WO1999015002A1 - Verfahren zur umhüllung von pflanzenmaterial mit biologisch abbaubaren polyurethan-kunststoffen sowie dessen verwendung als künstliches saatgut - Google Patents

Verfahren zur umhüllung von pflanzenmaterial mit biologisch abbaubaren polyurethan-kunststoffen sowie dessen verwendung als künstliches saatgut Download PDF

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WO1999015002A1
WO1999015002A1 PCT/EP1998/005812 EP9805812W WO9915002A1 WO 1999015002 A1 WO1999015002 A1 WO 1999015002A1 EP 9805812 W EP9805812 W EP 9805812W WO 9915002 A1 WO9915002 A1 WO 9915002A1
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WO
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plant material
plant
artificial seeds
polyester
methyl
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Application number
PCT/EP1998/005812
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ina Seyffert
Jürgen STRUSCH
Christa Lechelt-Kunze
Original Assignee
Bayer Aktiengesellschaft
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H4/00—Plant reproduction by tissue culture techniques ; Tissue culture techniques therefor
    • A01H4/005—Methods for micropropagation; Vegetative plant propagation using cell or tissue culture techniques
    • A01H4/006—Encapsulated embryos for plant reproduction, e.g. artificial seeds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N3/00—Preservation of plants or parts thereof, e.g. inhibiting evaporation, improvement of the appearance of leaves or protection against physical influences such as UV radiation using chemical compositions; Grafting wax

Definitions

  • the invention relates to a method for covering plant material with biodegradable plastics, each plant part being given its own cover.
  • Plant material encased in this way can e.g. can be used as artificial seeds.
  • Artificial seeds are encased, asexually reproducible parts of plants, which ideally are used like natural seeds for plant production.
  • the prerequisite for the cost-effective production of artificial seeds is
  • Plant material the development of technical, automatable processes for wrapping or coating the plant material with suitable materials.
  • the wrapping of the plant material is necessary for shaping and mechanical stabilization in order to ensure that it can be transported and stored, and that it can be dosed and handled adequately.
  • the artificial one is necessary for shaping and mechanical stabilization in order to ensure that it can be transported and stored, and that it can be dosed and handled adequately.
  • the seed coat can also serve as a depot for nutrients and crop protection agents.
  • the release / absorption of nutrients and moisture through the casing should be controllable.
  • draining processes are also known. Dripping processes are only suitable to a limited extent for encapsulating plant parts, since balls are formed which are only statistically loaded with particles / plant parts, namely none, one or more Containing particles per unit, so that a sorting process is subsequently required in order to separate the desired simply filled units from the others.
  • individually wrapped plants are commercially desirable because they enable "single-grain" sowing and subsequent manual "weeding". make redundant
  • the present invention is therefore based on the object of providing a process for the wrapping of plant material in which plant parts are wrapped with a biodegradable plastic under physiological conditions, uniform, agglomeration-free wrapping products being obtained which predominantly contain only one plant part per wrapping product
  • the invention thus relates to a process for coating plant material with biodegradable plastics, wherein a fill of plant material is continuously moved with an aqueous dispersion
  • the aqueous dispersion of the biodegradable plastic is sprayed onto the moving fill of plant particles.
  • the movement of the fill is necessary in order to prevent agglomeration of the particles due to liquid Innsbruck and to ensure uniform spraying of all particles
  • Water of the sprayed-on aqueous dispersion must be evaporated in order to obtain a solid shell made of the biodegradable plastic.
  • the movement of the bulk material from plant particles is generated by the input of mechanical energy.
  • the energy input can be done with the help of a coating drum, a rotating drum, a Agglomeration plate, a rotor agglomerator or a mixer with moving tools.
  • Drying air is added to the bed to evaporate the sprayed water.
  • the amount and temperature of drying air supplied is adapted to the amount of water to be evaporated.
  • the concentration of the dispersion should be as high as possible in order to keep the amount of water to be evaporated small.
  • the plant material can be encased directly, but it can also be encased after embedding in calcium alginate hydrospheres by this process according to the invention.
  • the plant material is suspended in an alginate solution and dropped into an ion solution (usually CaC ⁇ ) using a peristaltic pump, so that the alginate coacervates.
  • the wrapping process works at physiological temperatures (18 ° -30 ° C). It allows the step-by-step application of different polymers with which the end product "artificial seeds" is given the desired properties.
  • biodegradable, fully compostable plastics are non-toxic for plants, ensure water and gas exchange for the plants and lead to satisfactory germination rates of coated plant material.
  • the plant material can come from the following plants: plants that supply food and raw materials, e.g. Cereals (e.g. rice, corn, wheat, barley, rye, millet), potatoes, legumes (e.g. alfalfa and soybeans), rapeseed, oil palm, sugar cane, sugar beet, sisal, cotton, miscanthus and tobacco; Vegetables and aromatic plants (e.g. tomato, cabbage, lettuce, carrot, eggplant, melon, cucumber,
  • Cereals e.g. rice, corn, wheat, barley, rye, millet
  • potatoes e.g. alfalfa and soybeans
  • rapeseed e.g. rapeseed, oil palm, sugar cane, sugar beet, sisal, cotton, miscanthus and tobacco
  • Vegetables and aromatic plants e.g. tomato, cabbage, lettuce, carrot, eggplant, melon, cucumber,
  • Medicinal plants such as ginseng, deadly cherry, digitalis; Fruit (e.g. apples, pears, cherries, grapes, strawberries, citrus, mango, papaya, banana, nuts); Tea, cocoa, coffee bushes; Forest plants e.g. Conifers such as spruce, fir, pine, larch, deciduous trees e.g. Poplar, beech, oak; Ornamental plants e.g. Rose, chrysanthemum, lily, amaryllis, orchid, geranium, begonia,
  • polyester polyurethane polyureas used according to the invention are known from DE 19 517 185.
  • polyester diol of a molecular weight of 500 to 10,000 which can be calculated from the hydroxyl group content from (i) adipic acid and / or succinic acid and (ii) at least one alkane diol with 2 to 6 carbon atoms or
  • a diamine component in an amount of 2 to 50 equivalent%, based on the total amount of the groups present in components b) and c) which are reactive towards isocyanate groups, consisting of
  • n and n independently of one another represent numbers from 2 to 6,
  • R represents a monovalent hydrocarbon radical having 1 to 12 carbon atoms
  • X denotes a polyalkylene oxide chain in the molecular weight range 88 to 4000, the alkylene oxide units of which at least 40% consist of ethylene oxide units and the rest of propylene oxide units. This gives aqueous dispersions of polyester-polyurethane-polyureas
  • aqueous dispersion is also intended to encompass aqueous solutions which can be present when the concentration of hydrophilic centers in the urea group-containing polyurethanes is sufficiently high to ensure that they are water-free.
  • the dispersions are often aqueous systems , which contain both dispersed and dissolved urea-containing polyurethanes
  • the starting materials a), b), c) and, if appropriate, d) and / or if appropriate e) mentioned above are used in the proportions mentioned
  • the diisocyanate component a) preferably consists exclusively of hexamethylene diisocyanate
  • the diol component b) consists either of bl) at least one polyester diol or b2) of a mixture of at least one polyester diol bl) with up to 32, preferably up to 10% by weight of at least one alkane diol with 2 to 6 carbon atoms, optionally containing ether groups
  • Suitable polyester diols b1) are those having a molecular weight which can be calculated from the hydroxyl group content 500 to 10,000, preferably 1,000 to 2,500, based on (i) adipic acid and / or succinic acid and (ii) alkane diols with 2 to 6 carbon atoms, optionally containing ether groups, such as For example, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol and / or 1,6-hexanediol polyester diols, in the production of which only ethylene glycol and / or 1,4-butanediol were used as the diol, are particularly preferred
  • the chain extenders which may optionally be used as hydroxyl groups and which may have ether groups and contain alkane diols with 2 to 6 carbon atoms are those of the type just mentioned by way of example
  • the diamine component c) consists either of cl) of diaminosulfonates of the general formula already mentioned above or of c2) mixtures of such diaminosulfonates with ethylenediamine, which, if at all, in amounts of up to 90, preferably up to 70 equivalent%, based on the opposite Isocyanate-reactive amino groups of component c) are used.
  • the particularly preferred diaminosulfonates are the potassium or sodium salts of N- (2-aminoethyl) -2-aminoethanesulfonic acid.
  • the diamine component c) is generally used in an amount of 1 to 10, preferably 2 to 5,% by weight, based on the weight of component b).
  • the optional structural component d) is a hydrophilic, monohydric polyether alcohol of the general formula
  • R and X have the meaning already mentioned.
  • R represents an aliphatic hydrocarbon radical having 1 to 4 carbon atoms
  • X represents a polyalkylene oxide chain in the molecular weight range 500 to 4,000, in which at least 40, in particular at least 70 and particularly preferably 100% of the alkylene oxide units, ethylene oxide units and the remaining alkylene oxide units are propylene oxide units.
  • a suitable polysaccharide such as, for example, alginate
  • hydrogel balls containing plant parts which consist of a polysaccharide can preferably be produced in a preliminary stage.
  • biodegradable polysacchands or their derivatives can be used individually or in a mixture as the polysaccharide component of the hydrogel according to the invention.
  • Suitable are, for example, native and soluble starches of any provenance, amylose, amylopectin, alginic acids, alginates, carrageenan, chitin, chitosan, dextran, glycogen, guar, locust bean gum, laevan, pectin, pullulan, tamarid seed meal, xanthan and hylan, and cellulose.
  • Cellulose derivatives such as e.g. Cellulose ethers, cellulose esters and cellulose carbamates.
  • Cellulose ethers such as methyl cellulose, ethyl cellulose or benzyl cellulose with average degrees of substitution less than or equal to 2.5,
  • Methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose or hydroxypropyl cellulose are particularly preferably used.
  • Polysaccharide derivatives, in particular cellulose derivatives with any mixtures of ether, ester and carbamate substituents, are also suitable.
  • polyurethane-polysaccharide combinations according to the invention also referred to below as “blend”, can be sterilized by autoclaving and are completely biodegradable.
  • blends have combinations of properties that are advantageous for the purpose, namely the wrapping of plant material:
  • the strength of the casing can be increased in the process by adding a salt solution.
  • the salt solution is either sprayed together with the aqueous dispersion of the biodegradable plastic or else the finished coated plant materials are stored in a salt solution for a period of time to be selected.
  • the strength and the swelling behavior of the casings can be influenced by the amount and the concentration of the salt solution as well as by the exposure time. Coacervation of the polyester polyurethane polyurea is induced by the ions of the salt solution.
  • the process allows the addition of additives such as nutrients or active ingredients and protective substances.
  • any nutrient salt mixtures and sugar can be added.
  • Nutrients are the nutrient salt and vitamin mixtures which are customary and commercially available, depending on the plant material, and also natural or synthetic phytohormones which may also be commercially available, for example from the class of auxins, cyto- kinine, gibbereline, abscisic acid, and ethylene-forming substances.
  • compounds that have effects similar to vitamins or phytohormones such as chlorocholine chloride, lipo-oligosaccharides, salicylic acid derivatives.
  • herbicidal active ingredients may also be added.
  • Protective substances are e.g. insecticides, e.g. from the classes of phosphonic acid esters, carbamates, especially imidacloprid, or e.g. fungicides from the classes of azoles, in particular triadimenol and
  • fungicides are:
  • copper preparations such as: copper hydroxide, copper naphthenate, copper oxychloride, copper sulfate, copper oxide, oxyne copper and Bordeaux mixture, Mancopper, Mancozeb, Maneb, Mepanipyrim, Mepronil, Metalaxyl, Metconazole, Methasulfocarb, Methfuroxam, Metiram, Metsobutanax Nickel dimethyldithiocarbamate, nitrothal isopropyl, Nuarimol,
  • bactericides are:
  • Bacillus thuringiensis 4-bromo-2- (4-chlorophenyl) -l- (ethoxymethyl) -5- (trifluoromethyl) -lH-pyrrole-3-carbonitrile, bendiocarb, benfuracarb, bensultap, betacyfluthrin, bifenthrin, BPMC, brofenprox , Bromophos A, Bufencarb, Buprofezin, Butocarboxin, Butylpyridaben, Cadusafos, Carbaryl, Carbofuran, Carbophenothion, Carbosulfan, Cartap,
  • Chloethocarb Chloretoxyfos, Chlorfenvinphos, Chlorfluazuron, Chlormephos, N - [(6-Chloro-3-pyridinyl) -methyl] -N'-cyano-N-methyl-ethanimidamide, Chlorpyrifos, Chloropyrifos M, Cis-Resmethrin, Clocythrin, Clofentezin, Cyanophos, Cycloprothrin, Cyfluthrin, Cyhalothrin, Cyhexatin, Cypermethrin, Cyromazin, Deltamethrin, Demeton-M, Demeton-S, Demeton-S-methyl, Diafenthiuron, Diazinon,
  • Fenamiphos Fenazaquin, Fenbutatinoxid, Fenitrothion, Fenobucarb, Fenothiocarb, Fenoxycarb, Fenpropathrin, Fenpyrad, Fenpyroximat, Fenthion, Fenvalerate, Fipronil, Fluazinam, Fluazuron, Flucycloxuron, Flucythrinat, Flufenxurophone, Flufenoxurion, Fufonxxuron, Flufenoxuron, Flufenoxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufionxuron, Fufone HCH, heptenophos, hex
  • Imidacloprid Iprobefos, Isazophos, Isofenphos, Isoprocarb, Isoxathion, Ivermectin, Lambda-cyhalothrin, Lufenuron,
  • Mecarbam Mevinphos, Mesulfenphos, Metaldehyde, Methacrifos, Methamidophos, Methidathion, Methiocarb, Methomyl, Metolcarb, Milbemectin, Monocrotophos, Moxidectin,
  • Tebufenozide Tebufenpyrad
  • Tebupirimiphos Teflubenzuron
  • Tefluthrin Temephos
  • Terbam Terbufos
  • Tetrachlorvinphos Thiafenox, Thiodicarb, Thiofanox, Thiomethonon, Thionazin, Thuringiensin, Tralathenontrononium, Tronomenhrononium, Tronomenhrononium, Tronomenhrononium, Tronomenhrononium, Tronomenhrononium, Tronomenhrononium, Tronomenhrononium, Tronomenhrononium
  • Chemical or biological resistance inducers which protect the plant against phytopathogenic microorganisms such as fungi, bacteria, viruses or viroids can also be used as resistance-reducing protective substances.
  • Some compounds with resistance-inducing effects provide protection against insects or nematodes.
  • classes of substances with a resistance-inducing effect are benzothiadiazoles and their derivatives, mono- and dichloroisonicotinic acids and their derivatives, dichlorisothiazoles and their derivatives, dibromothiophenecarboxylic acids and their derivatives, salicylic acid and their derivatives and probenazoles.
  • the biological resistance inducers are microorganisms, e.g. fungi, bacteria or viruses useful for the plant which protect the plant from pathogenic organisms, e.g. against harmful fungi, bacteria, viruses or nematodes.
  • organisms in the coated plant material according to the invention which, as symbionts, such as, for example, as mycorrhizal fungi, or, for example, rhizobia in connection with nitrogen fixation, support the growth of plants.
  • the germination and growth of the plants can also be improved and the plant can be protected against pathogens and pests by the formation of specific metabolic products by microorganisms, which are used in combination with the plant material.
  • Another object of the invention is also the use of the coated biological material thus obtained as an artificial seed for sowing plants (artificial seeds).
  • the biodegradability of the polyester polyurethane polyureas used according to the invention and of the mixtures with the poly saccharide derivatives according to the invention was demonstrated as described below.
  • the biodegradability of the potting materials formed from the materials according to the invention has also been shown in compost and soil. After 4 weeks at the latest, the material was completely degraded; a control test with a biologically inactive substrate showed no degradation, so that disintegration of the investment material by hydrolysis or mechanical influences can be ruled out.
  • the degradation also took place in the presence of the additives possible according to the invention, e.g. Active substances, nutrients etc.
  • the compounds to be tested are placed in a suitable box in a 2 cm high mixture of rotten compost from a composting plant, Rottegrad IV.
  • the filled boxes are incubated in succession in an incubator for 4 weeks at 60, 50 and 37 ° C. Water losses are over the
  • Weight loss determined and balanced The pH of the compost is regularly measured during the incubation. If the measured value deviates from pH 7 by more than one unit, the water loss is compensated for by 100 mM potassium phosphate pH 7.0. After each week, a batch is broken off, the materials removed, cleaned, dried to constant weight at 80 ° C. and photographed. Immediately after drying, the weight loss of the material is determined by weighing again.
  • the batch is dried completely at 105 ° C. and the water evaporated is then replaced by a 0.1% HgCi2 solution.
  • Samples for the poisoned control are placed in the HgCi2 solution before being introduced into the compost mixture and then dried.
  • the control batch is incubated in exactly the same way as the batches to be tested.
  • a substance is then called classified as degradable if after 4 weeks no more sample substance can be detected in the non-poisoned mixture, but the sample in the poisoned mixture is unchanged.
  • the polyester-polyurethane-polyurea according to DE 19 517 185 is used as the polyester-polyurethane-polyurea.
  • water-soluble, biodegradable hydroxyalkyl cellulose ethers with an average molecular weight (number average) of about 10,000 to 200,000 g / mol and a degree of substitution with respect to the ether groups of about 0.5 to 1.5 are used as hydroxyethyl cellulose or hydroxypropyl cellulose.
  • Sterile cell suspensions of carrot were in 50 ml of hormone-containing Murashige-Skoog medium (MS medium; see Murashige T., Skoog F., Physiol. Plant. L5, 473-479, 1962) at 100 revolutions per minute and 25 ° C on a shaker in the dark.
  • MS medium hormone-containing Murashige-Skoog medium
  • the cell count was usually 0.5 x 10 4 - 1 x 10 5 cells / ml.
  • the sieved, washed cells were further incubated on the shaker as indicated above; After 2, 7 and 9 days there was a change of media, the cells being centrifuged off and resuspended in hormone-free medium. After 15 days the embryoids were harvested using a sieve with a mesh size of 75 ⁇ m. The suspension contained approximately 40 torpedoes / ml and 2,700 globular heart stages / ml.
  • the embryoids were suspended in 300 ml of a 3% alginate solution in semi-concentrated MS medium with 1% sucrose, added dropwise in 200 raM CaCi2 using a peristaltic pump and coacervated for 30 min. If necessary, the alginate-encapsulated embryoids were stored in sterile water at 4 ° C. and resuspended in semi-concentrated MS medium with 1% saccharode 24 h before the coating experiments.
  • the alginate balls were coated with a 40% aqueous polyester polyurethane polyurea dispersion (PU) and with 20% PU / 1% hydroxypropyl cellulose (HPC).
  • PU aqueous polyester polyurethane polyurea dispersion
  • HPC hydroxypropyl cellulose
  • the coating tests were carried out in a coating drum (diameter:
  • the liquid for coating was sprayed onto the alginate hydrogel balls rolling off in the coating drum using a 2-component nozzle. Air was used as the atomizing gas.
  • the volume flow of liquid for coating (40% PU or 20% PU / 1% HPC dispersion) was 100 g / h in each case. In the tests, a layer thickness of approximately 0.5 mm was applied.
  • the air temperature in the tests was approximately 20 ° C. and the air volume was matched to the sprayed-on amount of liquid at 19 m 3 / h.
  • Uncoated, PU and PU / HPC coated beads were placed on semi-concentrated MS agar with 1% sucrose and incubated at 25 ° C in low-light (approx. 1000 lux).
  • Germination rate from PU / HPC was 10 - 20% and after one week at 4 ° C 20 - 30%.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial mit biologisch abbaubaren Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schüttung aus Pflanzenmaterial unter ständiger Bewegung mit einer wäßrigen Dispersion aus Polyesterpolyurethanpolyharnstoff, Polysaccharide und/oder Polysaccharidderivaten besprüht und das eingetragene Wasser entfernt. Weiterhin wird die Verwendung des so umhüllten Pflanzenmaterials als künstliches Saatgut beschrieben.

Description

Verfahren zur UmhüHune von Planzenmaterial mit biologisch abbaubaren Polyurethan-Kunststoffen sowie dessen Verwendung als künstliches Saatgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial mit biolo- gisch abbaubaren Kunststoffen, wobei jedes Pflanzenteil eine eigene Hülle erhält. Derartig umhülltes Pflanzenmaterial kann z.B. als künstlicher Samen eingesetzt werden. Künstliche Samen sind umhüllte, ungeschlechtlich also vegetativ vermehrbare Pflanzenteile, die im Idealfall wie natürliche Samen zur Pflanzenproduktion eingesetzt werden. Voraussetzung für die kostengünstige Produktion künstlicher Samen ist neben der Entwicklung von automatisierbaren Massenvermehrungssystemen von
Pflanzenmaterial die Entwicklung von technischen, automatisierbaren Verfahren zum Umhüllen oder Beschichten des Pflanzenmaterials mit geeigneten Materialien. Die Umhüllung des Pflanzenmaterials ist notwendig zur Formgebung und zur mechanischen Stabilisierung, um eine Transport- und Lagerfähigkeit, sowie eine ausreichende Dosierbarkeit und Handhabbarkeit zu gewährleisten. Die künstliche
Samenhülle kann darüber hinaus als Depot für Nährstoffe und Pflanzenschutzwirkstoffe dienen. Die Abgabe/ Aufnahme von Nährstoffen und Feuchtigkeit durch die Hülle sollte kontrollierbar sein.
Ein umfassender Überblick zum Umhüllen von Pflanzenmaterial ist in „Synseeds",
Keith Redenbaugh, CRC Press, 1993, dargestellt. Üblich ist das Versprühen von Lösungen bzw. Suspensionen auf die Pflanzenpartikeln, wobei die Pflanzenpartikeln in rotierenden Trommeln bewegt werden, wie sie z.B. zum Tablettencoaten verwendet werden. Neben den sogenannten Sprayverfahren werden auch Tauchverfahren einge- setzt, bei denen das Pflanzenmaterial in eine entsprechende Lösung bzw. Suspension eingetaucht und herausgehoben wird. Polymere werden bislang in der Form von organischen Lösungen aufgesprüht. Nachteilig nach diesen Verfahren des Standes der Technik ist die häufig toxische Wirkung von organischen Lösungsmitteln auf Pflanzenmaterial .
Weiterhin sind sogenannte AbtropfVerfahren bekannt. Abtropfverfahren sind zur Ver- kapselung von Pflanzenteilen nur bedingt geeignet, da Kugeln entstehen, die nur statistisch mit Partikeln/Pflanzenteilen bestückt sind, nämlich keine, eine oder mehrere Partikel pro Einheit enthalten, sodaß nachtraglich ein Sortiervorgang benotigt wird, um die gewünschten einfach gefüllten Einheiten von den anderen zu trennen Individuell umhüllte Pflanzen sind aber kommerziell wünschenswert, weil sie eine „Einzel- korn"-Aussaat ermöglichen, und ein nachtragliches manuelles „Jäten" überflüssig machen
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial zur Verfügung zu stellen, bei dem Pflanzenteile mit einem biologisch abbaubaren Kunststoff unter physiologischen Bedingungen umhüllt werden, wobei gleichmaßige, agglomerationsfreie Umhullungsprodukte erhalten werden, die überwiegend nur ein Pflanzenteil pro Umhullungsprodukt enthalten
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man individuell umhüllte Pflanzenteile erhalt, wenn man eine bewegte Schuttung aus Pflanzenmaterial mit einer wäßrigen Dispersion aus Polyesterpolyurethanpolyharnstoff, Polysacchariden und/oder Poly- saccharid-Derivaten besprüht und das eingetragene Wasser aus der Hülle entfernt
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial mit biologisch abbaubaren Kunststoffen, wobei man eine Schuttung aus Pflanzenmaterial unter standiger Bewegung mit einer wäßrigen Dispersion aus
Polyesterpolyurethanpolyharnstoff, Polysacchariden und/oder Polysacchariden- derivaten besprüht und das eingetragene Wasser aus der Umhüllung des Pflanzenmaterials weitgehend entfernt
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren zum Umhüllen von Pflanzenmaterial wird die wäßrige Dispersion des biologisch abbaubaren Kunststoffs auf die bewegte Schuttung aus Pflanzenpartikeln gesprüht Die Bewegung der Schuttung ist notwendig, um eine Agglomeration der Partikeln aufgrund von Flussigkeitsbrucken zu verhindern und um ein gleichmaßiges Besprühen aller Partikeln zu gewahrleisten Das Wasser der aufge- sprühten wäßrigen Dispersion muß verdampft werden, um eine feste Hülle aus dem biologisch abbaubaren Kunststoff zu erhalten Die Bewegung der Schuttung aus Pflanzenpartikeln wird durch den Eintrag von mechanischer Energie erzeugt Der Ernergieeintrag kann mit Hilfe einer Dragiertrommel, einer Drehtrommel, einem Agglomerationsteller, einem Rotoragglomerator oder einem Mischer mit bewegten Werkzeugen erfolgen. Zum Verdampfen des aufgesprühten Wassers wird der Schüttung Trocknungsluft zugeführt. Die zugefuhrte Trocknungsluftmenge und -temperatur wird der zu verdampfenden Wassermenge angepaßt. Die Konzentration der Dispersion ist möglichst hoch zu wählen, um die zu verdampfende Wassermenge klein zu halten.
Das Pflanzenmaterial kann direkt umhüllt werden, es kann aber auch nach Einbettung in Ca-Alginathydrokugeln nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren umhüllt werden. Für die Einbettung wird das Pflanzenmaterial in einer Alginatlösung suspendiert und mittels einer peristaltischen Pumpe in eine Ionenlösung (meist CaC^) eingetropft, so daß das Alginat koazerviert. Das Verfahren zum Umhüllen arbeitet bei physiologischen Temperaturen (18°-30°C). Es erlaubt das schrittweise Auftragen von unterschiedlichen Polymeren mit denen dem Endprodukt „Künstlichen Samen" die ge- wünschten Eigenschaften verliehen werden.
Die biologisch abbaubaren, vollständig kompostierbaren Kunststoffe sind für Pflanzen untoxisch, gewährleisten einen Wasser- und Gasaustausch für die Pflanzen und fuhren zu befriedigenden Keimraten von umhülltem Pflanzenmaterial.
Das Pflanzenmaterial kann aus den folgenden Pflanzen stammen: nahrungs- und rohstoffliefernde Pflanzen, z.B. Getreide (z.B. Reis, Mais, Weizen, Gerste, Roggen, Hirse), Kartoffel, Leguminosen (z.B. Luzerne und Sojabohnen), Raps, Ölpalme, Zuckerrohr, Zuckerrübe, Sisal, Baumwolle, Miscanthus und Tabak; Gemüse und Gewürzpflanzen (z.B. Tomate, Kohlarten, Salat, Karotte, Aubergine, Melone, Gurke,
Spargel, Zwiebeln, Petersilie, Ingwer); Heilpflanzen wie Ginseng, Tollkirsche, Digitalis; Obst (z.B. Äpfel, Birnen, Kirschen, Weintrauben, Erdbeeren, Citrus, Mango, Papaya, Banane, Nüsse); Tee-, Kakao-, Kaffeesträucher; Forstpflanzen z.B. Coniferen wie Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Laubbäume z.B. Pappeln, Buchen, Eichen; Zierpflanzen z.B. Rose, Chrysantheme, Lilie, Amaryllis, Orchidee, Geranie, Begonie,
Nelke, Anthurium. Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyesterpolyurethanpolyharnstoffe sind aus der DE 19 517 185 bekannt.
Zu ihrer Herstellung werden unter Einhaltung eines Äquivalentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen von 1 : 1 bis 2: 1
a) eine Diisocyanatkomponente, bestehend aus
al) Hexamethylendiisocyanat oder
a2) Gemischen aus Hexamethylendiisocyanat mit insgesamt bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf Gemisch, l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- isocyanatomethyl-cyclohexan und/oder 4,4'-Diisocyanatodicyclohexyl- methan und/oder 1 -Methyl-2,4(6)-diisocyanatocyclohexan mit
b) eine Diolkomponente, bestehend aus
bl) mindestens einem Polyesterdiol eines aus dem Hydroxylgruppengehalt berechenbaren Molekulargewicht von 500 bis 10 000 aus (i) Adipin- säure und/oder Bernsteinsäure und (ii) mindestens einem Alkandiol mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder
b2) einem Gemisch derartiger Polyesterdiole mit bis zu 32 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente b), an gegebenenfalls
Ethergruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen,
c) eine Diaminkomponente in einer Menge von 2 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Gesamtmenge der in den Komponenten b) und c) vorliegenden, gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen, bestehend aus
cl) Diaminosulfonaten der allgemeinen Formel H2N-(-CH2-)n-NH-(-CH2-)m-SO3Me
oder
c2) Gemischen aus Diaminosulfonaten cl) mit bis zu 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente c), an Ethylendiamin, gegebenenfalls
d) hydrophile Polyetheralkohole der allgemeinen Formel
H-X-O-R
in einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten b), c) und d), sowie gegebenenfalls
e) Wasser, welches nicht in die Berechnung des Äquivalentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen eingeht,
umgesetzt, wobei in den genannten allgemeinen Formeln
m und n unabhängig voneinander für Zahlen von 2 bis 6 stehen,
Me für Kalium oder Natrium steht,
R für einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen steht, und
X eine Polyalkylenoxid-Kette des Molekulargewichtsbereichs 88 bis 4000 bedeutet, deren Alkylenoxideinheiten zumindest zu 40 % aus Ethylen- oxideinheiten und zum Rest aus Propylenoxideinheiten bestehen. Man erhalt so wäßrige Dispersionen von Polyesterpolyurethanpolyharnstoffen
Der benutzte Begriff "wäßrige Dispersion" soll auch wäßrige Losungen umfassen, die dann vorliegen können, wenn die Konzentration an hydrophilen Zentren in den Harnstoffgruppen aufweisenden Polyurethanen ausreichend hoch ist, um eine Wasser- loshchkeit zu gewahrleisten Oftmals handelt es sich bei den Dispersionen um wäßrige Systeme, die sowohl dispergierte als auch geloste Harnstoffgruppen aufweisende Polyurethane enthalten
Zur Herstellung der wäßrigen Dispersionen werden die bereits obengenannten Aus- gangsmateriahen a), b), c) und gegebenenfalls d) und/oder gegebenenfalls e) in den genannten Mengenverhältnissen eingesetzt
Die Diisocyanatkomponente a) besteht vorzugsweise ausschließlich aus Hexa- methylendiisocyanat
Die Diolkomponente b) besteht entweder aus bl) mindestens einem Polyesterdiol oder b2) aus einem Gemisch aus mindestens einem Polyesterdiol bl) mit bis zu 32, vorzugsweise bis zu 10 Gew -% mindestens eines, gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden Alkandiols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen
Geeignete Polyesterdiole bl) sind solche eines aus dem Hydroxylgruppengehalt errechenbaren Molekulargewichts 500 bis 10 000, vorzugsweise 1 000 bis 2 500 auf Basis von (i) Adipinsaure und/oder Bernsteinsaure und (ii) gegebenenfalls Ether- gruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie z B Ethylen- glykol, Diethylenglykol, 1 ,4-Butandiol, Neopentylglykol und/oder 1,6-Hexandιol Polyesterdiole, bei deren Herstellung ausschließlich Ethylenglykol und/oder 1,4- Butandiol als Diol eingesetzt worden sind, sind besonders bevorzugt
Bei den gegebenenfalls als Hydroxylgruppen aufweisenden Kettenverlangerungs- mitteln mitzuverwendenden, gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen handelt es sich um solche der soeben beispielhaft genannten Art Die Diaminkomponente c) besteht entweder aus cl) aus Diaminosulfonaten der bereits obengenannten allgemeinen Formel oder aus c2) Gemischen derartiger Diaminosulfonate mit Ethylendiamin, welches, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 90, vorzugsweise bis zu 70 Äquivalent-%, bezogen auf die gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Aminogruppen der Komponente c) zum Einsatz gelangt. Ganz besonders bevorzugte Diaminosulfonate sind die Kalium- oder Natriumsalze der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure.
Die Diaminkomponente c) wird im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente b) mitverwendet.
Bei der gegebenenfalls mitzuverwendenden Aufbaukomponente d) handelt es sich um hydrophile, einwertige Polyetheralkohole der allgemeinen Formel
H-X-O-R
in welcher
R und X die bereits obengenannte Bedeutung haben.
Bevorzugt sind solche derartige Polyetheralkohole, für welche
R für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen steht und
X für eine Polyalkylenoxidkette des Molekulargewichtsbereichs 500 bis 4 000 steht, in welcher mindestens 40, insbesondere mindestens 70 und besonders bevorzugt 100 % der vorliegenden Alkylenoxideinheiten, Ethylenoxideinheiten und die restlichen Alkylenoxideinheiten Propylenoxideinheiten darstellen. Bevorzugt können in einer Vorstufe durch die Wahl eines geeigneten Polysaccharids wie z.B. Alginat zunächst Pflanzenteile enthaltende Hydrogelkugeln erzeugt werden, die aus einem Polysaccharid bestehen.
Als erfindungsgemäße Polysaccharidkomponente des Hydrogels können sämtliche biologisch abbaubaren Polysacchande oder deren Derivate einzeln oder in Mischung verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise native und lösliche Stärke beliebiger Provenienz, Amylose, Amylopektin, Alginsäuren, Alginate, Carrageenan, Chitin, Chitosan, Dextran, Glycogen, Guar, Johannisbrotkernmehl, Laevan, Pektin, Pullulan, Tamaridenkernmehl, Xanthan und Hylan, sowie Cellulose beliebiger Provenienz.
Geeignet sind ebenfalls Cellulosederivate, wie z.B. Celluloseether, Celluloseester und Cellulosecarbamate.
Besonders geeignet sind z.B. Celluloseether wie Methylcellulose, Ethylcellulose oder Benzylcellulose mit durchschnittlichen Substitutionsgraden kleiner oder gleich 2.5,
Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Dihydroxypropylcellulose, Hydroxy- butylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Methyl- hydroxybutylcellulose, Ethylhydroxypropylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxyalkylcellulose, Sulfoalkylcellulose, Cyanoethylcellulose und deren Mischether. Besonders bevorzugt werden Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose oder Hydroxypropylcellulose eingesetzt. Weiterhin geeignet sind Polysacchridderivate insbesondere Cellulosederivate mit beliebigen Mischungen aus Ether-, Ester- und Carbamat- substituenten.
Die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polysaccharid-Kombinationen, im folgenden auch als "blend" bezeichnet, lassen sich durch Autoklavieren sterilisieren und sind vollständig biologisch abbaubar.
Desweiteren ermöglichen sie die Kontrolle und Einstellung weiterer Eigenschaften, nämlich von Wasserhaushalt, Formstabilität, Permeabilität für Sauerstoff und Nährstoffe, Einstellung physiologischer Bedingungen, mechanischer Abbau z.B. durch auskeimende Pflanzen, sowie Einlagerung und Permeabilität für Nähr-, Schutz- und Wirkstoffe. Es muß als überrraschend angesehen werden, daß die blends Kombinationen von Eigenschaften aufweisen, die für den Verwendungszweck, nämlich die Umhüllung von Pflanzenmaterial von Vorteil sind:
kann in wäßrigen Lösungsmitteln verarbeitet werden, kann bei physiologischen Temperaturen (18°-30°C) verarbeitet werden, kann durch Autoklavieren sterilisiert werden, ohne seine Eigenschaften zu verlieren. - ist vollständig biologisch abbaubar und kompostierbar. kann in einfachen, wirtschaftlichen Verfahren zur Verkapselung eingesetzt werden ist für Pflanzen untoxisch kann so verarbeitet werden, daß Wasser und Gasaustausch gewährleistet sind - führt zu befriedigenden Keimraten
Desweiteren kann in dem Verfahren die Festigkeit der Hülle durch Zugabe einer Salzlösung erhöht werden. Die Salzlösung wird entweder zusammen mit der wäßrigen Dispersion des biologisch abbaubaren Kunsstoffs versprüht oder aber die fertigen um- hüllten Pflanzenmaterialien werden in einer Salzlösung über einen zu wählenden Zeitraum gelagert. Durch die Menge und die Konzentration der Salzlösung sowie über die Einwirkszeit kann die Festigkeit und das Quellverhalten der Hüllen beeinflußt werden. Durch die Ionen der Salzlösung wird eine Koazervation des Polyesterpolyurethan- polyharnstoffs induziert.
Das Verfahren erlaubt die Beigabe von Zusätzen wie Nähr- oder Wirk- und Schutzstoffen.
So können auch abhängig vom umhüllten Pflanzenmaterial beliebige Nährsalz- mischungen und Zucker zugesetzt werden. Bei Nährstoffen handelt es sich um die abhängig vom Pflanzenmaterial gebräuchlichen und kommerziell erhältlichen Nährsalz- und Vitaminmischungen sowie um gegebenenfalls ebenfalls kommerziell erhältliche natürliche oder synthetische Phytohormone z.B. aus der Klasse der Auxine, Cyto- kinine, Gibbereline, Abscisinsäure, sowie ethylenbildende Substanzen. Desweiteren Verbindungen, die vitamin- oder phytohormonähnliche Wirkungen haben, wie z.B. Chlorocholinchlorid, Lipo-Oligosaccharide, Salicylsäurederivate.
In einer besonderen Ausführungsform können zum Schutz des sich teilenden
Pflanzenmaterials bakterizide, fungizide, insektizide, akarizide, nematizide und bei entsprechender natürlicher oder gentechnisch erzeugter Toleranz auch herbizide Wirkstoffe zugesetzt werden. Bei Schutzstoffen handelt es sich z.B. um Insektizide, z.B. aus den Klassen der Phosphosäurester, Carbamate, insbesondere Imidacloprid, oder z.B. um Fungizide aus den Klassen der Azole, insbesondere Triadimenol und
Tebuconazol.
Als Beispiele für Fungizide seien genannt:
2-Aminobutan; 2-Anilino-4-methyl-6-cyclopropyl-pyrimidin; 2',6'-Dibromo-2-methyl-
4'-trifluoromethoxy-4'-trifluoromethyl-l,3-thiazol-5-carboxanilid; 2,6-Dichloro-N-(4- trifluoromethylbenzyl)-benzamid; (E)-2-Methoximino-N-methyl-2-(2-phenoxyphe- nyl)-acetamid; 8-Hydroxychinolinsulfat; Methyl-(E)-2-{2-[6-(2-cyanophenoxy)-py- rimidin-4-yloxy]-phenyl}-3-methoxyacrylat; Methyl-(E)-methoximino[alpha-(o-tolyl- oxy)-o-tolyl]-acetat; 2-Phenylphenol (OPP), Aldimorph, Ampropylfos, Anilazin, Aza- conazol,
Benalaxyl, Benodanil, Benomyl, Binapacryl, Biphenyl, Bitertanol, Blasticidin-S, Bromuconazole, Bupirimate, Buthiobate, Calciumpolysulfid, Captafol, Captan, Carbendazim, Carboxin, Chinomethionat (Quinomethionat), Chloroneb, Chloropicrin, Chlorothalonil, Chlozolinat, Cufraneb,
Cymoxanil, Cyproconazole, Cyprofuram,
Dichlorophen, Diclobutrazol, Dichlofluanid, Diclomezin, Dicloran, Diethofencarb, Difenoconazol, Dimethirimol, Dimethomorph, Diniconazol, Dinocap, Diphenylamin, Dipyrithion, Ditalimfos, Dithianon, Dodine, Drazoxolon, Edifenphos, Epoxyconazole, Ethirimol, Etridiazol,
Fenarimol, Fenbuconazole, Fenfuram, Fenitropan, Fenpiclonil, Fenpropidin, Fenpropi- morph, Fentinacetat, Fentinhydroxyd, Ferbam, Ferimzone, Fluazinam, Fludioxonil, Fluoromide, Fluquinconazole, Flusilazole, Flusulfamide, Flutolanil, Flutriafol, Folpet, Fosetyl-Aluminium, Fthalide, Fuberidazol, Furalaxyl, Furmecyclox, Guazatine,
Hexachlorobenzol, Hexaconazol, Hymexazol, Imazalil, Imibenconazol, Iminoctadin, Iprobenfos (IBP), Iprodion, Isoprothiolan,
Kasugamycin, Kupfer-Zubereitungen, wie: Kupferhydroxid, Kupfernaphthenat, Kupferoxychlorid, Kupfersulfat, Kupferoxid, Oxin-Kupfer und Bordeaux-Mischung, Mancopper, Mancozeb, Maneb, Mepanipyrim, Mepronil, Metalaxyl, Metconazol, Methasulfocarb, Methfuroxam, Metiram, Metsulfovax, Myclobutanil, Nickeldimethyldithiocarbamat, Nitrothal-isopropyl, Nuarimol,
Ofürace, Oxadixyl, Oxamocarb, Oxycarboxin,
Pefurazoat, Penconazol, Pencycuron, Phosdiphen, Pimaricin, Piperalin, Polyoxin, Pro- benazol, Prochloraz, Procymidon, Propamocarb, Propiconazole, Propineb, Pyrazo- phos, Pyrifenox, Pyrimethanil, Pyroquilon, Quintozen (PCNB),
Schwefel und Schwefel-Zubereitungen,
Tebuconazol, Tecloftalam, Tecnazen, Tetraconazol, Thiabendazol, Thicyofen, Thio- phanat-methyl, Thiram, Tolclophos-methyl, Tolylfluanid, Triadimefon, Triadimenol, Triazoxid, Trichlamid, Tricyclazol, Tridemorph, Triflumizol, Triforin, Triticonazol, Validamycin A, Vinclozolin,
Zineb, Ziram,
8-tert.-Butyl-2-(N-ethyl-N-n-propyl-amino)-methyl-l,4-dioxa-spiro-[4,5]decan, N-(R)-( 1 -(4-Chlorphenyl)-ethyl)-2,2-dichlor- 1 -ethyl-3t-methyl- 1 r-cyclopropancarbon- säureamid (Diastereomerengemisch oder einzelne Isomere), [2-Methyl-l-[[[l-(4-methylphenyl)-ethyl]-amino]-carbonyl]-propyl]-carbaminsäure-l- methylethylester und l-Methyl-cyclohexyl-l-carbonsäure-(2,3-dichlor-4-hydroxy)-anilid.
Als Beispiele für Bakterizide seien genannt:
Bronopol, Dichlorophen, Nitrapyrin, Nickel-Dimethyldithiocarbamat, Kasugamycin, Octhilinon, Furancarbonsäure, Oxytetracyclin, Probenazol, Streptomycin, Tecloftalam, Kupfersulfat und andere Kupfer-Zubereitungen. Als Beispiele für Insektizide, Akarizide und Nematizide seien genannt:
Abamectin, Acephat, Acrinathrin, Alanycarb, Aldicarb, Alphamethrin, Amitraz, Avermectin, AZ 60541, Azadirachtin, Azinphos A, Azinphos M, Azocyclotin,
Bacillus thuringiensis, 4-Bromo-2-(4-chlorphenyl)-l-(ethoxymethyl)-5-(trifluorome- thyl)-lH-pyrrole-3-carbonitrile, Bendiocarb, Benfuracarb, Bensultap, Betacyfluthrin, Bifenthrin, BPMC, Brofenprox, Bromophos A, Bufencarb, Buprofezin, Butocarboxin, Butylpyridaben, Cadusafos, Carbaryl, Carbofuran, Carbophenothion, Carbosulfan, Cartap,
Chloethocarb, Chloretoxyfos, Chlorfenvinphos, Chlorfluazuron, Chlormephos, N-[(6- Chloro-3-pyridinyl)-methyl]-N'-cyano-N-methyl-ethanimidamide, Chlorpyrifos, Chlor- pyrifos M, Cis-Resmethrin, Clocythrin, Clofentezin, Cyanophos, Cycloprothrin, Cy- fluthrin, Cyhalothrin, Cyhexatin, Cypermethrin, Cyromazin, Deltamethrin, Demeton-M, Demeton-S, Demeton-S-methyl, Diafenthiuron, Diazinon,
Dichlofenthion, Dichlorvos, Dicliphos, Dicrotophos, Diethion, Diflubenzuron, Dimethoat,
Dimethylvinphos, Dioxathion, Disulfoton, Edifenphos, Emamectin, Esfenvalerat, Ethiofencarb, Ethion, Ethofenprox, Ethoprophos, Etrimphos,
Fenamiphos, Fenazaquin, Fenbutatinoxid, Fenitrothion, Fenobucarb, Fenothiocarb, Fenoxycarb, Fenpropathrin, Fenpyrad, Fenpyroximat, Fenthion, Fenvalerate, Fipronil, Fluazinam, Fluazuron, Flucycloxuron, Flucythrinat, Flufenoxuron, Flufenprox, Fluvalinate, Fonophos, Formothion, Fosthiazat, Fubfenprox, Furathiocarb, HCH, Heptenophos, Hexaflumuron, Hexythiazox,
Imidacloprid, Iprobenfos, Isazophos, Isofenphos, Isoprocarb, Isoxathion, Ivermectin, Lambda-cyhalothrin, Lufenuron,
Malathion, Mecarbam, Mevinphos, Mesulfenphos, Metaldehyd, Methacrifos, Metha- midophos, Methidathion, Methiocarb, Methomyl, Metolcarb, Milbemectin, Mono- crotophos, Moxidectin,
Naled, NC 184, Nitenpyram,
Omethoat, Oxamyl, Oxydemethon M, Oxydeprofos, Parathion A, Parathion M, Permethrin. Phenthoat, Phorat, Phosalon, Phosmet, Phos- phamidon, Phoxim, Pirimicarb, Pirimiphos M, Pirimiphos A, Profenophos, Pro- mecarb, Propaphos, Propoxur, Prothiophos, Prothoat, Pymetrozin, Pyrachlophos, Pyridaphenthion, Pyresmethrin, Pyrethrum, Pyridaben, Pyrimidifen, Pyriproxifen, Quinalphos,
Salithion, Sebufos, Silafluofen, Sulfotep, Sulprofos,
Tebufenozide, Tebufenpyrad, Tebupirimiphos, Teflubenzuron, Tefluthrin, Temephos, Terbam, Terbufos, Tetrachlorvinphos, Thiafenox, Thiodicarb, Thiofanox, Thiome- thon, Thionazin, Thuringiensin, Tralomethrin, Triarathen, Triazophos, Triazuron, Trichlorfon, Triflumuron, Trimethacarb,
Vamidothion, XMC, Xylylcarb, Zetamethrin.
Als resistenzreduzierende Schutzstoffe können außerdem chemische oder biologische Resistenzinduktoren Verwendung finden, die einen Schutz der Pflanze gegen phyto- pathogene Mikroorganismen wie Pilze, Bakterien, Viren oder Viroide bewirken.
Manche Verbindungen mit resistenzinduzierender Wirkung bewirken einen Schutz gegen Insekten oder Nematoden. Beispiele für Stoffklassen mit resistenzinduzierender Wirkung sind Benzothiadiazole und ihre Derivate, Mono- und Dichlorisonicotinsäuren und ihre Derivate, Dichlorisothiazole und ihre Derivate, Dibromthiophencarbonsäuren und ihre Derivate, Salicylsäure und ihre Derivate sowie Probenazole. Bei den biologischen Resistenzinduktoren handelt es sich um Mikroorganismen, wie z.B. für die Pflanze nützliche Pilze, Bakterien oder Viren, die einen Schutz der Pflanze vor patho- genen Organismen, z.B. vor schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren oder Nematoden bewirken.
Neben solchen Mikroorganismen können auch Organismen in den erfindungsgemäßen umhüllten Pflanzenmaterial verwendet werden, die als Symbionten, wie z.B. als Mykorrhiza-Pilze, oder aber, wie z.B. Rhizobien im Zusammenhang mit der Stickstoff-Fixierung, das Wachstum von Pflanzen unterstützen. Auch durch die Bildung spezifischer Stoffwechselprodukte durch Mikroorganismen, die in Kombination mit dem pflanzlichen Material eingesetzt werden, kann die Auskeimung und das Wachstum der Pflanzen verbessert und die Pflanze gegen Pathogene und Schädlingsbefall geschützt werden. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung des so erhaltenen umhüllten biologischen Materials als künstlichen Samen zur Aussaat von Pflanzen (künstliches Saatgut).
Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen eingesetzten Polyesterpoly- urethanpolyharnstoffe sowie der Mischungen mit den erfindungsgemäßen Poly- saccharidderivaten wurde wie unten beschrieben nachgewiesen. Die biologische Abbaubarkeit der aus den erfindungsgemäßen Materialien geformten Einbettungs- massen wurde ebenfalls in Kompost und Boden gezeigt. Nach spätestens 4 Wochen war das Material komplett abgebaut, ein Kontrollversuch mit biologisch nicht aktivem Substrat zeigte keinerlei Abbau, so daß eine Desintegration der Einbettungsmasse durch Hydrolyse oder mechanische Einflüsse ausgeschlossen werden kann. Der Abbau erfolgte auch in Gegenwart der erfindungsgemäß möglichen Zusätze wie z.B. Wirk- Stoffe, Nährstoffe etc.
Die zu testenden Verbindungen werden in einem geeignetem Kasten in eine 2 cm hohe Mischung aus durchgerottetem Kompost aus einer Kompostieranlage, Rottegrad IV, eingelegt. Die gefüllten Kästen werden in einem Brutschrank für jeweils 4 Wochen nacheinander bei 60, 50 und 37°C inkubiert. Wasserverluste werden über den
Gewichtsverlust bestimmt und ausgeglichen. Während der Inkubation wird regelmäßig der pH- Wert des Komposts gemessen. Wenn der gemessene Wert um mehr als eine Einheit von pH 7 abweicht, wird der Wasserverlust durch 100 mM Kalium- Phosphat pH 7,0 ausgeglichen. Nach jeweils 1 Woche wird ein Ansatz abgebrochen, die Materialien entnommen, gereinigt, bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und fotografiert. Unmittelbar nach dem Trocknen wird der Gewichtsverlust des Materials durch erneutes Wiegen bestimmt.
In der vergifteten Kontrolle wird der Ansatz komplett bei 105°C getrocknet und das dabei verdampfte Wasser dann durch eine 0,1 %ige HgCi2-Lösung ersetzt. Die
Proben für die vergiftete Kontrolle werden vor dem Einbringen in das Kompostgemisch in die HgCi2-Lösung eingelegt und dann getrocknet. Der Kontrollansatz wird genauso inkubiert wie die zu testenden Ansätze. Eine Substanz wird dann als abbaubar eingestuft, wenn nach 4 Wochen im unvergifteten Ansatz keine Probensubstanz mehr nachzuweisen, die Probe im vergifteten Ansatz jedoch unverändert ist.
Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele noch näher erläutert werden, ohne sie jedoch zu beschränken.
Beispiele
In den Beispielen wird als Polyesterpolyurethanpolyharnstoff der Polyesterpoly- urethanpolyharnstoff gemäß der DE 19 517 185 verwendet. Als Hydroxyethylcellu- lose bzw. Hydroxypropylcellulose werden in den Beispielen wasserlösliche, biologisch abbaubare Hydroxyalkylcelluloseether mit einem mittleren Molekulargewicht (Zahlenmittel) von ca. 10.000 bis 200.000 g/mol und einem Substitutionsgrad bezüglich der Ethergruppen von ca. 0,5 bis 1,5 verwendet.
Verkapseln und Coaten von Karottenembryoiden
Sterile Zellsuspensionen von Karotte (Daucus carota) wurden in 50 ml hormon- haltigem Murashige-Skoog-Medium (MS-Medium; vgl. Murashige T., Skoog F., Physiol. Plant. L5, 473-479, 1962) bei 100 Umdrehungen pro Minute und 25°C auf einer Schüttelmaschine im Dunkeln inkubiert.
Nach 7 Tagen wurden 150 ml der Zellsuspension über Siebe der Maschenweite 500 μm, 75 μm und 30 μm gegeben. Die Zellfraktion 30 μm bis 75 μm wurde mit hormonfreiem Medium abgespült, durch Zentrifugation bei 100 g sedimentiert und zweimal mit hormonfreiem Medium gewaschen und nach erneuter Zentrifugation in
20 ml hormonfreiem MS-Medium aufgenommen. Die Zellzahl betrug in der Regel 0,5 x lO4 - 1 x 105 Zellen/ml.
Diese Zellen wurden zur Induktion der Embryogenese eingesetzt. Die gesiebten, gewaschenen Zellen, wurden, wie oben angegeben auf der Schüttelmaschine weiter- inkubiert; nach 2, 7 und 9 Tagen erfolgte ein Medienwechsel, wobei die Zellen abzen- trifugiert und in hormonfreiem Medium resuspendiert wurden. Nach 15 Tagen wurden die Embryoide mittels eines Siebs der Maschenweite 75 μm geerntet. Die Suspension enthielt ca. 40 Torpedos/ml und 2 700 Globular-Heart-Stadien/ml.
Die Embryoide wurden in 300 ml einer 3 %igen Alginatlösung in halbkonzentrierten MS-Medium mit 1 % Saccharose suspendiert, mittels einer peristaltischen Pumpe in 200 raM CaCi2 eingetropft und 30 min koazerviert. Die alginatverkapsehen Embryoide wurden, wenn nötig, in sterilem Wasser bei 4°C gelagert und 24 h vor den Coating Versuchen in halbkonzentrierten MS-Medium mit 1 % Saccharode resuspendiert.
Die Alginatkugeln wurden mit einer 40 %igen wäßrigen Polyesterpolyurethan- polyharnstoffdispersion (PU) und mit 20 %iger PU/1 %iger Hydroxypropylcellulose (HPC) gecoatet.
Die Coatingversuche wurden in einer Dragiertrommel durchgeführt (Durchmesser:
0,35 m, Neigung der Trommelachse: 45°, Drehzahl: 34 1/min). Die Flüssigkeit zum Coaten wurde mit Hilfe einer 2-Stoffdüse auf die in der Dragiertrommel abrollenden Alginathydrogelkugeln gesprüht. Als Zerstäubungsgas wurde Luft verwendet. Der Mengenstrom an Flüssigkeit zum Coaten (40 %ige PU bzw. 20 %ige PU/1 %ige HPC-Dispersion) betrug jeweils 100 g/h. Bei den Versuchen wurde eine Schichtdicke von ca. 0,5 mm aufgetragen.
Zum Verdampfen der aufgesprühten Flüssigkeit wurde Luft auf die Oberfläche der bewegten Schüttung geblasen. Die Lufttemperatur betrug in den Versuchen ca. 20°C und die Luftmenge war mit 19 m3/h der aufgesprühten Flüssigkeitsmenge angepaßt.
Bei den Versuchen wurde jeweils eine Menge von 100 g Alginathydro kugeln eingesetzt.
Ungecoatete, PU und PU/HPC gecoatete Beads wurden auf halbkonzentrierten MS- Agar mit 1 % Saccharose ausgelegt und bei 25°C im Dauerschwachlicht (ca. 1000 lux) inkubiert.
Nach 4 Wochen waren:
- 100 % der ungecoateten Beads gekeimt, die sofort nach Verkapselung ausgelegt wurden.
30 % der ungecoateten Beads gekeimt, die 6 Tage in Wasser und anschließend 24 h in halbkonzentriertem MS-Medium mit 1 % Saccharose gelagert wurden. - o -
14 % der mit 20 % PU/1 % HPC-Dispersion gecoateten Beads gekeimt. 28 % der mit 20 % PU/1 % HPC-Dispersion gecoateten Beads gekeimt, die nach Coating noch 7 Tage bei 4°C in halbkonzentriertem MS-Medium mit 1 % Saccharose gelagert wurden.
Aus den mit 40 % PU beschichteten Beads keimte kein Embryoid aus, die Keimungsrate innerhalb der Beads wurde nicht bestimmt.
In einem unabhängigen Versuch mit kommerziell erworbenen Embryoiden betrug die Auskeimrate aus PU ca. 1 %, die Keimungsrate innerhalb der Hülle ca. 40 %. Die
Auskeimungsrate aus PU/HPC betrug 10 - 20 % und nach einer Woche bei 4°C 20 - 30 %.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Umhüllung von Pflanzenmaterial mit biologisch abbaubaren Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Schüttung aus Pflanzen- material unter ständiger Bewegung mit einer wäßrigen Dispersion aus Poly- esterpolyurethanpolyharnstoff, Polysaccharide und/oder Polysaccharidderiva- ten besprüht und das eingetragene Wasser entfernt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pflanzenmate- rial in Ca-Alginathydrokugeln eingebettet ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion bakterizide, fungizide, insektizide, akarizide, nematide und/oder herbizide Wirkstoffe und/oder resistenzreduzierende Schutzstoffe enthält.
4. Verwendung einer wäßrigen Dispersion aus Polyesterpolyurethanpolyharn- stoff, Polysacchariden und/oder Polysaccharidderivaten zur Umhüllung von Pflanzenmaterial.
5. Verwendung des gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 umhüllten Pflanzenmaterials als künstliches Pflanzensaatgut.
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