BRPI0613453A2 - agentes quelantes para fertilizantes de micronutrientes - Google Patents
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Abstract
AGENTES QUELANTES PARA FERTILIZANTES DE MICRONUTRIENTES. A presente invenção descreve um método e um produto para quelação de micronutrientes, quando usados para fornecer os micronutrientes a uma planta, que compreende a aplicação a uma área da planta ou solo/substrato envolvendo a planta de uma quantidade eficaz de uma composição fertilizante para plantas compreendendo um polímero quelante com a fórmula genérica (I), capaz de formar ligações coordenadas com os micronutrientes, transportar os micronutrientes através de uma membrana da planta e liberar os micronutrientes para uso pela planta.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AGENTES QUELANTES PARA FERTILIZANTES DE MICRONUTRIENTES".
Campo da Invenção
A presente invenção se refere a uma composição e um métodopara melhorar a biodisponibilidade de micronutrientes para plantas.
Descrição da Técnica Anterior
A agricultura é uma indústria de milhões de dólares. Para melho-rar o crescimento de plantas, bons solos férteis são requeridos e, na ausên-cia desses, fertilizantes freqüentemente são usados para facilitar o cresci-mento de colheitas agrícolas.
Nutrientes essenciais para o crescimento de plantas incluem í-ons metálicos, como Cu, Zn, Mn e outros, que são cruciais para várias viasmetabólicas de plantas, como a fotossíntese e outras. Métodos de plantiotradicionais resultaram em uma deficiência generalizada desses íons metáli-cos no solo e, de fato, em algumas áreas, esses íons metálicos estão quasecompletamente ausentes, e isso pode resultar em rendimentos diminuídos ecrescimento ruim de plantas de colheitas cultivadas nessas áreas. Sabe-seque a adição de íons metálicos adicionais ao solo ou à folhagem de plantaspode ajudar a aliviar significativamente essas deficiências de crescimentoem colheitas agrícolas. Uma das maneiras mais comuns de distribuir o mi-cronutriente metálico apropriado é o de formar um complexo quelado do íonmetálico com um quelato sintético, pois isso mantém o íon metálico em umaforma solúvel para facilitar a aplicação e reduz a adsorção do metal e a fixa-ção no solo.
Atualmente, há inúmeros agentes quelantes sintéticos em uso,incluindo EDTA, EDDHA, DTPA e NTA. Desses, o mais comumente usado éo EDTA (ácido etilenodiaminatetraacético), que tefm uma ampla gama deusos comerciais, de detergentes a aditivos alimentares.
Como agente quelante, o EDTA tem uma forte afinidade por íonsmetálicos para formar complexos de metal-EDTA. O EDTA é um ácido poli-prótico com dois grupos amina terciária que também podem se tornar proto-nados. O resultado é um Iigante que pode se ligar a 1:1 com muitos íons me-tálicos.
Em 1997, a produção global de EDTA era da ordem de 32.500toneladas e se elevou significativamente. O uso de EDTA está se tornandocada vez mais restrito na Europa devido a seu uso excessivo, e o compostofoi classificado como uma substância persistente.
O ácido cítrico foi anteriormente usado como um agente quelan-te para proporcionar uma alternativa barata. A principal desvantagem comquelatos de íon metálico-ácido cítrico é que são instáveis a pH > 7.
Obieto da Invenção
É um objeto da presente invenção apresentar novos compostosquelantes de metais que sejam capazes de distribuir micronutrientes a co-lheitas agrícolas.
É um objeto adicional da presente invenção superar, ou pelomenos melhorar substancialmente, as desvantagens e deficiências da técni-ca anterior.
Outros objetos e vantagens da presente invenção ficarão apa-rentes com a seguinte descrição, tomada em conjunto com os desenhos a-nexos, em que, a título de ilustração e exemplo, expõe-se uma modalidadeda presente invenção.
Sumário da Invenção
Descobriu-se, portanto, que, com o emprego de um compostoque seja um polímero quelante, o polímero quelante tem a capacidade dequelar íons metálicos, como cobre, zinco, manganês, ferro e outros, de ma-neira muito eficiente. A ação de polímeros quelantes contrasta com a açãode EDTA e outros agentes quelantes convencionalmente usados, que emgeral não são absorvidos pelas raízes de plantas e, de fato, sabidamentecompetem com as raízes das plantas pelos micronutrientes presentes narizosfera, que é a zona que envolve as raízes das plantas.
De acordo com a presente invenção, embora isso não deva servisto como limitando a invenção de forma alguma, apresenta-se um métodode quelação de micronutrientes, quando usados para fornecer os micronutri-entes a uma planta, que compreende a aplicação a uma área da planta ousolo/substrato envolvendo a planta de uma quantidade eficaz de uma com-posição fertilizante para a planta, compreendendo um polímero quelante ca-paz de formar ligações coordenadas com os micronutrientes, transportar osmicronutrientes através de uma membrana da planta e liberar os micronutri-entes para uso pela planta.
De preferência, o polímero quelante é um politiol ou poliamina.
De preferência, a poliamina é selecionada do grupo que consisteem poliamidoamina, polietilenoamina, polietilenoimina, polietilenimina e seusdendrímeros.
De preferência, o polímero quelante é linear.
De preferência o polímero quelante é ramificado.
De preferência, o polímero quelante tem a fórmula genérica (I):
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em que X = N ou S, e W é igual a ou maior que 0, e y, ζ e η são iguais a oumaiores que 1.
De preferência, quando X = Ν, o peso molecular está entre apro-ximadamente 400 e 25.000.
Quando X = N, este é, então, o composto polietilenoimina (PEI),que é um polímero solúvel em água que tem uma alta concentração de sítiosquelantes, permitindo, portanto, uma capacidade de ligação a metal maisalta que EDTA.
De preferência, a composição é aplicada em combinação comos micronutrientes, isoladamente ou em combinação, Mn, Zn, Cu, Fe, Ni.
De preferência, a composição é aplicada isoladamente ou emcombinação com os micronutrientes Ν, P, K1 S, Ca, Mg.
De preferência, a composição está em uma forma selecionadado grupo que consiste em líquidos, suspensões, dispersões, emulsões, póse péletes.
De preferência, a composição também inclui um pesticida e/ouinseticida.
De preferência, a composição é aplicada à folhagem da planta,solo ou outro substrato, sementes, frutos, rebentos, flores ou nozes.
Em um aspecto adicional da invenção, apresenta-se um métodode aumento da biodisponibilidade de nutrientes a raízes ou folhagem deplantas, compreendendo a aplicação de uma quantidade eficaz de umacomposição fertilizante para plantas que inclua o polímero PEI com a fórmu-la (I):
<formula>formula see original document page 5</formula>
em que X = N ou S, e W é igual a ou maior que O, e y, ζ e η são iguais a oumaiores que 1.
De preferência, quando X = Ν, o peso molecular está entre apro-ximadamente 400 e 25.000.
Em ainda outro aspecto da invenção, apresenta-se uma compo-sição fertilizante para plantas, incluindo um polímero quelante capaz de for-mar ligações coordenadas com micronutrientes e liberar os micronutrientespara uso pela planta, quando usada para aumentar a taxa de captação demicronutrientes pela planta.
De preferência, o polímero quelante é um politiol ou poliamina.
De preferência, a poliamina é selecionada do grupo que consisteem poliamidoamina, polietilenoamina, polietilenoimina e seus dendrímeros.
De preferência, o polímero quelante é linear.
De preferência, o polímero quelante é ramificado.
De preferência, o polímero quelante tem a fórmula genérica (I):em que X = N ou S1 e W é igual a ou maior que O1 e y, ζ e η são iguais a oumaiores que 1.
De preferência, quando X = Ν, o peso molecular está entre apro-ximadamente 400 e 25.000.
De preferência, a composição está em uma forma selecionadado grupo que consiste em líquidos, suspensões, dispersões, emulsões, póse péletes.
De preferência, a composição também inclui um pesticida e/ouinseticida.
De preferência, a composição é aplicada à folhagem da planta,solo ou outro substrato, sementes, frutos, rebentos, flores ou nozes.
De preferência, a composição é aplicada como um revestimentode semente ou pré-tratamento da semente antes do plantio.
De preferência, a composição é aplicada em combinação comos micronutrientes, isoladamente ou em combinação, Mn, Zn, Cu, Fe, Ni.
De preferência, a composição é aplicada isoladamente ou emcombinação com os micronutrientes Ν, Ρ, K, S, Ca, Mg.
Conforme será percebido por aqueles versados neste campoparticular, a invenção terá muitos outros usos em outras indústrias relacio-nadas, como horticultura e aquacultura, sempre que houver necessidade desuprir micronutrientes.
Breve Descrição dos Desenhos
A título de exemplo, descreve-se mais detalhadamente um em-prego da invenção com referência aos desenhos anexos, em que:
A Figura 1 é um gráfico do Zn total absorvido por raízes de cano-Ia e translocado para rebentos (± 1 E.P.).
A Figura 2 é um gráfico mostrando a capacidade de ligação (BC)a Cu (II) de EDTA e PEI.
A Figura 3 é um gráfico mostrando a quantidade de Zn restanteem solução de solo após 24 horas.
A Figura 4 é um gráfico da captação de fertilizantes de Zn noapoplasto e simplasto de raízes de canola.A Figura 5 é um gráfico da relação entre o peso molecular dePEI e a capacidade de formação de complexo e estabilidade de complexosde Cu (II)-PEI.
A Figura 6 é um gráfico dos coeficientes de transferência médiospara captação de Zn e translocação em raízes de canola a partir de soluçõestamponadas com quelato.
A Figura 7 é um gráfico dos coeficientes de transferência paracaptação de Zn por canola com taxas crescentes de quelato.
Descrição Detalhada da Invenção
Tendo descrito genericamente a invenção, pode-se obter umentendimento adicional por referência a certos exemplos específicos, quesão aqui apresentados apenas para fins de ilustração e que não pretendemser limitativos.
Genericamente, a presente invenção apresenta uma composi-ção fertilizante aperfeiçoada e mais econômica, que pode distribuir quanti-dades residuais de micronutrientes a plantas.
O uso de PEI (polietilenoimina) para quelar Zn em solos alcali-nos e calcáreos
A finalidade é mostrar como PEI aumenta a disponibilidade defertilizante de Zn para canola cultivada em solos alcalinos e calcáreos. Odesempenho desse Iigante foi comparado a EDTA, o agente quelante maiscomumente usado em solos alcalinos e calcáreos na Austrália.
Materiais e Métodos
Projetou-se um experimento em vaso para testar a disponibilida-de de Zn para canola, quando aplicado a solos calcáreos e alcalinos, comoZnSO4JH2O ou quelado com PEI ou EDTA.
Amostras de solos foram coletadas de sítios de campo sabida-mente sensíveis a Zn em Streaky Bay, Austrália do Sul, e Birchip, Vitória(Tabela 1). Coletaram-se as camadas superiores do solo de cada Iocaliza-ção, que foram secadas em forno e passadas através de uma peneira de 2mm. Os fertilizantes experimentais marcados com 65Zn foram misturadoscom 20 g de solo, que foi disposto entre faixas de 100 g de solo bruto não-fertilizado. A aplicação de nutriente total foi igual a (μρ/g de solo): P 60, N27, aplicado como TGMAP, e Zn 0,1, como ZnS04.7H20. As taxas de quela-to se basearam nas concentrações requeridas para formar 100% de comple-xos com o Zn na solução fertilizante. As taxas variaram dependendo da es-tequiometria dos complexos de Zn-ligante. Usou-se GEOCHEM para predizro grau de quelação na solução fertilizante de EDTA. A capacidade de liga-ção a metal de PE) foi estabelecida em um experimento anterior usando-seCu2+ e Cu (II) ISE (Figura 2). As taxas de aplicação de quelato foram de(μM/g de solo): PEI 0,043 e EDTA 0,37. Os controles experimentais foramlivre de quelato (apenas ZnSO4) e livre de quelato e Zn. Cada tratamento foirepetido quatro vezes.
Duas sementes de canola pré-germinadas (variedade Pinnacle)foram transferidas para cada vaso. Os vasos foram aguados a Gg = 0,5 comágua desionizada a cada segundo dia, e a evaporação foi reduzida com gló-bulos de polietileno, que foram espalhados sobre a superfície exposta decada vaso. As plantas foram cultivadas durante 21 dias em uma câmara decrescimento de ambiente controlado (10 h de escuro a 15°0; 14 h de luz a20°C, 41% de umidade) antes de os rebentos serem colhidos, enxaguados,secados, pesados e, então, digeridos em HNO3 concentrado. Os produtosde digestão de plantas foram analisados quanto a 65Zn por espectroscopiagama e quanto os teores totais de nutrientes por ICP-OES.
Análise de Dados
Os dados do peso seco do rebento, concentrações de nutrientesdo rebento e captação de fertilizante de Zn foram analisados por análise devariância (ANOVA). A significância entre as médias foi determinada usando-se o teste de Diferença Menos Significativa (LSD).Resultados
Tabela 1. Propriedades dos solos usados para os experimentos3.
<table>table see original document page 8</column></row><table>a^solo secado em forno.
O EDTA foi ineficaz tanto na marga arenosa cinza calcárea deStreaky Bay1 quanto no Sodosol de Birchip, Vitória (Figura 1) (LSD = 1,72).
PEI aumentou significativamente a captação total de Zn por ca-nola no Sodosol de Birchip (p < 0,01). O tratamento com PEI foi estatistica-mente similar a ZnSO4, mas mais eficaz que ZnEDTA, no solo calcáreo. Osresultados do tratamento com PEI aplicado a solo de Birchip são altamentesignificativos, dado que a taxa de aplicação de PEI foi 8,6 vezes menor quea de EDTA.
Efeito da Taxa de Quelato sobre Zn em Soluções de SoloA finalidade é a de mostrar que EDTA, que forma um complexonegativamente carregado com íons metálicos divalentes, como Zn, aumentaa concentração de micronutrientes retidos dentro de fases de solução desolos. Entretanto, o aumento de Zn solúvel que foi atribuído a EDTA nãoaumentou a captação de Zn por canola (Figura 1).
A finalidade é mostrar que PEI se comporta de maneira diferentea EDTA no solo, o que resultou em uma captação aumentada de fertilizantede micronutriente pelas plantas.
Materiais e Métodos
Os solos e taxas de fertilizante usados neste experimento foramsimilares àqueles aplicados à banda de fertilizante no experimento em vasojá descrito.
Cinco gramas de solo secado em forno foram pesados em fras-cos de polipropileno de 50 mL (Tabela 1). Soluções de fertilizante, contendo6 pg de Zn como ZnS04.7H20 e EDTA ou PEI, foram aplicadas aos solos.Os quelatos foram aplicados a 7 taxas para considerar a gama completa deconcentrações de Iigante usadas no experimento em vaso já descrito. Astaxas de EDTA e PEI foram (μΜ/g de solo) 0,008, 0,018, 0,03, 0,04, 0,05,0,062 e 0,07. A fase de solução de solo foi completada até 25 mL com águadesionizada.
Os solos e as soluções de fertilizante foram revolvidos durante24 horas. Depois de agitar, os frascos foram centrifugados durante 20 minu-tos a 2.500 rpm. Cinco mL do líquido sobrenadante foram removidos, filtra-dos através de um filtro de seringa de 0,2 μΜ e digeridos em HNO3 concen-trado antes da análise por espectrometria de adsorção atômica em forno degrafita (GFAAS) quanto ao Zn total. Os pH's das soluções sobrenadantesforam medidos para assegurar que os agentes quelantes não alteraram o pHdas soluções de solo no decorrer do experimento.
Resultados
EDTA aumentou significativamente a quantidade de Zn na fasede solução de ambos os solos (Figura 3). Entretanto, EDTA não aumentou a captação pela planta de Zn (Figura 1). Esses resultados indicam que as raí-zes das plantas não absorveram prontamente os complexos de ZnEDTA.
PEI aumentou a adsorção de Zn na fase sólida de solo (Figura3). Entretanto, no experimento em vaso, PEI aumentou significativamente acaptação pelas plantas de Zn (Figura 1). Esses resultados sugerem que o Znem complexo com PEI foi retido dentro dos conjuntos de íons metálicos "dis-poníveis para as plantas" dos solos, a despeito de estar associado à fasesólida dos solos.
Captação de Zn auelado por canola cultivada em cultura em solução
A finalidade deste experimento é mostrar que EDTA reduz a taxade absorção de micronutrientes pelas raízes de plantas.
A finalidade é mostrar que PEI aumenta a taxa de absorção demicronutrientes por raízes de plantas.
Materiais e Métodos
Pré-tratamento
Mudas de canola pré-germinadas foram cultivadas em soluçãonutriente completa durante 13 dias. As plantas de canola, três por vaso, fo-ram transferidas para solução de pré-tratamento durante 24 horas. A soluçãode pré-tratamento continha 2 mM de NaMES (pH 6,0) e 0,5 mM de CaCI2.
Após o pré-tratamento, as plantas foram usadas nos experimentos de capta-ção de 65Zn.
Captação de 65Zn de soluções geladas:
Mudas de canola foram transferidas para soluções de captaçãogeladas contendo 2 mM de NaMES (pH 6,0), 0,5 mM de CaCI2 e 10 μΜ deZnCI2 como sal metálico ou quelado por 10 μΜ de EDTA ou 5 μΜ de PEI. Assoluções de captação foram marcadas com 65Zn para fornecer 0,037 MBq L'1^. Cada tratamento foi repetido em triplicata.
Após 30 minutos, as raízes de canola foram removidas das solu-ções de captação e enxaguadas com água MilliQ. As raízes usadas paramedir a absorção simplástica de Zn foram transferidas para soluções dedessorção geladas durante 30 minutos, para dessorver apoplasticamente oZn ligado. As soluções de dessorção continham 2 mM de NaMES (pH 6,0), 5mM de CaCI2 e 60 μΜ de ZnCI2.
As plantas de canola foram separadas em raízes e rebentos,secadas com papel absorvente e pesadas. As raízes foram transferidas parafrascos de contagem de radioatividade, aos quais se adicionaram 4 mL deHNO3 a 5 M. As amostras foram deixadas durante uma noite para solubilizaros conteúdos celulares, antes que os teores de 65Zn fossem determinadospor espectroscopia gama.
Resultados
Zn em complexo com EDTA não foi prontamente absorvido pe-los simplastos ou apoplastos de raiz (igura 4). Esses resultados explicam porque as plantas de canola não absorveram prontamente ZnEDTA das fasesde solução dos solos alcalino e calcáreo (Figuras 1 e 3).
PEI aumentou significativamente a captação intracelular de Zn(captação no simplasto de raiz). De fato, o uso de PEI aumentou a absorçãosimplástica de Zn em 42% em comparação com a aplicação de apenas Zn-Cl2 (Figura 4).
O peso molecular (MW) de PEI e a estrutura afetaram a quela-ção de elementos residuais, absorção por raízes de plantas e translocaçãopara rebentos de plantasMateriais e Métodos
PEI ramificado foi obtido na Sigma-AIdrich, com MW's médios(unidades de massa atômica - amu) de 423, 800, 1.200, 1.800, 25.000 e750.000. PEI linear foi obtido na Polysciences, com MW1S médios de 2.500amu e 25.000 amu.
Capacidade de formação de complexo (CC) de PEI e estabilidade de Cu-PEI
A capacidade de formação de complexo com Cu (II) de cadaforma de PEI foi medida por titulação usando-se um eletrodo seletivo paraíons Cu (II) (Orion 9629), para medir a atividade de Cu2+ livre em solução(Kaschl et al., 2002). Gráficos Scatchard foram traçados para determinar asconstantes de estabilidade (Iogi0K) de complexos de Cu-PEI e Cu-ramnolipídio.
A calibração do ISE foi realizada em uma solução contendo 0,001M de CuSO4, 0,084 M de KNO3 e 0,0045 M de EN. Todos os reagentes forampreparados usando-se água MilliQ. O Cu (II) ISE foi polido usando-se a tira depolimento do fabricante antes de cada titulação. O pH da solução foi alteradopor adição por incrementos de KOH a 0,1 M, e a atividade de Cu (II) em solu-ção foi calculada usando-se GEOCHEM-PC com cada alteração de pH.
Uma amostra pesada de cada Iigante foi misturada com uma solu-ção tamponada com sal contendo 0,095 M de KNO3 e 0,005 M de ΕΝ. A solu-ção foi agitada continuamente com uma barra de agitação magnética, e o pHfoi alterado para pH 5,8 usando-se 0,1 M de KOH ou 0,1 M de HNO3. Os vo-lumes medidos de CuSO4 a 0,01 M foram titulados na solução de quelato, eadições por incrementos de KOH a 0,1 M foram usadas para manter o pHconstante. A saída em mV da sonda de Cu (II) foi registrada quando se conse-guiu uma leitura estável (~5 minutos). A atividade do Cu2+ livre foi, então, cal-culada a partir da curva de calibração. Cada titulação foi repetida em triplicata.
A atividade de Cu2+ livre foi traçada contra a razão de concen-trações de Cu2+ total e Iigante no recipiente de titulação. Onde o eixo dos χque intercepta a regressão linear foi considerado como sendo equivalente àcapacidade de formação de complexo com metal de cada Iigante PEI (Kasc-hl et al., 2002).
Constantes de estabilidade médias condicionais foram determi-nadas a partir dos dados de titulação usando-se o método de gráfico Scat-chard. Resumidamente, a razão de sítios de ligação a metal preenchidos porCu (Θ) foi definida por:<formula>formula see original document page 13</formula>
Portanto, θ = 1 quando todos os sítios de ligação do Iigante tive-rem sido preenchidos por Cu.
Foram traçados gráficos Scatchard (Θ/Μ versus Θ), em que M é aatividade de íons Cu2+ livres, a partir dos quais as constantes de estabilidademédias condicionais (pKi) foram derivadas da inclinação de cada ponto nográfico (Stevenson, 1994).
As constantes de estabilidade foram medidos em uma soluçãotamponada com 95 mM de KNO3 e 5 mM de ΕΝ. O ajuste para diluição infi-nita foi realizado usando-se a equação de Davies:
<formula>formula see original document page 13</formula>
em que μ = força iônica, Zm e Zn = cargas iônicas, γ = coeficiente de ativi-dade a μ = 0, A = contante única para o solvente e temperatura (A = 0,512para água a 25°C).
As constantes de estabilidade de PEI não foram ajustadas paradiluição infinita, porque a polaridade exata de cada polímero era desconhecida.
Cinética de Captação
Mudas de canola (Brassica napus var. Pinnacle) foram pré-germinadas em papel de filtro umedecido com água desionizada. No dia 6,as mudas foram transferidas para solução nutriente completa e movidas pa-ra uma estufa. A solução nutriente continha Ca (3,55 mM), Mg (1,45 mM),NO3- (8,1 mM), H2PO4' (0,2 mM), Cl (10 μΜ), Na (1,1 mM), K (1,2 mM), SO4(1,45 mM), H3BO3 (30 μΜ), MoO42" (0,2 μΜ), FeEDDHA (25 μΜ), Mn (10μΜ), Zn (1 μΜ), Cu (1 μΜ), tamponada a ρΗ 6,0 com 2 mM de MES (ácido 2-morfolinoetanossulfônico, 50% como sal de potássio) (Kupper et al., 2000).
Após 14 dias, as plantas de canola, três por vaso, foram transferidas parasolução de pré-tratamento durante 24 horas. A solução de pré-tratamentocontinha 2 mM de NaMES (pH 6,0) e 0,5 mM de CaCI2. Após o pré-tratamento, as plantas foram usadas nos experimentos de captação de Zn.
Captação cinética e translocação de Zn de soluções tampona-das com PEI
Mudas de canola pré-tratadas foram transferidas para soluçãode captação contendo 2 mM de KMES (pH 6,0), 0,5 mM de CaCI2 e 1 μΜ deZnSO4 como sal metálico ou quelado com EDTA (controle) ou com as oitoformas de PEI acima descritas. Cada quelato foi aplicado a quatro taxas, deacordo com sua capacidade de formação de complexo, de modo que a por-centagem de Zn quelada se aproximasse de 0% (controles livres de quela-to), 25%, 50%, 75% e 100% do Zn em solução total. Cada tratamento foirepetido em triplicata. Usou-se voltimetria de tira anódica com gota de mer-cúrio pendente para medir a concentração de Zn lábil em cada solução decaptação, uma medida aproximada de Zn livre (ou cineticamente lábil) ver-sus quelado. As soluções de captação foram marcadas com 65Zn para for-necer 0,037 MBq/L.
Após um período de captação de 24 horas, os rebentos de cano-la foram colhidos, pesados e digeridos em HNO3 concentrado a 140°C. Assoluções de produto de digestão foram transferidas para frascos de conta-gem de radioatividade para medição de 65Zn por espectroscopia gama.
O coeficiente de transferência de Zn (Kt) (captação de Zn etranslocação para, rebentos de canola por unidade de Zn livre, não quelado,suprido às raízes) foi usado para comparar a disponibilidade de Zn queladoentre os tratamentos com PEI e EDTA:
/l/nHQrahono captação de Zn (pg de Zn/g de rebento)
Kt (L/g de rebento) =-Zn lábil ASV (Mg de Zn/L) [4]
Usou-se ANOVA, seguida pelo teste L.S.D., para determinar asignificância estatística no nível de probabilidade de 0,05.
Resultados
Capacidade de formação de complexo (CC) com PEI e estabilidade de Cu-PEI
A capacidade de PEI de formar complexo com Cu2+ não era, ge-ralmente, fortemente influenciada pelo peso molecular do polímero (Tabela2). Entretanto, houve um pequeno aumento na CC de Cu (II) com MW cres-cente de PEI até 1.800 amu (Figura 5). As CC's de PEI linear foram mais doque duas vezes maiores que as de PEI ramificado (Tabela 2). Entretanto, asCCs de Cu (II) de todos os polímeros estavam substancialmente abaixo daanteriormente medida para PEI ramificado obtido na BASF (Stacey, 2006).Conseqüentemente, parece que as CC's de polímeros variam significativa-mente entre fabricantes.
Tabela 2. Capacidade de formação de complexo (CC) e constantes de esta-bilidade (Iogi0Ki) de complexos de Cu-PEI e Cu-ramnolipídio.
<table>table see original document page 15</column></row><table>
Houve uma pequena diminuição na estabilidade do complexo(logi0K) com um peso molecular crescente (Tabela 2, Figura 5). PEI1S linea-res formaram complexos menos estáveis com Cu2+ do que PEI ramificado(Tabela 2). Essa instabilidade pode ter sido devido à formação incompleta deanel; PEI linear provavelmente teria mais dificuldade de formar anéis de que-lato verdadeiros em torno de íons metálicos do que PEI ramificado. A impor-tância da formação de anel para a estabilidade do complexo foi bem docu-mentada (Mellor, 1964).
Captação cinética e translocacão de Zn
O coeficiente de transferência de Zn é essencialmente uma me-dida de captação de Zn e translocação para rebentos de canola por unidadede Zn2+ livre (não quelado) suprido às raízes. Um elevado coeficiente detransferência indica que o Zn quelado já estava absorvido e translocado nosrebentos de canola. Um baixo coeficiente de transferência sugere que o Znquelado não era prontamente absorvido por canola.
Os coeficientes de transferência médios mostraram que a capta-ção de Zn era significativamente (p < 0,05) afetado pelo tipo de quelato eMW do PEI (Figura 6). A canola absorveu prontamente o Zn quelado por PEIdentro da faixa de MW de 423 - 1.800 amu. Zn em complexo com PEI dealto MW (> 25.000 amu) ou EDTA não foi prontamente absorvido e translo-cado para rebentos de canola (Figura 6). A existência de um corte de MWera mais claramente evidente à taxa de aplicação de quelato mais elevada,quando a absorção de Zn era limitada pela disponibilidade de Zn2+ livre (nãoquelado) (Figura 7).
Nenhum PEI linear aumentou o coeficiente de transferência deZn (Figura 6, Figura 7). Isso foi porque as duas formas lineares de PEI nãodiminuíram significativamente o Zn lábil ASV nas soluções de captação (pro-vavelmente devido à dissociação de Zn-PEI durante a análise ASV). A dis-sociação parece provavelmente ser devido ao fato de o PEI linear tambémproduzir complexos relativamente instáveis com Cu2+ (Tabela 2). Todavia,formas lineares de PEI provavelmente não serão usadas em produtos fertili-zantes, devido a seu alto custo e baixa solubilidade, quando comparadas aPEI ramificado.
O que se pode observar agora, portanto, é que o uso de um po-límero quelante, como PEI, torna possível proporcionar níveis maiores demicronutrientes a plantas do que era conseguido antes dessa descoberta.
Embora a invenção tenha sido aqui mostrada e descrita no quese considera como sendo a modalidade mais prática e preferida, reconhece-se que se podem fazer afastamentos do âmbito da invenção, que não devese limitar aos detalhes aqui descritos, e que se podem fazer modificaçõesque não saiam do âmbito da invenção para englobar quaisquer e todas ascomposições e métodos equivalentes.
Listagem de Referência
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Claims (28)
1. Método de quelação de micronutrientes, quando usados parafornecer os micronutrientes a uma planta, que inclui a aplicação a uma áreada planta ou solo/substrato envolvendo a planta de uma quantidade eficazde uma composição fertilizante para a planta, compreendendo um polímeroquelante capaz de formar ligações coordenadas com os micronutrientes,transportar os micronutrientes através de uma membrana da planta e liberaros micronutrientes para uso pela planta.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que o polímeroquelante é um politiol ou poliamina.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a poliaminaé selecionada do grupo que consiste em poliamidoamina, polietilenoamina,polietilenoimina, polietilenimina e seus dendrímeros.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, em que o polímeroquelante é linear.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que o polímeroquelante é ramificado.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, em que o polímeroquelante tem a fórmula genérica (I):<formula>formula see original document page 18</formula>em que X = N ou S, e W é igual a ou maior que 0, e y, ζ e η são iguais a oumaiores que 1.
7. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que, quando X= Ν, o peso molecular está entre aproximadamente 400 e 25.000.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, em que o compostoé polietilenoimina (PEI).
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que a composi-ção é aplicada em combinação com os micronutrientes, isoladamente ou emcombinação, Mn, Zn, Cu, Fe, Ni.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que a compo-sição é aplicada isoladamente ou em combinação com os micronutrientes N,Ρ, K, S, Ca, Mg.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, em que a com-posição está em uma forma selecionada do grupo que consiste em líquidos,suspensões, dispersões, emulsões, pós e péletes.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, em que a com-posição também inclui um pesticida e/ou inseticida.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, em que a com-posição é aplicada à folhagem da planta, solo ou outro substrato, sementes,frutos, rebentos, flores ou nozes.
14. Método de aumento da biodisponibilidade de nutrientes araízes ou folhagem de plantas, compreendendo a aplicação de uma quanti-dade eficaz de uma composição fertilizante para plantas que inclua o políme-ro PEI com a fórmula (I): <formula>formula see original document page 13</formula> em que X = N ou S, e W é igual a ou maior que 0, e y, ζ e η são iguais a oumaiores que 1.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que, quandoX = N,o peso molecular está entre aproximadamente 400 e 25.000.
16. Composição fertilizante para plantas, incluindo um polímeroquelante capaz de formar ligações coordenadas com micronutrientes e libe-rar os micronutrientes para uso pela planta, quando usada para aumentar ataxa de captação de micronutrientes pela planta.
17. Composição, de acordo com a reivindicação 16, em que opolímero quelante é um politiol ou poliamína.
18. Composição, de acordo com a reivindicação 17, em que apoliamina é selecionada do grupo que consiste em poliamidoamina, polieti-lenoamina, polietilenoimina e seus dendrímeros.
19. Composição, de acordo com a reivindicação 18, em que opolímero quelante é linear.
20. Composição, de acordo com a reivindicação 19, em que opolímero quelante é ramificado.
21. Composição, de acordo com a reivindicação 20, em que opolímero quelante tem a fórmula genérica (I): <formula>formula see original document page 20</formula> em que X = N ou S, e W é igual a ou maior que 0, e y, ζ e η são iguais a oumaiores que 1.
22. Composição, de acordo com a reivindicação 21, em que,quando X = Ν, o peso molecular está entre aproximadamente 400 e 25.000.
23. Composição, de acordo com a reivindicação 22, em que acomposição está em uma forma selecionada do grupo que consiste em lí-quidos, suspensões, dispersões, emulsões, pós e péletes.
24. Composição, de acordo com a reivindicação 23, em que acomposição também inclui um pesticida e/ou inseticida.
25. Composição, de acordo com a reivindicação 24, em que acomposição é aplicada à folhagem da planta, solo ou outro substrato, se-mentes, frutos, rebentos, flores ou nozes.
26. Composição, de acordo com a reivindicação 25, em que acomposição é aplicada como um revestimento de semente ou pré-tratamento da semente antes do plantio.
27. Composição, de acordo com a reivindicação 26, em que acomposição é aplicada em combinação com os micronutrientes, isoladamen-te ou em combinação, Mn, Zn, Cu, Fe, Ni.
28. Composição, de acordo com a reivindicação 27, em que acomposição é aplicada isoladamente ou em combinação com os micronutri-entes Ν, Ρ, K, S, Ca, Mg.
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