DE4404860A1 - Verfahren zur Entwicklung und zum Einsatz des Pflanzenstärkungsmittels PHYTO-VITAL - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Entwicklung eines biogenen Pflanzenstärkungsmittels mit der geschützten Handelsbezeichnung PHYTO-VITAL® (sowie Zusatzkennzeichnungen je nach spezieller galenischer Zubereitungsform für spezielle Einsatzgebiete) auf der Grundlage eines Wirkstoffes bzw. Wirkstoffgemisches von Ligninsulfonsäuren/Ligninsulfonaten bzw. nativen Ligninen oder Modifizierungen oben genannter Stoffe.

Die erfindungsgemäßen Mittel werden bevorzugt zur Induktion und zur Verstärkung der natürlichen Abwehrkräfte der Pflanzen zur Vermeidung oder zur Verminderung der schädlichen Auswirkungen parasitärer Schadorganismen, Toxine oder anderer biotischer oder abiotischer Umweltschadstoffe auf Pflanzen eingesetzt. Die Erfindung kann in der Pflanzenproduktion und im Umweltschutz angewendet werden. Das erfindungsgemäße Pflanzenstärkungsmittel PHYTO-VITAL® ist bei der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft der Bundes­ republik Deutschland in Braunschweig unter der Nummer SM 0054-00-00 registriert.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die technische Lehre und das Verfahren zur Entwicklung und zum Einsatz des erfindungsgemäßen biogenen Pflanzenstärkungsmittels PHYTO-VITAL® (siehe Anwendungsbeispiel 1 wie es bei der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft der Bundesrepublik Deutschland in Braunschweig unter der Registriernummer SM 0054-00-00 am 18. Januar 1994 registriert wurde.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate als Pflanzenschutzmittelwirkstoff zur antiphytoviralen Chemotherapie pflanzlicher Virosen (Patent DD 2 44 908 A1) oder zur Wirkungsverstärkung für antiphytoviral wirkende Pflanzenschutzmittelwirkstoffe (Patent DD 2 87 402 A5) eingesetzt werden können. Diese Erfindungen wurden vom gleichen Autor der vorliegenden Erfindung gemacht.

Bis zum Zeitpunkt der obengenannten Erfindungen wurden Ligninsulfonate lediglich als inerte Zusatzstoffe bzw. als Netz-, Dispergier- oder Emulgiermittel ohne Wirkstoffeigenschaften in der Patentliteratur (DD 2 80 687 A1, DD 2 40 830 A1) genannt und als Inhaltsstoffe von Sulfitablaugepulver zur Zubereitung von Formulierungen verwendet. Es ist weiterhin bekannt, daß verschiedene Naturstoffe als "Alternativpräparate" im Unterschied zu Pflanzenschutzmitteln als Pflanzenstärkungsmittel, vor allem unter ökologischen und ökotoxikologischen Beweggründen, entwickelt wurden und eingesetzt werden, um den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln mit allen bekannten Nachteilen auf die Umwelt, den Mensch, das Tier und die Pflanze zu vermeiden oder einzuschränken.

Dieser Stand der Technik als auch die gegenwärtig im Handel befindlichen Pflanzenstärkungsmittel werden zum Beispiel in der Zeitschrift Gesunde Pflanzen 45. Jahrgang 1993, Heft 2 (S. 43 bis 46, 47 bis 49, 50 bis 53), Heft 3 (S. 98 bis 105) und Heft 7 (S. 247 bis 249) beschrieben.

Die beschriebenen Pflanzenstärkungsmittel bzw. "Alternativpräparate" zu chemischen Pflanzenschutz­ mitteln weisen leider zumeist den Nachteil einer unsicheren Wirkung auf.

Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate oder native Lignine sowie Modifikationen waren als Wirkstoffe für Pflanzenstärkungsmittel bisher nicht bekannt. Erst die vorliegende Erfindung erschließt dieses Einsatzziel.

Damit grenzt sich die vorliegende Erfindung vom Entwicklungsziel und Anwendungsziel sowie der erschlossenen Anwendungsbereiche von dem bisherigen Einsatzziel (DD 2 44 908 A1 und DD 2 87 402 A5 - Verwendung von Ligninsulfonsäuren/Ligninsulfonate als Pflanzenschutzmittel - Wirkstoff gegen pflanzenpathogene Viren) durch eigenständige Erfindungshöhe ab; ergänzt aber auch gleichzeitig oben genannte Erfindungen. In diesem Zusammenhang muß auch auf die vom Gesetzgeber gemachten Unterschiede zwischen Pflanzenschutzmitteln, Pflanzenstärkungsmitteln und Pflanzenhilfsmitteln hingewiesen werden.

Das Pflanzenschutzgesetz des Bundeslandwirtschaftsministerium der Bundesrepublik Deutschland, Stand 01. 06. 1992, unterscheidet nach 2 Abs. 1 Nr. 9a und b Pflanzenschutzmittel und nach 2 Abs. 1 Nr. 10 Pflanzenstärkungsmittel.

Der Zweck von Pflanzenstärkungsmitteln ist ausschließlich die Erhöhung der Widerstandskraft von Pflanzen gegen Schadorganismen. Diesem Zweck dient vorwiegend die Entwicklung und Anwendung des Pflanzenstärkungsmittels PHYTO-VITAL®. Deshalb wurde es auch als Pflanzenstärkungsmittel gemäß §31 Pflanzenschutzgesetz bei der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft in Braunschweig angemeldet und dort zu diesem Verwendungszwecke registriert (Nr. SM 0054-00-00). Nicht zu übersehen sind für das breite Anwendungsgebiet das Pflanzenstärkungsmittel PHYTO-VITAL® (s. Ausführungsbeispiel 1) gewisse Überschneidungen zu den Pflanzenhilfsmitteln. Pflanzenhilfsmittel werden nach 1 Abs. 1 Nr. 5 des Düngemittelgesetztes als Stoffe ohne wesentlichen Nährstoffgehalt definiert, die dazu bestimmt sind, auf Pflanzen einzuwirken.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird PHYTO-VITAL® als "biogenes Mittel" oder "Biomittel" deklariert.

Eine Legaldefinition gibt es dafür nicht aber üblicherweise werden als "Biomittel" solche Stoffe angesprochen, die nicht aus der chemischen Synthese eines Labors hervorgegangen sind.

Das trifft für den Wirkstoff bzw. die modifizierten Wirkstoffe für PHYTO-VITAL® zu, da es ursprünglich Ligninstoffe sind, die durch geeignete Aufschlußverfahren aus Naturstoffen isoliert werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf der Wirkstoffgrundlage von Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonaten und/oder nativen Ligninen in der ursprünglich gewonnenen Form oder durch chemisch, technisch, biotechnologisch modifizierte Formen des Ausgangsproduktes, hochwirksame Pflanzenstärkungsmittel zu entwickeln, die sowohl für spezifische Anwendungsgebiete und auch in der Anwendungsbreite, Anwendungstechnik als auch in der Sicherheit der Anwendung bisher bekannten Pflanzenstärkungsmitteln überlegen sind. Außerdem sollen die erfindungsgemäßen Präparate der EG- Norm zur Erzeugung von Bioprodukten aus dem ökologischen Landbau genügen. Ein weiteres Ziel ist es, die Mängel der bisher im Handel befindlichen Pflanzenstärkungsmittel, wie unter der Charakteristik der bekannten technischen Lösungen beschrieben, zu beseitigen und die Palette der eingeführten Mittel durch hochwirksame Präparate und Anwendungsverfahren zu ergänzen. Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst daß durch zielgerichtete Untersuchungen an Zellkulturen sowie mit biorheologischen Untersuchungen an Pflanzenpreßsäften, Experimente an Ganzpflanzen und an Stengelschnittlingskulturen erkannt wurde, daß z. B. Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate als Präparation mit einem mittleren Mol.Gew. von 13 700 (Fraktionsbereich 5000 bis < 100 000) als Resistenzinduktoren zur Stimulierung der natürlichen Abwehrkräfte der Pflanzen gegenüber dem Befall mit Viren, Pilzen und Bakterien wirken. Die erfindungsgemäßen Mittel zeigten bei Tests an pflanzlichen und tierischen Zellkulturen selbst bei sehr hohen Konzentrationen keine toxische Wirkung.

Infolge der Behandlung der Pflanzen mit den erfindungsgemäßen Mitteln werden die Pflanzen vor entsprechenden Schädigungen bewahrt und die Schäden in ihrer Auswirkung stark vermindert. Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate stärken auch die Abwehrbereitschaft der Pflanzen gegenüber den Befall mit anderen biotischen Schadorganismen und Schadstoffen als auch gegenüber den schädlichen Auswirkungen von Umweltschadstoffen. Die durch Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate induzierte Resistenz (Abwehrbereitschaft) bei Pflanzen ist eine systemische Resistenz, erstreckt sich also in mehr oder minder ausgeprägter Form auf die gesamte Pflanze. Eine lokale Applikation an Blättern, Wurzeln oder anderen Pflanzenteilen führt zur Abwehrbereitschaft der gesamten Pflanze (systemischer Schutz).

Pflanzen, die über ein genetisch angelegtes Resistenzpotential verfügen, werden durch den Resistenzinduktor Ligninsulfonsäure bzw. Ligninsulfonat am stärksten zur Krankheitsabwehr angeregt. Bei Pflanzen mit einem geringen Resistenzpotential oder nicht vorhandenem Resistenzpotential ist die Induktionswirkung von Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonaten weniger ausgeprägt. Nach bisherigen Erkenntnissen wird mit großer Wahrscheinlichkeit durch Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonat vor allem der "Phenolstoffwechsel" der Pflanzen beeinflußt. Endogene Phenole spielen als pflanzeneigene Abwehrstoffe eine erhebliche und vielgestaltige Rolle (Pathogenabwehr, Förderung der Barrierebildung bei verletztem Pflanzengewebe, Schutz des Pflanzengewebes als Antioxidantien vor aggressiven Stoffen und Radikalen usw.). In Wechselbeziehung zwischen Wirkstoff (erfindungsgemäße Mittel) und Pflanze bildet die Pflanze auch Abwehrmechanismen aus, die sich nachteilig auf die Vermehrung , Replikation und Ansiedlung von Krankheitserregern auf und in der Pflanze auswirken. Aber auch die Bildung von "krankheitsabwehrenden Pflanzenproteinen" (Eiweißschutzstoffe) bzw. für die Pathogenabwehr relevante Enzyme (PR-Proteine) kann durch Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel mit sehr großer Wahrscheinlichkeit angeregt werden.

Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate sind organische Polyanionen und fungieren auch als Ionenaustauscher. Ionenaustauschvorgänge haben Einfluß auf Zell- und Gewebereaktionen, die auch die Krankheitsabwehr günstig beeinflussen. Ionenaustauschvorgänge und die Verschiebung von Ionen- Gleichgewichten erklären weiterhin das Zustandekommen zahlreicher pharmakologischer Reaktionen, die noch ungenügend erforscht sind, aber den gesamten Organismus beeinflussen.

Die Affinität von Ionenaustauschern steigt mit deren Molekulargewicht und damit auch ihre Adsorptionsfähigkeit für Umweltschadstoffe. Die Abwehrmechanismen von Pflanzen sind komplexer Natur und die einzelnen Abwehrmechanismen wirken sowohl nebeneinander als auch miteinander. Erfindungsgemäß wurde erkannt, daß durch die Applikation von Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonaten als Resistenzinduktoren der "Verteidigungsstoffwechsel" der Pflanzen beschleunigt und die Pflanze in einen "Abwehrzustand" versetzt wird, bevor sie von den eigentlichen Schadorganismen und Schadstoffen befallen wird. Pflanzen mit einem schwach ausgebildeten Abwehrmechanismus können durch Induktion zusätzlicher Abwehrmechanismen durch die erfindungsgemäßen Mittel und Präparationen in einen "stärkeren Abwehrzustand" versetzt werden.

Das breite Wirkungsspektrum der Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate, nativen Lignine sowie deren chemischen, technischen und biotechnologischen Modifikationen erklärt auch die vielfältigen Möglichkeiten des Einsatzes als Pflanzenstärkungsmittel (Ausführungsbeispiel 1).

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin dadurch gelöst, daß durch Modifizierungen der gewonnenen Ausgangssubstanzen (Anwendungsbeispiele 3a, b, c) und die Herstellung bzw. Zubereitung der erfindungsgemäßen Mittel nach bestimmten Verfahren und durch spezifische galenische Zubereitungen (trägerfixierte Präparate) als Target- und/oder Retard-Prinzipien zur Anwendung kommen können.

Damit wird erfindungsgemäß die Wirkungssicherheit der Präparate erhöht, es werden spezielle Einsatzbereiche erschlossen und die Nachteile bisheriger Präparate (Wirkungsunsicherheit, Unfähigkeit wasserlöslicher Wirkstoffe lipophile Pflanzenoberflächen zu durchdringen, geringe Wirkungsdauer) werden ausgeglichen.

Dem Naturschutzgedanken und den immer mehr in den Vordergrund treten den "Naturheilverfahren" entsprechen die homöopathischen Zubereitungsformen des erfindungsgemäßen Resistenzinduktors in besonderer Weise.

Die entwickelten Wirkstoffe (Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate, nativen Lignine) und deren chemischen, technischen und biotechnologischen Modifikationen sind in ihren Zubereitungsformen und Rezepturen umweltfreundlich, da sie weder auf den Menschen, das Tier, die Pflanze die Natur- und deren Wirkungsgefüge nachteilige Wirkungen haben. Es sind Grundstoffe aus der Natur und sie werden in harmonischer Weise durch Umsetzungsprozesse (mikrobielle Polymerisation zu Huminstoffen) wieder in den natürlichen Kreislauf der Natur einbezogen. Damit ist mit den erfindungsgemäßen Mitteln die Erzeugung von anerkannten Bio-Produkten aus dem ökologischen Landbau möglich, da die Anwendung dieser Mittel sich in die gesetzlichen Bestimmungen der Europäischen Wirtschaftsgemeinschaft (EWG- Verordnung Nr. 2092191 des Rates über den Ökologischen Landbau und die entsprechende Kennzeichnung der landwirtschaftlichen Erzeugnisse und Lebensmittel; verbindlich ab 01. Januar 1993) sinnvoll einordnen lassen.

Ausführungsbeispiele Anwendungsbeispiel 1 Gebrauchsinformation PHYTO-VITAL®, wie unter Reg.-Nr. 0054-00-00 bei der BBA Braunschweig registriert

PHYTO-VITAL® ist ein ungiftiges Naturprodukt aus dem Holzaufschluß ohne schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch, Tier, Pflanze und den Naturhaushalt.

PHYTO-VITAL® ist ein Pflanzenstärkungsmittel zur Erhöhung der natürlichen Abwehrkräfte der Pflanzen zur Vermeidung oder Verminderung der schädlichen Auswirkungen von parasitären Schadorganismen (vor allem Viren, Bakterien, Pilze) auf Pflanzen und wirkt besonders gut bei Pflanzen mit vorhandenem Resistenzpotential.

Es fördert bei Pflanzen die Stimulierung und Verstärkung der natürlichen Abwehrkräfte (Resistenzinduktion) sowie das Wurzelwachstum. PHYTO-VITAL® bindet und inaktiviert Bakterientoxine und Pilztoxine sowie Umweltgifte und wird deshalb auch zum Einsatz im ökologischen Landbau, Forst und im Umweltschutz zur Verminderung von Pflanzenschäden empfohlen.

Anwendungsart

PHYTO-VITAL® ist sehr gut wasserlöslich und soll in der Regel als wäßrige Lösung (sprühen, spritzen, gießen) in einer Wassermenge von 200 bis 600 Liter Wasser/ha ausgebracht werden. Die Ausbringung mit dem Hubschrauber auf größeren Flächen (ca. 50 bis 70 Liter Wasser/ha) oder Versprühen des Präparates erhöht den Behandlungserfolg (Verwirbelungseffekt).

Es kann aber auch als Pulver (Staubentwicklung) ausgestreut, in die Erdoberfläche eingearbeitet oder dem Kultursubstrat beigemischt werden.

Es wirkt über die Blätter und auch über die Wurzeln.

Wechselwirkungen mit Pflanzenschutzmitteln können in der Weise auftreten, daß die Wirkung von Pflanzenschutzmitteln verstärkt wird (Synergismus). Üppige Stickstoffdüngung mindert die Wirkung von PHYTO-VITAL®.

Anwendungszeitpunkte

PHYTO-VITAL® soll vor allem zur vorbeugenden Wirkung etwa eine Woche bis 3 Tage vor der Gefahr eines erhöhten Schaderreger- oder Schadstoffauftretens (Warndienstinformationen des Pflanzenschutz­ dienstes beachten) angewendet werden, damit sich die Abwehrkräfte der Pflanzen rechtzeitig und ausreichend entwickeln können.

Der Einsatz bei bereits geschädigten Pflanzen vermindert den weiteren Schadensverlauf und die Auswirkungen der Schäden, da die Pflanzen physiologisch gestärkt werden.

Die Behandlungen können im Abstand von 4 Wochen wiederholt werden.

Anwendungsgebiete und Aufwandmengen 1. Landwirtschaftliche Kulturpflanzen einschließlich Wiesen und Weiden sowie im Futterpflanzenbau

3 kg bis 5 kg/ha (in Wasser gelöst) je nach Entwicklungszustand der Pflanzen.

Die Behandlung kann nach 4 Wochen wiederholt werden.

Letzte Behandlung 2 Wochen vor der Ernte oder vor dem Weideauftrieb.

2. Forstkulturen

Minderung der schädlichen Auswirkungen von Infektionen, Schaderregerbefall, Umweltschadstoffen und Verletzungen.

Behandlungen zu den Warndienstterminen und bei Schadensfällen, im Bedarfsfall Behandlung wiederholen.

2 kg bis 4 kg/ha (in Wasser gelöst) je nach Bestandsdichte.

PHYTO-VITAL® ist ökologisch unbedenklich und wird in den natürlichen Stoffkreislauf einbezogen.

3. Obstbau (einschließlich Baumschulen) und Weinbau

1,5 kg bis 3 kg/ha (in 400 bis 1000 Liter Wasser gelöst).

Bäume oder Rebstöcke angießen bzw. im Stamm-Wurzel-Bereich Präparat verspritzen. Die Bäume oder Rebstöcke können auch durch Verspritzen des Präparates behandelt werden. Blühende Bestände sollen nicht behandelt werden. Bei Fruchtausbildung ist vorher die Fruchtempfindlichkeit zu testen.

Die Behandlung kann jeweils nach 4 Wochen wiederholt werden, bis spätestens 2 Wochen vor der Ernte. Bei Verwendung von PHYTO-VITAL® und Anbau von Sorten mit guten Resistenzpotential kann ökologischer Obst- und Weinbau betrieben werden.

4. Ökologischer Landbau

- Soll bei der Erzeugung von Bioprodukten auf den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln verzichtet oder dieser stark eingeschränkt werden, dann: 3 kg bis 5 kg/ha (in Wasser gelöst).

Empfohlen werden 3 Behandlungen über die gesamte Vegetationsperiode jeweils im Abstand von 4 Wochen. Letzte Behandlung 2 Wochen vor der Ernte.

- Vorbeugend für eine gesunde Pflanzenentwicklung Beimischung zum Saat- und Pflanzgut vor dem Einbringen in den Boden.

4 g bis 6 g je kg/Saat- oder Pflanzgut.

Eine zweite Behandlung (1,5 kg bis 3 kg/ha in Wasser gelöst) wird 3 Wochen nach Aufgang der Pflanzen oder vor der Gefahr eines erhöhten Schaderregeraufkommens empfohlen.

- Verminderung der Schäden durch Bodenmüdigkeit infolge von Fruchtfolgefehlern oder Monokultur 8 kg bis 10 kg/ha (in Wasser gelöst) vor der Aussaat oder dem Auspflanzen auf den Boden spritzen und oberflächlich einarbeiten (mit Saatbettbereitung kombinieren).

Eine 2. und 3. Behandlung wird jeweils im Abstand von 4 Wochen empfohlen (5 kg/ha in Wasser gelöst) zwischen die Pflanzenreihen ausbringen und oberflächlich einarbeiten.

- Minderung von Einlagerungsverlusten durch Fäulnis oder anderweitigem Verderb bei Kartoffeln, Rüben, Möhren u. ä., Gemüse und Obst.

5 g/kg Erntegut, Erntegut vor der Einlagerung leicht und gleichmäßig bestäuben.

5. Gartenbau und Gewächshauskulturen sowie Anwendung im Hausgarten und bei Zimmerpflanzen

1 g bis 3 g je Liter Wasser bzw. 600 g bis 1,8 kg/ha.

Pflanzen bis zur Tropfnässe behandeln (spritzen, gießen) oder Boden wie üblich feucht angießen. Es wird empfohlen, vorher Verträglichkeitstests durchzuführen, da empfindliche Pflanzensorten verschieden empfindlich reagieren. Die Behandlung kann nach 4 Wochen wiederholt werden. Letzte Behandlung 2 Wochen vor der Ernte.

6. Speziale Einsatzgebiete

Anzucht von gesunden Meritemkulturen und Einsatz bei Hydroponikkulturen 50 mg bis 300 mg je Liter Wasser bzw. Nährlösung.

Vorher soll ein Verträglichkeitstest auf Sortenempfindlichkeit durchgeführt werden. Eine weitere Zugabe des Präparates zur Nährlösung nach 4 Wochen wird empfohlen.

Beispiel 2 Herstellung und Zusammensetzung der Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate und der nativen Lignine (Kurzbezeichnung LSS-Konzentrate) Großtechnische Herstellung der LSS-Konzentrate mit ständig garantierten Qualitätseigenschaften (repräsentative Qualitätsprodukte)

"Ligninsulfonsäure-Konzentrate" (LSS-Konzentrate) sind Substanzen, die auf unterschiedliche Art und Weise und mit unterschiedlichen Wirkstoffgehalt und Reinheitsgrad aus Sulfitablaugen, einem Abfallprodukt des Holzaufschlusses zur Cellulosegewinnung, vor oder nach deren Verhefung gewonnen werden. Die Ligninsulfonsäuren/Ligninsulfonate werden dabei aus der Sulfitablauge in bekannter Weise durch physikalische Verfahren (z. B. Dialyse, Verteilungschromatografie und Membranfiltration) oder durch chemische Verfahren (z. B. Fällung mit Ca(OH)₂, Aussalzung oder Komplexierung mit Aminen) gewonnen.

Durch Aufkonzentrierung der Substanzen werden getrocknete Ligninsulfonsäurekonzentrate (Gefriertrocknung oder schonende Sprühtrocknung) mit einem Wirkstoffgehalt (Ligninsulfonsäuren/Ligninsulfonate) von 60% bis 89% gewonnen. Die für Pflanzenstärkungsmittel hergestellten LSS-Konzentrate werden bevorzugt durch Membranfiltration und anschließende Sprühtrocknung gewonnen und sind weitgehend frei von anderweitigen und niedermolekularen Substanzen.

Die Gewinnung von nativen Ligninen geschieht nach bekannten speziellen Aufschlußverfahren von Holz, Stroh und Bagasse, z. B. dem Rinteko-Batelle-Verfahren (Quelle: Zeitschrift Chemie- Ingenieurtechnik 55/1983, 11, 530).

Produktcharakteristik (Beispiel: Ligninsulfonate)

Trockenprodukte von LSS-Konzentraten haben zum Einsatz als Pflanzenstärkungsmittel bevorzugt einen Wirkstoffgehalt von 85% bis 89% in der Trockenmasse. Für besondere Einsatzzwecke kann der Wirkstoffgehalt durch mehrfache Aufarbeitung bis auf 98% angehoben werden. Ein Trockenprodukt von z. B. 89% Wirkstoffgehalt (LSS-Konzentrat) hat z. B. folgende Zusammensetzung:

89% Wirkstoffgehalt (Ligninsulfonate)
11% Restsubstanzen
davon 7,1% Asche (Glührückstand)
(ca. 35,7% Magnesiumsalze u. a. Salze der Kochlauge)
3,9% löslicher Restzucker aus der Sulfitablauge.

Je nach eingesetzter Holzart zur Cellulosegewinnung im Holzaufschlußverfahren finden sich holzartenspezifische Ligninstrukturen in den LSS-Konzentraten. Die holzartenspezifischen Ligninstrukturen unterscheiden sich nicht wesentlich hinsichtlich ihrer biologischen Wirkung als Pflanzenstärkungsmittel.

Chemische und physikalische Eigenschaften

Ligninsulfonate sind wasserlösliche und leicht handhabbare Produkte.

LSS-Konzentrate sind organische Polyanionen mit unterschiedlichen Mol.-Gew.-Bereichen.

Chemisch sind es Phenolkörperpolymerisate.

Von den Ligningrundkörpern bzw. den Ligninderivaten, hierzu gehören auch die Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate, kennt die Naturstoffchemie noch keine exakten Strukturformeln. Bekannt sind lediglich hypothetische Strukturformeln.

Die als Wirkstoff für das Pflanzenstärkungsmittel PHYTO-VITAL® gewonnenen Substanzen bewegen sich in dem Mol.-Gew.-Bereich von 5000 bis < 100 000.

Gewonnen werden Mischfraktionen, die als "Standard-Produkt" zum Einsatz kommen. Durch mögliche differenzierte Ultrafiltration der Mischfraktion bzw. des Standard-Produktes oder durch biotechnologische Modifizierung können angereicherte Fraktionen mit speziellen Mol.-Gew.-Bereichen als Folgeprodukte mit ganz speziellen Wirkstoffeigenschaften für besondere spezielle Einsatzgebiete gewonnen werden.

Beispiel 3 Modifizierung der Ausgangssubstanzen aus Beispiel 2 durch a) chemische Modifizierung

Die chemische Modifizierung der Ligninsulfonsäuren/Ligninsulfonate bzw. nativen Lignine gemäß Patentanspruch 2 geschieht nach den in der chemischen Praxis üblichen Umsetzungsverfahren. Die Rhodanierung der Ausgangssubstanzen kann u. a. nach der Vorschrift der Reichs-Patentschrift Nr. 763 557 vom November 1941, Verfahren zur Herstellung von Rhodanverbindungen aus Ligninsulfonsäuren, vorgenommen werden.

b) technische Modifizierung

Das technische Standardprodukt (Mischfraktionen im Mol-Gew.-Bereich von 5000 bis < 100 000 und einem mittleren Mol.-Gew. von 13 700) kann durch bekannte Verfahren der Ultrafiltration/ Membranfiltration in folgende Fraktionsbereiche, wie in Tabelle 1 dargestellt, aufgetrennt bzw. bestimmte Fraktionsbereiche angereichert werden.

Tabelle 1

Auftrennung des Standardproduktes in Fraktionen und Anreicherung bestimmter Fraktionsbereiche

Legende zu Tabelle 1 und Tabelle 2

Die Molekulargewichtsverteilung wurde mit Hilfe der Permeationschromatographie an Controlled Pore Glass (CPG) bestimmt. Die Untersuchung auf frei vorhandene phenolische Verbindungen erfolgte mittels Dünnschicht-Chromatographie.

In den Varianten der Tabelle 1 waren keine frei vorhandenen phenolischen Verbindungen nachweisbar.

Die Molekulargewichtsverteilung in Prozent (%) gibt die unterschiedlichen Anteile in der angereicherten Fraktion an.

Der Anreicherungsgrad der einzelnen Fraktionen innerhalb der Fraktionsbereiche in Tabelle 1 kann je nach Intensität der Ultrafiltration variiert werden.

Die Molekulargewichte des Standard- bzw. Ausgangsproduktes (Standard-P) und die der modifizierten Substanzen Mod 1 und Mod 2 sind mit den Molekulargewichten natürlicher Huminsäuren vergleichbar.

Die Substanzen Mod 3, Mod 4 und Mod 5 sind sehr hochmolekulare Substanzen, die durch mikrobielle Polymerisation entstanden und mit hochmolekularen Huminstoffen vergleichbar sind (Fraktionsbereich 40 000 bis < 130 000).

Solche hochmolekularen Fraktionen sind auch technisch herstellbar (vergl. Tab. 1), durch Anreicherung mittels Ultrafiltration.

Aus der mikrobiellen Umsetzbarkeit der Ausgangssubstanzen erklärt sich die Tatsache der Umweltfreundlichkeit der Substanzen, da sie als "Huminstoffe" in harmonischer Weise in den natürlichen Stoffkreislauf zurückfließen.

Solche hochmolekularen Substanzen in den Fraktionsbereichen 40 000 bis < 100 000 sind aber auch sehr sorptionsstark und können sehr wirksam Umweltschadstoffe, Toxine und schädliche Mikroorganismen binden und inaktivieren.

Die Affinität von Ionenaustauschern steigt mit deren Molekulargewicht.

"Mikrobielle Polymerisate" und "technische hochmolekulare Substanzen" haben deshalb bevorzugte Anwendung als Pflanzenstärkungsmittel im Umweltschutz - sowie im ökologischen Landbau zur Verminderung der Schäden durch "Bodenmüdigkeit" und Monokultur.

Niedermolekulare Substanzen eignen sich besser als Resistenzinduktoren.

Mischfraktionen vereinen in "abgeschwächter Form" die Vorzüge der "Breitenwirkung" (vergl. Anwendungsbeispiel 1).

Beispiel 4 Herstellung und Anwendung besonderer galenischer Zubereitungsformen (Formulierungen) a) Target-Präparate (trägerfixierte Präparate mit Paraffinum perliquidum oder hochgereinigten Ölen)

Ein Nachteil der bisher verwendeten Pflanzenstärkungsmittel in Bezug auf Wirkungsstärke und Wirkungssicherheit ist, daß vor allem wasserlösliche Pflanzenextrakte und andere wasserlösliche Präparationen nach ihrer Applikation nicht in der Lage sind, sich auf lipophilen Oberflächen (z. B. Pflanzen : mit Wachsauflagerungen) von Pflanzen zu verteilen oder lipophile Pflanzenoberflächen zu durchdringen. Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erfindungsgemäßen Wirkstoffe für das Pflanzenstärkungsmittel PHYTO-VITAL® in Kombination mit Paraffinum perliquidum oder hochgereinigten Ölen angewendet werden können.

Paraffinum perliquidum und hochgereinigte Öle, mit geeigneten Emulgatoren versetzt und mit wasserlöslichen Substanzen als wäßrige Emulsionen appliziert, übernehmen für die erfindungsgemäßen "Lignin-Präparntionen" die Funktion einer "Schleppersubstanz" bzw. eine "Vehikel-Funktion", indem sie die wasserlöslichen Substanzen auf lipophilen Pflanzenoberflächen verteilen oder in die Interzellularräume der Pflanzen einschleusen.

Abb. 1 und Abb. 2 demonstrieren die Transportfunktion von Paraffinum perliquidum am Modellobjekt von Ackerbohnenpflanzen.

Paraffinum perliquidum ist in der Lage, bei lokaler Applikation sich akropetal als auch basipetal in der Pflanze auszubreiten und bestimmte Fraktionsbereiche der "Lignin-Präparationen" in die Pflanze einzuschleusen.

Damit gelangen die Wirksubstanzen in die Interzellularräume und können bestimmte "Target-Zellen" zur Induktion von pflanzeneigenen Abwehrstoffen anregen oder anderweitige komplexe Schutzmechanismen der Pflanzen wirksam unterstützen.

Als Schleppersubstanzen eignen sich nicht - pflanzenschädigende Paraffine (P. perliquidum) und hochgereinigte Öle mit "Kennwerten", wie in Tabelle 3 dargestellt.

Schlepperfunktion übernehmen z. B. 0,1%ige bis 1%ige wäßrige Ölemulsionen je nach Ausbringung der beabsichtigten Wirkstoffmengen (vergl. Beispiel 1). Aber auch die Anwendung höherprozentiger Ölemulsionen mit entsprechenden Wirkstoffanteilen, ausgebracht z. B. als Aerosole mit Flugzeugen (Starrflügel oder Hubschrauber) ist für bestimmte Einsatzzwecke möglich und zu empfehlen.

Tabelle 3

Kennwerte für geeignete Schleppersubstanzen

Pflanzliche Öle, z. B. Sonnenblumenöl, können Pflanzenschäden verursachen.

Als geeignete "Quasi-Emulgatoren" für Öle in Wasser können z. B. verwendet werden:

• - kaltquellende Spezialstärken (Maisstärke oder Kartoffelstärke)
• - Methoxyhydroxyethylcellulose, Handelsname nach DAB 10, Mucilago.

Weiterhin (obwohl kein Quasi-Emulgator) geeignet ist:

• - Alkohol emulsitriciti (DAB)
• - Magermilch oder Magermilchpulver

"Quasi-Emulgatoren" sind keine Tenside und auch keine echten Emulgatoren. "Quasi-Emulgatoren" binden Öl über die molekularen Netzstrukturen (Gelstrukturen). Die Bindungseigenschaften sind abhängig von der Viskosität. Bei hohem Verdünnungsgrad löst sich die Netzstruktur des Geles auf.

Für Wasser-Öl-Emulsionen, die auch in hohen Verdünnungsgraden stabil sein sollen, eignen sich z. B. für galenische Zwecke eingesetzte Alkohole und andere im pharmazeutischen Bereich eingesetzte und unschädliche Substanzen.

Diese sind im jeweilig amtlich gültigen Deutschen Arzneibuch (DAB) verzeichnet.

b) Retard-Präparate (trägerfixierte Präparate mit speziellen Trägerstoffen zur verzögerten Wirkstoffabgabe)

Erfindungsgemäß ist die Anwendung von "Retard-Präparaten" mit den Vorteilen einer längeren Wirkungsdauer und verminderter Behandlungsfolge für Pflanzenstärkungsmittel mit hohem Gebrauchswert verbunden. Daran mangelt es den bisher gebräuchlichen Pflanzenstärkungsmitteln.

Herstellungsbeispiele von "Retard-Praparaten" z. B. bei Verwendung von kaltquellenden Spezialstärken (Maisstärke oder Kartoffelstärke) Herstellungsvariante 1

• - konzentrierte Wirkstofflösung mit LSS-Konzentraten herstellen,
• - bei Raumtemperatur mit kaltquellender Spezialstärke vermischen bis ein dickflüssiges oder breiiges Gel entsteht,
• - Gel stehen lassen, danach mit Wasser aufschlemmen
• - Flüssigkeit zum Trocknen in einen Sprühtrockner leiten
  (Gefriertrocknung ist auch möglich, aber schwieriger großtechnisch realisierbar).
• - Ergebnis: Pulver oder feinkörniges Granulat.

Beim Trocknungsprozeß sind die Temperaturbereiche zu beachten. Zu "scharf" getrocknete Produkte (geröstete Produkte) haben nach Wasserzusatz eine verminderte und schlechtere Quellfähigkeit. Dadurch erfolgt eine wesentlich langsamere Wirkstoffabgabe als bei normal getrockneten Produkten. Für bestimmte Anwendungszwecke kann aber eine extrem langsame und kontinuierliche Wirkstofffreisetzung auch Vorteile bieten.

Die optimale Trocknungstemperatur ist abhängig von der jeweilig verwendeten Spezialstärke und mit dem Hersteller der Spezialstärke abzustimmen.

Herstellungsvariante 2; zweistufiges Verfahren

• - Mit "LSS-Konzentrat-beladene Stärke" herstellen, indem man zwei pulverige Substanzen mischt,
• - dieses Konzentrat mit Stärke verschneiden und unter Wasserzusatz ein Gel herstellen, dadurch erfolgt der Einschluß des Wirkstoffes in die netzförmigen Strukturen des Gelzustandes.
• - Gel stehen lassen, danach mit Wasser verdünnen, dann
• - Gel in den Sprühtrockner einleiten
• - Ergebnis: Retard-Präparate als Pulver oder feinkörniges Granulat.

Gut und sicher ist auch das zweistufige Verfahren handhabbar, wenn eine konzentrierte Wirkstofflösung (LSS-Konzentrat) auf den Trägerstoff Spezialstärke aufgesprüht und danach zum Trocknen in einen Sprühtrockner oder Wirbelschichttrockner eingeleitet wird.

Ergebnis: Retard-Präparat als Pulver oder feinkörniges Granulat.

5. Beispiele für Rezepturen

• 5.1. LSS-Konzentrate und Modifikationen gemäß Erfindungsanspruch 1, 2 und 3 als Solitärwirkstoffe eingesetzt mit einer Wirkstoffkonzentration zwischen 60 Prozent und 90 Prozent gemäß An­ wendungsbeispiel 1 in den dort dargestellten Aufwandmengen.
• 5.2. Kombinierte Anwendung der Solitärwirkstoffe und der entsprechenden Modifikationen im Mischungsverhältnis von 99 Teilen Standard-Substanz bis zu 1 Teil der bezeichneten Modi­ fikationen sowie umgekehrt 99 Teile LSS-Modifikationen zu 1 Teil Standardsubstanz als auch im beliebigen Mischungsverhältnis der LSS-Modifikationen untereinander ohne Verwendung der LSS-Standard bzw. LSS-Ausgangssubstanz.
• 5.3. Kombinierte Anwendung der LSS-Standard bzw. Ausgangssubstanzen bzw. deren Modifikationen im beliebigen Mischungsverhältnis mit anderen pharmazeutischen Substanzen, insbesondere solchen, die ebenfalls Resistenzinduktion bewirken, also die pflanzlichen Abwehrstoffe stimulieren können.
  Beispiel:
  100 g LSS-Konzentrat (Standard) oder LSS-Modifikationen können enthalten, z. B. 90 g bis 99,7 g LSS-Standard oder LSS-Modifikationen im beliebigen Mischungsverhältnis zueinander mit Zusatz von: 5 g bis 0,2 g Azetylsalicylsäure
  5 g bis 0,1 g Allylisothiocyanat
• 5.4. Die Rezepturen 5.1. bis 5.3. sind auch in "Target-Prinzipien" und in "Retard-Prinzipien" anwend­ bar.
• 5.5. Homöopathisches Anwendungsprinzip der Rezepturen, wie unter 5.1. bis 5.3. bezeichnet. Gemäß dem homöopathischen Anwendungsprinzip werden die Konzentrationen der Ausgangs­ lösungen gemäß der Rezepturen unter 5.1. bis 5.3. als Stammlösungen (Urtinkturen) angesehen und daraus in 10er Potenzen flüssige Verdünnungen (Dilutionen) hergestellt. Verdünnungsmittel ist für die erfindungsgemäßen Mittel reines Wasser (besser Aqua.dest.).

Eine Rezeptur 1 Teil Stammlösung zu 9 Teilen Wasser (Dilution - D1) ist für phytomedizinische Gebrauchszwecke ausreichend.

Hinsichtlich der Anwendungstechnik von D1-Präparationen bietet sich der Vorteil an, daß die Wirkstoffe auch über Beregnungsanlagen (Einschaltung eines Zwischenbehälters erforderlich für die Herstellung der Dilution) appliziert werden kann. Dilutionen müssen in Gefäßen (Zwischenbehältern) hergestellt werden, deren Rauminhalt mindestens 1/3 größer sein muß als die aufzunehmende Flüssigkeitsmenge. Dabei genügt es nicht nur die Stammlösung zu verdünnen, sondern mit dem Verdünnungsvorgang (Potenzieren) die Dilution intensiv zu verschütten (5 bis 10 Minuten), um eine "aktivierte" D1-Dilution zu erhalten.

Reines Wasser ist bei der Herstellung von homöopathischen Zubereitungsformen nicht nur als Verdünnungsmittel anzusehen, sondern in erster Linie als Informationsträger des Induktionsprinzipes. Zur Auslösung des Resistenzphänomens bei Pflanzen durch Induktoren, die die pflanzeneigenen Abwehrkräfte aktivieren, kommt es vor allem darauf an, daß ein Informationsträger des Induktionsprinzips ein "Target-Bereich" erreicht bzw. trifft und die Pflanze auf diesen "Initial-Reiz" in ihrer Gesamtheit mit der Bildung von "krankheitsabwehrenden Schutzstoffen" reagiert.

Wasser ist ein sehr gut geeigneter Informationsträger, so daß Wasser die gesamte "Molekül-Information" des Resistenzinduktors (erfindungsgemäße Mittel) für eine gewisse Zeit speichern, an die "Target-Zellen" der Pflanzen weitergeben kann, um dort den Prozeß der Bildung von krankheitsabwehrenden Schutzstoffen auszulösen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Entwicklung und zum Einsatz des Pflanzenstärkungsmittels PHYTO-VITAL® dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung des Verfahrens bezeichneten Stoffe bzw. Stoffgemische Ligninsulfonsäuren bzw. Ligninsulfonate, die bevorzugt aus Sulfitablaugen beim Holzaufschluß, Strohaufschluß oder anderweitiger lignocellulosehaltiger Biomassen vor­ wiegend zum Zwecke der Celluloseherstellung isoliert werden können, oder native Lignine, gewonnen durch spezielle und bekannte Verfahren des Holz-, Strohaufschlusses oder ander­ weitiger lignocellulosehaltiger Biomassen, in der ursprünglichen oder in chemischen, technischen oder biotechnologischen Modifizierungen, in der bei der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft Braunschweig der Bundesrepublik Deutschland unter der Registriernummer SM 0054-00-00 angegeben Weise (s. Ausführungsbeispiel 1) angewendet werden.

2. Pflanzenstärkungsmittel gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß

• 2.1 die chemischen Veränderungen der Ausgangssubstanzen (s. Beispiel 2) auf die Herstellung spezieller Salze gerichtet ist, so daß außer Na/Ca/Mg-Salzen auch Verbindungen der Lignin-/ Ligninsulfonsäure mit NH₄⁺, Fe⁺⁺, Fe⁺⁺⁺Mg oder Chelatkomplexe mit Mn, Cu, Zn oder rhodanierte Verbindungen (Einfügung der funktionellen Gruppe S-C-N) zur Anwendung kommen können (Anwendungsbeispiel 3a)
• 2.2. die technischen Aufarbeitungsvarianten sich auf die Auftrennung und/oder Anreicherung bestimmter Fraktionen mit bestimmten Mol. Gew.-Bereichen (s. Anwendungen Beispiel 3b) richtet, oder
• 2.3. die biotechnologischen Veränderungen sich auf die fermentative Stoffwandlung mit bestimmten Mikroorganismen (s. Anwendungsbeispiel 3c) richtet, um durch fermentative Veränderungen eine Veränderung der Mol. Gew. Bereiche und die Erzielung spezieller Wirkstoffeffekte zu erreichen.

3. Pflanzenstärkungsmittel gemäß Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß sie allein als Solitärwirkstoff oder Wirkstoffgemisch gemäß Anspruch 1 und 2 oder im Gemisch mit anderen pharmazeutischen Substanzen oder Pflanzenstärkungsmitteln sowie üblichen Hilfsstoffen für galenische Zubereitungsformen zur Anwendung kommen können.

4. Pflanzenstärkungsmittel gemäß Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß sie erfindungsgemäß als trägerfixierte Target-Substanzen oder Retard-Substanzen als Induktoren bzw. Ionenaustauscher bzw. absorbierende Substanzen in Form von Tankmischungen oder Aerosolen, Pulvern, Granulaten oder Gelen ausgebracht werden können (s. Anwendungs­ beispiel 1).

5. Pflanzenstärkungsmittel gemäß Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als homöopathische Zubereitungsformen, hergestellt durch übliche homöopathische Her­ stellungstechniken gemäß Homöopathischem Arzneibuch (HAB) appliziert werden können.

6. Pflanzenstärkungsmittel gemäß Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5 dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Wirkungsverstärkung oder als Synergisten in Kombination mit chemischen Pflanzen­ schutzmitteln und den üblichen Hilfsstoffen sowie den üblichen Zubereitungs- und Applikations­ formen zum Zwecke der Senkung der Aufwandmengen umweltbelastender Pflanzenschutz­ mittel angewendet werden.