ES3035694T3 - Fertilizer composition - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un fertilizante que comprende al menos un L-aminoácido básico, como la arginina o la lisina, donde una parte sustancial del contenido de L-aminoácido básico está presente en forma de monofosfato. El fosfato de L-aminoácido básico puede combinarse con un aglutinante y/o dotarse de una capa externa que actúa como recubrimiento. La invención también se refiere a un método para mejorar el crecimiento de una planta poniendo a disposición de la misma un fosfato de L-aminoácido básico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composición del fertilizante

Campo técnico

La presente invención se refiere a un fertilizante capaz de mejorar el crecimiento de plantas, a un método para mejorar el crecimiento de una planta haciendo que dicho fertilizante esté disponible para una semilla o para una planta, y al uso de ciertos fosfatos de aminoácidos como fertilizantes.

Antecedentes

Los métodos para mejorar las condiciones del suelo y/o el crecimiento se han aplicado, en principio, desde los inicios de la agricultura y la horticultura. Partiendo de un conocimiento muy limitado de los mecanismos, se reconoció que los residuos de los animales domésticos, como las vacas, mejoraban el crecimiento de los cultivos en los campos. A medida que se identificaron el nitrógeno, el potasio y el fósforo como los componentes clave necesarios para fertilizar el suelo de manera eficiente, las preparaciones comerciales estuvieron ampliamente disponibles y el principio de más es menos se aplicó generalmente durante décadas, lo que resultó en los ya conocidos efectos de sobrefertilización. Si bien las preparaciones que incluyen nitrógeno, potasio y fósforo junto con varios otros nutrientes minerales aún constituyen el estándar en la mayoría de los cultivos de plantas, la investigación progresa continuamente con respecto al refinamiento de las composiciones de fertilizantes que proporcionan a las plantas lo que necesitan para un crecimiento óptimo. Se han desarrollado composiciones específicamente diseñadas para determinadas plantas, y también se proporcionan diferentes formatos como preparaciones líquidas y secas con el fin de equilibrar un crecimiento deseado, viabilidad de aplicación y un mínimo impacto ambiental.

Una forma de disminuir los efectos ambientales nocivos de los fertilizantes, y especialmente las pérdidas de nutrientes minerales a los ecosistemas receptores, es desarrollar composiciones que proporcionen una liberación lenta o retardada de componente(s) activo(s). Estas composiciones suelen denominarse preparados de liberación controlada.

Se ha propuesto el recubrimiento de sales minerales nutrientes como una forma de ralentizar dicha liberación. Como mecanismo común, los recubrimientos generalmente han actuado simplemente para retrasar la liberación de los nutrientes encerrados: en las primeras etapas, el recubrimiento ha evitado cualquier liberación de nutrientes y, una vez "abierto" o consumido, todos los nutrientes se vuelven disponibles a la vez. En teoría, los nutrientes liberados podrían ser utilizados por la planta cultivada o, si la cantidad es superior a la necesaria, podrían filtrarse al medio ambiente. En casos extremos, una gran dosis de composición de nutrientes o fertilizantes puede resultar tóxica para la planta.

Por tanto, un desafío constante en la tecnología de recubrimiento es proporcionar una liberación que se extienda durante un período prolongado de tiempo, a una velocidad que se adapte a las necesidades de la planta cultivada.

El documento EP 0509030 se refiere a una composición fertilizante sólida que comprende micronutrientes en forma de sales metálicas junto con al menos un nitrato soluble en agua. Se describe un método que incluye la preparación de la composición fertilizante micronutritiva en forma de agregados secos que están adaptados para mezclarse con una composición fertilizante macronutritiva, el método comprende la mezcla en seco sin adición sustancial de sales acuosas de al menos 2 metales seleccionados del grupo que consiste en Cu, Mn, Zn, Co y Mo, así como al menos un nitrato soluble en agua que no está en forma de sal de dichos metales. La relación entre dichos micronutrientes y dichos macronutrientes debe ser sustancialmente superior a la relación en la que dichos micronutrientes y dichos macronutrientes son requeridos por las plantas de cultivo, para obtener una mezcla de micronutrientes íntimamente mezclada. La mezcla de micronutrientes resultante se combina con un aglutinante para obtener dicha composición fertilizante de micronutrientes en forma de cuerpos agregados secos.

El documento US2014/0245800 se refiere al uso de fertilizantes que comprenden L-aminoácidos naturales como fuente de nitrógeno. En la realización del documento US2014/0245800 se divulga un fertilizante líquido que comprende arginina y KH<2>PO<4>junto con otras sales y componentes.

A pesar de las enseñanzas de la técnica anterior, sigue existiendo en este ámbito la necesidad de composiciones fertilizantes alternativas que eviten o, al menos, reduzcan la toxicidad mencionada anteriormente, que a veces se asocia a la administración de grandes cantidades de nutrientes en una sola dosis. También existe la necesidad de nuevas composiciones de fertilizantes que proporcionen una liberación sostenida de nutrientes y, por lo tanto, sean adecuados para aplicaciones menos frecuentes en plantas en crecimiento.

Compendio de la invención

La presente invención se refiere a nuevos fertilizantes que satisfacen una o más de las necesidades mencionadas anteriormente.

Así, la invención se refiere a un fertilizante que comprende al menos un L-aminoácido básico, fertilizante que es una composición sólida compuesta por un monofosfato de al menos un L-aminoácido básico como fuente predominante de nitrógeno orgánico, fertilizante que comprende además al menos un aglutinante.

Además, la invención se refiere a un método para mejorar el crecimiento de una planta, método que comprende hacer que un fertilizante de acuerdo con la invención esté disponible para una semilla o una planta.

En este documento también se describe un monofosfato de un L-aminoácido básico para su uso como fertilizante.

Otras realizaciones, ventajas y detalles de la invención aparecerán a partir de las reivindicaciones dependientes, así como de la descripción detallada y la parte experimental a continuación. Las modalidades preferidas descritas en la presente son aplicables a todos los aspectos de la invención.

Definiciones

El término "planta" se utiliza en el presente documento en un sentido amplio para designar una especie o tipo de planta. El término "aminoácido" como se usa en el presente documento incluye derivados o formas modificadas de estos. El término "fosfato" se utiliza aquí en su significado convencional, es decir, para sales o ésteres de unidades estructurales tetraédricas de PO<4>(fosfato).

El término "monofosfato de arginina", o "ArgP", se utiliza a veces en este documento para el monofosfato de arginina.

El término "monofosfato de lisina", o "LysP", se utiliza a veces en este documento para el monofosfato de arginina.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el difractograma XRD de cristales de fosfato de L-arginina monohidrato preparados de acuerdo con la invención.

La figura 2A-C muestra el efecto de la germinación y el crecimiento con diferentes tipos de compuestos que contienen arginina.

La figura 3 muestra un producto ilustrativo de apoyo al crecimiento con una semilla y perlas que comprende un fertilizante de monofosfato de arginina de acuerdo con la invención.

La figura 4 muestra el efecto del crecimiento cuando se compara el monofosfato de arginina según la invención con una composición fertilizante disponible comercialmente.

La figura 5 muestra el efecto sobre el crecimiento de plántulas de pino con arginina-HCl y monofosfato de arginina, respectivamente.

La figura 6 muestra el difractograma XRD de cristales de fosfato de L-arginina monohidrato preparados de acuerdo con la invención.

La figura 7A-C muestra la tasa de germinación, el peso seco y una foto, respectivamente, de plántulas de pino sin (1) y con (2) fertilizante monofosfato de lisina de acuerdo con la invención.

La figura 8 muestra el peso seco de los brotes y raíces de las plántulas de pino después de una temporada de crecimiento.

Las figuras 9A-C muestran la biomasa total de pino silvestre(Pinus sylvestris),abeto de Noruega(Picea abies)y pino contorta(Pinus contorta)sin fertilizante (1), fertilizado con un producto de la técnica anterior (2); o fertilizado de acuerdo con la invención (3).

La figura 10 muestra una fotografía de un tapón de turba tras el crecimiento de pinos en el campo durante aproximadamente un año, en la que se pueden ver las raíces.

La Figura 11 muestra las variaciones de peso seco de recortes de césped de calle fertilizados de acuerdo con la invención (1) así como con diferentes fertilizantes granulares de la técnica anterior (2-4), obtenidos de acuerdo con el Ejemplo 10.

La figura 12 muestra la biomasa radicular del césped de la calle después de los cinco tratamientos diferentes de la figura 11.

La figura 13A-B muestra una comparación del crecimiento de Rosmarinus(Rosmarinus officinalis)después de 6 semanas sin fertilizante (A) y con el monofosfato de arginina según la invención (B).

Descripción detallada de la invención

Un primer aspecto de la presente invención es un fertilizante que comprende al menos un aminoácido L básico, el cual es una composición sólida compuesta por un monofosfato de al menos un aminoácido L básico como fuente predominante de nitrógeno orgánico, y que además comprende al menos un aglutinante.

El fertilizante está compuesto de un monofosfato de al menos un L-aminoácido básico como su fuente predominante de nitrógeno orgánico. Por tanto, pueden estar presentes pequeñas cantidades de otros fosfatos, como los polifosfatos que quedan de la preparación.

En una realización, el fertilizante comprende un monofosfato de al menos un L-aminoácido básico y ningún otro fosfato.

El L-aminoácido básico utilizado según la invención puede ser L-arginina; L-lisina; o L-histidina. En una realización, el L-aminoácido básico es L-arginina y/o L-lisina. En este contexto, debe entenderse que los aminoácidos usados en la presente invención pueden incluir formas modificadas de L-aminoácidos básicos, siempre que tengan las propiedades de ser liberados como se describe en la presente memoria para proporcionar nitrógeno a las plantas. Los L-aminoácidos básicos están disponibles en fuentes comerciales. En una realización ventajosa, el L-aminoácido básico es arginina, y el fertilizante está compuesto de monofosfato de arginina opcionalmente junto con nutrientes y/o aglutinantes adicionales, como se analiza a continuación. Los monofosfatos de L-aminoácidos básicos son preparados fácilmente por el experto en la materia siguiendo métodos bien conocidos. En una realización, el(los) aminoácido(s) monofosfato(s) es(son) cristalinos, es decir, sales. En una realización alternativa, se utiliza el acoplamiento covalente para preparar el(los) presente(s) monofosfato(s) de aminoácido(s).

A continuación, en la parte experimental, se proporcionarán dos ejemplos ilustrativos de la preparación controlada de monofosfatos (ver los ejemplos 1 y 6). Alternativamente, como comprenderá el experto en la materia, las sales de aminoácidos L básicos pueden formarse por precipitación espontánea a partir de un líquido con un contenido indefinido de aminoácidos y fosfatos, opcionalmente junto con otros componentes. El fertilizante según la invención comprende al menos un aglutinante. Los aglutinantes adecuados para la preparación de fertilizantes son bien conocidos en este campo y el experto puede seleccionar fácilmente un material apropiado.

Como se verá en la parte experimental más adelante, se ha demostrado que el fertilizante según la invención evita sustancialmente la toxicidad que a veces se asocia con grandes cantidades de composiciones fertilizantes convencionales. Sin querer limitarnos a ninguna teoría concreta, dado que las plantas a las que se aplica el fertilizante según la invención muestran un crecimiento mejorado durante periodos prolongados, la composición química del fertilizante parece impedir una pérdida sustancial de nitrógeno al medio ambiente. En otras palabras, el fertilizante según la invención puede considerarse como una composición fertilizante de tipo de liberación lenta.

Más específicamente, el aglutinante mencionado anteriormente puede comprender mineral(es) y/o polímeros naturales o sintéticos.

En una realización, el aglutinante se selecciona del grupo que consiste en polímeros, tales como un polímero sintético o un polímero natural, por ejemplo, un azúcar o un carbohidrato; sales; y minerales.

En una realización específica, el aglutinante es un polímero soluble en agua, tal como alcohol polivinílico (PVA). En otra realización, el aglutinante se selecciona del grupo que consiste en almidones y azúcares.

En otra realización más, el aglutinante se selecciona del grupo que consiste en sales que contienen calcio y minerales que contienen calcio.

Habiendo seleccionado un aglutinante adecuado, el experto en la materia puede diseñar un formato físico apropiado del presente fertilizante utilizando principios bien conocidos de agregación y recubrimiento, o variaciones de los mismos. A continuación se analizarán algunas orientaciones sobre formatos ventajosos.

El fertilizante según la invención puede prepararse a partir de una pluralidad de agregados, en donde cada uno o la mayoría de los agregados comprenden partículas que comprenden L-aminoácidos básicos que se han agregado juntos mediante mezcla con un aglutinante. En este contexto, el término "mezcla con" significa simplemente que las partículas se han combinado con el aglutinante de una manera que las mantiene unidas formando agregados. Como comprenderá el experto en la materia, para preparar partículas que comprendan monofosfato de aminoácido, se puede utilizar un agente formador de núcleo. Estos agentes son bien conocidos en la zona y pueden ser, por ejemplo, un material no reactivo como la arcilla.

Así, en una realización del presente fertilizante, las partículas están comprendidas por uno o más núcleos rodeados por el o los monofosfatos de L-aminoácido básico.

Como se discutió en la sección de antecedentes anterior, las composiciones de fertilizantes convencionales a veces están recubiertas con una capa exterior denominada "recubrimiento", que protege los nutrientes y/o retrasa su liberación. El presente fertilizante puede comprender dicho "recubrimiento", cuyo espesor puede variarse y ajustarse en función de otros parámetros del fertilizante.

Así, en una realización, el fertilizante según la invención está compuesto por una pluralidad de los agregados descritos anteriormente encerrados por una capa más externa cuya composición difiere del material encerrado por dicha capa. En esta realización, a modo de ejemplo, la capa más externa puede ser una mezcla de un aglutinante con el o los monofosfatos de aminoácidos descritos en este documento. Al incluir una cierta cantidad de monofosfato de aminoácido en el recubrimiento, el fertilizante puede proporcionar una liberación temprana de nutrientes además de la liberación retardada de su contenido interno.

En una realización alternativa, el fertilizante según la invención comprende solo una capa más externa de aglutinante y ningún monofosfato de aminoácido. Como alternativa, se puede utilizar un primer aglutinante para formar los agregados que comprenden monofosfato(s) de aminoácidos, con o sin el uso de un agente formador de núcleo, mientras que se puede utilizar un segundo aglutinante de naturaleza diferente del primer aglutinante para formar una capa más externa.

Como será evidente para el experto en esta área, se pueden proporcionar varias realizaciones basadas en estos principios. Por ejemplo, el monofosfato de L-aminoácido básico puede mezclarse con un aglutinante con o sin agentes formadores de núcleo, y estar encerrado, por ejemplo, por una de las capas más externas analizadas anteriormente. Además, se pueden agregar nutrientes adicionales al fertilizante presente, ya sea como componente de las partículas, mezclado con el aglutinante y/o como parte de la capa más externa.

Además, otros aditivos utilizados convencionalmente para mejorar la textura, conservación u otras propiedades de las composiciones fertilizantes también pueden incorporarse al presente fertilizante.

Además, además de los nutrientes ya proporcionados por el monofosfato de al menos un L-aminoácido básico, el fertilizante según la invención puede comprender, por ejemplo, potasio, otras fuentes de nitrógeno y/o fosfato, micronutrientes, vitaminas, minerales y oligoelementos u otros compuestos que mejoran el crecimiento, según corresponda.

El fertilizante según la invención es una preparación sólida. En este contexto, debe entenderse que el término "sólido" debe entenderse en contraposición a una composición líquida. Así, por ejemplo, la humedad de los agregados dentro de la capa más externa puede ser mayor que la de la propia capa más externa. Como comprenderá el experto en la materia, la naturaleza del o los aglutinantes utilizados, así como el método de preparación, afectarán el grado de solidez del fertilizante según la invención. En una realización, el fertilizante según la invención es sólido en el sentido de que conserva su forma y densidad cuando no está confinado.

Un segundo aspecto de la invención es un método para mejorar el crecimiento de una planta, que comprende la elaboración de un fertilizante sólido compuesto por un monofosfato de al menos un aminoácido L básico como fuente predominante de nitrógeno orgánico, que además contiene al menos un aglutinante, disponible para una semilla o una planta.

En una realización ventajosa, el segundo aspecto de la invención utiliza un fertilizante de acuerdo con la invención, tal como se define en cualquiera de las realizaciones anteriores por separado o combinadas entre sí.

En una realización, la disponibilidad de nitrógeno y opcionalmente otros nutrientes para una planta se controla disponiendo una semilla en un material que apoya el crecimiento, tal como mineral, tierra o turba, opcionalmente comprimido, al que se ha añadido el fertilizante. Así, la presente invención también abarca un producto que comprende un material de apoyo al crecimiento complementado con una cantidad adecuada de fertilizante de acuerdo con la invención, cuyo producto está dispuesto para recibir una semilla. El material que favorece el crecimiento se puede secar para permitir su posterior humectación. Al humedecer el material, se proporcionará un ambiente fertilizado a cada semilla que apoyará y mejorará su crecimiento poniendo a disposición los nutrientes requeridos, especialmente N y P, en la proporción en que la plántula o planta lo requiera. Los materiales de apoyo al crecimiento prefertilizados de acuerdo con la invención se pueden preparar en formas y tamaños apropiados para la plantación automatizada o semiautomatizada.

En una realización del presente método, se mejora específicamente el crecimiento de las raíces de las plantas. En este contexto, debe entenderse que, aunque según la invención también se estimula el crecimiento sobre el suelo, el presente método proporciona un aumento más pronunciado de las raíces de las plantas que los fertilizantes de la técnica anterior, como se desprende de la parte experimental a continuación. Así, sin querer limitarse a ninguna teoría concreta, se puede especular que el incremento en el crecimiento de las raíces observado al utilizar la invención favorece a su vez también el crecimiento de la planta por encima del suelo.

En este documento también se describe un monofosfato de un L-aminoácido básico para su uso como fertilizante. El monofosfato de un L-aminoácido básico se ha combinado con un aglutinante, por ejemplo, de cualquiera de las formas comentadas anteriormente.

En este tercer aspecto, el monofosfato de un aminoácido L básico puede destinarse a cualquiera de los usos más específicos descritos anteriormente y en otras partes de la presente solicitud, tales como la mejora del crecimiento de una planta durante un período prolongado de tiempo utilizando una sola aplicación o pocas aplicaciones de fertilizante, y/o para evitar la toxicidad que a veces se asocia con dichas aplicaciones.

Descripción detallada de los dibujos

La figura 1 muestra el difractograma XRD de cristales de fosfato de L-arginina monohidrato preparados de acuerdo con el método descrito en el ejemplo 1.

La figura 2A-C muestra el efecto de la germinación y el crecimiento con diferentes tipos de compuestos que contienen arginina. Se incorporaron 20 mg de nitrógeno en forma de Arg-HCL y monofosfato de arginina (ArgP) a la turba y se estudió el efecto sobre la germinación y el crecimiento.

A) Germinación de plántulas de pino silvestre(Pinus sylvestris)fertilizadas con Arg-HCL (izquierda) o monofosfato de arginina (derecha).

B) Peso seco de plántulas de pino silvestre(Pinus sylvestris)fertilizadas con Arg-HCL (izquierda) o monofosfato de arginina según la invención (derecha).

C) Imagen de plántulas de pino fertilizadas con Arg-HCl (izquierda) o monofosfato de arginina (derecha).

De esta forma, la solubilidad del monofosfato de arginina según la invención influye positivamente en el crecimiento y la germinación de las plántulas de pino. La forma de disolución más rápida de los complejos de Arg, aquí ilustrada por Arg-HCl, conduce a una germinación reducida y un menor crecimiento de las plántulas, posiblemente como resultado de la toxicidad del nitrógeno.

La figura 3 muestra una fotografía de un material de apoyo al crecimiento ilustrativo según la invención, provisto de semillas situadas en el centro y fertilizante en forma de gránulos que comprenden monofosfato de arginina según la invención, colocados en una ranura.

La figura 4 muestra el resultado de semillas de pino cultivadas en turba sin fertilizar con adición de 10 mg de N de diferentes composiciones de arginina mezcladas en la turba antes de la germinación. Las plántulas de pino se cosecharon al final del período de crecimiento (tres meses) y se midió su peso seco. La figura muestra una clara diferencia en el crecimiento dependiendo de la forma de la arginina.

La figura 5 muestra el efecto sobre el crecimiento con arginina-HCl y monofosfato de arginina. Se agregaron cuatro dosis únicas de diferentes cantidades de nitrógeno (20, 40, 80 y 160 mg N, respectivamente) a plántulas de pino cultivadas en turba sin fertilizar en el invernadero durante 10 semanas. El monofosfato de arginina según la invención se muestra mediante la curva superior (■) y el clorhidrato de arginina (♦) a continuación. Como se desprende de esta figura, con un recubrimiento equivalente, existe una diferencia sustancial en el crecimiento entre Arg HCl y el monofosfato de arginina según la invención.

La Figura 6 muestra el difractograma XRD de cristales de monohidrato de fosfato de lisina preparados de acuerdo con la invención, véase el Ejemplo 6.

La figura 7A-C muestra el crecimiento del pino fertilizado con monofosfato de lisina de acuerdo con la invención. Más específicamente, en la Figura 7A se muestra la tasa de germinación, en la Figura 7B el peso seco en mg de las plántulas de pino y en la Figura 7C se ve una foto de las plántulas. En la Figura 7, el dígito “1” representa la turba sin fertilizante y el “2” la turba con 20 mg N de monofosfato de lisina según la invención. Estos ejemplos apoyan la invención de que un fertilizante que comprende monofosfato de lisina mejora el crecimiento y la germinación de plántulas de pino de una manera muy positiva.

La figura 8 muestra el peso seco de los brotes y raíces de las plántulas de pino después de una temporada de crecimiento. El peso seco de los brotes y raíces de las plántulas que se muestra en la primera barra (1) se basa en el valor medio (g de peso seco) de aproximadamente 4000 plántulas fertilizadas con arGrow™ mix y arGrow™ (ambos disponibles en SweTree Technologies) completos de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. En la segunda barra (2), el peso seco se basa en el valor medio de aproximadamente 2000 plántulas fertilizadas con monofosfato de arginina recubierto de acuerdo con la invención. En la Figura 8, las partes grises de las barras representan los pesos secos medios de los brotes y las partes negras de las barras representan los pesos secos medios de las raíces. Como se desprende de las figuras, existe una clara diferencia en el peso seco de los brotes y las raíces de las plántulas dependiendo de la forma de arginina suministrada durante la temporada de crecimiento. Estos resultados muestran que el uso de monofosfato de arginina granulado proporcionó plántulas con mayor biomasa y una mayor porción de brote por peso seco que las plántulas fertilizadas con los productos comerciales arGrow™ mix y arGrow™ complete. Una ventaja del uso del formato en perlas de la invención (es decir, el granulado) es que el fertilizante se puede añadir desde el principio y que se necesita poco o ningún fertilizante adicional, dependiendo de la planta específica y sus circunstancias de crecimiento específicas. Por consiguiente, la utilización de la invención puede suponer un ahorro tanto de recursos como de gastos.

La figura 9 muestra la biomasa total de plantas de pino silvestre(Pinus sylvestris),abeto rojo(Picea abies) ypino contorta(Pinus contorta)después de una temporada de crecimiento. La figura 9A muestra la biomasa total del pino silvestre(Pinus sylvestris);la figura 9B muestra la biomasa total del abeto rojo(Picea abies);y la figura 9C muestra la biomasa total del pino contorta(Pinus contorta).En las figuras 9A-C: 1 significa que no se suministró fertilizante; 2 significa fertilizado con perlas recubiertas de clorhidrato de arginina; y 3 significa perlas granuladas de monofosfato de arginina de acuerdo con la invención. Estos resultados muestran que el uso de monofosfato de arginina granulado recubierto según la invención dio lugar a plantas con mayor biomasa tras una temporada de crecimiento, en comparación con otros regímenes de fertilización.

La figura 10 muestra una fotografía de un tapón de turba obtenido tras el crecimiento de pinos en el campo durante aproximadamente un año. Las raíces que se extienden fuera de la turba obtenida mediante el uso de la presente invención se ven claramente.

La figura 11 muestra el peso seco de los recortes de césped de una zona de juego fertilizada con diferentes fertilizantes granulados, de acuerdo con el ejemplo 10 que figura a continuación. Los recortes de césped se recogieron semanalmente a 20 mm por encima del sustrato arenoso durante un periodo de respuesta de seis semanas a diferentes fertilizantes granulados. El peso seco de corte previo al tratamiento se estableció en la semana 0. N = 4. Barras de error = Error estándar. El eje X representa las semanas después del tratamiento. El eje Y muestra el peso seco recortado en kg/100 m2. Los gráficos indicados con 1,5 representan monofosfato de arginina recubierto según la invención (1); Impact CGF (producto comercial comparativo) (2); Premium elite (producto comercial comparativo) (3); N-metil urea (4) y control (5) - consulte la Tabla 3 para obtener más detalles.

La Figura 12 muestra la respuesta del peso seco de las raíces del césped de calle siete semanas después de los cinco tratamientos diferentes con fertilizantes granulares y corte semanal a 20 mm por encima del período de crecimiento del sustrato arenoso con diferentes fertilizantes granulares; consulte la Figura 11 anterior y el Ejemplo 10, Tabla 3 para el tratamiento. Barras de error = Error estándar. El eje Y muestra el peso seco recortado en kg/100 m2.

La figura 13 muestra la hierba dicotiledónea Rosmarinus(Rosmarinus officinalis)tras 6 semanas sin fertilizante (13A) y con el monofosfato de arginina según la invención (13B).

Parte experimental

Los presentes ejemplos se proporcionan únicamente con fines ilustrativos y no deben interpretarse como limitantes de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Ejemplo 1 - Preparación de cristales de fosfato de arginina monohidratado

El objetivo de este ejemplo fue preparar cristales de fosfato de aminoácidos para ser utilizados como fertilizante para plantas de acuerdo con la invención. Aunque la arginina se describe a continuación, la persona experta puede utilizar fácilmente el método también para la preparación de lisina.

La L-arginina se obtuvo de una fuente comercial. El ácido ortofosfórico al 85 % se obtuvo de Merck (Darmstadt, Alemania). Para preparar las soluciones se utilizó agua Millipore de resistividad 18 MQ.

Se preparó una solución sobresaturada de fosfato de arginina (monohidrato) disolviendo L-arginina en agua purificada a 60 °C. Se añadió una cantidad equimolar de ácido ortofosfórico con lo que la temperatura de la solución aumentó a aproximadamente 80 °C. La solución de fosfato de arginina se enfrió lentamente a una velocidad de aproximadamente 5 °C/hora. La nucleación del fosfato de arginina se produjo de forma espontánea a una temperatura de solución de aproximadamente 60 °C. El crecimiento de los cristales continuó a medida que la temperatura disminuía aún más. Después de alcanzar una temperatura de 5 °C, se vertió el licor madre restante. Los cristales crudos se secaron mediante filtración al vacío seguido de secado en un gabinete térmico a 35 °C durante aproximadamente 24 horas. El rendimiento de cristales brutos para los primeros tres lotes de prueba estuvo entre el 82 y el 90%.

Para eliminar la arginina soluble y el fosfato adsorbidos en las superficies de los cristales, los cristales se pueden lavar con una pequeña cantidad de agua fría durante el paso de filtración al vacío. Las pruebas preliminares indican que el rendimiento de los cristales lavados está entre el 75 y el 80 %. La estructura cristalina de los cristales formados se confirmó mediante análisis XRD. El difractograma se muestra en la Figura 1.

Ejemplo 2 - Crecimiento y germinación de plántulas de pino(Pinus sylvestris)con diferentes fertilizantes

Las plántulas de pino se cultivaron en turba sin fertilizar (80 ml por planta/maceta) con 20 mg N de una de las siguientes composiciones fertilizantes de arginina: Arg-HCl o monofosfato de arginina. Las plantas se cultivaron en invernadero 16h/8h (día/noche) a 23C° y se midió la germinación después de 3 semanas. Las plantas fueron cosechadas y enjuagadas para eliminar toda la tierra de las raíces y luego secadas a 65 C° durante 24 h. El peso seco se midió después de 5 semanas. Los resultados se presentan en las figuras 2A-C

Ejemplo 3 - Ensayo de campo en pino(Pinus sylvestris)con Arg-HCl recubierto y monofosfato de arginina según la invención

Se mezclaron 30 mg de N por planta en forma de Arg-HCl recubierto o ArgP en turba y se cargaron en casetes. Se agregaron semillas de pino y las plantas se cultivaron en invernaderos durante 5 semanas con solo agregar agua una vez al día y luego se trasladaron al exterior y se cultivaron durante 5 semanas más. Las plantas se enjuagaron para eliminar toda la tierra de las raíces y se secaron a 65 C° durante 24 h. Se midió el peso seco. En la Figura 4 se muestran los resultados.

Ejemplo 4 - Prueba de campo con perlas que contienen diferentes formas de nitrógeno

Se preparó monofosfato de arginina sólido. Los cristales formados se molieron en partículas más pequeñas, que se mezclaron con aglutinante y se formaron en perlas que comprendían monofosfato de arginina de acuerdo con procedimientos de recubrimiento estándar.

Se incluyeron dos perlas adicionales que contenían nitrógeno en la prueba de campo. La arginina-HCl disponible comercialmente fue tratada como se describió anteriormente para crear perlas que contienen argHCl.

La perla comercialmente disponible que contenía nitrógeno para probar era un fertilizante NPK recubierto que libera nitrógeno, fosfato, potasio y oligoelementos durante un período de tiempo preseleccionado.

Se calculó la cantidad de nitrógeno para cada uno de los tres tipos diferentes de perlas. Se colocaron perlas con aproximadamente 10 o 20 mg de nitrógeno en las proximidades del lugar de siembra de las semillas de pino en la unidad de siembra presentada en el documento WO2015030656 como se ilustra en la figura 3. Se utilizaron cien (100) unidades de siembra con los dos niveles de nitrógeno y se plantaron al aire libre.

Resultados

La primera comparación se realizó entre las perlas con los dos compuestos que contienen arginina. Se sembraron y fertilizaron semillas de pino silvestre(Pinus sylvestris)y se contaron las plántulas germinadas. La tasa de germinación se calculó y resumió en la Tabla 1 y las Figuras 2 y 4.

Tabla 1 - Tasa de germinación con ArgP (monofosfato de arginina según la invención) y perlas de ArgHCl:

| Tasa de germinación (%) | 78 %_________________________ | 68 %___________ |

A partir de estos resultados, quedó claro que la germinación y la formación de las plantas eran mucho mejores cuando las perlas contenían tanto nitrógeno como fósforo.

La segunda comparación se realizó entre las perlas de monofosfato de arginina según la invención y las perlas disponibles en el mercado, ambas incorporadas en la unidad de siembra, como se muestra en la figura 3. Las unidades de siembra se probaron en un vivero. 19 semanas después de la siembra, se cosecharon las plántulas de las unidades de siembra con las perlas de monofosfato de arginina o las perlas recubiertas disponibles en el mercado, y se midió el peso seco total, así como el de los brotes y las raíces. Sorprendentemente, se observó entonces que el peso seco total de las plántulas era significativamente mayor, es decir, que la planta cultivada a partir de la unidad de siembra que contenía el fertilizante de monofosfato de arginina según la invención era aproximadamente un 20 % mayor que las plantas cultivadas a partir de la unidad de siembra con el fertilizante nitrogenado comercial utilizado. Esto fue aún más pronunciado cuando se midió el peso seco de la raíz, 50%, lo que se resume en la tabla 2 y la figura 4.

Tabla 2 - Comparación entre las perlas de ArgP y el fertilizante nitrogenado recubierto disponible comercialmente:

Ejemplo 5 - Prueba de toxicidad en plántulas de pino(Pinus sylvestris)con diferentes fertilizantes de arginina recubiertos

Plántulas de pino cultivadas en turba sin fertilizar (80 ml por planta/maceta) con dosis únicas de diferentes cantidades de nitrógeno añadido (20, 40, 80 o 160 mg N) con dos fertilizantes de arginina recubiertos diferentes - Arg-HCl y monofosfato de arginina según la invención). Las plantas se cultivaron en el invernadero 16h/8h (día/noche) a 23 C°. Las plantas se cosecharon después de 10 semanas, se enjuagaron para eliminar toda la tierra de las raíces y se secaron a 65 C° durante 24 h. Se midió el peso seco. En la Figura 4 se muestran los resultados.

Ejemplo 6 - Preparación de cristales de fosfato de lisina

Este ejemplo muestra cómo se puede preparar monofosfato de lisina. Se disolvieron 50 g de lisina de Merck (Darmstadt, Alemania) en 20 ml de agua desionizada a 80 °C, lo que dio como resultado una suspensión blanca. Después de añadir 40 ml de agua, se obtuvo una solución viscosa transparente. Se añadió ácido ortofosfórico al 85 % gota a gota a la suspensión, después de los primeros 10 ml añadidos la temperatura aumentó a 80 °C y se formó un precipitado blanco, que se disolvió cuando se añadieron los 10 ml restantes de ácido ortofosfórico al 85 %, la temperatura ahora había aumentado hasta cerca de 100 °C. La solución de fosfato de lisina se dejó enfriar bajo agitación continua. A aproximadamente 65 °C, se formaron cristales y precipitaron en la solución. Se detuvo la agitación y el contenido del vaso de precipitados se solidificó rápidamente formando una masa blanca sólida. El material cristalino se secó al aire en una campana extractora durante 2 días.

Se obtuvo un difractograma XRD para el material cristalino formado. La muestra produjo un difractograma con varios picos de interferencia, lo que confirma que el material es cristalino. Un análisis elemental del material cristalino mostró que el contenido de nitrógeno en la muestra era del 11,65 % en peso. El contenido teórico de nitrógeno en el fosfato de lisina es del 11,7 % en peso. El difractograma se muestra en la figura 6.

Ejemplo 7 - Germinación de semillas de pino silvestre con fosfato de lisina.

Cuarenta macetas con un volumen de 50 ml se llenaron con turba sin fertilizar y otro conjunto de 40 macetas se llenó con turba a la que se le añadió 20 mg N de complejos de fosfato de lisina. La cantidad de nitrógeno (N) se midió en función del número de átomos de N en el fosfato de lisina. Las semillas de pino silvestre se sembraron en macetas y se cultivaron en invernadero 16/8 h día/noche, 23 °C. Las macetas se regaron dos veces al día con un período de crecimiento total de 8 semanas. Se cosecharon las plántulas, se lavó la turba, se secaron las plántulas y se registró su peso seco. Estos resultados, tal como se presentan en la Figura 7, muestran que la germinación de plántulas de pino fertilizados con fosfato de lisina según la invención es un excelente fertilizante.

Ejemplo 8 - Comparación de un fertilizante que comprende un aglutinante y monofosfato de arginina según la invención con un fertilizante líquido convencional que comprende arginina

Las perlas de monofosfato de arginina que incluían un aglutinante (a veces denominado en este documento 'recubierto') de acuerdo con la invención se mezclaron con turba. Se llenaron casetes con 60 macetas cada uno (sistema Starpot, Holmen AB, Suecia) con la mezcla de turba.

La cantidad de nitrógeno, N, se calculó en función del número de átomos en las perlas de fosfato de arginina de modo que cada plántula recibiera 25 mgN en cada maceta.

Se realizó una prueba con aproximadamente 2000 semillas de pino silvestre. Como referencia se utilizaron aproximadamente 4000 semillas. A continuación, todos los casetes con semillas de pino se trasladaron a un invernadero durante 5 semanas para que germinaran las semillas. Después de estas semanas los casetes de prueba fueron colocados al aire libre para su posterior cultivo. Los casetes de prueba con fosfato de arginina granulado se regaron regularmente sin adición de fertilizante adicional hasta el final de la temporada de crecimiento. Los casetes de referencia se trataron primero con la mezcla arGrow (SweTree Technologies, Umeá, Suecia) durante las primeras cinco semanas de germinación y luego se fertilizaron con arGrow líquido (SweTree Technologies, Umeá, Suecia) hasta la cosecha. El uso de arGrow mix y arGrow complete se realizó de acuerdo con las recomendaciones del fabricante. Después de dos meses y medio, se cosecharon las plántulas, se lavó la turba, se secaron las plántulas y se registró el peso seco. También se midieron la biomasa total, el peso de los brotes y de la podredumbre y se calculó la media que se presenta en la Figura 8.

Los resultados pueden resumirse en el uso de fosfato de arginina granulado producido en plántulas con mayor biomasa y una mayor proporción de brotes, evaluados por peso seco, en comparación con el control. Una ventaja de utilizar el formato granulado es que el fertilizante se puede añadir desde el principio, sin necesidad de añadir más fertilizante. Esto es una gran ventaja, especialmente en plantaciones más grandes, y simplifica el proceso y reduce los costos de manipulación de las plantas.

Ejemplo 9 - Tratamiento de pino silvestre, abeto rojo y pino contorta con fosfato de arginina granulado según la invención

Se criaron plántulas de pino silvestre, abeto de Noruega y pino contorta según el método de referencia descrito en el Ejemplo 8, Un tercio de las plántulas no recibió ningún fertilizante, un tercio de las plántulas recibió perlas recubiertas de clorhidrato de arginina y un tercio de las plántulas recibió perlas recubiertas de fosfato de arginina suministradas a las raíces de las plántulas y luego se plantaron. La cantidad total de nitrógeno se calculó en 28 mg N por plántula.

Las plantas se cosecharon después de una temporada de crecimiento y se registraron las biomasas secas de los brotes, las raíces y la biomasa total. Al mismo tiempo se contó el número de "raíces de campo". Las "raíces de campo" se definen como raíces que crecen en el campo fuera del tapón de turba de la maceta; consulte la Figura 10 para ver un ejemplo de "raíces de campo". La flecha muestra las "raíces del campo". Se descubrió de forma sorprendente que las perlas de fosfato de arginina granulada suministradas a las raíces de las plántulas cuando se plantaron tenían un efecto a largo plazo sobre el crecimiento, medido como aumento de la biomasa en tres árboles angiospermos diferentes. Estas mejoras del crecimiento se resumen en la Figura 9A-C.

Además, se descubrió sorprendentemente que las raíces de campo aumentaban significativamente en número cuando se suministraban perlas de fosfato de arginina a las raíces en el momento de la plantación. En el caso del pino silvestre, el número de raíces de campo aumentó en un 68%, en el de la pícea de Noruega aumentó en un 62% y en el de la picea contorta aumentó en un 115% en comparación con las plantas de referencia. También se observó que las perlas de fosfato de arginina suministradas a las raíces tuvieron el mayor efecto en el número de "raíces de campo" después de aproximadamente un año, lo que puede ser un factor importante cuando se debe establecer una nueva planta. El ArgHCl no tuvo este efecto sobre el desarrollo de las raíces.

Ejemplo 10 - respuesta del césped de la calle al monofosfato de arginina recubierto

La tasa de establecimiento del césped a partir de semillas mejora en respuesta a fertilizantes a base de aminoácidos, lo que sugiere que el monofosfato de arginina granular puede favorecer el crecimiento eficaz de las especies de césped.

En condiciones estándar de invernadero, 16 h días suplementadas, 20-25 °C, con luz artificial y 8 h de noche a 15 °C, una mezcla de semillas de hierba del 70 %de Festuca rubra spp. y el 30 % de Poa pratensis, típicamente usada en campos de golf en climas templados y fríos (denominada "césped de calle"), se estableció a una tasa de siembra equivalente a 3 kg de semilla/100 m2 en macetas de 3 litros que contenían arena con aproximadamente un 10 % de materia orgánica. Para apoyar el establecimiento de una cobertura total de césped en todas las macetas, se aplicó un fertilizante líquido NH<4>NO<3>a razón de 0,15 kg N/100 m2 seis semanas después de la siembra. Posteriormente, se realizaron cuatro ciclos semanales de corte y rebrote antes del comienzo del período experimental en los que se cortó la hierba a 20 mm y se retiraron los recortes.

Se realizó un único tratamiento con cristales recubiertos de monofosfato de arginina a una dosis equivalente a 0,5 kg N/100 m2. Se aplicaron tratamientos de referencia adaptados al nivel total de nitrógeno utilizando un producto comercial recubierto a base de amonio/urea formulado para su uso en calles de golf, un producto comercial no recubierto a base de urea metilada formulado para su uso en calles de golf o N-metilurea químicamente pura. También se estableció un control nulo que no recibió tratamiento de fertilización granular durante el período experimental. Los tratamientos se replicaron cuatro veces.

Tabla 3 - Tratamientos fertilizantes

Los recortes de hierba se recogieron a 20 mm por encima del medio de crecimiento arenoso y se secaron en horno a 50 °C, una vez antes de la aplicación de fertilizante (semana 0) y luego semanalmente durante las siguientes seis semanas (semana 1-6). Las raíces se lavaron y se secaron al horno (a 50 °C) siete semanas después del tratamiento con fertilizante granular.

Los resultados de este ejemplo muestran que el césped de calle exhibió un aumento general en la producción de biomasa aérea en respuesta a las adiciones de nitrógeno granular (Fig. 11). A excepción del monofosfato de arginina recubierto, en el que se observó un aumento significativo de la producción de biomasa en la primera semana tras el tratamiento (valor p = 0,0138), los aumentos significativos en respuesta a todos los demás tratamientos con fertilizantes se observaron por primera vez en el segundo ciclo de corte y rebrote. Los niveles máximos de producción se alcanzaron generalmente en el segundo o tercer ciclo de corte y rebrote, y el monofosfato de arginina recubierto logró un nivel de producción de biomasa sobre el suelo significativamente más alto en ambos ciclos. La producción de biomasa aérea para un ciclo de corte y rebrote disminuyó por debajo de los niveles de pretratamiento para todos los tratamientos con fertilizantes en el sexto ciclo.

Se observó una respuesta de estrés por quemadura foliar, comúnmente conocida como "quemadura", en respuesta al N-metilurea sin recubrimiento, tabla 3, tratamiento de referencia 3 y 4, pero no al monofosfato de arginina ni al metilurea recubierta, tabla 3, tratamiento de referencia 2. Siete semanas después del tratamiento con fertilizante, seguido de ciclos semanales de corte y rebrote, la biomasa radicular fue significativamente mayor en respuesta al monofosfato de arginina recubierto en comparación con los tratamientos con fertilizante de referencia y el control sin N, figura 12.

Ejemplo 11 - Uso del fertilizante inventado que comprende monofosfato de arginina en hierbas

Se sembraron semillas de la hierba Rosmarinus,Rosmarinus officinalis,en una maceta con tierra de planificación común, una sin fertilizante añadido y la otra con el fertilizante de monofosfato de arginina de acuerdo con la invención. La cantidad total de nitrógeno fue 30 mg. Las semillas y las plantas se regaron regularmente y después de 6 semanas se vio claramente que el fertilizante inventado mejoró el crecimiento y el vigor de las plantas de Rosmarinus. En base a estos resultados y a los ejemplos anteriores se puede concluir que el fertilizante monofosfato de arginina inventado puede mejorar el crecimiento y vigor de todas las plantas ensayadas, tanto en invernadero como en exterior. Además, se puede utilizar en cualquier tipo de plantas, coníferas, dicotiledóneas y monocotiledóneas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un fertilizante que comprende al menos un aminoácido L básico, dicho fertilizante es una composición sólida que comprende un monofosfato de al menos un aminoácido L básico como fuente predominante de nitrógeno orgánico, dicho fertilizante comprende además al menos un aglutinante.

2. Un fertilizante según la reivindicación 1, en el que el aglutinante comprende mineral(es) y/o polímeros naturales o sintéticos.

3. Un fertilizante según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el aglutinante se selecciona del grupo que consiste en polímeros, tales como un polímero sintético o un polímero natural, por ejemplo, un carbohidrato; azúcares; sales; y minerales.

4. Una composición fertilizante según la reivindicación 3, en la que el aglutinante es un polímero soluble en agua, tal como alcohol polivinílico.

5. Una composición fertilizante según la reivindicación 3, en la que el aglutinante se selecciona del grupo que consiste en almidones y azúcares.

6. Una composición fertilizante según la reivindicación 3, en la que el aglutinante se selecciona del grupo que consiste en sales que contienen calcio y minerales que contienen calcio.

7. Un fertilizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que está compuesto por una pluralidad de agregados, cada uno de ellos compuesto por partículas que comprenden aminoácidos básicos L agregados entre sí mediante mezcla con un aglutinante.

8. Un fertilizante según la reivindicación 7, en el que las partículas están compuestas por núcleos rodeados por el o los L-aminoácidos básicos.

9. Un fertilizante según la reivindicación 7 u 8, en el que cada agregado presenta una capa más externa cuya composición difiere de la composición encerrada por dicha capa.

10. Un fertilizante según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el L-aminoácido básico es L-arginina y/o L-lisina.

11. Un método para mejorar el crecimiento de una planta, que comprende la fabricación de un fertilizante sólido compuesto por un monofosfato de al menos un aminoácido L básico como fuente predominante de nitrógeno orgánico, que además comprende al menos un aglutinante, disponible para una semilla o una planta.

12. Un método según la reivindicación 11, en el que la disponibilidad de nitrógeno y, opcionalmente, otros nutrientes para dicha planta se controlan disponiendo la semilla en un material que favorece el crecimiento, como mineral, tierra comprimida o turba comprimida, al que se añade el fertilizante.

13. Un método según la reivindicación 11 o 12, en el que se mejora el crecimiento de las raíces de las plantas.