50 Cyanwasserstoffsäure als Gifte bekannt sind, hat sich

propionsäuren, Nitrilotriessigsäure, Diäthylentriamin- jedoch überraschenderweise gezeigt, daß bei der Zu-

pentaessigsäure, Hydroxyäthylendiamintriessigsäure, gäbe von Aminocarbonsäurenitrilen zum Boden keine

Cyclohexan-l^-diamintetraessigsäure, alkylsubstitu- das Pflanzenwachstum negativ beeinflussende Störung

ierte Iminodicarbonsäuren, zugesetzt werden. Amino- der Bodenflora und -fauna auftritt. Die wachstumpotycarbonsäuren, aus der analytischen Chemie als 55 fördernde Doppelwirkung der Hydrolyseprodukte der

starke Chelatkomplexbildner bekannt, vermögen genannten Nitrile erfährt keine Beeinträchtigung,

schwerlösliche Verbindungen wie z. B. Phosphate, Das Nitrile enthaltende Mittel wird wie andere,

Karbonate, Oxide u. a. aufzuschließen und in lösliche bekannte Stickstofflangzeitdünger vorteilhaft in Men-

Formen zu überführen. Sie vermögen auf diese Weise gen entsprechend 0,0011 bis 1,5 t Reinstickstoff je der Pflanze lösliche Verbindungen der Spurenelemente 60 Hektar eingesetzt. Die obere Grenze richtet sich nach

zur Verfügung zu stellen. Im Falle schwerlöslicher der Art der zu düngenden Pflanze. Das Düngemittel

Phosphate, wie z. B. Eisen- oder Manganphosphat, kann sowohl vor der Aussaat und dem Setzen der

werden der Pflanze durch den Aufschluß sowohl die Pflanzen als auch später als Kopfdünger eingesetzt

Spurenelemente Eisen bzw. Mangan als auch der Kern- werden. Die vorgeschlagenen Nitrile der Aminonährstoff Phosphor zur v^rügung gestellt. Die Wir- 65 carbonsäuren können einzeln oder auch in Kombi-

kung der chelatbildenden Aminopolycarbonsäuren nation miteinander verwandt werden. Aminocarbon-

ist jedoch begrenzt, da sie durch Bodenbakterien ab- säurenitrile sind heutzutage aus wohlfeilen Rohstoffen

gebaut werden. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, relativ preiswert herstellbar. Sie können durch Um-

setzung von Ammoniak oder Aminen mit Cyanwasserstoff und Formaldehyd gewonnen werden. Aminopropionitrile erhält man z, B. durch Reaktion von Ammoniak oder Aminen mit Acrylnitril.

Es wurde weiterhin gefunden, daß sich Aminocarbonsäurenitrile auch auf die Erhöhung der Düngewirksamkeit von handelsüblichen Düngern günstig auswirken, wenn sie in Kombination mit leichtlöslichen, z. B. schnellwirkenden Stickstoffdüngemitteln oder andern Pflanzennährstoffen, insbesondere Phosphaten, eingesetzt werden.

Bei Böden, in welchen überhaupt keine Spurennährstoffe vorkommen, kann man durch eine Kombination von Aminocarbonsäurenitrilen mit schwerlöslichen Stoffen, welche Spurennährstoffe enthalten, der Pflanze ebenfalls über die ganze Vegetationsperiode diese Stoffe zugänglich machen. Besonders geeignet für eine solche Kombination ist z. B. Thomasphosphatschlacke.

Durch Vermischen der Aminocarbonsäurenitrile in Pulverform mit feinteiligen, Siliciumdioxid enthaltenden großoberflächigen Stoffen in Mengen von 5 bis 2O°/o> läßt sich infolge des starken Sorptionsvermögens dieser Stoffe gegenüber flüssigen oder gasförmigen Zersetzungsprodukten, insbesondere in Kombination der Nitrile mit handelsüblichen organischen oder anorganischen Düngemitteln, eine Erhöhung der Depotwirkung erzielen, welche besonders dann von Bedeutung ist, wenn das Düngemittel auf stark wasserdurchlässige Böden angewendet wird.

Als großoberflächige Stoffe wurden bevorzugt durch Naßfällung gewonnene Kieselsäure und/oder Silikate oder auch auf pyrogenem Wege gewonnene Kieselsäuren verwendet, welche allgemein als Füllstoffe in Polymeren bzw. als Verdickungsmittel in Flüssigkeiten, wie Lacken, Lösungsmitteln usw. bekannt sind.

Die günstige Düngewirkung von Aminocarbonsäurenitrilen läßt sich leicht durch einfache Gefäßversuche beweisen. Als Versuchspflanzen dienten Deutsches Weidelgras (Lolium perenne L.) und Hafer. Im Falle des Grases wurde während einer Vegetationsperiode mehrmals geerntet, so daß die nachhaltige Wirkung des Depotstickstoffs verfolgt werden konnte. Bei Hafer wird auf Grund des erzielten Kornertrages der positive Einfluß der Nitrile demonstriert.

Für die Versuche wurden jeweils eine normale und ίο eine karge Gartenerde eingesetzt, um die potentielle Komplexbildnerwirkung der Nitrile zu zeigen.

In den folgenden Beispielen wird die günstige (langsame) Düngewirkung der Nitrile an Hand des Nitrilotriacetonitrils gezeigt.

Beispiel 1

Nach dem Gefäßverfahren wurden Vegetationsversuche mit Deutschem Weidelgras als Versuchspflanze durchgeführt. Die Gefäße der einen Versuchs- reihe enthielten normale, mit Torf versetzte Gartenerde und die anderen sogenannte karge Gartenerde, welche aus 1 m Tiefe unterhalb der Humusschicht herausgegraben worden ist.
Mitte Mai wurden gleiche Mengen Grassamen in eine Reihe gleichgroßer Töpfe ausgesät. Nach Ablauf von etwa 5 Wochen wurde das Nitrilotriacetonitril in einer Menge entsprechend 0,51 Reinstickstoff/Hektar Erde den Jungpflanzen zugegeben. Die Wasserzufuhr wurde auf 60°/₀ der maximalen Wasserkapazität des Bodens bemessen. Während der bis November dauernden Versuchsperiode wurden mehrere (3) Schnitte vorgenommen. Die Erträge werden in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben. Sie zeigen, daß der Einsatz von Nitriloacetonitril zu einer 2Vr bis 3fachen Ertragssteigerung gegenüber dem Kon*rollversuch führt. Die Ertragszahlen sind in Gran»m Frischsubstanz je Gefäß angegeben.

Tabelle 1

	Substanz	1. Schnitt	Ertrag	3. Schnitt
Boden		19. Juli	2. Schnitt	26. Okt.
	Kontrolle	14,5	8. Sept.	2,7
Normale	(ohne N-Düngung)		8,5
Gartenerde	Nitrilotriacetonitril	51,9		6,9
	Kontrolle	11,6	17,0	2,9
Karge	(ohne N-Düngung)		7,5
Gartenerde	Nitrilotriacetonitril	37,6		5,9
		13,3

Beispiel 2
In der folgenden Versuchsreihe wurde das Nitrilodem Boden untergemischt. Die Aussaat erfolgte in der dritten Juliwoche. Das Gras wurde insgesamt zweimal geschnitten und ausgewogen. Die Erträge (in Gramm)

triacetatonitril vor der Aussaat des Deutschen Weidel- 55 sind in der folgenden Tabelle 2 angegeben. Aus ihnen grases der normalen und kargen Gartenerde in einer ist zu entnehmen, daß das Nitril einen sehr günstigen Menge entsprechend 0,4 g Reinstickstoff je Liter Erde Einfluß auf das Pflanzenwachstum ausübt.

Tabelle 2

	Substanz	Ertrag	2. Schnitt	Summe
Boden		1. Schnitt	26. Okt.
	Kontrolle	8. Sept.	4,1	11,2
Normale	(ohne N-Düngung)	7,1
Gartenerde	Nitrilotriacetonitril		17,2	32,2
	Kontrolle	15,0	4,0	14,1
Karge	(ohne N-Düngung)	10,1
Gartenerde	Nitrilotriacetonitril		18,3	31,6
	13,3

Beispiel 3

Die Vegetationsversuche mit Hafer als Versuchspfianze wurden nach dem gleichen Schema wie im Beispiel 1 durchgeführt Auch hier erfolgte die Zugabe des Nitrilotriacetonitril erst etwa 5 Wochen nach der

Aussaat; die Menge an Nitril entsprach ebenfalls 0,5 t Reinstickstoff je Hektar Erde. 98 Tage nach der Nitrilzugabe und 134 Tage nach der Aussaat wurde der Hafer geschnitten und getrocknet. Die Erträge an Körnern und Stroh sind in der folgenden Tabelle 3 angegeben. Die Ertragszahlen sind in Gramm Trockensubstanz je Gefäß angeführt.

Tabelle 3

Boden	Substanz	Kornertrag	Strohertrag
Normale	Kontrolle	2,1	4,4
Gartenerde	(ohne N-Düngung)
	Nitrilotriacetonitril	3,6	7,7
Karge	Kontrolle	1,2	2,7
Gartenerde	(ohne N-Düngung)
	Nitrilotriacetonitril	4,9	6,6

Die aus der Nitrilhydrolyse entstandene Nitrilo- triessigsäure aus der Nitrilhydrolyse nur langsam getriessigsäure wird im Boden nicht unbeschränkt an- bildet wird, ist die Versorgung der Pflanze mit Spurengereichert, sondern unterliegt einem mikrowellen nährstoffen über die ganze Vegetationsperiode geAbbau. Dieser verläuft langsam. Die Halbwertzeit 25 währleistet,
des Abbaus beträgt etwa 100 Tage. Da die Nitrilo-

Claims

„ . „ , die Komplexbildnerzugabe während einer Vegetations-

Patentanspruch: _{periode mebrfach vorzU}nehmen. (C. 1958: 3432,

_perio

Stickstoffdüngemittel, gekennzeichnet 13614, 14157, C. 1959: 9712, 1960: 15881, C. A. 70

durch einen Gehalt an Aminocarbonsäurenitrilen. [1969]: 99434z).

5 Der Erfindung lag die Aufgabenstellung zugrunde,

ein Stickstoffdüngemittel anzugeben, mitteis welchem

Die Erfindung betrifft ein neues Stickstoffdünge- die von der Pflanze benötigten, im Boden in einer

mittel, welches einerseits die schwerlöslichen Phos- unlöslichen Form gespeicherten Stoffe während der

phate, Karbonate, Oxide u. a. aufzuschließen und in Vegetationsperiode in einer für die Pflanze optimalen

lösliche Form zur Versorgung der Pflanze mit Spuren- io Menge kontinuierlich in lösliche Form übergeführt und

nährstoffen zu überführen vermag und andererseits der Pflanze zusätzlich kontinuierlich resorbierbare

eine besonders günstige Versorgung der Pflanze mit Stickstoffverbindungen zugeführt werden können.

Stickstoff ermöglicht. Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu

Pflanzen benötigen bekanntlich für ihre optimale sehen, daß das Stickstoffdüngemittel Aminocarbon-