BR112018071850B1 - Fertilizante, composição fertilizante e método de aumento do crescimento de uma planta - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a um fertilizante compreendendo pelo menos um l-aminoácido básico, tal como arginina ou lisina, em que uma porção substancial do teor de l-aminoácido básico está presente como seu monofosfato. o fosfato de l-aminoácido básico pode ser combinado com um ligante e/ou provido com uma camada externa agindo como um revestimento. a invenção refere-se também a um método de aumento do crescimento de uma planta ao disponibilizar um fosfato de l-aminoácido básico para a planta.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a um fertilizante capaz de aumentar o crescimento de plantas, um método de aumento do crescimento de uma planta ao disponibilizar o dito fertilizante a uma semente ou uma planta e ao uso de certos fosfatos de aminoácido como fertilizantes.
[0002] Métodos de melhoramento do solo e/ou condições de crescimento têm a princípio sido aplicados desde os primeiros dias da agricultura e horticultura. Começando com uma compreensão muito limitada de mecanismos, foi reconhecido que o resíduo de animais domésticos tais como vacas melhorava o crescimento de culturas nos campos. Como nitrogênio, potássio e fósforo foram identificados como os componentes-chave necessários para fertilizar o solo eficientemente, preparações comerciais se tornaram amplamente disponíveis e o princípio de mais é menos foi geralmente aplicado por décadas, resultando nos agora bem conhecidos efeitos de fertilização superiores. Embora preparações incluindo nitrogênio, potássio e fósforo junto com vários outros nutrientes minerais ainda constituam o padrão na maior parte de cultura de planta, pesquisa está continuamente melhorando com relação ao refinamento de composições fertilizantes para prover as plantas com o que é necessário para seu crescimento ótimo. Composições especificamente projetadas para certas plantas foram desenvolvidas, e formatos diferentes tais como líquidos e preparações secas são também providos a fim de equilibrar um crescimento desejado, viabilidade de aplicação e um impacto ambiental mínimo.
[0003] Uma maneira de diminuir os efeitos ambientais prejudiciais de fertilizantes, e especialmente as perdas de nutrientes minerais para ecossistemas recipientes, é desenvolver composições que provejam uma liberação lenta ou retardada do(s) componente(s) ativo(s). Tais composições são frequentemente referidas como preparações de liberação controlada.
[0004] Revestimento de sais nutrientes minerais foi proposto como uma maneira de deixar mais lenta a liberação. Como um mecanismo comum, revestimentos têm geralmente agido simplesmente para retardar a liberação dos nutrientes encerrados - nos estágios anteriores, o revestimento preveniu qualquer liberação de nutriente, e uma vez ‘aberto’ ou consumido, os nutrientes todos se tornam disponibilizados de uma só vez. Em teoria, tais nutrientes liberados poderiam ou ser utilizados pela planta culturada ou, se a quantidade for mais do que necessária, poderiam escorrer para o ambiente. Em casos extremos, uma dose grande de composição nutriente ou fertilizante pode ser tóxica para a planta.
[0005] Desta maneira, um desafio contínuo em tecnologia de revestimento é prover uma liberação que seja estendida por um período de tempo prolongado, em uma taxa que seja adaptada às necessidades da planta culturada.
[0006] A EP 0509030 refere-se a uma composição fertilizante sólida compreendendo micronutrientes na forma de sais de metal junto com pelo menos um nitrato solúvel em água. É descrito um método que inclui preparação da composição fertilizante micronutriente na forma de corpos agregados secos que são adaptados para serem misturados com uma composição fertilizante macronutriente, o método compreendendo mistura seca sem nenhuma adição substancial de sais aquosos de pelo menos 2 metais selecionados do grupo consistindo em Cu, Mn, Zn, Co e Mo bem como pelo menos um nitrato solúvel em água que não esteja na forma de um sal dos ditos metais. A razão entre os ditos micronutrientes e ditos macronutrientes deve estar substancialmente acima da razão em que os ditos micronutrientes e ditos macronutrientes são requeridos por plantas de cultura, para obter uma mistura de micronutriente intimamente misturada. A mistura de micronutriente resultante é combinada com um ligante para obter a dita composição fertilizante micronutriente na forma de corpos agregados secos.
[0007] Apesar dos ensinamentos da técnica anterior, há ainda uma necessidade nesta área de composições fertilizantes alternativas que evitem ou pelo menos reduzam a toxidez discutida acima que é algumas vezes associada com a administração de grandes quantidades de nutrientes em uma aplicação. Há também uma necessidade de novas composições fertilizantes que provejam liberação sustentada de nutriente(s) e, desta maneira, sejam adequadas para adições menores frequentes a plantas em crescimento.
[0008] A presente invenção refere-se a novos fertilizantes, os quais satisfazem uma ou mais das necessidades discutidas acima.
[0009] Desta maneira, a invenção refere-se a um fertilizante compreendendo pelo menos um L-aminoácido básico, fertilizante que é uma composição sólida onde uma porção substancial do teor de L- aminoácido básico está presente como um monofosfato do mesmo.
[0010] Ainda, a invenção refere-se a um método de aumento do crescimento de uma planta, método que compreende disponibilizar um fertilizante de acordo com a invenção a uma semente ou uma planta.
[0011] Finalmente, a invenção refere-se a um monofosfato de um L- aminoácido básico para uso como um fertilizante.
[0012] Modalidades adicionais, detalhes e vantagens da presente invenção se tornarão aparentes a partir das reivindicações dependentes e da descrição detalhada e parte experimental que seguem. Todas as modalidades apresentadas e indicadas aqui são aplicáveis a todos os aspectos da invenção.
[0013] O termo "planta" é usado aqui em um sentido amplo para denotar uma espécie ou tipo de planta.
[0014] O termo "aminoácido" como usado aqui inclui derivados ou suas formas modificadas.
[0015] O termo "fosfato" é usado aqui em seu significado convencional, isto é, para sais ou ésteres de unidades estruturais de PO4 tetraédrico (fosfato).
[0016] O termo "arginina monofosfato", ou "ArgP", é algumas vezes usado aqui para o monofosfato de arginina.
[0017] O termo "lisina monofosfato", ou "LysP", é algumas vezes usado aqui para o monofosfato de lisina.
[0018] A Figura 1 mostra o difractograma de XRD de cristais de mono-hidrato de fosfato de L-arginina preparados de acordo com a invenção.
[0019] As Figuras 2A-C mostram o efeito de germinação e crescimento com tipos diferentes de compostos compreendendo arginina.
[0020] A Figura 3 mostra um produto de apoio de crescimento ilustrativo com uma semente e esferas compreendendo um fertilizante de arginina monofosfato de acordo com a invenção.
[0021] A Figura 4 mostra o efeito de crescimento quando arginina monofosfato de acordo com a invenção é comparado com uma composição fertilizante comercialmente disponível.
[0022] A Figura 5 mostra o efeito sobre crescimento de mudas de Pinheiro com arginina-HCl e arginina monofosfato, respectivamente.
[0023] A Figura 6 mostra o difractograma de XRD de cristais de mono-hidrato de fosfato de lisina preparados de acordo com a invenção.
[0024] As Figuras 7A-C mostram a taxa de germinação, o peso seco e uma foto, respectivamente, de mudas de pinheiro sem (1) e com (2) fertilizante de lisina monofosfato de acordo com a invenção.
[0025] A Figura 8 mostra o peso seco de brotos e raízes de mudas de pinheiro após uma estação de crescimento.
[0026] As Figuras 9A-C mostram a biomassa total de pinheiro Scots (Pinus sylvestris), abeto Norway (Picea abies) e pinheiro Contorta (Pinus contorta) ou sem fertilizante (1), fertilizados com um produto da técnica anterior (2) ou fertilizados de acordo com a invenção (3).
[0027] A Figura 10 mostra uma foto de um tampão de turfa após crescimento de Pinheiro no campo por aproximadamente um ano mostrando as raízes do campo.
[0028] A Figura 11 mostra as variações de peso seco de aparas de grama de turfa de fairway fertilizada de acordo com a invenção (1) bem como com fertilizantes da técnica anterior granulares diferentes (2-4), obtida de acordo com o Exemplo 10.
[0029] A Figura 12 mostra a biomassa de raiz da grama de turfa de fairway após os cinco tratamentos diferentes da Figura 11.
[0030] As Figuras 13A-B mostram uma comparação do crescimento de Rosmarinus (Rosmarinus officinalis) após 6 semanas sem nenhum fertilizante (a) e com a arginina monofosfato de acordo com a invenção (B).
[0031] Um primeiro aspecto da presente invenção é um fertilizante compreendendo pelo menos um L-aminoácido básico, fertilizante que é uma composição sólida onde uma porção substancial do teor de L- aminoácido básico está presente como pelo menos um monofosfato do mesmo. No presente contexto, o termo "uma porção substancial" significa que o fertilizante é compreendido de um monofosfato de pelo menos um L-aminoácido básico como sua fonte predominante de nitrogênio orgânico. Desta maneira, quantidades pequenas de outros fosfatos podem estar presentes, tais como polifosfatos restantes da preparação.
[0032] Em uma modalidade, o fertilizante compreende um monofosfato de pelo menos um L-aminoácido básico e nenhum outro fosfato(s).
[0033] O L-aminoácido básico usado de acordo com a invenção pode ser L-arginina; L-lisina; ou L-histidina. Em uma modalidade, o L- aminoácido básico é L-arginina e/ou L-lisina. Neste contexto, deve ser compreendido que os aminoácidos usados na presente invenção podem incluir formas modificadas de L-aminoácidos básicos, contanto que eles tenham mantido as propriedades discutidas aqui para provisão de nitrogênio a sementes ou plantas. L-Aminoácidos básicos estão disponíveis de fontes comerciais. Em uma modalidade vantajosa, o L- aminoácido básico é arginina e o fertilizante é compreendido de arginina monofosfato opcionalmente junto com nutriente(s) e/ou ligante(s) adicional(ais), como discutido abaixo.
[0034] Monofosfatos de L-aminoácidos básicos são facilmente preparados pelo versado na técnica seguindo métodos bem conhecidos. Em uma modalidade, o(s) presente(s) monofosfato(s) de aminoácido é/são cristalinos, isto é, sais. Em uma modalidade alternativa, acoplamento covalente é usado para preparar o(s) presente(s) monofosfato(s) de aminoácido.
[0035] Duas maneiras ilustrativas de preparação controlada de monofosfatos serão providas abaixo na parte experimental (vide Exemplos 1 e 6). Alternativamente, como o versado na técnica compreenderá, sais de L-aminoácidos básicos podem ser formados através de precipitação espontânea a partir de um líquido tendo um teor não definido de aminoácido(s) e fosfato(s), opcionalmente junto com outros componentes.
[0036] Em uma modalidade, o fertilizante de acordo com a invenção compreende ainda pelo menos um ligante. Ligantes adequados para a preparação de fertilizantes são bem conhecidos nesta área, e o versado pode facilmente selecionar um material apropriado.
[0037] Como será aparente a partir da parte experimental abaixo, o fertilizante de acordo com a invenção foi mostrado evitar substancialmente a toxidez algumas vezes associada com quantidades grandes de composições fertilizantes convencionais. Sem desejar ser limitado por nenhuma teoria específica, como as plantas para as quais o fertilizante de acordo com a invenção mostra um crescimento aumentado durante períodos de tempo prolongados, a composição química do fertilizante parece prevenir perda substancial de nitrogênio para o ambiente. Em outras palavras, o fertilizante de acordo com a invenção pode ser considerado como um tipo de liberação lenta de composição fertilizante.
[0038] Mais especificamente, o ligante mencionado acima pode compreender mineral(ais) e/ou polímeros naturais ou sintéticos.
[0039] Em uma modalidade, o ligante é selecionado do grupo consistindo em polímeros, tal como um polímero sintético ou um polímero natural, por exemplo, um açúcar ou um carboidrato; sais; e minerais.
[0040] Em uma modalidade específica, o ligante é um polímero solúvel em água, tal como álcool de polivinila (PVA).
[0041] Em uma outra modalidade, o ligante é selecionado do grupo consistindo em amidos e açúcares.
[0042] Em ainda uma outra modalidade, o ligante é selecionado do grupo consistindo em sais contendo cálcio e minerais contendo cálcio.
[0043] Tendo selecionado um ligante adequado, o versado pode projetar um formato físico apropriado do presente fertilizante usando princípios bem conhecidos de agregação e revestimento, ou suas variações. Alguma orientação de formatos vantajosos será discutida abaixo.
[0044] O fertilizante de acordo com a invenção pode ser preparado a partir de uma pluralidade de agregados, onde cada um ou a maioria dos agregados compreende partículas compreendendo L-aminoáci- do(s) básico(s) que foram agregados juntos através de mistura com um ligante. Neste contexto, o termo "mistura com" significa simplesmente que as partículas foram combinadas com o ligante de uma maneira que as mantêm juntas em agregado(s). Como o versado compreenderá, a fim de preparar partículas compreendendo aminoácido monofosfato, um agente de formação de núcleo pode ser usado. Tais agentes são bem conhecidos na área e podem, por exemplo, ser um material não reativo tal como argila.
[0045] Desta maneira, em uma modalidade do presente fertilizante, as partículas são compreendidas por um ou mais núcleos circundados pelo(s) monofosfato(s) de L-aminoácido básico.
[0046] Como discutido na seção Antecedentes acima, composições fertilizantes convencionais são algumas vezes revestidas com uma camada externa chamada um "revestimento", que protege nutrientes e/ou retarda a sua liberação. O presente fertilizante pode compreender tal "revestimento", cuja espessura pode ser variada e ajustada dependendo dos outros parâmetros do fertilizante.
[0047] Desta maneira, em uma modalidade, o fertilizante de acordo com a invenção é compreendido de uma pluralidade dos agregados descritos acima encerrados por uma camada externa cuja composição difere do material encerrado pela dita camada. Nesta modalidade, como um exemplo, a camada externa pode ser uma mistura de um ligante com o(s) monofosfato(s) de aminoácido descrito(s) aqui. Ao incluir uma certa quantidade de monofosfato de aminoácido no revestimento, o fertilizante pode prover liberação precoce de nutriente em adição à liberação retardada de seus conteúdos internos.
[0048] Em uma modalidade alternativa, o fertilizante de acordo com a invenção compreende uma camada externa de ligante apenas, e nenhum monofosfato de aminoácido. Alternativamente, um primeiro ligante pode ser usado para formar os agregados compreendendo monofosfato(s) de aminoácido, com ou sem o uso de um agente de formação de núcleo, enquanto um segundo ligante sendo de uma natureza diferente do primeiro ligante pode ser usado para formar uma camada externa.
[0049] Como ficará claro ao versado na técnica nesta área, várias modalidades podem ser providas com base nesses princípios. Por exemplo, monofosfato de L-aminoácido básico pode ser misturado com ligante com ou sem agentes de formação de núcleo, e ser encerrados, por exemplo, por uma das camadas externas discutidas acima. Ainda, mais nutrientes podem ser adicionados ao presente fertilizante, ou como um componente das partículas, misturados com o ligante, e/ou como parte da camada externa.
[0050] Ainda, outros aditivos convencionalmente usados para melhorar a textura, conservação e outras propriedades de composições fertilizantes podem ser também incorporados ao presente fertilizante.
[0051] Ainda, em adição aos nutrientes já providos pelo monofosfato do pelo menos um L-aminoácido básico, o fertilizante de acordo com a invenção pode compreender, por exemplo, potássio, outras fontes de nitrogênio e/ou fosfato, vitaminas micronutrientes, minerais e elementos-traço ou outros componentes de aumento do crescimento, conforme apropriado.
[0052] O fertilizante de acordo com a invenção é uma preparação sólida. Neste contexto, deve ser compreendido que o termo "sólido" deve ser compreendido como oposto a uma composição líquida. Desta maneira, por exemplo, a umidade dos agregados dentro da camada externa pode ser maior do que a própria camada externa. Como o versado na técnica compreenderá, a natureza do(s) ligante(s) usado(s) bem como o método de preparação serão afetados pelo grau de solidez do fertilizante de acordo com a invenção. Em uma modalidade o fertilizante de acordo com a invenção é sólido no sentido que ele retém seu formato e densidade quando não confinado.
[0053] Um segundo aspecto da invenção é um método de aumento do crescimento de uma planta, método que compreende produção de um fertilizante sólido, o qual compreende pelo menos um L-aminoácido básico e onde uma porção substancial do teor de L-aminoácido básico está presente como um monofosfato do mesmo, disponível para uma semente ou uma planta.
[0054] Em uma modalidade vantajosa, o segundo aspecto da invenção usa um fertilizante de acordo com a invenção, como definido em qualquer uma das modalidades acima separadas ou combinadas umas com as outras.
[0055] Em uma modalidade, a disponibilidade de nitrogênio e opcionalmente outros nutrientes para uma planta é controlada dispondo uma semente em um material de apoio de crescimento, tal como mineral, solo ou turfa, opcionalmente comprimido, ao qual fertilizante foi adicionado. Desta maneira, a presente invenção também compreende um produto que compreende um material de apoio de crescimento suplementado com uma quantidade adequada de fertilizante de acordo com a invenção, produto que é disposto para receber uma semente. O material de apoio de crescimento pode ser seco para permitir umedecimento subsequente. Ao umedecer o material, um ambiente fertilizado será provido para cada semente apoiando e aumentando seu crescimento ao disponibilizar nutrientes necessários, especialmente N e P, na taxa que a muda ou planta necessita. Materiais de apoio de crescimento pré-fertilizados de acordo com a invenção podem ser preparados em formatos e tamanho apropriados para plantio automatizado ou semiautomatizado.
[0056] Em uma modalidade do presente método, o crescimento de raízes de planta é especificamente aumentado. Neste contexto, deve ser compreendido que mesmo se o crescimento acima do solo for também estimulado de acordo com a invenção, o presente método provê um aumento mais acentuado de raízes de planta do que os fertilizantes da técnica anterior, como será aparente a partir da parte experimental abaixo. Desta maneira, sem desejar ser limitado por nenhuma teoria particular, pode ser especulado que o aumento em crescimento de raiz observado quando usando a invenção por sua vez favorece o crescimento da planta acima do solo também.
[0057] Um terceiro aspecto da invenção é um monofosfato de um L- aminoácido básico para uso como um fertilizante. Em uma modalidade, o monofosfato de um L-aminoácido básico foi combinado com um ligante, por exemplo, de qualquer uma das maneiras discutidas acima.
[0058] Neste terceiro aspecto, o monofosfato de um L-aminoácido básico pode ser para qualquer um dos usos mais específicos discutidos acima e em outro ponto no presente pedido, tal como para o aumento do crescimento de uma planta durante um período de tempo prolongado usando uma única aplicação ou algumas aplicações de fertilizante, e/ou para evitar a toxidez algumas vezes associada com tais aplicações.
[0059] A Figura 1 mostra o difractograma de XRD de cristais de mono-hidrato de L-arginina fosfato preparados de acordo com o método descrito no Exemplo 1.
[0060] As Figuras 2A-C mostram o efeito de germinação e cresci mento com tipos diferentes de compostos compreendendo arginina. 20 mg de nitrogênio na forma de Arg-HCL e arginina monofosfato (ArgP) foram incorporados à turfa e o efeito sobre germinação e crescimento foi estudado.
[0061] A) Germinação de mudas de pinheiro Scott (Pinus sylvestris) fertilizadas com Arg-HCL (esquerda) ou arginina monofosfato (direita).
[0062] B) Peso seco de mudas de pinheiro Scots (Pinus Sylvestris) fertilizadas com Arg-HCL (esquerda) ou Arg monofosfato de acordo com a invenção (direita).
[0063] C) Foto de mudas de pinheiro fertilizadas com Arg-HCl (esquerda) ou arginina monofosfato (direita).
[0064] Desta maneira, a solubilidade da arginina monofosfato de acordo com a invenção afeta positivamente crescimento e germinação de mudas de pinheiro. A forma de dissolução mais rápida de complexos de Arg, aqui ilustrados por Arg-HCl, leva à germinação reduzida e crescimento menor das mudas, possivelmente como um resultado de toxidez de nitrogênio.
[0065] A Figura 3 mostra uma fotografia de um material de apoio de crescimento ilustrativo de acordo com a invenção provido com semente localizada no centro e fertilizante na forma de esferas compreendendo arginina monofosfato de acordo com a invenção posto em uma fenda.
[0066] A Figura 4 mostra o resultado de sementes de Pinheiro cultivadas em turfa não fertilizada com adição de 10 mg de N de composições de arginina diferentes misturados na turfa antes da germinação. Mudas de pinho foram coletadas no final do período de crescimento (três meses) e o peso seco foi medido. A figura mostra uma diferença clara em crescimento dependendo da forma da arginina.
[0067] A Figura 5 mostra o efeito sobre crescimento com arginina- HCl e arginina monofosfato. Quatro doses únicas de quantidades diferentes de nitrogênio (20, 40, 80 e 160 mg de N, respectivamente) foram adicionadas a mudas de Pinheiro cultivadas em turfa não fertilizada na estufa por 10 semanas. Arginina monofosfato de acordo com a invenção é mostrada pela curva superior (■) e Arginina-HCl (♦) abaixo. Como aparece nessa figura, com um revestimento equivalente, há uma diferença substancial em crescimento entre Arg-HCl e a arginina monofosfato de acordo com a invenção.
[0068] A Figura 6 mostra o difractograma de XRD de cristais de mono-hidrato de lisina fosfato preparados de acordo com a invenção, vide Exemplo 6.
[0069] As Figuras 7A-C mostram o crescimento de pinheiro fertilizado com lisina monofosfato de acordo com a invenção. Mais especificamente, são mostrados na Figura 7A a taxa de germinação, na Figura 7B o peso seco em mg das mudas de pinheiro e na Figura 7C uma foto das mudas é vista. Na Figura 7, o dígito "1" representa turfa sem nenhum fertilizante e "2" turfa com 20 mg de N de lisina monofosfato de acordo com a invenção. Este exemplo apoia a invenção que um fertilizante compreendendo lisina monofosfato melhora o crescimento e germinação de mudas de pinheiro de uma maneira muito positiva.
[0070] A Figura 8 mostra o peso seco de brotos e raízes de mudas após uma estação de crescimento. O peso seco de brotos e raízes de mudas mostrado pela primeira barra (1) é baseado no valor médio (peso seco em g) de aproximadamente 4000 mudas fertilizadas com mistura arGrow™ e arGrow™ (ambos disponíveis da SweTree Technologies) complete de acordo com as recomendações do fabricante. Na segunda barra (2), o peso seco é baseado no valor médio de aproximadamente 2000 mudas fertilizadas com arginina monofosfato revestida de acordo com a invenção. Na Figura 8, as partes cinzas das barras representam broto e as partes pretas das barras representam pesos secos médios de raiz. Como aparece a partir das figuras, há uma diferença clara em peso seco de brotos e raízes de mudas dependendo da forma da arginina fornecida durante uma estação de crescimento. Esses resultados mostram que o uso de arginina monofosfato granulada proveu mudas com biomassa maior e uma porção maior de broto em peso seco do que as mudas fertilizadas com o produto comercial mistura arGrow™ e arGrow™ complete. Uma vantagem com o uso do formato em esfera da invenção (isto é, o granulado) é que o fertilizante pode ser adicionado desde o início e que pouco ou nenhum fertilizante adicional é necessário, dependendo da planta específica e suas circunstâncias de crescimento específicas. Desta maneira, o uso da invenção pode economizar recursos bem como gastos.
[0071] A Figura 9 mostra a biomassa total de plantas de pinheiro Scots (Pinus Sylvestris), abeto Norway (Picea abies) e pinheiro Contorta (Pinus contorta) após uma estação de crescimento. A Figura 9A mostra a biomassa total de pinheiro Scots (Pinus sylvestris); a Figura 9B mostra a biomassa total de abeto Norway (Picea abies); e a Figura 9C mostra a biomassa total de pinheiro Contorta (Pinus contorta). Nas Figuras 9A- C: 1 significa nenhum fertilizante fornecido; 2 significa fertilizado com esferas de arginina-HCl revestida; e 3 significa esferas de arginina monofosfato granuladas de acordo com a invenção. Esses resultados mostram que o uso de arginina monofosfato granulada revestida de acordo com a invenção resultou em plantas com biomassa maior após uma estação de crescimento, quando comparado com outros regimes fertilizantes.
[0072] A Figura 10 mostra uma foto de um tampão de turfa obtido após cultivo de Pinheiro no campo por aproximadamente um ano. As raízes do campo se estendendo para fora da turfa obtida do uso da presente invenção aparecem claramente.
[0073] A Figura 11 mostra pesos secos de cortes de grama de turfa fairway fertilizada com fertilizantes granulares diferentes de acordo com o Exemplo 10 abaixo. O corte de grama foi coletado semanalmente para 20 mm acima do substrato de cultivo arenoso durante um período de resposta de 6 semanas para fertilizantes granulares diferentes. O peso seco de um corte de pré-tratamento estabilizado na semana 0. N = 4. Barras de erro = Erro padrão. O eixo X representa semanas após tratamento. O eixo Y representa peso seco de corte em kg/100 m2. Os gráficos indicados 1,5 representam arginina monofosfato revestida de acordo com a invenção (1); CGF de impacto (produto comercial comparativo) (2); Premium elite (produto comercial comparativo) (3); N- metil ureia (4) e controle (5) - vide Tabela 3 para mais detalhes.
[0074] A Figura 12 mostra resposta de peso seco de raiz de turfa fairway sete semanas após os cinco tratamentos diferentes com fertilizantes granulares e cortes semanalmente para 20 mm acima do período de substrato de crescimento arenoso para fertilizantes granulares diferentes, vide Figura 11 acima e Exemplo 10, Tabela 3 para tratamento. Barras de erro = Erro padrão. O eixo X mostra peso seco da raiz em kg/100 m2.
[0075] A Figura 13 mostra a erva dicotiledônea Rosmarinus (Rosmarinus officinalis) após 6 semanas sem nenhum fertilizante (13A) e a arginina monofosfato de acordo com a invenção (13B).
[0076] Os presentes exemplos são providos para propósitos ilustrativos e não devem ser considerados como limitantes da invenção como definido pelas reivindicações apensas. Todas as referências providas abaixo e em outro ponto no presente pedido são incluídas aqui a título de referência.
[0077] O objetivo deste exemplo era preparar cristais de fosfato de aminoácidos para serem usados como fertilizante para plantas de acordo com a invenção. Embora arginina seja descrita abaixo, o versado pode facilmente usar o método para a preparação de lisina também.
[0078] L-arginina foi obtida a partir de uma fonte comercial. 85% de ácido ortofosfórico foram obtidos da Merck (Darmstadt, Alemanha). Água Millipore de resistividade de 18 Q foi usada para preparar as soluções.
[0079] Uma solução supersaturada de arginina fosfato (mono- hidrato) foi preparada através da dissolução de L-arginina em água purificada a 60° C. Uma quantidade equimolar de ácido ortofosfórico foi adicionada de maneira que a temperatura da solução aumentou para cerca de 80° C. A solução de arginina fosfato foi lentamente revestida em uma taxa de aproximadamente 5° C/hora. Nucleação de arginina fosfato ocorreu espontaneamente em uma temperatura de solução de cerca de 60° C. O crescimento do cristal continuou conforme a temperatura diminuía mais. Após atingir uma temperatura de 5° C, o licor mãe restante foi despejado. Os cristais brutos foram então secos através de filtragem a vácuo seguido por secagem em uma cabine de aquecimento a 35° C por aproximadamente 24 horas. O rendimento de cristal bruto para as primeiras três bateladas de teste foi entre 82 e 90%.
[0080] Para remover arginina e fosfato solúveis adsorvidos nas superfícies do cristal, os cristais podem ser lavados com uma pequena quantidade de água fria durante a etapa de filtragem a vácuo. Testes preliminares indicam que o rendimento de cristais lavados é entre 7580%. A estrutura de cristal dos cristais formados foi confirmada através de análise XRD. O difractograma é mostrado na Figura 1.
[0081] Mudas de pinho foram cultivadas em turfa não fertilizada (80 ml por planta/pote) com 20 mg de N de uma das composições fertilizantes de arginina que seguem: Arg-HCl ou arginina monofosfato. As plantas foram cultivadas na estufa 16h/8h (dia/noite) a 23° C e germinação foi medida após 3 semanas. As plantas foram coletadas e enxaguadas para remover todo o sólido das raízes e então secas a 65° C por 24 h. O peso seco foi medido após 5 semanas. Os resultados são apresentados nas Figuras 2A-C.
[0082] 30 mg de N por planta na forma de Arg-HCl ou ArgP revestida foram misturados em turfa e carregados em cassetes. Sementes de pinheiro foram adicionadas e as plantas foram cultivadas em estufas por 5 semanas com adição de água apenas uma vez por dia e então levadas para fora e cultivadas por mais 5 semanas. As plantas foram enxaguadas para remover todo o solo das raízes e secas a 65° C por 24 h. Peso seco foi medido. Os resultados são mostrados na Figura 4.
[0083] Arginina monofosfato sólida foi preparada. Os cristais formados foram triturados em partículas menores, que foram misturadas com ligante e formadas em esferas compreendendo arginina monofosfato de acordo com procedimentos de revestimento padrão.
[0084] Duas esferas contendo nitrogênio adicionais foram incluídas no teste de campo.
[0085] Arginina-HCl comercialmente disponível foi tratada como acima para criar esferas contendo argHCl.
[0086] O nitrogênio comercialmente disponível compreendendo esfera para teste era um fertilizante NPK revestido que libera nitrogênio, fosfato e potássio e elementos-traço durante um período de tempo pré- escolhido.
[0087] A quantidade de nitrogênio foi calculada para cada um dos três tipos diferentes de esferas. Esferas com aproximadamente 10 ou 20 mg de nitrogênio foram postas na vizinhança de sementes de pinheiro postas na unidade de semeadura apresentada no WO2015030656 como ilustrado na Figura 3. Cem (100) unidades de semeadura foram usadas com os dois níveis de nitrogênio e plantadas externamente.
[0088] A primeira comparação foi feita entre as esferas com os dois compostos contendo arginina. Sementes de pinheiro Scots (Pinus sylvestris) foram semeadas e fertilizadas e as mudas germinadas foram contadas. A taxa de germinação foi calculada e sumarizada na Tabela 1 e nas Figuras 2 e 4. Tabela 1 - Taxa de germinação com ArgP (arginina monofosfato de acordo com a invenção) e esferas de ArgHCl:
[0089] Com base nesses resultados ficou óbvio que germinação e formação de planta foram muito melhores quando ambos nitrogênio e fósforo estavam presentes nas esferas.
[0090] A segunda comparação foi feita entre contas de arginina monofosfato de acordo com a invenção e as esferas comercialmente disponíveis ambas incrustradas na unidade de semeadura como visto na Figura 3. As unidades de semeadura foram testadas em um viveiro de planta. 19 semanas após plantio, as unidades de semeadura com as esferas de arginina monofosfato ou as esferas revestidas comercialmente disponíveis, as plântulas foram coletadas e o peso seco total foi medido bem como o broto e a raiz. Surpreendentemente, foi então notado que o peso seco total das plântulas foi significantemente maior, isto é, o crescimento da planta a partir da unidade de semeadura compreendendo o fertilizante de arginina monofosfato de acordo com a invenção foi aproximadamente 20% maior do que plantas cultivadas a partir da unidade de semeadura com o fertilizante de nitrogênio comercial usado. Isso foi ainda mais acentuado quando o peso seco da raiz foi medido, 50%, que é sumarizado na Tabela 2 e na Figura 4. Tabela 2 - Comparação entre esferas de ArgP e fertilizante de nitrogênio revestido comercialmente revestido
[0091] Sementes de pinheiro cultivadas em turfa não fertilizada (80 ml por planta/pote) com doses únicas de quantidades diferentes de nitrogênio adicionado (20, 40, 80 ou 160 mg de N) com dois fertilizantes de arginina revestidos diferentes - Arg-HCl e arginina monofosfato de acordo com a invenção. As plantas foram cultivadas na estufa 16h/18h (dia/noite) a 23° C. As plantas foram coletadas após 10 semanas, enxaguadas para remover todo o solo das raízes e secas a 65° C por 24 h. O peso seco foi medido. Os resultados são mostrados na Figura 4.
[0092] Este exemplo mostra como lisina monofosfato pode ser preparada. Lisina, 50 g, da Merck (Darmstadt, Alemanha) foi dissolvida em 20 mL de água deionizada a 80° C que resultou em pasta fluida branca. Após adição de 40 mL de água, uma solução viscosa transparente foi obtida. Ácido ortofosfórico, 85%, foi adicionado em gotas à pasta fluida, depois dos primeiros 10 mL terem sido adicionados, a temperatura tinha aumentado para 80° C e um precipitado branco foi formado, o qual foi dissolvido quando os 10 mL restantes de ácido ortofosfórico, 85%, foram adicionados. A temperatura tinha agora aumentado para perto de 100° C. A solução de lisina fosfato foi deixada esfriar sob agitação contínua. Em aproximadamente 65° C, cristais foram formados e precipitados na solução. A agitação foi parada e os teores no béquer foram rapidamente solidificados em uma massa branca sólida. O material de cristal foi seco ao ar em uma capela de exaustão por 2 dias.
[0093] Um difractograma de XRD foi coletado para o material de cristal formado. A amostra produziu um difractograma com vários picos de interferência, confirmando que o material é cristalino. Uma análise elementar do material de cristal mostrou que o teor de nitrogênio na amostra era 11,65%. O teor de nitrogênio teórico em lisina fosfato é 11,7%. O difractograma é mostrado na Figura 6.
[0094] Quarenta potes com volume de 50 ml foram cheios com turfa não fertilizada e um outro conjunto de 40 potes foi cheio com turfa onde 20 mg de N de complexos de lisina fosfato foram adicionados. A quantidade de nitrogênio (N) foi medida com base no número de átomos de N na lisina fosfato. Sementes de Pinheiro Scots foram semeadas nos potes e cultivadas em estufa 26/18 h dia/noite, 23° C. Os potes foram regados duas vezes por dia com um período de crescimento total de 8 semanas. As mudas foram coletadas, a turfa foi retirada com lavagem e as mudas foram secas e o peso seco foi registrado. Esses resultados como apresentado na Figura 7 mostram que germinação de mudas de pinheiro fertilizadas com lisina fosfato de acordo com a invenção é um excelente fertilizante.
[0095] Esferas de arginina monofosfato que incluíam um ligante (algumas vezes chamadas ‘revestidas’ aqui) de acordo com a invenção foram misturadas com turfa. Cassetes com 60 potes/cassete (o sistema Starpot, Holmen AB, Suécia) foram cheios com a mistura de turfa. A quantidade de nitrogênio, N, foi calculada com base no número de átomos nas esferas de arginina fosfato de modo que cada muda tinha 25 mg de N em cada pote.
[0096] Um teste com aproximadamente 2000 sementes de pinheiro Scots foi estabelecido. Como uma referência, aproximadamente 4000 sementes foram usadas. Todos os cassetes com sementes de pinheiro foram então transferidos para uma estufa por 5 semanas para germinação das sementes. Após essas semanas os cassetes de teste foram postos do lado de fora para cultivo adicional. Os cassetes de teste com arginina fosfato granulada foram regados regularmente sem nenhuma adição de fertilizante extra até o final da estação de crescimento. Os cassetes de referência foram primeiro tratados com mistura arGrow (SweTree Technologies, Umeâ, Suécia) durante as primeiras cinco semanas de germinação e então eles foram fertilizados mais com arGrow (SweTree Technologies, Umeâ, Suécia) complete até a colheita. O uso de mistura arGrow e arGrow complete foi feito de acordo com as recomendações do fabricante. Depois de dois meses e meio as mudas foram coletadas, a turfa foi retirada com lavagem e as mudas foram secas e o peso seco foi registrado. Pesos de biomassa, broto e raiz total foram também medidos e a média foi calculada e é apresentada na Figura 8.
[0097] Os resultados podem ser sumarizados no uso de muda produzida com arginina fosfato granulada com biomassa maior e uma porção maior de broto, avaliado através do peso seco, comparado com controle. Uma vantagem com o uso do formato em esfera (granulado) é que o fertilizante pode ser adicionado desde o início, e mais nenhuma adição de fertilizante é necessária. Isso é uma grande vantagem especialmente em plantações maiores, e simplifica o processo e reduz os custos de manuseamento de plantas.
[0098] Mudas de pinheiro Scots, abeto Norway e pinheiro Contorta foram criadas de acordo com o método de referência descrito no Exemplo 8. Um terço das mudas não tinha nenhum fertilizante, um terço das mudas tinha esferas de arginina-HCl revestidas e um terço das mudas tinha as esferas de arginina fosfato revestidas fornecidas às raízes de mudas e então plantadas. A quantidade total de nitrogênio foi calculada ser 28 mg de N por muda. As plantas foram coletadas após uma estação de crescimento e as biomassas secas de broto, raiz e biomassa total foram registradas. Ao mesmo tempo o número de "raízes de campo" foi contado. "Raízes de campo" é definido como as raízes que cresceram no campo fora do tampão de turfa do pote, vide Figura 10 para um exemplo de "raízes de campo". A seta mostra "raízes de campo".
[0099] Foi surpreendentemente constatado que esferas de arginina fosfato granuladas fornecidas às raízes de mudas quanto plantadas tinham um efeito a longo prazo sobre o crescimento, medido como aumento em biomassa nas três árvores de angiosperma diferentes. Essas melhoras em crescimento são sumarizadas nas Figuras 9A-C.
[0100] Ainda, foi surpreendentemente constatado que as raízes de campo aumentaram significantemente em número quando esferas de arginina fosfato foram fornecidas às raízes na ocasião do plantio.
[0101] Para pinheiro Scots, o número de raízes de campo aumentou com 68%, para abeto Norway elas aumentaram com 62% e para pinheiro Contorta elas aumentaram com 115% quando comparado com plantas de referência. Foi também notado que esferas de arginina fosfato fornecidas às raízes tinham o efeito maior em número de "raiz de campo" após aproximadamente um ano, o que pode ser um fator importante quando uma planta nova deve ser estabelecida. O ArgHCl não teve esse efeito sobre o desenvolvimento de raiz.
[0102] A taxa de estabelecimento de turfa a partir da semente é aumentada em resposta a fertilizante à base de aminoácido sugerindo que arginina monofosfato granular pode apoiar crescimento eficaz de espécies de gramíneas.
[0103] Em condições de estufa padrão, dias de 16 h suplementados, 20-25° C, com luz artificial e 8 h de noite a 15° C, uma mistura de semente de grama de Festuca rubra 70% spp. e 30% de Poa pretensis, tipicamente usadas em fairways de golfe em temperatura e climas frios (referida como "turfa de fairway"), foi estabelecida em uma taxa de semeadura equivalente a 3 kg de semente/100 m2 em potes de 3 litros contendo areia com aproximadamente 10% de matéria orgânica. A fim de apoiar o estabelecimento de cobertura de turfa total em todos os potes, um fertilizante de NH4NO3 líquido foi aplicado em uma taxa de 0,15 kg N/100 m2 seis semanas após a semeadura. Subsequentemente, quatro ciclos semanais de corte-novo crescimento foram realizados antes do início do período experimental onde a grama foi cortada para 20 mm e os cortes removidos.
[0104] Um tratamento único de cristais de arginina monofosfato revestidos foi feito em uma taxa equivalente a 0,5 kg N/100 m2. Tratamentos de referência correspondendo em nível de nitrogênio total foram aplicados usando ou um produto comercial baseado em amônio/ureia revestido formulado para uso em fairways de golfe, um produto comercial baseado em ureia metilada não revestido formulado para uso em fairways de golfe ou N-Metilureia quimicamente pura. Um controle nulo foi também estabelecido, o qual não recebeu um tratamento com fertilizante granular durante o período experimental. Os tratamentos foram replicados quatro vezes. Tabela 3 - Tratamentos fertilizantes *Impact CGF é fertilizante comercial vendido pela Indigrow (RU) Ltd. **Premium elite é fertilizante comercial vendido pela Skåne frö AB, Suécia
[0105] Cortes de grama foram coletados para 20 mm acima do substrato de crescimento arenoso e secos ao forno a 50º C, logo antes da aplicação do fertilizante (semana 0) e então semanalmente durante as seis semanas subsequentes (semanas 1-6). As raízes foram lavadas e secas ao forno (a 50º C) sete semanas após tratamento com fertilizante granular.
[0106] Os resultados deste exemplo mostram que turfa fairway exibiu um aumento geral em produção de biomassa acima do solo em resposta a adições de nitrogênio granular (Figura 11). Com a exceção de arginina monofosfato revestida onde um aumento significante em produção de biomassa foi observado na primeira semana após tratamento (valor p = 0,0138), aumentos significantes em resposta a todos os outros tratamentos fertilizantes foram primeiro observados no segundo ciclo de corte-novo crescimento. Níveis de produção de pico foram geralmente atingidos no segundo ou terceiro ciclo de corte-novo crescimento com arginina monofosfato revestida atingindo um nível de produção de biomassa acima do solo significantemente maior em ambos os ciclos. Produção de biomassa acima do solo para um ciclo de corte-novo crescimento caiu para abaixo de níveis de pré-tratamento para todos os tratamentos fertilizantes no sexto ciclo de corte-novo crescimento.
[0107] Uma resposta de estresse de queimadura da folha comumente referido como "escaldadura" foi observado em resposta à N-Metilureia não revestida, Tabela 3, referências de tratamento 3 e 4, mas não arginina monofosfato ou metil ureia revestida, Tabela 3, referência de tratamento 2.
[0108] Sete semanas após tratamento fertilizante seguindo por ciclos de corte-novo crescimento semanalmente a biomassa da raiz foi significantemente maior em resposta à arginina monofosfato revestida comparado com os tratamentos fertilizantes de referência e o controle N nulo, Figura 12.
[0109] Sementes de erva Rosmarinus, Rosmarinus officinalis, foram semeadas em um pote com solo de plantio comum, um sem nenhum fertilizante adicionado e o outro com o fertilizante arginina monofosfato de acordo com a invenção. A quantidade total de nitrogênio foi 30 mg. Sementes e plantas foram regadas regularmente e, após 6 semanas, foi claramente visto que o fertilizante da invenção melhorou o crescimento e vigor das plantas de Rosmarinus. Com base nesses resultados e nos exemplos anteriores, pode ser concluído que o fertilizante de arginina monofosfato da invenção pode melhorar o crescimento e vigor de todas as plantas testadas, ambos em estufa e externo. Ainda, ele pode ser usado em qualquer tipo de plantas, árvore conífera, dicotiledôneas e monocotiledôneas.
Claims (13)
1. Fertilizante, caracterizado pelo fato de que compreende L- histidina, L-arginina ou L-lisina, em que o fertilizante é uma composição sólida em que o teor de L-histidina, L-arginina ou L-lisina está presente como um monofosfato do mesmo, em que o fertilizante é compreendido por uma pluralidade de agregados cada um compreendido por partículas compreendendo L- histidina, L-arginina ou L-lisina agregados juntos através de mistura com um ligante.
2. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um ligante.
3. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o ligante compreende mineral(ais) e/ou polímeros naturais ou sintéticos.
4. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o ligante é selecionado do grupo consistindo em polímeros, tal como um polímero sintético ou um polímero natural, por exemplo, um açúcar ou um carboidrato, sais; e minerais.
5. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o ligante é um polímero solúvel em água, tal como álcool de polivinila.
6. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o ligante é selecionado do grupo consistindo em amidos e açúcares.
7. Composição fertilizante, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o ligante é selecionado do grupo consistindo em sais contendo cálcio e minerais contendo cálcio.
8. Fertilizante, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas são compreendidas por núcleos circundados pelo(s) L-aminoácido(s) básico(s).
9. Fertilizante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que cada agregado apresenta uma camada externa cuja composição difere da composição encerrada pela dita camada.
10. Fertilizante, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende L- arginina ou L-lisina.
11. Método de aumento do crescimento de uma planta, caracterizado pelo fato de que compreende produzir um fertilizante sólido, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, disponibilizado a uma semente ou uma planta.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a disponibilização de nitrogênio e opcionalmente outros nutrientes à dita planta é controlada dispondo a semente em um material de apoio de crescimento, tal como mineral, solo comprimido ou turfa comprimida, ao qual o fertilizante é adicionado.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o crescimento de raízes de planta é aumentado.
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