ES2223489T3 - Aditivo biologico a fertizantes organo-minerales. - Google Patents
Aditivo biologico a fertizantes organo-minerales.Info
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Classifications
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Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Fertilizers (AREA)
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Abstract
Un aditivo biológico para fertilizantes órgano-minerales caracterizado porque contiene dos asociaciones bacterianas en proporción 1-2:0.5-1, protector y micro- y macroelementos, donde la primera asociación bacteriana esta compuesta por Azotobacter chroococcum, bacteria fijadora de nitrógeno y Beijerinckia fluminensis, bacteria fijadora de nitrógeno en proporción 0.5:1-0.5, y la segunda asociación bacteriana está compuesta por Bacillus megaterium, bacteria que degrada compuestos del fósforo y Bacillus mucilaginosus, bacteria que degrada compuestos del potasio en proporción1-5:0.5-
Description
Aditivo biológico a fertilizantes
órgano-minerales.
El presente invento esta relacionado con el campo
de la biotecnología y de la agricultura, y más concretamente con la
producción de abonos órgano-minerales, y puede ser
utilizado en la producción de dichos fertilizantes.
Se conocen mezclas de fertilizantes orgánicos y
minerales que se utilizan en la producción agrícola. Están
compuestos por componentes orgánicos, principalmente turba, carbón
mineral pardo, arcilla, humus y estiércol, tratados con soluciones
de amonio y/o fosfato amónico y/o ácido fosfórico y/o sales
potásicas.
La desventaja común de los fertilizantes
generalmente conocidos como órgano-minerales es el
largo tiempo requerido para que hagan su efecto, debido al largo
proceso de liberación de los nutrientes, efectuado por asociaciones
de microorganismos presentes en el suelo, tratado con fertilizantes
órgano- minerales.
De ahí la sugerencia de utilizar aditivos
biológicos con los fertilizantes órgano-minerales,
que aceleran la liberación de los nutrientes de los fertilizantes y
la asimilación de las sustancias liberadas por las plantas.
Además, estos aditivos biológicos favorecen la
acumulación de los nutrientes en el suelo en forma fácilmente
asimilable por las plantas.
Se conoce la adición de una suspensión acuosa de
cultivos bacterianos (cultivo bacteriano hospedador y azobacterina)
(SU. Inventors's Certificate 589238 C 02 F 11/08, 1978) a una
mezcla de turba, cal y componentes minerales previamente tratados
con soluciones acuosas de activadores de mineralización de turba.
La suspensión acuosa de cultivos bacterianos aumenta la eficacia
del fertilizante.
Se conoce también la adición de una suspensión de
levaduras y algas unicelulares a un fertilizante
órgano-mineral (SU, Inventor's Certificate 935501 C
05 F 11/08, 1982).
Se conoce también (RU, Patent 2055823 C 05 F
11/08, 1996) la adición de un consorcio bacteriano (Streptococcus
termo- phillus, Streptococcus bovis, Lactobacillus salivaries var.
Salicinicus y Lactobacillus acidophilus) a una mezcla de
estiércol y turba previamente fermentados.
Todavía otro método conocido es (RU, Patent
2081866 C 05 F 11/08, 1997) la adición a sapropel de una suspensión
de microorganismos en una cantidad de 0.001-0.3% en
peso. Esta suspensión contiene fijadores de nitrógeno
(Azotobacter chroococcum), solubilizadores de fosfatos
(Bacillus mucilaginosus) y bacterias lácticas, las ultimas
en forma de consorcio de Streptococcus thermophilus,
Streptococcus bovis, Lactobacillus salivaries var. Salicinicus y
Lactobacillus acidophilus. También se pueden añadir
Trichoderma viride y Beauveria bassiana.
La desventaja de las soluciones conocidas es la
actividad insuficiente de los aditivos biológicos debida a su
composición no óptima.
En la patente US 5578488 se reivindica un
fertilizante biológico que consiste en asociación simbiótica de
varias especies microbianas recombinantes. Las cepas recombinantes
de Streptomyces, que es el componente principal del fertilizante
microbiano está genéticamente modificada para incluir los genes de
fijación de nitrógeno de Alcaligenes, el ADN de una cepa
degradadora de compuestos del potasio y ADN aislado de Bacillus
megaterium. La sección de "Ejemplos" de esta patente
presenta detalles de las manipulaciones de ADN necesarias y las
condiciones de crecimiento para propagar las especies
recombinantes.
En la patente WO 97/31879 se reivindica un método
de preservación del preparado líquido microbiano en estado viable
(mínimo 90%) durante un período aproximado de un año. La sección de
"Ejemplos" de esta aplicación de patente contiene datos con
respecto al mantenimiento de los preparados líquidos viables y las
propiedades funguicidas de la composición. La composición de
preparados bacterianos líquidos incluye Bacillus, Trichoderma,
Saccharomyces y sus mezclas.
En la patente WO 95/04814 se reivindica un
fertilizante microbiano a base de cepas recombinantes de
Saccharomyces, que contienen ADN para fijación de nitrógeno
de Alcaligenes, ADN para fijación de potasio, etc.
En la patente US 5071 462 se reivindica un método
y un aparato para la producción de un fertilizante orgánico con
bacterias fijadoras de nitrógeno. El fertilizante esta preparado a
partir de una mezcla que principalmente está compuesta por polvo
granulado de arrecife de coral, que se encuentra en grandes
cantidades en la Prefectura de Okinawa, Japón, que es más bien un
proveedor para la aplicación local del fertilizante reivindicado.
Entre las bacterias fijadoras de nitrógeno que contiene el
fertilizante, se encuentra Azotobacter vine., Bacillus
megaterium, Rhizobium legum. Además, el fertilizante de esta
patente contiene cepas de Cándida y Trichoderma, y también
incluye el uso de Chlorella como fuente nutritiva para los
bacillus.
En la patente WO 96/34840 se reivindica un
fertilizante bacteriano que contiene microorganismos fijadores de
nitrógeno, representados por Azotobacter vine. y
Azospirillum bras. El fertilizante bacteriano reivindicado se
obtiene en forma de suspensión de células con la adición de ácido
glutámico con valores de pH por encima de 7.8. El uso solo de
bacterias fijadoras de nitrógeno para el fertilizante de esta
patente no aporta una eficacia agrícola significativa comparado con
el uso simultáneo de bacterias fijadoras de nitrógeno, fosfóricas y
potásicas, en una proporción óptima en el fertilizante.
En la patente WO 97/26228 se reivindica un
fertilizante órgano-mineral líquido, obtenido de
melaza y nitrato o sulfato amónico y que contiene mezcla de
bacterias, Azotobacter sp. y Bacillus megaterium
incluidas, así como hormonas vegetales, giberelina o
heteroauxina.
Uno de los efectos principales del fertilizante
reivindicado, según la sección "Ejemplos", es la reducción de
los niveles del cadmio en los granos y tallos en un 21% y 52%
respectivamente. Al mismo tiempo según la sección "Ejemplos"
el efecto del fertilizante reivindicado sobre el rendimiento,
especialmente del grano, es de sólo un 8%.
La tarea técnica resuelta con este invento es el
desarrollo de un aditivo biológico, cuyo contenido favorece la
asimilación más eficaz de los nutrientes de los fertilizantes
órgano-minerales.
El resultado técnico proporcionado por el invento
es el aumento del valor nutritivo de los fertilizantes
órgano-minerales, disminuyendo el consumo de los
fertilizantes órgano-minerales y aumentando el
rendimiento de los cultivos debido a la acumulación adicional de
compuestos nitrogenados en el suelo y la transformación de
fertilizantes potásicos y fosfatados en formas fácilmente
asimilables por las plantas.
El resultado técnico arriba mencionado es
obtenido mediante el uso de un aditivo biológico que contiene dos
asociaciones bacterianas en proporción
1-2:0.5-1, un conservante, y micro-
y macroelementos, con la primera asociación bacteriana conteniendo
Azotobacter chroococcum - bacteria fijadora de nitrógeno y
Beijerinckia fluminensis - bacteria fijadora de nitrógeno en
proporción 1- 0.5:1-0.5, y la segunda asociación
bacteriana conteniendo Bacillus megaterium - bacteria que
degrada compuestos del fósforo y Bacillus mucilaginosus -
bacteria que degrada compuestos potásicos en proporción
1-5:0.5-2.
Las asociaciones bacterianas se obtienen
preferiblemente mediante cultivo sumergido periódico, semicontinuo o
continuo, así como mediante cultivo superficial. El crecimiento se
realiza en medios previamente seleccionados, y el crecimiento mixto
en medios nutritivos combinados. El cultivo se realiza
preferiblemente a pH 5.0-8.0 en presencia de macro-
y microelementos, una fuente de carbono y conservantes a
26-34ºC con aireación en los rangos de
0.1-2.0 vvm. Los conservantes son básicamente
polisacáridos y los microelementos son magnesio, hierro (II),
manganeso, cinc, molibdeno, iones de boro y cobalto en cantidad
10^{-4}-10^{-6}% en peso. El aditivo biológico
es una suspensión acuosa de células bacterianas activas o polvo
seco que contiene células activas, o un medio nutritivo sólido que
contiene células bacterianas activas. En cada caso el aditivo
biológico contiene preferiblemente células activas en cantidad
10^{3}-10^{9} células/kg de fertilizante. El
aditivo biológico contiene básicamente Azotobacter
chroococcum GSB-TB 4B, Beijerinckia
fluminensis GSB-TB 5B, Bacillus
megaterium GSB-TB 3B, Bacillus
mucilaginosus GSB-TB 6B, cepas bacterianas de
la colección del Instituto Estatal Científico de Síntesis de
Proteínas. Sin embargo otras cepas microbianas también pueden ser
utilizadas.
El invento puede implementarse utilizando los
siguientes métodos:
1. La asociación bacteriana Azotobacter
chroococcum GSB-TB 4B y Beijerinckia
fluminensis GSB-TB 5B en proporción 1:1 se
crece en matraces de 750 ml con un agitador orbital a 300 rpm, lo
que corresponde a un intercambio de masas de 0.1 vvm, a 30ºC en un
medio que contiene (% en peso) 2.0 de melaza, 0.05 de fosfato
monopotásico, 0.01 de cloruro sódico, 0.005 de sulfato magnésico,
0.5 de carbonato cálcico, 5x10^{-4} de cada uno de los sulfatos de
hierro (II), manganeso, y cinc, 5x10^{-5} de cada uno de los
sulfatos de molibdeno y cobalto y 0.5 de agar a pH 7.0 por un
tiempo de 72 horas. Bacillus megaterium
GSB-TB 3B y Bacillus mucilaginosus
GSB-TB 6B en proporción 2:1 se crecen durante 24
horas en un fermentador con agitación a 1400 rpm y a Tº
28-29ºC con aireación a 1.0 vvm en medio que
contiene (% en peso): 1.0 de melaza, 1.0 de extracto de maíz, 0.05
de sulfato amónico, 0.01 de cloruro potásico, 0.005 de sulfato
magnésico, 0.3 de carbonato cálcico y 0.075 de tartrato sódico y
potásico a pH 5.0.
Dos volúmenes de la primera asociación se mezclan
con un volumen de la segunda para obtener el aditivo biológico que
contiene el consorcio bacteriano de 1x10^{10} células/kg, agar al
0.4% en peso, iones de magnesio, hierro (II), manganeso y cinc en
una proporción de 1x10^{-4}% en peso y iones de molibdeno, boro
y cobalto en cantidad de 3x10^{-5}% en peso cada uno. El aditivo
biológico se pulveriza sobre una mezcla de turba y gallinaza
fermentada en una cantidad de 10^{9} células por 1 kg de
fertilizante. El fertilizante complejo obtenido se introduce en el
suelo del área experimental en una cantidad de 1 kg/m^{2}. El
contenido inicial de nitrógeno, fósforo y potasio en el suelo era
8.0, 2.0 y 3.0 g/m^{2} respectivamente. El suelo fue regado y se
quitaron las malas hierbas con regularidad durante dos meses verano,
luego el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio fue medido de
nuevo. Los valores nuevos fueron: 15.0, 6.0 y 9.0 g/m^{2}
respectivamente. El área-control fue abonada con la
misma cantidad de turba mezclada con gallinaza fermentada. Las
concentraciones finales de nitrógeno, fósforo y potasio en el
área-control que fue regada y limpiada de malas
hierbas con regularidad de igual manera fueron: 4.2, 1.1 y 2.4
g/m^{2} respectivamente.
El efecto del fertilizante combinado fue medido
en coliflor. La introducción del fertilizante combinado en
concentración de 1 kg/m^{2} produjo un rendimiento de 2.55
kg/m^{2} de coliflor, mientras en el área-control,
fertilizada con el mismo fertilizante
órgano-mineral sin el aditivo biológico el
rendimiento de coliflor bajo las mismas condiciones fue de 1.7
kg/m^{2}.
De modo que el efecto de aumento del rendimiento
fue de un 50%.
2. El consorcio bacteriano de las asociaciones
Azotobacter chroococcum GSB-TB 4B y
Beijerinckia fluminensis GSB-TB 5B en
proporción 1:2 y Bacillus megaterium GSB-TB
3B y Bacillus mucilaginosus GSB-TB 6B en
proporción 1:1 se crecen 18 horas en un fermentador con agitación a
1500 rpm, Tº 29-30ºC y aireación 0.5 vvm en medio
que contiene (% en peso): 1.0 de melaza, 0.01 de extracto de
levadura, 0.03 de fosfato potásico, 0.02 de sulfato amónico, 0.002
de cloruro sódico, 0.0002 de sulfato magnésico, 0.1 de carbonato
cálcico, 1x10^{-4} de cada uno de los fosfatos de hierro (II),
manganeso y cinc, 1x10^{-6} de cada uno de los iones de molibdeno
y cobalto, 0.2 de gelatina y 0.04 de nitrato sódico a pH 6.0. A las
18 horas del proceso 1/5 parte de la suspensión se aparta del
fermentador y se reemplaza con la misma cantidad de medio nutritivo
con la composición descrita anteriormente. La suspensión acuosa de
la asociación bacteriana obtenida mediante este proceso es
concentrada en centrífuga y posteriormente secada en secadora y
mezclada con 1% de ácido oleico.
El aditivo biológico obtenido es añadido a
estiércol de vaca fermentado y serrín en cantidad 10^{6} células
por 1 kg de la mezcla. Este fertilizante fue introducido en el
suelo del área experimental en cantidad 2kg/m^{2}. El contenido
de nitrógeno, fósforo y potasio en el suelo era 7.0, 0.8 y 1.1
g/m^{2} respectivamente. El suelo fue regado y limpiado de malas
hierbas con regularidad durante dos meses de verano. Como resultado,
el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio en el otoño ascendió a
17.0, 5.6 y 7.3 g/m^{2}. El efecto del fertilizante complejo fue
testado en patatas. La introducción del fertilizante con el
aditivo biológico al suelo en una cantidad de 2 kg/m^{2} produjo
un rendimiento de patatas de 10.8 kg/m^{2}. En el
área-control la obtención del mismo rendimiento
exigió 6 kg de estiércol fermentado seco de vaca mezclado con
serrín. De modo que el ahorro en fertilizante fue de un 200%.
3. La asociación bacteriana de Azotobacter
chroococcum GSB-TB 4B y Beijerinckia
fluminensis GSB-TB 5B en proporción 2:1 fue
crecida en método superficial en matraces a 30ºC en un medio con el
contenido (% en peso): 2.0 de azúcar, 0.05 de fosfato potásico, 0.1
de extracto de levadura, 0.5 de carbonato cálcico, 5x10^{-4} de
cada uno de los sulfatos de hierro (II), manganeso y cinc, 0.5 de
agar a pH 7.0 durante 24 horas. Bacillus megaterium
GSB-TB 3B y Bacillus mucilaginosus
GSB-TB 6B en proporción 2:1 se crecen durante 16
horas en fermentador a 28-29ºC y aireación 1.0 vvm
en medio con el contenido (% en peso): 1.0 de melaza, 1.0 de
extracto de maíz, 0.05 de sulfato amónico, 0.01 de cloruro potásico,
0.005 de sulfato magnésico, 0.3 de carbonato cálcico y 0.075 de
tartrato sódico y potásico a pH 5.0. Dos partes volumétricas de la
primera asociación se mezclan con una parte volumétrica de la
segunda para obtener el aditivo biológico del consorcio bacteriano
en cantidad 10^{3} células /g y de (% en peso): 0.4 de agar,
10^{-4} de cada uno de los iones de hierro (II), manganeso y
cinc, 3x10^{-5} de cada uno de los iones de molibdeno y cobalto.
El aditivo biológico se mezcla con turba y estiércol de vaca en
cantidad 10^{3} células por 1 kg de estiércol. Una muestra de
esta mezcla con el aditivo biológico se mantuvo durante dos meses
del invierno a temperatura ambiente con humedad. En primavera la
muestra del fertilizante complejo fue introducida al suelo del área
experimental en cantidad 1 kg/m^{2}. El contenido de nitrógeno,
fósforo y potasio en el suelo fue 22.0, 14.0 y 16.0 g/m^{2}. El
efecto del fertilizante fue testado en repollo. Una introducción
del fertilizante en cantidad de 1 kg/m^{2} produjo un rendimiento
de 22.5 kg/m^{2}. En el área-control donde fue
introducida la misma cantidad del fertilizante sin el aditivo
biológico el rendimiento del repollo fue de 12.5 kg. De modo que el
efecto del aditivo biológico en repollo fue de un 80%.
4. La asociación bacteriana de Azotobacter
chroococcum GSB-TB 4B y Beijerinckia
fluminensis GSB-TB 5B en proporción 2:1 fue
crecida en método superficial en matraces a 30ºC en un medio con el
contenido (% en peso): 2.0 de azúcar, 0.05 de fosfato potásico, 0.1
de extracto de levadura, 0.5 de carbonato cálcico, 5x10^{-4} de
cada uno de los sulfatos de hierro (II), manganeso y cinc,
5x10^{-5} de cada uno de los iones de molibdeno y cobalto y 2.0
de agar a pH 7.0 durante 120 horas. Bacillus megaterium
GSB-TB 3B y Bacillus mucilaginosus
GSB-TB 6B en proporción 1:2 se crecen en un método
superficial en matraces a 30ºC en un medio con mezcla de extracto
de carne y de agar en proporción 1:1 a pH 7.0 durante 120 horas.
Una parte volumétrica de la primera asociación se mezcla con una
parte volumétrica de la segunda para obtener el aditivo biológico
que contiene: el consorcio bacteriano a 10^{15} células/kg, 1.8%
en peso de agar, 4x10^{-4}% en peso de cada uno de los iones de
magnesio, hierro, manganeso y cinc y 3x10^{-5}% en peso de cada
uno de los iones de molibdeno y cobalto. El aditivo biológico
obtenido se introduce a una mezcla de compost de gallinaza y
superfosfato en una cantidad de 10^{7} células/kg. El fertilizante
complejo obtenido se introduce al suelo del área experimental en
una cantidad de 1kg/m^{2}. El contenido inicial de nitrógeno,
fósforo y potasio en el suelo era 8.0, 2.0 y 3.0 g/m^{2}
respectivamente. El suelo fue regado y limpiado de malas hierbas
durante dos meses del verano. El contenido final de nitrógeno,
fósforo y potasio en el suelo era 15.0, 6.0 y 9.0 g/m^{2}
respectivamente. El área-control fue abonada con la
misma cantidad de compost de estiércol-turba y
superfosfato sin el aditivo biológico. Después del tratamiento a
condiciones similares, el contenido de nitrógeno, fósforo y potasio
en el suelo del área-control fue 4.2, 1.1 y 2.4
g/m^{2} respectivamente. El efecto del fertilizante fue testado
en coliflor. La introducción de 1kg/m^{2} del fertilizante
complejo al suelo produjo un rendimiento de 2.5 kg/m^{2}. En el
área-control la obtención del mismo rendimiento
exigió 3.5 kg/m^{2} de mezcla de compost de
estiércol-turba y superfosfato sin el aditivo
biológico. De modo que el ahorro en fertilizante fue de un
250%.
Aparte de ahorro en fertilizante e incremento del
rendimiento, el uso del nuevo aditivo biológico reduce la cantidad
necesaria de lastre, mejorando de esta manera la estructura del
suelo.
Claims (16)
1. Un aditivo biológico para fertilizantes
órgano-minerales caracterizado porque
contiene dos asociaciones bacterianas en proporción
1-2:0.5-1, protector y micro- y
macroelementos, donde la primera asociación bacteriana esta
compuesta por Azotobacter chroococcum, bacteria
fijadora de nitrógeno y Beijerinckia fluminensis, bacteria
fijadora de nitrógeno en proporción 0.5:1-0.5, y
la segunda asociación bacteriana está compuesta por Bacillus
megaterium, bacteria que degrada compuestos del fósforo y
Bacillus mucilaginosus, bacteria que degrada compuestos del
potasio en proporción 1-5:0.5-.
2. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque el contenido de conservantes que son
polisacáridos y de microelementos que son iones de magnesio,
hierro (II), manganeso, cinc, molibdeno y cobalto están en una
cantidad de 10-4 hasta 10-6% en
peso.
3. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque la obtención de las asociaciones
bacterianas es básicamente mediante cultivo sumergido.
4. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque la obtención de las asociaciones
bacterianas es con el método de cultivo sumergido semicontinuo.
5. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque la obtención de las asociaciones
bacterianas es con el método de cultivo sumergido continuo.
6. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque la obtención de las asociaciones
bacterianas es con el método de cultivo superficial.
7. El aditivo biológico según cualquiera de las
Reivindicaciones de 3 a 6 caracterizado porque el cultivo se
realiza en medios nutritivos previamente seleccionados para cada
asociación bacteriana.
8. El aditivo biológico según cualquiera de las
Reivindicaciones de 3 a 6 caracterizado porque se realiza el
cultivo conjunto de las asociaciones bacterianas en medio nutritivo
complejo.
9. El aditivo biológico según cualquiera de las
Reivindicaciones de 3 a 8 caracterizado porque el cultivo se
realiza a pH 5.0-8.0 en presencia de macro- y
microelementos, fuente de carbono y protectores.
10. El aditivo biológico según la Reivindicación
9 caracterizado porque el cultivo se realiza a
26-34ºC.
11. El aditivo biológico según cualquiera de las
Reivindicaciones de 3 a 10 caracterizado porque el cultivo
se realiza a niveles de aireación de 1.0 a 2.0 vvm.
12. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque su forma de suspensión acuosa de
células bacterianas activas.
13. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque su forma de polvo seco contiene
células bacterianas activas.
14. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque su forma de medio nutritivo sólido
contiene células bacterianas activas.
15. El aditivo biológico según cualquiera de las
Reivindicaciones de 12 a 14 caracterizado porque su
contenido en células activas es de 10^{3} a 10^{9} células por
1 kilogramo de fertilizante.
16. El aditivo biológico según la Reivindicación
1 caracterizado porque contiene las siguientes cepas
bacterianas: básicamente Azotobacter chroococcum
GSB-TB 4B como Azotobacter chroococcum,
Beijerinckia fluminensis GSB-TB 5B como
Beijerinckia fluminensis, Bacillus megaterium
GSB-TB 3B como Bacillus megaterium y
Bacillus mucilaginosus GSB-TB 6B como
Bacillus mucilaginosus.
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