DE1767829B2

DE1767829B2 - Mittel zur beeinflussung des wachstums und des stoffwechsels von pflanzen

Info

Publication number: DE1767829B2
Application number: DE19681767829
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Mayr Hubert Dr Leonding Weinrotter Ferdinand Prof Dr Linz Frohner Walter Ing Pasching Presoly Elfnede Dr Kollisch Gustav Dr Linz (Osterreich) Muller
Original assignee: Lentia GmbH, Chem u pharm Er Zeugnisse Industriebedarf, 8000 Mun chen
Priority date: 1968-06-21
Filing date: 1968-06-21
Publication date: 1973-02-15
Also published as: DE1767829C3; DE1767829A1

Description

Seit längerer Zeit sind Substanzen bekannt, die das Wachstum von Pflanzen beeinflussen können, ohne daß es sich dabei um Nährstoffe handelt. Als solche Substanzen sind die hormoneil wirkenden Unkrautvertilgungsmittel wie z. B. die 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure zu nennen. Eine andere Gruppe von sogenannten Wachstumsregulatoren sind Verbindungen wie das Chlorcholinchlorid, die das Wachstum von Pflanzen, z. B. von Weizen in der Weise beeinflussen, daß die Halme kürzer und kräftiger werden, so daß dei'en Standfestigkeit erhöht wird. Schließlich wurde in der Substanz Decenylbernsteinsäure eine Verbindung gefunden, die den damit behandelten Kulturpflanzen eine höhere Dürre- und Frostresistenz verleiht, eine Wirkung, uie mit einer Erhöhung der Permeabilität der Wurzeln für Wasser erklärt wurde.

Es konnte nun gefunden werden, daß bestimmte aliphatische «-Hydroxycarbonsäuren und «-Ketocarbonsäuren in der Lage sind, das Wachstum und den Stoffwechsel von Pflanzen, insbesondere deren Wasserhaushalt zu beeinflussen, so daß bei Behandlung von Pflanzen mit diesen Verbindungen deren Ertrag und auch deren Resistenz gegen Dürre gesteigert wird. Die Ursachen für diese Wirkungen können einerseits in einem verminderten Wasserdurehsatz der Pflanzen durch Erniedrigung der Transpiration liegen, andererseits wird das Wasseraneignungsvermögen der behandelten Pflanzen erhöht.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Mittel zur Beeinflussu.io des Wachstums und des Stoffwechsels von Pflanzen, insbesondere zur Beeinflussung von deren Wasserhaushalt, enthaltend eine aliphatische Carbonsäure als Wirkstoff, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es als aliphatische Carbonsäure 2-Hydroxyheptansäure, 2-Hydroxyoktansäure, 2-Hydroxynonansäure, 2-Hydroxydecansäure, 2-Keto-5 oktansäure oder 2-Ketodecansäure oder deren Salze oder Ester bzw. Gemische von solchen Verbindungen, im Gemisch mit flüssigen oder festen Streck- oder Verdünnungsmitteln und/oder Netzmitteln enthält. Aber auch Gemische von Säuren sind brauchbar,

ίο beispielsweise ein Gemisch von a-Hydroxynonansäure und a-Hydroxydecansäure. Bei den genannten Carbonsäuren kann es sich auch um Carbonsäuren mit verzweigter Kohlenstoffkette handeln.
Die erfindungsgemäßen Mittel können sowohl in flüssiger als auch in fester Form verabreicht werden, wobei sowohl eine Aufnahme der Mittel über die Pflanze als auch über den Boden zum Erfolg führt. Die Anwendung kann nicht nur nach Auflaufen der Pflanzen, sondern ebensogut auch vor Auflaufen der Pflanzen durch Einbringen in den Boden erfolgen. Bei Anwendung in flüssiger Form, die vorzugsweise in Form eines wäßrigen Spritzmittels möglich ist, sind die Wirkstoffe je nach Löslichkeit, entweder emulgiert oder gelöst, wobei im ersteren Fall die Anwendung eines Emulgators, beispielsweise von Alkylarylsulfonat + Polyoxyäthylensorbitan, zu empfehlen ist. In manchen Fällen, vor allem dann, wenn die Verabreichung über die Blätter erfolgen soll, wirkt sich der Zusatz eines Netzmittels, beispielsweise vom Typ eines Alkyl-phenyl-polyäthylen-äthers, günstig aus, da dann die Blätter besser benetzt werden. Auch der festen Anwendungsform können Emulgatoren, wie z. B. Na-Oleylmethyltaurid zugesetzt werden; als inerter Träger für die feste Anwendungsform ist jedes gebräuchliche feste Streckmittel wie z. B. bestimmte feingemahlene Tonsorten, geeignet. Die Aufwandmenge kann erheblich schwanken und paßt sich den gegebenen Bedingungen an. In der Regel liegt sie zwischen 0,5 und 15 kg/ha.

Bei allen Anwendungsarten können die Wirkstoffe entweder als freie Säure oder auch als Salz oder Ester derselben vorliegen. Als Salze sind neben den Alkali- und Ammoniumsalzen vor allem solche mit organischen Basen wie Trimethylamin, Diethanolamin- und Triäthanolaminsalze zu nennen. Als Ester kommen außer jenen mit niedrigen aliphatischen Alkoholen wie Methylester, Äthylester und Butylester auch solche mit Alkoholen in Betracht, die im Alkoholrest weitere Hydroxylgruppen tragen.

Die erfindungsgemäßen Mittel können nicht nur für sich allein, sondern auch in Kombination mit anderen Stoffen wie anorganischen oder organischen Düngemitteln, Pflanzenschutzmitteln und/oder Bodenverbesserungsmitteln angewendet werden.

Die als Wirkstoffe dienenden «-Hydroxycarbonsäuren können gemäß österreichischer Patentschrift 254 160 auf günstige Art und Weise durch Umsetzung von «-Olefinen mit 7 bis 10 C-Atomen mit N₂O₄ in Gegenwart von Sauerstoff und Hydrolyse der dabei erhaltenen «-Nitratocarbonsäuren gemäß österreichische Patentschrift 260 200 in wäßriger Lösung mit wasserlöslichen Salzen der schwefeligen Säure erhalten werden. Die Herstellung der «-Ketocarbonsäuren gelingt auf einfache Weise durch Reaktion der entsprechenden «-Nitratocarbonsäuren mit wäßriger Natronlauge bei erhöhter Temperatur und Gewinnung der Säure nach Ansäuern mit harnstoffhaltiger verdünnter Schwefelsäure.

Die ei-findungsgemäßen Mittel und deren Wirkung auf die Pflanze werden in nachfolgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

In Plastiktöpfe, die mit 400 g Komposterde gefüllt waren, wurden 4 Samen von Vicia faba gelegt. Nach dem Erscheinen der Keimlinge wurden die Pflanzen pro Topf auf zwei reduziert. Diese Pflanzen wurden auf eine Wasserkapazität von 45% eingestellt. Nach 5 Wochen, als die Pflanzen zwei Blattpaare voll entfaltet und die Höhe von 6 bis 8 cm erreicht hatten, wurden je 30 Pflanzen durch Besprühen mit wäßrigen Lösungen von 2-Ketooktansäure in Konzentration von 10°, 10-¹ und 10-²% bzw. durch Verabreichung über den Boden mit 0,5 und 0,25 g je 30 Pflanzen behandelt. Weitere 30 Pflanzen blieben als Kontrolie unbehandelt.

Nach weiteren 2 Wochen, als die Pflanzen 6 bis 7 Blattpaare entwickelt hatten und eine Höhe von 27 bis 30 cm aufwiesen, erfolgte die Bestimmung der Wasserabgabe durch die Pflanzen. Die Messungen wurden im Glashaus bei annähernd gleichen Außenbedingungen, und zwar an klaren und wolkenlosen Tagen, jeweils zur gleichen Tageszeit vorgenommen. Als Maß für die Transpiration wurde die relative Transpiration in % nach dei Formel

relative Transpii ation

Flächentranspiration mg/dm² · Minute Evaporation mg/dm² · Minute

■100%

Konzentration der Lösung 2-Ketooktansäure	Flächen transpiration mg/dm²/min	Eva poration mg/dm²/ min	Relative Trans piration in%,
10-²% 1 Blatt-	4,0	40,6	11,1
W-¹⁰I₀ behand-	3,3	38,2	8,8
10»% J lung	2,7	38,8	6,4
0,25 g Boden-	4,4	31,2	14,3
\ behand-
0,5 g J lung	1,6	33,3	4,7
Kontrolle	5,6	20,3	27,9

Pflanzen pro Topf auf 2 reduziert. Nach 8 Tagen, nachdem die Pflanzen 2 Blattpaare ausgebildet und eine Höhe von 5 bis 6 cm erreicht hatten, wurden Gruppen von je 30 Pflanzen mit wäßrigen Lösungen der 2-Hydroxyoktansäure der Konzentrationen von 10~², ΙΟ"¹ und 10°% besprüht bzw. der Boden mit Mengen von 0,25 und 0,5 g dieser Säure pro 30 Pflanzen behandelt. 30 Pflanzen blieben als Kontrolle unbehandelt.

ίο Eine Woche nach der Behandlung erfolgte die Bestimmung der relativen Transpiration wie in Beispiel 1 angegeben. Die Pflanzen hatten zu diesem Zeitpunkt 3 Blattpaare entfaltet und wiesen eine durchschnittliche Höhe von 18 bis 20 cm auf.

Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle Il zusammengestellt.

Tabelle II

30

Konzentration der Lösung 2-Hydroxyoktansäure	Flächen transpiration mg/dm²/min	Eva poration mg/dm²/ min	Relative Trans piration in %
10-²% ] Blatt-	17,5	47,0	37,1
10-!% ibehand-	18,5	42,7	43,4
10°% J lung	22,1	42,7	51,9
0,25 g j Boden-	15,6	42,5	36,8
[ behand-
0,5 g j lung	17,8	42,5	41,9
Kontrolle	12,7	23,0	55,3

ermittelt. In dieser Formel bedeutet die Flächentranspiration die Verdunstung des Wassers von den feuchten Oberflächen der lebenden pflanzlichen Gewebe, während Evaporation die Verdunstung des Wassers von befeuchteten grünen Löschpapierscheiben (= Piche-Plättchen) ist.

Die Ergebnisse sind in nachfolgender Tabelle festgehalten:

Tabelle 1

Die Werte stellen Mittelwerte aus Wägungen des jüngsten Blattpaares einer Pflanze dar.

Sowohl bei der Behandlung der Blätter als auch des Bodens durch 2-Hydroxyoktansäure zeigte sich eine transpirationshemmende Wirkung.

Beispiel 3

Die Zahlen sind Mittelwerte, gewonnen aus zwei Blattwägungen.

Es zeigte sich sowohl bei der Besprühung als auch bei der Bodenbehandlung mit 2-Ketooktansäure eine transpirationssenkende Wirkung.

Beispiel 2

Plastiktöpfe wurden mit je 400 g Wiesenboden gefüllt und dann je 4 Samen von Vicia faba hineingelegt. Nach dem Auflaufen wurde die Zahl der Markstammkohl wurde in Mitscherlichgefäßen herangezogen. Nach dem Auflaufen wurde auf 3 Pflanzen pro Gefäß ausgedünnt. Bei einer Wachstumshöhe von 20 cm erfolgte die Behandlung niii verschiedenen Aufwandmengen der 2-Hydroxyoktansäure nämlich 25 mg, 50 mg und 100 mg 2-Hydroxyoktansäure pro Gefäß in Form einer Spritzung über das Blatt. Die dabei aufgebrachte Wirkstoffmenge entspricht einer Aufwandmenge von 0,5 bis 12 kg/ha. Die Spritzung wurde mit einer Wasseraufwandmenge vorgenommen, die 400 l/ha entspricht. Da die Benetzungsfähigkeit des Markstammkohls nur gering ist, wurde als Netzmittel ein Alkyl-phenyl-polyäthylenäther zugesetzt. Während vor der Behandlung alle Gefäße gleichmäßig so mit Wasser versorgt worden sind, daß 70% des Wasserhaltevermögens des Bodens gedeckt waren, erfolgte nach der Behandlung eine Aufgliederung in vier verschiedene Wasserversorgungsstufen, und zwar mit 40% Wasserkapazität, 50% Wasserkapazität, 60% Wasserkapazität und 70% Wasserkapazität. Der Wasserverbrauch der einzelnen Gefäße wurde durch tägliche Gewichtsfeststellungen ermittelt. Nach einer Wachstumsdauer von 16 Wochen wurde der Versuch abgeerntet und die Erträge, bzw. der Wasserverbrauch ermittelt:

Frischgewicht von Markstammkohl (Mittelwert in g/Gefäß)

Behandlung	40⁰A₁WKP	50 7„ WKP	60% WKP	7O°/o WKP
Kontrolle	217,5 229,03 228,79 244,01	217,71 248,53* 261,38* 266,66*	296,88 348,19* 338,54* 327,48*	389,84 393,26 405,13 394,91
25 mg 2-Hydroxyoktansäure 50 mg 2-Hvdroxyoktansäure 100 mg 2-Hydroxyoktansäure

WKP = Wasserkapazität des Bodens.

Sicherung der Differenzen zur Kontrolle innerhalb der einzelnen Wasserversorgungsstufen: * = schwach gesichert, ** = gesichert, *** = sehr gut gesichert.

Wasserverbrauch von Markstammkohi

(Mittelwert in ccm/Gefäß abzüglich der Verdunstung über den Boden)

Behandlung	40% WKP	50% WKP	60% WKP	70% WKP
Kontrolle	8423,75 7817,50 7587,50 8127,50	9 190,75 9 170,00 10 089,50* 10 057,00	11 166,13 11 488,25* 12187,00** 12 247,00	13 739,00 13 077,75 13 529,00 13 281.50
25 mg 2-Hydroxyoktansäure 50 mg 2-Hydroxyoktansäure 100 mg 2-Hydroxyoktansäure

Sicherung der Differenzen zur Kontrolle innerhalb de- einzelnen Wasserversorgungsstufen: * = schwach gesichert, ** = gesichert, *** = sehr gut gesichert.

Transpirationskoeffizienten = Wasserverbrauch pro g Pflanzentrockensubstanz

Behandlung	40% WKP	50% WKP	60% WKP
Kontrolle ..	244,09 215,36 201,90 222,12	245,94 232,97 247,66 226,20	225,53 220,55 235,04 230,55
25 mg 2-Hydroxy oktansäure ...
50 mg 2-Hydroxy oktansäure
100 mg 2-Hydroxy oktansäure

Es ergaben sich demnach zum Teil sehr gut gesicherte Ertragserhöhungen vor allem in den mittleren Wasserversorgungsstufen. Da gleichzeitig in diesen Gruppen auch der Wasserverbrauch angestiegen ist, ist anzunehmen, daß durch die Behandlung mit 2-Hydroxyoktansäure das Wasseraneignungsvermögen der Pflanzen verbessert worden ist.

Beispiel 4

Winterweizen der Sorte »Hubertus« wurde in Mitscherlichgefäßen angebaut und überwintert. Gedüngt wurde mit 1,0 g Stickstoff als Grunddüngung und mit jeweils 0,5 g Stickstoff als Kopfdüngung im Frühjahr und zum Ährenschieben. Bei einer Wachstumshöhe von 15 cm erfolgte die Behandlung mit verschiedenen Aufwandmengen der 2-Hydroxyoktansäure, und zwar 25 mg, 50 mg und 100 mg 2-Hydroxyoktansäure pro Gefäß. Erfahrungsgemäß entsprechen diese Aufwandmengen Wirkstoffmengen von 0,5 bis 12 kg/ha. Gespritzt wurde mit einer Wasseraufwandmenge von 400 l/ha unter Zusatz eines Alkyl-phenylpolyälhylenäthers als Netzmittel. Nach der Spritzung erfolgte eine Aufteilung in zwei Wasserversorgungssturen Die eine Gruppe wurde täglich so gegossen,

6c daß der Boden mit 40% des Wassers versorgt war, das er halten konnte, die andere Gruppe mit 70%· Der Wasserverbrauch der einzelnen Gefäße wurde täglich durch Wiegen festgestellt und festgehalten. Am Ende des Versuches wurde das Korn-, Stroh- und Gesamtgewicht des Weizens ermittelt, der gesamte Wasserverbrauch pro Gefäß festgestellt und daraus der Transpirationskoeffizient ermittelt. Dabei kam es zu folgenden Ergebnissen:

7

Erntegewicht und Wasserverbrauch von Winterweizen

Dehandlung mit

Kornertrag in g
(Trockengewicht)

Gesamter Ertrag

in g

(Troc! jnge wicht)

Wasserverbrauch
in ecm

Transpirationskoeffizient in
Wasserverbrauch pro g

bezogen auf
Gesamtertrag I Korn

4O°/o WKP

Kontrolle 45,20 95,64 22,615 236,46 500,33

25mg2-Hydroxyoktansäure.. 50,26** 105,80*** 24,811* 234,51 493,65

50mg2-Hydroxyoktansäure.. 51,58** 103,88*** 24,921* 239,90 483,15

100 mg 2-Hydroxyoktansäure 51,42** 104,50*** 25,373** 242,80 493,45

70% WKP

Kontrolle 78,10 169,04 43,520 257,45 557,23

25 mg 2-Hydroxyoktansäure.. 76,02 173,30 44,588 257,29 586,53

50 mg 2-Hydroxyoktansäure.. 69,96*** 169,78 43,284 254,94 618,70

100 mg 2-Hydroxyoktansäure 73,66 169,88 43_;578 256,52 591,61

Sicherung der Differenzen zur Kontrolle innerhalb der Wasserversorgungsstufen: * = schwach gesichert, ** — gesichert, *♦* = seh gut gesichert.

Es zeigte sich, daß bei nicht optimaler Wasserversorgung der Ertrag von Winterweizen durch Behandlung mit 2-Hydroxyoktansäure verbessert werden kann. Im Kornertrag ergab sich dadurch eine gesicherte, im Gesamtertrag eine sehr gut gesicherte Steigerung. Da gleichzeitig auch der Wasserverbrauch angestiegen ist, blieb der Transpirationskoeffizient der behandelten Pflanzen mit denen der Kontrolle innerhalb der Fehlergrenzen gleich. Es muß daher angenommen werden, daß durch die Behandlung mit 2-Hydroxyoktansäure das Wasseraneignungsvermögen der Pflanzen verbessert worden ist.

40 Die Ergebnisse zeigen, daß 2-Ketodecansäure gegenüber den Kontrollen transpirationssenkend wirkt.

Konzentration der Lösung 2-Ketononansäure	Flächen transpiration mg/dm 7min	Evaporation mg/din'/min	Relative Transpiration in»/»
io-^zo/„ Kontrolle .... 10-¹⁰/o Kontrolle .... 10°% Kontrolle	19,0 13,6 11,7 15,4 8,7 8,2	49,7 49,7 62,9 62,9 42,0 42,0	38,2 27,3 18,6 24,5 20,7 19,5

Beispiel 5

Entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Methode wurden Transpirationsmessungen an Vicia faba durchgeführt, wobei die Pflanzen mit Lösungen von 2-Ketodecansäure und 2-Ketononansäure in Konzentrationen von 10°, 10-¹ und 10~² Gewichtsprozent besprüht wurden (Blattbehandlung).

Die Ergebnisse zeigen, daß 2-Ketononansäure gegenüber den Kontrollen keine einheitliche Tendenz erkennen läßt. Während also die 2-Ketodecansäure und die 2-Ketooktansäure (Beispiel 1) deutlich transpirationssenkende Wirkungen zeigen, kann bei der 2-Ketononansäure keine einheitliche Richtung festgestellt werden.

Ergebnisse der Transpirationsmessung mittels
Blattwägung an Vicia faba

55

Beispiel 6

Konzentration

der Lösung
i-Ketodecansäure

Flächentranspiration

/₀
Kontrolle

LO-"/.
Kontrolle
LO⁰V₀
iontrolle

8,4
8,5
7,9
9,7
5,3
9,1

26,8
26,8
30,9
30,9
25,0
25,0

Relative -^ geprüften Kulturpflanzen wurden in Mitscher-

Transpiration 60 lichgefäßen herangezogen. Nach dem Auflaufen wurde in % Vicia faba auf 6 Pflanzen, Markstammkohl auf

Pflanzen und Winterweizen auf 19 Pflanzen pro

31,4 Gefäß ausgedünnt Die Behandlung mit ver schiedenen

31,9 Aufwandmengen (2,5; 3,75; 5,0 und 7,5 kg/ha) erfolgte

25,6 65 bei einer Wuchshöhe von etwa 20 cm als Blattspritzung 31,4 mit einer Wassennenge von 400 l/ha. Um eine bessere

21,4 Benetzung zu erzielen, wurde als Netzmittel ein Alkyl-

36,4 phenol-polyäthylenäther zugesetzt

309507/534

10

Nach der Behandlung wurden die Gefäßgruppen von Winterweizen und Vicia faba bei einer Wasserkapazität von 50% und Markstammkohl von 50 und 75% gehalten. Die Gefäße wurden zu folgenden Zeilpunkten geerntet:

Markstammkohl nach 16 Wochen Vicia faba nach 12 Wochen

Winterweizen nach Ausreife der Körner

Ergebnisse der Gefäßversuche

Aufwandmenge kg/ha

2-Hydroxyheptansäure Vicia faba

50% WK

Kontrolle

3,75

7^50

2-Hydroxynonansäure Winterweizen—Kornertrag

50% WK

Kontrolle

2,5

5,0

2- H yd rcxydecansäure Winterweizen—Kornertrag

50% WK

Kontrolle

2,5

5.0

Mark^ammkohl

50% WK

Kontrolle

3,75

7,50

75% WK

Kontrolle

3,75

7,50

2-Ketononansäure Winterweizen — Kornertrag

50% WK

Kontrolle

2,5

5,0

Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß eine Behandlung mit 2-Hydroxycarbonsäuren den Wasser- 50 haushalt bzw. Stoffwechsel dieser geprüften Pflanzen günstig beeinflußt und diese Wirkung, mit Ausnahme von 2 Gruppen (104 und 105 %), eine statistisch gut gesicherte Ertragserhöhung zur Folge hatte. Die

Trockensubstanzertrag/

Gefäß
g I relativ

100 111 104

100 109 108

100 107 107

100 105 123

100 126

132

100 104 102

Wirkung bzw. Ertragsbeeinflussung bei Behandlung mit der 2-Ketononansäure zeigte Werte, die innerhalb der Fehlergrenze liegen, so daß dieser Verbindung, wie auch aus Beispiel 5 hervorgeht, keine erfindungsgemäße Wirkung zugesprochen werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Mittel zur Beeinflussung des Wachstums und des Stoffwechsels von Pflanzen, insbesondere zur Beeinflussung von deren Wasserhaushalt, enthaltend eine aliphatische Carbonsäure als Wirkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß es als aliphatische Carbonsäure 2-Hydroxyheptansäure, 2-Hydroxyoktansäure,2-Hydroxynonansäure,2-Hydroxydecansäure, 2-Ketooktansäure oder 2-Ketodecansäure oder deren Salze oder Ester bzw. Gemische von solchen Verbindungen, im Gemisch mit flüssigen oder festen Streck- oder Verdünnungsmitteln und/oder Netzmitteln enthält.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Menge von 0,5 bis 15 kg/ha, bezogen auf den Wirkstoffgehalt, angewendet wird.

3. Mittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in Kombination mit gebräuchlichen anorganischen oder organischen Düngemitteln vorliegt.

4. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in Kombination mit Pflanzenschutzmitteln vorliegt.

5. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es in Kombination mit Bodenverbesserungsmitteln vorliegt.