DD229396A1 - Mittel zur hemmung bzw. regelung der nitrifikation von ammoniumstickstoff in kulturboeden - Google Patents

Mittel zur hemmung bzw. regelung der nitrifikation von ammoniumstickstoff in kulturboeden Download PDF

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Hans-Joachim Hartbrich
Georg Hoh
Rudolf Walter
Werner Kochmann
Walter Steinke
Ulf Thust
Rolf-Dieter Werner
Wolfgang Walek
Christine Fieseler
Manfred Pallas
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Piesteritz Agrochemie
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Abstract

Die Erfindung betrifft Mittel zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation von Ammoniumstickstoff in Kulturboeden, die als Wirkstoffe 3,5-disubstituierte 1,2,4-Thiadiazole der allgemeinen Formelenthalten und die eine bessere Ausnutzung des mineralischen und organischen Duengemittelstickstoffs im Boden bewirken.

Description

Mittel zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation von Ammoniurastickstoff in Kulturböden
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Mittel zur Verhinderung bzw. Regelung der Nitrifikation von Ammoniumstickstoff, insbesondere aus mineralischen organischen Düngemitteln, in Kulturböden.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Amraoniumstickstoff unterliegt im Boden in relativ kurzer Zeit der mikrobiellen Umwandlung über die Zwischenstufe des Nitritstickstoffs zu Nitratstickstoff. Dieser Nitrifikationsprozeß wird maßgeblich von der Temperatur, der Bodenfeuchtigkeit, dem pH-Wert und der biologischen Aktivität des Bodens beeinflußt. Nitratstickstoff wird im Gegensatz zum Ämmoniumstickstoff nicht von den Sorptionsträgern des Bodens, Ton und Humus, sorbiert. Die Folge davon ist, daß Nitratstickstoff während des 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 Düngemittelstickstoffs betragen
Der ausgewaschene Stickstoff geht nicht nur für die ΕΤ
Ι π 7
α η n: ι ι) 1 ι' 0
nährung der Kulturpflanzen verloren, sondern es kommt darüber hinaus zur Anreicherung von Nitratstickstoff im Grundwasser. Dies kann im Zusammenhang mit der Trinkwasserversorgung zu gesundheitlichen Schaden bei Mensch und Tier führen. Neben den Auswaschungsverlusten treten jährlich erhebliche gasförmige Stickstoffverluste durch Denitrifikation des Nitratstickstoffs auf. Durch eine Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation mittels Chemikalien kann die Ausnutzung des Düngemittelstickstoffs entscheidend verbessert und somit der ökonomische Nutzen der Stickstoffdüngung erhöht werden.
Es ist bereits bekannt, daß für diese Zwecke u.a. Dichloralharnstoff, S.S-Dimethyltetrahydro-l.SiS-thiadiazin-2-thion(Dazomet), 2-Chlor-6-trichlormethylpyridin, Pentachlorphenol, 2-Amino-4-chlor-6-methylpyrimidin und andere Verbindungen verwendet werden können . Weiterhin sind einige Thiadiazole als Nitrifikationsinhibitoren bekannt (Dap.-PS 69-5827, 73-10177, 73-07054, 72-04964, 71-00247, 69-10131, 72-24389). Diese Verbindungen zur Hemmung der Nitrifikation weisen jedoch Nachteile auf, wie z.B. zu geringe Wirksamkeit, zu hohe Toxizität, aufwendige Herstellungsverfahren bzw. zu hohe Flüchtigkeit, die einer ökonomischen Anwendung entgegenstehen .
Eine zu hohe Flüchtigkeit der Wirkstoffe schränkt die Anwendungsverfahren sehr stark ein und läßt nur Einbringung in den Boden zu.
Ziel der Erfindung
Ziel der Erfindung ist es, Wirkstoffe zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation von Aramoniurastickstoff im Boden zur Verfügung zu stellen, die diese Nachteile nicht ausweisen, eine ausreichende Residualwirkung besitzen und alle Applikationsverfahren, insbesondere die Oberflächenapplikation, zulassen.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Oiese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß 3,5-disubstituierte 1,2,4-Thiadiazole der allgemeinen Formel I entwickelt wurden, die die Nitrifikation von Ammoniumstickstoff in Kulturböden hemmen .
N R1
In dieser Formel steht R. für Chlor, die Aminogruppe, die gegebenenfalls auch durch Alkylcarbonyl oder Alkoxycarbonylreste substituiert sein kann, für Alkyl- oder Alkenylthiogruppen und R„ für eine Mercapto- oder für Alkylthiogruppen, die gegebenenfalls Halogen, Carbonylgruppen oder Arylreste enthalten oder für Alkyl- oder Aralkylsulfonylgruppen .
Die erfindungsgemäßen Verbindungen können nach literaturbekannten Verfahren hergestellt werden, sind aber größtenteils in der Literatur noch nicht beschrieben worden . Sie sind zum Beispiel darstellbar durch Cyclisierung von Kaliumalkyl-cyanimidodithiocarbonaten mit Sulfurylchlorid (Verb. 1) bzw. anschließende Oxydation (Verb. 5 und 6), mit Chloramin (Verb. 2) bzw. anschließende Acylierung (Verb. 4 und 21), durch sukzessive Alkylierung von Salzen des 3,5-Dimercapto-l,2,4-thiadiazols (Verb. 3 und 18-20) und durch Umsetzung des S-Chlor-l^^-thiadiazol-S-sulfenylchlorids mit ungesättigten Verbindungen (Verb. 8,9,11) bzw. Ketonen (Verb. 7,10,12,14-17).
Die erfindungsgemäßen Mittel können im Gemisch mit oder gemeinsam mit festen oder flüssigen mineralischen oder organischen Düngemitteln, die Harnstoff und/oder Ammoniak und/oder Ammoniumstickstoff enthalten, angewendet werden. Sie können außerdem in Form eines festen oder flüssigen
Konzentrates, z.B. in Wasser oder im Gemisch mit einem festen, vermahlenen oder granulierten Trägerstoff zur Anwendung kommen.
Die erfindungsgemäßen Mittel können auch in Kombination mit anderen Agrochemikalien, wie z.B. Pflanzenschutz- und Schädlingsbekämpfungsmitteln und Bodenverbesserungsmitteln sowie in Kombination mit anderen agrotechnischen Maßnahmen appliziert werden.
Die neuen Mittel werden zweckmäßig kurz vor, gleichzeitig mit oder kurz nach Ausbringung der Düngemittel mit einer Aufwandraenge von 0,2 bis 200 kg Wirkstoff/ha, vorzugsweise 0,5 bis .60 kg/ha ausgebracht. Verwendet man sie zusammen mit einem festen oder flüssigen Dünger, so können sie mit 0,1 bis 50 Gew.-% des Düngemittelstickstoffs angewendet werden. Sie ermöglichen eine entscheidende Verbesserung der Ausnutzung des Düngemittelstickstoffs und erhöhen somit die Effektivität der Stickstoffdüngung .
Ausführungsbeispiele
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken.
Beispiel 1
Die folgenden in Tabelle 1 angeführten 3,5-disubstituierten 1,2,4-Thiadiazole wurden synthetisiert und mit den üblichen analytischen Methoden charakterisiert.
Tabelle 1
Wirkstoff-Nr. R. Rp Physikalische Konstanten
1 Cl SCH3 Fp 54-56 0C
2 NH2 SCH3 Fp 158-159 0C
3 SCH3 SH Fp 153-155 0C
4 NHCOCH2Cl SCH3 Fp 145-146 °C
Wirkstoff-Nr. R1 Cl R2 Physikalische Konstanten i
5 Cl SO2CH3 Fp 82-84 0C • Ν Fp 150-1520C
6 Cl SO2CH2C6H5 Fp 126-128 0C öl
7 Cl SCH2COCH3 öl öl
8 Cl SCH2ClCHCN Öl 3 Ö1 2CH3 öl
9 Cl Cl SCH2=CClCH2Cl öl Fp 102-1060C
10 11 Cl SCH(CH3)COCH3 SCH2CH2Cl öl Kp1 115 0C öl
12 SCH (COCH3)CH(CH3)2 öl Kp 125-290C
Cl Fp 117-119°C
Cl IM
13 Cl
14 Cl Cl
15 SCH2-CH=CH2 SCH2COC6H5
16 17 SCH2-CH=CH2 SCH(C6H5)COCH SCH(C6H5)COCH
18 SCH2-CH=CH2 SH
19 NHCOOCH3 SCH3
20 SC2H5
::21 SCH3
Beispiel 2
Die erfindungsgemäßen Mittel wurden als Harnstoff-Wirkstoff geraisch einem schwarzerdeähnlichen sandigen Lehmboden zugesetzt und gleichmäßig vermischt. Die Konzentration beträgt 16 ppm (auf Bodenmasse bezogen) bei einer Stickstoffgäbe von 20 mg, N/100 g Boden. Nach Befeuchten des Bodens auf 50 % der maximalen Wasserkapazität wurde bei 20 0C 28 Tage inkubiert und danach der gebildete Nitrat- bzw. Nitritstickstoff bestimmt. Als Kontrolle diente die gleiche Harnstoffangabe zum Boden wie in den Prüfvarianten.
Die Berechnung der Hemmwirkung in Prozent erfolgte nach
a - b a - c
. 100 = % Hemmung
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 2 hervor.
Tabelle 2
Hemmung der Nitrifikation in Prozent nach 28 Tagen Inkubation
Wirkstoff-Nr . % Hemmung
1 81
2 75
3 74
4 64
5 99
6 74
7 87
8 84
9 84
10 76
11 68
12 64
13 95 14 100
15 96
16 83
17 92
18 77
19 79
20 61
21 74
Wirkstoff-Nr. % Hemmung
3,5-Dimethyltetrahydro-1,3,5-thiadiazin-2-thion (Dazomet)
18 Dichloralharnstoff 31

Claims (6)

  1. Erfindungsanspruch
    1. Mittel zur Hemmung bzw. Regelung der Nitrifikation von Aramoniumstickstoff in Kulturböden gekennzeichnet dadurch, daß sie als Wirkstoffe eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel,
    N r— R1
    in der R1 für Chlor, die Aminogruppe, die gegebenenfalls auch durch Alkylcarbonyl- ader Alkoxycarbonylreste substituiert sein kann, für Alkyl- oder Alkenylthiogruppen und R2 für eine Mercapto- oder für Alkylthiogruppen, die gegebenenfalls Halogen, Carbonylgruppen oder Aryl- bzw. Hetarylreste enthalten oder für Aryl- oder Hetarylthiogruppen sowie Alkyl- oder Aralkylsulfonylgruppen steht, enthalten.
  2. 2. Mittel zur Hemmung der Nitrifikation nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Wirkstoffe der allgemeinen Formel allein oder gemeinsam mit festen oder flüssigen mineralischen oder organischen Düngemitteln, die Harnstoff und/oder Ammoniak und/oder Araraoniumstickstoff enthalten oder freisetzen, in Form eines festen oder flüssigen Konzentrates oder im Gemisch mit einem festen, vermahlenen oder granulierten Trägerstoff zur Anwendung kommen .
  3. 3. Mittel zur Hemmung der Nitrifikation nach Punkt 1 und
    2 dadurch gekennzeichnet, daß sie gemeinsam mit anderen Agrochemikalien und/oder agrotechnischen Maßnahmen zur Anwendung kommen .
  4. 4. Mittel zur Hemmung der Nitrifikation nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie vor, gleichzeitig mit
    oder nach der Düngerapplikation zur Anwendung kommen.
  5. 5. Mittel zur Hemmung der Nitrifikation nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Aufwandmenge
    von 0,2 bis 200 kg Wirkstoff/ha, vorzugsweise 0,5 bis 60 kg/ha appliziert werden.
  6. 6. Mittel zur Hemmung der Nitrifikation nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß sie den Düngemitteln in Mengen von 0,1 bis 50 Gewichtsprozenten des Düngemittelstickstoffs beigefügt werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005007636A1 (de) * 2003-07-16 2005-01-27 Skw Stickstoffwerke Piesteritz Gmbh 1,2,4- thiadiazol-5-thioverbindungen und deren derivate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als urease- und nitrifikationsinhibitoren
DE102008020785A1 (de) 2008-04-25 2009-10-29 Skw Stickstoffwerke Piesteritz Gmbh Verwendung von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005007636A1 (de) * 2003-07-16 2005-01-27 Skw Stickstoffwerke Piesteritz Gmbh 1,2,4- thiadiazol-5-thioverbindungen und deren derivate, verfahren zu ihrer herstellung und ihre verwendung als urease- und nitrifikationsinhibitoren
DE10332288B4 (de) * 2003-07-16 2009-07-30 Skw Stickstoffwerke Piesteritz Gmbh Verwendung von 1,2,4-Thiadiazol-5-thioverbindungen und deren Derivate als Ureaseinhibitoren
DE102008020785A1 (de) 2008-04-25 2009-10-29 Skw Stickstoffwerke Piesteritz Gmbh Verwendung von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation
WO2009129939A3 (de) * 2008-04-25 2010-05-27 Skw Stickstoffwerke Piesteritz Gmbh 5-amino-1, 2, 4-thiadiazol und ihre derivaten sowie verwendung zur hemmung bzw. steuerung der nitrifikation und deren verfahren zur herstellung
DE102008020785B4 (de) 2008-04-25 2021-11-04 Skw Stickstoffwerke Piesteritz Gmbh Verwendung von einfachen Derivaten von 5-Amino-1,2,4-thiadiazol zur Hemmung bzw. Steuerung der Nitrifikation

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