DE4015277C2

DE4015277C2 - Verwendung von Kohleoxidationsprodukten zur Stimulierung des Wachstums von Sämlingen

Info

Publication number: DE4015277C2
Application number: DE4015277A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Albertus Van De Venter; Johannes Dekker; Izak Johannes Cronje
Original assignee: Enerkom Pty Ltd
Current assignee: ENERKOM (PTY.) LTD., SANDOWN, ZA
Priority date: 1989-05-15
Filing date: 1990-05-12
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2010-05-13
Also published as: AU624506B2; AU5496990A; FR2646754B1; IT9020310A0; IT9020310A1; GB2231564A; GB2231564B; US5302524A; DE4015277A1; IT1241137B; GB9010459D0; JP3001224B2; FR2646754A1; JPH038788A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Kohleoxidationsprodukten zur Stimu lierung des Wachstums von Sämlingen.

Die Züchtung von Sämlingen bildet einen großen Markt. Dieser Markt umfaßt die Sämlinge, welche für den Verkauf an andere hergestellt werden, und Sämlinge, welche für den Eigenbedarf des Herstellers hergestellt werden, z. B. in Forstanstal ten. Es ist außerordentlich vorteilhaft, Sämlinge herzustellen, die schnell bis zu einer benötigten Größe wachsen und ein gutes, starkes Wurzelwachstum aufweisen. Wachstumsstimulanzien für Sämlinge sind auf dem Markt erhältlich, aber gewöhnlich außerordentlich teuer.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Verwendung von Kohleoxidations produkten zur Wachstumsstimulierung von Sämlingen vorgeschlagen, welche den Schritt enthält, ein Kohleoxidationsprodukt in Form einer Lösung oder Aufschläm mung mit einem pH von 2 bis 12 dem Medium zuzugeben, in dem das Wachstum stattfinden soll, wobei das Kohleoxidationsprodukt die folgende Elementar- und funk tionale Gruppenanalyse (auf lufttrockener Basis) aufweist:

Elementaranalyse

Element
Bereich (%)
Kohlenstoff	30-70
Wasserstoff	2-6
Stickstoff	0,1-5
Schwefel	0,1-10
Sauerstoff	15-45

Funktionale Gruppenanalyse

Funktionale Gruppen
Bereich (Meq/g)
Gesamtacidität	3-13
Carboxylgruppen	0,5-12
Phenolgruppen	0,5-9

Die Zeichnungen geben graphisch die Ergebnisse einiger Experimente wieder.

Die DE-PS 859 742 beschreibt Düngemittel, bei denen eine Vorbehandlung der Kohleprodukte mittels Luft, und anschließend eine Weiteroxidation mit flüssigen Oxidationsmitteln, vorzugsweise Salpetersäure, durchgeführt wird, wobei die bereits gebildeten Bruchstücke teilweise noch weiter oxidiert werden, so daß sich in großem Maße monocyclische Carbonsäuren bilden. Der wasserunlösliche Rückstand wird dann anschließend mit Ammoniak aufgeschlossen, so daß sich in großem Maße Ammoniumsalze bilden, die den eigentlichen Düngeeffekt ausmachen. Das fertige Produkt enthält daher gemäß Spalte 4, Zeilen 110-113, 5,9% Ammoniumstickstoff und 7,8% organisch gebundenen Stickstoff, d. h. zusammen 13,7% Stickstoff, so daß diese Produkte als Düngemittel zur Förderung des Blattwuchses geeignet sind.

Die DE-PS 559 145 beschreibt lösliche Mischdünger. Die Herstellung erfolgt dabei in dem man Kohle mittels geeigneter Lösemittel zunächst von den enthaltenen bitumi nösen Produkten und anschließend mit Säuren von löslichen mineralischen Stoffen befreit, um dann anschließend in alkalischer Lösung mit ozonisierter Luft oxidiert. Die ohnehin bereits phosphathaltigen Produkte werden zusätzlich noch vorzugsweise mit Phosphat und Ammoniak angereichert, um sie als Mischdünger herzurichten.

Die DE-OS 24 40 388 geht von huminsäurereichen Braunkohlen aus, welche mit Ammoniak unter Druck extrahiert und als Düngemittel verwendet werden. Das erhaltene Produkt, das überwiegend aus Ammoniumhumaten besteht, ist wiederum ein sehr stark stickstoffhaltiger Dünger, der jedoch nicht geeignet zur Stimulierung des Sämlingswachstums ist. Eine Oxidation von Kohle findet bei dieser Reaktion nicht statt.

Die gewerblichen Züchter von Sämlingen und die Endverbraucher von Sämlingen benötigen ein geringes Schößling-zu-Wurzel-Mengenverhältnis, welches für die Pflanze nach dem Umpflanzen günstig ist. Es wurde gefunden, daß die Zugabe von Kohleoxidationsprodukten, wie sie vorstehend definiert sind, zu dem Medium, in dem der Sämling wächst, das Wurzelwachstum des Sämlings verbessert und zu einem geringeren Schößling-zu-Wurzel-Mengenverhältnis führt. Das Kohleoxidations produkt wird vorzugsweise nach dem Aufgehen, d. h. nachdem der Schößling hervor gekommen ist, dem Medium hinzugefügt.

Die Menge des Kohleoxidationsprodukts, welches dem Medium zugefügt wird, variiert entsprechend der Natur des Produktes, dem Sämling und dem Medium, in dem das Wachstum stattfindet oder stattfinden soll. Generell beträgt die Konzen tration des Kohleoxidationsproduktes in der Aufschlämmung oder Lösung nicht mehr als 5000 mg/l und gewöhnlich nicht mehr als 1000 mg/l.

Das Kohleoxidationsprodukt wird aus einer Kohle hergestellt werden, welche im nassen Stadium oxidiert wurde.

Ein Verfahren zur Feuchtoxidation ist dasjenige, welches in der EP 0298 710 A2 beschrieben und beansprucht ist, deren Inhalt durch Zitierung aufgenommen ist. Das Verfahren dieser europäischen Patentanmeldung beinhaltet das Mischen der Kohle mit einem wäßrigen Medium zu einer Aufschlämmung mit einem pH-Wert im Bereich von 4 bis 9 sowie Reaktion der Auf schlämmung mit einem gasförmigen Oxidationsmittel, welches aus Sauerstoff, Luft und Mischungen davon ausgewählt ist, unter Temperatur- und Druckbedingungen und während einer Zeit, die eine Oxidation der Kohle bewirkt. Das so oxidierte Produkt enthält Huminsäuren und einige Fulvinsäuren.

Das Feuchtoxidationsverfahren der vorstehend erwähnten europäischen Patent anmeldung ergibt eine Aufschlämmung. Diese Aufschlämmung enthält ungelöste, oxidierte Kohle und einige wasserlösliche Fulvinsäuren. Die Kohlematrix ist zumin dest teilweise aufgeschlossen. Weiterhin sind die Mineralien der Kohle in der Auf schlämmung enthalten. Die Aufschlämmung wird mit einer geeigneten Base auf einen pH-Wert von 2 bis 12, typischerweise von 5 bis 9, gebracht. Eine solche Aufschlämmung ist ein Beispiel eines Kohleoxidationsproduktes, welches gemäß dieser Erfindung verwendet wird und wird im folgenden als "formuliertes Oxidationsprodukt" bezeichnet.

Die Aufschlämmung, welche nach dem vorstehenden Feuchtoxidationsverfahren der europäischen Patentanmeldung hergestellt wurde, wird filtriert, um unlösliche, oxidierte Kohle zu erhalten. Diese unlösliche, oxidierte Kohle wird mit einer geeigneten Base behandelt, um den pH-Wert auf einen Bereich von 2 bis 12, üblicherweise 5 bis 9, zu bringen. Dieses Produkt bildet ein Kohleoxidationsprodukt, welches erfindungsgemäß verwendet wird und im folgenden als "formulierte, oxidierte Kohle" bezeichnet wird.

Die Basen, welche generell aber nicht ausschließlich verwendet werden, sind Alkali metallhydroxyde, üblicherweise Natriumhydroxyd.

Das formulierte Oxidationsprodukt und die formulierte, oxidierte Kohle entsprechen üblicherweise der folgenden Elementar- und funktionalen Gruppenanalyse (auf luft trockener Basis):

Elementaranalyse

Funktionale Gruppenanalyse

Eine bevorzugte Form eines Kohleoxidationsproduktes, welches erfindungsgemäß verwendet wird, ist eine Lösung eines lös lichen Humats (im folgenden als "Oxihumat" bezeichnet) in Wasser. Die Lösung hat einen pH-Wert im Bereich von 4 bis 12. Das Oxihumat ent spricht üblicherweise einer Elementar- und funktionalen Gruppenanalyse (auf lufttrockener Basis) wie folgt:

Elementaranalyse

Funktionale Gruppenanalyse

Dieses Kohleoxidationsprodukt wird hergestellt, indem man

- die unlösliche, oxidierte Kohle von einem Feuchtoxidationsprozeß, derart wie es in der obigen europäischen Patentanmeldung beschrieben ist, nimmt, die oxidierte Kohle mit wäßrigem Alkali mischt, die Mischung auf eine Temperatur von über 20 und unter 250°C erhitzt, wobei, wenn es notwendig ist, ein ausreichender Druck angewendet wird, der das Verdampfen des Wassers verhin dert, und
- die erhöhte Temperatur eine ausreichende Zeit aufrechterhält, um einen wesentlichen Teil der vorhandenen Humate in der Form von löslichen Humaten zu extrahieren.

Das wäßrige Alkali ist üblicherweise, aber nicht ausschließlich, ein wäßriges Alkali metallhydroxyd, beispielsweise Natriumhydroxyd. Nach dem Abkühlen wird die erhaltene Mischung oder ihr Filtrat als Produkt eingesetzt.

Gewisse Experimente wurden durchgeführt, um die Eigenschaften des Wachstums stimulierungsmittels für die Sämlinge mit den Kohleoxidationsprodukten, wie sie oben beschrieben sind, zu zeigen. Diese Experimente sind im folgenden wiedergegeben.

Versuch 1 Stimulierung des Wurzelwachstums in Petri-Schalen-Biotest

Versuche wurden in Petri-Schalen durchgeführt. Oxihumat oder formulierte, oxidierte Kohle, beide Produkte hergestellt und mit den typischen Elementar- und funktionalen Gruppenanalysen wie sie oben wiedergegeben sind, wurden zugefügt, nachdem die Saat ohne Zugabe von Additiven drei Tage gekeimt hatte. Wurzel und Schößlings wachstum wurden nach weiteren vier Tagen gemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:
Besonders gute primäre Wurzellängen wurden für Zwiebel, Weizen und Salat mit löslichem Natriumhumat erhalten.

Ein deutlicher Anstieg im Wurzelwachstum von Honigmelonen wurde erhalten mit einer Nährlösung (Standard-Hoaglands-Lösung), welche zusammen mit dem Oxi humat zugegeben wurde. Die Ergebnisse sind graphisch in der Fig. 1 wiedergege ben. Es läßt sich aus dieser Figur entnehmen, daß die optimale Konzentration zwischen 500 und 1000 mg Produkt je Liter liegt.

Die formulierte, oxidierte Kohle stimuliert deutlich das primäre Wurzelwachstum von Weizen und Salat.

Versuch 2 Stimulierung des Wurzelwachstum in Polystyrol-Behältern, welche ein handelsübliches Kiefernrindenmedium enthalten

A) Salatsämlinge wurden in Kiefernrindenmedium gezüchtet und formuliertes Oxi dationsprodukt (welches wie oben beschrieben hergestellt wurde und die obigen typischen Elementar- und funktionalen Gruppenanalysen aufweist) wurde in verschiedenen Konzentrationen dem Medium zugeführt.

Deutliches Ansteigen in der Wurzeltrockenmasse wurde bei Zugabe von 250 und 1000 mg/l des formulierten, oxidierten Produkts beobachtet. Weiterhin ist die Schöß lingsmasse deutlich geringer, verglichen mit einer Hoagland-Kontroll-Nährlösung, was zu einer deutlichen Verminderung des Schößling-zu-Wurzeltrockenmasse-Ver hältnisses führt.

A) Salatsämlinge wurden in einem Kiefernrindenmedium gezüchtet und es wurde formulierte, oxidierte Kohle, mit und ohne Hoagland-Nährlösung, zugegeben. Der Einfluß der formulierten, oxidierten Kohle, wie in Versuch 1, und der Nähr lösung auf das Wachstum des Salates wird nach 30 Tagen bestimmt und das Blatt-Wurzel-Verhältnis gemessen. Die Ergebnisse sind graphisch in der Fig. 2 wiedergegeben. Aus diesen Ergebnissen ist folgendes zu entnehmen:

Die Behandlung mit formulierter, oxidierter Kohle allein reduziert signifikant das Blatt- Wurzel-Verhältnis im Vergleich zur Behandlung mit der Standard-Nährlösung allein.

Weiterhin findet sich eine Verminderung des Blatt-Wurzel-Verhältnisses, wenn nach der Behandlung mit formulierter, oxidierter Kohle eine Behandlung mit der Nähr lösung folgt.

In den obigen Experimenten bestand die Hoagland-Nährlösung aus einer Mischung von einem Liter einer Hauptnährlösung (a) und I ml einer Spurenelementlösung (b) mit den folgenden Zusammensetzungen:

(a) Hauptnährlösung

Ca(NO₃)₂	1,18 g/l
KNO₃	0,51 g/l
KH₂PO₄	0,14 g/l
MgSO₄.7H₂O	0,49 g/l
Fe(III)-Tartrat	0,005 g/l

(b) Spurenelementlösung

0,6 g	H₃BO₃/l
0,4 g	MnCl₂.4H₂O/l
0,05 g	ZnSO₄/l
0,05 g	CuSO₄.5H₂O/l
0,02 g	H₂MoO₄.4H₂O/l

Claims

1. Verwendung von Kohleoxidationsprodukten, erhalten durch Oxidation von Kohle mittels Luft oder Sauerstoff unter Druck in wäßriger Suspension in einem pH-Bereich von 4 bis 9, Abfiltrieren der gelösten Bestandteile und Aufschluß des Rückstandes mittels verdünntem Alkali, wobei das Produkt nach dem Trocknen auf lufttrockner Basis die folgenden Elementar- und funktionale Gruppenanalyse aufweist:
Elementaranalyse Element Bereich (%) Kohlenstoff 30-70 Wasserstoff 2-6 Stickstoff 0,1-5 Schwefel 0,1-10 Sauerstoff 15-45

Funktionale Gruppenanalyse Funktionale Gruppen Bereich (Meq/g) Gesamtacidität 3-13 Carboxylgruppen 0,5-12 Phenolgruppen 0,5-9

zum Stimulieren des Wachstums von Sämlingen, durch Zugabe des Kohle oxidationsproduktes in Form einer Lösung oder einer Aufschlämmung, mit einem pH-Wert im Bereich von 2 bis 12, zu dem Medium, in welchem das Wachstum stattfindet.

2. Verwendung gemäß Anspruch 1, worin das Kohleoxidationsprodukt auf luft trockener Basis die folgende Elementar- und funktionale Gruppenanalyse auf weist:
Elementaranalyse Element Bereich (%) Kohlenstoff 40-70 Wasserstoff 2-6 Stickstoff 0,1-5 Schwefel 0,1-10 Sauerstoff 15-40

Funktionale Gruppenanalyse Funktionale Gruppen Bereich (Meq/g) Gesamtacidität 3-12 Carboxylgruppen 0,5-7 Phenolgruppen 0,5-9

3. Verwendung gemäß Anspruch 2, worin das Produkt auf lufttrockener Basis die folgende Elementar- und funktionale Gruppenanalyse aufweist:
Elemente Element Prozent Kohlenstoff 51,3 Wasserstoff 2,3 Stickstoff 1,5 Schwefel 0,5 Sauerstoff 28,7

Funktionale Gruppenanalyse Funktionale Gruppen Bereich (Meq/g) Gesamtacidität 6,25 Carboxylgruppen 2,16 Phenolgruppen 4,09

4. Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohleoxi dationsprodukt ein lösliches Humat ist, welches auf lufttrockener Basis die folgende Elementar- und funktionale Gruppenanalyse aufweist:
Elemente Element Prozente Kohlenstoff 55,5 Wasserstoff 2,7 Stickstoff 1,5 Schwefel 0,3 Sauerstoff 32,1

Funktionale Gruppenanalyse Funktionale Gruppen Mengen (Meq/g) Gesamtacidität 7,45 Carboxylgruppen 3,38 Phenolgruppen 4,07

5. Verwendung von Kohleoxidationsprodukten, erhalten durch Oxidation von Kohle mittels Luft oder Sauerstoff unter Druck in wäßriger Suspension in einem pH-Bereich von 4 bis 9, wobei das Produkt nach dem Trocknen auf lufttrockner Basis die folgenden Elementar- und funktionale Gruppenanalyse aufweist:
Elementaranalyse Element Bereich (%) Kohlenstoff 30-70 Wasserstoff 2-6 Stickstoff 0,1-5 Schwefel 0,1-10 Sauerstoff 15-45

6. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Lösung oder der Aufschlämmung im Bereich von 5 bis 9 liegt.

7. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin das Produkt nach dem Keimen dem Medium zugeführt wird.

8. Verwendung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Konzentration des Kohleoxidationsproduktes in der Lösung oder der Aufschlämmung bis zu 1000 mg/l, beträgt.