DE4437313A1 - Verwendung von Phospholipiden zur Verbesserung des Pflanzenwachstums - Google Patents

Description

Die im folgenden beschriebene Erfindung liegt auf dem Gebiet der Land- und Forstwirtschaft und des Gartenbaus und betrifft ein Verfahren zur Verbes­ serung des Pflanzenwachstums durch Stimulierung der Mikroorganismen, die in dem Substrat leben, auf dem die Pflanzen wachsen.

Die Verwendung von Phospholipiden, beispielsweise Lecithin, und von Phos­ pholipidderivaten ist auf dem Gebiet der Landwirtschaft schon zu verschie­ denen Zwecken vorgeschlagen worden. So beschreiben die Europäische Patent­ anmeldung EP 95 071 und die Patentanmeldung WO 89/8628 die Verwendung von Phospholipiden zusammen mit Makronährstoffen als Blattdüngemittel. In der Patentanmeldung WO 93/1150 wird die Anwendung von Phospholipiden als Emul­ gatoren in Düngerzubereitungen erwähnt. Darüber hinaus wurde vor kurzem gefunden, daß sich Phospholipide dazu eignen, bestimmte Kohlenwasserstoff verzehrende Mikroorganismen zu aktivieren, so daß diese Mineralölver­ schmutzungen im Boden schneller abbauen (DE 42 18 243).

Bei weiteren Arbeiten mit Phospholipiden und Phospholipidderivaten wurde jetzt überraschenderweise festgestellt, daß mit diesen Substanzen auch die in nichtkontaminierten Böden natürlicherweise lebenden Mikroorganismen stimuliert werden können und dies zur Folge hat, daß die auf den so behan­ delten Böden wachsenden Pflanzen besser gedeihen.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung von Phospholipiden zur Verbesserung des Pflanzenwachstums, die darin besteht, dem Substrat auf dem die Pflanzen wachsen oder wachsen sollen, Phospholipide zuzusetzen und dadurch die im Substrat lebenden Mikroorganismen zu stimulieren. Vorzugs­ weise werden als Phospholipide Lecithin, Lecithinhydrolysate oder chemisch modifizierte Lecithine eingesetzt.

Die unerwartete Wirkung der Phospholipide auf die mikrobielle Bodenflora äußert sich unter anderem darin, daß im Boden vorhandene organische Ver­ bindungen und Pflanzenreste schneller abgebaut werden, wobei es zu einer Zunahme an Bodenbakterien kommt. Der im Boden ablaufende Kompostierprozess wird beschleunigt und abgestorbenes Pflanzenmaterial wird dadurch schnel­ ler dem biologischen Kreislauf wieder zugeführt. Gleichzeitig wird die Durchlüftung des Bodens bzw. des Substrats, auf dem die Pflanzen wachsen, verbessert und der Wasserhaushalt gleichmäßiger gestaltet. Es wird ange­ nommen, daß dies die wesentlichen Ursachen für die Verbesserung des Wachs­ tums der Pflanzen sind, die auf diesen Substraten kultiviert werden.

Bei den erfindungsgemäß verwendeten Phospholipiden handelt es sich um am­ phiphile Substanzen, die aus pflanzlichen oder tierischen Zellen gewonnen werden. Bevorzugte Phospholipide sind die Glycerophospholipide, die übli­ cherweise auch als Lecithin bezeichnet werden. Weniger bevorzugt sind die Sphingophospholipide. Bekannte und einsetzbare Substanzen sind hier die Diacylphospholipide, Phosphatidylcholine, Phosphatidylethanolamine, Phos­ phatidylinositole, Phosphatidylserine, Phosphatatidylglycerine, Phosphat­ idylglycerinphosphate, Diphosphatidylglycerin, N-Acylphosphatidylethanol­ amin und Phosphatidinsäure. Bevorzugt sind die Monoacylphospholipide, Lyso­ phosphatidylcholine, Lysophosphatidylethanolamine, Lysophosphatidylino­ sitole, Lysophosphatidylserine, Lysophosphatidylglycerole, Lysophosphat­ idylglycerophosphate, Lysodiphosphatidylglycerine, Lyso-n-acylphos­ phatldylethanolamine und Lysophosphatidinsäure. Wegen der Zugänglichkeit wird der Fachmann in erster Linie zu technisch verfügbaren Phosphatidyl­ glyceriden greifen, die als pflanzliche oder tierische Lecithine und Zephaline im Handel sind. Diese Zubereitungen werden meist aus Ölen, wie Maiskeimöl oder Baumwollsaatöl oder Sojaöl gewonnen. Im Rahmen der Erfin­ dung bevorzugt sind die enzymatisch hydrolisierten Glycerophospholipide (enzymatisch hydrolisiertes Lecithin), die aufgrund der Abspaltung eines Fettsäurerestes einen hydrophileren Charakter aufweisen. Ausgenommen sind dabei lediglich solche Produkte, die durch die enzymatische Hydrolyse ihren Phosphorsäurerest verloren haben.

Die Phospholipide sind als natürliche Substanzen vollständig zu CO₂, H₂O und Biomasse abbaubar, mit der Folge, daß sich beim erfindungsgemäßen Ver­ fahren keine inerten oder ökotoxikologisch bedenklichen Abbauprodukte im Boden anreichern. Die Phospholipide selbst wandern im Boden nur langsam und werden daher nicht ins Grundwasser ausgewaschen. Sie sind außerdem nicht toxisch, so daß ihre Anwendung auch aus diesem Grunde unbedenklich möglich ist.

Obwohl die Anwendung der Phospholipide auch in fester Form möglich ist, werden üblicherweise flüssige Zubereitungen angewandt. Dies geschieht ins­ besondere in der Weise, daß pro m² Substratoberfläche 0,5 bis 30 g, vor­ zugsweise 1 bis 20 g Phospholipid in verdünnter wäßriger Zubereitung aus­ gebracht werden. Die wäßrige Zubereitung enthält vorzugsweise 1 bis 20 g, insbesondere 2 bis 9 g Phospholipid pro Liter. Die wäßrige Zubereitung kann unmittelbar vor Anwendung in dieser Form hergestellt werden, doch hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Herstellung dieser zur Anwendung be­ stimmten Zubereitung in der Weise vorzunehmen, daß eine stärker konzen­ trierte Zubereitung zunächst durch Verdünnen mit Wasser auf die Anwendungs­ konzentration eingestellt wird. Dabei kann es sich um ein festes Konzen­ trat, beispielsweise in Pulver- oder Granulatform handeln; vorzugsweise werden aber flüssige Konzentrate eingesetzt. Es hat sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, die Phospholipide in den wäßrigen Zubereitungen sta­ bil zu emulgieren, um Entmischungen während der Lagerung und während des Gebrauchs zu verhindern. Soweit dabei die Phospholipide nicht selbst emul­ gierend sind, so daß sie allein mit Hilfe phylikalischer Methoden in die Emulsionsform übergeführt werden können, werden Tenside zur Unterstützung der Emulsionsbildung zugesetzt. Geeignet sind insbesondere anionische Ten­ side oder Mischungen aus anionischen Tensiden und nichtionischen Tensiden, aber auch nichtionische Tenside allein, wobei biologisch schnell und voll­ ständig abbaubare Tenside in jedem Falle bevorzugt werden.

Als geeignete anionische Tenside sind in erster Linie Seifen zu nennen, aber auch Alkylsulfate, insbesondere Fettalkoholsulfate sind einsetzbar. Weniger geeignet sind anionische Tenside auf petrochemischer Basis, wie beispielsweise Alkylbenzolsulfonat oder Alkylethersulfate. Ebenfalls ge­ eignet sind Partialester der Phosphorsäure mit Fettalkoholen und dabei insbesondere entsprechende Partialester mit geradkettigen Fettalkoholen. Besonders geeignet sind hier die Ester kürzerkettiger Fettalkohole, also beispielsweise solcher mit C₆-C_1O-Alkoholen. Eingesetzt werden können jedoch auch Alkylphosphate mit längeren Fettalkoholresten, also C₁₂ bis C₂₄. Weiterhin eingesetzt werden können auch Fettalkoholetherphosphate. Es sind dies Phosphorsäurepartialester ethoxylierter Fettalkohole, wobei die Fettalkohole 8 bis 24 C-Atome aufweisen und mit 1 bis 10 Mol, vorzugsweise 4 bis 6 Mol Ethylenoxid pro Mol Fettalkohol ethoxyliert sind.

Bevorzugte nichtionische Tenside sind Alkylglykosidverbindungen, die be­ vorzugt hergestellt worden sind aus geradkettigen Fettalkoholen mit wenig­ stens 8 C-Atomen. Geeignete Alkylglykosidverbindungen enthalten beispiels­ weise Fettalkoholreste des Bereichs C₈ bis C₁₈, insbesondere C₁₀ bis C₁₈ und weisen einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad der Oligoglykosid­ reste im Bereich von etwa 1,2 bis 5 auf. Entsprechende Alkylglykosidver­ bindungen mit einem DP-Wert von etwa 1,5 bis 5 können insbesondere im Be­ reich der HLB-Werte von etwa 10 bis 18 nicht nur als wirkungsvolle ten­ sidische Zusatzstoffe vom O/W-Typ angesehen werden, sie zeichnen sich darüberhinaus durch eine besondere Bioverträglichkeit aus, die unter ande­ rem durch ihre vergleichsweise rasche Abbaubarkeit mitbedingt ist. Neben oder anstelle der genannten nichtionischen Tenside können auch Sorbitan­ ester eingesetzt werden, so beispielsweise Sorbitanmonostearat oder Sorbi­ tanmonooleat. Gleichfalls einsetzbar, aber weniger zu empfehlen sind ethoxylierte Sorbitanester und ethoxylierte langkettige C₁₂-C₁₈-Alko­ hole.

Neben oder anstelle solcher Tenside können aber auch Biotenside biologi­ schen Ursprungs mitverwendet werden, als Beispiele seien benannt Sopho­ roselipid, Trehaloselipid oder Lipopeptide, wie sie als Stoffwechselpro­ dukte oder Membranbestandteile einer Mehrzahl von Mikroorganismenstämmen bekannt sind. Prinzipiell sind aber auch alle anderen Tenside für die er­ findungsgemäßen Zwecke einsetzbar, soweit die damit gegebenenfalls verbun­ denen Nachteile in Kauf genommen werden können.

In den Phospholipidkonzentraten, wie sie zur Herstellung der erfindungs­ gemäß einzusetzenden wäßrigen Zubereitung dienen, liegt die Konzentration an Tensiden vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und etwa 5 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des gesamten Konzentrats. Bevorzugt werden Tensidkonzentrati­ onen zwischen etwa 1 und etwa 3 Gew.-%.

Sofern nötig, können den wäßrigen Phospholipidzubereitungen neben den Ten­ siden auch noch weitere Konfektionierungshilfsmittel, beispielsweise Quell­ mittel und Viskositätsregulatoren, wie etwa Stärke, Xanthan, Carboxymethyl­ cellulose, Methylcellulose und Bentonit zugesetzt werden, um die Lager­ stabilität und die Handhabbarkeit zu verbessern und die Freisetzungsge­ schwindigkeit des Wirkstoffs zu beeinflussen.

Mit der erfindungsgemäßen Verwendung der Phospholipide wird eine Verbes­ serung der Bodenqualität und damit eine Verbesserung des Pflanzenwachstums unabhängig davon erreicht, ob zusätzlich auch noch andere Maßnahmen mit gleicher oder ähnlicher Zielrichtung durchgeführt werden. Selbstverständ­ lich ist es aber auch möglich, die Phospholipide nicht allein anzuwenden, sondern das erfindungsgemäße Verfahren im Zusammenhang mit anderen Verfah­ ren zur Verbesserung des Pflanzenwachstums und/oder der Bodenqualität an­ zuwenden. So können beispielsweise zusätzlich Düngemaßnahmen ergriffen werden, die sowohl vor als auch nach Behandlung mit den Phospholipiden, aber auch gleichzeitig mit der Phospholipidbehandlung durchgeführt werden können. Im letzteren Falle kann es zweckmäßig sein, der wäßrigen Zuberei­ tung, die die Phospholipide enthält, die Düngerwirkstoffe in der gewünsch­ ten Konzentration zuzusetzen, so daß nur ein Arbeitsgang für die Ausbrin­ gung erforderlich ist.

Als Düngerwirkstoffe eignen sich anorganische und organische Substanzen, die entweder unmittelbar oder nach chemischer Zersetzung im Substrat, auf dem die Pflanzen wachsen, die von den Pflanzen benötigten Elemente, ins­ besondere Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium aber auch Spurenelemente wie Eisen, Mangan, Zink, Kupfer, Molybdän und Bor in einer von den Pflan­ zen aufnehmbaren Form zur Verfügung stellen. So werden beispielsweise als schnellwirkende Stickstoffdünger Ammoniumsalze, Nitrate und Harnstoff ein­ gesetzt, während bestimmte organische Stickstoffverbindungen, beispiels­ weise Cyclodiharnstoff den Stickstoff nur langsam freisetzen und als De­ potwirkstoffe anzusehen sind. In ähnlicher Weise werden die anderen Ele­ mente üblicherweise in Form von mehr oder weniger wasserlöslichen Salzen eingesetzt. Beispiele dafür sind Ammonium-, Kalium-, Magnesium- und Cal­ ciumphosphate, Kaliumsulfat, Kaliumchlorid, Kalium-Magnesiumsulfat, Magne­ siumsulfat, Ammoniummolybdat, Zinksulfat sowie Borsäure. In den erfindungs­ gemäß verwendeten wäßrigen Zubereitungen der Phospholipide werden vorzugs­ weise als Düngewirkstoffe, Harnstoff, Ammoniumnitrat und Kaliumnitrat eingesetzt.

Die Menge an Düngewirkstoffen richtet sich nach dem Bedarf der jeweiligen Pflanzen, deren Wachstum verbessert werden soll, und wird gegebenenfalls nach den in der Landwirtschaft üblichen Berechnungsmethoden ermittelt. Das gleiche gilt für den Gehalt der Düngewirkstoffe in den zur Herstellung der wäßrigen Zubereitungen verwendeten Phospholipidkonzentraten unter Berück­ sichtigung des Verdünnungsfaktors. So hat beispielsweise ein bevorzugtes flüssiges Konzentrat folgende Zusammensetzung:
10 bis 30 Gew. -% Lecithin und/oder Lecithinhydrolysat
10 bis 30 Gew. -% Harnstoff
1 bis 3 Gew.-% Tensid
zu 100 Gew. -% Wasser und ggf. weitere Hilfsstoffe.

Es wird vor der Ausbringung auf das Substrat vorzugsweise im Verhältnis 1 : 20 bis 1 : 100 mit Wasser verdünnt.

In ähnlicher Weise können der Phospholipidzubereitung aber auch andere Wirkstoffe zugesetzt werden, die die Wirkung der Phospholipide unterstüt­ zen oder aber unabhängig ihre Wirkung auf die Pflanzen entfalten sollen. Hier seien beispielsweise Vitamine und Pflanzenhormone, wie etwa Gibbereline, Auxine und Indolessigsäure genannt. Auch für diese Wirkstoffe gilt selbstverständlich, daß ihre Konzentration in den Phospholipidzube­ reitungen entsprechend der gewünschten Wirkung gewählt wird.

Die Ausbringung der wäßrigen Zubereitungen geschieht vorzugsweise so, daß die Flüssigkeit unmittelbar auf das Substrat, auf dem die Pflanzen wach­ sen, aufgebracht wird. Dabei wird üblicherweise die gesamte Substratfläche behandelt, die den Wurzeln der Zielpflanzen zugänglich ist. Die Phospholi­ pidzubereitungen dringen schnell in den Boden ein und entwickeln dann un­ mittelbar ihre Wirkung. Bei dichtstehenden Kulturen, beispielsweise auch bei Rasenflächen, ist es aber auch ohne weiteres möglich, die Phospholi­ pidzubereitungen im Beregnungsverfahren so auszubringen, daß zwischenzeit­ lich auch eine Benetzung von Pflanzenoberflächen stattfindet, sofern die Zubereitungen so zusammengesetzt sind, daß eine Schädigung der Pflanzen, beispielsweise auch beim Antrocknen der Zubereitung, ausgeschlossen ist. Unter Berücksichtigung der geschilderten Gegebenheiten sind für die Aus­ bringung der wäßrigen Zubereitungen alle die Geräte geeignet, wie sie auch zur Ausbringung anderer wäßriger Flüssigkeiten, beispielsweise von Flüs­ sigdüngern, auf die Substrate oder auf die Kulturen verwendet werden. So können die Phospholipidzubereitungen beispielsweise auch dem Wasser von Bewässerungsanlagen in geeigneter Konzentration zugesetzt und auf diese Weise dem Substrat, auf dem die Pflanzen wachsen, zugeführt werden.

Beispiele

Die Wirkung der erfindungsgemäß eingesetzten Phospholipide wurde an Einzel­ pflanzen der Gattung Impatiens (fleißiges Lieschen) geprüft, die zu je drei Stück in Balkonkästen auf nährstofffreier Erde gezogen wurden. Die Kästen wurden im Freien aufgestellt und eine Wachstumsperiode lang (Mai bis September) neben der normalen Bewässerung einmal wöchentlich mit den Prüflösungen behandelt. Je drei Kästen wurden mit einer erfindungsgemäßen Lösung und mit einer Vergleichslösung mit gleichem Gehalt an Stickstoff und Phosphor behandelt. Die erfindungsgemäße Behandlungslösung wurde durch Verdünnen eines wäßrigen Konzentrats mit Wasser in Verhältnis 1 : 70 herge­ stellt, wobei das Konzentrat folgende Zusammensetzung hatte:

teilhydrolisiertes Lecithin|200 g
Harnstoff	200 g
Alkylpolyglucosid, 50%ig (APG 600 CSUP, Henkel)	20 g
Wasser	580 g

Die als Vergleich verwendete Lösung wurde ebenfalls durch Verdünnen mit Wasser im Verhältnis 1 : 70 aus einem Konzentrat hergestellt, daß jedoch kein Phospholipid enthielt, sondern bei gleichem Gehalt an Phosphor und Stickstoff nur aus Monoammoniumphosphat, Harnstoff und Wasser bestand. Die Aufwandmenge betrug in beiden Fällen 600 ml pro Kasten einmal wöchentlich, so daß pro Woche jedem Kasten 882 mg N und 203 mg P₂O₅ zur Verfügung ge­ stellt wurde.

Die Bonitur der Versuchspflanzen erfolgte wöchentlich. Nahezu über den gesamten Versuchszeitraum zeigten die Pflanzen in den erfindungsgemäß be­ handelten Kästen einen kräftigeren Wuchs, eine intensivere Blattfärbung und eine stärkere Blühwilligkeit als die Pflanzen in den Vergleichskästen.

Claims (10)

1. Verwendung von Phospholipiden zur Verbesserung des Pflanzenwachstums, dadurch gekennzeichnet, daß dem Substrat, auf dem die Pflanzen wachsen oder wachsen sollen, Phospholipide zugesetzt werden und dadurch die im Substrat lebenden Mikroorganismen stimuliert werden.

2. Verwendung nach Anspruch 1, bei der als Phospholipide Lecithin, Leci­ thinhydrolysate oder chemisch modifizierte Lecithine eingesetzt wer­ den.

3. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der pro Quadratmeter Substratoberfläche 0,5 bis 30 g, vorzugsweise 1 bis 20 g Phospholipid in verdünnter wäßriger Zubereitung ausgebracht werden.

4. Verwendung nach Anspruch 3, bei dem die verdünnte wäßrige Zubereitung 1 bis 20 g, vorzugsweise 2 bis 9 g Phospholipid pro Liter enthält.

5. Verwendung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der das Phospholipid in der wäßrigen Zubereitung mittels geeigneter Hilfsstoffe, vorzugs­ weise oberflächenaktiver Substanzen, stabil emulgiert ist.

6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der dem Substrat gleichzeitig mit dem Phospholipid übliche anorganische oder organische Düngerstoffe für Pflanzen zugesetzt werden.

7. Verfahren zur Verbesserung des Pflanzenwachstums, bei dem eine konzen­ trierte Zubereitung von Phospholipiden zunächst mit Wasser verdünnt und dann dem Substrat, auf dem die Pflanzen wachsen oder wachsen sol­ len, in einer zur Stimulierung der in diesem Substrat lebenden Mikro­ organismen ausreichenden Menge zugesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die konzentrierte Phospholipidzube­ reitung eine wäßrige Flüssigkeit ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem das Phospholipid­ konzentrat zusätzlich Düngerwirkstoffe und ggf. weitere Wirkstoffe, sowie Tenside und ggf. weitere Konfektionierungshilfsmittel enthält.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Phospholipid­ konzentrat folgende Zusammensetzung hat
10 bis 30 Gew. -% Lecithin und/oder Lecithinhydrolysat
10 bis 30 Gew. -% Harnstoff
1 bis 3 Gew.-% Tensid
zu 100 Gew.-% Wasser und ggf. weiter Hilfsstoffe
und dieses Konzentrat vor Ausbringung auf das Substrat im Verhältnis 1 : 20 bis 1 : 100 mit Wasser verdünnt wird.