Brevet FR2144705A1 — publié le 19730216

Ia présente invention concerne un agent de suppression ou inhibiteur de la nitrification de l'azote ammoniacal dans le sol. L'azote ammoniacal présent dans le sol ou répandu dans le sol est oxydé en azote sous forme de nitrate sous les conditions oxydantes du sol par l'action de micro-organismes du sol. De même, l'azote organique présent dans le sol ou répandu dans le sol est transformé d'abord en azote minéral par l'action de microorganismes du sol avec production d'ammoniac ou de sels d'ammonium minéraux. L'azote ammoniacal ainsi obtenu est oxydé ultérieurement en azote sous forme de nitrate sous les conditions oxydantes du sol. Etant donné que l'azote ammoniacal est adsorbé sur des colloldes dans le sol à charge négative, celui-ci ntest prati quementipas éliminé du sol sous l'effet de la pluie et de l'irri- gation tandis que puisque l'azote sous forme de nitrate n'est pas adsorbé sur les colloides du sol, il en est rapidement lixivié par la pluie et l'irrigation. D'autre part, l'azote sous forme de nitrate est réduit par de nombreux micro-organismes dans le sol en azote gazeux, ce qui donne lieu à des conditions dans le sol qui ont pour effet de réduire la dénitrification. Ainsi, l'azote dans le sol est perdu de la rhizosphère par l'intermédiaire d'azote sous fore de nItrate avec réduction de l'efficacité d'utilisation de l'azote appliqué par les récoltes. I1 est nécessaire, par conséquent, en ce qui concerne la culture des récoltes dans les régions montagneuses telles que des légumes, d'appliquer des engrais supplémentaires par portions et en plusieurs fois. En outre, il s'est récenment avéré d'un usage très répandu d'utiliser l'ensemencement direct des champs de riz dans les régions montagneuses afin d'améliorer la productivité de la main-d'oeuvre travaillant sur les récoltes de riz.Dans ce cas, cependant, étant donné que l'ensemencenaent est suivi d'une période d'environ quatre semaines de germination, lorsqu'on applique l'azote sous forme d'engrais de base pour l'ensemence- ment, l'azote appliqué subit une nitrification pendant la pério de de germination et est transformé en azote sous forme de nitrate, ledit azote sous forme de nitrate étant éliminé par lix.ivia- tion comme lors de l'inondation ou est réduit, ce qui entraîne la dénitrification après l'inondation du champ de riz, et en conséquence, la majeure partie de l'azote dans l'engrais de base devient inefficace.Par conséquent, actuellement un tel procédé d'application d'engrais supplémentaires à 11 état inondé doit être utilisé et un procédé comportant une économie de main-d'oeuvre pour la récolte du riz par ensemencement direct des champs de riz dans des conditions de germination n'a pas été encore complètement mis au point. Afin d'éviter la perte d'azote utilisé et d'augmenter les effets de l'application d'engrais, il est nécessaire de supprimer la nitrification de l'azote utilise. L'inhibition de la nitrification de l'azote contribue de façon considérable à l'utilisation efficace de l'azote utilisé, à la réduction du coût de la main-d'oeuvre en ce qui coW:..rne l'application des engrais et à l'àmélioration des opérations de culture. C'est pour cette raison que l'on a longuement recherché la mise au point d'un agent efficace d'inhibition de la nitrification. Suite aux recherches sur l'aptitude de divers composés à inhiber la nitrification, on a constaté que les dérivés N-substitués du trichloroacétamide répondant à la formule chimique suivante et le 2,5-bis-trichlorométhyl-1 ,3,4-oxydiazole sont d'excellents agents d'inhibition de la nitrification. En particulier, la présente invention fournit un agent inhibiteur de nitrification renfermant, à titre de constituant actif, un dérivé N-substitué du trichloroacétamide répondant à la formule générale gans laquelle R1 est un meabre choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène, les groupements alkyle, cycloalkyle, halogéno alkyle, alcoxyalkyle, benzyle, phényle, alcényle, phényle, chlorophényle, alkylphényle, nitrophényle et alkyle substitué par le radical cyano et R2 est un nombre choisi dans le groupe constitué par l'hydrogène, les groupements alkyle, cycloalkyle, halogénoalkyle, alcoxyalkyle, benzyle, phénéthyle, alcényle, phényle, chlorophényle, alkylphényle, nitrophényle et (où R3 et R4 sont choisis dans le groupe constitué par l'hydrogène et les groupements alkyle inférieur et R3 et R4 peuvent être reliés en vue de former un noyau cycloalcane) et R1 et R2 peuvent être liés conjointement à une chaîne méthylénique dTun groupement alkylène ou groupement éthylène-oxyéthylène] ou le 2,5-bis-trichlorométhyl-1,3,4-oxydiazole. Les procédés généraux de préparation des dérivés N-subs- titués du trichloroacétamide utilisées pour les besoins de la présente invention sont comme suit (1) On condense le chlorure de trichloroacétyle (II) et des amines répondant à la formule générale (III) dans un solvant inerte courant avec élimination de l'acide chlorhydrique. Dans cette réaction, l'utilisation de sels de métaux alcalins ou de bases organiques à titre d'agents d'élimination de l'acide chlorhydrique peut avoir un effet favorable sur le rendement. (i (il) (i) (2) On fait réagir des osters de trichloroie tyle répondant à la formule générale (IV) et der amines répondant à la formule générale (III) dans un solvant organique courant. (où R représente le radical alkyle ou phényle). (3) On condense avec déshydratation l'acide trichloroacétyle et des amines répondant à la formule générale (III). Dans ce cas, on peut, afin d'accélérer la réaction de condensation-déshydratation, chauffer le système réactionnel ou utiliser un déshydratant organique ou minéral. (4) On peut obtenir le 2,5-bis-trichlorométhyl-1,3,4- oxydiazole au moyen du procédé décrit dans "J. Pr. Chem." (2) 88, 317 (1913). L'intermédiaire à base de bis-trichloroacétyl hydrazine formé suivant ledit procédé est doté de l'effet suppresseur de nitrification mais cet effet est de loin inférieur à celui du produit de la présente invention. Les propriétés du 2,5-bis trichlorométhyl-1,3,4-oxydiazole sont comme suit Point de fusion Point d'ébul 48-49 C lition 110-1150C/ 8 mmHg A titre d'exemples non limitatifs, les trichloro-acétamidoe N-substitus utilisés dans la présente invention sont présentés ci-dessous. - ffi Numéro de Propriétés physi référence Formule chimique 1 qués mesurées du composé 0 Point de fusion I C15CG2lI2 139 - 1100;3 .- .. ~~ ~~ ~ i O e point de fusion 2 Clg7CNT-CfI, 103 - 2050C ~ . . . . . , .. ,~ ~~~ O 0 point de fusion 3 - il Gl3CC1TII-rvi21I) 72 - 740G' 4 | O 4 point de fusion Cl3CC'2:'-1TC}12Cll2CJ1,5 45 460C ------t O 1/ ) point de fusion 5 - C1,COI:II-CH G CIT.T 0 point dexfusion 6 C1, S C! TiIVXI2 CrS:2 CJI,'vTI, ss - G ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ , ... S 0 1l 3 CE) point de f-.;kon ,Cl3CQ'h'Ch'20b mois 59 6000 0 CTI, 8 ClC(YiiCi'I M 3 point de fusion 8 Cl~OClriCII \ 53 - 55 ç fusion 02I% 53 o ci' O 7 : > point de fusion 9 Cl3a.3iT11C - ll4 C 3 113 - 1140a CH3 .. 0 point de fusion I II LO(CI12)5rCT,I, 42 - 440C O point de fusio 0 ' point de fusior . 12 t point Se fusion t O T C cl,CC;TLICrr2( > 80113 I 5-- SOC 1)7 013 C1,CO 0112 Cl de fusion ;J;:i:IC1;T2GII2CZ 76 - '770C | point de fusion 14 point de fusion , Cl CC GZX,iOCK, ,3 z 8300 2, ) 82 t 0 point de fusion Cl7CC0i(M -92- 92 - 440C I ~ w~ 2 O - point dg-fusion 16 Cl CC l6 iIICHCIi 13.6 llG O O point de fusion 17 J-7 | 37 - z97 - 990a O point je fusion 18 83 Cl Ct 0 8 840C Oit CII point de fusion IIcR, 19 a13aCiIT1tCllÀ)11 69 ~ q0 Gt 2 - , ~ m Oit point de fusion I C1,C"CITIIJ'r 33 - 54 C t2. Ci: 39 0 21 C19CCEB Cl.,CC ) - / 160 - îGloC Cl I li / n \ point de fusion 22 , point de fusion - - 196 la-)0C ai I point de fusion 23 C1,CC:eii i y I JI7C I point de:fusion 24 ClCCil1iT point de: lOZ tv CIL. C: O i o 03 point de fusion 25 Cl > CO ---'==, -Gl l 12G - 12.70C 'IC 0113 f C ClS &verbar; point de fusion 26 IN Cl3C7vY point de fusion . O C]CI il 1 > n point zde fusion 27 Cl3CCl CE 10a II point de fusion 28 Ul3CC3R 80 - 81 0113 Ija O 140 29 ClvCv point- dt- fusion 140 -.1410C II3O ajt 0 1; - 30 C'1 C'ir C.;I poit de fusion iLZ d Cj point de fusion I ç /r a point de fusion 3l &verbar; ClDcOì' - 9 106 lO8 C o Ci point de fusion ! Cl 1 poiht de fusion 32 C''JI Ci mFW - C1 - 101 - 1020C: C1 i Z 33 mgc -C3 t point de fusion 33 Cl7CCs vJ l 78 1 78 - 790C c1 i ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 1l / CH2 point d-'ébullitio Cl C > . l 1 120 - 12-iOC/ t - 0% 4 mmstig I i {T2 M 1I2 point de fusion 4 2 / 46 - 470C. . 0 7a:i2 - ClI\ point de fusion ai., ae; O 3G 77 o Gi:, %l2 - ot I o l Point d' ébullition 97-1000C/4 mmHg 37 32-\ > 2 I - O j Point d'ébullition jl j 11-150C/4 mmHg 2 fuli0x {s1 C T ) ~ itI: -- (-i (' cfl) 113-1150C/4 mintig ~~~~~~ lt-À 0! CH3 Point de fusion 39 ai7Coe;- de Ct E59 ou OL1~X- CII Sgo CiI3 P . o t \ Point de fusion 40 C.1..,C: C:9 í X I 1030 1050C 2 O Indicé de réfraction 1,5702/250C 41 stl 'vt'.-T('vlI2'vtI=5Il2j2 (raie D de Na) 0 À7, 4CiCC1T(-Cii -j Point de fusion 65 - 65 - 660C 0 Point de fusion 13 Cî.1G':T ( 8 890C z 8E C1- . 44 f! - i..00'.ir,ÀY Point de: fusion 44 tlss 72 ' 730G O If Boint de fusion 3 Ci: - SOi' "î C li02 VO 2 () / 2 Point de vision 'o 46 z 10 CG P5 0 47 C'L SCII1T 4 n391pfi-94 47 Cl"CCN '/ 9 n3.49i0 Ct12Clr 1I n03u1 Point da fusion ztss 3. y W!-T CT 66}0 ~ 6| 5 T p ---- CF t' y 49 Ci3CN y Point de fusion 1 3)2 - r0C C:T C'T ' > 2 - i40 - 14 O fNtI 50 al:? > CC;T. C15COT tRk n5) 77 C:T 0 diT,?C'lT 11J) 1. Ci-T 0 i 1l , Cg,I Point de fusion 52 Ci.1CC::.' 1 n ,-, Cs 0 et, iel Point de fusion k L ) lO';--- lOX vt ni nî ll tzr2VT Point de fusion 54 Cî)7COITÊa112ai.i 125.5--127.0 * . S Ol CH3 Point de fusion 55 Cl. .CC1 63 c!I2G4sT ~~ .~~. ~ - N Il 11 Point de fusion 56 CC-G C-CCl-, o 0 48 - 49 g. La quantité d'agcht inhibiteur de la nitrification à ajouter au sol varie suivant la différence d'efficacité des dérives individuels N-substitués du trichloroacétamide et la durée exige des effets inhibiteurs de nitrification. D'ordinaire, cependant, on ajoute les composés, de préférence, en une concentration comprise entre environ 1-150 ppm et plus particulièrement entre 5 et 50 ppm par rapport à la quantité de sol sec. On peut les ïncorporer à l'état de dispersion, de revêtement ou de microcapsules dans un engrais solide ou liquide renfermant de l'azote sous forme d'urée et/ou de l'azote organique et/ou ammoniacal et ainsi:, on peut les utiliser sous forme de mélange avec l'engrais que l'on désire appliquer. D'autre part, on peut les répandre directement dans le sol tel que ou sous forme d'une émulsion, d'une poudre mouillable ou de microcapsules. En tout état de cause, il est nécessaire de les utiliser aux concentrations mentionnées précédemment. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-des;ius, suivant le procédé de la présente invention, on peut supprimer d'une façon extremement efficace la nitrification de l'acote ammoniacal dans le sol par addition en faibles quantités au sol de dérivés N-substitués du trichloroacétamide. On peut facilement incorporer, en particulier, des dérivés N-substitués du trichloroacétamide dans les engrais et lorsqu'on les utilise sous les conditions pratiques existant dans les champs de riz, on peut s'attendre à ce qu'ils fournissent des effets nettement supérieurs et extremement durables par comparaison à ceux obtenus en utilisant les agents suppresseurs de nitrification classiques. En outre, on peut préparer les dérivés N-substi- tués du trichloroacétamide à un prix de revient extrêmement faible et ceux-ci sont extrêmement utiles dans l'industrie. Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif et non pas limitatif de l'invention ou d'un quelconque mode de mise en oeuvre décrit dans le présent mémoire. Exemple I On incorpore dans 50 g de sol alluvien de Yodogawa, 1 mg (20 ppm par rapport au sol séché à l'air) de chacun des trichloroacétamides N-substitués (énumérés au tableau 1. En outre, on ajoute 10 mg (exprimés en azote) d'urée audit sol et y alimente une quantité d'eau correspondant à 60 % de la capacité maximum d'humidité afin d'amener le sol sous des conditions semblables à celles du champ. On incube le sol pendant 4 semaines dans une chambre thermostatique à 300C, et mesure les taux de suppression de nitrification après 2 et 4 semaines, ce qui donne les résultats consignés au Tableau 1. On calcule le taux de suppression de la nitrification selon l'équation suivante. Taux de suppression de la nitrification (six) = 100 x Quantitéd'azote sous forme de Quantité d'azote sous forme de nitrate formé dans le sol -nitrate formé dans le sol auquel -auquel on ajoute l'agent on n'ajoute pas d'azote Quantité d'azote sous forme Quantité d'azote sous forme de de nitrate formé dans le sol -nitrate formé dans le sol auquel témoin auquel on ajoute de on n'ajoute pas d'azote. l'urée. Tableau 1 Numéro du Taux de suppression de la nitrifica composé tion (%) Après 2 semaines Après 4 semaines 1 100 100 2 100 100 5 100 100 9 100 100 11 100 100 13 100 100 14 100 100 16 100 | 100 17 100 100 18 100 97 19 100 100 20 100 98 22 100 98 23 100 95 25 100 96 29 100 94 32 100 95 35 100 100 36 100 99 38 100 100 40 100 10O 44 100 100 46 @ 100 100 (Référence) Dicyanodiamide 100 87 Exemple 2 On ajoute 20 ppm (par rapport au sol séché à l'air) de chacun des dérivés à base de N-(alpha-cyanométhyl)trichloroacétamide énumérés au Tableau 2, à 50 gde sol alluvien de yodogana. En outre, on ajoute 10 mg (exprimés en azote) d'urée à chacun desdits sols et applique une quantité d'eau à ces derniers correspondant à 60 % de la capacité maximum d'humidité de manière à amener le sol sous des conditions semblables à celles du champ. On incube le sol pendant 4 semaines dans une chambre thermostatique à 300C et mesure les taux de suppression de la nitrification après 4 semaines, ce qui donne les résultats consignés au Tableau 2. Tableau 2 Taux de suppression de la Numéro du nitrification après 4 se composé maines 47 LOO 49 300 50 100 51 100 52 100 53 100 54 89 55 89 dicyanoilamide 85 (RéfCrence) Exemple 3 On répand sur 50 g de sol alluvien de Yodogawa, des quantités de 5 ppm, 10 ppm, 20 ppm et 50 ppm des composés 17, 38, 47, 49, 52, 53 et 56.D'autre part, on ajoute 10 mg (exprimé en azote) d'urée à chacun desdits sols et y applique une quantité d'eau correspondant à 60 ss de la capacité maximum d'humidité de façon à amener le sol sous des conditions semblables à celles du champ. On incube chacun de ces sols dans une chambre thermostatique à 30 C et mesure les taux de suppression de la nitrification après 2, 3 et 4 semaines, ce qui donne les résultats consignés au Tableau 3. Tableau 3 Numéro Concentration Taux de suppression de la ni du ) (ppm) trification(%) composé Après 2 Après 3 Après 4 semaines semaines semaines 5 100 100 94 10 100 100 100 17 20 100 100 100 50 100 100 100 5 100 98 90 10 100 100 98 38 20 100 100 100 50 100 100 100 5 100 96 86 10 100 100 100 47 20 100 100 100 50 100 100 100 5 100 90 75 10 100 100 90 49 20 100 100 100 50 100 100 100 5 100 100 90 10 100 100 100 52 20 100 100 100 50 100 100 100 5 100 96 85 10 100 100 100 53 20 100 100 100 50 100 100 100 5 100 100 97 10 100 100 100 56 20 100 100 100 50 100 100 100 Exemple 4 On ajoute une quantité de chacun des trichloro-acétamides N-substitués énumérés au Tableau 4, correspondant à 10 % en poids d'azote contenu, à des engrais sous forme de granules constitués par des composés à base d'urée. On mélange chacun de ces engrais avec 3 kg de sol alluvien de Yodogawa rempli au 1/5 000 et les imprègne dans de la terre dans des pots de manière à ce que la concentration moyonne d'azote par rapport au sol séché soit de 200 ppm. On abandonne ces sols sous des conditions semblables à celles du champ pendant 2 mois à partir du mois d'Avril jusqu'au mois de Juin et contrôle et mesure les variations de l'azote appliqué, ce qui donne les résultats consignés au tableau 4. La composition de l'engrais constitué par le compos à base d'urée utilisé est comme suit N-total N-de NH4 P2O5 K2O 18,45 % 7,62 % 18,36 % 18,60 % Tableau 4 Numéro du Forme de mg de N/100 g de sol séché Après 4 Après 8 composé l'azote semaines semaines NH4-N 21,5 21,3 7 # @O3-N 2,5 3,1 NH4-N 21,8 21,0 16 # NO3-N 2,5 3,3 NH4-N 22,0 21,3 17 # NO2-N 2,4 3,1 NH4-N 21,8 20,1 18 # NO3-N 2,5 4,8 NH4-N 21,2 19,4 25 # @O3-N 2,6 5,3 NH4-N 21,0 20,6 40 # NO3-N 2,4 3,5 NH4-N 21,9 20,8 44 # NO3-N 2,5 3,2 NH4-N 21,6 21,0 48 # NO3-N 2,6 3,6 50 NH4-N 21.9 21.1 NO3-N 2.7 3.6 53 NH4-N 21.2 20.7 NO3-N 2.5 4.0 55 NH4-N 21.2 20.9 NO3-N 2.4 4.0 Dicyanodiamide (Référence) NH4-N 18.6 4.2 NO3-N 5.8 21.0 2-amino-4-chloro 6-méthyl-pyrimi dine NH4-N 21.1 18.8 (Référence) NO3-N 2.7 6,1 Aucun agent NH4-N 12.9 1.7 ajouté NO3-N 12.1 24.2 Exemple 5 On ajoute une quantité de 2,5-bis-trichlorométhyl-1,3,4- oxydiazole à des engrais constitués par divers composés (engrais à base d'urée, engrais à base de sulfate-phosphate d'ammonium et engrais à base de nitrate-phosphate @'ammoonium) de manière à ce que ladite quantité corresponde à 2 % de l'azote total, après quoi on granule les mélanges ainsi obtenus de façon à réaliser des tailles de particules comprises entre 2-4 mm. Les compositions des produits grunalés sont comme suit Tableau 5 N N de N de N- 2,5-bis-trichloro méthyl-1,3,4 Type d'engrais Total NH4 NO3 d'urée F2O5 K2O oxydiazole Engrais constitué par 1 le composé à base d'urée auquel on ajoute un 18.66 7.30 - 11.36 18.51 18.72 0.37 agent Engrais constitué par 2 le composé à base de sulfate-phosphate 13.29 13.29 - - 13.35 13.16 0.26 d'ammonium auguel on ajoute un agent Engrais constitué par 3 le composé à base de nitrate-phosphate 18.52 10.24 8.28 - 8.20 16.40 0.37 d'ammonium auquel on ajoute un agent Engrais consitué par 4 le composé à base 18.60 7.26 - 11.34 18.47 18.69 0 d'urée Engrais consituté par 5 le composé à base de 18.44 10.19 8.25 - 18.25 16.35 0 nitrate-phosphate d'ammonium On introduit 3 kilogrammes de: sol alluvien de Yodogawa dans des pots Wagner de 1/5 000. On ajoute une quantité dudit engrais à base de divers composés auxdits sols correspondant à 500 mg exprimé en azote et en autre, y ajoute de l'eau de manière à amener le sol sous des conditions semblables à celles du champ. On abandonne chaque sol tel quel pendant 8 semaines à partir du 16 septembre et contrôle et mesure les modifications de l'azote appliqué, ce qui donne les résultats consignés au Tableau 6. Tableau 6 Type Après 4 semaines Après 8 semaines d'engrais N* de NH4 N* de NO3 N* de NH1 N* de NO 1 18.9 2.3 18.6 3.7 2 18.9 2.0 18.9 2.9 3 11.5 10.3 11.4 11.1 10.6 12.0 1.3 22.8 5 - 7.0 15.8 0.9 23.4 * mg par 100 g de sol séché. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Tnhibiteur de nitrification renfermant, à titre de constituant actif, le 2,5-bis-trichlorométhyl-1,3,4-oxydiazole ou un dérivé N-substitué du trichloroacétamide répondant à la formule générale gans laquelle R1 est un membre choisi dans le groupe constitué par lthydrogène, les radicaux alkyle, cycloalkyle, halogénoalky le, alcoxy-alkyle, benzoyle, phénéthyle, alcényle, phényle, chloro phényle, alkylphényle, nitrophényle et-alkyle substitué par un groupement cyano et R2 est un membre choisi dans le groupe cons titué par l'hydrogène, des groupements alkyle, cycloalkyle, halo génoalkyle, alcoxyalkyle, benzyle, phénéthyle, alcenyle, phényle, chlorophényle, alkylphényle, nitrophényle, et dans laquelle R3 et R4 sont choisis dans les groupes constitués. par l'hydrogène et des groupements alkyle inférieur et R3 et R peuvent être liés de façon à former un noyau cycloalcane, et R1 et R2 peuvent être liés conjointement à une channe méthylénique d'un groupement aikylène ou groupement éthylène-oxyéthylène 7 2.- Procédé inhibiteur de nitrification caractérisé en ce que l'on ajoute au sol une quantité des dérivés N-substitués du trichloroacétamide comprise entre 1-t50 ppm, de préférence 5-50 ppm par rapport à la quantité de sol sec. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on ajoute des dérivés N-substitués du trichloroacétamide directement, seuls ou sous forme d'une émulsion, de poudres mouillables ou de microcapsules. 4.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on ajoute les dérivés N-substitués du trichloroacétamide à des engrais solides ou liquides sous forme de dispersion, revêtement ou microcapsules. 5.- Composition d'engrais constitués essentiellement par ai moins un engrais choisi dans le groupe constitué par de l'azote sous forme d'urée, de l'azote organique et de l'azote ammoniacal et par un agent inhibiteur de nitrification selon la revendication 1.