DE3827179A1

DE3827179A1 - Vorrichtung zur langzeitduengung

Info

Publication number: DE3827179A1
Application number: DE3827179A
Authority: DE
Inventors: Karl Prof Dr Sommer; Horst Buerger; Wilhelm Dipl Chem Dr Kohl; Bernhard Dipl Chem Dr Kloth; Michael Dipl Ing Jaschkowitz
Original assignee: Aglukon Spezialduenger GmbH
Current assignee: Aglukon Spezialduenger GmbH
Priority date: 1988-08-08
Filing date: 1988-08-08
Publication date: 1990-02-15
Also published as: ZA896044B; TNSN89087A1; HU204742B; FI893744A0; AU3932589A; MA21609A1; YU155389A; IL91151A0; HUT56330A; JPH02124010A; DK379989D0; FI893744A; EP0356755A1; NO893173D0; DK379989A; NO893173L

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Langzeitdüngung auf Ammonium- Basis zur nitratarmen Pflanzenernährung gemäß Patentanspruch.

Aus Gründen der allgemeinen Gesundheitsvorsorge sieht sich der Pflanzenbau, insbesondere der Gemüseanbau, bei der Stickstoffdüngung einer zweifachen Forderung gegenübergestellt.

Die Anreicherung von Nitrat im Gemüse über die Diätgrenze von 250 mg NO₃ je kg Frischmasse sollte vermieden und die Einwaschung von Nitrat aus Dünge mitteln in das oberflächennahe Grundwasser über den gesetzlichen Grenzwert für Trinkwasser von 50 mg NO₃/Liter hinaus verhindert werden.

Bei einer Stickstoffversorgung von 100-350 kg Stickstoff/ha für verschie dene Ackerbau- bzw. Gemüsekulturen mit einer mittleren Stickstoffausnutzung von 70%, ungeachtet der oft erheblichen Mengen an leichtmineralisierbaren Ernterückständen auf dem Feld während der vegetationslosen Zeit, werden die gesetzten Grenzwerte in der Praxis häufig erheblich überschritten.

Es bedarf nicht erst der sogenannten Überdüngung, um Überschreitungen von Grenzwerten bei Nitrat zu verursachen. Die Dynamik der Stickstoffumsetzung sowie die Mobilität des Nitrats im Boden in Abhängigkeit vom Witterungsver lauf und die relativ flache Durchwurzelungstiefe bestimmter Kulturpflanzen, neben einer häufig geringen Flächendeckung, machen derartige Stickstoff potentiale im Hinblick auf die gesetzten Grenzwerte unter den Bedingungen der üblichen landwirtschaftlichen bzw. gartenbaulichen Praxis praktisch unkontrollierbar.

Bekanntermaßen versucht man durch korrigierende Maßnahmen am Düngungs system, wie durch Berücksichtigung des nachlieferbaren Stickstoffs im Boden oder durch eine verminderte Stickstoffdüngung eine gewisse Entschärfung für die bestehenden Probleme zu bringen.

Die im Handel befindlichen Stickstoffdünger führen aufgrund des Verlaufs ihrer Umsetzung im Boden üblicherweise zu einer Stickstoffversorgung der Pflanzen als Nitrat. Dabei muß davon ausgegangen werden, daß Pflanzen ihre Stickstoffaufnahme selbst nicht sinnvoll regulieren können. Um diese Unzu länglichkeit auszugleichen, wurden verschiedene Verfahren zur Stickstoff düngung entwickelt, basierend auf der Anwendung von Stickstoffdüngern in Teilgaben oder der Entwicklung sogenannter Langzeitdünger als organische Kondensate mit abgestufter Mineralisierbarkeit bzw. Mineraldüngergranulat mit permeabler Kunststoffhülle und regulierter Nährstoffnachlieferung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pflanzen ausreichend über ihre gesamte Vegetationsperiode entsprechend der Intensität ihres Wachstums mit Stickstoff zu versorgen, ohne daß die Umwelt nennenswert belastet wird und die Pflanzen Nitrat nur in tolerierbaren Mengen enthalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hohlkörper aus Kunst stoff mit einer Öffnung, wobei die Öffnung im Verhältnis zur Oberfläche des Hohlkörpers sich wie 1:10 bis 1:10 000 verhält und der Hohlkörper mit einem Gemisch aus einem Ammoniumdünger, gegebenenfalls unter Zusatz von Harn stoff, einem Trägermaterial und einem Nitrifikationsinhibitor und gegebe nenfalls bei Zusatz von Harnstoff mit einem Urease-Inhibitor befüllt ist.

Als Ammoniumsalze kommen insbesondere infrage Ammoniumsulfat, Ammoniumphos phat und Ammoniummagnesiumphosphat.

In dem Hohlkörper können auch noch andere essentielle sowie nützliche Nähr elemente, ausgenommen Stickstoff in der Nitratform, enthalten sein, ohne daß sie die prinzipielle Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrich tung stören. Des weiteren ist auch eine ergänzende Befüllung des Hohlkörpers mit Wirkstoffen wie Aminosäuren, Pflanzenbehandlungsmitteln, Phytohormonen und/oder synthetischen Wachstumsregulatoren möglich.

Der Hohlkörper kann an sich eine weitgehend beliebige Form haben. Bevorzugt sind jedoch solche Formen, bei denen die Oberfläche im Verhältnis zum Volu men möglichst klein ist, wie das insbesondere bei einer Kugel der Fall ist.

Würfelähnliche und walzenähnliche Formen, bei denen Länge:Breite:Höhe sich wie 1:1:1 bzw. Höhe : Durchmesser sich wie 1:1 verhalten, haben sich wegen der gezielten Positionierbarkeit der Öffnung im Hohlkörper eben falls als gut geeignet erwiesen.

Die Öffnung im Hohlkörper kann an sich auch weitgehend beliebig geformt sein. Aus fertigungstechnischen Gründen ist jedoch eine runde Öffnung be vorzugt.

Die Öffnung in dem Hohlkörper hat in Abhängigkeit von der zu düngendenden Pflanzenart und dem Düngeziel - Versorgung der Jungpflanze oder Gesamtver sorgung der Pflanze bis zur Ernte - eine Größe von 0,3 bis 100 mm².

Der Hohlkörper besteht aus einem gegenüber dem Boden und dem inerten be liebigen Material, bevorzugt aus einem Kunsstoff, wie z.B. Polyurethan, Alkydharz, Alkylat, Epoxid, Polypropylen und Polyethylen.

Als Trägermaterial sind an sich alle Materialien geeignet, die bei Befeuch tung mit gelösten Düngeranteilen plastisch verquellen und die Lösung der betreffenden Dünger durch Einschränkung der Diffusionsmöglichkeiten stark hemmen. In den Trägermaterialien muß ein Wurzelwachstum von Pflanzen mög lich sein. Ferner dürfen sie bei Anwesenheit gelöster Salze nicht kollabie ren. Geeignet sind Tonmineralien wie z.B. Attapulgit, Bentonit, Montmoril lonit, Illit oder auch Gips.

Als besonders geeignet haben sich quellfähige Tonmineralien erwiesen, wie z.B. Edasil® (Agrar-Bentonit, Fa. Südchemie), mit möglichst geringen Gehal ten an Calciumcarbonat. Gips und Calciumsilikat sind als Strukturhilfsmit tel in Kombination mit Ammoniummagnesiumphosphat geeignet.

Als Nitrifikationsinhibitor wird vorzugsweise Dicyandiamid eingesetzt. Dicyandiamid kann natürlich durch andere geeignete Nitrifikationsinhibito ren ersetzt werden. Unter Inkaufnahme eines schlechteren Wirkungsgrades der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auf den Nitrifikationsinhibor verzichtet werden. Gleiches gilt auch für den Urease-Inhibitor beim Einsatz von Harn stoff als N-Quelle.

Die erfindungsmäßige Vorrichtung ist für Gefäßkulturen und Freilandkultu ren, wie sie z.B. in Gemüse- und Zierpflanzenanbau oder für die Pflanzenan zucht allgemein, z.B. in Multipots mit beschränktem Wurzelraum, aber hohem Stickstoffbedarf der Pflanzen erfolgt. geeignet. Sie ermöglicht aber auch eine kontrollierte Stickstoffversorgung von Intensivkulturen im Freiland oder in Unterglaskulturen, ohne bei größeren Stickstoffgaben, insbesondere in niederschlagsreichen Gebieten, das Grundwasser durch Nitrateinwaschung zu belasten.

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt derart, daß dadurch die Umhüllung die Lösungsprozesse der Ammoniumdünger oder deren Ge misch mit Harnstoff sowie die Aufnahme von Ammonium oder Harnstoff durch Pflanzenwurzeln allein auf den Bereich der Öffnung und den Innenraum des Hohlkörpers beschränkt sind. Dadurch kommt Ammonium oder Harnstoff nur als ein begrenztes Depot im jeweiligen Wurzelsystem mit der Pflanze in Kontakt. Die Intensität der Aufnahme von Ammonium und Harnstoff durch die Pflanze kann auf diese Weise auf kleinstem Raum durch punktuelle Phytotoxizität ge steuert werden.

Im Gegensatz zum Nitrat gilt Ammonium als eine für Pflanzen wenig verträg liche Stickstoffquelle, da es bereits in leicht erhöhten Konzentrationen als phytotoxisch gilt. Als Depot angewendet wird die Phytotoxizität des Ammoniums erfindungsmäßig als Regulativ für die Stickstoffaufnahme der Pflanze genutzt. Sie kann mit ihren Wurzeln nicht mehr Ammonium und, wenn z.B. Harnstoff zugegeben ist, auch nicht mehr Harnstoff in der Umgebung der Öffnung des Hohlkörpers als Depot aufnehmen oder im Inneren des Hohlkörpers mit ihren Wurzeln erwachsen, als sie in den aufnehmenden Wurzelzellen Ammo nium direkt als Amide zu binden vermag.

Im Vergleich zu den handelsüblichen Langzeitdüngern handelt es sich bei der Erfindung nicht um eine für die Pflanze dosiert verfügbare Stickstoffquel le, sondern um eine frei verfügbare, aber als Depot um eine der Wachstums intensität entsprechend dosiert aufnehmbare und durch das Wurzelwachstum jederzeit voll erschließbare Stickstoffquelle für die Pflanze. Diese Form des Stickstoffangebots erlaubt es der Pflanze, ihren gesamten Stickstoffbe darf in einer Menge anzubieten, die von vornherein Wachstumsstörungen oder Fehlentwicklungen ausschließt. Ferner können die Stickstoffgaben wegen ihrer Art der Erschließung durch die Pflanze so bemessen werden, daß sie über den Bedarf der Pflanze nicht hinausgeht. Diese Form der Stickstoffdün gung ist wegen ihrer Stabilität im Boden und ihrer exakten Dosierbarkeit umweltfreundlich.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin,

- daß beim Verpflanzen von Jungpflanzen ins Freiland, insbesondere in Wasserschutzzonen, eine ausreichende Stickstoffversorgung dieser Pflan zen so lange gewährleistet werden kann, bis sie am neuen Standort ein flächendeckendes Wurzelsystem ausgebildet haben. Bis zu diesem Zeit punkt soll z.B. im Gemüsebau auch die sonst übliche Stickstoffdüngung hinausgezögert werden. Auf diese Weise ist es möglich, einen Beitrag zur Verminderung von Nitrateinwaschung ins Grundwasser zu leisten;
- daß die Stickstoffernährung bei Gemüse ausschließlich auf Ammoniumbasis möglich gemacht wird. Auf diese Weise können Nitratanreicherungen im Blattgemüse auch im Spätherbst weitgehend eingeschränkt werden. Es werden bessere Erträge und bessere Qualität im Vergleich zum kon ventionellen Anbau, aber auch zu den sogenannten alternativen Anbauver fahren, erhalten;
- daß in Verbindung mit der Ammoniumdepotdüngung im Freiland eine Un krautbekämpfung ohne Anwendung von Herbiziden auf der Basis des ein tretenden N-Mangels für die Unkräuter eintritt. Dies ist sowohl in öko nomischer Hinsicht als auch in ökologischer Hinsicht von Bedeutung;,
- daß bei Standorten mit sehr hohen pH-Werten, bei denen die pH-abhängige Spurenelementversorgung der Pflanzen aufgrund des OH-Ionen-Überschusses im Boden gestört ist, durch die punktuelle lokale Versorgung eine Ver besserung der kationischen Spurenelementversorgung möglich ist;
- daß über den regulierten Abbau organischer Ernterückstände das Bodenle ben spezifisch beeinflußt werden kann. Dieses ist sowohl für eine Ver besserung der Bodenfruchtbarkeit als auch für den Erosionsschutz von erheblicher Bedeutung;
- daß das Wurzelwachstum der Pflanzen spezifisch gefördert und damit die Nährstoffaufnahme verbessert werden kann und
- daß Ernte- und Wurzelrückstände mit einem weitem C/N-Verhältnis im Bo den angereichert werden können, mit denen Reststickstoff aus der Dün gung in der vegetationslosen Zeit biologisch gebunden und vor der Aus waschung bewahrt werden kann.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht somit darin, daß Nitrat aus dem Stickstoffkreislauf im Boden weitgehend ausgeschlossen wird und an seine Stelle Ammonium tritt. Nach den derzeitig vorliegenden Erkenntnissen bedeutet nämlich das Ammonium im Gegensatz zum Nitrat keine gesundheitliche Gefahr.

Herstellungsbeispiel 1

50 Gew.-% Ammoniumsulfat, 3,0 Gew.-% Dicyandiamid und 47 Gew.-% Tonmineral (Edasil®) werden innig miteinander vermischt, mit Wasser angeteigt, zu Kugeln verar beitet und anschließend getrocknet, ohne daß Düngesalze an der Oberfläche auskristallisieren. Die Kugeln werden dann mit einer Kunststoffhülle aus Polyurethan im Wirbelschichtverfahren umschlossen, so daß sich ein kugel förmiger Formkörper mit einem Durchmesser von ungefähr 1,0 bis 1,5 cm für die Pflanzenanzucht ergibt. In der Kunststoffaußenschicht wird an einer Stelle eine Öffnung in der Größe von 1,0 mm² eingearbeitet. Diese so vorbe reiteten Düngerkugeln werden für die Pflanzenanzucht in das untere Drittel von Pflanzenanzuchtgefäßen eingebracht.

Herstellungsbeispiel 2

50 Gew.-% Ammoniummagnesiumphosphat, 6.2 Gew.-% Harnstoff, 3,0 Gew.-% Dicyandiamid und 40,8 Gew.-% Tonmineral (Edasil®) werden innig miteinander vermischt, mit Wasser angeteigt, zu walzenähnli chen Formen verarbeitet und anschließend getrocknet, ohne daß Düngesalze an der Oberfläche auskristallisieren. Die Zylinder werden anschließend mit einer Kunststoffhülle aus Polyurethan in einer Beschichtungstrommel um schlossen, so daß sich ein zylinderförmiger Formkörper mit einer Höhe bzw. einem Durchmesser von ungefähr 2 cm für die Anzucht von Pflanzen bis zur Erntereife ergibt. In der Kunststoffaußenschicht wird an einer Stelle je eine Öffnung in der Größenordnung von 0,3 mm² eingearbeitet. Diese Dünger depots, die den gesamten Stickstoffbedarf von Pflanzen bis zur Erntereife enthalten, werden im Feld in den Wurzelbereich der Pflanzen, z.B. bei der Pflanzung ins Pflanzloch, eingelegt.

Herstellungsbeispiel 3

50 Gew.-% Ammoniummagnesiumphosphat 13,5 Gew.-% Ammoniumsulfat, 3,0 Gew.-% Dicyandiamid und 33,5 Gew.-% Tonmineral (Edasil®) werden analog Beispiel 1 zu Kugeln mit einem Durchmesser von ca. 2,5 cm und einer Öffnung von ca. 0,3 mm² verarbeitet.

Herstellungsbeispiel 3

96 Gew.-% Ammoniummagnesiumphosphat, 3,0 Gew.-% Dicyandiamid und 1,0 Gew.-% Düngemittelleim werden analog Beispiel 1 aufgearbeitet, jedoch trocken zu Formkörpern ver preßt, die einen Durchmesser von 2 cm und eine Höhe von 1 cm haben. In diese "Tabletten" wird in die Kunststoffschicht auf einer Seite im Bereich des Rotationsmittelpunktes eine Öffnung von 0,2 mm² eingearbeitet.

Claims

1. Vorrichtung zur Langzeitdüngung auf Ammoniumbasis bzw. Ammonium-/Harn stoffbasis zur nitratarmen Pflanzennährung gekennzeichnet durch einen Hohlkörper mit einer Öffnung. wobei die Öffnung im Verhältnis zur Ober fläche des Hohlkörpers sich wie 1:10 bis 10 000 verhält und der Hohl körper mit einem Gemisch aus Ammoniumsulfat oder Ammoniumsalz-/ Harn stoffgemisch und einem Trägermaterial befüllt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch im Hohlkörper einen Nitrifikationsinhibitor allein oder zusammen mit einem Urease-Inhibitor enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper eine Kugel und die Öffnung kreisförmig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Träger material aus Tonmineralien besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus einem Kunsstoff besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyurethan ist.