DE69032045T2

DE69032045T2 - Metallperoxide mit phosphaten als zusätze für pflanzen

Info

Publication number: DE69032045T2
Application number: DE69032045T
Authority: DE
Inventors: William Farone
Original assignee: Plant Research Laboratories Inc
Current assignee: Regenesis Bioremediation Products Inc
Priority date: 1989-12-22
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2010-12-21
Also published as: EP0506885A4; JP3301613B2; JPH05505166A; AU7075291A; DE69032045D1; ATE163174T1; WO1991009821A1; EP0506885B1; EP0506885A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft die Verwendung von bestimmten Metaliperoxiden und von Gemischen dieser Metaliperoxide mit Phosphaten oder Tensiden oder von beidem als Mittel, die an den Erdboden Sauerstoff abgeben. Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieser Metallperoxidgemische und die Verwendung der Metallperoxide oder von Metallperoxid/Phosphat/Tensid-Gemischen durch direkte Anwendung auf den Erdboden oder Vermischen mit Pflanzennährstoffen und dann Anwendung auf den Erdboden. Sie betrifft auch die Verwendung von wirksamen Mengen an Metallen als bioaktive Mittel, um die Aktivität von Mikroorganismen im Erdboden zu unterdrücken oder zu unterstutzen, je nachdem, ob derartige Mikroorganismen für die Pflanzen schädlich oder nützlich sind.

Erläuterung des Hintergrunds

In US Patent Nr.3,912,490 diskutiert Malcolm B. Boghosian die Verwendung von Harnstoffperoxid und Wasserstoffperoxid als Düngemittelzusätze, die an den Erdboden Sauerstoff abgeben. Die Zusammensetzung nach Boghosian ist eine wässerige Lösung, die Harnstoffperoxid oder Wasserstoffperoxid enthält. Diese Lösung wird auf den Erdboden oder andere Medien, in denen Pflanzen wachsen, angewendet, und sie durchdringt den Erdboden, wobei sie in der Wurzelzone Sauerstoff abgibt. Diese Sauerstoffbehandlung verbessert das Erscheinungsbild der Pflanzen und verhindert Schäden an der Pflanze auf Grund von übermäßigem Bewässern.
Der Zusatz nach Boghosian kann Stickstoff, Phosphor und Kalium in geeigneten Anteilen und Konzentrationen einschließen, wie es für die betreffende zu düngende Pflanze erforderlich ist. Stickstoff, Kalium und Phosphor sind Makronährstoffe. Die Anwendung der Nährstoffe wird durch die Menge in der Düngemittelformulierung und durch den Anteil, mit dem das Düngemittel durch Mischen mit Wasser angewendet wird, kontrolliert. Die wässerige Formulierung nach Boghosian ist auf geringe Mengen an eingeschlossenen Makronährstoffen begrenzt, was die Verwendung von großen Dosierungen erforderlich macht, um einen hohen Gehalt an Makronährstoffen auf den Erdboden anzuwenden. Ebenso können dem Zusatz nach Boghosian keine Mikronährstoffe zugegeben werden.
Calciumperoxid ist auch als Zusatz beim Anbau von Kartoffeln verwendet worden. Man nimmt an, daß Calcium für Kartoffeln nützlich ist, und Sauerstoff wird in der Wurzelzone abgegeben. Interox Chemicals, Ltd. aus Warrington, United Kingdom, verkauft ein Produkt namens Fertilox, das Calciumperoxid enthält und als Pflanzenzusatz verwendet wird.
US-A-4,470,839 offenbart die Herstellung von festen Teilchen, die Calciumperoxid enthalten und mit einem Beschichtungsmittel beschichtet sind, das aus 30 bis 100 Gew.% kondensierten Phosphaten oder Polyphosphaten besteht. Es wird offenbart, daß die Teilchen beschichtet werden, indem eine Losung mit dem Beschichtungsmittel auf sich bewegende Metallperoxidteilchen gesprüht wird. Dies erfordert die Verwendung eines von mehreren Herstellungsverfahren, wie Verwendung einer Wirbelschicht, eines Drehbodens oder einer Drehtrommel. Demzufolge lehrt US-A-4,470,839, daß ein spezielles Verfahren zum Auftragen des Polyphosphats auf die Metallperoxidteilchen erforderlich ist, um Nutzen daraus zu erhalten.
Im allgemeinen ist bekannt, daß Spurenmengen bestimmter Metalle in Düngemitteln nützlich sind, da sie als Teil der Enzymsysteme der Pflanze in die Pflanzenzellen eingelagert werden. Es muß jedoch Sorgfalt angewendet werden, daß toxische Gehalte solcher Metalle in den Pflanzen vermieden werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Es gibt mehrere Merkmale dieser Erfindung, wovon kein einzelnes alleine für deren wünschenswerte Eigenschaften verantwortlich ist. Ohne den Umfang dieser Erfindung zu begrenzen, wie er durch die Ansprüche ausgedrückt wird, werden ihre markanteren Merkmale nun kurz erläutert. Nachdem man diese Erläuterung in Betracht gezogen hat, und insbesondere nachdem man den Abschnitt der Beschreibung mit der Überschrift "Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen" gelesen hat, wird man verstehen, wie die Merkmale dieser Erfindung für ihre Vorteile sorgen.
Das erste Merkmal dieser Erfindung ist, daß sie ein trockenes Pulver anstatt eine Flüssigkeit ist.
Das zweite Merkmal ist, daß diese Erfindung mehr Sauerstoff über einen längeren Zeitraum abgibt als der Zusatz nach Boghosian.
Das dritte Merkmal dieser Erfindung ist, daß sie ein Tensid einschließt, das das Keimen der Samen und die Verteilung von Düngemittel, Wasser und Sauerstoff in den Wachstumsmedien verbessert.
Das vierte Merkmal ist, daß sie vorzugsweise Magnesiumperoxid einschließt, das einen harmlosen und manchmal hilfreichen Rückstand von Magnesiumoxid im Erdboden zurückläßt.
Das fünfte Merkmal dieser Erfindung ist, daß Makronähstoffe mit den Metaliperoxiden vermischt werden können, wodurch Düngemittel mit hohen N-P-K-Werten bereitgestellt werden.
Das sechste Merkmal dieser Erfindung ist, daß Mikronährstoffe mit den Metallperoxiden und Makronätirstoffen vermischt werden können, wodurch Dungemittel bereitgestellt werden, die sowohl Peroxide als auch Mikronährstoffe einschließen.
Das siebte Merkmal dieser Erfindung ist, daß Spurenmetalle mit den Metallperoxiden oder einem Gemisch aus Metallperoxiden und Makronährstoffen vermischt werden können, wodurch eine Zusammensetzung zum Anwenden auf den Erdboden bereitgestellt wird, die das Wachstum von Mikroorganismen, die für die Pflanzen schädlich sind, unterdrückt und das Wachstum von Mikroorganismen, die für die Pflanzen nützlich sind, unterstützt.

Allgemeine Erläuterung

Die vorliegende Erfindung beruht insbesondere auf der Tatsache, daß Calciumperoxid, Kaliumperoxid und Magnesiumperoxid bessere Sauerstoffspender sind als das Harnstoffperoxid und Wasserstoffperoxid, die von Boghosian eingesetzt werden. Diese Metallperoxide können entweder in trockener Pulverform oder dispergiert in Wasser direkt auf den Erdboden angewendet werden, können in Wasser gelöst oder dispergiert und auf Samen vor dem Einpflanzen angewendet werden oder können mit Nährstoffen vermischt werden, um ein Düngemittel mit einer aktiven Menge an Calciumperoxid, Kaliumperoxid, Magnesiumperoxid oder Gemischen davon bereitzustellen. Beim Zusatz nach Boghosian muß die Formulierung eine Flüssigkeit sein. Im Gegensatz dazu ist das erfindungsgemäße Düngemittel ein trockenes, körniges Material, das in trockener Form direkt auf den Erdboden angewendet oder in Wasser gelöst oder dispergiert und dann auf den Erdboden angewendet werden kann. Wenn das Metallperoxid in Wasser dispergiert oder gelöst wird, wird seine Teilchengröße so kontrolliert, daß sie im Bereich zwischen etwa 80 und 400 Mesh liegt. Dies erleichtert das Dispergieren. In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird eine ausreichende Menge des Metallperoxids eingesetzt, so daß, wenn es auf den Erdboden angewendet wird, eine wirksame Menge an atomarem Sauerstoff abgegeben wird, um die negativen Auswirkungen von überschüssigem Wasser auszugleichen und Wachstum und Erscheinungsbild der Pflanzen zu verbessern. Typischerweise werden wenigstens 15 Milligramm atomarer Sauerstoff je Gramm Düngemittel an den Erdboden abgegeben.
Obwohl von Calcium-, Kalium- und Magnesiumperoxiden gefunden wurde, daß sie alle nützlich sind, sind diese drei Verbindungen nicht gleichwertig. Von diesen drei Metaliperoxiden wird Magnesiumperoxid (MgO&sub2;) bevorzugt. Es weist eine größere Stabilität auf, was Lagerung und Handhabung vereinfacht. Es erhöht den pH-Wert nur gering, was vermeidet, daß Böden zu basisch werden, selbst wenn eine große Menge eingesetzt wird. Es ist ungiftig (wenn Spurenmengen an Magnesium von der Pflanze absorbiert werden, wäre dies nützlich für die Zellwandbiochemie der Pflanze). Es gibt den meisten Sauerstoff je Einheitsgewicht ab. Alles Magnesiumoxid, das nach der Abgabe von Sauerstoff übrigbleibt, ist zuträglich für Menschen, Tiere und die Umwelt und schafft kein Problem auf Grund von überreichlichem Vorkommen bei Topfpflanzen.
Obwohl Calcium- und Kaliumperoxid nützlich sind, stellen sie nicht die gleichen Vorteile bereit wie das Magnesiumperoxid. Das Calciumperoxid weist eine höhere Basizität auf als das Magnesiumperoxid und kann bei der Verwendung in vielen Böden unerwünscht sein. Es hinterläßt auch einen Kalkrückstand und kann Mikronährstoffe binden. Das Kaliumperoxid ist korrosiv und aus diesem Grund schwierig handzuhaben. Es erhöht den pH-Wert stark, es ist ein starkes Reizmittel und gibt Sauerstoff sehr schnell ab.
Die Geschwindigkeit, mit der die Metallperoxide Sauerstoff an den Erdboden abgeben, kann eingeschränkt werden, indem Phosphationen (PO&sub4;) in die Formulierung eingeschlossen werden. Dies ist hochgradig erwünscht, um die Vorteile der Oxygenierung über einen längeren Zeitraum bereitzustellen. Wenn Phosphat zugegeben wird, dauert es eine wesentlich längere Zeit, bis sich das Metallperoxid zersetzt, wobei der Sauerstoff abgegeben wird. In vielen Fällen ist dies hochgradig erwünscht. Die verwendete Phosphatmenge variiert in Abhängigkeit von den erwünschten Eigenschaften, die angestrebt werden, aber im allgemeinen werden etwa 0,03 bis etwa 1,60 g Phosphatverbindung je g Metallperoxid verwendet. Bei Calciumperoxid werden etwa 0,03 bis etwa 1,23 g Phosphat je g Calciumperoxid verwendet. Und bei Kaliumperoxid werden etwa 0,03 bis etwa 0,80 g Phosphat je g Kaliumperoxid verwendet. Die bevorzugten Phosphationenquellen sind Kaliumdihydrogenphosphat, Dikaliumhydrogenphosphat, Harnstoffphosphat, Monoammoniumphosphat und Diammoniumphosphat.
Ausgeschlossen von der Verwendung als Phosphationenquelle bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Düngemittel sind kondensierte Phosphate, d.h. Phosphate mit mindestens einer Sequenz von Phosphor-Sauerstoff-Phosphor-Bindungen im Molekül.
Es ist in einigen Fällen auch erwünscht, ein Tensid mit den Metallperoxiden zu verwenden. Das Tensid verbessert die Keimung von Samen. Typischerweise werden etwa 0,005 bis etwa 0,010 g Tensid je g Metallperoxid verwendet. Das Tensid ist auch erwünscht, da es die Dispergierbarkeit des Metallperoxids in Wasser und im Erdboden bei der Anwendung erhöht. Von Tensiden, die für Pflanzen ungiftig sind, wurde gefunden, daß sie beim Keimen von Samen nützlich sind, beispielsweise offenbart US Patent Nr. 4,171,968 Alkoholethoxylatsulfate, Acyltauride und ethoxylierte Alkohole. Insbesondere
(a) langkettige Alkoholethoxylatsulfate der Formel
RO-(CH2CH2O)n-SO3Na
wobei R etwa C&sub1;&sub2; bis C&sub1;&sub8; ist und n nicht größer als etwa 9 bis 10 ist;
(b) langkettige Acyltauride der Formel
RCON(CH&sub3;)C&sub2;H&sub4;SO&sub3;Na
wobei R etwa C&sub1;&sub4; bis C&sub2;&sub0; ist; und
(c) langkettige ethoxylierte Alkohole der Formel
RO-(CH2CH2O)n-H
wobei R etwa C&sub1;&sub4; bis C&sub2;&sub0; ist und n nicht größer als etwa 9 bis 10 ist.
Andere Verbindungen sind auch geeignete Tenside. Diese schließen beispielsweise Monolaurat-, Monopalmitat-, Monostearat- und Monooleatester von Sorbit oder Gemische davon ein, entweder mit oder ohne Ethoxylierung. Diese Verbindungen werden von ICI America unter den Markennamen Tween und Span verkauft.
Das erfindungsgemäße Düngemittel schließt die Makronährstoffe Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K) ein. Der Stickstoff ist, ausgedrückt als atomarer Stickstoff, im Bereich von etwa 1 bis etwa 35 Gew.% vorhanden. Der Phosphor ist, ausgedrückt als Phosphorpentoxid (P&sub2;O&sub5;), im Bereich von etwa 1 bis etwa 35 Gew.% vorhanden. Das Kalium ist, ausgedrückt als Kaliumoxid (K&sub2;O), im Bereich von etwa 1 bis etwa 35 Gew.% vorhanden. Das Verhältnis von Stickstoff, Phosphor und Kalium variiert in Abhängigkeit von der Anwendung. In Übereinstimmung mit einem Merkmal dieser Erfindung wird ein Düngemittel bereitgestellt, das hohe Gehalte an Stickstoff, Kalium und Phosphor sowie ein Metallperoxid einschließt. Beispielsweise sind Düngemittel mit einem N-K-P-Wert oberhalb von 15:15:15 unter Verwendung von Metallperoxiden leicht erhältlich. Das Calciumperoxid, Magnesiumperoxid, Kaliumperoxid oder Gemische davon sind in einer Menge im Bereich von etwa 5 bis etwa 60 Gew.% vorhanden. Das erfindungsgemäße Düngemittel kann auch Mikronällrstoffe einschließen, wie Spurenmengen von Eisen, Kupfer, Molybdän und anderen Zutaten, von denen bekannt ist, daß sie vorteilhaft für die Pflanzen sind. Typischerweise liegen diese Mikronährstoffe in Mengen im Bereich von etwa 0 bis etwa 5 Gew.%, vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Gew.% vor. Bei einer bevorzugten Düngemittelformulierung beträgt das N-P-K-Verhältnis 20:15:15 für allgemeine Anwendung.
Die erfindungsgemäßen Pflanzenzusätze können auch kleine, aber wirksame Mengen an Metallen einschließen. Geeignete Metalle werden aus der Gruppe Zink, Kupfer, Molybdän, Bor, Selen, Kobalt, Aluminium, Mangan, Eisen und Nickel ausgewählt. Solche Metalle sind bioaktive Stoffe, die das Wachstum ausgewählter Mikroorganismen entweder unterdrücken oder unterstützen. Eine wirksame Metallmenge ist ausreichend niedrig, so daß beim Anwenden der Zusammensetzung auf den Erdboden giftige Auswirkungen im Hinblick auf Pflanzen vermieden werden, und ist ausreichend hoch, um die Mikroorganismen in der Nachbarschaft der Pflanzenwurzeln zu beeinflussen. Im allgemeinen beträgt eine wirksame Metallmenge weniger als 1000 Teile je Million Teilen der Zusammensetzung.
Im Grunde genommen gibt es drei verschiedene Arten von Mikroorganismen, die angesprochen werden;
1. Diejenigen, die schädlich für das Pflanzengewebe sind - diese Organismen werden unterdrückt.
2. Diejenigen, die vorteilhaft für die Pflanzen sind - diese werden unterstützt.
3. Diejenigen, die vom Menschen dem Erdboden zugegeben wurden, um andere Krankheitsorganismen zu bekämpfen oder um Insekten zu töten - diese werden auch unterstützt.
Die Natur hat eine Situation geschaffen, bei der die schädlichsten Mikroorganismen ihren größten Schaden ohne Luft anrichten, d.h. in einer anaeroben Umgebung. Zufällig ist es auch so, daß die vorteilhaften Organismen (der beiden vorstehenden Klassen 2 und 3) genügend Sauerstoff benötigen. Demgemäß können die Sauerstoff-abgebenden Eigenschaften der erfindungsgemäßen Düngemittelformulierungen und der Metallperoxide wirken, um alle drei vorstehenden Punkte abzudecken.
Insbesondere haben wir vier Arten von Zutaten in unseren Formulierungen:
1. Sauerstoff-abgebende Metailperoxide - diese wirken, um den Sauerstoff bereitzustellen, um die vorteilhaften Mikroorganismen von den pathogenen Mikroorganismen zu trennen. Dies ist eine Funktion zusätzlich zu der vorstehend erläuterten Funktion, d. h. für das Pflanzengewebe Sauerstoff bereitzustellen.
2. Tenside - diese wirken, um den Zugriff des Erdbodens auf den Sauerstoff, die Nährstoffe und Spurenmetalle in der erfindungsgemäßen Formulierung zu verbessern. Sie helfen auch bei der Kontrolle des Wassertransports.
3. Nährstoffe - im Grunde die gleichen vorstehend erläuterten N-P-K-Zutaten. Diese Nährstoffe sind nicht nur für die Pflanze vorteilhaft, sondern können auch helfen, eine erwünschte Mikroorganismenpopulation aufrechtzuerhalten.
4. Spurenmetalle - die Gehalte an verschiedenen dieser Metallionen sind bei der Kontrolle der enzymatischen Ausscheidungen der schädigenden Mikroorganismen oder bei der Verbesserung der Auswirkungen der vorteilhaften Organismen wirksam. Die Spurenmetalle können in solchen Gehalten zugegeben werden, daß die Hauptaktivität bei den Mikroorganismen liegt, während der Überschuß, der nicht bei der Reaktion mit den Enzymsystemen der Mikroorganismen verwendet wird, vorteilhafterweise von den Pflanzen selbst verwendet werden kann.
Demgemäß haben die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und das Verfahren, solche Zusammensetzungen zu verwenden, eine zweifache Wirkung: sie helfen den Pflanzen und sie wechselwirken mit den Mikroorganismen im Erdboden, die den Pflanzen helfen oder schaden. Die im Erdboden vorhandenen Mikroorganismen fallen in mehrere Gruppierungen, einschließlich Bakterien, Pilze (Hefe- und Schimmelpilze) und Algen.
Betrachten wir einige der bakteriellen Krankheiten: Conzebacterium insidiosum verursacht Welken bei Luzernen; Xanthomonas malyagearum verursacht Blattflecken bei Baumwolle; Xanthomonas stewartii verusacht Welken bei Mais; Erwinia tracheiphilia verursacht Welken bei Kürbissen; Xanthomonas phaseoli verursacht Bohnenfäule; Xanthomonas campestris verursacht Schwarzfäule bei Cruciferen; Erwinia amyloyora verursacht Feuerbrand bei Kernfrüchten; Streptomyces scabies verursacht Kartoffelfäule; Cornebacterium sepedonium verursacht Ringfäule bei Kartoffeln; Erwinia caratovara verursacht Weichfäule bei Kohl, Salat, Kartoffel (und weiteren Wurzelgemüsen); und Pseudomonas malvacearum verursacht Welken bei Baumwolle.
Es wurde gefunden, daß Metallperoxide Erwinia caratovara kontrollieren, wie durch ein Experiment mit Magnesiumperoxid bewiesen, das wenigstens 15 mg Sauerstoff je g formuliertem Gesamtprodukt abgeben kann. Dieses Ergebnis kann auf andere Spezies übertragen werden, da der Wirkungsmechanismus der Bakterien Sauerstoffmangel erfordert, um die Zuführung der Biochemikalien zu beginnen, die die Schädigung verursachen. Die Zugabe weiterer Zutaten unterstützt die Wirkung entweder, indem sie der Pflanze direkt nützen, oder, indem sie den Erdboden für die nützlichen Organismen verbessern, wodurch sie einen ausgewählten Vorteil haben.
In getrennten Tests wurde gefunden, daß in Gegenwart von Sauerstoff und Tensid Zinkionen im Bereich von 1 bis 10 ppm wirksam sind gegen die durch Cornebacterium-Spezies verursachte Schädigung. Es wird vermutet, daß das Zink die beim Angriff eingesetzten Enzymsysteme beeinträchtigt. Ähnliche Wirkungen wurden bei Pseudomonas-Spezies gefunden.
Diese Situation setzt sich bei den Pilzen fort. Beispielsweise verursacht Taphrina spp. Blattkräuselkrankheit bei Pfirsich, Birne, Eiche usw.; Glomerella cingulata verursacht Bitterfäule bei Apfel, Birne, Traube; Nectria spp. und Eiysiphe spp. verursacht Mehltau; Pythium spp. verursacht Abfaulen und Wurzelfäule; Rhizopus spp. und Tilletia spp. verursachen Getreidebrand bei Hafer, Weizen, Roggen, Gerste, Sorghum und Mais; und Fusarjum und Verticillium spp. verursachen Welken bei vielen Pflanzen.
Mehltau, Abfaulen und Wurzelfäule sind in Experimenten mit empfindlichen Samen kontrolliert worden. Eine Kombination der Tenside mit den Sauerstoff-abgebenden Peroxiden stellte einen Beweis für frühere und höhere Keimfrequenz der Samen bereit ohne Anzeichen dieser Pilzkrankheiten bei Geranien, fleißigen Lieschen, Petunien, Ringelblumen und anderen Beetpflanzen.
Außerdem sind Formulierungen mit Kupfer im Bereich von 0,1 bis 5 ppm nützlich zur Kontrolle vieler Pilze, insbesondere Taphrina, Pythium, Tilletia, Ustiago und Fusarjum. Kupfersalze werden so in die Formulierung eingeschlossen, daß 0,1 bis 5 ppm Kupfer abgegeben werden, wenn sie trocken auf den Erdboden angewendet und dann gewässert wird, oder wenn die Formulierung vor der Anwendung mit Wasser verdünnt wird.
Gewisse unerwünschte Algen sind auch empfindlich gegen hohe Sauerstoffgehalte. Es wird erwartet, daß bestimmte dieser Algen auch durch Anwendungen des Produkts kontrolliert werden.
Diese Anwendungen sind wichtig, da 10% der Gesamternte Krankheiten zum Opfer fallen. Wegen dieses Verlusts ebenso wie wegen eines zusätzlichen ähnlichen Verlusts auf Grund von Insekten hat die mikrobielle Kontrolle von Insekten und Krankheiten Anerkennung als Mittel zum Schutz der Ernte gewonnen. Eine Einführung in dieses Gebiet wird von J. W. Deacon im Buch "Microbial Control of Plant Pests and Diseases", veröffentlicht von der American Society for Microbiology, Washington, D. C., 1983, gegeben.
Bei diesem Verfahren werden nützliche Bakterien, wie Bacillus thuringiensis oder Bacillus popilliae, dem Erdboden zugegeben. Verschiedene, für Insekten pathogene Pilze sind auch im Gebrauch, wie Entomophthora spp., Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae und Hirsutella thompsonii.
Diese Organismen ziehen Nutzen aus einer angemessenen Sauerstoffzufuhr ebenso wie aus den Nährstoffen, die durch die Formulierung bereitgestellt werden können. Im Fall dieser Mikroorganismen sind Molybdän, Eisen, Kobalt und Nickel besonders nützlich bei der Unterstützung der enzymatischen Funktionen, die das Insekt oder den bestimmten Krankheitsorganismus angreifen.
In vergleichbarer Weise ziehen die natürlichen Pilze, die mit den Pflanzenwurzeln verbunden sind, die sogenannten mycorrhizalen Pilze, Nutzen aus dem Sauerstoff, den Metallen, Nährstoffen, die durch die Formulierungen in einem wässerigen Träger dem Erdboden, unterstützt durch das Tensid, zugeführt werden. Diese Organismen schließen Vertreter der Spezies Pisolithus, Boletus, Cenococcum und Thelephora ein, sind aber nicht darauf begrenzt.

Anwendungsanteile

Es ist schwierig, die beste Art und Weise zu bestimmen, um die Gehalte der verschiedenen Materialien anzugeben, da es einen Gehalt in der Formulierung gibt, der, wenn er mit Wasser verdünnt wird, einen wirksamen Gehalt in der wässerigen Phase bereitstellt. Um die Situation noch etwas weiter zu definieren, sollte einem klar sein, daß sich die Materialien in den Geweben entweder der Pflanzen oder der Mikroorganismen auf Grund der beteiligten biochemischen Reaktionen anreichern.
Um ein einfaches Beispiel bereitzustellen, kann Kupfer mit einem Einschlußgehalt von 0,1% in einer Formulierung verwendet werden. Wenn 15 g (oder ein Eßlöffel) dieser Formulierung in 1 Gallone Wasser verwendet werden, hat man ungefahr 4 ppm in der Anwendungsflüssigkeit. Der Anteil im Feststoff ist viel geringer auf Grund der Verteilung dieses Materials mit wässerigen Schichten, die schon im Erdboden vorhanden sind, oder auf Grund nachfolgender Beregnung. Typische Nährstoffgehalte für Kupfer liegen im Bereich von 0,02 ppm bis 0,15 ppm in der Flüssigkeit, die tatsächlich mit der Pflanze in Kontakt kommt. Wenn man das Pflanzengewebe analysiert, findet man Kupfer im Bereich von 4 bis 17 ppm bezogen auf das Trokkengewicht der Pflanze.
Es wurde gefunden, daß der Anwendungsanteil in den Formulierungen so sein sollte, daß er zwischen die nützlichen Gehalte, die zuvor für Nährstofflösungen berichtet wurden, und unterhalb der Einschlußgehalte, die in Pflanzengewebe gefunden werden, fällt. Bei der Mehrheit der Pflanzen verursachen diese Gehalte keine giftigen Wirkungen in den Pflanzen, während der Überschuß oberhalb der für die Ernährung der Pflanze erforderlichen Mengen mikrobielle enzymatische Prozesse kontrolliert (entweder verzögert oder unterstützt). Im für Kupfer angeführten Beispiel ist der Einschlußanteil von 0,1% das obere Ende des Bereichs, wobei Gehalte von gerade einmal 0,005% (die 0,2 ppm in der Lösung bereitstellen) nützlich sind.
Das Auflösen der Formulierung in Wasser ist lediglich ein Verfahren der Anwendung. Ein weiteres ist trockenes Anwenden der Formel und dann Bewässern. In diesem Fall liegt der Anwendungsanteil der Formulierung im Bereich von 1 bis 10 Pfund voll formuliertes Produkt je 1000 Quadratfuß Erdboden.
Außer den in der früheren Anmeldung angegebenen Bereichen kann das Tensid immerhin 1% des Produkts für diese anderen Anwendungen sein, und die Spurenelemente sind im Bereich 0,005% bis 0,1% für Kupfer; 0,001% bis 0,05% für Kobalt und Nickel; 0,001% bis 0,2% für Molybdän und Aluminium; 0,01% bis 0,4% für Zink; und 0,01% bis 0,8% für Mangan und Eisen. Der Tensidbereich ist 0,1% bis 2,0%, und die restlichen Zutaten sind wie vorstehend erläutert.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Herstellungsverfahren für das Düngemittel

In Übereinstimmung mit dem Herstellungsverfahren für das erfindungsgemäße Düngemittel wird das Metallperoxid zuerst in einer wässerigen Lösung hergestellt. Im allgemeinen wird das Metalloxid, Metallhydroxid oder Metallcarbonat mit Wasserstoffperoxid umgesetzt, um das Metallperoxid herzustellen. Die Reaktionen sind im allgemeinen nicht stöchiometrisch. Beispielsweise kann Magnesiumperoxid nach einer der folgenden drei Reaktionen hergestellt werden:
MgO + H&sub2;O&sub2; == MgO&sub2; +H&sub2;O (1)
Mg(OH)&sub2; + H&sub2;O&sub2; == MgO&sub2; +2 H&sub2;O (2)
MgCO &sub3;+ H&sub2;O&sub2; == MgO&sub2;+ H&sub2;O + CO&sub2; (3)
wobei MgO&sub2; Magnesiumperoxid ist,
H&sub2;O&sub2; Wasserstoffperoxid ist,
MgO Magnesiumoxid ist, das auch Magnesia genannt wird,
H&sub2;O Wasser ist,
Mg(OH)&sub2; Magnesiumhydroxid ist,
MgCO&sub3; Magnesiumcarbonat ist,
CO&sub2; Kohlendioxidgas ist.
Vom Standpunkt der Bereitstellung der höchsten Sauerstoffaktivität ist die Reaktion zwischen Magnesiumoxid und Wasserstoffperoxid die bevorzugte Art, um das in dieser Erfindung eingesetzte Magnesiumperoxid herzustellen. Das Magnesiumcarbonat kann als das Ausgangsmaterial verwendet werden, und es erfordert keine Kühlung, aber es ist teurer. Jede geeignete Quelle für Magnesiumoxid, handelsübliche Reinheit, ist annehmbar, vorzugsweise werden Teilchen mit 200 bis 400 Mesh verwendet, wenn das Magnesiumperoxid in Wasser dispergiert werden soll. Die Teilchengröße ist nicht so wichtig, wenn das Magnesiumperoxid in trokkener Form verwendet werden soll. Das Wasserstoffperoxid wird als Lösung in Wasser verkauft, die etwa 3 bis 40 Gew.% Wasserstoffperoxid enthält. Typischerweise enthält die Lösung von Wasserstoffperoxid mit handelsüblicher Reinheit 30 bis 35% Wasserstoffperoxid, und dies ist das im erfindungsgemäßen Verfallren verwendete Material. Die Reaktion zwischen Magnesiumoxid und Wasserstoffperoxid ist exotherm, und die Temperatur muß so kontrolliert werden, daß keine übermäßige Erwärmung auftritt. Darüberhinaus wird nach dem Ende der Reaktion Wasser entfernt, um ein trockenes Produkt herzustellen. Das Trocknen muß auf solche Weise geschehen, die das Metallperoxid nicht zerstört, das sich beispielsweise im Fall von Magnesiumperoxid bei 375 ºC zersetzt. Im allgemeinen wird der Erwärmvorgang so kontrolliert, daß die Temperatur 110 ºC nicht übersteigt. Es können auch Temperaturen von gerade einmal 40 ºC mit Vakuum verwendet werden. Unter solchen Temperaturbedingungen zersetzt sich das Magnesiumperoxid nicht in nennenswerten Mengen. Es ist wichtig, daß das erzeugte Magnesiumperoxid als Peroxid erhalten bleibt, so daß die gewünschte Sauerstoff-abgebende Eigenschaft erzielt wird, wenn es auf Erdboden angewendet wird. Die beste Art, um Magnesiumperoxid mit der höchsten Sauerstoffaktivität herzustellen, ist Vakuumtrocknen bei der geringst möglichen Temperatur.
Während der Herstellung des metallischen Peroxids ist es wünschenswert, daß die Maximalmenge an metallischem Peroxid hergestellt wird. Beispielsweise enthält vollkommen reines Magnesiumperoxid 28,4 Gew.% Sauerstoff zum Abgeben. Bei Calciumperoxid beträgt der Anteil Sauerstoff 22,2 Gew.%. Und bei Kaliumperoxid beträgt der Anteil Sauerstoff 14,5 Gew.%. Folglich entsprechen auf der Basis des Gewichtsanteils keine der anderen natürlichen Peroxide dem Magnesiumperoxid. Darüberhinaus hat bei gleichen Gehalten an aktivem Sauerstoff das Magnesiumperoxid immer das niedrigste Gewicht in der Formulierung. Bei Verwendung der gleichen Konzentrationen geben Produkte, die Kalium- und Calciumperoxid verwenden, nicht so viel aktiven Sauerstoff ab wie Produkte, die Magensiumperoxid verwenden, da sie nicht so viel Sauerstoff je Einheitsgewicht tragen können. Das Metallperoxid muß jedoch nicht vollkommen rein sein. In Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird das Magnesiumoxid mit einer wässerigen Lösung von Wasserstoffperoxid gemischt, um ein Metallperoxid mit annehmbarer Reinheit herzustellen, so daß es wenigstens 15 Qew.% Sauerstoff enthält, der im Erdboden abgegeben werden soll.
Da die Reaktion zwischen dem Magnesiumoxid und Wasserstoffperoxid exotherm ist, muß die Reaktionstemperatur kontrolliert werden. Dies wird erreicht, indem das Wasserstoffperoxid in zwei Schritten mit dem Magnesiumoxid gemischt wird. Die wässerige Wasserstoffperoxidlösung wird ungefähr in gleiche Teile aufgeteilt. Das Magnesiumoxid wird langsam zu einem dieser Teile gegeben, wobei sich die Wärme langsam verteilen kann, um zu vermeiden, daß explosive oder äußerst überschäumende Reaktionsbedingungen im Reaktionsgefäß auftreten, das ein wassergekühlter, ummantelter Behälter ist. Magnesiumoxidpulver wird dem ersten Teil unter Vakuum mit einer Geschwindigkeit so zugegeben, daß die Temperatur des Reaktionsgemischs bei etwa 40 ºC bleibt. Nachdem alles Magnesiumoxid zugegeben wurde, wird die Temperatur des Reaktionsgemischs auf 35 ºC abgesenkt, und dann wird der Rest der wässerigen Wasserstoffperoxidlösung langsam unter Rühren und Kühlen zugegeben, um eine übermäßig hohe Reaktionstemperatur zu vermeiden.
Diese wässerige Aufschlämmung von Magnesiumperoxid, die aus feinen, im ganzen Wasser dispergierten Teilchen besteht, wird dann getrocknet, um ein körniges Material herzustellen. Dies kann durch Erwärmen unter Vakuum, Ofentrocknen oder Sprühtrocknen erreicht werden. Es ist erwünscht, die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff abgegeben wird, so zu kontrollieren oder zu regulieren, daß die Abgabe über einen verlängerten Zeitraum erfolgt. Um dies zu erreichen, wird ein phosphathaltiges Material, das kein kondensiertes Phosphat, d.h. ein Phosphat mit mindestens einer Sequenz von Phosphor-Sauerstoff-Phosphor-Bindungen im Molekül, ist, vor dem Trocknen zum wassengen Medium gegeben. Das phosphathaltige Material stellt, zusätzlich dazu, daß es die Geschwindigkeit, mit der Sauerstoff abgegeben wird, reguliert, auch den Makronährstoff Phosphor bereit. Das getrocknete Produkt, das das Magnesiumperoxid enthält, wird dann trocken mit den anderen Zutaten vermischt, beispielsweise Harnstoff, der den Stickstoff bereitstellt, und Zutaten, die Kalium und andere Zusätze, wie Spurenmineralien, enthalten. Wenn es gewünscht wird, das Tensid einzuschließen, so wird das Tensid zum wässerigen Medium gegeben.

Beispiele

Das Folgende zeigt mehrere Formulierungen der erfindungsgemäßen Düngemittelzusammensetzung und das Verfahren zur Herstellung dieser Zusammensetzungen.

Beispiel 1

Um 56,3 g Magnesiumperoxid herzustellen, werden 40,3 g Magnesiumoxid und 94 ml 34 gew.%ige wässerige Wasserstoffperoxidlösung eingesetzt. Um die Vollständigkeit der Reaktion zwischen Magnesiumoxid und Wasserstoffperoxid sicherzustellen, ist überschüssiges Wasserstoffperoxid annehmbar, beispielsweise 150 ml w;isseriges Wasserstoffperoxid. Dies wird in zwei ungefähr gleiche Teile aufgeteilt. Der erste Teil, oder 75 ml, wird in ein wassergekühltes Reaktionsgefäß gegeben, und das Magnesiumoxidpulver wird langsam zugegeben, wobei die Temperatur der Reaktionszutaten bei ungefähr 40 ºC gehalten wird. Nachdem alles Magnesiumoxidpulver zum Reaktionsgemisch zugegeben wurde, wird die Temperatur auf 35 ºC abgesenkt, und die zweite Hälfte der Wasserstoffperoxidlösung wird zum Reaktionsgefäß gegeben, wobei gerührt und gekühlt wird, um zu verhindern, daß die Reaktionsaufschlämmung aus dem Reaktionsgefäß herausschäumt. Die hergestellte flüssige Aufschlärnmung wird dann getrocknet, indem in einem Ofen unter Vakuum auf eine Temperatur von 90 bis 110 ºC erhitzt wird, wodurch ein feinkörniges pulveriges Magnesiumperoxid mit einer Größe von ungefähr 325 Mesh hergestellt wird. Es ist wichtig, daß das Magnesiumperoxid in hochgradig gepulverter Form vorliegt, so daß es, wenn es nachfolgend mit Wasser gemischt wird, leicht im Wasser dispergiert werden kann, da weder Magnesiumperoxid noch das entstehende Magnesiumoxid, das nach der Abgabe des Sauerstoffs entsteht, in Wasser löslich ist. Das Magnesiumperoxid wird dann mit 131,4 g Harnstoff, 43,2 g Kaliumdihydrogenphosphat und 50,7 g Dikahumhydrogenphosphat trocken vermischt. Dies ergibt ein Düngemittel mit einem N-P-K-Wert von 20:15:15.

Beispiel 2

Dieses Beispiel ist darin gleich wie Beispiel 1, daß im wesentlichen die gleichen Mengen der Reagentien eingesetzt werden. In diesem Beispiel werden die 43,2 g Kalium vor dem Mischen mit der Wasserstoffperoxidlösung trocken mit dem Magnesiumoxid vermischt. Das Trocknen wird bei 40 ºC unter Vakuum durchgeführt. Unter Verwendung der Vorgehensweise aus diesem Beispiel wird ein Produkt mit höheren Sauerstoffaktivitäten hergestellt, als in Beispiel 1 hergestellt wurde.

Beispiel 3

Dieses Beispiel ist im wesentlichen das gleiche wie Beispiel 1, ausgenommen daß das Kaliumdihydrogenphosphat der wässerigen Aufschlämmung vor dem Trocknen zugegeben wird.

Beispiel 4

Dieses Beispiel ist gleich wie Beispiel 1, ausgenommen daß die gesamte Düngemittelformulierung in der wässerigen Mischung erzeugt wird. In diesem Beispiel werden zu 40,3 g Magnesiumoxid 43,2 g Kaliumdihydrogenperoxid, 50,7 g Dikaliumhydrogenperoxid, 131,5 g Harnstoff, 0,3 g Spurenmetalle und 0,3 g Tensid gegeben. In diesem Beispiel werden 200 ml Wasserstoffperoxidlösung eingesetzt, um die Aufschlämmung flüssig zu halten. Die Mischung wird bei 80 bis 100 ac unter Vakuum getrocknet.

Beispiel 5

Dieses Beispiel ist im wesentlichen das gleiche wie Beispiel 2, ausgenommen daß 0,3 g des Tensids Monolauratsorbitester vor dem Trocknen zur wässerigen Aufschlämmung aus Magnesiumperoxid und Kaliumdihydrogenphosphat gegeben werden.

Beispiel 6

Dieses Beispiel ist im wesentlichen das gleiche wie Beispiel 1, ausgenommen daß 0,3 g Tensid zur wässerigen Aufschlämmung von Magnesiumperoxid ohne die Zugabe der Phosphatverbindung gegeben werden. Beim Trocknen wird ein Pulver mit einer Größe von 200 Mesh bereitgestellt. Dieses Pulver kann leicht in Wasser dispergiert werden und entweder direkt auf den Erdboden oder auf Sarnen vor dem Einpflanzen angewendet werden.

Beispiel 7

Um 50 g Calciumperoxid herzustellen, werden 38,9 g Calciumoxid und 38,3 g Kaliumdihydrogenphosphat langsam zu 54 ml einer 34%igen Wasserstoffperoxidlösung gegeben, wodurch gründliche Reaktion ermöglicht wird. Nachdem das Mischen beendet ist, wird ein weiteres Aliquot von 54 ml Wasserstoffperoxidlösung langsam zugegeben, damit die Reaktion vollständig ablaufen kann. Zur wassengen Aufschlämmung werden 0,3 g Tensid gegeben, und die Aufschlämmung wird in einem Vakuum bei 40 ºC getrocknet. Das getrocknete Material, das das phosphatstabilisierte Calciumperoxid enthält, wird dann trocken mit 116,6 g Harnstoff, 45 g Dikaliumhydrogenphosphat vermischt, wodurch ein Düngemittel mit einem N-P-K-Wert von 20:15:15 bereitgestellt wird.

Beispiel 8

Um 50 g Kaliumperoxid herzustellen, werden 62,7 g Kaliumcarbonat, das mit 38,3 g Kaliumdihydrogenphosphat und 0,3 g Tensid gemischt ist, langsam zu 70 ml 34%iger Wasserstoffperoxidlösung gegeben. Die Reaktion wird in einem Vakuumofen durchgeführt, so daß das Gemisch unmittelbar nach dem Ende der Reaktion bei 40 ºC oder weniger unter Hochvakuum getrockhet wird. Das trockene Reaktionsprodukt wird trocken mit 116,6 g Harnstoff und 45 g Dikaliumhydrogenphosphat vermischt, wodurch ein Düngemittel mit einem N-P-K-Wert von 20:15:32 bereitgestellt wird.

Beispiel 9

Magnesiumperoxid wird hergestellt, indem für jeweils 56 g gewünschtes Magnesiumperoxid 110 ml 34%iges Wasserstoffperoxid mit 40 g Magnesiumoxid in Gegenwart von 4 g Kaliumdihydrogenphosphat umgesetzt werden. Die Reaktion wird durchgeführt, indem zuerst das Magnesiumoxid in 10 ml Wasserstoffperoxidlösung aufgeschlämmt wird und der Rest des Wasserstoffperoxids zugegeben wird, nachdem die anfängliche Wärme von der Reaktion abgegeben wurde. Das Produkt dieser Reaktion wird abfiltriert und bei 85 ºC getrocknet. Dieses Material kann dann trocken mit dem Rest der Zutaten vermischt werden. Man mischt für jeweils 100 g gewünschtes Endprodukt 14 g der zuvor hergestellten Magnesiumperoxid-Kaliumdihydrogenphosphatkombination mit 14 g Ca(H&sub2;PO&sub4;)&sub2;, 1,5 g Fe&sub2;(SO&sub4;)&sub3;, 0,4 g Cu(SO&sub4;) H&sub2;O, 0,6 g Mn(SO&sub4;) 4H&sub2;O, 0,004 g Na&sub2;MoO4 H&sub2;O, 0,25 g ZnSO&sub4; H&sub2;O, 14,246 g zusätzlichem Kaliumdihydrogenphosphat, 16 g KNO&sub3; und 39 g Harnstoff. Das Produkt ist ein Düngemittel mit hohem Stickstoffgehalt, das die Qualität von Rasen und Grünpfianzen schnell verbessern kann.

Beispiel 10

Die Magnesiumperoxid-Kaliumdihydrogenphosphatkombination dieses Beispiels 10 wird auch vermischt, wodurch ein Produkt mit hohem Phosphorgehalt, um Blumenwachstum zu verbessern, erzeugt wird. In dieser Zusammensetzung werden 15 g Magnesiumperoxid-Kaliumdihydrogenphosphatgemisch mit zusätzlichen 3 g Kaliumdihydrogenphosphat und den gleichen Metallsalzen in den gleichen Mengen wie in Beispiel 9 vermischt. Außerdem werden 0,1 g Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3; zusammen mit 20 g KNO3, 17 g Harnstoff und 42,046 g Ca(H&sub2;PO&sub4;)&sub2; zugegeben.

Typische Düngemittelformulierungen

Eine große Vielzahl an verschiedenen Düngemittelformulierungen kann unter Anwenden der Prinzipien dieser Erfindung hergestellt werden. Die nominalen Prozentsätze der verschiedenen Makronährstoffe, Mikronährstoffe und Tensid können variiert werden, wodurch Düngemittel mit Formulierungen bereitgestellt werden, die auf bestimmte Pflanzen und Umgebungen zugeschnitten sind, in denen sie eingesetzt werden. Die Zutaten für diese Formulierungen und typische Gewichtsbereiche sind wie folgt:
Die bevorzugten erfindungsgemäßen Düngemittel haben die folgenden Zusammensetzungen:

Düngemittel I:

10 bis 25 Gew.% Magnesiumperoxid,
10 bis 25 Gew.% Kaliumdihydrogenphosphat,
15 bis 25 Gew.% Dikaliumhydrogenphosphat,
40 bis 60 Gew.% Harnstoff,
0 bis 2,0 Gew.% Spurenmetalle und
0 bis 0,2 Gew.% Tensid.

Düngemittel II:

10 bis 25 Gew.% Magnesiumperoxid,
30 bis 50 Gew.% Diammoniumphosphat,
15 bis 30 Gew.% Kaliumnitrat,
15 bis 25 Gew.% Harnstoff,
0 bis 2,0 Gew.% Spurenmetalle und
0 bis 0,2 Gew.% Tensid.

Düngemittel III:

10 bis 25 Gew.% Magnesiumperoxid,
30 bis 45 Gew.%Diammoniumphosphat,
5 bis 30 Gew.% Kaliumnitrat,
15 bis 50 Gew.% Ammoniumnitrat,
0 bis 2,0 Gew.% Spurenmetalle und
0 bis 0,2 Gew.% Tensid.
Typische Formulierungen sind wie folgt:

Formulierung A:

19,96% Magnesiumperoxid
15,30% Kaliumdihydrogenphosphat
17,96% Dikaliumhydrogenphosphat
46,57% Harnstoff
0,1% Spurenmetalle
0,1% Tensid
Die vorstehende Formulierung A beruht darauf, daß Zutaten mit chemischer Qualität eingesetzt werden, und als Folge können die nominalen Prozentsätze geringfügig schwanken. Das Magnesiumperoxid kann gerade einmal 5% in der vorstehenden Formulierung ausmachen und immer noch für die Abgabe von Sauerstoff sorgen. Bei Düngemitteln, bei denen eine sehr hohe Sauerstoffabgabe erforderlich ist, wie Schutz von Knollengewächsen, kann die vorstehende Formulierung immerhin 50% Magnesiumperoxid enthalten. Die vorstehende Formulierung A ergibt einen N-P-K-Wert von 21,74:15,30:15,01, wobei P als P&sub2;O&sub5; ausgedrückt ist und K als K&sub2;O ausgedrückt ist. Das Kaliumdihydrogenphosphat scheint geringfügig bevorzugt zu sein, wenn es gewünscht wird, daß das Produkt über einen Zeitraum von ein bis zwei Wochen Sauerstoff abgibt. Demgemäß kann es erwünscht sein, lediglich dieses Phosphat einzusetzen und nicht ein Gemisch aus Kaliumdihydrogenphosphat und Dikaliumhydrogenphosphat. Eines dieser beiden oder beide Phosphate werden während der Herstellung des Magnesiumperoxids zugegeben, ebenso wie das Tensid. Wenn das Magnesiumperoxid hergestellt wird, indem Magnesiumoxid mit wässerigem Wasserstoffperoxid umgesetzt wird, wie in Beispiel 1 veranschaulicht, wurde von Formulierung A gezeigt, daß sie 48 mg Sauerstoff je g Düngemittelmaterial, das mit einer Gallone Wasser vermischt wurde, abgibt. Selbst wenn jedoch das Magnesiumperoxid nicht rein ist, beispielsweise lediglich 15% des Gewichts an Sauerstoff im Reaktionsgemisch, stellt ein derartiges Material, wenn es in Formulierung A verwendet wird, immer noch eine Sauerstoffabgabe von 30 mg Sauerstoff je g Düngemittel bereit. Demzufolge hat das Düngemittelprodukt, wenn es eine unvollständige Umsetzung während der Herstellung des Magnesiumperoxids oder Übertrocknen gibt, immer noch die erwünschte Eigenschaft der Sauerstoffabgabe.

Formulierung B

Es wurde gefunden, daß die Magnesiumperoxidkonzentration gerade einmal etwa 11% betragen kann, wenn das Magnesiumperoxid 25 Gew.% aktiven Sauerstoff enthält, und die Sauerstoffabgabe wird immer noch erhalten bei etwa 26 mg atomarem Sauerstoff je g Düngemittel. Die folgende Formulierung B veranschaulicht ein solches Produkt.
11,74% MgO&sub2;
18,34% KH&sub2;PO&sub4;
18,34% K&sub2;HPO&sub4;
51,36% Harnstoff
0,11% Spurenmetalle
0,11% Tensid
Formulierung B hat einen N-P-K-Wert von 23,98:17,04:16,27.

Formulierung C

Die folgende Formulierung C stellt Magnesiumperoxid bei einer Konzentration von aktivem Sauerstoff von 15% bereit.
19,96% Magnesiumperoxid
38,26% Diammoniumphosphat
21,62% Kaliumnitrat
19,96% Harnstoff
0,1% Spurenmetalle
0,1% Tensid
Formulierung C ist ein weniger kostspieliges Düngemittel. Wiederum wird das Diammoniumphosphat dem Magnesiumperoxid vor dem Trocknen zugegeben. Diammoniumphosphat ist etwas hygroskopisch und muß vor Feuchtigkeitsaufnahme geschützt werden. Vermischen von Magnesiumperoxid und Diammoniumphosphat vor dem Trocknen verhindert die Wasseraufnahme. Formulierung C hat nominell einen N-P-K-Wert von 20,43:20,56:20,15.

Formulierung D

Formulierung D beruht darauf, daß das Magnesiumoxid mit einer Reinheit von wenigstens 25% aktivem Sauerstoff vorliegt. Die Peroxidmenge kann reduziert werden, daß sie 26 mg Sauerstoff je g Düngemittel bereitstellt. Formulierung D ist:
11,74% Magnesiumperoxid
42,19% Diammoniumphosphat
23,84% Kaliumnitrat
22,01% Harnstoff
0,1% Spurenmetalle
0,1% Tensid
Der N-P-K-Wert für diese Formulierung D beträgt 22,53:22,67:22,22.

Formulierung E

Wenn der aktive Sauerstoff gerade einmal 15% beträgt.
19,96% Magnesiumperoxid
38,26% Diammoniumphosphat
21,62% Kaliumnitrat
19,96% Ammoniumnitrat
0,1% Spurenmetalle
0,1% Tensid
Der N-P-K-Wert für diese Formulierung E beträgt 18,11:20,56:20,15.

Formulierung F

Wenn der aktive Sauerstoff mehr als 25% beträgt.
11,74% Magnesiumperoxid
42,19% Diammoniumphosphat
23,84% Kaliumnitrat
22,01% Ammoniumnitrat
0,11% Spurenmetalle
0,11% Tensid
Der N-P-K-Wert für diese Formulierung F beträgt 19,97:22,67:22,22.

Formulierung G

Wenn der aktive Sauerstoff wenigstens 15% beträgt.
17,96% Magnesiumperoxid
33,27% Kaliumdihydrogenphosphat
6,65% Kaliumnitrat
41,92% Ammoniumnitrat
0,1% Spurenmetalle
0,1% Tensid
Der N-P-K-Wert für diese Formulierung G beträgt 15,61:17,35:17,71.

Formulierung H

Wenn der aktive Sauerstoff wenigstens 25% beträgt.
11,49% Magnesiumperoxid
35,89% Kaliumdihydrogenphosphat
7,18% Kaliumnitrat
45,23% Ammoniumnitrat
0,11% Spurenmetalle
0,11% Tensid
Der N-P-K-Wert für diese Formulierung G beträgt 16,84:18,72:19,11.

Testergebnisse

Die vorstehenden Formulierungen wurden auf Sauerstoffabgabe getestet. Wenn sie mit Wasser vermischt wurden, stellten die Formulierungen A und B mehr Sauerstoff und für längere Zeitdauem bereit als das Produkt nach Boghosian. Wenn dem Düngemittel Phosphat zugegeben wurde, war die Geschwindigkeit der Sauerstoffabgabe langsamer und über einen längeren Zeitraum ausgedehnt als ohne Phosphat. Erfindungsgemäße Düngemittel sind bei einer Vielzahl von Pflanzen verwendet worden und zeigten, daß sie wirksame Düngemittel sind. Beim vergleichenden Test mit anderen Produkten lieferten die erfindungsgemäßen Düngemittel bessere oder vergleichbare Ergebnisse, selbst wenn sie bei wesentlich geringeren Dosierungen eingesetzt wurden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Düngemittelzusammensetzung, umfassend:

(A) Herstellen eines Metallperoxids durch Umsetzen eines Metalloxids, eines Metallhydroxids oder eines Metallcarbonats mit einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung in Gegenwart einer Phosphationenquelle, mit der Maßgabe, daß die Phosphationenquelle kein kondensiertes Phosphat ist, d.h. ein Phosphat mit min destens einer Sequenz Phosphor-Sauerstoff-Phosphorbindungen im Molekül, und

(B) Trocknen des in Schritt (A) hergestellten Produkts ohne es zu zersetzen, um Wasser daraus zu entfernen und, um eine granulierte Düngemittelzusammensetzung zu erhalten.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Phosphationenquelle Kaliumdihydrogenphosphat, Dikaliumhydrogenphosphat, Hamstoffphosphat, Monoammoniumphosphat, Diammoniumphosphat, oder ein Gemisch hiervon ist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die wäßrige Wasserstoffperoxidlösung in ungefähr gleiche Teile aufgeteilt wird und das Metalloxid langsam zu einem dieser Teile gegeben wird, um die Temperatur der Reaktionsmischung in dem Bereich zwischen 25 und 40ºC zu halten.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei zusätzlich vor dem Schritt (B) die Temperatur der Reaktionsmischung in Schritt (A) auf weniger als ungefähr 35ºC eingestellt wird und der zweite Teil der wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung langsam zu der Reaktionsmischung gegeben wird, wobei die wäßrige Wasserstoffperoxidlösung langsam zu der Reaktionsmischung des Schrittes (A) gegeben wird.

5. Verfahren gemäß einem der Schritte 1 bis 4, zusätzlich umfassend die Zugabe eines Tensids, welches für Pflanzen ungiftig ist, zu der Reaktionsmischung des Schrittes (A).

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, zusätzlich umfassend trockenes Mischen des getrockneten Produktes, das nach dem Schritt (B) erhalten wird, mit anderen Zutaten.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die anderen Zutaten ausgewählt werden aus einer Stickstoffquelle, einer Phosphorquelle, einer Kaliumquelle, Spurenmineralien und Mischungen hiervon.

8. Verfahren gemäß einem der Schritte 1 bis 7, wobei das Metallperoxid Magnesiumperoxid ist und wobei Schritt (A) die Reaktion von Magnesiumoxid mit einer wäßrigen Wasserstoffperoxidlösung umfaßt.

9. Düngemittelzusammensetzung, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.

10. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, wobei die Zusammensetzung mindestens 15 mg Sauerstoff pro g Zusammensetzung freisetzen kann.

11. Zusammensetzung gemäß Anspruch 9, wobei die Zusammensetzung zusätzlich mindestens eines der folgenden Metalle enthält: Zink, Kupfer, Molybdän, Bor, Selen, Kobalt, Aluminium; Mangan, Eisen oder Nickel.

12. Zusammensetzung gemäß Anspruch 11, wobei der effektive Metallgehalt weniger als 1000 Teile pro Million Teile der Zusammensetzung beträgt.

13. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, umfassend ein Tensid, welches für Pflanzen ungiftig ist.

14. Zusammensetzung gemäß Anspruch 13, wobei die Menge des Tensids zwischen 0,005 und 0,010 g Tensid pro g Peroxid beträgt.

15. Zusammensetzung gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei das Tensid eines der folgenden ist:

(a) ein langkettiges Alkoholethoxylatsulfat der folgenden Formel

RO-(CH2CH2O)n-SO3Na

wobei R C&sub1;&sub2; bis C&sub1;&sub8; ist und n höchstens 10 ist;

(b) ein langkettiges Acyltaurid der Formel

RCQN(CH&sub3;)C&sub2;H&sub4;SO&sub3;Na

wobei R C&sub1;&sub4; bis C&sub2;&sub0; ist; oder

(c) ein langkettiger ethoxylierter Alkohol der Formel

RO- (CH2CH20)n-H

wobei R C&sub1;&sub4; bis C&sub2;&sub0; ist und n höchstens 10 ist.

16. Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, wobei das Tensid mindestens eine der folgenden Verbindungen umfaßt: Monolaurat, Monopalmitat, Monostearat oder Monooleat, wobei die Verbindung ethoxyliert oder nichtethoxyliert ist.

17. Verwendung einer Zusammensetzung, gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16 als Düngemittel.