DE3786482T2 - Von Chitin abgeleitete Pflanzenwachstumsregulatoren. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Pflanzenwachstumsregulatoren und Verfahren zu ihrer Verwendung. Pflanzenwachstumsregulatoren sind Substanzen, welche verwendet werden, die Wachstumscharakteristiken von Pflanzen zu beeinflussen. Die beeinflußten Wachstumscharakteristiken sind z. B. Wachstumsgeschwindigkeit, Anzahl von Sprossen, die pro Pflanze hervorgebracht werden, Stehfestigkeit der Pflanze, Wurzelstimulierung und Keimbildungssteigerung.
• Die Pflanzenwachstumsregulatoren der vorliegenden Erfindung sind aus Chitosan zusammengesetzt, welches ein Derivat des Chitins ist. Chitin ist ein Polysaccharid, welches vorwiegend, falls nicht gänzlich, aus ungebrochenen Ketten aus β-(1-4)-verbundenen 2-Acetamido-2-deoxy-D-glucose- (N-Acetyl-D-glucosamin)
• - Resten besteht. Es kann daher als ein Derivat von Cellulose angesehen werden, in welcher die C-2 Hydroxylgruppen durch Acetamid-Reste ersetzt worden sind. Es wird in riesigen Mengen in der natürlichen Umwelt gefunden. Schätzungen der jährlichen Bildung überschreiten einige Milliarden Tonnen. Es ist das Strukturmaterial aller Tiere mit Außenskelett; aller Vertreter von Arthropoden (Crustaceen, Insekten, Spinnen, etc.), Mollusken (Schnecken, Tintenfische, etc.), Coelenteraten (Meeresorganismen, wie z. B. Stachelschwamm und Quallen) und Nematoden (unsegmentierte Würmer). Chitin wird auch in verschiedenen Pilzen gefunden.
• Bei den Crustaceen enthält die äußere Haut eine Matrix aus Protein, welches chemisch mit Chitin kombiniert ist, das mit Calziumcarbonat gemischt ist. Um das Chitin vom Protein zu befreien, wird die äußere Haut der Crustaceen mit einer wässerigen alkalischen Lösung behandelt, welche in die Zwischenräume der Matrix der Außenhaut eindringt, um die Bindung zwischen dem Protein und dem Chitin aufzubrechen. Um dann das Chitin vom Calciumcarbonat abzutrennen, wird der Rückstand aus der Proteinabtrennung mit einer Säure behandelt, um das Calciumcarbonat zu entfernen und im wesentlichen reines Chitin übrig zu lassen. Die verwendete Säure ist vorzugsweise Chlorwasserstoffsäure.
• Das entmineralisierte Chitin wird auf einem Rotationsvakuumfilter gewaschen und in einem Rotationsheißlufttrockner getrocknet. Zu diesem Zeitpunkt kann das Chitin direkt in eines seiner Derivate, Chitosan, umgewandelt werden. Chitin ist eine weniger reaktive Verbindung als die verwandte Verbindung, Cellulose, und wegen dieser Eigenschaft ist es von der Industrie wenig verwendet worden. Einige Verwendungen sind z. B. als ein Trockenhaarshampoo, ein Flockungsmittel und als eine Matrix zur Fotoverarbeitung und für einige Enzyme.
• Chitin ist auch als ein Klebstoff verwendet worden, wie von Rigby im US-Patent 2,047,226 geoffenbart, als ein Schlichtmittel für Papier, wie von Merrill im US-Patent 2,047,218 geoffenbart, als ein Emulgator, wie von Rigby im US-Patent 2,047,225 geoffenbart und als Filamente, Garne, Fasern, Schläuche, Halme und nahtlose Wursthäute, wie von Thor im US Patent 2,217,823 geoffenbart.
• Muzzarelli beschrieb in Chitin, Pergamon Press (1977) auf den Seiten 207-254 industrielle Verwendungen von Chitin, inklusive das Entfernen bestimmter Radioisotope aus Wasser durch Perkolation, das Entfernen von Quecksilber und Kupfer aus Wasser, als eine Textilappretur, in polymeren Farbstoffen, als ein schmutzabweisendes Mittel, als ein Mittel, um Wolle einlaufbeständig zu machen, in fotographischen Produkten und Verfahren und beim Entwässern von kommunalem Schlamm. Auf den Seiten 255-265 beschreibt Muzzarelli medizinische Verwendungen von Chitin inklusive Membranen für künstliche Nieren, Präparationen zur Immunisierung gegen Parasiten, biologisch abbaubare pharmazeutische Träger, Antigerinnungsmittel für Blut, Aggregation von leukämischen Zellen, Wundheilungsbeschleuniger und mikrobiologische Medien.
• Zusätzlich ist Chitin verwendet worden, um ein Gel zum Einkapseln somatischer Keimlinge, zygotischer Keimlinge oder meristemischen Gewebes zu bilden, wie beschrieben von Redenbaugh im US-Patent 4,562,663 beschrieben. Die Redenbaugh-Verwendung von Chitin als ein Einkapselungsmedium steht in keiner Beziehung zu irgendeiner Pflanzenwachstumsregulierungsfunktion. Wie von Redenbaugh erklärt, muß das Einkapselungsmedium "die Meristem- oder Keimlingsatmung zulassen, indem eine Gasdiffusion gestattet wird". Das Einkapselungsmedium sollte auch "eine Umgebung vorsehen, die stark genug ist, einer äußeren Abnutzung und nachteiligen Kräften Widerstand zu leisten und trotzdem biegsam genug sein, um das Wachstum des Keimlings und seine Keimbildung zur geeigneten Zeit zuzulassen".
• Die Verwendung von Chitin als Düngemittel für Pflanzen ist von Peniston et al. im US-Patent 4,199,496 geoffenbart worden. Obwohl das Patent von Peniston et al. Verfahren zur Gewinnung von Chemikalien aus den äußeren Häuten von Crustaceen betrifft, wird die Verwendung von Chitin als ein Düngemittel erwähnt, weil Chitin eines jener Chemikalien ist, die aus den äußeren Häuten von Crustaceen gewonnen werden. Wie von Peniston et al. erklärt, "kann Chitin als ein Düngemittel verwendet werden, um Stickstoff langsam in den Boden abzugeben und dadurch über eine relativ lange Zeitspanne hindurch den Stickstoffgehalt des Bodens zu erhöhen".
• Düngemittel unterscheiden sich jedoch von Pflanzenwachstumsregulatoren. Ein Düngemittel ist jegliches Material, welches dem Boden zugegeben wird, um chemische Elemente zuzugeben, die für die Pflanzenernährung gebraucht werden. Üblicherweise werden Düngemittel mit einer dreiziffrigen Zahl bezeichnet, welche die jeweiligen Mengen an Stickstoff, Phosphor und Kalium bestimmen. Andererseits ist ein Pflanzenwachstumsregulator eine organische Verbindung, welche physiologische Prozesse in Pflanzen hemmt, beschleunigt oder auf irgendeine Weise beeinflußt. Wo ein Düngemittel bloß benötigte Elemente für eine Pflanze liefert, damit sie auf ihre herkömmliche Weise wächst, führt ein Pflanzenwachstumsregulator zu einer Art von Änderung im normalen Wachstumsmuster der Pflanze. Einige der Einflüsse der Pflanzenwachstumsregulatoren sind z. B. Keimbildungsverstärkung, Wurzelstimulierung, Pflanzenwuchskontrolle, Verkürzen oder Verlängern der Zeit für das Ausreifen der Pflanze, Reifungskontrolle, erhöhte Ernte, Frucht- und Gemüsefarbekontrolle und verkürzte oder verlängerte Wachstumsruhe. Einige bekannte Pflanzenwachstumsregulatoren sind Cytokinine und Gibberlinsäuren.
• Gegenwärtig gibt es keine bekannten Materialien, welche die Fähigkeit besitzen, die reproduktiven Stellen von Pflanzen, z. B. Sprossen, Samenhülsen, "ears", etc. zu beeinflussen, darauf einzuwirken, zu fördern oder zu steigern. Es gibt auch keine bekannten Derivate, Zusammensetzungen oder Kombinationen von Chitin, die als Pflanzenwachstumsregulatoren verwendet werden.
• In einer Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zum Beeinflussen des Pflanzenwachstums, wobei eine wässerige Lösung von entacetyliertem Chitin (Chitosan, wie unten näher beschrieben wird) in einer nicht-phytotoxischen Säure in dem Boden, in welchem die Pflanzen gezogen werden sollen, verteilt wird. Die wässerige Lösung enthält 0,1 Vol.-% bis 10 Vol.-% entacetyliertes Chitin und 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% nicht-phytotoxische Säure. Der Rest der Lösung besteht aus Wasser. Wenn sie verteilt ist, wird die wässerige Lösung auf die Saatpflanzungszone einer Pflanze aufgetragen. Die nicht-phytotoxische Säure ist vorzugsweise Glutaminsäure.
• In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die wässerige Lösung von entacetyliertem Chitin und nicht-phytotoxischer Säure direkt auf die Pflanzensaaten aufgetragen. Die Auftragung der Lösung auf die Saaten wird im allgemeinen entweder durch abgemessenes Sprühen oder Tränken durchgeführt.
• Weitere Ausführungsformen der Erfindung umfassen ein Verteilen eines Gemisches aus gepulvertem entacetylierten Chitin und gepulverter nicht-phytotoxischer Säure in die Saatpflanzungszone in den Boden oder das Auftragen des gepulverten Gemisches direkt auf das Saatgut. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Auftragen einer abgedampften und gemahlenen Lösung von Chitosan in Glutaminsäure auf die Saatpflanzungszone des Bodens oder auf das Saatgut selbst.
• Wenn den erfindungsgemäßen Verfahren gefolgt wird, wird die Sproßbildungsfähigkeit von verschiedenen Getreidekörnern gesteigert. Es kann auch erwartet werden, daß die Verfahren andere Bereiche des Pflanzenwachstums beeinflussen, wie z. B. Wurzeln, Stiele, Blätter, Blüten, innere Strukturen und jegliche Saathaltestrukturen, wie z. B. Sprößlinge, Samenhülsen, "ears" etc. Behandlungsanwendungen der wässerigen Lösung können am Boden, am Saatgut oder an den Blättern herauskommender Pflanzen vorgenommen werden.
• Bei seiner Anwendung als ein Pflanzenwachstumsregulator ist unbekannt, welche genaue biochemische Wirkung stattfindet, aber Dr. Lee A. Hadwiger von der Washingtoner State University, Pullman, Washington schlägt eine Wechselwirkung des entacetylierten Chitins mit dem Immunsystem der Pflanze vor. Es ist auch möglich, daß das Chitosan als ein Antagonist und/oder Protagonist zu und mit den Gibberlinsäuren wirkt, um Pflanzenentwicklungsdynamiken zu beeinflussen. Es ist auch angenommen worden, daß der metabolische Weg von Chitosan die Bildung von gewissen Oligosacchariden inkludiert, welche enzymspezifische Wachstumsprozesse regulieren.
• Es ist gefunden worden, daß entacetyliertes Chitin in Verbindung mit einer nicht-phytotoxischen Säure ein besonders wirksamer Pflanzenwachstumsregulator ist. Pflanzenwachstumsregulatoren führen zu einer Änderung im normalen Wachstumsmuster der Pflanze. Einige spezifische Beispiele von Pflanzenwachstumsregulatoren sind Keimbildungsverstärker, Wurzelstimulantien, Pflanzenwuchskontrollmittel, Pflanzenreifungsmittel, Reifungsmittel und Wachstumsruhemittel. Keimbildungsverstärker führen zu einem raschen Hervorkommen der Pflanze aus der Saat und gestatten dadurch eine bessere Unkrautkontrolle um die Pflanze herum. Wurzelstimulantien führen zu einer schnelleren und sichereren Verankerung der Pflanze im Boden. Pflanzenwuchskontrollmittel führen zu stärkeren Stielen, so daß die Pflanze starken Winden und anderen metereologischen Bedingungen besser widerstehen kann. Mittel, die die Zeit zur Reife einer Pflanze verkürzen, erlauben ein zeitgerechtes Ernten der Pflanze vor schlechtem Wetter, Reifungsmittel werden verwendet, um ein gleichmäßiges Reifen eines ganzen Feldes von Pflanzen vorzusehen, um ein zeitgerechtes Ernten zu erlauben. Reifungsmittel werden sehr oft auf Ananas, Zuckerrohr, Orangen, Tomaten und Äpfeln verwendet. Mittel, die die Wachstumsruhe von Feldfrüchten verkürzen oder verlängern, helfen, ein Keimen und das nachfolgende Verschlechtern des Produktes zu verhindern, welche es für den menschlichen Verbrauch ungeeignet machen. Mittel, die die Wachstumsruhe verlängern, werden oft bei Feldfrüchten wie Zwiebeln und Kartoffeln verwendet.
• Obwohl Düngemittel ebenso zu gesteigerten Ernten von Pflanzen führen, ist dies mit Kosten verbunden. Hohe Raten an Düngemittelaufbringung steigern das Pflanzenerntepotential, indem größere Pflanzen erzeugt werden, aber solche ungewöhnlich großen Pflanzen sind auf verspätete Reifung und auf einen Zustand empfindlich, der als Lagern bezeichnet wird. Ein Lagern tritt dann auf, wenn eine Pflanze zu groß und/oder zu schwer ist, um aus eigenem zu stehen und ist daher leicht auf Wind anfällig, welcher dazu führt, die Pflanze zu neigen und umzuwerfen und sie auf die Bodenoberfläche zu legen. In einem solchen gelagerten Zustand sind die Pflanzen wegen ihrer unmittelbaren Nähe zur Bodenoberfläche schwierig zu ernten, was zu einer Verringerung der Fruchtausbeute führt. Auch Saatschäden sind bei gelagerten Pflanzen wahrscheinlich, wegen ihres Kontaktes mit feuchtem Boden und mit Schädlingen, wie z. B. Nagetieren und Insekten, welche die Feldfrucht kontaminieren und sie unvermarktbar machen.
• Bei Reis führen hohe Raten an Stickstoffauftragung oft zu Samenkornsterilität oder "Blanking", d. h., daß die Pflanzenblüte keinen Pollen abgibt (was zu einem "ausgelassenen" Samenkorn führt). Es kommt zum Blanking, wenn ein Samenkorn nicht bestäubt wird, und alles was zurückbleibt ist eine Samenhülse. Zusätzlich, bei ungewöhnlich hohen Raten an Stickstoffauftragung, werden Reisernten bis zu 30% verringert. Hohe Raten an Düngemittelauftragung haben ziemlich oft die Reispflanzenreife über die Erntezeit und in Schlechtwetterperioden hinausgeschoben, was zu verringerten Ernten und manchmal zum gesamten Fruchtverlust führt. Pflanzenwachstumsregulatoren führen zu erhöhten Ernten ohne die Probleme, die mit Düngemitteln assoziiert sind. Ein zusätzlicher Vorteil von Pflanzenwachstumsregulatoren, die Chitinderivate enthalten, ist die potentiell unbegrenzte Quelle an erhältlichem Chitin.
• Chitin ist ein Mucopolysaccharid, welches vorwiegend aus ungebrochenen Ketten von β-(1-4)-verbundenen 2-Acetamido-2- -deoxy-D-glucose- (N-Acetyl-D-glucosamin)- Resten der Formel
• besteht. Das entacetylierte Chitin, auch bekannt als Chitosan, wird erhalten, indem Chitin mit konzentriertem wässerigen Kaliumhydroxid bei ungefähr 160ºC umgesetzt wird. Chitosan ist ein Polysaccharid, welches vorwiegend aus ungebrochenen Ketten von D-Glucosamin-Resten der Formel
• besteht.
• Gegenwärtig sollte Chitin und Chitosan als ein Spektrum angesehen werden. An einem Ende des Spektrums steht ein Polysaccharid, bestehend aus 100% acetylierten D-Glucosamingliedern, und am anderen Ende des Spektrums ist das Polysaccharid, welches aus 100% Glucosamingliedern besteht, die nicht acetyliert sind. In der Theorie sind Chitin und Chitosan die jeweiligen Polysaccharide am Ende des oben beschriebenen Spektrums. In der Theorie nähern sich jedoch Chitin und Chitosan ihren jeweiligen Enden des Spektrums. Chitin besitzt weit mehr acetylierte D-Glucosaminglieder als nicht-acetylierte Glieder, während Chitosan vorwiegend aus nicht-acetylierten D-Glucosamingliedern (obwohl einige acetylierte Glieder auch vorhanden sind) zusammengesetzt ist. Reines, d. h. 100% acetyliertes Chitin wird in der Natur nicht gefunden, und ein Verfahren zur Herstellung von reinem Chitosan, d. h. 100% entacetyliertem Chitin, ist noch nicht entwickelt worden.
• Chitosan kann mit einer nicht-phytotoxischen Säure kombiniert sein, vorzugsweise einer Aminosäure, und am meisten bevorzugt mit Glutaminsäure, um ein Endprodukt in der Form von entweder einer wässerigen Lösung, eines Trockenpulvergemisches oder eines Pulvers zu ergeben, welches durch Mahlen des Rückstandes einer abgedampften Chitosan/Glutaminsäure-Lösung hergestellt wurde. Die Formulierung der wässerigen Lösung enthält 0,1 Vol.-% bis 10 Vol.-% Chitosan, gelöst in 0,1 Vol.-% bis 10 Vol.-% der nicht-phytotoxischen Säure. Eine bevorzugte Formulierung enthält 2 Vol.-% Chitosan und 2 Vol.-% der nicht-phytotoxischen Säure. Der Rest der Lösung ist Wasser.
• Die Herstellung des Trockenpulvergemisches erfordert das Mahlen des Chitosans zu einem Pulver mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 0,5 um bis 100 um Auf ähnliche Weise muß die nicht-phytotoxische Säure gemahlen werden, um Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von zwischen 0,5 um und 100 um zu ergeben. Trockenes, gepulvertes Chitosan ist von den Protan Laboratories von Redmond, Washington, erhältlich, und trockene, gepulverte Glutaminsäure ist von Ajinomoto USA, Inc., in Los Angeles, Kalifornien, erhältlich. Im Handel erhältliches Chitosan enthält weniger als 1% Asche. Ein bevorzugter durchschnittlicher Partikeldurchmesser sowohl für das Chitosan als auch für die nicht-phytotoxische Säure ist zwischen 10 um und 30 um. Das Chitosan und die nicht-phytotoxische Säure werden so gemischt, daß das Gewichtsverhältnis von Chitosan zu nicht-phytotoxischer Säure zwischen 1 : 10 und 10 : 1 ist. Das bevorzugte Gewichtsverhältnis von Chitosan zu nicht-phytotoxischer Säure ist 1 : 1.
• Die Herstellung eines Pulvers aus dem abgedampften Rückstand einer wässerigen Lösung umfaßt zuerst das Herstellen einer konzentrierten wässerigen Lösung mit 3 Vol.-% oder mehr an Chitosan und eine nicht-phytotoxische Säure. Die nicht-phytotoxische Säure ist vorzugsweise im gleichen Volumsprozentsatz vorhanden wie das Chitosan. Die konzentrierte Lösung wird abgedampft und der Rückstand gemahlen, bis der durchschnittliche Partikeldurchmesser zwischen 10 um und 30 um ist.
• Eine bevorzugte nicht-phytotoxische Säure, die sowohl in der wässerigen Lösung als auch im Trockenpulvergemisch zu verwenden ist, ist Glutaminsäure. Glutaminsäure besitzt die folgende Strukturformel:
• Bei Verwendung kann die wässerige Lösung, das Trockenpulvergemisch oder das Pulver des abgedampften Rückstands auf das Pflanzensaatgut, auf den Boden, in welchem die Saat eingepflanzt werden soll, oder die Blätter einer hervorkommenden Pflanze aufgetragen werden. Die Lösung, das Pulvergemisch oder das Pulver des abgedampften Rückstands wird jedoch üblicherweise direkt auf das Saatgut oder den Boden aufgetragen. Wenn sie auf das Saatgut aufgetragen wird, sollte die Chitosan/Glutaminsäure-Lösung ungefähr 60 Stunden vor dem Pflanzen aufgetragen werden. Im Gegensatz dazu kann das Trockenpulvergemisch oder das Pulver des abgedampften Rückstands aus Chitosan und Glutaminsäure auf das Saatgut bis zu ungefähr sechs Monaten vor dem Pflanzen aufgetragen werden. Im allgemeinen findet das Auftragen sowohl der wässerigen Lösung, des Trockenpulvergemisches oder des Pulvers des abgedampften Rückstandes auf die Saatpflanzungszone zur gleichen Zeit wie das Pflanzen der Saat statt.
• Das Auftragen der wässerigen Lösung auf den Boden erfordert ein Verteilen der Lösung in die Saatpflanzungszone der Pflanze. Die Saatpflanzungszone ist jener Bereich der nahen Umgebung, in welche die Saat gepflanzt wird. Üblicherweise wird die wässerige Lösung zur gleichen Zeit aufgetragen, zu der die Saat gepflanzt wird. Die Auftragungsrate der wässerigen Lösung ist derart, daß zwischen 10 und 1000 g Chitosan pro Acre Boden aufgetragen werden. Eine bevorzugte Auftragungsrate führt zu einer Verteilung von 33 g Chitosan pro Acre Boden.
• Die Auftragung des Trockenpulvergemisches in die Saatpflanzungszone des Bodens wird im wesentlichen auf die gleiche Weise durchgeführt, wie die Auftragung der wässerigen Lösung auf den Boden. Es werden zwischen 10 g und 1000 g, und vorzugsweise 30 g Chitosan pro Acre Boden aufgetragen, wenn das Trockenpulvergemisch im Boden verteilt wird. Auch das Pulver aus abgedampftem Rückstand wird in der Saatpflanzungszone so aufgetragen, daß zwischen 10 g und 1000 g, und vorzugsweise ungefähr 30 g Chitosan pro Acre Boden aufgetragen werden.
• Neben einer Auftragung in der Saatpflanzungszone des Bodens können die wässerige Lösung, das Trockenpulvergemisch oder das Pulver aus abgedampftem Rückstand auch direkt auf die Pflanzensaat aufgebracht werden. Eine Auftragung der wässerigen Lösung auf das Saatgut wird im allgemeinen entweder mit einem abgemessenen Besprühen des Saatguts mit der wässerigen Lösung oder durch Tränken des Saatguts in der wässerigen Lösung durchgeführt. Vorzugsweise werden 12 g Chitosan auf 50 Pfund Saatgut aufgetragen (1 Pfund = 453,6 g). Falls das Saatgut in der wässerigen Lösung getränkt wird, dauert das Tränken gewöhnlich eine Zeitspanne bis zu ungefähr 24 Stunden. Das Tränken des Saatguts initiiert ein Aufnehmen der Tränkungsflüssigkeit und eine Keimbildung des Saatguts. Das Tränken führt auch dazu, daß das Saatgut schwer wird, das am meisten getränkte Saatgut ist daher Reis, weil die Reissaat auf den Boden von geflutetem, rohen Reis sinken muß, wenn sie gepflanzt wird, und, falls sie trocken wäre, bloß auf dem gefluteten, rohen Reis schwimmen würde. Das Spurenelement Zink kann in allen kommerziell erhältlichen Reissaatpräparationen enthalten sein.
• Das Trockenpulvergemisch oder das Pulver aus abgedampftem Rückstand wird ebenso direkt auf das Saatgut durch abgemessenes Besprühen aufgetragen. Wenn es durch abgemessenes Sprühen aufgetragen wird, muß das Pulvergemisch auf das angefeuchtete Saatgut aufgetragen werden, damit das Gemisch auf dem Saatgut haftet. Ein weiteres übliches Verfahren zum Auftragen des Pulvergemisches oder des Pulvers aus abgedampftem Rückstand auf das Saatgut besteht darin, das Gemisch oder das Rückstandspulver mit dein angefeuchteten Saatgut in einer Art Trommeleinrichtung, wie z. B. ein Zementmischgerät, zu mischen. Die Auftragungsrate für das Trockenpulvergemisch oder das Pulver aus abgedampftem Rückstand verteilt vorzugsweise 12 g Chitosan auf 50 Pfund Saatgut. Das am meisten verwendete Saatgut ist Reis, Weizen, Gerste, Hafer und Sorghum.
• Das Pulver aus abgedampftem Rückstand braucht nur wenig Feuchtigkeit, um in das Saatgut aufgenommen zu werden. Dies ist in besonders trockenen Pflanzungsbereichen und -saisonen ein signifikanter Vorteil. Es besteht auch eine viel größere Gleichmäßigkeit der Absorption von Chitosan und nicht-phytotoxischer Säure vom Saatgut aus dem abgedampften Rückstand als von einem Trockenpulvergemisch.
• Beispiele der Praxis der Erfindung und der erhaltenen Ergebnisse sind unten wiedergegeben.
BEISPIEL 1
• Eine 3%ige wässerige Lösung von Chitosan in Essigsäure wurde mittels abgemessener Besprühung auf ein Reissaatgut so aufgetragen, daß 12,7 g Chitosan und 12,7 g Essigsäure auf 50 Pfund Saatgut aufgetragen wurden. Dann wurde das Reissaatgut lufttrocknen gelassen, nach welchem es in eine Kornreihe mit einer solchen Rate gepflanzt wurde, daß 28 g Chitosan und 28 g Essigsäure pro Acre Boden aufgetragen wurden. 110 Pfund des behandelten Saatgutes wurden pro Acre Boden verwendet. Das gesamte, mit dem behandelten Saatgut bepflanzte Flurstück betrug 1,42 Acre.
• Ein Kontrollflurstück mit 1,51 Acre wurde mit einem unbehandelten Reissaatgut bepflanzt. Das unbehandelte Reissaatgut stammte aus der gleichen Quelle wie das behandelte Saatgut. Eine Charge unbehandeltes Saatgut wurde in zwei Lots geteilt, wobei eines wie oben beschrieben behandelt wurde und das andere überhaupt nicht behandelt wurde. Auch das Kontrollflurstück wurde mit einer Rate von 110 Pfund Saatgut pro Acre Boden bepflanzt.
• Das Behandlungsflurstück und das Kontrollflurstück waren benachbarte Flächen und wurden während der gesamten Wachstumssaison in identischer Form gehalten, soweit dies menschenmöglich war. Beide Flurstücke wurden auch in identischer Form gehalten und wurden auch mit der gleichen Frucht bepflanzt, bevor sie mit dem Reissaatgut bepflanzt wurden. Beide Flurstücke wurden am gleichen Tag Anfang April des Jahres mit Reissaatgut bepflanzt.
• 66 Tage nach dem Pflanzen wurden drei statistische Stichproben im behandelten Flurstück gezogen. Die statistischen Stichproben ergaben, daß im Durchschnitt 59 Wurzelsprossen pro linearem Fuß (1 Fuß = 30,48 cm) einer Reihe im behandelten Flurstück vorhanden waren, verglichen mit einem Durchschnitt von 46,5 Sprossen pro linearem Fuß einer Reihe im Kontrollflurstück.
• 45 Tage nach den Anfangsstichproben waren die Reispflanzen vollreif und bereit zum Ernten. Messungen zeigten, daß die aus dem behandelten Saatgut gewachsenen Pflanzen im Bereich von 42 Inch bis 45 Inch groß waren. Die Höhe der Reispflanzen, die aus dem unbehandelten Saatgut gewachsen waren, war zwischen 40 Inch und 44 Inch. Drei statistische Stichproben sowohl vom behandelten als auch vom unbehandelten Flurstück zeigten einen Durchschnitt von 230,5 Stück pro 10 Linearfuß Reihe im behandelten Flurstück, verglichen mit einem Durchschnitt von 200,6 pro 10 Fuß einer linearen Reihe im Kontrollflurstück. Sowohl das Kontrollflurstück als auch das Behandlungsflurstück wurden auf eine identische Weise geerntet, soweit dies möglich war.
• Ein Vergleich der Erntedaten ist unten in Tabelle 1 gezeigt. TABELLE I Gesamtpfund geerntet Pfund pro Acre Bushel Behandlungsfläche Kontrollfäche
• Das behandelte Reissaatgut führte zu einer Zunahme in der Reisproduktion von 215 Pfund pro Acre, was eine Zunahme von 3,2% im vermarktbaren Produkt darstellte.
• Andere Beobachtungen der Behandlungs- und Kontrollfläche zeigten, daß die Pflanzenblattfarbe in beiden Flurstücken vergleichbar war und daß es schien, daß mehr grüne und unreife Reispflanzen auf den späten Sprößlingen der Kontrollfläche vorhanden waren, verglichen mit den Pflanzen auf der Behandlungsfläche.
• Eine Möglichkeit für einen Unterschied in der Ernte von nur 3,2% zwischen der behandelten Fläche und der Kontrollfläche besteht darin, daß eine größere Pflanzenentwicklung von Pflanzen aus dem behandelten Saatgut Überschußstickstoff aus der schlußendlich erhältlichen Menge abgab, was zu weniger als adäquaten Mengen an Stickstoff führte, welcher den Reispflanzen während der Rispenfüllung zur Verfügung stand. Es wird angenommen, daß zusätzlicher Stickstoff, welcher mit einer Rate von ungefähr 20 Pfund Stickstoff pro Acre während der Rispeninitiierung aufgetragen wird, zu einer größeren Ernte proportional zur größeren Stückzahl und ihrem korrespondierenden Potential führen würde.
BEISPIEL 2
• 2.500 Pfund Weizensaatgut, welches vorher zum Schutz gegen Getreidebrand, Abdämpfen und Saatfäule mit Pentachlornitrobenzol behandelt worden war, wurde mit einer 2%igen wässerigen Lösung von Chitosan in Glutaminsäure so behandelt, daß 11,2 g Chitosan und 11,2 g Glutaminsäure pro 50 Pfund Saatgut aufgetragen wurden.
• Am 18. Oktober, zwei Tage nach der Behandlung des Saatgutes, wurden 8,5 Acre eines 84,2 Acre großen Flurstückes mit dem behandelten Saatgut bepflanzt. Die verbleibenden 75,7 Acre des Flurstückes dienten als Kontrolle und wurden mit unbehandeltem Weizensaatgut aus der anfänglichen Charge als das Saatgut bepflanzt, welches mit der wässerigen Chitosan-Lösung behandelt wurde.
• Das behandelte Saatgut sowie das unbehandelte Saatgut wurde unter Verwendung eines 15 Fuß Great Lakes Kornreihegerätes gepflanzt. Der Abstand zwischen den Reihen betrug 7 Inch (1 Inch = 2,52 cm), und die Pflanzungstiefe betrug 3/4 Inch bis 1-1/2 Inch unter die Bodenoberfläche. Die Saatrate war 125 Pfund Saatgut pro Acre.
• Das gesamte Feld mit 84,2 Acre war gepflügt und geeggt worden, um das Saatbett zu bereiten, und das Feld wurde auf fünf Fuß Zentren "gebettet". Gräben zwischen den Betten ließen Wasser aus dem Feld während der Winterregenfälle abfließen. Während der vorigen Wachstumssaison wurde das Feld mit Weizen bepflanzt, welcher im späten Juni geerntet wurde, und das Stroh wurde verbrannt. Wässeriger Ammoniak wurde in das Saatbett bis zu einer Tiefe von 4-5 Inch bei 100 Pfund Stickstoff pro Acre vier Tage vor dem Pflanzen eingebracht. Zusätzlich wurde ein 11-46-0 Düngemittel durch die Reihe mit einer Rate von 80 Pfund pro Acre als ein Starterdüngemittel von der Seite eingebracht, und um den Phosphorbedarf der Feldfrucht zu erfüllen. Die Darstellung 11-46-b des Düngemittels bezieht sich auf die jeweiligen vorhandenen Verhältnisse von Stickstoff zu Phosphor zu Kalium. Nach dem Pflanzen wurden die gesamten 84,2 Acre auf einer identischen Form gehalten, soweit dies menschenmöglich war.
• Dreiundsechzig Tage nach dem Pflanzen wurde die Anzahl Pflanzen der Behandlungsfläche mit der Anzahl Pflanzen der Kontrollfläche verglichen. Zeitstichproben zeigten einen Durchschnitt von 122,6 Pflanzen pro 10 Linearfuß Reihe in der Behandlungsfläche, verglichen mit einem Durchschnitt von 124,4 Pflanzen pro 10 Linearfuß Reihe in der Kontrollfläche. Diese Zahlen stellen eine um 1,4% geringere Pflanzenproduktion in der Behandlungsfläche dar, verglichen mit der Kontrollfläche.
• Neunundfünfzig Tage nach dem Pflanzen wurden die Sprossen gezählt. Fünf Stichproben aus der Behandlungsfläche und fünf Stichproben aus der Kontrollfläche zeigten einen Durchschnitt von 315 Sprossen pro 10 Linearfuß Reihe in der Behandlungsfläche, verglichen mit 240 Sprossen pro 10 Linearfuß Reihe in der Kontrollfläche. Diese Zahlen stellen eine um 31,2% höhere Sproßbildung in den Weizenpflanzen dar, die aus dem behandelten Saatgut gewachsen waren, verglichen mit jenen Weizenpflanzen, die aus dem unbehandelten Saatgut gewachsen waren.
• Ein Vergleich der Stückzahlen 152 Tage nach dem Pflanzen und 183 Tage nach dem Pflanzen ist unten in den Tabellen 2 bzw. 3 angegeben. TABELLE II Tage nach dem Pflanzen Anzahl der gezogenen Proben Durchschnittszahl Stück pro 10 Linearfuß Reihe Behandlungsfläche Kontrollfläche
• Die obigen Zahlen in der Tabelle II stellen eine um 28,9% größere Stückzahl durch die Weizenpflanzen dar, die aus dem behandelten Saatgut gewachsen sind, verglichen mit jenen Weizenpflanzen, die aus dem unbehandelten Saatgut gewachsen sind. TABELLE III Tage nach dem Pflanzen Anzahl der gezogenen Proben Durchschnittszahl Stück pro 10 Linearfuß Reihe Behandlungsfläche Kontrollfläche
• Die Zahlen in der Tabelle 111 oben stellen eine um 53,1% größere Stückzahl durch die Weizenpflanzen dar, die aus dem behandelten Saatgut gewachsen sind, verglichen mit jenen Weizenpflanzen, die aus dem unbehandelten Saatgut gewachsen sind.
• Die 8,5 Acre der Behandlungsfläche und die 75,7 Acre der Kontrollfläche wurden 251 Tage nach dem Pflanzen auf identische Weise geerntet. Die Behandlungsfläche ergab einen Durchschnitt von 2.746 Pfund Weizen pro Acre, verglichen mit einem durchschnittlichen Ergebnis von 2.048 Pfund Weizen pro Acre des Kontrollflurstücks. Diese Zahlen stellen ein um 34,1% besseres Ergebnis der Behandlungsfläche dar.
• Die obigen Beispiele zeigen die Wirksamkeit und die ausgezeichneten Resultate, die erhalten werden können, wenn eine wässerige Lösung von Chitosan in Glutaminsäure direkt auf das Saatgut aufgetragen wird. Ähnlich gute Resultate können erwartet werden, wenn die wässerige Lösung von Chitosan in Glutaminsäure in die Saatpflanzungszone entweder vor bis gleichzeitig mit oder nach dem Pflanzen der Saat aufgetragen wird. Ähnliche Resultate können auch bei einer Anwendung einer trockenen Mischung von Chitosan und Glutaminsäure auf befeuchtetes Saatgut oder auf die Saatpflanzungszone des Bodens erwartet werden.
• Zusätzlich zum Reis und Weizen der Beispiele I und II können die wässerige Lösung oder das Trockenpulvergemisch aus Chitosan und nicht-phytotoxischer Säure verwendet werden, um das Pflanzenwachstum in allen Nahrungspflanzen, Saatpflanzen, Faserpflanzen, Fruchtpflanzen, Nußpflanzen und Zierpflanzen zu beeinflussen. Besondere Saatgutpflanzen neben Reis und Weizen sind z. B. Gerste, Hafer und Sorghum.
• Während die Erfindung durch Bezugnahme auf die Details von bevorzugten Ausführungen geoffenbart worden ist, ist die Offenbarung eher in einer illustrativen als in einer begrenzenden Weise gedacht, da klar ist, daß sich Modifikationen den Fachleuten im Stand der Technik innerhalb des Geistes der Erfindung und des Umfanges der angefügten Ansprüche leicht ergeben.

Claims (14)

1. Mittel zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums, umfassend ein Gemisch aus Chitosan und einer nicht-phytotoxischen Säure in einem Gewichtsverhältnis von zwischen 1 : 10 und 10 : 1.

2. Mittel nach Anspruch 1, worin das Gemisch in Pulverform vorliegt.

3. Mittel nach Anspruch 1, worin das Gemisch in Form einer wässrigen Lösung vorliegt.

4. Mittel nach Anspruch 1, worin das Gemisch in Form eines eingedampften Rests vorliegt.

5. Mittel nach Anspruch 2, worin das Chitosan einen Durchschnittspartikel-Durchmesser von zwischen 10 um und 30 um hat und die nicht-phytotoxische Säure einen Durchschnittspartikel-Durchmesser von zwischen 10 um und 30 um hat.

6. Mittel nach Anspruch 4, worin der Durchschnittspartikel- Durchmesser des Rests zwischen 10 um und 30 um ist.

7. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die nicht-phytotoxische Säure Glutaminsäure ist.

8. Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Gewichtsverhältnis von Chitosan zu nicht-phytotoxischer Säure 1 : 1 ist.

9. Verfahren zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums, bei dem das Mittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche dem Boden in der Saatpflanzungszone zugesetzt wird.

10. Verfahren zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums, bei dem das Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 Pflanzensaaten zugesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, worin pro Hektar Boden zwischen 10 g und 1000 g Chitosan zugesetzt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, worin pro Hektar Boden 30 g Chitosan zugesetzt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 10, worin zu je 50 g Saat 12 g Chitosan zugesetzt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 13, worin das-Mittel Saaten durch kontrolliertes Sprühen zugesetzt wird.