DE102007043160A1

DE102007043160A1 - Nitrifikationshemmer sowie diesen enthaltendes Bodenverbesserungsmittel und den Nitrifikationshemmer enthaltendes Düngemittel

Info

Publication number: DE102007043160A1
Application number: DE102007043160A
Authority: DE
Inventors: Guntur V. Tsukuba Subbarao; Kazuhiko Tsukuba Nakahara; Takayuki Ishikawa
Original assignee: Japan Int Res Ct For Agricultural Sciences; Japan International Research Center for Agricultural Sciences JIRCAS
Current assignee: Japan Int Res Ct For Agricultural Sciences; Japan International Research Center for Agricultural Sciences JIRCAS
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2008-03-27
Also published as: JP2008063543A; US20080307843A1

Abstract

Ein Nitrifikationshemmer sowie ein diesen enthaltendes Bodenverbesserungsmittel und ein den Nitrifikationshemmer enthaltendes Düngemittel werden vorgeschlagen, die in einem weiten Bereich von einer tropischen bis zu einer gemäßigten Zone angewendet werden können, und die leicht aus Stoffen natürlichen Ursprungs erhalten werden können. Es handelt sich um einen Nitrifikationshemmer, um eine Bodennitrifikation zu hemmen, der Juglon als einen Hauptbestandteil enthält. Durch das Hinzufügen dieses Nitrifikationshemmers in ein Bodenverbesserungsmittel oder in ein Düngemittel kann eine Nitrifikation vom Boden wirkungsvoll gehemmt werden. Der Nitrifikationshemmer ist vorzugsweise in einem Bodenverbesserungsmittel oder in einem Düngemittel in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.-% enthalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nitrifikationshemmer nach Anspruch 1 sowie diesen enthaltende Bodenverbesserungsmittel nach Anspruch 2 und den Nitrifikationshemmer enthaltende Düngemittel nach Anspruch 4, die die Nitrifikation von Erdboden hemmen können.
Die Oxidationsreaktion von Ammoniak, Nitrifikation genannt, welche durch die Einwirkung von Boden-Mikroorganismen verursacht wird, führt zu einer erheblichen Minderung an Stickstoffdüngemitteln, die in der landwirtschaftlichen und Gartenbauproduktion eingesetzt werden, und ferner zur Verunreinigung von Bodenumgebung. Um eine Nitrifikation des Bodens zu hemmen, wurden bisher hauptsächlich solche synthetischen Chemikalien wie Nitrapyrin (2-Chloro-6-trichloromethylpyridin) und Dicyandiamid eingesetzt (vgl. beispielsweise die offengelegte Japanische Patentanmeldung H11-278973A (1999)).
Unter den synthetischen Chemikalien ist Nitrapyrin so stark flüchtig und zum größten Teil bei Bodentemperaturen von mehr als 20°C unwirksam, dass es deshalb nur eine begrenzte Verwendung in bestimmten Produktionssystemen, wie dem Wintergetreide in Nordamerika, findet.
Andererseits ist Dicyandiamid bei höheren Temperaturen verglichen mit Nitrapyrin wirksam, aber es kann sich nicht an den Boden binden, weshalb es für ein Auswaschen von dem Anwendungsort anfällig ist, weshalb seine Wirksamkeit unter Feldbedingungen begrenzt ist; ferner muss Dicyandiamid in sehr hohen Konzentrationen (etwa 30 % des Düngers Gew./Gew.) angewendet werden und es ist in seiner Verwendung in der praktischen Landwirtschaft kostspielig, weshalb es nicht weit angenommen wird. Vor diesem Hintergrund wird die Entwicklung von wirtschaftlicher Nitrifikationshemmung erstrebt, die in dem weiten Bereich von tropischer bis zu gemäßigter Zone einsetzbar ist.
Um die Nitrifikation des Bodens für Landwirtschaft und Gartenbau zu hemmen, wurden bisher die obengenannten synthetischen Chemikalien eingesetzt, aber jede von ihnen hat ihren eigenen Nachteil und es gibt auch Probleme dadurch, dass ihre anwendbaren Bereiche und Zielanbaupflanzen begrenzt sind.
Vor diesem Hintergrund wurde bisher kein wirtschaftlicher Nitrifikationshemmer erhalten, der in weiten Bereichen von tropischen bis zu gemäßigten Zonen anwendbar ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in Bezug auf die obengenannten Probleme einen Nitrifikationshemmer sowie ein diesen enthaltendes Bodenverbesserungsmittel und ein den Nitrifikationshemmer enthaltendes Düngemittel zu schaffen, die in weiten Bereichen von tropischen bis zu gemäßigten Zonen anwendbar sind und die leicht aus Stoffen natürlichen Ursprungs erhalten werden können.
Die vorliegenden Erfinder haben sich selbst die Aufgabe gestellt, nach nitrifikationshemmenden Substanzen pflanzlichen Ursprungs zu suchen; unter verschiedenen phenolischen Verbindungen, abgesondert aus Pflanzenwurzeln, als das Hauptziel und als Ergebnis kamen sie zu der vorliegenden Erfindung durch Bestätigen, dass Juglon (5-Hydroxy-1,4-naphtochinon) einen ausgezeichneten nitrifikationshemmenden Effekt herbeiführen kann.
Die obengenannte Aufgabe wird durch den Nitrifikationshemmer nach Anspruch 1, das Bodenverbesserungsmittel nach Anspruch 2 sowie das Düngemittel nach Anspruch 4 gelöst. Der Nitrifikationshemmer enthält Juglon als Hauptbestandteil, um die Nitrifikation von Boden zu hemmen.
Gemäß der obengenannten Gestaltung kann ein Nitrifikationshemmer, um eine Nitrifikation des Bodens zu verhindern, durch das Verwenden von Juglon, das preisgünstig durch eine Extraktion aus derartigen Teilen, wie Keimschalen, Baumrinden, Blättern und Wurzeln verschiedener Bäume der Walnussfamilie sowie in erster Linie dem Walnussbaum selbst, erhalten werden kann, mit geringen Kosten angeboten werden. Da der Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung nicht flüchtiges und chemisch stabiles Juglon als den Hauptbestandteil enthält, kann er in weiteren Bereichen als die herkömmlichen nitrifikationshemmenden Substanzen angewendet werden und für lange Zeit die nitrifikationshemmende Wirkung, ähnlich oder besser als die der herkömmlichen nitrifikationshemmenden Substanzen, aufrecht erhalten.
Das Bodenverbesserungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Stickstoffdüngemittel wie Harnstoff, das einen Nitrifikationshemmer bestehend aus Juglon, vorzugsweise in einer Menge in dem Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, enthält.
Gemäß der obengenannten Gestaltung kann ein einen Nitrifikationshemmer enthaltendes Bodenverbesserungsmittel durch das Verwenden von Juglon, das preisgünstig durch Extraktion aus derartigen Teilen wie Keimschalen, Baumrinden, Blättern und Wurzeln verschiedener Bäume der Walnussfamilie, in erster Linie enthaltend den Walnussbaum selbst, erhalten werden kann, kostengünstig angeboten werden. Da das Bodenverbesserungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung den Nitrifikationshemmer bestehend aus nicht flüchtigem und chemisch stabilem Juglon enthält, kann er in weiten Bereichen angewendet werden und für lange Zeit die Nitrifikation von stickstoffhaltigen Substanzen hemmen und dadurch der Verschlechterung von Bodenumgebung vorbeugen.
Das Stickstoffdüngemittel (wie Harnstoff) gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen Nitrifikationshemmer bestehend aus Juglon, vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, enthält.
Gemäß der obengenannten Gestaltung kann ein einen Nitrifikationshemmer enthaltendes Düngemittel durch das Verwenden von Juglon, das preisgünstig durch Extraktion von derartigen Teilen wie Keimschalen, Baumrinden, Blättern und Wurzeln verschiedener Bäume der Walnussfamilie, in erster Linie enthaltend den Walnussbaum selbst, erhalten werden kann, kostengünstig angeboten werden. Da das Düngemittel der vorliegenden Erfindung den Nitrifikationshemmer bestehend aus nicht flüchtigem und chemisch stabilem Juglon enthält, kann es in weiten Bereichen angewendet werden, und für lange Zeit die Nitrifikation von stickstoffhaltigen Substanzen hemmen und dadurch Düngemittel einsparen sowie der Verschlechterung von Bodenumgebung vorbeugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Nitrifikationshemmer, der die wirksamen stickstoffhaltigen Substanzen im Boden erhält und einer Verschlechterung von Bodenumgebung vorbeugt, kostengünstig erhalten werden, und auch das Düngemittel oder das Bodenverbesserungsmittel, das diesen Nitrifikationshemmer enthält, kann erhalten werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
1 ist eine Tabelle, die eine 50 %ig hemmende Konzentration von Juglon des Beispiels 1 und von phenolischen Substanzen der Vergleichsbeispiele 1–9 zeigt.
2 ist eine Tabelle, die eine 50 %ig hemmende Konzentration von Juglon des Beispiels 1 und von Substanzen der Vergleichsbeispiele 10–13 zeigt.
3 ist eine Tabelle, die die Messergebnisse der Nitratkonzentration nach 30 und 60 Tagen für die Düngemittel der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 16 und 17 zeigt.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt.
Zuerst wird eine Erläuterung des Nitrifikationshemmers der vorliegenden Erfindung gegeben.
Der Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung enthält als den Hauptbestandteil Juglon (5-Hydroxy-1,4-naphtochinon), eine phenolische Verbindung, und hat eine Funktion, eine Nitrifikation als die Oxidationsreaktion von Ammoniak im Boden zu hemmen.
Die chemische Struktur von Juglon ist als chemische Formel (1) unten gezeigt.
In Bezug auf den obengenannten Nitrifikationshemmer ist Juglon eine Verbindung, die aus solchen Teilen wie Keimschalen, Baumrinden, Blättern und Wurzeln verschiedener Bäume der Walnussfamilie, in erster Linie enthaltend den Walnussbaum selbst, extrahierbar ist und kostengünstig erhalten werden kann. Ferner kann Juglon durch bekannte Verfahren chemischer Synthese mit 1,5-Dihydroxynaphtalen oder Ähnlichem als Ausgangssubstanz hergestellt werden.
In Bezug auf den Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung hemmt Juglon in der Untersuchung stark eine Nitrifikation unter Verwendung eines Nitrifikationsbakteriums (Nitrosomonas europaea), das eine Nitrifikationsfunktion hat, sowie auch in Bodenuntersuchungen. Diese nitrifikationshemmende Funktion zeigt eine gleiche oder bessere Wirkung verglichen mit den herkömmlichen nitrifikationshemmenden Substanzen.
In Bezug auf den Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung ist Juglon nicht flüchtig und chemisch stabil. Daher kann der Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung in weiteren Bereichen angewendet werden als die herkömmlichen nitrifikationshemmenden Substanzen, beispielsweise in dem weiten Bereich von tropischen bis zu gemäßigten Zonen. Auch wenn der Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung aufgesprüht oder dem Boden beigemischt wird, kann er für eine lange Zeit die nitrifikationshemmende Funktion in dem Boden aufrecht erhalten.
In Bezug auf den Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung wird Juglon verbreitet als Farbmittel, Farbstoff oder Ähnliches verwendet und aufgrund seiner geringen Toxizität in dem gewöhnlich verwendeten Maß (Datenbank RTECS Online, RTECS Nr. QJ5775000, Zusammenfassung (Dezember 2000)) ist seine Sicherheit außerordentlich hoch.
Als Nächstes wird eine Erläuterung eines Bodenverbesserungsmittels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Ein Bodenverbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung ist derart gestaltet, dass es einen aus Juglon bestehenden Nitrifikationshemmer enthält. Das Bodenverbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung kann derart gestaltet sein, dass es zusätzlich zu einem Nitrifikationshemmer ein solches anorganisches Material wie Kalk und solche düngende Erde wie Schwarzerde enthält. Ferner kann als ein Bodenverbesserungsmittel für den Gartenbau eine Düngemittel enthaltende Topferde hergestellt werden. Der bevorzugte Gehalt an Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung, der einem Bodenverbesserungsmittel zugesetzt wird, beträgt etwa 20 bis 50 Gew.-ppm bzw. ppm bezogen auf das Gewicht. Da 50 Gew.-ppm als Gehalt an Nitrifikationshemmer für eine Nitrifikationshemmung ausreichend sind, ist keine weitere Zugabe notwendig. Andererseits ist es nicht bevorzugt, wenn der Gehalt an Nitrifikationshemmer 20 Gew.-ppm oder weniger beträgt, weil die nitrifikationshemmende Wirkung dann gering ist.
Weil das Bodenverbesserungsmittel der vorliegenden Erfindung einen Nitrifikationshemmer bestehend aus nicht flüchtigem und chemisch stabilem Juglon enthält, kann eine Nitrifikation stickstoffhaltiger Substanzen gehemmt und deshalb der Verschlechterung von Bodenumgebung für eine lange Zeit vorgebeugt werden. Ferner kann Juglon, das für einen Nitrifikationshemmer verwendet wird, preisgünstig erhalten werden. Deshalb kann das Bodenverbesserungsmittel, das den Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung enthält, kostengünstig hergestellt werden.
Als Nächstes wird eine Erläuterung eines Düngemittels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Ein Düngemittel der vorliegenden Erfindung ist derart gestaltet, dass es neben einem Düngemittel selbst einen Nitrifikationshemmer bestehend aus Juglon enthält.
Hierbei können als ein Düngemittel anorganische oder organische Düngemittel genannt werden, wie auch ihre Mischungen. Als solche anorganische Düngemittel können solche stickstoffhaltigen Düngemittel wie Harnstoff, Ammoniumsulfat und Ammoniumchlorid, solche Phosphatdüngemittel wie Calciumperphosphat und solche Kaliumdüngemittel wie Kaliumsulfat und Kaliumchlorid verwendet werden. Auch können als organische Düngemittel Knochenmehl, Kompost und andere eingesetzt werden. Der bevorzugte Gehalt an einem Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung, der einem Düngemittel zugesetzt wird, liegt bei etwa 20 bis 50 Gew.-ppm. Da 50 Gew.-ppm als Gehalt an einem Nitrifikationshemmer für eine Nitrifikationshemmung ausreichend sind, ist keine weitere Zugabe notwendig. Andererseits ist es nicht bevorzugt, wenn der Gehalt an einem Nitrifikationshemmer 20 Gew.-ppm oder weniger beträgt, weil die nitrifikationshemmende Wirkung dann gering ist.
Da das Düngemittel der vorliegenden Erfindung einen Nitrifikationshemmer bestehend aus nicht flüchtigem und chemisch stabilem Juglon zusammen mit Düngemittelkomponenten enthält, kann eine Nitrifikation stickstoffhaltiger Substanzen gehemmt und deshalb Düngemittel eingespart und der Verschlechterung von Bodenumgebung für eine lange Zeit vorgebeugt werden. Ferner kann Juglon, das für einen Nitrifikationshemmer verwendet wird, preisgünstig erhalten werden. Deshalb kann das Düngemittel, das den Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung enthält, kostengünstig hergestellt werden.
Beispiel 1
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Beispiele ausführlicher erklärt.
Als ein Nitrifikationshemmer des Beispiels 1 wurde handelsübliches Juglon, eine phenolische Substanz, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 1
Als Vergleichsbeispiel 1 wurde die handelsübliche o-Cumarsäure, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 2
Als Vergleichsbeispiel 2 wurde das handelsübliche Pyrogallol, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 3
Als Vergleichsbeispiel 3 wurde das handelsübliche Hydrochinon, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 4
Als Vergleichsbeispiel 4 wurde das handelsübliche Quercetin, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 5
Als Vergleichsbeispiel 5 wurde das handelsübliche Resveratrol, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 6
Als Vergleichsbeispiel 6 wurde das handelsübliche Catechol, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 7
Als Vergleichsbeispiel 7 wurde die handelsübliche Ferulasäure, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 8
Als Vergleichsbeispiel 8 wurde die handelsübliche Kaffeesäure, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 9
Als Vergleichsbeispiel 9 wurde das handelsübliche Baicalein, eine phenolische Substanz wie Juglon, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 10
Als Vergleichsbeispiel 10 wurden handelsübliche Catechin, Sinapinsäure, Gallussäure, Salicylsäure, Zimtsäure, 3-Phenylpropionsäure, Anissäure, Phtalsäure, Vanillinsäure, Ascorbinsäure und Ellagsäure bereit gestellt.
Vergleichsbeispiel 11
Als Vergleichsbeispiel 11 wurden handelsübliche Chinasäure, Syringasäure und Stilben bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 12
Als Vergleichsbeispiel 12 wurden handelsübliche Daidzein, p-Hydroxybenzoesäure, Chlorogensäure, Gentisinsäure, Protocatechusäure, Kumarin, Benzoesäure, Fumarsäure und Isovanillinsäure bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 13
Als Vergleichsbeispiel 13 wurden handelsübliches Genistein, Vanillin, Phloroglucin, Orcinol und Resorcinol bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 14
Als Vergleichsbeispiel 14 wurde das handelsübliche Nitrapyrin, ein Nitrifikationshemmer bestehend aus einer herkömmlichen synthetischen Chemikalie, bereitgestellt.
Vergleichsbeispiel 15
Als Vergleichsbeispiel 15 wurde das handelsübliche Dicyandiamid, ein Nitrifikationshemmer bestehend aus einer herkömmlichen synthetischen Chemikalie, bereitgestellt.
Als Nächstes wird eine Erläuterung der nitrifikationshemmenden Funktion von Juglon des obengenannten Beispiels 1, der phenolischen Substanzen der Vergleichsbeispiele 1–9, der Verbindungen der Vergleichsbeispiele 10–13 und der Nitrifikationshemmer der Vergleichsbeispiele 14 und 15 gegeben.
Die Beobachtung wurde in-vitro unter Verwendung von Nitrifikationsbakterien durchgeführt. Zuerst wird eine Erläuterung der Herstellung einer Suspension der Nitrifikationsbakterien, die für die Beobachtung eingesetzt wurden, gegeben.
Die Nitrifikationsbakterien (Nitrosomonas europaea IF014298. Vgl. lizumi und zwei weitere, Appl. Environment. Microbiol., Bd. 64, S. 3656–3662, 1998; Plant and Soil, Bd. 288, S. 101–112, 2006) mit einem Luciferase-Gen bakteriellen Ursprungs (luxAB), welches darin eingeführt wird, wurden aerob bei 30°C für 7 bis 9 Tage in P-Kulturmedium, welches 25 mg/1000 cm³ Kanamycin enthielt, kultiviert und nach Waschen in frischem P-Kulturmedium suspendiert, wodurch die Nitrifikationsbakterien-Suspension hergestellt wurde. Diese Nitrifikationsbakterien-Suspension wurde vor dem Versuch für 30 Minuten oder länger an einem dunklen Ort aufbewahrt.
Die Zusammensetzung des P-Kulturmediums besteht aus 2,5 g (NH₄)₂SO₄, 0,7 g KH₂PO₄, 13,5 g Na₂HPO₄, 0,5 g NaHCO₃, 100 mg MgSO₄-7H₂O, 5 mg CaCl₂-2H₂O, 1 mg Fe–EDTA und 1000 cm³ Wasser und sein pH-Wert betrug 8,0.
Nachdem die wässrige Lösung der Nitrifikationsbakterien-Suspension, welche aus 0,25 cm³ der Nitrifikationsbakterien-Suspension und 0,2 cm³ Wasser besteht, mit 0,01 cm³ der Probenlösung jedes Beispiels und Vergleichsbeispiels, in-vitro vermischt wurde, wurde die Nitrifikationsfunktion durch Messen der biologischen Lumineszenz, welche die Nitrifikationsreaktion begleitet, nach der Inkubation mit der Probenlösung bei 15°C für 30 Minuten unter Verwendung eines Luminometers (Turner Designs, TD20/20), ausgewertet. Die biologische Lumineszenz, die die Nitrifikationsreaktion begleitet, nahm ab, wenn eine Probenlösung jedes Beispiels und Vergleichsbeispiels nitrifikationshemmende Substanzen enthielt. Deshalb wurde die Lumineszenz des Falls, in dem eine Probenlösung jedes Beispiels und Vergleichsbeispiels der wässrigen Lösung der Nitrifikationsbakterien-Suspension hinzugefügt wurde geteilt durch die Lumineszenz des Falls der wässrigen Bakteriensuspension ohne Hinzufügung einer Probenlösung jedes Beispiels und Vergleichsbeispiels, als nitrifikationshemmendes Verhältnis definiert.
Die obengenannte Beobachtung wurde für die Probenlösungen des Beispiels 1 und der Vergleichsbeispiele 1–13 durch Verändern der Probenlösungskonzentration durchgeführt. Als Nächstes wurde von dem Ergebnis der Beobachtung die Konzentrationsabhängigkeit des nitrifikationshemmenden Verhältnisses untersucht und von dem Ergebnis wurde eine Berechnung der Konzentration durchgeführt, bei der das nitrifikationshemmende Verhältnis jeder der phenolischen Verbindungen 50 % wurde (im folgenden richtig als 50 %ig hemmende Konzentration definiert).
1 ist eine Tabelle, die die 50 %ig hemmenden Konzentrationen von Juglon des Beispiels 1 und von den phenolischen Substanzen der Vergleichsbeispiele 1–9 zeigt.
Wie aus 1 ersichtlich ist wird beobachtet, dass die 50 %ig hemmende Konzentration von Juglon des Beispiels 1 0,03 ppm beträgt.
Im Gegensatz zu Juglon des Beispiels 1 wird beobachtet, dass die 50 %ig hemmenden Konzentrationen der phenolischen Verbindungen der Vergleichsbeispiele 1–9 allesamt 1,4 ppm oder mehr betragen.
2 ist eine Tabelle, die die 50 %ig hemmenden Konzentrationen von Juglon des Beispiels 1 und der Substanzen der Vergleichsbeispiele 10–13 zeigt.
Wie aus 2 hervorgeht wird beobachtet, dass die 50 %ig hemmenden Konzentrationen der Verbindung des Vergleichsbeipiels 10 500 ppm oder mehr betragen, weshalb die nitrifikationshemmende Funktion schwach ist. Es wird beobachtet, dass die Verbindung des Vergleichsbeispiels 11 keine nitrifikationshemmende Wirkung gezeigt hat. Es wird beobachtet, dass die Verbindung des Vergleichsbeispiels 12 die Nitrifikation beschleunigt hat. Es wird beobachtet, dass die Verbindung des Vergleichsbeispiels 13 die Nitrifikation noch mehr beschleunigt hat als die Verbindung des Vergleichsbeispiels 12.
Durch das Obengenannte kann bestätigt werden, dass von Juglon des Beispiels 1, den phenolischen Verbindungen der Vergleichsbeispiele 1–9 und den Verbindungen der Vergleichsbeispiele 10–13 Juglon die stärkste nitrifikationshemmende Funktion gezeigt hat.
Als Nächstes wurde die Konzentrationsabhängigkeit des nitrifikationshemmenden Verhältnisses von Juglon des Beispiels 1 weiter untersucht und aus dem Ergebnis die Konzentration berechnet, bei der das nitrifikationshemmende Verhältnis 80 % wurde (nachfolgend richtig als 80 %ig hemmende Konzentration genannt). Als das Ergebnis der Berechnung war die 80 %ig hemmende Konzentration von Juglon des Beispiels 1 0,08 ppm.
Andererseits betrugen die 80 %ig hemmenden Konzentrationen 4 ppm für Nitrapyrin des Vergleichsbeispiels 14 und 185 ppm für Dicyanodiamid des Vergleichsbeispiels 15.
Aus dem Obengenannten wird beobachtet, dass die 80 %ig hemmenden Konzentrationen des Nitrifikationshemmers des Beispiels 1 bei weitem deutlich geringer waren als bei Nitrapyrin des Vergleichsbeispiels 14 und bei Dicyanodiamid des Vergleichsbeispiels 15, um eine ausreichende nitrifikationshemmende Funktion zu erzielen. Es ist ein neues Ergebnis, dass der Nitrifikationsreaktion von Nitrifikationsbakterien durch Juglon des Beispiels 1 vorgebeugt wird.
Wie oben beschrieben wird beobachtet, dass der Nitrifikationshemmer des Beispiels 1 eine größere nitrifikationshemmende Wirkung hat als Nitrapyrin oder Dicyanodiamid der Vergleichsbeispiele 14 und 15 als die Nitrifikationshemmer bestehend aus herkömmlichen synthetischen Chemikalien. Auch kann der Nitrifikationshemmer des Beispiels 1 kostengünstig hergestellt werden, weil er aus Juglon besteht, das preisgünstig erhalten werden kann.
Beispiel 2
Als Beispiel 2 wurde eine Zusammensetzung eines Düngemittels hergestellt, die aus Ammoniumsulfat als eine düngende Komponente, Juglon als ein Nitrifikationshemmer und Schwarzerde bestand.
Die Schwarzerde wurde in 0–15 cm Tiefe aus dem Oberflächenerdreich des Testbauernhofs des Japan International Research Center for Agricultural Sciences in Yawatadai, Tsukuba City, Ibaraki, Japan, entnommen und war zusammengesetzt aus 54,8 % Lehm, 26,3 % Schlick und 18,9 % Sand und sein Gesamtkohlenstoffgehalt betrug 30 g/kg und der Gesamtstickstoffgehalt betrug 2,64 g/kg. Diese Schwarzerde wurde luftgetrocknet und unter Verwendung eines Siebes von 2 mm homogenisiert, um trockene Schwarzerde zu erhalten (nachstehend richtig als trockene Erde bezeichnet).
Das Düngemittel des Beispiels 2 wurde durch das homogene Vermischen von 200 ppmN (N bedeutet hier Stickstoff) Ammoniumsulfat an zugegebenem Stickstoff pro trockener Erde und 10 ppm Juglon pro trockener Erde unter Verwendung eines Mörsers hergestellt.
Beispiel 3
Das Düngemittel des Beispiels 3 wurde auf ähnliche Weise hergestellt wie Beispiel 2 mit der Ausnahme, dass mit trockener Erde 100 ppm an zugegebener Menge Juglon pro trockener Erde vermischt wurden.
Vergleichsbeispiel 16
Das Düngemittel des Vergleichsbeispiels 16 wurde auf ähnliche Weise hergestellt wie Beispiel 2 mit der Ausnahme, dass kein Nitrifikationshemmer zugesetzt wurde.
Vergleichsbeispiel 17
Das Düngemittel des Vergleichsbeispiels 17 wurde auf ähnliche Weise hergestellt wie Beispiel 2 mit der Ausnahme, dass mit trockener Erde 4,5 ppm an zugegebener Menge Nitrapyrin pro trockener Erde vermischt wurden.
Als Nächstes wurde die nitrifikationshemmende Wirkung von den Düngemitteln der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 16 und 17 gemessen.
Für die Messungen wurden die Düngemittel der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 16 und 17 in Glasgefäße gefüllt, Deckel aus Harzfolie, z. B. aus Parafilm (Markenname), mit offenen Nadellöchern wurden aufgefügt bzw. aufgelegt und die Gefäße wurden in einen temperatur- und feuchtigkeitsgeregelten Inkubator gestellt. Der Inkubator war auf eine Temperatur von 20°C und auf eine Wassersättigung in dem Raum zwischen den Böden der Düngemittel von 60 % geregelt.
Nach einer bestimmten Zeit wurden 2 g des Düngemittels entnommen, 20 cm³ an 2 M (Mol/1000 cm³) Kaliumchlorid wurden hinzugefügt, es wurde 2 Stunden geschüttelt, Salpetersäure aus dem Düngemittel wurde extrahiert und es wurde filtriert. Die Nitrationen, die in diesem Filtrat enthalten waren, wurden quantitativ unter Verwendung der automatischen Ionenanalysevorrichtung (Grant + Luebbe, Typ Nr. AAII) gemessen.
3 ist eine Tabelle, die die Messergebnisse der Nitratkonzentration nach 30 Tagen und 60 Tagen für die Düngemittel der Beispiele 2 und 3 und der Vergleichsbeispiele 16 und 17 zeigt.
Wie aus 3 ersichtlich ist, betrugen die Nitratkonzentrationen für das Düngemittel des Beispiels 2 nach 30 Tagen bzw. 60 Tagen 29,3 ppmN bzw. 134,9 ppmN.
Die Nitratkonzentrationen für das Düngemittel des Beispiels 3 betrugen nach 30 Tagen bzw. 60 Tagen 12,3 ppmN bzw. 17,5 ppmN.
Andererseits betrugen die Nitratkonzentrationen in dem Fall des Düngemittels ohne die Zugabe eines Nitrifikationshemmers des Vergleichsbeispiels 16 nach 30 Tagen bzw. 60 Tagen 53,9 ppmN bzw. 208,5 ppmN. Diese Nitratkonzentration nach 30 Tagen des Vergleichsbeispiels 16 ist etwa doppelt so hoch oder höher als die Nitratkonzentrationen für die Düngemittel, die einen Nitrifikationshemmer der Beispiele 2 und 3 enthalten. Ferner war die Nitratkonzentration nach 60 Tagen des Vergleichsbeispiels 14 etwa viermal so hoch wie nach 30 Tagen.
In dem Fall des Düngemittels des Vergleichsbeispiels 17 betrugen die Nitratkonzentrationen nach 30 Tagen bzw. 60 Tagen 23,1 ppmN bzw. 53,2 ppmN.
Aus dem Obengenannten wird deutlich, dass das Düngemittel, das Juglon der Beispiele 2 und 3 enthält, eine Nitrifikation wirkungsvoll in dem Boden hemmt und seine Wirkung dem Düngemittel gleicht, das Nitrapyrin des Vergleichsbeispiels 17 enthält.
Wie oben erwähnt wurde beobachtet, dass das Düngemittel der Beispiele 2 und 3 eine Nitrifikation wirkungsvoll hemmt und seine nitrifikationshemmende Wirkung dem Düngemittel gleicht, das Nitrapyrin als herkömmlichen Nitrifikationshemmer enthält. Auch weil das Düngemittel der Beispiele 2 und 3 Juglon enthält, das als ein Nitrifikationshemmer preisgünstig erhalten werden kann, kann das Düngemittel der Beispiele 2 und 3 kostengünstig hergestellt werden. Weiterhin hat das Düngemittel der Beispiele 2 und 3 eine nitrifikationshemmende Wirkung, die etwa dem Düngemittel gleicht, das einen herkömmlichen Nitrifikationshemmer enthält, und kann für eine lange Zeit seine nitrifikationshemmende Wirkung aufrecht erhalten, da das Düngemittel der Beispiele 2 und 3 nicht flüchtiges und chemisch stabiles Juglon als einen Nitrifikationshemmer enthält.
Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise nur auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, auch sachgerechte Abweichungen sind innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung möglich, die in den Ansprüchen bestimmt wird, und es ist unnötig zu sagen, dass diese ebenfalls von dem Bereich der vorliegenden Erfindung umfasst sind. Beispielsweise können die Zusammensetzungen von Bodenverbesserungsmitteln und Düngemitteln, die den Nitrifikationshemmer der vorliegenden Erfindung enthalten, gut an landwirtschaftliche Produkte und Blumen, die angebaut werden, angepasst werden und es ist unnötig zu sagen, dass es nicht auf die obengenannten Beispiele begrenzt ist.

Claims

Nitrifikationshemmer, dadurch gekennzeichnet, dass Juglon einen Hauptbestandteil bildet, um eine Nitrifikation von Boden zu hemmen.
Bodenverbesserungsmittel, enthaltend einen Nitrifikationshemmer bestehend aus Juglon.
Bodenverbesserungsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nitrifikationshemmer in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.-% enthalten ist.
Düngemittel, enthaltend einen Nitrifikationshemmer bestehend aus Juglon.
Düngemittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nitrifikationshemmer in einer Menge im Bereich von 20 bis 50 Gew.-% enthalten ist.