EP1097114A1 - Reduktion der nitrat-auswaschung aus kulturböden - Google Patents

Reduktion der nitrat-auswaschung aus kulturböden

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Publication number
EP1097114A1
EP1097114A1 EP99932766A EP99932766A EP1097114A1 EP 1097114 A1 EP1097114 A1 EP 1097114A1 EP 99932766 A EP99932766 A EP 99932766A EP 99932766 A EP99932766 A EP 99932766A EP 1097114 A1 EP1097114 A1 EP 1097114A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compounds
apg
soil
use according
partial esters
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99932766A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bettina Kopp-Holtwiesche
Doris Bell
Stephan Von Tapavicza
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Personal Care and Nutrition GmbH
Original Assignee
Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cognis Deutschland GmbH and Co KG filed Critical Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Publication of EP1097114A1 publication Critical patent/EP1097114A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/70—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity for affecting wettability, e.g. drying agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/50—Surfactants; Emulsifiers

Definitions

  • low-foaming wetting aids are offered here in the form of a highly concentrated, yet flowable and pourable aqueous concentrate based on surfactants for intensifying the penetration and spreading of water in the area of plant rooting during irrigation, these wetting aids being an ecologically compatible surfactant component alkyl (poly) - contain glycoside compounds of the O / W type - hereinafter also referred to as "APG compounds" - and in admixture therewith olefinically unsaturated fatty alcohols and, if appropriate, additional partial esters of fatty acids with polyfunctional alcohols as foam inhibitors / defoamers and additionally lower water-soluble alcohols as viscosity regulators.
  • APG compounds alkyl
  • APG compounds of the O / W type are to be used as surfactant auxiliaries, which are known to find great practical use in very different technical fields today.
  • APG compounds are surfactant additives in the field of detergents and cleaning agents, including textile detergents.
  • Nonionic surfactants based on APG of the type in question are distinguished by a particularly high foaming power in aqueous preparations. For use in the area of detergents and cleaning agents, this is generally desired by the consumer; for the work area affected according to the invention, this is not only undesirable, it can represent a pronounced burden.
  • Conventional additives with a foam-suppressing effect are known in the field of detergents and cleaning agents, but are not suitable for promoting the healthy plant growth in the work area concerned according to the invention.
  • the teaching of the older application also starts from the task of being able to simultaneously offer the desired combination of recyclables in the form of concentrates which can be easily diluted with water, with the concentrate also being able to be adequately portioned even in the range of standard temperatures.
  • the technical solution in the sense of the teaching of the earlier application lies in the multi-substance combination cited above, which contains the APG compounds of the O / W type together with selected foam brakes of the type mentioned in an aqueous concentrate, the viscosity of which is achieved by using limited amounts of lower water-soluble alcohols is regulated.
  • APG-based wetting aids of the type concerned here not only require the irrigation water to penetrate into the soil structure and thus, in particular, into the plant root area, which shows the aqueous mixture of valuable substances which has been introduced into the soil and / or applied to the aerial plant component an unexpected effect also compared to the problem area of the undesired leaching of water-soluble nitrate into the groundwater
  • the subject of the invention is the use of ecologically compatible surfactant compounds from the class of water-soluble surfactant compounds from the class of water-soluble surfactant compounds
  • Alkyl (ol ⁇ go) glycosid compounds of the O / W type by their entry into the surface of the soil as an auxiliary for controlling the nitrate leaching from the plant root area of cultivated soil during their irrigation and / or irrigation
  • the class of APG compounds addressed here and used according to the invention are ecologically compatible components with surfactant action, which are surfactants of the O / W type in the embodiment selected according to the invention under the normal conditions of use, in particular in the temperature ranges customary here Convert water-insoluble and, in the temperature range mentioned, in particular flowable organic components when they are mixed with water into the form of the oil-in-water preparations
  • these APG compounds and, in particular, aqueous preparations of these surfactants can be added with a time delay and / or simultaneously with N-containing conventional inorganic and / or organic fertilizers onto or into the surface of the soil.
  • the APG compounds also apply - Connections or their aqueous preparations are staggered and / or preferably entered at the same time with organically bound carbon-containing C-suppliers for increasing the growth of soil-borne microorganism populations and here in particular for strengthening the corresponding microorganism flora
  • organically bound carbon-containing C-suppliers are in In this sense hpophile saturated and / or olefinically unsaturated hydrocarbon residues with fat structure and both aerobic and also anaerobically degradable organic compounds which are introduced into the soil together with the APG compounds in the form of the aforementioned O / W emulsions and / or dispersions.
  • the APG compounds in admixture with fatty alcohols and / or partial esters of fatty acids with lower polyfunctional alcohols - expediently in the form of the aqueous preparations shown - are applied to the soil and thus incorporated into the upper layers of the soil.
  • APG compounds preferred according to the invention are characterized in that at least partially and in particular at least predominantly alkyl (oligo) glucoside compounds are used, the alkyl radical of which is at least predominantly derived from straight-chain fatty alcohols.
  • Compounds of this type are surfactant auxiliaries for a wide range of uses. A number of factors are important for their practical use on a large industrial scale today: APG-based wetting agents can be known to be completely based on natural substances. They are obtained as reaction products by reacting fatty alcohols with mono-, oligo- and / or polysaccharides.
  • APG oligosaccharides
  • a depolymerization is first triggered by hydrolysis and / or alcohol lysis before the desired APG compounds form.
  • Preferred saccharide components for the formation of APG are glucose or corresponding oligo- or polyglucose.
  • Suitable reactants are, however, also saccharide compounds based on mannose, galactose, arabinose and other comparable monomer, oligo- and / or polyglycosides.
  • APG compounds of the type suitable according to the invention are obtained as reaction products of the general formula RO- (G) x , in which R is a primary, preferably straight-chain and aliphatic hydrocarbon radical having at least 6 C atoms, preferably with 8 to 24 C atoms and in particular with 8 to 18 carbon atoms and G stands for a glycose unit with 5 or 6 carbon atoms, preferably for glucose.
  • the degree of oligomerization x - and thus the so-called DP value - which indicates the distribution of monoglycosides and oligoglycosides, is usually a value between 1 and 10 in the surfactant class concerned here and is, for example, in the range from about 1.2 to 5, preferably in the range from about 1.2 to 4 and in particular in the range from 1.2 to 2.
  • HLB values which are preferably in the range above 7 and in particular above 8 or 9, the HLB range from 10 to 18 can be of particular importance.
  • these mixture components are of multifunctional importance in the multi-substance mixtures used according to the invention.
  • they are valuable components for the practical use of multicomponent mixtures in aqueous diluted preparations as foam retardants, on the other hand they serve as a carbon source for microorganism growth and especially for the growth promotion of organotrophic microorganisms when used in the soil and in particular in the area of plant roots. Due to natural degradation processes, fatty alcohols can be degraded both aerobically and anaerobically.
  • the C source essential for organotrophic growth according to the invention their molecular structure shows hpophilic carbons hydrogen residues with a fat structure and thus a comparatively increased concentration of the energy-supplying C-H groups.
  • Fatty alcohols preferred according to the invention in the multi-component mixture are distinguished by at least 6 to 8 carbon atoms in the molecule, olefinically 1- and / or polyunsaturated fatty alcohols having 10 to 28 carbon atoms and in particular corresponding fatty alcohols having 12 to 24 carbon atoms being particularly preferred can.
  • Another preferred parameter for the selection of suitable fatty alcohols lies in the solidification ranges of these mixture components. Corresponding components with solidification regions are preferred Temperatures equal to / less than 20 ° C and especially at temperatures in the range equal to / less than 10 to 15 ° C.
  • fatty acid partial esters of in particular lower polyfunctional alcohols can also be important mixture components in the sense of the teaching according to the invention.
  • Corresponding compounds having 2 to 6 carbon atoms and in particular 3 to 5 carbon atoms are particularly suitable here on the side of the polyfunctional lower alcohols. Due to the easy accessibility as a natural product, corresponding glycerol partial esters can be of particular importance.
  • the fatty acids of the class of partial esters concerned here usually belong to the range of corresponding compounds with 10 to 24 C atoms, with corresponding monocarboxylic acids in the range from C 12 . 20 may be particularly suitable.
  • Fatty acids of the type concerned here are known to be technically widely available as natural material-based feedstocks.
  • olefinically 1- and / or polyunsaturated fatty acids can be particularly preferred.
  • a particularly suitable class of the active substances concerned here are partial esters of glycene with olefinically unsaturated C 16/18 monocarboxylic acids, the corresponding monoesters in turn being of particular importance.
  • a technologically widely available fatty acid ester of this type is glycerol monooleate.
  • Fatty acid esters of the constitution described here can be degraded both aerobically and anaerobically by natural degradation processes in the soil. They are also essential sources of C for the organotrophic growth of microorganisms in the immediate vicinity of the plant root. Their use also indirectly strengthens plant growth by stimulating soil-borne growth
  • either only fatty alcohols or only partial fatty acid esters can be used as mixture components together with the APG compounds. In one embodiment, however, combinations of fatty alcohols and fatty acid partial esters are used.
  • Preferred mixing ratios - based on the proportions by weight of the anhydrous components - are approximately in the range from 1: 1 to 1:10.
  • Mixing ratios of the fatty alcohols and fatty acid partial esters (parts by weight of the anhydrous components) can preferably be in the range from 1: 1 to 1: 5, particularly corresponding mixtures in the range from 1: 1 to 1: 3 are preferably used.
  • the APG components are used in at least approximately equal amounts by weight, based on fatty alcohols and / or partial esters, with mixing ratios of APG: fatty alcohol and / or partial esters in the range from 1: 1 to 5: 1, preferably from 1: 1 to 3: 1 and in particular in the range from 1.5 to 2.5: 1 are preferred.
  • the numerical values given here relate in each case to the proportions by weight of the mixture of substances and in each case based on the anhydrous mixture component (s).
  • teaching according to the invention is not restricted to such use of APG components in excess. Mixtures of substances with a corresponding excess of the fatty alcohols and / or fatty acid partial esters used as foam retardants also fall within the scope of the teaching according to the invention.
  • Multi-component mixtures of the type concerned according to the invention are usually made available to the trade and the user in the form of flowable aqueous concentrates, according to the statements made in the earlier German application 19701127.6 mentioned above, which then in each case is the appropriate dilution with further water for applying the multi-substance mixture to the soil and the plant does.
  • their sufficient portionability must also be ensured in the range of normal temperature.
  • the teaching of the older application mentioned makes it clear that when aqueous APG concentrates are mixed with the foam brakes / defoamers based on fatty alcohol and / or partial esters, thickened gels which are no longer flowable are easily formed.
  • lower monofunctional alcohols are corresponding compounds with up to 4 carbon atoms.
  • the teaching according to the invention provides, in addition to the previously mentioned components of the mixture of valuable substances, lower polyhydric alcohols and, in particular, those which are flowable at room temperature to use lower polyhydric alcohols as mixture components.
  • These polyhydric alcohols can also have polyfunctional importance in the context of the multi-substance mixture.
  • liquid mixture components with comparatively high boiling points they promote the flowability and thus the portionability, which is particularly desirable for handling the concentrate.
  • these components have a nutritional character in the sense of an additional C source for microorganism growth, especially in the rhizosphere and / or the mycorrhiza area.
  • Preferred polyhydric alcohols are corresponding compounds having 2 to 6 carbon atoms, preferably having 2 to 4 carbon atoms, with particular importance being assigned here to glycerol and / or glycol.
  • the high water solubility of the components affected here can provide further assistance in the practical use of the multi-component mixtures.
  • Preferred amounts for the mixture components discussed here are usually at most 30 to 35% by weight, preferably at maximum amounts of 20 to 25% by weight and in particular in the range from 5 to 15% by weight - in each case based on the multi-substance mixture in the form of the concentrate described above, which is then diluted with water for application to the floor surfaces to be treated.
  • olefinically unsaturated terpene alcohols are also suitable as foam inhibitors / defoamers.
  • the terpene alcohols are acyclic or mono-, bi- or tricyclic polyolefinically unsaturated alcohols of vegetable origin which contain between 10 and 40 carbon atoms.
  • the terpene alcohols are preferably used in the form of their naturally occurring mixtures as a foam brake / defoamer.
  • pine oil a mixture of different terpinols such as ⁇ - and ⁇ -terpineol, ⁇ -fenchyl alcohol, borneol and isoborneol as described in the Römpp chemistry dictionary, page 3451, volume 4, 9th edition 1991.
  • Pine Oil contains minor amounts of other non-alcoholic compounds, e.g. Camphor, anethole and tarragol.
  • the pine oil is obtained from resinous stumps and the root wood of various types of pine by extraction with, for example, gasoline or chloroform and subsequent fractionation and distillation.
  • the defoamer components are usually present in smaller amounts than the APG component - in each case based on Active substance. Mixtures in which the defoamer components can be used in significantly smaller amounts are preferred.
  • multi-substance concentrates are suitable in the sense according to the invention whose defoamer content is in the range from approximately 10 to 25% by weight and preferably in the range from approximately 15 to 20% by weight.
  • the type and amount of the lower water-soluble monofunctional alcohols used as viscosity regulators are determined by the main components mentioned above, the lower water-soluble polyhydric alcohols which may also be used, and the total amount of water present in the multicomponent mixture. Additional amounts of the viscosity regulator in the range of at least about 5 to 7% by weight as the lower limit and 12 to 25% by weight as the upper limit are particularly suitable. Amounts of ethanol in the range from about 5 to 20% by weight and in particular 10 to 15% by weight generally result in sufficient viscosity influences in the sense of the desired flowability and pourability of the multicomponent mixture even in the region of room temperature.
  • the water content of the multicomponent concentrates is generally at most about 50% by weight, but in preferred embodiments is lower. Ranges of at most about 30 to 45% by weight are particularly suitable for the water content of the multicomponent mixture. As a rule, the water content is chosen to be significantly lower and is then, for example, 10 to 20% by weight, preferably in the range of 10 to 15% by weight.
  • the surfactant-containing multicomponent mixtures according to the invention are applied in aqueous diluted form to the floors to be treated in such amounts that at least about 0.5 to 1 g / m 2 and preferably at least about 3 to 5 g / m 2 of the APG-containing Multi-component mixtures - based on the anhydrous mixture of valuable substances - are entered into or into the ground.
  • Preferred upper limits for the application amount of the multicomponent mixtures - again based on the anhydrous mixture - are 25 to 30 g / m 2 , but the use of higher amounts, for example up to 40 g / m 2 or up to 50 g / m 2, is also important are for the teaching of the invention.
  • the application of surfactant-containing combinations of valuable substances in the sense of the teaching according to the invention can be carried out once or several times in the course of the year and in particular in the course of the growth phase.
  • the timing of the order of the Multi-substance mixtures within the meaning of the invention can be related in particular to the type and amount of the soil application to be carried out in each case.
  • the prophylaxis of the undesired washing out of nitrates by using the auxiliaries defined according to the invention is understandably in particular by the amount available in individual cases on the basis of general specialist knowledge of washable nitrate are influenced.
  • APG compounds of the O / W type in the sense of the teaching according to the invention, aqueous preparations of the commercial product sold by the applicant under the protected name "Magic Wet” are used.
  • Magic Wet is a mixture of valuable substances of the type defined above, which is in the form of a contains aqueous concentrate in addition to the surfactant APG compounds of the O / W type foam brakes from the field of fatty alcohols and fatty acid partial esters together with a viscosity regulator.
  • Moist freshly applied agricultural loess soil is homogenized in a mortar and sieved to a mesh size of 5 mm. Because of its history, the soil used contains N and in particular contains soluble nitrate. The dry weight of the soil used is determined to be 86.5% by weight. 50 g of the moist soil are placed in 10 cm long glass frits filled, which are attached upright to tripods, so that each glass frit can be drizzled or poured with the test solution used from above. The eluates are collected below the glass frit.
  • Each glass frit is drizzled with 1 ml of test solution from above and poured with 5 ml of water or valuable substance solution. Within 5 to 10 minutes this volume of liquid has penetrated the soil in the glass frit and is absorbed therein.
  • the subsequent elution step is carried out by adding 5 ml of water to the top of the glass frit to be eluted.
  • the eluate is collected.
  • the amount of the eluate collected and the nitrate concentration in the eluate are determined in mg / l.
  • test batch of Examples 1 to 6 defined below is carried out in repeated three-fold repetition as follows: A first series of tests determines the liquid elution practically immediately after application and distribution of the test solution used in the soil within the glass frit concerned. A second series of tests is only carried out 7 days after the application and entry of the test solution to be tested. The third series of experiments finally increases the time between the introduction of the test solution into the soil and the subsequent elution to 14 days. The following applies in particular:
  • Example 1 experiment; Pure tap water is used as a test solution.
  • Example 2 A 1.25% by weight aqueous solution from Magic Wet is used as the test solution.
  • Example 3 An aqueous 2.5% by weight magic wet solution is used as the test solution.
  • Example 4 A 5.0% by weight aqueous Magic Wet solution is used as the test solution.
  • Example 5 A 3% by weight aqueous substrate solution is used as the test solution.
  • Example 6 The aqueous substrate solution mentioned above is used here with the use of 1.25% by weight of Magic Wet as test solution.
  • Examples 1 to 4 While in Examples 1 to 4 no additional nitrogen is introduced into the soil sample to be investigated in each case, Examples 5 and 6 work with an amount of N added of 50 mg soil of 9 mg each.
  • the elution volume in ml is determined after 0 days, after 7 days and after 14 days. The following values are obtained:
  • the elutable volume of water i.e. H. the water holding capacity of the soil is slightly increased in Examples 2 to 6 compared to Comparative Example 1 immediately after the application of the respective test solutions, after 7 and after 14 days this effect can no longer be determined.
  • the one-time application of the “Magic Wet” material mixture according to the invention led to a drastic reduction in the nitrate discharge in leachate.
  • the nitrate leaching of monoliths fertilized with Floranid Master was reduced from 58 mg NO 3 / l to 45 mg NO 3 / l.
  • test substrate is a naturally grown, agriculturally used soil. It could be shown that the mixture of recyclable materials according to the invention can also contain nitrate discharge in agricultural practice. On the one hand, this protects the groundwater from further nitrate pollution, on the other hand it retains valuable fertilizers in the root area of the crop plants and contributes to the more effective use of fertilizers.

Landscapes

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist die Anwendung ökologisch verträglicher Tensidverbindungen aus der Klasse der wasserlöslichen Alkyl(oligo)glykosidverbindungen vom O/W-Typ (APG-Verbindungen) durch deren Eintrag in die Erdreichoberfläche als Hilfsstoff zur Eindämmung der Nitrat-Auswaschung aus dem Pflanzenwurzelbereich von Kulturböden bei deren Beregnung und/oder Bewässerung. Bevorzugt werden die APG-Verbindungen zusammen mit lipophile gesättigte und/oder olefinisch ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit Fettstruktur aufweisenden und sowohl aerob als auch anaerob abbaubaren organischen Verbindungen in den Boden eingebracht.

Description

Reduktion der Nitrat-Auswaschung aus Kulturböden
Es zählt zum heutigen allgemeinen Wissen, daß im Rahmen der Pflanzenernährung bzw. Pfianzenaufzucht der hinreichenden Zufuhr von Stickstoff mitentscheidende Bedeutung zukommt. Unter Anwendungsbedingungen wasserlösliche und/oder zunächst wasserunlösliche Stickstoffverbindungen sind übliche Bestandteile sowohl organischer als auch anorganischer Düngemittel. In allen hier betroffenen Bereichen, beispielsweise Agrarwirtschaft, Forstwirtschaft, Landschaftspflege oder Gartenbau, werden unter anderem Stickstoff-basierte Wachstumshilfen in größtem Umfang in die Kulturböden eingetragen.
Zur Bedeutung und Funktion der heute üblichen unterschiedlichen Typen von Stickstoffdüngern kann auf die einschlägige Fachliteratur verwiesen werden. Benannt seien in diesem Zusammenhang beispielsweise die Veröffentlichungen "Agrarwirtschaft", Grundstufe 1 , Fachtheorie für Bodenkunde, Chemie, Pflanzenernährung u.a., BLV Verlagsgesellschaft München, Landwirtschaftsverlag Münster-Hiltrup, dort insbesondere Seiten 110 bis 113, Unterkapitel 3.1.3 "Stickstoffdüngemittel" sowie GARTENBAULICHE BERUFSSCHULE, Band 1, Grundwissen des Gärtners, Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart, 7. Auflage, dort insbesondere Seiten 216 bis 219, Unterkapitel "Stickstoffdünger" sowie die zugehörige Tabelle 39 auf Seite 218 a.a.O. Die meisten Pflanzenarten nehmen den Stickstoff überwiegend in der Form des gut wasserlöslichen Nitrat-Ions (NO3 ") auf. Andere in Wasser leicht oder schwer lösliche Anbietungsformen unterliegen nach ihrem Einbringen in den Boden komplexen, insbesondere durch Bakterienpopulationen ausgelösten Nitrifizierungsprozessen, so daß letztlich im Boden alle N-Formen zu Nitrat - häufig auch als Salpeter bezeichnet - umgewandelt werden. Dieser leicht löslichen Angebotsform des Stickstoffs kommt für das Pflanzenwachstum zwar die entscheidende Bedeutung zu, verbunden damit ist aber gleichzeitig das Problem der Nitratauswaschung aus dem Bereich der Pflanzenwurzel in tieferliegende Erdbereiche und schließlich in das Grundwasser. Dieser die Umwelt heute bereits beträchtlich belastende und dementsprechend unerwünschte Vorgang ergibt sich als zwangsläufiges Ergebnis der für das Pflanzenwachstum entscheidenden Bewässerungsvorgänge durch natürliche und/oder künstliche Beregnung des Pflanzenwurzelbereichs.
Der im nachfolgenden geschilderten erfindungsgemäßen Lehre liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch Einbringung ausgewählter ökologisch verträglicher Komponenten mit tensidischer Wirkung, die vorzugsweise in Abmischung mit weiteren nachfolgend identifizierten Komponenten in den Erdboden eingebracht werden, hier eine substantielle Reduzierung des Austrags von Nitrat aus dem Bereich der Pflanzenwurzel möglich wird. Bevor auf Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lehre eingegangen wird, sei auf die technische Lehre einer älteren noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung verwiesen:
Die ältere nicht vorveröffentlichte DE 19701127.6 beschreibt schaumarme Tensidkonzentrate für den Einsatz im Bereich der Förderung des Pflanzenwachstums. Im einzelnen werden hier schaumarme Netzhilfen in der Angebotsform eines hochkonzentrierten, gleichwohl fließ- und gießfähigen wäßrigen Konzentrats auf Tensidbasis zur Intensivierung des Eindringens und Spreitens von Wasser im Bereich der Pflanzenverwurzelung bei deren Bewässerung beschrieben, wobei diese Netzhilfen als ökologisch verträgliche Tensidkomponente Alkyl(poly)- glykosidverbindungen vom O/W-Typ - nachfolgend auch als "APG-Verbindungen" bezeichnet - und in Abmischung damit olefinisch ungesättigte Fettalkohole sowie gegebenenfalls zusätzlich Partialester von Fettsäuren mit mehrfunktionellen Alkoholen als Schaumbremse/Entschäumer und zusätzlich niedere wasserlösliche Alkohole als Viskositätsregler enthalten.
Die technische Lehre der im nachfolgenden offenbarten Weiterentwicklung macht in einer wichtigen Ausführungsform von den Prinzipien der hier zitierten technischen Lehre der genannten älteren deutschen Anmeldung Gebrauch. Die Offenbarung dieser älteren deutschen Anmeldung wird dementsprechend hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Erfindungsoffenbarung gemacht.
Die technische Lehre dieser zuvor zitierten älteren Anmeldung geht von der folgenden Problematik aus: Die scheinbar einfache Maßnahme der Bewässerung von Erdreichflächen, die insbesondere mit einem dichten Pflanzenbewuchs ausgerüstet sind, kann beträchtliche Schwierigkeiten machen. Ein Beispiel hierfür sind durch Begehung und/oder Befahren anteilsweise beanspruchte Grasflächen, in denen trotz regelmäßiger Bewässerung kleinere oder auch größere Bereiche des Rasens austrocknen können. Beim Versuch der Befeuchtung dieser Stellen dringt das Wasser nicht tief in den Boden und insbesondere nicht in den Wurzeibereich der Gräser ein. Im Ergebnis können entsprechende Pflanzenbereiche durch Übertrocknung unterernährt, flachwurzelnd und krank werden. Es ist bekannt, daß durch Mitverwendung von Hilfsstoffen mit Netzmittelcharakter in dem zur Beregnung eingesetzten Wasser eine bessere Spreitung der wäßrigen Phase im gesamten Bodenbereich und damit insbesondere auch im Bereich der Pflanzenverwurzelung möglich ist. Gemäß der Lehre der genannten älteren Anmeldung sollen als tensidische Hilfsstoffe APG-Verbindungen vom O/W-Typ zum Einsatz kommen, die heute bekanntlich in großem Umfange in ganz anderen technischen Bereichen praktische Verwendung finden. APG-Verbindungen sind tensidische Hilfsstoffe des Bereiches der Wasch- und Reinigungsmittel, einschließlich der Textilwaschmittel.
Die Lehre der genannten älteren Anmeldung geht von der Feststellung aus, daß APG-basierte wäßrige Netzhilfen gerade auch im Bereich der Bodenbewässerung zur Steigerung des Pflanzenwachstums wertvolle Netzhilfen sind. Hier wird allerdings die Lösung des folgenden Problems erforderlich: Niotensidische Hilfsmittel auf APG- Basis der betroffenen Art zeichnen sich durch ein besonders hohes Schaumvermögen in wäßrigen Zubereitungen aus. Für den Einsatz im Bereich der Wasch- und Reinigungsmittel ist das in der Regel vom Verbraucher gewünscht, für das erfindungsgemäß betroffene Arbeitsgebiet ist das nicht nur unerwünscht, es kann eine ausgesprochene Belastung darstellen. Übliche Zusatzstoffe mit schaumdämpfender Wirkung sind im Bereich der Wasch- und Reinigungsmittel bekannt, für den erfindungsgemäß betroffenen Arbeitsbereich der Förderung des gesunden Pflanzenwachstums jedoch nicht geeignet. Die zuvor zitierte technische Lehre der genannten älteren deutschen Anmeldung setzt zusammen mit den tensidischen Komponenten auf APG-Basis ausgewählte Entschäumer beziehungsweise Schaumbremsen ein, die das Pflanzenwachstum nicht behindern, bevorzugt im Gegenteil sogar fördern. Hierbei handelt es sich um die zuvor benannten Fettalkohole und/oder Partialester von Fettsäuren mit niederen mehrwertigen Alkoholen.
Die Lehre der älteren Anmeldung geht zusätzlich von der Aufgabenstellung aus, die hier gewünschte Wertstoffkombination gleichzeitig in Form leicht mit Wasser verdünnbarer Konzentrate anbieten zu können, wobei zusätzlich die ausreichende Portion ierbarkeit des Konzentrats auch im Bereich von Normtemperaturen sicherzustellen ist. Die technische Lösung im Sinne der Lehre der älteren Anmeldung liegt in der zuvor zitierten Mehrstoffkombination, die die APG-Verbindungen vom O/W-Typ zusammen mit ausgewählten Schaumbremsen der genannten Art in einem wäßrigen Konzentrat enthalten, dessen Viskosität durch Mitverwendung begrenzter Mengen niederer wasserlöslicher Alkohole geregelt wird.
Der im nachfolgenden geschilderten Weiterentwicklung im Sinne der erfindungsgemaßen Lehre egt die folgende zusatzliche Erkenntnis zugrunde APG- basierte Netzhilfen der hier betroffenen Art fordern nicht nur das Eindringen des Beregnungswassers in die Bodenstruktur und damit insbesondere in den Pflanzenwurzelbereich, die hier in den Boden eingetragene und/oder auf den oberirdischen Pflanzenanteil aufgetragene wäßrige Wertstoffmischung zeigt eine nicht erwartete Wirkung auch gegenüber dem zuvor dargestellten Problembereich der unerwünschten Auswaschung von wasserlöslichem Nitrat in das Grundwasser
Gegenstand der Erfindung
Erfindungsgegenstand ist dementsprechend die Anwendung ökologisch vertraglicher Tensidverbindungen aus der Klasse der wasserlöslichen
Alkyl(olιgo)glykosιdverbιndungen vom O/W-Typ (APG-Verbindungen) durch deren Eintrag in die Erdreichoberflache als Hilfsstoff zur Eindämmung der Nitrat- Auswaschung aus dem Pflanzenwurzelbereich von Kulturboden bei deren Beregnung und/oder Bewässerung
Einzelheiten zur erfindungsgemaßen Lehre
Bei der hier angesprochenen und erfindungsgemaß eingesetzten Klasse von APG- Verbindungen handelt es sich um ökologisch vertragliche Komponenten mit Tensidwirkung, die in der erfindungsgemaß ausgewählten Ausfuhrungsform unter den Normalbedingungen des Einsatzes, insbesondere bei den hier üblichen Temperaturbereichen Tenside vom O/W-Typ sind, d h nicht wasserlösliche und im angesprochenen Temperaturbereich insbesondere fließfahige organische Komponenten bei ihrer Abmischung mit Wasser in die Form der OI-ιn-Wasser- Zubereitungen überfuhren
Für das erfindungsgemaße Einsatzgebiet können diese APG-Verbindungen und insbesondere wäßrige Zubereitungen dieser Tenside zeitversetzt und/oder gleichzeitig mit N-haltigen üblichen anorganischen und/oder organischen Düngemitteln auf bzw in die Erdreichoberflache eingetragen werden In der erfindungsgemaß bevorzugten Ausfuhrungsform gilt dabei weiterhin, daß diese APG- Verbindungen bzw ihre wäßrige Zubereitungen zeitversetzt und/oder bevorzugt gleichzeitig mit organisch gebundenen Kohlenstoff enthaltenden C-Lieferanten für die Wachstumssteigerung der bodenburtigen Mikroorganismenpopulationen und hier insbesondere für die Stärkung der entsprechenden Mikroorganismenflora eingetragen werden Wie nachfolgend noch ausführlich dargestellt, sind besonders geeignete C-Lieferanten in diesem Sinne hpophile gesattigte und/oder olefinisch ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit Fettstruktur aufweisende und sowohl aerob als auch anaerob abbaubare organische Verbindungen, die zusammen mit den APG-Verbindungen in der Form der zuvor erwähnten O/W-Emulsionen und/oder - Dispersionen in den Boden eingebracht werden. In einer besonders wichtigen Ausführungsform der erfindungsgemaßen Lehre werden dabei die APG- Verbindungen in Abmischung mit Fettalkoholen und/oder Partialestern von Fettsäuren mit niederen mehrfunktionellen Alkoholen - zweckmäßigerweise in Form der dargestellten wäßrigen Zubereitungen - auf das Erdreich aufgegeben und damit in die oberen Erdreichschichten eingearbeitet. Bevor auf diese besonderen Ausgestaltungen im einzelnen eingegangen wird, seien im Nachfolgenden zunächst detaillierte Angaben zu den erfindungsgemäß definierten Einzelkomponenten des bevorzugt zum Einsatz kommenden Mehrkomponentengemisches gemacht.
Die APG-Verbindungen vom O/W-Typ
Hier sei zunächst auf das umfangreiche Fachwissen und Schrifttum zur Herstellung und Beschaffenheit von APG-Verbindungen, insbesondere der erfindungsgemäß betroffenen Art verwiesen, s. hierzu beispielsweise die in Buchform erschienene Veröffentlichung von HILL et al. "Alkyl Polyglykosides", VCH-Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim 1997. Auch die Offenbarung der EP 0230598 B1 bringt ausführliche Angaben zur Herstellung und zur Beschaffenheit der hier betroffenen Stoffklasse von APG-Verbindungen, auf die der Einfachheit halber hier verwiesen werden kann.
Erfindungsgemäß bevorzugte APG-Verbindungen kennzeichnen sich dadurch, daß wenigstens anteilsweise und dabei insbesondere wenigstens überwiegend Alkyl(oligo)glukosidverbindungen eingesetzt werden, deren Alkylrest sich wenigstens überwiegend von geradkettigen Fettalkoholen ableitet. Verbindungen dieser Art sind tensidische Hilfsstoffe eines breiten Einsatzbereiches. Für ihren heute im großtechnischen Maßstab stattfindenden Einsatz in der Praxis sind eine Mehrzahl von Faktoren wichtig: Netzmittel auf APG-Basis können bekanntlich voll Naturstoff- basiert sein. Sie fallen als Reaktionsprodukte durch Umsetzung von Fettalkoholen mit Mono-, Oligo- und/oder Polysacchariden an. Beim Einsatz von Polysacchariden und/oder höheren Oligosacchariden mit den Fettalkohoien wird im Verlauf der Säurekatalysierten Reaktion zunächst durch Hydrolyse und/oder Alkohollyse eine Depolymerisation ausgelöst, ehe sich die gewünschten APG-Verbindungen bilden. Bevorzugte Saccharidkomponenten zur APG-Bildung sind die Glukose beziehungsweise entsprechende Oligo- oder Polyglukosen. Geeignete Reaktanten sind aber auch Saccharidverbindungen auf Basis Mannose, Galaktose, Arabinose sowie weitere vergleichbare Monomer-, Oligo- und/oder Polyglykosiden. APG-Verbindungen der erfindungsgemäß geeigneten Art fallen als Reaktionsprodukte der allgemeinen Formel R-O-(G)x an, in der R einen primären, bevorzugt geradkettigen und aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit wenigstens 6 C-Atomen, vorzugsweise mit 8 bis 24 C-Atomen und insbesondere mit 8 bis 18 C- Atomen bedeutet und G für eine Glykoseeinheit mit 5 oder 6 C-Atomen, vorzugsweise für Glukose steht. Der Oligomehsierungsgrad x - und damit der sogenannte DP-Wert - der die Verteilung von Monoglykosiden und Oligoglykosiden angibt, ist in der hier betroffenen Tensidklasse üblicherweise ein Wert zwischen 1 und 10 und liegt beispielsweise im Bereich von etwa 1 ,2 bis 5, vorzugsweise im Bereich von etwa 1 ,2 bis 4 und insbesondere im Bereich von 1 ,2 bis 2.
APG-Verbindungen vom O/W-Typ - d.h. tensidische Komponenten der angegebenen Art, die zur Ausbildung von ÖI-in-Wasser-Emulsionen führen - zeichnen sich bekanntlich durch vergleichsweise hohe HLB-Werte aus, die bevorzugt im Bereich oberhalb 7 und insbesondere oberhalb 8 oder 9 liegen, wobei dem HLB-Bereich von 10 bis 18 besondere Bedeutung zukommen kann.
Die erfindungsgemäß mitverwendeten Fettalkohole
Wie zuvor geschildert kommt diesen Mischungskomponenten in den erfindungsgemäß eingesetzten Mehrstoffmischungen multifunktionelle Bedeutung zu. Einerseits sind sie für den praktischen Einsatz der Mehrkomponentengemische in wäßrig verdünnten Zubereitungen als Schaumbremsen Wertbestandteiie, zum anderen dienen sie beim Einsatz im Boden und dabei insbesondere im Bereich der Pflanzenwurzel als Kohlenstofflieferant für das Mikroorganismenwachstum und insbesondere für die Wachstumsförderung organotropher Mikroorganismen. Fettalkohole sind durch natürliche Abbauprozesse sowohl aerob als auch anaerob abbaubar. Als für das organotrophe Wachstum erfindungsgemäß wesentliche C- Quelle zeigen sie in ihrer Molekülstruktur hpophile Kohlen Wasserstoff reste mit Fettstruktur und damit eine vergleichsweise erhöhte Konzentration der energieliefernden C-H-Gruppierungen.
Erfindungsgemäß bevorzugte Fettalkohole im Mehrkomponentengemisch zeichnen sich durch wenigstens 6 bis 8 C-Atome im Molekül aus, wobei olefinisch 1- und/oder mehrfach ungesättigte Fettalkohole mit 10 bis 28 C-Atomen und insbesondere entsprechende Fettalkohole mit 12 bis 24 C-Atomen besonders bevorzugt sein können. Ein weiterhin bevorzugter Parameter für die Auswahl geeigneter Fettalkohole liegt in den Erstarrungsbereichen dieser Mischungskomponenten. Bevorzugt sind entsprechende Komponenten mit Erstarrungsbereichen bei Temperaturen gleich/kleiner 20°C und insbesondere bei Temperaturen im Bereich gleich/kleiner 10 bis 15°C.
Wenn auch der Einsatz Naturstoff-basierter Fettalkohole der hier besprochenen Art erfindungsgemäß bevorzugt ist, so schränkt sich die erfindungsgemäße Lehre nicht darauf ein. Auch Fettalkohole synthetischen Ursprungs, die ihrerseits auch kettenverzweigt sein können, sind geeignete Mischungskomponenten im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre. Hier kann insbesondere Einfluß auf die Zuordnung der Erstarrungsbereiche dieser Alkoholkomponente(n) genommen werden.
Erfindungsgemäß geeignete Fettsäurepartialester
Neben und/oder anstelle der zuvor definierten Fettalkohole können auch Fettsäurepartialester von insbesondere niederen mehrfunktionellen Alkoholen wichtige Mischungskomponenten im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre sein. Geeignet sind hier insbesondere auf der Seite der polyfunktionellen niederen Alkohole entsprechende Verbindungen mit 2 bis 6 C-Atomen und insbesondere 3 bis 5 C-Atomen. Besondere Bedeutung kann hier schon aufgrund der leichten Zugänglichkeit als Naturstoff entsprechenden Glycerinpartialestem zukommen. Die Fettsäuren der hier betroffenen Klasse von Partialestern ordnen sich üblicherweise dem Bereich entsprechender Verbindungen mit 10 bis 24 C-Atomen zu, wobei entsprechende Monocarbonsäuren des Bereichs von C12.20 besonders geeignet sein können. Fettsäuren der hier betroffenen Art sind bekanntlich als Naturstoff-basierte Einsatzmaterialien in breitem Umfange technisch zugänglich. Auch hier gilt, daß der Einsatz von olefinisch 1- und/oder mehrfach ungesättigten Fettsäuren besonders bevorzugt sein kann. Eine insbesonders geeignete Klasse der hier betroffenen Wirkstoffe sind Partialester des Glyce ns mit olefinisch ungesättigten C16/18- Monocarbonsäuren, wobei entsprechenden Monoestern wiederum besondere Bedeutung zukommt. Ein technologisch in großem Umfang zur Verfügung stehender Fettsäure-Ester dieser Art ist das Glycerinmonooleat.
Fettsäureester der hier geschilderten Konstitution sind ebenso wie die zuvor beschriebenen Fettalkohole durch natürliche Abbauprozesse im Boden sowohl aerob als auch anaerob abbaubar. Auch sie sind wesentliche C-Quellen für das organotrophe Wachstum von Mikroorganismen im unmittelbaren Umgebungsbereich der Pflanzenwurzel. Auch durch ihren Einsatz ist damit die mittelbare Stärkung des Pflanzenwachstums durch Stimulierung des bodenburtigen
Mikroorganismenwachstums sichergestellt.
Weitere Einzelheiten zur erfindungsgemäßen Lehre
Im Sinne der Erfindung können entweder nur Fettalkohole oder nur Fettsäurepartialester als Mischungskomponenten zusammen mit den APG- Verbindungen zum Einsatz kommen. In einer Ausführungsform werden allerdings Kombinationen von Fettalkoholen und Fettsäurepartialestern eingesetzt. Bevorzugte Mischungsverhältnisse - bezogen auf Gewichtsanteile der wasserfreien Komponenten - liegen etwa im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 10. Bevorzugt können Mischungsverhältnisse der Fettaikohole und Fettsäurepartialester (Gewichtsteiie der wasserfreien Komponenten) im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 5 sein, wobei besonders bevorzugt entsprechende Abmischungen im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 3 eingesetzt werden.
In dem erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Mehrkomponentengemisch werden die APG-Komponenten in wenigstens etwa gleichen Gewichtsmengen - bezogen auf Fettalkohole und/oder Partialester - eingesetzt, wobei Mischungsverhältnisse von APG : Fettalkohol und/oder Partialester im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1 , vorzugsweise von 1 : 1 bis 3 : 1 und insbesondere im Bereich von 1,5 bis 2,5 : 1 bevorzugt sind. Die hier angegebenen Zahlenwerte beziehen sich jeweils auf die Gewichtsanteile der Stoffmischung und dabei jeweils bezogen auf wasserfreie Mischungskomponente(n).
Die erfindungsgemäße Lehre ist allerdings nicht auf einen solchen Einsatz von APG- Komponenten im Überschuß eingeschränkt. Auch Stoffmischungen mit einem entsprechenden Überschuß der als Schaumbremsen eingesetzten Fettalkohole und/oder Fettsäurepartialester fallen in den Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre.
Mehrkomponentengemische der erfindungsgemäß betroffenen Art werden gemäß den Angaben der eingangs genannten älteren deutschen Anmeldung 19701127.6 üblicherweise in Form fließfähiger wäßriger Konzentrate dem Handel und dem Anwender zur Verfügung gestellt, der dann die im jeweiligen Fall zweckmäßige Verdünnung mit weiterem Wasser zum Aufbringen der Mehrstoffmischung auf den Boden und die Pflanze vornimmt. Um die Wertstoffkombination in Form leicht mit Wasser verdünnbarer Konzentrate anbieten zu können ist dessen ausreichende Portionierbarkeit auch im Bereich von Normaltemperatur sicherzustellen. Die Lehre der genannten älteren Anmeldung stellt klar, daß bei der Abmischung wäßriger APG- Konzentrate mit den genannten Schaumbremsen/Entschäumern auf Basis Fettalkohol und/oder Partialester leicht nicht mehr fließfähige eingedickte Gele entstehen. Es wird dementsprechend dort vorgeschlagen durch Zusatz begrenzter Mengen niederer monofunktioneller Alkohole und insbesondere durch Zusatz begrenzter Mengen an Ethanol die Fließ- und Gießfähigkeit auch im Bereich der Raumtemperatur sicherzustellen. Entsprechendes gilt für diese Stoffgemische im Rahmen der erfindungsgemäßen Anwendung. Bevorzugte niedere monofunktionelle Alkohole sind entsprechende Verbindungen mit bis zu 4 C-Atomen.
Die erfindungsgemäße Lehre sieht in einer wichtigen Ausführungsform vor, zusätzlich zu den bisher genannten Komponenten des Wertstoffgemisches niedere mehrwertige Alkohole und dabei insbesondere bei Raumtemperatur fließfähige niedere mehrwertige Alkohole als Mischungskomponenten mitzuverwenden. Auch diesen mehrwertigen Alkoholen kann damit polyfunktionelle Bedeutung im Rahmen des Mehrstoffgemisches zukommen. Als flüssige Mischungsbestandteile mit vergleichsweise hohen Siedepunkten fördern sie die insbesondere für die Handhabung des Konzentrates gewünschte Fließfähigkeit und damit die Portionierbarkeit, andererseits kommt diesen Komponenten nach Eintrag in den Boden Nährstoffcharakter im Sinne einer zusätzlichen C-Quelle für das Mikroorganismenwachstum, insbesondere auch gerade in der Rhizosphäre und/oder dem Mycorrhizabereich, zu. Bevorzugte mehrwertige Alkohole sind entsprechende Verbindungen mit 2 bis 6 C-Atomen, vorzugsweise mit 2 bis 4 C-Atomen, wobei hier dem Glycerin und/oder dem Glykol besondere Bedeutung zuzuordnen ist. Die hohe Wasserlöslichkeit der hier betroffenen Komponenten kann weitere Hilfestellungen im Rahmen des praktischen Einsatzes der Mehrkomponentengemische geben. Bevorzugte Mengen für die hier diskutierten Mischungskomponenten liegen üblicherweise bei maximal 30 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise bei maximalen Mengen von 20 bis 25 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% - Gew.-% jeweils bezogen auf das Mehrstoffgemisch in Form des zuvor geschilderten Konzentrats, das dann für die Aufbringung auf die zu behandelnden Bodenflächen mit Wasser verdünnt wird.
Neben oder anstelle der zuvor als Mischungskomponente beschriebenen ungesättigten Fettalkohole sind auch olefinisch ungesättigte Terpenalkohole als Schaumbremse/Entschäumer geeignet. Bei den Terpenalkoholen handelt es sich um acyclische oder mono-, bi- oder tricyclische mehrfach olefinisch ungesättigte Alkohole pflanzlichen Ursprungs, die zwischen 10 und 40 Kohlenstoffatome enthalten. Die Terpenalkohole werden vorzugsweise in Form ihrer natürlich anfallenden Mischungen als Schaumbremse/Entschäumer eingesetzt. Ein hier besonders bevorzugter Vertreter ist das sogenannte Pine-Oil, eine Mischung verschiedener Terpinole wie α- und ß-Terpineol, α-Fenchylalkohol, Borneol und Isoborneol wie im Römpp-Chemielexikon, Seite 3451 , Band 4, 9. Auflage 1991 , beschrieben. Daneben enthält Pine-Oil noch in untergeordneten Mengen andere nichtalkoholische Verbindungen, z.B. Kampfer, Anethol und Estragol. Das Pine-Oil wird aus harzhaltigen Stubben und dem Wurzelholz verschiedener Kiefernarten durch Extraktion mit beispielsweise Benzin oder Chloroform und nachfolgender Fraktionierung und Destilation gewonnen.
Die Entschäumerkomponenten liegen wie zuvor bereits angegeben üblicherweise in geringeren Mengen als die APG-Komponente vor - jeweils bezogen auf Aktivsubstanz. Es sind dabei Abmischungen bevorzugt, in denen die Entschäumerkomponenten in deutlich geringeren Mengen zum Einsatz kommen können. So sind Mehrstoffkonzeπtrate im erfindungsgemaßen Sinne geeignet deren Entschäumergehalt im Bereich von etwa 10 bis 25 Gew.-% und vorzugsweise im Bereich von etwa 15 bis 20 Gew.-% liegt.
Die als Viskositätsregler zum Einsatz kommenden niederen wasserlöslichen monofunktionellen Alkohole sind nach Art und Menge durch die zuvor benannten Hauptkomponenten, die gegebenenfalls mitverwendeten niederen wasserlöslichen mehrwertigen Alkohole sowie durch die im Mehrstoffgemisch insgesamt vorliegende Wassermenge bestimmt. Besonders geeignet sind Zusatzmengen des Viskositätsreglers im Bereich von wenigstens etwa 5 bis 7 Gew.-% als Untergrenze und 12 bis 25 Gew.-% als Obergrenze. Ethanolmengen im Bereich von etwa 5 bis 20 Gew.-% und insbesondere 10 bis 15 Gew.-% ergeben im allgemeinen hinreichende Viskositätsbeeinflussungen im Sinne der angestrebten Fließ- und Gießfähigkeit des Mehrkomponentengemisches auch schon im Bereich der Raumtemperatur.
Der Wassergehalt der Mehrstoffkonzentrate beträgt in der Regel höchstens etwa 50 Gew.-%, liegt in bevorzugten Ausführungsformen jedoch bei niedrigeren Werten. So sind für den Wassergehalt des Mehrkomponentengemisches Bereiche von maximal etwa 30 bis 45 Gew.-% besonders geeignet. In der Regel wird der Wassergehalt deutlich niedriger gewählt werden und liegt dann beispielsweise bei 10 bis 20 Gew.- %, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 15 Gew.-%.
In der praktischen Anwendung werden die erfindungsgemäßen tensidhaltigen Mehrkomponentengemische in wäßrig verdünnter Form in solchen Mengen auf die zu behandelnden Böden aufgetragen, daß wenigstens etwa 0,5 bis 1 g/m2 und bevorzugt wenigstens etwa 3 bis 5 g/m2 des APG-enthaltenden Mehrkomponentengemisches - bezogen auf wasserfreies Wertstoffgemisch - auf bzw. in das Erdreich eingetragen werden. Bevorzugte Obergrenzen für die Auftragsmenge der Mehrstoffgemische - wiederum bezogen auf wasserfreies Gemisch - liegen bei 25 bis 30 g/m2, wobei aber auch die Verwendung höherer Mengen beispielsweise bis zu 40 g/m2 oder auch bis zu 50 g/m2 wichtige Ausführungsformen für die erfindungsgemäße Lehre sind.
Der Auftrag tensidhaltiger Wertstoffkombinationen im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre kann einmalig oder auch mehrfach im Jahresverlauf und insbesondere im Verlauf der Wachstumsphase erfolgen. Die zeitliche Auswahl des Auftrags der Mehrstoffgemische im Sinne der Erfindung kann insbesondere in Beziehung zu dem Vorgang der jeweils vorzunehmenden Bodendungung nach Art und Menge gesetzt werden Die Prophylaxe der nicht erwünschten Nitratauswaschung durch Einsatz der erfindungsgemaß definierten Hilfsstoffe wird dabei begreiflicherweise insbesondere durch die aufgrund des allgemeinen Fachwissens im Einzelfall zur Verfugung stehende Menge an auswaschbarem Nitrat mit beeinflußt werden Wenn auch zur Zeit eine eindeutige Erklärung des der erfindungsgemaßen Lehre zugrundeliegenden technischen Effektes nicht vorliegt, so ist vermutlich doch davon auszugehen, daß die horizontale Spreitung und damit Feinstverteilung gerade auch des wasserlöslichen Nitratanteiles in der oberen Bodenstruktur unter dem Einfluß der erfindungsgemaß eingetragenen tensidbasierten Mehrstoffmischung für die angestrebten positiven Effekte mitverantwortlich ist
Beispiele
In den nachfolgenden Beispielen werden vergleichende Untersuchungen und die dabei erhaltenen Ergebnisse gegeneinander gestellt, bei denen unter jeweils identischen Arbeitsbedingungen das Elutionsverhalten wäßriger Testlösungen bezüglich der Auswaschung von Nitrat aus landwirtschaftlich genutztem Erdboden bestimmt wird.
Als APG-Verbindungen vom O/W-Typ im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre werden wäßrige Zubereitungen des von der Anmelderin unter der geschützten Bezeichnung „Magic Wet" vertriebenen Handelsproduktes eingesetzt. Magic Wet ist dabei ein Wertstoffgemisch der zuvor definierten Art, das in der Form eines wäßrigen Konzentrates neben den tensidischen APG-Verbindungen vom O/W-Typ Schaumbremsen aus dem Bereich der Fettalkohole und Fettsäurepartialestern zusammen mit einem Viskositätsregier enthält.
In Vergleichsversuchen, die unter sonst identischen Arbeitsbedingungen durchgeführt werden, wird das Elutionsverhalten wäßriger APG-Zubereitungen unterschiedlicher APG-Konzentrationen bezüglich der Nitratauswaschung bestimmt. Diese Versuche werden in Vergleich gesetzt zu dem Einsatz von APG- freien Leitungswasser als Elutionsmittel.
Zwei weitere Untersuchungen setzen als wäßriges Elutionsmittel einmal eine wäßrige Zubereitung eines handelsüblichen Flüssigdüngers und zum anderen die gleiche wäßrige Flüssigphase, jetzt jedoch unter zusätzlicher Mitverwendung von Magic Wet in der Flüssigphase ein. Hier gilt im einzelnen: Als Flüssigdünger kommt das unter dem geschützten Zeichen „Substrat" vertriebene Produkt zum Einsatz, das durch ein Verhältnis N-P2O5-K2O-Verhältnis von 6-4-4 gekennzeichnet ist. Es kommt dabei in den hier besprochenen Versuchen jeweils eine 3-Gew.-%ige wäßrige Zubereitung dieses Flüssigdüngers zum Einsatz.
Im einzelnen wird wie folgt vorgegangen:
Feuchter, frisch eingebrachter landwirtschaftlicher genutzter Lößboden wird in einem Mörser homogenisiert und auf 5 mm Maschenweite gesiebt. Der eingesetzte Boden ist aufgrund seiner Vorgeschichte N-haltig und enthält insbesondere lösliches Nitrat. Das Trockengewicht des eingesetzten Bodens wird mit 86,5 Gew.- % bestimmt. Je 50 g des feuchten Bodens werden in 10 cm lange Glasfritten gefüllt, die aufrecht an Stativen befestigt sind, so daß jede Glasfritte von oben mit der jeweils zum Einsatz kommenden Testlösung beträufelt bzw. begossen werden kann. Die jeweils anfallenden Eluate werden unterhalb der Glasfritten aufgefangen.
Jede Glasfritte wird von oben mit 1 ml Testlösung beträufelt und mit 5 ml Wasser bzw. Wertstofflösung begossen. Innerhalb von 5 bis 10 Minuten hat dieses Flüssigkeitsvolumen das Erdreich in der Glasfritte durchdrungen und ist darin aufgesogen.
Die nachfolgende Elutionsstufe wird durch Aufgabe von jeweils 5 ml Wasser auf den Kopf der jeweils zu eluierenden Glasfritte vorgenommen. Das Eluat wird aufgefangen. Bestimmt werden dabei die Menge des aufgefangenen Eluats und die im Eluat enthaltene Nitratkonzentration in mg/l.
Jeder Versuchsansatz der im nachfolgenden definierten Beispiele 1 bis 6 wird dabei in zeitversetzter dreifacher Wiederholung wie folgt durchgeführt: Eine erste Versuchsserie bestimmt die Flüssigkeitselution praktisch unmittelbar nach dem Auftrag und der Verteilung der jeweils eingesetzten Testlösung in dem Boden innerhalb der betroffenen Glasfritte. Eine zweite Testserie wird erst nach Ablauf von 7 Tagen nach dem Auf- und Eintrag der jeweils zu prüfenden Testlösung vorgenommen. Die dritte Versuchsserie erhöht schließlich den Zeitraum zwischen Eintrag der Testlösung in den Boden und die nachfolgende Elution auf 14 Tage. Im einzelnen gilt:
Beispiel 1 : Biindversuch; als Testlösung kommt hier reines Leitungswasser zum Einsatz.
Beispiel 2: Als Testllösung kommt eine 1 ,25-Gew.-%ige wäßrige Lösung von Magic Wet zum Einsatz.
Beispiel 3: Als Testlösung wird eine wäßrige 2,5-Gew.-% Magic Wet-Lösung verwendet.
Beispiel 4: Als Testlösung kommt eine 5,0-Gew.-%ige wäßrige Magic Wet-Lösung zum Einsatz.
Beispiel 5: Als Testlösung wird eine 3-Gew.-%ige wäßrige Substral-Lösung eingesetzt. Beispiel 6: Hier kommt die zuvor genannte wäßrige Substral-Lösung unter Mitverwendung von 1 ,25-Gew.-% Magic Wet als Testlösung zum Einsatz.
Während in den Beispielen 1 bis 4 kein zusätzlicher Stickstoff in die jeweils zu untersuchende Bodenprobe eingeführt wird, arbeiten die Beispiele 5 und 6 mit einer zugeführten N-Menge je 50 g Boden von 9 mg.
In einer ersten Bestimmung wird das Elutionsvoiumen in ml nach 0 Tagen, nach 7 Tagen und nach 14 Tagen bestimmt. Es werden dabei die folgenden Werte erhalten:
Tabelle 1
Das eluierbare Wasservolumen, d. h. die Wasserhaitekapazität des Bodens ist in den Beispielen 2 bis 6 gegenüber dem Vergleichsbeispiel 1 unmittelbar nach der Applikation der jeweiligen Testlösungen gering erhöht, nach 7 und nach 14 Tagen ist dieser Effekt nicht mehr festzustellen.
In den gemäß den Angaben der Tabelle 1 erhaltenen Eluaten wird der im jeweiligen Einzelfall effektiv ausgewaschene Nitratgehalt analytisch bestimmt. Die nachfolgende Tabelle 2 faßt die dabei bestimmten Werte im Sinne der Zusammenstellung der Tabelle 1 zusammen. Tabelle 2
Der Vergleich der hier gegebenen Werte zeigt, daß die mit dem Elutionswasser ausgespülte Nitratmenge durch den Zusatz von Magic Wet erfolgreich herabgesetzt wird. So wird beispielsweise durch Einsatz der 1 ,25-Gew.-%igen Magic Wet-Lösung die Nitratauswaschung von 0,2 mg in der Kontrollprobe des Beispiels 1 (nach 0 Tagen) auf den Wert von 0,065 mg und damit auf 32 % der ursprünglichen Nitratauswaschung herabgesetzt. Mit höheren Aufwandmengen des Magic Wet läßt sich dieser Effekt sogar noch steigern, z. B. mit 2,5 Gew.-%-iger Magic Wet-Lösung auf 6,5 % der ursprünglichen Nitratauswaschung.
Auch zusätzlich über eine Flüssigdüngung eingebrachter Stickstoff (9 mg N pro 50 g Erde; entsprechend 30,6 mg NO3) wird durch die Mitverwendung von Magic Wet in der Elutionsflüssigphase verstärkt im Boden gehalten (s. hierzu den Vergleich der Zahienwerte aus den Beispielen 5 und 6).
Beispiel 7
In einem weiteren Versuch wurden unterschiedliche Dünger im Rahmen eines Leaching-Versuches auf ihre Kapazität zur Stickstoff-Freisetzung untersucht, sowie die Effekte der verminderten Auswaschung durch das erfindungsgemäße Wertstoffgemisch. Dazu wurden Bodenmonolithen (Bodensäulen) nahezu störungsfrei einem landwirtschaftlichen Boden entnommen und in einem einen Meter langen Lysimetem, welche unten mit einer Dränschicht aus Kies versehen waren, im Gelände gelagert. Der Boden war als leichter Boden (sL = sandiger Lehm) anzusprechen. Als Düngemittel wurden zwei praxisübliche granulierte Dünger (Kalkammonsalpeter bzw. Floranid Master) eingesetzt. Die Aufwandmenge betrug in beiden Fällen 200 kg Rein-Stickstoff pro Hektar. Jede Variante wurde vierfach wiederholt. Das unter dem Handelsnamen „Magic Wet" vertriebene, erfindungsgemäße Gemisch der Anmelderin wurde in einer Aufwandmenge von 2 g/m2 (20 kg/ha) mit der zehnfachen Wassermenge appliziert. Als Kontrolle dienten ungedüngte Monolithen mit natürlicher Stickstoff-Fracht. Während der gesamten Versuchszeit waren die Gefäße der natürlichen Witterung ausgesetzt. Es herrschten Temperaturen von tagsüber 15-25 °C, nachts 14-18 °C. Zu Versuchsbeginn wurden die Düngemittel und/oder die erfindungsgemäße Testsubstanz auf die Oberfläche der Bodenmonolithen gegeben und eingeregnet. Es wurde ein Niederschlag von 40 mm Regen pro Woche simuliert. Die Sickerwässer wurden aufgefangen. 10, 20 und 30 Tage nach Versuchsbeginn wurden die Sickerwässer auf Nitrat untersucht (Fließinjektionsanalyse) und die durchschnittliche Nitratfreisetzung bestimmt.
Die Sickerwässer der mit Kalkammonsalpeter gedüngten Monolithen waren deutlich höher mit Nitrat belastet als die mit Floranid Master gedüngten bzw. die ungedüngten Kontrollen (Tabelle 3).
In jedem Fall führte die einmalige Ausbringung des erfindungsgemäßen Wertstoffgemisches „Magic Wet" zu einer drastischen Reduktion des Nitrataustrags in Sickerwasser. Beispielsweise konnte die Nitratauswaschung von mit Floranid Master gedüngten Monolithen von 58 mg NO3/l auf 45 mg NO3/l reduziert werden.
Tabelle 3
Bei dem Versuchssubstrat handelt es sich um einen natürlich gewachsenen, landwirtschaftlich genutzten Boden. Es konnte gezeigt werden, daß das erfindungsgemäße Wertstoffgemisch auch in der landwirtschaftlichen Praxis den Nitrataustrag einzudämmen vermag. Dies schützt einerseits das Grundwasser vor einer weiteren Nitratbelastung, andererseits hält es kostbare Düngemittel im Wurzelraum der Kulturpflanzen zurück und trägt zu einer effektiveren Nutzung von Düngemitteln bei.

Claims

Ansprüche
1. Anwendung ökologisch verträglicher Tensidverbindungen aus der Klasse der wasserlöslichen Alkyl(oligo)glykosidverbindungen vom O/W-Typ (APG- Verbindungen) durch deren Eintrag in die Erdreichoberfläche als Hilfestoff zur Eindämmung der Nitrat-Auswaschung aus dem Pflanzenwurzelbereich von Kulturböden bei deren Beregnung und/oder Bewässerung.
2. Anwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die APG- Verbindungen zeitversetzt und/oder gleichzeitig mit N-haltigen anorganischen und/oder organischen Düngemitteln auf bzw. in die Erdreichoberfläche eingetragen werden.
3. Anwendung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die APG-Verbindungen zeitversetzt und/oder bevorzugt gleichzeitig mit organisch gebundenen Kohlenstoff enthaltenden C-Lieferanten für die Wachstumssteigerung der bodenburtigen Mikroorganismenpopulationen, insbesondere für die Stärkung der entsprechenden Mikroorganismenflora, eingetragen werden.
4. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Zubereitungen von APG-Verbindungen und den C-Lieferanten in die Erdreichoberfläche eingebracht werden.
5. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die APG- Verbindungen zusammen mit Hpophile gesättigte und/oder olefinisch ungesättigte Kohlenwasserstoffreste mit Fettstruktur aufweisenden und sowohl aerob als auch anaerob abbaubaren organischen Verbindungen in den Boden eingebracht werden.
6. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die APG- Verbindungen in Abmischung mit Fettalkoholen und/oder Partialestem von Fettsäuren mit niederen mehrfunktionellen Alkoholen, bevorzugt in Form wäßriger Zubereitungen, auf das Erdreich aufgegeben werden.
7. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß APG- Tensidverbindungen auf Basis wenigstens weitgehend gesättigter C8.14- Vorlauf-Fettalkohole eingesetzt werden, wobei APG-Verbindungen bevorzugt sind, die wenigstens überwiegend C8/10-Fettalkohole in der APG- Molekülstruktur aufweisen.
8. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als APG- Verbindungen Alkyloligoglukoside, bevorzugt mit DP-Werten im Bereich von 1,2 bis 5 und HLB-Werten im Bereich von 10 bis 18, eingesetzt werden.
9. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im APG- Verbindungen enthaltenden Mehrkomponentengemisch Fettalkohole mit wenigstens 6 bis 8 C-Atomen im Molekül und bevorzugt olefinisch 1- und/oder mehrfach ungesättigte Fettalkohole mit 10 bis 28 C-Atomen, insbesondere mit 12 bis 24 C-Atomen eingesetzt werden.
10. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Fettalkohole eingesetzt werden, deren Erstarrungsbereiche bei Temperaturen gleich/kleiner 20°C und vorzugsweise bei Temperaturen gleich/kleiner 10 bis 15°C liegen.
11. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Mehrkomponentengemisch Fettsäurepartialester von mehrfunktionellen Alkoholen mit 2 bis 6 C-Atomen, vorzugsweise mit 3 bis 5 C-Atomen, und dabei insbesondere Glycerinpartialester eingesetzt werden.
12. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Fettsäurepartialester von Fettsäuren des Bereichs C10.24 und insbesondere des Bereichs C12.20 ableiten, wobei auch hier olefinisch 1- und/oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren bevorzugt sind.
13. Anwendung, nach Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Partialester des Glycerins mit olefinisch ungesättigten C16/18- Monbcarbonsäuren eingesetzt werden und dabei insbesondere Glycerinmonooleat verwendet wird.
14. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettalkohole und die Partialester, vorzugsweise aber auch die APG- Verbindungen, Naturstoff-basiert sind.
15. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitiger Mitverwendung von Fettalkoholen und Fettsäurepartialestern diese in Mischungsverhältnissen (Gewichtsanteile der wasserfreien Komponenten) von 1 : 1 bis 1 : 10, vorzugsweise von 1 : 1 bis 1 : 5 und insbesondere im Bereich von 1 : 1 bis 1 : 3 eingesetzt werden.
16. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die APG-Verbindungen in wenigstens etwa gleichen Gewichtsmengen - bezogen auf Fettalkohole und/oder Partialester - eingesetzt werden, wobei Mischungsverhältnisse von APG : Fettalkohol und/oder Partialester im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1, vorzugsweise von 1 : 1 bis 3 : 1 und insbesondere von 1,5 bis 2,5 1 - Gewichtsanteile jeweils bezogen auf wasserfreie Mischungskomponente(n) - bevorzugt sind.
17. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß den Wertstoffgemischen niedere mehrwertige Alkohole mit vorzugsweise 2 bis 6 C-Atomen, besonders bevorzugt mit 2 bis 4 C-Atomen und insbesondere Glycerin und/oder Glykol zugesetzt worden sind.
18. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß verdünnte wäßrige Zubereitungen zum Einsatz kommen, die aus fließfähigen Konzentraten der angegebenen Wertstoffgemische gewonnen worden sind, die als zusätzlichen Viskositätsregler niedere monofunktionelle Alkohole mit bevorzugt 1 bis 4 C-Atomen und insbesondere Ethanol enthalten.
19. Anwendung nach Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die APG enthaltenden Mehrkomponentengemische - bezogen auf wasserfreies Gemisch - in Mengen von 1 bis 50 g/m2, bevorzugt in Mengen von 3 bis 40 g/m2, aufgetragen und dabei bevorzugt in der Form wäßriger Emulsionen/Dispersionen feinteilig versprüht werden.
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