DE202022107085U1 - Fertilizer based on sarcosine and free amino acids for various crops - Google Patents
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Abstract
Stickstoffdünger, umfassend:
- Sarkosin in einer Menge von mindestens 10 % (w/v); und
- freie Aminosäuren in einer Menge von mindestens 10 % (w/v).Nitrogen fertilizer comprising:
- sarcosine in an amount of at least 10% (w/v); and
- Free amino acids in an amount of at least 10% (w/v).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuartigen Stickstoffdünger für den Einsatz in verschiedenen Kulturen, der Sarkosin und freie Aminosäuren umfasst.The present invention relates to a novel nitrogen fertilizer for use in various crops, which comprises sarcosine and free amino acids.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKBACKGROUND ART
Die Bestrebungen, höhere Ernteerträge zu erzielen, haben zu einem Einsatz überhöhter Mengen an nährstoffliefernden Düngern (wie Gülle und chemisch-synthetische Dünger) geführt, mit den damit einhergehenden ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen.Efforts to achieve higher crop yields have led to excessive use of nutrient-supply fertilizers (such as manure and chemical-synthetic fertilizers), with attendant environmental and economic impacts.
Mit dem Ziel, dieses Problem zu lösen, wurden verschiedene Alternativen entworfen, wie die Entwicklung von Biostimulatoren zur Verbesserung der Ernteerträge, die das Wachstum der Pflanzen beschleunigen, oder die Verwendung von freien Aminosäuren bei der Herstellung neuartiger Dünger.With the aim of solving this problem, various alternatives have been devised, such as the development of biostimulants to improve crop yields, accelerating plant growth, or the use of free amino acids in the manufacture of novel fertilizers.
Aminosäuren sind überaus wichtige molekulare Bausteine von Peptiden und Proteinen und werden von den Pflanzen produziert. Die Aminosäuren werden dabei auf normale Weise synthetisiert und erfüllen verschiedene Funktionen in der Pflanze; zu den Funktionen, die sie erfüllen, gehören die Verbesserung der Stickstoffaufnahme, die Chelatbildungsfunktion einiger Aminosäuren wie L-Prolin und die antioxidative Wirkung von L-Glycin-Betain und Prolin. Aktuell werden sie im Rahmen der Biostimulation von Kulturen hauptsächlich zur Milderung von biotischem und abiotischem Stress eingesetzt. Exogene Aminosäuren sind sichere Hilfsmittel, die nicht genotoxisch, ökotoxisch oder phytotoxisch sind, weshalb sie in jüngster Zeit hinsichtlich ihres direkten und indirekten Nutzens in den Pflanzen untersucht wurden. Ihr Einsatz hat in den letzten Jahren zugenommen, da es sich bei ihnen um Verbindungen handelt, die sich für Kulturen aus dem Obst- und Gemüseanbau eignen, die hinsichtlich Nährwert, Physiologie und vegetativem Stress verbesserungsbedürftig sind. Die Aminosäuren sind die Substanzen, die von der Pflanze nur schwer produziert werden können und die an vielen Prozessen beteiligt sind, vorrangig bei der Regeneration von Pflanzen, die unterschiedlichen Arten von Stress ausgesetzt waren, da, wenn eine Pflanze gestresst ist, sie die Produktion dieser Substanzen, welche viel Energie erfordern, einstellt und sie über das Phloem an den Stellen konzentriert, an denen sie benötigt werden.Amino acids are extremely important molecular building blocks of peptides and proteins and are produced by plants. The amino acids are synthesized in the normal way and perform various functions in the plant; the functions they perform include enhancing nitrogen uptake, the chelating function of some amino acids such as L-proline, and the antioxidant effects of L-glycine betaine and proline. They are currently used in the context of biostimulation of cultures, mainly to mitigate biotic and abiotic stress. Exogenous amino acids are safe tools that are not genotoxic, ecotoxic, or phytotoxic, which is why they have recently been studied for their direct and indirect benefits in plants. Their use has increased in recent years as they are compounds suitable for fruit and vegetable crops that need improvement in terms of nutritional value, physiology and vegetative stress. Amino acids are the substances that plants find difficult to produce and that are involved in many processes, primarily in the regeneration of plants that have been subjected to different types of stress, since when a plant is stressed, it stops producing them Substances that require a lot of energy, and concentrates them on the places where they are needed via the phloem.
Sarkosin, auch bekannt als N-Methylglycin, wiederum ist ein Zwischenprodukt und Nebenprodukt aus der Synthese und dem Abbau von Glycin. Sarkosin wurde als Baustein zum Verringern des Abbaus von Wachstumshormonen sowie als Konservierungsstoff beschrieben, der in ausreichender Menge wirksam zur Verlangsamung des Wachstums von Bakterien, Pilzen und Schimmel ist.Sarcosine, also known as N-methylglycine, is an intermediate and by-product of the synthesis and breakdown of glycine. Sarcosine has been described as a building block for reducing the breakdown of growth hormones, as well as a preservative that, in sufficient amounts, is effective in slowing the growth of bacteria, fungi and mold.
ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNGEXPLANATION OF THE INVENTION
Für die vorliegende Erfindung wurde ein neuartiger Stickstoffdünger entwickelt, der Folgendes umfasst:
- • Sarkosin mit 10 % (w/v);
- • Stickstoff (N) mit insgesamt 7,1 % (w/v), davon 5,4 % Harnstoff-Stickstoff (N) und 1,8 % organischer Stickstoff (N);
- • Freie Aminosäuren, erhalten mittels Keratinhydrolyse, mit 10,5 % (w/v).
- • Sarcosine with 10% (w/v);
- • Nitrogen (N) with a total of 7.1% (w/v), of which 5.4% urea nitrogen (N) and 1.8% organic nitrogen (N);
- • Free amino acids obtained by keratin hydrolysis at 10.5% (w/v).
Diese freien Aminosäuren ermöglichen es, Stresssituationen durch Stressfaktoren wie Wassermangel, Hitze und/oder Versalzung zu überstehen und die Kulturen dabei zu unterstützen, sich nach derartigen Episoden zu erholen sowie die Phytohormonsynthese anzuregen.These free amino acids make it possible to withstand stressful situations caused by stress factors such as lack of water, heat and/or salinity and to help crops to recover after such episodes and to stimulate phytohormone synthesis.
Außerdem können die freien Aminosäuren aufgrund ihrer Größe leicht und schnell in die Pflanzenzellen eindringen, sodass sie ihre positive Wirkung innerhalb kurzer Zeit entfalten können. Gleichermaßen ermöglichen ihr chemischer Aufbau und ihre Größe einen Transport über das Xylem bis in Bereiche der Pflanze, in denen sie gebraucht werden.In addition, due to their size, the free amino acids can penetrate the plant cells easily and quickly, so that they can develop their positive effect within a short time. Likewise, their chemical makeup and size allow them to be transported across the xylem to areas of the plant where they are needed.
Es wurde beobachtet, dass der Einsatz des Düngers der Erfindung zu einer deutlichen Steigerung der Biomasse der Pflanze sowie des Ertrags bei unterschiedlichen Kulturen führt, die ausgewählt sind aus Reis, Baumwolle, Tomate, Olive, Mandel, Orange, Wassermelone, Zuckermelone, Erdbeere, Rote Bete, Gemüse, Wintergetreide (Weizen, Gerste, Roggen, Hafer) und Sommergetreide (Mais und Sorghumhirse).It has been observed that the use of the fertilizer of the invention leads to a significant increase in plant biomass and yield in different crops selected from rice, Cotton, tomato, olive, almond, orange, watermelon, cantaloupe, strawberry, beetroot, vegetables, winter cereals (wheat, barley, rye, oats) and summer cereals (corn and sorghum).
Die Ausbringung des Düngers erfolgte oberirdisch, sowohl per Tröpfchenbewässerung als auch gespritzt.The fertilizer was applied above ground, both by drip irrigation and sprayed.
Daher betrifft ein Hauptaspekt der Erfindung einen neuartigen Stickstoffdünger, der Folgendes umfasst:
- - Sarkosin in einer Menge von mindestens 10 % (w/v); und
- - freie Aminosäuren in einer Menge von mindestens 10 % (w/v).
- - sarcosine in an amount of at least 10% (w/v); and
- - Free amino acids in an amount of at least 10% (w/v).
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge von Sarkosin 10 % (w/v).In a preferred embodiment the amount of sarcosine is 10% (w/v).
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge von freien Aminosäuren 10,5 % (w/v).In another preferred embodiment, the amount of free amino acids is 10.5% (w/v).
In einer noch stärker bevorzugten Ausführungsform stammen die freien Aminosäuren aus der Hydrolyse von Keratin.In an even more preferred embodiment, the free amino acids are derived from the hydrolysis of keratin.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung den Einsatz des Düngers der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, zur Steigerung der Biomasse der Pflanzen, vorzugsweise von Kulturen, die ausgewählt sind aus Reis, Baumwolle, Tomate, Olive, Mandel, Orange, Wassermelone, Zuckermelone, Erdbeere, Rote Bete, Gemüse, Wintergetreide (Weizen, Gerste, Roggen, Hafer) und Sommergetreide (Mais und Sorghumhirse).In a second aspect, the invention relates to the use of the fertilizer of the invention as described above to increase the biomass of plants, preferably crops selected from rice, cotton, tomato, olive, almond, orange, watermelon, cantaloupe, strawberry , beets, vegetables, winter cereals (wheat, barley, rye, oats) and summer cereals (corn and sorghum).
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Dünger der Erfindung in Baumwoll- und Tomatenkulturen eingesetzt.In a preferred embodiment, the fertilizer of the invention is used in cotton and tomato crops.
Im Folgenden sind die Feldversuche zusammengefasst, die an den verschiedenen zuvor angegebenen Kulturen durchgeführt wurden und derart ausgelegt sind, dass zunächst stets eine erste herkömmliche Stickstoffdüngung erfolgte, d. h. es wurde ein Standard-Stickstoffdünger in bestimmten Dosiereinheiten in den Kontrollparzellen ausgebracht, und parallel dazu, bei derselben Kulturart, die Wirkung des Düngers der Erfindung in der angegebenen Dosierung zusammen mit dem herkömmlichen Stickstoffdünger, jedoch mit deutlicher Reduzierung der Stickstoffdüngerdosiereinheiten um bis zu 50 %, evaluiert.The field trials carried out on the various crops indicated above are summarized below, designed in such a way that a first conventional nitrogen fertilization was always carried out first, i.e. H. a standard nitrogen fertilizer was applied in certain dosage units in the control plots and, in parallel, on the same crop species, the effect of the fertilizer of the invention in the indicated dosage together with the conventional nitrogen fertilizer, but with a significant reduction of the nitrogen fertilizer dosage units by up to 50%, evaluated.
Es wurde beobachtet, dass bei beiden Behandlungen der gleiche Ertrag erzielt bzw. durch Verwendung des Düngers der Erfindung, sogar verbessert wurde, jedoch mit den bereits erwähnten Einsparungen von bis zur Hälfte des Stickstoffdüngers, wenn dieser zusammen mit dem Dünger der Erfindung verwendet wurde.It was observed that with both treatments the same yield was achieved or even improved by using the fertilizer of the invention, but with the already mentioned savings of up to half of the nitrogen fertilizer when used together with the fertilizer of the invention.
Demnach bringt die Verwendung des neuartigen Düngers einen wirtschaftlichen Vorteil hinsichtlich der Reduzierung von stickstoffhaltigem Düngemittel mit sich, wodurch Einsparungen von bis zur Hälfte des stickstoffhaltigen Produkts, das bislang für die verschiedenen Kulturarten eingesetzt wurde, möglich sind.Thus, the use of the novel fertilizer brings with it an economic advantage in terms of reducing nitrogenous fertilizer, allowing savings of up to half of the nitrogenous product hitherto used for the various crops.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNGPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
Beispiel 1. Verwendung des Düngers der Erfindung in Baumwoll- und TomatenkulturenExample 1. Use of the fertilizer of the invention in cotton and tomato crops
Für den Anbau von Baumwolle wurde die Düngung wie folgt durchgeführt:
- Es wurden zwei Parzellen untersucht, in denen vor der Aussaat die gleiche Bodenbehandlung mit einem Standard-Stickstoffdünger erfolgte. Nach vier Monaten erfolgte eine flächendeckende Behandlung mittels Fertigation.
- 1) Kontrollparzelle, die mit einem herkömmlichen Stickstoffdünger behandelt wurde, wobei 148 Dosiereinheiten herkömmlichen Stickstoffdüngers pro Hektar (U.F.N/ha) ausgebracht wurden.
- 2) Parzelle, die mit dem Stickstoffdünger der Erfindung zusammen mit einem herkömmlichen Stickstoffdünger mit der Hälfte der Dosiereinheiten (75,69 U.F.N/ha) behandelt wurde.
- Two plots were studied in which the same soil treatment with a standard nitrogen fertilizer was applied before sowing. After four months, a comprehensive treatment by fertigation was carried out.
- 1) Control plot treated with a conventional nitrogen fertilizer at 148 doses of conventional nitrogen fertilizer per hectare (UFN/ha).
- 2) Plot treated with the nitrogen fertilizer of the invention together with a conventional nitrogen fertilizer at half the dosage units (75.69 UFN/ha).
Das Sarkosin wird mit 10 % Gewicht/Volumen (w/v) hergestellt, d. h., 10 g Sarkosin pro 100 ml Konzentratlösung aus freien Aminosäuren mit einer Konzentration von 10,5 % (w/v). Von diesem Gemisch wurden 2,5 Liter pro Hektar gleichzeitig mit der flächendeckenden Standardbehandlung ausgebracht.The sarcosine is prepared at 10% weight/volume (w/v), ie 10 g sarcosine per 100 ml free amino acid concentrate solution at a concentration of 10.5% (w/v). 2.5 liters per hectare of this mixture were applied simultaneously with the standard area-wide treatment.
Der in acht Monaten nach Aussaat erzielte Ertrag war für beide Parzellen ähnlich, wobei in der Parzelle, die mit dem Dünger der Erfindung behandelt wurde, jedoch 50 % des herkömmlichen Stickstoffdüngers eingespart wurden. Genauer gesagt betrug der Ernteertrag in der Kontrollparzelle 6.533 kg/ha, und in der mit dem Dünger der Erfindung behandelten Parzelle wurden 6.565 kg/ha erreicht.The yield obtained 8 months after sowing was similar for both plots, however, in the plot treated with the fertilizer of the invention, 50% of the conventional nitrogen fertilizer was saved. More specifically, the crop yield in the control plot was 6533 kg/ha, and in the plot treated with the fertilizer of the invention 6565 kg/ha was achieved.
Für den Anbau von Tomaten begann die Düngung zehn Tage nach Aussaat mit dem Standard-Stickstoffdünger und wurde sowohl in der Kontrollparzelle als auch in der mit dem Dünger der Erfindung zu behandelnden Parzelle in herkömmlicher Weise fortgeführt.For the cultivation of tomatoes, fertilization started ten days after sowing with the standard nitrogen fertilizer and continued in the conventional manner in both the control plot and the plot to be treated with the fertilizer of the invention.
Nach zwei Monaten wurde der Dünger der Erfindung (2,5 l/ha) und in der Kontrollparzelle an dessen Stelle der herkömmliche Stickstoffdünger ausgebracht.After two months the fertilizer of the invention (2.5 l/ha) and in the control plot the conventional nitrogen fertilizer was applied in its place.
Danach wurde in beiden Parzellen weiterhin der herkömmliche Stickstoffdünger ausgebracht. Insgesamt wurden in der Kontrollparzelle 222 U.F.N/ha und in der mit dem Dünger der Erfindung behandelten Parzelle 145 U.F.N/ha aufgebracht. Der Stickstoffdüngereinsatz konnte in diesem Fall um 77 U.F.N/ha, ungefähr 35 %, reduziert werden.After that, the conventional nitrogen fertilizer continued to be applied to both plots. A total of 222 U.F.N/ha was applied in the control plot and 145 U.F.N/ha in the plot treated with the fertilizer of the invention. In this case, nitrogen fertilizer use could be reduced by 77 U.F.N/ha, about 35%.
Der Ertrag der Tomaten war mit 120.000 kg/ha in beiden Fällen der gleiche, jedoch mit der bereits erwähnten Reduktion der Menge an herkömmlichem Stickstoffdünger.The tomato yield was the same in both cases, at 120,000 kg/ha, but with the aforementioned reduction in the amount of conventional nitrogen fertilizer.
Die Ergebnisse der Versuche beider Kulturen sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:
Claims (4)
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