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Die Erfindung betrifft ein Düngemittel, welches wasserlöslichen Schwefel enthält.
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Schwefel ist in der heutigen Zeit als Luftschadstoff nahezu vollständig bedeutungslos geworden. Eine Pflanze benötigt zum Wachstum jedoch unter anderem auch Schwefel, welcher über die Umwelt nur zu einem zu geringen Anteil in die Ackerflächen eingetragen wird. Wenn der Pflanze jedoch nicht ausreichend Schwefel zur Verfügung steht, führt dies zu Mangelerscheinungen und Stoffwechselstörungen.
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Schwefel gewinnt daher als über den Dünger beizugebendes Nährelement immer mehr an Bedeutung.
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Es ist bekannt, als Düngemittel einen Stickstoff-Dünger, welcher auch N-Dünger genannt wird, mit wasserlöslichem Schwefel zu versetzen. Oftmals wird ein ammoniumstabiler N-Dünger mit einem N-Dünger mit wasserlöslichem Schwefel gemischt und eingesetzt. Als Bestandteil einiger Aminosäuren ist Schwefel für den Aufbau von Eiweiß notwendig. Schwefel verbessert die Verwertung von Stickstoff und ist für den Ertrag und die Qualität unentbehrlich.
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Diese herkömmlichen Dünger beinhalten jedoch lediglich wasserlöslichen Schwefel und versorgen die Pflanze daher nur etwa bis zur Mitte der Vegetationsperiode mit Schwefel. Der wasserlösliche Schwefel kann sich nicht in der Bodenkrume halten und wird ausgewaschen.
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Wasserlöslicher Schwefel kann wegen der Verlagerungsgefahr nicht auf Vorrat gedüngt werden, sondern muss entsprechend der Nährstoffaufnahme der Pflanzen mehrmals gedüngt werden. Wasserlöslicher Schwefel bleibt im Boden nur solange verfügbar, bis er vom Regen nach unten verlagert wird. In der Regel wird der wasserlösliche Schwefel je Liter Wasserüberschuss, d.h. Wasser, welches von der Pflanze nicht mehr aufgenommen werden kann, um etwa einen Zentimeter nach unten gespült. Bei beispielsweise 30 Litern pro Quadratmeter Regen wird der wasserlösliche Schwefel rund 30 cm nach unten ausgewaschen. Selbiges gilt auch für Nitrat.
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Sollte es zu Beginn der Vegetationsperiode von Tag zu Tag stets lediglich kleine Mengen regnen, so besteht zwar keine Auswaschungsgefahr. Jedoch wird gegebenenfalls bei einem zu hohen Anteil an wasserlöslichem Schwefel sehr viel Schwefel von der Pflanze aufgenommen. Die Pflanze verbraucht jedoch nur den Schwefel, welcher gerade kurzfristig benötigt wird. Der Rest wird zwar in einem Depot in der Pflanze eingelagert, welches aber nie wieder von der Pflanze abgerufen wird. Dieses Schwefeldepot in der Pflanze ist völlig wirkungslos.
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Beispielsweise ein Landwirt ist daher gezwungen, im Laufe einer Vegetationsperiode mehrmals mit einem Dünger mit wasserlöslichem Schwefel, z.B. einem Ammon-Sulfat-Salpeter-Dünger, zu düngen, um die Pflanze während der gesamten Vegetationsperiode ausreichend mit Stickstoff und Schwefel zu versorgen. Der Zeitpunkt ist dabei nicht leicht zu bestimmen, da im Gegensatz zu Stickstoff der Bereich des latenten Mangels, d.h. die Spannbreite zwischen sichtbarem Mangel und ausreichender Versorgung, recht eng ist. Da der Schwefel von der Pflanze nur nach Bedarf aufgenommen werden kann, werden der Rest des wasserlöslichen Schwefels sowie das nicht aufgenommene Nitrat durch Regen in tiefere Erdschichten ausgewaschen. Einerseits steht der Schwefel somit der Pflanze nicht mehr zur Verfügung. Andererseits wird gegebenenfalls das Grundwasser mit Nitrat- und Schwefelsulfateintragungen verunreinigt bzw. belastet.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Düngemittel dahingehend zu verbessern, dass mit einer einzigen Düngung von Beginn bis zum Ende einer Vegetationsperiode pflanzenverwertbarer Schwefel bereitgestellt wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Düngemittel mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß umfasst das Düngemittel neben wasserlöslichem Schwefel auch Elementarschwefel, also Schwefel mit der Oxidationsstufe Null (S0). Der Elementarschwefel ist insbesondere wasserunlöslich und wird somit nicht ausgewaschen.
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Das Düngemittel ist für den Ackerbau, insbesondere für Pflanzen wie Mais, Cruciferen wie z.B. Raps, Kohl oder dergleichen geeignet. Auch für Getreide ist das Düngemittel vorteilhaft, da der Schwefel die Kornzahl, also die Fruchtbarkeit, ebenso wie die Backqualität, z.B. gemessen am Sedimentationswert, günstig beeinflusst.
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Durch die Kombination aus wasserlöslichem Schwefel und Elementarschwefel wird einer Pflanze von Beginn bis zum Ende einer Vegetationsperiode Schwefel bereitgestellt. Der Pflanze steht folglich immer genügend Schwefel zur Verfügung, wodurch eine permanente Schwefelversorgung der Pflanze gewährleistet ist.
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Die Dauer der Vegetationsperiode hängt von der Pflanzenart und der Witterung ab und beträgt in der Regel mehrere Monate, im Frühjahr beispielsweise rund 100 bis 120 Tage.
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Da sowohl wasserlöslicher Schwefel als auch Elementarschwefel im Düngemittel enthalten sind, ist ein einmaliges Düngen für die gesamte Vegetationsperiode ausreichend. Dadurch können Kosten für ein mehrmaliges Düngen entfallen. Auch gelangt kein überschüssiger Schwefel in das Grundwasser.
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Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der wasserlösliche Schwefel Schwefeltrioxid (SO3) bzw. er besteht daraus.
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Alternativ oder zusätzlich umfasst der wasserlösliche Schwefel Schwefelsulfat (SO4) bzw. er besteht daraus.
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Schwefeltrioxid und Schwefelsulfat haben den Vorteil, dass der Schwefel in dieser Form gut von der Pflanze aufgenommen werden kann. Eine vorherige Umwandlung, z.B. durch Mikroorganismen, ist nicht notwendig. Der wasserlösliche Schwefel steht der Pflanze somit sofort nach dem Düngen zur Aufnahme zur Verfügung.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Düngemittel einen Elementarschwefel-Dünger, der den Elementarschwefel aufweist. Der Korndurchmesser des Elementarschwefel-Düngers kann im Mittel zwischen etwa 2 mm und 4 mm liegen. Der Elementarschwefel-Dünger kann ausschließlich aus Elementarschwefel bestehen oder weitere Zusätze umfassen.
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Beispielsweise kann der Elementarschwefel-Dünger zwischen 85 % und 95 %, insbesondere 90 %, Elementarschwefel umfassen.
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Ein granulierter Elementarschwefel-Dünger mit 90 % Elementarschwefel ist z.B. als Sulfogran® 90 oder Wigor® S im Markt bekannt. Die Elementarschwefel-Dünger unterscheiden sich beispielweise in der Mahlfeinheit bzw. der Verfügbarkeit für Mikroorganismen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Elementarschwefel-Dünger zwischen 5 % und 15 %, insbesondere 10 %, Bentonit.
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Bentonit bildet z.B. Ton-Humus-Komplexe, welche das Bodengefüge stabilisieren und die Bodenfruchtbarkeit erhöhen.
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Ein granulierter Elementarschwefel-Dünger mit 90 % Elementarschwefel und 10 % Bentonit ist z.B. als Schwedokal® 90 bekannt.
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Das erfindungsgemäße Düngemittel kann folglich Schwefeltrioxid und einen Elementarschwefel-Dünger umfassen. Auch eine Kombination aus Schwefelsulfat und einem Elementarschwefel-Dünger ist denkbar. Der Elementarschwefel-Dünger kann dabei neben Elementarschwefel auch Bentonit aufweisen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Anteil an wasserlöslichem Schwefel derart gewählt, dass dieser von Beginn bis etwa zur Mitte der Vegetationsperiode Schwefel bereitstellt. Für die Pflanze steht auf diese Weise bereits unmittelbar nach dem Düngen ausreichend Schwefel zur Verfügung, welcher leicht aufgenommen werden kann. Der im Düngemittel beim Düngen enthaltene wasserlösliche Schwefel reicht je nach Witterung in etwa bis zur Hälfte der Vegetationsperiode. Eine Erhöhung des Anteils an wasserlöslichem Schwefel im Düngemittel würde auch nicht zu einer Verlängerung der Schwefelversorgung führen, da der wasserlösliche Schwefel im Laufe der Vegetationsperiode ausgewaschen wird und somit ohnehin der Pflanze nicht mehr zur Verfügung stehen würde.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Anteil an Elementarschwefel derart gewählt, dass dieser von etwa zwei Wochen nach Ausbringung bis zum Ende der Vegetationsperiode Schwefel bereitstellt. Der Elementarschwefel versorgt somit die Pflanze mit Schwefel, auch wenn der ursprünglich im Düngemittel vorhandene wasserlösliche Schwefel verbraucht ist. Ein erneutes Düngen mit wasserlöslichem Schwefel ist nicht erforderlich. Die Pflanze wird folglich über die gesamte Vegetationsperiode mit Schwefel versorgt, wobei ein einziges Düngen ausreichend ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Elementarschwefel dazu ausgebildet, zu wasserlöslichem Schwefel umgewandelt zu werden. Der Elementarschwefel spielt eine zentrale Rolle für Stoffwechselprozesse, insbesondere Energiestoffwechsel, einiger Bakterien. Schwefeloxidierende Bakterien oxidieren den Elementarschwefel zu Schwefelsulfat. Viele dieser Mikroorganismen können Elementarschwefel in Form von Kugeln intrazellulär und als Reserve für Perioden knapper Schwefelversorgung einlagern. Ist der Elementarschwefel zu wasserlöslichem Schwefel umgewandelt, so kann dieser wieder gut von der Pflanze aufgenommen und verwertet werden.
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Der nicht-wasserlösliche Elementarschwefel bildet im Boden also zunächst einen Vorrat an Schwefel, welcher nicht ausgewaschen wird. Erst nach und nach wird der Elementarschwefel in den wasserlöslichen Schwefel umgewandelt und direkt von der Pflanze aufgenommen, so dass Auswaschungen zumindest im Wesentlichen unterbunden werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Umwandlung während der gesamten Vegetationsperiode, insbesondere ab einer Bodentemperatur von 12° C. So wird stets genügend wasserlöslicher, pflanzenverwertbarer Schwefel zur Verfügung gestellt.
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In der Praxis werden ab einer Bodentemperatur von mindestens 12° Celsius innerhalb von rund 14 Tagen von den schwefeloxidierenden Bakterien etwa 10 % des Elementarschwefels in Schwefelsulfat oxidiert. Nach etwa 70 Tagen sind gewöhnlich, abhängig vom Anstieg der Bodentemperatur im Frühjahr, rund 85 % des Elementarschwefels in wasserlöslichen Schwefel umgewandelt. Auf diese Weise steht auch von der Mitte bis zum Ende der Vegetationsperiode genügend wasserlöslicher Schwefel zur Verfügung, ohne dass erneut gedüngt werden muss.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Verhältnis aus wasserlöslichem Schwefel zu Elementarschwefel derart gewählt, das die Menge an bereitgestelltem Schwefel über die Vegetationsperiode zumindest im Wesentlichen konstant ist.
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Nach einer Ausführungsform ist der Anteil an wasserlöslichem Schwefel kleiner oder gleich dem Anteil an Elementarschwefel.
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Gemäß einer Ausführungsform liegt das Verhältnis aus wasserlöslichem Schwefel zu Elementarschwefel in einem Bereich zwischen 30 % zu 70 % und 50 % zu 50 %. Der wasserlösliche Schwefel kann im Düngemittel somit einen Anteil von 30 % bis 50 % am Schwefel insgesamt haben. Der Elementarschwefel kann hingegen einen Anteil von 50 % bis 70 % am Schwefel insgesamt haben. Das Verhältnis kann folglich beispielsweise 40 % zu 60 % oder z.B. eins zu eins betragen. Der Pflanze steht auf diese Weise stets ausreichend wasserlöslicher Schwefel zur Verfügung.
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Für eine Düngung im Frühjahr kann das Düngemittel im Schnitt beispielsweise zwischen 20 kg/ha und 40 kg/ha Schwefel insgesamt aufweisen. Bei Getreide kann auch eine geringere Menge an Schwefel von etwa 10 kg/ha bis 20 kg/ha ausreichen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Düngemittel einen Stickstoff-Dünger. Insbesondere kann erfindungsgemäß ein Stickstoff-Dünger mit einem Elementarschwefel-Dünger kombiniert werden. Ein Stickstoff-Dünger ist jedoch nicht zwingend erforderlich. So kann der Stickstoff beispielsweise auch über Gülle zugeführt werden.
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Da Schwefel ebenso wie Stickstoff einen zentralen Baustein in Proteinen darstellt und auch für die Nitratreduktase in der Pflanze verantwortlich ist, kann der Stickstoff bei einem Schwefelmangel von der Pflanze nicht mehr verwertet werden. Um also eine effiziente Stickstoffdüngung sicherstellen zu können, ist es vorteilhalft, diese mit einer bedarfsgerechten Schwefeldüngung zu verbinden.
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Der Stickstoff-Dünger kann lediglich Stickstoff oder auch Zusätze umfassen. Der Korndurchmesser des Stickstoff-Düngers kann im Mittel zwischen etwa 2 mm und 4 mm liegen.
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Vorzugsweise weist der Stickstoff-Dünger den wasserlöslichen Schwefel auf. Durch eine Kombination eines derartigen Stickstoff-Düngers mit einem Elementarschwefel-Dünger können sowohl der wasserlösliche Schwefel als auch der Elementarschwefel bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Stickstoff-Dünger schwefelsaures Ammoniak (SSA) bzw. er besteht daraus. Im schwefelsauren Ammoniak ist Ammoniumstickstoff enthalten, welcher z.B. im Vergleich zu Nitratstickstoff einer geringeren Auswaschung unterliegt. Das erfindungsgemäße Düngemittel kann somit schwefelsaures Ammoniak und Elementarschwefel umfassen oder daraus bestehen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das schwefelsaure Ammoniak zwischen 19 % und 23 %, insbesondere 21 %, Ammoniumstickstoff und zwischen 22 % und 26 %, insbesondere 24 %, wasserlöslichen Schwefel. Dies sind typische Werte für schwefelsauren Ammoniak.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Stickstoff-Dünger Ammoniumsulfat-Harnstoff bzw. er besteht daraus. Dies führt zu einer guten Düngewirkung und erhöht den Ertrag. Das erfindungsgemäße Düngemittel kann somit Ammoniumsulfat-Harnstoff und Elementarschwefel umfassen oder daraus bestehen.
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Vorzugsweise umfasst der Ammoniumsulfat-Harnstoff zwischen 31 % und 35 %, insbesondere 33 %, Gesamtstickstoff und zwischen 10 % und 14 %, insbesondere 12 %, wasserlöslichen Schwefel.
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Der Ammoniumsulfat-Harnstoff kann zwischen 20 % und 24 %, insbesondere 22,6 %, Carbamidstickstoff und zwischen 8 % und 12 %, insbesondere 10,4 %, Ammoniumstickstoff umfassen. Eine Zusammensetzung aus 22,6 % Carbamidstickstoff und 10,4 % Ammoniumstickstoff ergibt hierbei die 33 % Gesamtstickstoff. Ein derartiger Ammoniumsulfat-Harnstoff mit 12 % wasserlöslichem Schwefel ist auch als Piammon® bekannt.
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Alternativ oder zusätzlich zu einem Stickstoff-Dünger kann das Düngemittel auch einen Magnesium-Dünger umfassen. Der Magnesium-Dünger kann ausschließlich Magnesium umfassen oder Zusätze aufweisen.
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Insbesondere weist der Magnesium-Dünger den wasserlöslichen Schwefel auf. Durch eine Kombination eines derartigen Magnesium-Düngers mit einem Elementarschwefel-Dünger können somit sowohl der wasserlösliche Schwefel als auch der Elementarschwefel bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Magnesium-Dünger zwischen 15 % und 30 %, insbesondere 25 %, Magnesiumoxid und zwischen 10 % und 25 %, insbesondere 20 %, wasserlöslichen Schwefel. Ein derartiger Magnesium-Dünger mit 24 % wasserlöslichem Magnesiumoxid und 20 % wasserlöslichem Schwefel ist auch als Kieserit bekannt.
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Alternativ oder zusätzlich zu einem Stickstoff-Dünger oder Magnesium-Dünger kann das Düngemittel auch einen Phosphat-Dünger umfassen. Der Phosphat-Dünger kann ausschließlich Phosphat umfassen oder Zusätze aufweisen.
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Phosphat nimmt eine zentrale Rolle beim Stoffwechsel von Pflanzen ein.
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Der Phosphat-Dünger kann den wasserlöslichen Schwefel aufweisen. Durch eine Kombination eines derartigen Phosphat-Düngers mit einem Elementarschwefel-Dünger können somit sowohl der wasserlösliche Schwefel als auch der Elementarschwefel bereitgestellt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst der Phosphat-Dünger zwischen 3 % und 15 %, insbesondere 9 %, wasserlöslichen Schwefel.
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Alternativ oder zusätzlich zu einem Stickstoff-Dünger, Magnesium-Dünger oder Phosphat-Dünger kann das Düngemittel auch einen Kali-Dünger umfassen. Der Kali-Dünger kann ausschließlich Kalium umfassen oder Zusätze aufweisen.
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Insbesondere weist der Kali-Dünger den wasserlöslichen Schwefel auf. Durch eine Kombination eines derartigen Kali-Düngers mit einem Elementarschwefel-Dünger können somit sowohl der wasserlösliche Schwefel als auch der Elementarschwefel bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Kali-Dünger zwischen 3 % und 15 %, insbesondere 12,5 %, wasserlöslichen Schwefel.
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Ein Kali-Dünger mit 40 % Kaliumoxid und 12,5 % Schwefeltrioxid bzw. 4 % wasserlöslichem Schwefel ist auch als Korn-Kali® bekannt.
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Alternativ oder zusätzlich zu einem Stickstoff-Dünger, Magnesium-Dünger, Phosphat-Dünger oder Kali-Dünger kann das Düngemittel auch einen Phosphat-Kali-Dünger umfassen
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Insbesondere weist der Phosphat-Kali-Dünger den wasserlöslichen Schwefel auf. Durch eine Kombination eines derartigen Phosphat-Kali-Düngers mit einem Elementarschwefel-Dünger können somit sowohl der wasserlösliche Schwefel als auch der Elementarschwefel bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Phosphat-Kali-Dünger zwischen 3 % und 7 % wasserlöslichen Schwefel. Insbesondere kann der Phosphat-Kali-Dünger einen Anteil zwischen 5 % und 15 % mineralsäurelöslichem Phosphat aufweisen. Der Anteil an Kaliumoxid kann zwischen 20 % und 40 % liegen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst das Düngemittel einen Harnstoff-Dünger mit Nitrifikationshemmstoff. Der Korndurchmesser des Harnstoff-Düngers kann im Mittel zwischen etwa 2 mm und 4 mm liegen. Insbesondere können erfindungsgemäß somit ein Stickstoff-, Magnesium-, Phosphat-, Kali- und/oder Phosphat-Kali-Dünger mit einem Elementarschwefel-Dünger sowie einem Harnstoff-Dünger mit Nitrifikationshemmstoff kombiniert werden. So kann die Pflanze durch ein einmaliges Düngen mit wichtigen Nährstoffen versorgt werden.
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Ebenso wie wasserlöslicher Schwefel kann sich auch Nitratstickstoff nicht in der Bodenkrume halten und wird ausgewaschen.
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Mit dem Harnstoff-Dünger mit Nitrifikationshemmstoff lassen sich die Vorteile der Ammoniumform hingegen voll nutzen. Der Harnstoff wird in kurzer Zeit nach Ausbringung und Erreichen einer bestimmten Bodentemperatur in Ammoniumstickstoff umgewandelt. Der Ammoniumstickstoff wird stabilisiert und dessen mikrobielle Umwandlung zu Nitrat deutlich verzögert. Auf diese Weise wird ein vor Verlagerung geschützter Vorrat an Ammonium im Boden angelegt. Da Pflanzen Ammonium ebenso gut wie Nitrat aufnehmen können, kommt es zu einer vom Pflanzenwachstum bedarfsgerecht gesteuerten ammoniumbetonten Ernährung. Höhere Mengen an Stickstoff können so beim Düngen ohne Gefahr von Luxuskonsum ausgebracht werden. Ein mehrmaliges Düngen ist nicht erforderlich.
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Die Düngung wird zudem vereinfacht und kann variabler gestaltet werden, zumal stabilisierter Stickstoff sicher und unabhängig vom Wetter wirkt. Auch bei hohen Niederschlägen nach der Düngung ist dieser somit vor Auswaschungen geschützt.
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Eine Kombination eines Stickstoff-Düngers mit einem Elementarschwefel-Dünger sowie einem Harnstoff-Dünger mit Nitrifikationshemmstoff ermöglicht somit ein Bereitstellen von stabilisiertem Stickstoff und eine stetige Schwefelzufuhr während einer vollständigen Vegetationsperiode. Ein mehrmaliges Düngen entfällt. Die Pflanze kann ab Vegetationsbeginn bis z.B. zur Kornreife im Mais oder Raps bzw. bis zum Ährenschieben im Getreide mit Stickstoff und Schwefel versorgt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Harnstoff-Dünger 46 % Carbamidstickstoff. Ein derartiger Harnstoff-Dünger mit Nitrifikationshemmstoff ist auch als Alzon® bekannt.
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Der Nitrifikationshemmstoff kann Dicyandiamid, Triazol, Allylthioharnstoff und/oder Nitrapyrin umfassen bzw. daraus bestehen. Insbesondere kann der Nitrifikationshemmstoff als Gemisch aus Dicyandiamid und 1H-1,2,4 Triazol ausgebildet sein.
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Diese Nitrifikationshemmstoffe weisen gute Hemmeigenschaften auf.
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Beim erfindungsgemäßen Düngemittel kann der Stickstoff hauptsächlich in Ammoniumform über die gesamte Vegetationsperiode wirken, also ab dem Vegetationsbeginn bis zum Ährenschieben bzw. der Kornreife. Parallel kann der wasserlösliche Schwefel von Beginn bis zur Mitte der Vegetationsperiode wirksam sein. Während dieser Zeit kann der Elementar-Schwefel im Boden von den Mikroorganismen zu wasserlöslichem Schwefel, z.B. Schwefelsulfat, oxidiert werden und ist somit nach rund zwei Wochen bis zum Ende der Vegetationsperiode für die Pflanze verfügbar.