DE19741648A1

DE19741648A1 - Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial mit biologisch abbaubaren Polyurethan-Kunststoffen sowie dessen Verwendung als künstliches Saatgut

Info

Publication number: DE19741648A1
Application number: DE19741648A
Authority: DE
Inventors: Ina Seyffert; Juergen Dr Strusch; Christa Dr Lechelt-Kunze
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1997-09-22
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 1999-03-25
Also published as: WO1999015002A1; ZA988615B; AU9348298A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial mit biolo gisch abbaubaren Kunststoffen, wobei jedes Pflanzenteil eine eigene Hülle erhält. Der artig umhülltes Pflanzenmaterial kann z. B. als künstlicher Samen eingesetzt werden. Künstliche Samen sind umhüllte, ungeschlechtlich also vegetativ vermehrbare Pflanzenteile, die im Idealfall wie natürliche Samen zur Pflanzenproduktion eingesetzt werden. Voraussetzung für die kostengünstige Produktion künstlicher Samen ist neben der Entwicklung von automatisierbaren Massenvermehrungssystemen von Pflanzenmaterial die Entwicklung von technischen, automatisierbaren Verfahren zum Umhüllen oder Beschichten des Pflanzenmaterials mit geeigneten Materialien. Die Umhüllung des Pflanzenmaterials ist notwendig zur Formgebung und zur mechanischen Stabilisierung, um eine Transport- und Lagerfähigkeit, sowie eine ausreichende Dosierbarkeit und Handhabbarkeit zu gewährleisten. Die künstliche Samenhülle kann darüber hinaus als Depot für Nährstoffe und Pflanzenschutz wirkstoffe dienen. Die Abgabe/Aufnahme von Nährstoffen und Feuchtigkeit durch die Hülle sollte kontrollierbar sein.

Ein umfassender Überblick zum Umhüllen von Pflanzenmaterial ist in "Synseeds", Keith Redenbaugh, CRC Press, 1993, dargestellt. Üblich ist das Versprühen von Lösungen bzw. Suspensionen auf die Pflanzenpartikeln, wobei die Pflanzenpartikeln in rotierenden Trommeln bewegt werden, wie sie z. B. zum Tablettencoaten verwendet werden. Neben den sogenannten Sprayverfahren werden auch Tauchverfahren einge setzt, bei denen das Pflanzenmaterial in eine entsprechende Lösung bzw. Suspension eingetaucht und herausgehoben wird. Polymere werden bislang in der Form von organischen Lösungen aufgesprüht. Nachteilig nach diesen Verfahren des Standes der Technik ist die häufig toxische Wirkung von organischen Lösungsmitteln auf Pflanzenmaterial.

Weiterhin sind sogenannte Abtropfverfahren bekannt. Abtropfverfahren sind zur Ver kapselung von Pflanzenteilen nur bedingt geeignet, da Kugeln entstehen, die nur sta tistisch mit Partikeln/Pflanzenteilen bestückt sind, nämlich keine, eine oder mehrere Partikel pro Einheit enthalten, so daß nachträglich ein Sortiervorgang benötigt wird, um die gewünschten einfach gefüllten Einheiten von den anderen zu trennen. Indivi duell umhüllte Pflanzen sind aber kommerziell wünschenswert, weil sie eine "Einzel korn"-Aussaat ermöglichen, und ein nachträgliches manuelles "Jäten" überflüssig machen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial zur Verfügung zu stellen, bei dem Pflanzenteile mit einem biologisch abbaubaren Kunststoff unter physiologischen Bedingungen umhüllt werden, wobei gleichmäßige, agglomerationsfreie Umhüllungsprodukte erhalten werden, die überwiegend nur ein Pflanzenteil pro Umhüllungsprodukt enthalten.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man individuell umhüllte Pflanzenteile erhält, wenn man eine bewegte Schüttung aus Pflanzenmaterial mit einer wäßrigen Dispersion aus Polyesterpolyurethanpolyharnstoff Polysacchariden und/oder Poly saccharid-Derivaten besprüht und das eingetragene Wasser aus der Hülle entfernt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Umhüllung von Pflanzen material mit biologisch abbaubaren Kunststoffen, wobei man eine Schüttung aus Pflanzenmaterial unter ständiger Bewegung mit einer wäßrigen Dispersion aus Polyesterpolyurethanpolyharnstoff, Polysacchariden und/oder Polysacchariden derivaten besprüht und das eingetragene Wasser aus der Umhüllung des Pflanzen materials weitgehend entfernt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Umhüllen von Pflanzenmaterial wird die wäßrige Dispersion des biologisch abbaubaren Kunststoffs auf die bewegte Schüttung aus Pflanzenpartikeln gesprüht. Die Bewegung der Schüttung ist notwendig, um eine Agglomeration der Partikeln aufgrund von Flüssigkeitsbrücken zu verhindern und um ein gleichmäßiges Besprühen aller Partikeln zu gewährleisten. Das Wasser der aufge sprühten wäßrigen Dispersion muß verdampft werden, um eine feste Hülle aus dem biologisch abbaubaren Kunststoff zu erhalten. Die Bewegung der Schüttung aus Pflanzenpartikeln wird durch den Eintrag von mechanischer Energie erzeugt. Der Energieeintrag kann mit Hilfe einer Dragiertrommel, einer Drehtrommel, einem Agglomerationsteller, einem Rotoragglomerator oder einem Mischer mit bewegten Werkzeugen erfolgen. Zum Verdampfen des aufgesprühten Wassers wird der Schüttung Trocknungsluft zugeführt. Die zugeführte Trocknungsluftmenge und -temperatur wird der zu verdampfenden Wassermenge angepaßt. Die Konzentration der Dispersion ist möglichst hoch zu wählen, um die zu verdampfende Wassermenge klein zu halten.

Das Pflanzenmaterial kann direkt umhüllt werden, es kann aber auch nach Einbettung in Ca-Alginathydrokugeln nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren umhüllt werden. Für die Einbettung wird das Pflanzenmaterial in einer Alginatlösung sus pendiert und mittels einer peristaltischen Pumpe in eine Ionenlösung (meist CaCl₂) eingetropft, so daß das Alginat koazerviert. Das Verfahren zum Umhüllen arbeitet bei physiologischen Temperaturen (18°-30°C). Es erlaubt das schrittweise Auftragen von unterschiedlichen Polymeren mit denen dem Endprodukt "Künstlichen Samen" die ge wünschten Eigenschaften verliehen werden.

Die biologisch abbaubaren, vollständig kompostierbaren Kunststoffe sind für Pflanzen untoxisch, gewährleisten einen Wasser- und Gasaustausch für die Pflanzen und führen zu befriedigenden Keimraten von umhülltem Pflanzenmaterial.

Das Pflanzenmaterial kann aus den folgenden Pflanzen stammen: nahrungs- und rohstoffliefernde Pflanzen, z. B. Getreide (z. B. Reis, Mais, Weizen, Gerste, Roggen, Hirse), Kartoffel, Leguminosen (z. B. Luzerne und Sojabohnen), Raps, Ölpalme, Zuckerrohr, Zuckerrübe, Sisal, Baumwolle, Miscanthus und Tabak; Gemüse und Gewürzpflanzen (z. B. Tomate, Kohlarten, Salat, Karotte, Aubergine, Melone, Gurke, Spargel, Zwiebeln, Petersilie, Ingwer); Heilpflanzen wie Ginseng, Tollkirsche, Digitalis; Obst (z. B. Äpfel, Birnen, Kirschen, Weintrauben, Erdbeeren, Citrus, Mango, Papaya, Banane, Nüsse); Tee-, Kakao-, Kaffeesträucher; Forstpflanzen z. B. Coniferen wie Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Laubbäume z. B. Pappeln, Buchen, Eichen; Zierpflanzen z. B. Rose, Chrysantheme, Lilie, Amaryllis, Orchidee, Geranie, Begonie, Nelke, Anthurium.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyesterpolyurethanpolyharnstoffe sind aus der DE 195 17 185 bekannt.

Zu ihrer Herstellung werden unter Einhaltung eines Äquivalentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen von 1 : 1 bis 2 : 1

a) eine Diisocyanatkomponente, bestehend aus
- a1) Hexamethylendiisocyanat oder
- a2) Gemischen aus Hexamethylendiisocyanat mit insgesamt bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf Gemisch, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- isocyanatomethyl-cyclohexan und/oder 4,4'-Diisocyanatodicyclohexyl methan und/oder 1-Methyl-2,4(6)-diisocyanatocyclohexan mit
b) eine Diolkomponente, bestehend aus
- b1) mindestens einem Polyesterdiol eines aus dem Hydroxylgruppengehalt berechenbaren Molekulargewicht von 500 bis 10 000 aus (i) Adipin säure und/oder Bernsteinsäure und (ii) mindestens einem Alkandiol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder
- b2) einem Gemisch derartiger Polyesterdiole mit bis zu 32 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente b), an gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoff atomen,
c) eine Diaminkomponente in einer Menge von 2 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Gesamtmenge der in den Komponenten b) und c) vorliegenden, gegen über Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen, bestehend aus
- c1) Diaminosulfonaten der allgemeinen Formel
  H₂N-(-CH₂-)_n-NH-(-CH₂-)_m-SO₃Me
  oder
- c2) Gemischen aus Diaminosulfonaten c1) mit bis zu 70 Gew-.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente c), an Ethylendiamin, gegebenenfalls
d) hydrophile Polyetheralkohole der allgemeinen Formel
H-X-O-R
in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten b), c) und d), sowie gegebenenfalls
e) Wasser, welches nicht in die Berechnung des Äquivalentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen eingeht,

umgesetzt, wobei in den genannten allgemeinen Formeln
m und n unabhängig voneinander für Zahlen von 2 bis 6 stehen,
Me für Kalium oder Natrium steht,
R für einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoff atomen steht, und
X eine Polyalkylenoxid-Kette des Molekulargewichtsbereichs 88 bis 4000 bedeutet, deren Alkylenoxideinheiten zumindest zu 40% aus Ethylen oxideinheiten und zum Rest aus Propylenoxideinheiten bestehen.

Man erhält so wäßrige Dispersionen von Polyesterpolyurethanpolyharnstoffen.

Der benutzte Begriff "wäßrige Dispersion" soll auch wäßrige Lösungen umfassen, die dann vorliegen können, wenn die Konzentration an hydrophilen Zentren in den Harnstoffgruppen aufweisenden Polyurethanen ausreichend hoch ist, um eine Wasser löslichkeit zu gewährleisten. Oftmals handelt es sich bei den Dispersionen um wäßrige Systeme, die sowohl dispergierte als auch gelöste Harnstoffgruppen aufweisende Polyurethane enthalten.

Zur Herstellung der wäßrigen Dispersionen werden die bereits obengenannten Aus gangsmaterialien a), b), c) und gegebenenfalls d) und/oder gegebenenfalls e) in den genannten Mengenverhältnissen eingesetzt.

Die Diisocyanatkomponente a) besteht vorzugsweise ausschließlich aus Hexa methylendiisocyanat.

Die Diolkomponente b) besteht entweder aus b1) mindestens einem Polyesterdiol oder b2) aus einem Gemisch aus mindestens einem Polyesterdiol b1) mit bis zu 32, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-% mindestens eines, gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden Alkandiols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen.

Geeignete Polyesterdiole b1) sind solche eines aus dem Hydroxylgruppengehalt errechenbaren Molekulargewichts 500 bis 10 000, vorzugsweise 1 000 bis 2 500 auf Basis von (i) Adipinsäure und/oder Bernsteinsäure und (ii) gegebenenfalls Ether gruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie z. B. Ethylen glykol, Diethylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol und/oder 1,6-Hexandiol. Polyesterdiole, bei deren Herstellung ausschließlich Ethylenglykol und/oder 1,4- Butandiol als Diol eingesetzt worden sind, sind besonders bevorzugt.

Bei den gegebenenfalls als Hydroxylgruppen aufweisenden Kettenverlängerungs mitteln mitzuverwendenden, gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen handelt es sich um solche der soeben beispielhaft genannten Art.

Die Diaminkomponente c) besteht entweder aus c1) aus Diaminosulfonaten der bereits obengenannten allgemeinen Formel oder aus c2) Gemischen derartiger Diaminosulfonate mit Ethylendiamin, welches, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 90, vorzugsweise bis zu 70 Äquivalent-%, bezogen auf die gegenüber Isocyanat gruppen reaktionsfähigen Aminogruppen der Komponente c) zum Einsatz gelangt. Ganz besonders bevorzugte Diaminosulfonate sind die Kalium- oder Natriumsalze der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure.

Die Diaminkomponente c) wird im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente b) mitver wendet.

Bei der gegebenenfalls mitzuverwendenden Aufbaukomponente d) handelt es sich um hydrophile, einwertige Polyetheralkohole der allgemeinen Formel

H-X-O-R

in welcher
R und X die bereits obengenannte Bedeutung haben.

Bevorzugt sind solche derartige Polyetheralkohole, für welche
R für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht und
X für eine Polyalkylenoxidkette des Molekulargewichtsbereichs 500 bis 4 000 steht, in welcher mindestens 40, insbesondere mindestens 70 und besonders bevorzugt 100% der vorliegenden Alkylenoxideinheiten, Ethylenoxideinheiten und die restlichen Alkylenoxideinheiten Propylenoxideinheiten darstellen.

Bevorzugt können in einer Vorstufe durch die Wahl eines geeigneten Polysaccharids wie z. B. Alginat zunächst Pflanzenteile enthaltende Hydrogelkugeln erzeugt werden, die aus einem Polysaccharid bestehen.

Als erfindungsgemäße Polysaccharidkomponente des Hydrogels können sämtliche biologisch abbaubaren Polysaccharide oder deren Derivate einzeln oder in Mischung verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise native und lösliche Stärke beliebiger Provenienz, Amylose, Amylopektin, Alginsäuren, Alginate, Carrageenan, Chitin, Chitosan, Dextran, Glycogen, Guar, Johannisbrotkernmehl, Laevan, Pektin, Pullulan, Tamaridenkernmehl, Xanthan und Hylan, sowie Cellulose beliebiger Provenienz. Geeignet sind ebenfalls Cellulosederivate, wie z. B. Celluloseether, Celluloseester und Cellulosecarbamate.

Besonders geeignet sind z. B. Celluloseether wie Methylcellulose, Ethylcellulose oder Benzylcellulose mit durchschnittlichen Substitutionsgraden kleiner oder gleich 2.5, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Dihydroxypropylcellulose, Hydroxy butylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Methyl hydroxybutylcellulose, Ethylhydroxypropylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxyalkylcellulose, Sulfoalkylcellulose, Cyanoethylcellulose und deren Mischether. Besonders bevorzugt werden Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose oder Hydroxy propylcellulose eingesetzt. Weiterhin geeignet sind Polysacchridderivate insbesondere Cellulosederivate mit beliebigen Mischungen aus Ether-, Ester- und Carbamat substituenten.

Die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polysaccharid-Kombinationen, im folgenden auch als "blend" bezeichnet, lassen sich durch Autoklavieren sterilisieren und sind vollständig biologisch abbaubar.

Desweiteren ermöglichen sie die Kontrolle und Einstellung weiterer Eigenschaften, nämlich von Wasserhaushalt, Formstabilität, Permeabilität für Sauerstoff und Nähr stoffe, Einstellung physiologischer Bedingungen, mechanischer Abbau z. B. durch auskeimende Pflanzen, sowie Einlagerung und Permeabilität für Nähr-, Schutz- und Wirkstoffe.

Es muß als überraschend angesehen werden, daß die blends Kombinationen von Eigenschaften aufweisen, die für den Verwendungszweck, nämlich die Umhüllung von Pflanzenmaterial von Vorteil sind:

- kann in wäßrigen Lösungsmitteln verarbeitet werden.
- kann bei physiologischen Temperaturen (18°-30°C) verarbeitet werden.
- kann durch Autoklavieren sterilisiert werden, ohne seine Eigenschaften zu verlieren.
- ist vollständig biologisch abbaubar und kompostierbar.
- kann in einfachen, wirtschaftlichen Verfahren zur Verkapselung eingesetzt werden
- ist für Pflanzen untoxisch
- kann so verarbeitet werden, daß Wasser und Gasaustausch gewährleistet sind
- führt zu befriedigenden Keimraten.

Desweiteren kann in dem Verfahren die Festigkeit der Hülle durch Zugabe einer Salz lösung erhöht werden. Die Salzlösung wird entweder zusammen mit der wäßrigen Dispersion des biologisch abbaubaren Kunststoffs versprüht oder aber die fertigen um hüllten Pflanzenmaterialien werden in einer Salzlösung über einen zu wählenden Zeit raum gelagert. Durch die Menge und die Konzentration der Salzlösung sowie über die Einwirkzeit kann die Festigkeit und das Quellverhalten der Hüllen beeinflußt werden. Durch die Ionen der Salzlösung wird eine Koazervation des Polyesterpolyurethan polyharnstoffs induziert.

Das Verfahren erlaubt die Beigabe von Zusätzen wie Nähr- oder Wirk- und Schutzstoffen.

So können auch abhängig vom umhüllten Pflanzenmaterial beliebige Nährsalz mischungen und Zucker zugesetzt werden. Bei Nährstoffen handelt es sich um die ab hängig vom Pflanzenmaterial gebräuchlichen und kommerziell erhältlichen Nähr salz- und Vitaminmischungen sowie um gegebenenfalls ebenfalls kommerziell erhältliche natürliche oder synthetische Phytohormone z. B. aus der Klasse der Auxine, Cyto kinine, Gibbereline, Abscisinsäure, sowie ethylenbildende Substanzen. Desweiteren Verbindungen, die vitamin- oder phytohormonähnliche Wirkungen haben, wie z. B. Chlorocholinchlorid, Lipo-Oligosaccharide, Salicylsäurederivate.

In einer besonderen Ausführungsform können zum Schutz des sich teilenden Pflanzenmaterials bakterizide, fungizide, insektizide, akarizide, nematizide und bei entsprechender natürlicher oder gentechnisch erzeugter Toleranz auch herbizide Wirkstoffe zugesetzt werden. Bei Schutzstoffen handelt es sich z. B. um Insektizide, z. B. aus den Klassen der Phosphosäurester, Carbamate, insbesondere Imidacloprid, oder z. B. um Fungizide aus den Klassen der Azole, insbesondere Triadimenol und Tebuconazol.

Als Beispiele für Fungizide seien genannt:
2-Aminobutan; 2-Anilino-4-methyl-6-cyclopropyl-pyrimidin; 2',6'-Dibromo-2-methyl- 4'-trifluoromethoxy-4'-trifluoromethyl-1,3-thiazol-5-carboxanilid; 2,6-Dichloro-N-(4- trifiuoromethylbenzyl)-benzamid; (E)-2-Methoximino-N-methyl-2-(2-phenoxyphe nyl)-acetamid; 8-Hydroxychinolinsulfat; Methyl-(E)-2-{2-[6-(2-cyanophenoxy)-py rimidin-4-yloxy]-phenyl}-3-methoxyacrylat; Methyl-(E)-methoximino[alpha-(o-tolyl oxy)-o-tolyl]-acetat; 2-Phenylphenol (OPP), Aldimorph, Ampropylfos, Anilazin, Aza conazol,
Benalaxyl, Benodanil, Benomyl, Binapacryl, Biphenyl, Bitertanol, Blasticidin-S, Bromuconazole, Bupirimate, Buthiobate,
Calciumpolysulfid, Captafol, Captan, Carbendazim, Carboxin, Chinomethionat (Quinomethionat), Chloroneb, Chloropicrin, Chlorothalonil, Chlozolinat, Cufraneb, Cymoxanil, Cyproconazole, Cyprofuram,
Dichlorophen, Diclobutrazol, Dichlofluanid, Diclomezin, Dicloran, Diethofencarb, Difenoconazol, Dimethirimol, Dimethomorph, Diniconazol, Dinocap, Diphenylamin, Dipyrithion, Ditalimfos, Dithianon, Dodine, Drazoxolon,
Edifenphos, Epoxyconazole, Ethirimol, Etridiazol,
Fenarimol, Fenbuconazole, Fenfuram, Fenitropan, Fenpiclonil, Fenpropidin, Fenpropi morph, Fentinacetat, Fentinhydroxyd, Ferbam, Ferimzone, Fluazinam, Fludioxonil, Fluoromide, Fluquinconazole, Flusilazole, Flusulfamide, Flutolanil, Flutriafol, Folpet, Fosetyl-Aluminium, Fthalide, Fuberidazol, Furalaxyl, Furmecyclox,
Guazatine,
Hexachlorobenzol, Hexaconazol, Hymexazol,
Imazalil, Imibenconazol, Iminoctadin, Iprobenfos (IBP), Iprodion, Isoprothiolan,
Kasugamycin, Kupfer-Zubereitungen, wie: Kupferhydroxid, Kupfernaphthenat, Kupferoxychlorid, Kupfersulfat, Kupferoxid, Oxin-Kupfer und Bordeaux-Mischung,
Mancopper, Mancozeb, Maneb, Mepanipyrim, Mepronil, Metalaxyl, Metconazol, Methasulfocarb, Methfuroxam, Metiram, Metsulfovax, Myclobutanil,
Nickeldimethyldithiocarbamat, Nitrothal-isopropyl, Nuarimol,
Oforace, Oxadixyl, Oxamocarb, Oxycarboxin,
Pefurazoat, Penconazol, Pencycuron, Phosdiphen, Pimaricin, Piperalin, Polyoxin, Pro benazol, Prochloraz, Procymidon, Propamocarb, Propiconazole, Propineb, Pyrazo phos, Pyrifenox, Pyrimethanil, Pyroquilon,
Quintozen (PCNB),
Schwefel und Schwefel-Zubereitungen,
Tebuconazol, Tecloftalam, Tecnazen, Tetraconazol, Thiabendazol, Thicyofen, Thio phanat-methyl, Thiram, Tolclophos-methyl, Tolylfluanid, Triadimefon, Triadimenol, Triazoxid, Trichlamid, Tricyclazol, Tridemorph, Triflumizol, Triforin, Triticonazol,
Validamycin A, Vinclozolin,
Zineb, Ziram,
8-tert.-Butyl-2-(N-ethyl-N-n-propyl-amino)-methyl-1,4-dioxa-spiro-[4,5]decan, N-(R)-(1-(4-Chlorphenyl)-ethyl)-2,2-dichlor-1-ethyl-3t-methyl-1r-cyclopropancarbon säureamid (Diastereomerengemisch oder einzelne Isomere), [2-Methyl-1-[[[1-(4-methylphenyl)-ethyl]-amino]-carbonyl]-propyl]-carbaminsäure-1- methylethylester und 1-Methyl-cyclohexyl-1-carbonsäure-(2,3-dichlor-4-hydroxy)-anilid.

Als Beispiele für Bakterizide seien genannt:
Bronopol, Dichlorophen, Nitrapyrin, Nickel-Dimethyldithiocarbamat, Kasugamycin, Octhilinon, Furancarbonsäure, Oxytetracyclin, Probenazol, Streptomycin, Teclofta lam, Kupfersulfat und andere Kupfer-Zubereitungen.

Als Beispiele für Insektizide, Akarizide und Nematizide seien genannt:
Abamectin, Acephat, Acrinathrin, Alanycarb, Aldicarb, Alphamethrin, Amitraz, Avermectin, AZ 60541, Azadirachtin, Azinphos A, Azinphos M, Azocyclotin,
Bacillus thuringiensis, 4-Bromo-2-(4-chlorphenyl)-1-(ethoxymethyl)-5-(trifluorome thyl)-1H-pyrrole-3-carbonitrile, Bendiocarb, Benfuracarb, Bensultap, Betacyfluthrin, Bifenthrin, BPMC, Brofenprox, Bromophos A, Bufencarb, Buprofezin, Butocarboxin, Butylpyridaben,
Cadusafos, Carbaryl, Carbofuran, Carbophenothion, Carbosulfan, Cartap, Chloethocarb, Chloretoxyfos, Chlorfenvinphos, Chlorfiuazuron, Chlormephos, N-[(6- Chloro-3-pyridinyl)-methyl]-N'-cyano-N-methyl-ethanimidamide, Chlorpyrifos, Chlor pyrifos M, Cis-Resmethrin, Clocythrin, Clofentezin, Cyanophos, Cycloprothrin, Cy fluthrin, Cyhalothrin, Cyhexatin, Cypermethrin, Cyromazin,
Deltamethrin, Demeton-M, Demeton-S, Demeton-S-methyl, Diafenthiuron, Diazinon, Dichlofenthion, Dichlorvos, Dicliphos, Dicrotophos, Diethion, Diflubenzuron, Dimethoat, Dimethylvinphos, Dioxathion, Disulfoton,
Edifenphos, Emamectin, Esfenvalerat, Ethiofencarb, Ethion, Ethofenprox, Ethoprophos, Etrimphos,
Fenamiphos, Fenazaquin, Fenbutatinoxid, Fenltrothion, Fenobucarb, Fenothiocarb, Fenoxycarb, Fenpropathrin, Fenpyrad, Fenpyroximat, Fenthion, Fenvalerate, Fipronil, Fluazinam, Fluazuron, Flucycloxuron, Flucythrinat, Flufenoxuron, Flufenprox, Fluvalinate, Fonophos, Formothion, Fosthiazat, Fubfenprox, Furathiocarb,
HCH, Heptenophos, Hexaflumuron, Hexythiazox,
Imidacloprid, Iprobenfos, Isazophos, Isofenphos, Isoprocarb, Isoxathion, Ivermectin,
Lambda-cyhalothrin, Lufenuron,
Malathion, Mecarbam, Mevinphos, Mesulfenphos, Metaldehyd, Methacrifos, Metha midophos, Methidathion, Methiocarb, Methomyl, Metolcarb, Milbemectin, Mono crotophos, Moxidectin,
Naled, NC 184, Nitenpyram,
Omethoat, Oxamyl, Oxydemethon M, Oxydeprofos,
Parathion A, Parathion M, Permethrin, Phenthoat, Phorat, Phosalon, Phosmet, Phos phamidon, Phoxim, Pirimicarb, Pirimiphos M, Pirimiphos A, Profenophos, Pro mecarb, Propaphos, Propoxur, Prothiophos, Prothoat, Pymetrozin, Pyrachlophos, Pyridaphenthion, Pyresmethrin, Pyrethrum, Pyridaben, Pyrimidifen, Pyriproxifen,
Quinalphos,
Salithion, Sebufos, Silafluofen, Sulfotep, Sulprofos,
Tebufenozide, Tebufenpyrad, Tebupirimiphos, Teflubenzuron, Tefluthrin, Temephos, Terbam, Terbufos, Tetrachlorvinphos, Thiafenox, Thiodicarb, Thiofanox, Thiome thon, Thionazin, Thuringiensin, Tralomethrin, Triarathen, Triazophos, Triazuron, Trichlorfon, Triflumuron, Trimethacarb,
Vamidothion, XMC, Xylylcarb, Zetamethrin.

Als resistenzreduzierende Schutzstoffe können außerdem chemische oder biologische Resistenzinduktoren Verwendung finden, die einen Schutz der Pflanze gegen phyto pathogene Mikroorganismen wie Pilze, Bakterien, Viren oder Viroide bewirken. Manche Verbindungen mit resistenzinduzierender Wirkung bewirken einen Schutz gegen Insekten oder Nematoden. Beispiele für Stoffklassen mit resistenzinduzierender Wirkung sind Benzothiadiazole und ihre Derivate, Mono- und Dichlorisonicotinsäuren und ihre Derivate, Dichlorisothiazole und ihre Derivate, Dibromthiophencarbonsäuren und ihre Derivate, Salicylsäure und ihre Derivate sowie Probenazole. Bei den biologi schen Resistenzinduktoren handelt es sich um Mikroorganismen, wie z. B. für die Pflanze nützliche Pilze, Bakterien oder Viren, die einen Schutz der Pflanze vor patho genen Organismen, z. B. vor schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren oder Nematoden be wirken.

Neben solchen Mikroorganismen können auch Organismen in den erfindungsgemäßen umhüllten Pflanzenmaterial verwendet werden, die als Symbionten, wie z. B. als Mykorrhiza-Pilze, oder aber, wie z. B. Rhizobien im Zusammenhang mit der Stickstoff-Fixierung, das Wachstum von Pflanzen unterstützen. Auch durch die Bildung spezifischer Stoffwechselprodukte durch Mikroorganismen, die in Kom bination mit dem pflanzlichen Material eingesetzt werden, kann die Auskeimung und das Wachstum der Pflanzen verbessert und die Pflanze gegen Pathogene und Schäd lingsbefall geschützt werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung des so er haltenen umhüllten biologischen Materials als künstlichen Samen zur Aussaat von Pflanzen (künstliches Saatgut).

Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen eingesetzten Polyesterpoly urethanpolyharnstoffe sowie der Mischungen mit den erfindungsgemäßen Poly saccharidderivaten wurde wie unten beschrieben nachgewiesen. Die biologische Abbaubarkeit der aus den erfindungsgemäßen Materialien geformten Einbettungs massen wurde ebenfalls in Kompost und Boden gezeigt. Nach spätestens 4 Wochen war das Material komplett abgebaut, ein Kontrollversuch mit biologisch nicht aktivem Substrat zeigte keinerlei Abbau, so daß eine Desintegration der Einbettungsmasse durch Hydrolyse oder mechanische Einflüsse ausgeschlossen werden kann. Der Abbau erfolgte auch in Gegenwart der erfindungsgemäß möglichen Zusätze wie z. B. Wirk stoffe, Nährstoffe etc.

Die zu testenden Verbindungen werden in einem geeignetem Kasten in eine 2 cm hohe Mischung aus durchgerottetem Kompost aus einer Kompostieranlage, Rottegrad IV, eingelegt. Die gefüllten Kästen werden in einem Brutschrank für jeweils 4 Wochen nacheinander bei 60, 50 und 37°C inkubiert. Wasserverluste werden über den Gewichtsverlust bestimmt und ausgeglichen. Während der Inkubation wird regel mäßig der pH-Wert des Komposts gemessen. Wenn der gemessene Wert um mehr als eine Einheit von pH 7 abweicht, wird der Wasserverlust durch 100 mM Kalium-Phosphat pH 7,0 ausgeglichen. Nach jeweils 1 Woche wird ein Ansatz abgebrochen, die Materialien entnommen, gereinigt, bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und fotografiert. Unmittelbar nach dem Trocknen wird der Gewichtsverlust des Materials durch erneutes Wiegen bestimmt.

In der vergifteten Kontrolle wird der Ansatz komplett bei 105°C getrocknet und das dabei verdampfte Wasser dann durch eine 0,1%ige HgCl₂-Lösung ersetzt. Die Proben für die vergiftete Kontrolle werden vor dem Einbringen in das Kompostge misch in die HgCl₂-Lösung eingelegt und dann getrocknet. Der Kontrollansatz wird genauso inkubiert wie die zu testenden Ansätze. Eine Substanz wird dann als abbaubar eingestuft, wenn nach 4 Wochen im unvergifteten Ansatz keine Proben substanz mehr nachzuweisen, die Probe im vergifteten Ansatz jedoch unverändert ist.

Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele noch näher erläutert werden, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiele

In den Beispielen wird als Polyesterpolyurethanpolyharnstoff der Polyesterpoly urethanpolyharnstoff gemäß der DE 195 17 185 verwendet. Als Hydroxyethylcellu lose bzw. Hydroxypropylcellulose werden in den Beispielen wasserlösliche, biologisch abbaubare Hydroxyalkylcelluloseether mit einem mittleren Molekulargewicht (Zahlen mittel) von ca. 10.000 bis 200.000 g/mol und einem Substitutionsgrad bezüglich der Ethergruppen von ca. 0,5 bis 1,5 verwendet.

Verkapseln und Coaten von Karottenembryoiden

Sterile Zellsuspensionen von Karotte (Daucus carota) wurden in 50 ml hormon haltigem Murashige-Skoog-Medium (MS-Medium; vgl. Murashige T., Skoog F., Physiol Plant. 15, 473-479, 1962) bei 100 Umdrehungen pro Minute und 25°C auf einer Schüttelmaschine im Dunkeln inkubiert.

Nach 7 Tagen wurden 150 ml der Zellsuspension über Siebe der Maschenweite 500 µm, 75 µm und 30 µm gegeben. Die Zellfraktion 30 µm bis 75 µm wurde mit hormonfreiem Medium abgespült, durch Zentrifugation bei 100 g sedimentiert und zweimal mit hormonfreiem Medium gewaschen und nach erneuter Zentrifugation in 20 ml hormonfreiem MS-Medium aufgenommen. Die Zellzahl betrug in der Regel 0,5×10⁴-1×10⁵ Zellen/ml.

Diese Zellen wurden zur Induktion der Embryogenese eingesetzt. Die gesiebten, gewaschenen Zellen, wurden, wie oben angegeben auf der Schüttelmaschine weiter inkubiert; nach 2, 7 und 9 Tagen erfolgte ein Medienwechsel, wobei die Zellen abzen trifugiert und in hormonfreiem Medium resuspendiert wurden. Nach 15 Tagen wurden die Embryoide mittels eines Siebs der Maschenweite 75 µm geerntet. Die Suspension enthielt ca. 40 Torpedos/ml und 2 700 Globular-Heart-Stadien/ml.

Die Embryoide wurden in 300 ml einer 3%igen Alginatlösung in halbkonzentrierten MS-Medium mit 1% Saccharose suspendiert, mittels einer peristaltischen Pumpe in 200 mM CaCl₂ eingetropft und 30 min koazerviert.

Die alginatverkapselten Embryoide wurden, wenn nötig, in sterilem Wasser bei 4°C gelagert und 24 h vor den Coating Versuchen in halbkonzentrierten MS-Medium mit 1% Saccharode resuspendiert.

Die Alginatkugeln wurden mit einer 40%igen wäßrigen Polyesterpolyurethan polyharnstoffdispersion (PU) und mit 20%iger PU/1%iger Hydroxypropylcellulose (HPC) gecoatet.

Die Coatingversuche wurden in einer Dragiertrommel durchgeführt (Durchmesser: 0,35 m, Neigung der Trommelachse: 45°, Drehzahl: 34 l/min). Die Flüssigkeit zum Coaten wurde mit Hilfe einer 2-Stoffdüse auf die in der Dragiertrommel abrollenden Alginathydrogelkugeln gesprüht. Als Zerstäubungsgas wurde Luft verwendet. Der Mengenstrom an Flüssigkeit zum Coaten (40%ige PU bzw. 20%ige PU/1%ige HPC-Dispersion) betrug jeweils 100 g/h. Bei den Versuchen wurde eine Schichtdicke von ca. 0,5 mm aufgetragen.

Zum Verdampfen der aufgesprühten Flüssigkeit wurde Luft auf die Oberfläche der bewegten Schüttung geblasen. Die Lufttemperatur betrug in den Versuchen ca. 20°C und die Luftmenge war mit 19 m³/h der aufgesprühten Flüssigkeitsmenge angepaßt. Bei den Versuchen wurde jeweils eine Menge von 100 g Alginathydrokugeln eingesetzt.

Ungecoatete, PU und PU/HPC gecoatete Beads wurden auf halbkonzentrierten MS-Agar mit 1% Saccharose ausgelegt und bei 25°C im Dauerschwachlicht (ca. 1000 lux) inkubiert.

Nach 4 Wochen waren:

- 100% der ungecoateten Beads gekeimt, die sofort nach Verkapselung ausgelegt wurden.
- 30% der ungecoateten Beads gekeimt, die 6 Tage in Wasser und anschließend 24 h in halbkonzentriertem MS-Medium mit 1% Saccharose gelagert wurden.
- 14% der mit 20% PU/1% HPC-Dispersion gecoateten Beads gekeimt.
- 28% der mit 20% PU/1% HPC-Dispersion gecoateten Beads gekeimt, die nach Coating noch 7 Tage bei 4°C in halbkonzentriertem MS-Medium mit 1% Saccharose gelagert wurden.

Aus den mit 40% PU beschichteten Beads keimte kein Embryoid aus, die Keimungsrate innerhalb der Beads wurde nicht bestimmt.

In einem unabhängigen Versuch mit kommerziell erworbenen Embryoiden betrug die Auskeimrate aus PU ca. 1%, die Keimungsrate innerhalb der Hülle ca. 40%. Die Auskeimungsrate aus PU/HPC betrug 10-20% und nach einer Woche bei 4°C 20-30%.

Claims

1. Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial mit biologisch abbaubaren Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schüttung aus Pflanzen material unter ständiger Bewegung mit einer wäßrigen Dispersion aus Poly esterpolyurethanpolyharnstoff, Polysaccharide und/oder Polysaccharidderiva ten besprüht und das eingetragene Wasser entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenmate rial in Ca-Alginathydrokugeln eingebettet ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion bakterizide, fungizide, insektizide, akarizide, nematide und/oder herbizide Wirkstoffe und/oder resistenzreduzierende Schutzstoffe enthält.

4. Verwendung einer wäßrigen Dispersion aus Polyesterpolyurethanpolyharn stoff, Polysacchariden und/oder Polysaccharidderivaten zur Umhüllung von Pflanzenmaterial.

5. Verwendung des gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umhüllten Pflanzenma terials als künstliches Pflanzensaatgut.