DD292232A5

DD292232A5 - Mittel zur hemmung bzw. regelung der nitrifikation von ammoniumstickstoff in kulturboeden

Info

Publication number: DD292232A5
Application number: DD88320838A
Authority: DD
Inventors: Margrit Grabarse; Ruediger Horn; Sieghard Lang; Hans-Joachim Hartbrich; Birgit Jorde; Hans-Juergen Michel; Manfred Klepel; Gerd Kaestner; Siegfried Leithoff; Klaus Jasche; Hermann Thieme
Original assignee: Stickstoffwerke Ag Wittenberg-Piesteritz,De
Priority date: 1988-10-17
Filing date: 1988-10-17
Publication date: 1991-07-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation von Ammoniumstickstoff in Kulturboeden. Das Mittel enthaelt als Wirkstoff 1-Guanyl-3-methylpyrazol, dessen Saeureadditionsprodukte bzw. Koordinationsverbindungen.{Hemmung; Regelung; Nitrifikation; Hilfs- und Traegerstoffe; 1-Guanyl-3-methylpyrazol; Saeureadditionsprodukte; Koordinationsverbindungen}

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verhinderung bzw. Regelung der Nitrifikation von Ammoniumstickstoff, insbesondere aus mineralischen und organischen Düngemitteln, in Kulturböden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Ammoniumstickstoff unterliegt im Boden in relativ kurzer Zeit der mikrowellen Umwandlung über die Zwischenstufe des Nitritstickstoffs zu Nitratstickstoff. Dieser Prozeß wird maßgeblich von derTemperatur, der Bodenfeuchtigkeit, dem pH-Wert und der biologischen Aktivität des Bodens beeinflußt.

Nitratstickstoff wird im Gegensatz zum Ammoniumstickstoff nicht von den Sorptionsträgorn des Bodens, Ton und Humus, sorbiert. Die Folge davon ist, daß Nitratstickstoff während dos Winterhalbjahres und bei starken Niederschlägen bzw. intensiver Beregnung auch während des Sommerhalbjahres, vor allem auf leichten Böden, der Auswaschung unterliegt. Die Auswaschungsverluste können im jährlichen Durchschnitt bis zu 20% des Dünyemittelstickstoffs betragen.

Der ausgewaschene Stickstoff geht nicht nur für die Ernährung der Kulturpflanzen verloren, sondern führt darüber hinaus zur Anreicherung von Nitratstickstoff im Grundwasser. Dies kann im Zusammenhang mit der Trinkwasserversorgung zu gesundheitlichen Schäden bei Mensch und Tier führen.

Neben den Auswaschverlustcn können unter bestimmten Bedingungen, insbesondere bei hoher Feuchtigkeit bzw. Bodenverdichtung, jährlich erhebliche gasförmige Stickstoffveiluste durch Denitrifikation des Nitratstickstoffs auftreten. Durch eine Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation kann die Ausnutzung des Düngemittelsticksfoffs entscheidend verbessert und somit der ökonomische Nutzen der Stickstoffdüngung erhöht werden.

Es ist bereits bekannt, daß für diese Zwecke, neben substituierten Pyrazolen (US-PS 3494757, JP-PS 724718, DD-PS 131.063, DD-PS 133.088) und deren Azoliumsalzen (US-PS 3635690, JP-PS 7247182, JP-PS 72-47183), Substanzen wie Dicyandiamid (DOS 2702284,DOS 2714601,DOS 354482), Nitrapyrin (US-PS 3424754, SU-PS 1085966) und Guanylthioharnstoffe sowie deren Salze (JP-PS 5852/59, JP-PS 56002958) verwendet werden können.

Diese Verbindungen weisen jedoch Nachteile auf, wie geringe Wirksamkeit, zu geringe Thermo- und Hydrolysestabilität, zu hohe Toxizität, zu hohe Flüchtigkeit und aufwendige Herstellungsverfahren, die einer ökonomischen Anwendung entgegenstehen.

Eine zu hohe Flüchtigkeit sowie eine geringe thermische und Hydrolysestabilität der Wirkstoffe schränken die Anwendungsverfahren sehr stark ein und lassen nur eine Einbringung in den Boden zu.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Wirkstoffe zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation von Ammoniumstickstoff im Boden zur Verfügung zu stellen, die eine ausreichende Residualwirkung aufweisen und die auf Grund ihrer geringen Flüchtigkeit alle Applikationsverfahren, insbesondere die Oberfiächenapplikation, zulassen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es wurde überraschend gefunden, daß 1-Guanyl-3-methyl-pyrazol (GMP) entsprechend Formel I,

P L¹

-CH₃

C=NH I

dessen Säureadditionsprodukte bzw. Koordinationsverblndungon die Nitrifikation von Ammoniumstickstoff hemmen bzw.

regulieren.

Tabelle 1 vermittelt einen Überblick über einige Substanzen.

Tabelle 1

Nr. der	Struktur	Smp. (⁰C)	Metall %	gef.
Verbindung			ber.
1	GMP	105-108	_	-
2	GMP-HCI	150-153	-	24,22
3	Cu(GMP)CI₂	261-262	24,57	16,35
4	Cu(GMP),Clj	250-252	16,60	16,58
B	Zn(GMP)₁CI₂	178-180	17,0	14,25
6	Ni(GMP)₂CI₂-2 H₂O	200(Z)	14,18

Die erfindungsgemäßen Mittel besitzen den Vorteil oinor sehr geringen Flüchtigkeit, wodurch geringore Wirkstoffverluste bei Oberf IMchenapplikation auftreten. Darüber hinaus zeichnen eich die erfindungsgemäßen Mittel durch eine hohe thermische und Hydrolysestabilität aus, die eine Inkorporation in das Düngemittel erlaubt und vorherige Mischprozesse bzw. uine getrennte Ausbringung von Wirkstoff und Düngemittel umgeht.

Die erfindungsgemäßen Mittel können im Gemisch mit oder gemeinsam mit feston oder flüssigen mineralischen oder organischen Düngemitteln, die den Stickstoff in reduzierter Form enthalten, angewendet worden. Sie können außerdem in festen mineralischen Ammoniumdüngemitteln eingeschmolzen warden sowie in Form eines festen oder flüssigen Konzentrates, z.B. in Wasser oder im Gemisch mit einem festen, vermahlenen oder granulierten Trägerstoff, zur Anwendung kommen. Verwendet man die neuen Mittel zusammen mit festen oder flüssigen Düngemitteln, so können sie mit 0,1-50Gew.-% des Düngemitielstickstoffs angewendet werden, vorzugsweise mit 0,2-15Gew.-%. Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1

Die erfindungsgemäßen Mittel wurden als Ammoniumsulfat-Wirkstoffgemische einem schwarzerdeähnlichen sandigen Lehmboden zugesetzt und gleichmäßig vermischt.

Die Konzentration betrug 16ppm (auf Bodenmasse bezogen) bei einer Stickstoffgabe von 20mg N/100g Boden.

Nach Befeuchten des Bodens auf 50% der maximalen Wasserkapazität wurde bei 2O⁰C 28 Tage inkubiert und danach der gebildete.-iitrat- bzw. Nitritstickstoff bestimmt. Als Kontrolle diente die gleiche Ammoniumsulfatzugabe zum Boden wie in den Prüfvarianten.

Die Berechnung der Hemmwirkung in Prozent erfolgt nach:

a — b

· 100 = % Hemmung

a - c

a - Nitrit- und Nitratgehalt der Kontrolle b = Nitrit-und Nitratgehalt der Proben mit Wirkstoff c - Nitrit-und Nitratgehalt des verwendeten Bodens

Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 1 hervor.

Tabelle 1: Hemmung der Nitrifikation in Prozent nach 28 Tagen Inkubation

Mittel %Hemmungnach28Tagsn

1 100

2 100

1 = i-Guanyl-3-methylpyrazol

2 = i-Guanyl-3-methylpyrazol-hydrochiorid

Beispiel 2

Die erfindungsgemäßen Mittel wurden ais Harnstoff Wirkstoffgemisch einem schwarzerdeähnlichen sandigen Lehmboden zugesetzt und gleichmäßig vermischt.

Die Konzentrationen betrugen 4,2 und 1 ppm (auf Bodenmasse bezogen) bei einer Stickstoffgabe von 20 mg N/100g Boden.

Nach Befeuchten des Bodens auf 50%der maximalen Wasserkapazität wurde bei 20°C inkubiert und in Abständen von 14 Tagen Nitrat- und Nitritstickstoff bestimmt. Als Kontrolle diente die gleiche Harnstoffzugabe zum Boden wie in den Prüfvariant6n.

Die Berechnung der Hemmung erfolgte analog Beispiel 1.

Die Ergebnisse gehen aus Tabelle 2 hervor.

Tabelle 2	Konz.(ppm)	% Hemmung nach Tagen	28	42	56	70
Mittel		14	100	100	92	56
	4	100	100	95	81	23
1	2	100	100	95	76	26
	1	100	100	100	95	56
	4	100	100	100	86	51
2	2	100	98	71	42	12
	1	100

Mittel

Konz.

ppm

(Komplex)

Anteil

ppm

(MitteM)

% Hemmung nach Tagen

28

42

56

0,5	0,24	67	0	89
1,0	0,48	90 s	11
2,0	0,96	100	100	31
0,5	0,32	79	3	89
1,0	0,65	100	80
2,0	1,30	100	91	20
0,5	0,32	88	0	94
1,0	0,65	97	60
2,0	1,29	100	97	14
o,:	0,3	69	0	87
1.0	0,6	97	71
2,0	1,2	100	94

57

69

63

Beispiel 3

3mg der erfindungsgemäßen Mittel wurden oberflächig auf 10g einer Sand-Rosterde, die auf 10% der maximalen

Wasserkapazität eingestellt war, aufgegeben. Ein Vorlageschälchen mit4 mg 0,1 η H₂SO₄ diente als Adsoi ptionsgefäß, in dem die flüchtigen Wirkstoffverluste adsorbiert wurden. Das Ganze wurde in einem Glasgefäß mit Schliffdecke bei 2O⁰C inkubiert und der Wirkstoffgehalt an den entsprechenden Probenahmetagen UV-spektroskopisch ermittelt. Als Verpleich dienten 3 mg oberflächig

appliziertes 3-Methylpyrazol.

Die Vorteilswirkung gegenüber 3-Methylpyrazol geht aus Tabelle 3 hervor.

Tabelle 3: Flüchtigkeit in einer Sand-Rosterde

Mittel

% Wirkstoffverluste nach Tagen 7 17 21

1 2 3-MP

0,9 11,8

1,2

1,8

22,0

Beispiel 4

1,25 mg des erfindungsgemäßen Mittels wurde in 100ml 0,1 η H₂SO₄ gelöst und der Wirkstoffgehalt zeitabhängig UV-spektroskopisch bestimmt. Die Ergebnisse der Wirkstoffstabilität in verdünnter Schwefelsäure sind aus Tabelle 4 ersichtlich.

Tabelle 4: Hydroiysestabilität in verd. H₂SO₄ ·

Mittel

Wirkstoffgehalt (mg) nach Wochen 0 4 12

1,25

1,23

18

26

1,15

1,12

Beispiel 5

Die erfindungsgemäßen Mittel wurden als Harnstoff-Wirkstoffeinschmelzung (2% und 4% Wirkstoff in der Einschmelzung)

einem schwarzerdeähnlichen sandigen Lehmboden zugesetzt und gleichmäßig vermischt.

Die Konzentrationen betrugen 4,2 und 1 ppm Wirkstoff (auf Bodenmasse bezogen) bei einer ergänzenden Stickstoffzugabe von

20mg N/100g Boden.

Nach Befeuchten des Bodens auf 50% der maximalen Wasserkapazität wurde bei 2O⁰C inkubiert und in Abständen von 14 Tagen Nitrat- und Nitritstickstoff bestimmt. Als Kontrolle diente die gleiche Harnstoffzugabe zum Boden wie in den Prüfvarianten. Die

Berechnung der Hemmung erfolgte analog Beispiel 1.

Tabelle 5: Einschmelzung in Harnstoff mit 2% Wirkstoffgehalt

Mittel	Konz.(ppm)	% Hemmung nach Tagen	28	% Hemmung nach Tagen	28	42	66	70
		14	99	14	99	92	79	34
2	4	100	99	100	99	88	61	19
	2	100	74	100	94	3
	1	100	Einschmelzung in Harnstoff mit 4% Wirkstoffgehalt	100
Tabelle 6:	Konz.(ppm)
Mittel		42	56	70
	4	91	69	10
2	2	92	69	8
	1	30

Claims

Mittel zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation von Ammoniumstickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff 1-Guanyl-3-methylpyrazol entsprechend Formel I₁

rrCH,

Il

C=NH
NH₂

dessen Säureadditionsprodukte bzw. Koordinationsver,bindungen enthalten.