ES2236227T3 - Fertilizante que contiene nitrogeno para el crecimiento de las plantas. - Google Patents

Abstract

Un fertilizante que contiene nitrógeno esencialmente inmóvil en el sustrato de crecimiento, para cultivar y hacer crecer plantas, caracterizado porque la fuente de nitrógeno es la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal.

Description

Fertilizante que contiene nitrógeno para el crecimiento de las plantas.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un fertilizante para el crecimiento de plantas que contiene nitrógeno, destinado para su aplicación a un sustrato de crecimiento, ya sea en solitario o mezclado con otros fertilizantes. El fertilizante a que se refiere este documento se puede usar de manera muy eficaz para hacer crecer plantas de semillero o plantones (de árboles) a partir de semillas de varias especies de árboles, incluyendo tanto árboles de hoja caduca como árboles de hoja perenne, siendo plantados dichos plantones más adelante en un lugar o terreno de crecimiento, por ejemplo en un bosque. Puesto que el fertilizante se puede usar para hacer crecer plantones de árboles a partir de semillas de árboles, resultará evidente que el fertilizante se puede usar también de manera general para hacer crecer y cultivar plantas a partir de semillas, incluyendo plantas de flor. El fertilizante a que se refiere este documento se puede usar también para cultivar las plantas plantadas hasta su madurez. Mediante el término sustrato de crecimiento se quiere decir cualquier sustrato de crecimiento conocido, incluyendo diferentes tipos de tierra, turba, humus, tierra mineral, arena, etc.

Antecedentes de la técnica

Los plantones de coníferas, por ejemplo, se hacen crecer a partir de la semilla de las coníferas, por ejemplo, en viveros, invernaderos, y/o en terrenos abiertos al aire libre. Los cultivos de interior implican normalmente el uso de un número muy grande de pequeños contenedores o macetas que contienen un sustrato de crecimiento, por ejemplo, turba, en los cuales se ponen inicialmente una o varias semillas. Normalmente, se utiliza una maceta para hacer crecer un plantón (de árbol). Cuando el plantón ha alcanzado un cierto tamaño, se traslada normalmente a un lugar al aire libre durante un cierto período de tiempo, con el fin de aclimatar el plantón de manera aproximada al clima que predominará en el sitio futuro de crecimiento del plantón, o árbol joven, con posterioridad a ser plantado en un área de bosque, por ejemplo. Normalmente se junta una cantidad grande de macetas (decenas-centenares) para formar lo que se denomina un casete.

Un gran número de casetes se colocan, por ejemplo, en maduraderos, bancos o marcos de maduración que tienen cuatro paredes bajas y un fondo generalmente abierto, que comprende, por ejemplo, un cierto número de barras o puntales espaciados entre ellos. Estos maduraderos o marcos de maduración descansan, por ejemplo, sobre los lados cortos de un soporte con los fondos de los marcos o bancos separados, por ejemplo, de diez a quince centímetros por encima del suelo del invernadero, lo cual quiere decir que el aire circulará alrededor de todas las macetas, incluyendo la parte de debajo de las mismas. Se procura cubrir la mayor área posible de la superficie del suelo del invernadero con estos maduraderos, bancos o marcos de maduración. Estos bancos o marcos de maduración son móviles y se pueden desplazar del invernadero a un área al aire libre con ayuda de, por ejemplo, un camión. Es importante darse cuenta de que, típicamente, los invernaderos se colocan directamente sobre el suelo. Normalmente, los viveros, por ejemplo, se levantan en lugares donde el suelo consiste de manera natural en arena y/o grava o gravilla. Tales suelos son a menudo de manera natural relativamente planos, y se puede eliminar cualquier residuo o basura presente fácilmente, y aplanar o alisar el suelo cuando es necesario para formar un suelo de invernadero generalmente plano y horizontal.

Con el fin de que la semilla de cada maceta produzca un plantón y, sobre todo, para asegurar que el plantón tenga la oportunidad de crecer hasta un tamaño con el cual se pueda trasplantar al exterior, por ejemplo en un terreno forestal, es necesario añadir de manera externa fertilizantes al sustrato de crecimiento de la maceta, por ejemplo, turba, a intervalos dados. Desde hace mucho tiempo ha sido corriente utilizar una cierta mezcla de nutrientes que contiene tanto macro como micronutrientes. Los macronutrientes necesarios son: nitrógeno (N), calcio (Ca), fósforo (P), azufre (S), potasio (K) y magnesio (Mg). Los micronutrientes necesarios son: hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), molibdeno (Mo), boro (B), zinc (Zn), cloro (Cl) y níquel (Ni). Normalmente, el calcio se añade por separado al sustrato de crecimiento en forma de cal. Hay proveedores de productos químicos que producen fertilizantes de forma industrial que contienen los otros nutrientes mencionados anteriormente. Estos fertilizantes no son producidos mezclando juntos los elementos como tales, sino mezclando juntos un cierto número de productos químicos, normalmente sales, en los cuales están presentes los elementos. Como hace suponer su nombre, los macronutrientes están presentes en la mezcla en proporciones más altas que los micronutrientes. Además, las cantidades de los respectivos macronutrientes y de los respectivos micronutrientes difieren también entre si, así como también los porcentajes. La mezcla de nutrientes mencionada o fertilizante se puede comprar comercialmente en forma de una disolución acuosa relativamente concentrada.

Esta disolución acuosa es comprada por los viveros y diluida con agua hasta una concentración adecuada de los productos químicos que hay en la disolución acuosa, antes de su utilización. Los invernaderos están equipados normalmente con un sistema de rociadores a través de los cuales se proporciona la mezcla de nutrientes a cada terrón de sustrato de crecimiento en cada maceta. El sistema de rociadores incluye, por ejemplo, una tubería transversal cuya longitud es ligeramente mayor que la anchura combinada de los marcos o bancos de maduración en una fila lateral. Un extremo de la tubería se conecta a una manguera flexible cuya longitud corresponde generalmente a la longitud del invernadero. El extremo opuesto de la tubería está tapado y, a lo largo de la tubería, están colocadas boquillas pulverizadoras a intervalos regulares. La tubería y la manguera unidas están tendidas en dos carriles o cercos que se prolongan longitudinalmente a lo largo del invernadero y que están montados, por ejemplo, en la estructura del techo del invernadero. La disposición en cuestión, incluyendo la tubería y la manguera, se conduce de forma mecánica de un lado corto del invernadero al otro lado corto del mismo, y vuelta en sentido contrario. La manguera conecta la tubería a la que está unida a un depósito que contiene la mezcla de nutrientes o el fertilizante en forma de dicha disolución acuosa, que se bombea a la tubería y sale de allí a través de las boquillas pulverizadoras, de tal forma que se rocíe de manera uniforme sobre todas las plantas y semillas, en sus terrones individuales de sustrato de crecimiento, en sus respectivas macetas, a medida que la disposición se hace avanzar a una velocidad constante sobre todos los marcos o bancos de maduración y sus respectivas casetes. El suministro de nutrientes a las plantas descrito, a través de los terrones de sustrato de crecimiento se lleva a cabo al menos una vez al día, y hoy en día con frecuencia está completamente automatizado y completamente controlado mediante ordenador.

El macronutriente nitrógeno es de especial interés en el contexto presente. Según las técnicas conocidas hasta ahora, se han usado nitrógeno en forma de nitrato (NO_{3}^{-}) y nitrógeno en forma de amonio (NH_{4}^{+}), y, tradicionalmente, se ha usado una mezcla de estas dos fuentes de nitrógeno. Por ejemplo, se ha considerado durante mucho tiempo que una concentración de 61,5% de nitrato y de 38,5% de amonio es la mezcla más adecuada en lo que se refiere al crecimiento óptimo de las plantas de coníferas. En el documento de la patente de Suecia 323.255 (con la patente de adición 331.610), Torsten Ingestad et al presentan un método para estimular el crecimiento de las plantas verdes mediante la adición de un nutriente mineral. Lo especial del método era (y es) que el nutriente mineral en un estado estacionario se mantendrá en una forma que pueda ser tomada por las plantas como una mezcla de sales, en la cual las proporciones de los elementos corresponden esencialmente a las proporciones presentes en la planta cuando el crecimiento es el óptimo. Los elementos presentes en el fertilizante están en concordancia con los macronutrientes calculados antes. Según la patente, una característica decisiva es que la mezcla de sales incluye una proporción relativamente grande de nitrógeno, con respecto a los otros macronutrientes dados, aunque en grados diversos. El hecho de que el nitrógeno esté presente en una cantidad relativamente grande respecto de la de fósforo es de importancia especial. La mayoría de los micronutrientes mencionados en la lista anterior también se incluyen en la patente en cuestión y se mencionan como sustancias traza. De acuerdo con las realizaciones descritas como ejemplo en la memoria de la patente, se utilizan como fuente de nitrógeno tanto amonio como nitrato, es decir, se usa una mezcla de estos compuestos. Sin embargo, no se recoge de manera explícita la cuestión de la fuente de nitrógeno y no se hace mención de la distribución de precisamente 61,5% de nitrato y 38,5% de amonio. Esta determinación debe haber sido hecha en algún otro contexto o por algún otro. Aunque la distribución de 38,6% y 61,4% se menciona en la página 9 del documento de la patente sueca, la distribución no se refiere a un reparto entre nitrógeno en forma de amonio y nitrógeno en forma de nitrato, sino a la distribución de una mezcla de sustancias traza, de acuerdo con lo que se ha descrito anteriormente, más un EDTA formador de complejos, en la disolución A y en la disolución B en el ejemplo 2.

Medidas llevadas a cabo en viveros relacionados con el crecimiento de plantas de coníferas, en los que se ha usado como fertilizante la mezcla de nutrientes tradicional mencionada anteriormente, han demostrado que los plantones (plantas) toman solamente de 30 a 40% del nitrógeno suministrado, mientras que el resto, 70-60%, se desperdicia. El nitrógeno desaparece de varias formas. Una parte pequeña del nitrógeno suministrado no alcanza nunca su objetivo, es decir, los terrones de sustrato de crecimiento o bolas de raíces, sino que va a parar directamente al suelo del invernadero, o sea, al propio terreno del mismo. Una razón para esto es que, a pesar de los intensos esfuerzos hechos para asegurar que los bancos o marcos de maduración estén todos colocados al mismo nivel y bien juntos unos respecto de otros, siempre habrá entre ellos pequeñas rendijas, y asimismo también como resultado de la necesidad de proporcionar un cierto número de pasillos de inspección estrechos en el invernadero. Además, puesto que la disolución acuosa que contiene los nutrientes se rocía o pulveriza a lo ancho del invernadero, o, más precisamente, sobre el ancho total formado por una fila lateral de bancos o marcos de maduración, es inevitable que algo de la disolución acuosa (aunque sea solo una pequeña parte), vaya a parar directamente al suelo y penetre directamente en el terreno. Una parte significativa de la pérdida de nitrógeno se debe a que algo de la disolución acuosa escurre y se drena a través del terrón del sustrato de crecimiento, por ejemplo de turba, y sale a través de los agujeros redondos o de las ranuras en forma de rendijas alargadas presentes en las macetas y con ello, gotea hacia abajo, sobre el suelo, es decir, el terreno. En este sentido, resulta importante la forma en la que se administre el nitrógeno. Se ha encontrado que el ion amonio NH_{4}^{+} es absorbido por el sustrato de crecimiento en un grado mucho mayor y permanece en el sustrato en mayor medida que en el caso del ion nitrato NO_{3}^{-}, que tiene un grado mayor de movilidad, con lo cual la mayor parte del ion pasa a través del sustrato de crecimiento sin sujetarse al mismo. (Ocurre lo mismo cuando se procede a fertilizar con nitrógeno amónico y nitrógeno en forma de nitrato en bosques con el fin de que los árboles aprovechen el nitrógeno). Se desconoce si una pequeña parte del nitrógeno de la disolución de nutrientes que se pulveriza se convierte en amoníaco y abandona el lugar de suministro por vía aérea. Puesto que cuando se hacen crecer plantas al aire libre se emplean también sistemas similares a los usados para fertilizar plantas en interiores, ocurren también los correspondientes mismos problemas de fugas o filtraciones hacia el suelo del terreno en las plantaciones al aire libre. En este contexto, otro inconveniente en el caso de plantaciones al aire libre es que el lixiviado principalmente del nitrógeno en forma de nitrato, pero también en forma amónica, se agrava con la lluvia que cae a veces.

El despilfarro o filtración de nitrógeno que se acaba de describir implica una serie de problemas. Un problema radica en que se aplica una cantidad innecesariamente grande de fertilizante, lo cual no es económico. Otro problema, más grave, es que el nitrógeno que se filtra contamina el terreno y, como se ha mencionado anteriormente, el ion nitrato en especial tiene una gran tendencia a penetrar a través de las masas de suelo y a alcanzar finalmente las aguas subterráneas, lo que es más indeseable.

Se propone en la bibliografía que, en lo que se refiere a la concentración, debería preferirse en el fertilizante el ion amonio frente al ion nitrato. Según ciertos expertos, esta preferencia debería ir tan lejos como para excluir completamente el ion nitrato, de tal modo que la única fuente de nitrógeno para las plantas sea el ion amonio. Varias personas conocedoras de la técnica en cuestión son conscientes del problema asociado con el ion nitrato, según se ha descrito en lo que precede.

También se encuentran en la bibliografía propuestas en relación con diferencias cuantitativas entre los diferentes macronutrientes que se desvían del punto de vista tradicional de los expertos. También se encuentra en la bibliografía una única propuesta de usar una fuente orgánica de nitrógeno bien dentro de un fertilizante o como tal.

Las propuestas anteriores para usar ion amonio como fuente de nitrógeno, bien sustancialmente o bien completamente, son un paso en la dirección correcta desde el punto de vista de la filtración, y, en consecuencia, desde un punto de vista medioambiental, puesto que el ion amonio es relativamente inmóvil en sustratos de crecimiento y, consecuentemente, la mayor parte del nitrógeno aplicado en forma de amonio permanecerá en el sustrato de crecimiento y será tomada de manera gradual por la planta.

Derwent 1990-207854 y el documento de la patente soviética 1510781 describen una composición de suelo para cultivar cultivos florales. Comprende turba que contiene un concentrado de lisina suplementario para prolongar la vida útil, mejorar la calidad del producto y reducir el gasto.

Descripción de la invención Problemas técnicos

Resulta claro, a partir de la exposición anterior, que, cuando se cultivan y hacen crecer plantas, se necesita una fuente de nitrógeno que a la vez que proporciona la nutrición necesaria para el crecimiento de la planta tenga la máxima inmovilidad en el sustrato de crecimiento, de tal forma que sustancialmente todo el nitrógeno aplicado permanezca en el sustrato de crecimiento para su absorción futura por parte de la planta.

La solución

El problema se resuelve y el requisito se satisface mediante la presente invención, que se refiere a un fertilizante que contiene esencialmente nitrógeno inmóvil en el sustrato de crecimiento, para cultivar y hacer crecer plantas, caracterizado porque la fuente de nitrógeno es la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal.

El fertilizante que contiene nitrógeno se aplica al sustrato de crecimiento ya sea sólo o ya sea mezclado con otros fertilizantes.

Preferentemente, la fuente de nitrógeno consiste en:

a) la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal, en una cantidad que corresponde a 30-80% en peso;

b) un compuesto de amonio en una cantidad que corresponde a 20-70% en peso, y

c) un compuesto de nitrato en una cantidad que corresponde a 0-40% en peso.

En una realización preferida, la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal es una parte de una mezcla con otros macronutrientes conocidos y otros micronutrientes conocidos.

Preferentemente, el aminoácido de proteínas básico o su sal es la forma L de arginina o su sal.

Preferentemente, las plantas a las cuales se añade la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal y que asimila la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal son plantas de árboles.

Hay tres aminoácidos de proteínas básicos conocidos, que son arginina, lisina e histidina.

La arginina es incolora en estado sólido y tiene la siguiente fórmula estructural:

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Cuando se disuelve el ácido en forma sólida en agua o en una disolución acuosa que tiene un valor de pH de 5-6, por ejemplo, que es el nivel de pH típico en las disoluciones de nutrientes, el ion hidrógeno se desplaza del grupo carboxilo COOH al grupo NH_{2}, que está enlazado al átomo de carbono asimétrico (designado C*), de tal modo que forma el grupo NH_{3}^{+}. Un grupo NH- presente en el extremo opuesto de la molécula toma un ion hidrógeno de la disolución acuosa, para formar un grupo NH_{2}-^{+}. Es esta capacidad de dicho ácido, así como también para los otros dos ácidos mencionados anteriormente, lo que explica el nombre aminoácido de proteína básico. Después de todo, se define una base o sustancia básica como la sustancia capaz de tomar y enlazarse a iones hidrógeno H^{+}.

Por lo tanto, la arginina tiene la siguiente fórmula estructural en dicha disolución acuosa, por ejemplo.

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Como puede verse, el compuesto como tal incluye dos cargas positivas y una carga negativa.

De manera análoga, la lisina, en disolución acuosa que tiene valores de pH de, por ejemplo, 5-6, tiene la siguiente fórmula estructural:

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La histidina en disolución acuosa que tiene valores de pH de, por ejemplo, 5-6, tiene la siguiente fórmula estructural:

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Las fórmulas de las sales de estos ácidos en una disolución acuosa que tiene un pH de, por ejemplo, 5-6, son idénticas a las de los respectivos ácidos. En el caso de las sales, el protón del grupo carboxilo del ácido se cambia por un ion metálico, por ejemplo sodio. Cuando se disuelve la sal en agua o en una disolución acuosa, se libera el ion sodio y se toma y cambia de sitio un protón o un ion hidrógeno de la forma descrita previamente, y se convierte el grupo NH_{2}- que está enlazado al átomo de carbono asimétrico, en un grupo NH_{3}^{+}. Asimismo, se toma un protón o ion de hidrógeno en el otro extremo de la molécula, de la forma descrita antes.

Como puede verse, todos estos ácidos y sales incluyen un átomo de carbono asimétrico (designado como C*). Esto significa que estas sustancias son óptimamente activas. Cuando están disueltas o en estado fundido, tales compuestos químicos tienen la capacidad de hacer girar el plano de polarización de un haz de luz polarizada en un plano transmitido a través de una muestra del compuesto químico. Estos ácidos se pueden encontrar en dos formas dando lugar a isómeros cuyas fórmulas estructurales son idénticas. Sin embargo estas fórmulas no son idénticas cuando se ve cómo ciertos grupos se distribuyen o colocan unos respecto de otros en el espacio. Una forma del ácido hace girar el plano de polarización hacia la derecha y se denomina, por lo tanto, forma dextrógira del ácido ( o "de la mano derecha"). Normalmente, esta forma se denomina forma D. La otra forma del ácido hace girar el plano de polarización a la izquierda, y, por lo tanto, se denomina forma levógira del ácido (o "de la mano izquierda"). Generalmente, esta forma se denomina forma L.

Es la forma L de los ácidos y sus sales presentados anteriormente la que funciona muy eficazmente como una fuente de nitrógeno para las plantas.

El fertilizante en cuestión se aplica a las plantas y actúa beneficiosamente a través de cualquier sustrato de crecimiento conocido, sea el que sea, de acuerdo con lo mencionado anteriormente. Los viveros, por ejemplo, utilizan a menudo turba como sustrato de crecimiento. Con frecuencia, el calcio necesario para el crecimiento y cultivo de una planta se mezcla junto con la turba en forma de cal, por ejemplo, cal en polvo. Es perfectamente posible suministrar el sustrato de crecimiento, por ejemplo la turba, con el fertilizante de la invención de la misma manera, es decir, en forma de polvo. El fertilizante se puede aplicar bien junto con la cal, o bien por separado. Cuando el fertilizante se aplica en forma de polvo, es importante asegurarse de que se distribuye de manera uniforme en todo el sustrato de crecimiento, es decir, cada centímetro cúbico del sustrato contendrá preferentemente la misma cantidad de fertilizante. Cuando se añada más tarde al sustrato de crecimiento agua o una disolución acuosa de nutrientes suplementarios, el fertilizante se disolverá y dará lugar a la forma descrita anteriormente.

De manera alternativa, el fertilizante podría aplicarse al sustrato de crecimiento en forma de disolución acuosa. No es necesario añadir nada más al agua, con lo cual el pH de la disolución acuosa será el que proporcione a dicha disolución el propio fertilizante. Es enteramente posible añadir un producto químico para ajustar el pH (ácido), de tal forma que el pH de la disolución acuosa será un valor típico de los del contexto de las disoluciones de fertilizantes, es decir, un pH de 5-6.

Para un uso óptimo del fertilizante de la invención se prefiere aplicar el fertilizante al sustrato de crecimiento como la única fuente de nitrógeno. Sin embargo se obtienen ventajas sobre las técnicas convencionales incluso cuando el fertilizante está en una mezcla con otros fertilizantes que contienen nitrógeno, tales como un compuesto de amonio y posiblemente un compuesto de nitrato. Por ejemplo, tal mezcla de fertilizantes que contienen nitrógeno puede consistir en 30-80% en peso de fertilizante según la invención, 20-70% en peso de compuesto de amonio y 0-40% en peso de compuesto de nitrato. Se han llevado a cabo pruebas de cultivos, que se tratarán más adelante en este documento, con, entre otros, un fertilizante que tiene una fuente de nitrógeno de 34% de la fuente de nitrógeno de la invención, 33% de amonio y 33% de nitrato, y han mostrado que una mezcla tal de productos químicos que contienen nitrógeno producen un buen desarrollo y crecimiento de plantas de coníferas.

Como se ha mencionado previamente, se hallan disponibles comercialmente disoluciones de nutrientes completas (normalmente sin el macronutriente calcio), y más adelante en este documento se presentarán ejemplos de las recetas o composiciones de tales disoluciones de macronutrientes. Es muy adecuado eliminar la fuente de nitrógeno, o lo que es más corriente las fuentes de nitrógeno, incluidas en las disoluciones de nutrientes actualmente empleadas, y reemplazar esta o estas fuentes de nitrógeno por el fertilizante de la invención.

Los sustratos de crecimiento, como, por ejemplo, turba o humus, contienen un gran número de compuestos o grupos que están cargados negativamente. Se piensa que esta es la razón por la cual el fertilizante de la invención, es decir, los aminoácidos de proteínas básicos y sus sales, que contienen dos grupos cargados positivamente por molécula, son adsorbidos rápidamente por el sustrato de crecimiento, y no acompañarán al agua de la disolución acuosa a medida que esta escurre a través del terrón, o sustrato de crecimiento, o bola de raíces, cuando se hacen crecer por ejemplo plantones de árboles, y deja dicho terrón a través de los agujeros de la maceta que contiene el sustrato de crecimiento. Además, parece que las raíces del plantón de árbol son capaces de buscar con éxito estos depósitos de nitrógeno en el terrón de sustrato de crecimiento, de acuerdo con las necesidades de crecimiento y desarrollo de la planta. La hipótesis que se acaba de describir explica también por qué el ion amonio, que tiene una carga positiva se adsorbe eficazmente en el terrón de sustrato de crecimiento. Esto serviría también para explicar por qué el ion nitrato, que está cargado negativamente, no es adsorbido en ninguna medida o grado importante por el terrón de sustrato de crecimiento, sino que acompaña al agua o a la disolución acuosa, a medida que dejan el terrón y caen al suelo, y una gran parte de él alcanza finalmente las aguas subterráneas.

De los aminoácidos de proteínas básicos y sus sales mencionados previamente en el texto, se prefieren como fuente de nitrógeno en el sustrato de crecimiento, la arginina y sus sales para el crecimiento de las plantas. Hay varias razones por las que esto es así. Una razón es que la arginina es más barata que la lisina y que la histidina. Otra razón es que cada molécula de arginina contiene cuatro átomos de nitrógeno, mientras que la histidina contiene tres átomos de nitrógeno y la lisina dos átomos de nitrógeno, lo que significa que, para obtener una cantidad dada de nitrógeno en el sustrato de crecimiento, se necesita aplicar una cantidad comparativamente muy baja de arginina. Una tercera razón es que el límite de toxicidad de la arginina parece hallarse muy por encima del límite de toxicidad de los otros dos aminoácidos básicos.

Esta última circunstancia significa que se puede añadir la arginina a una disolución acuosa a partir de cantidades extremadamente bajas, de manera que se obtenga una concentración de, por ejemplo, un milimol por litro, hasta cantidades muy grandes, para obtener por ejemplo concentraciones de 30 milimoles por litro. Una alta concentración de arginina en una disolución acuosa permite cargar el terrón de sustrato de crecimiento que rodea, por ejemplo, las raíces de un plantón de árbol, con una cantidad de nitrógeno muy grande, justamente antes de que la planta deje el vivero y se trasplante al lugar donde se va a plantar. Este permite cargar el sustrato de crecimiento de nitrógeno en una cantidad tal que garantice las necesidades de nitrógeno de la planta durante un período largo de crecimiento de la planta en su lugar último de crecimiento. Desde el punto de vista de la supervivencia de la planta, es beneficioso que la planta sea ya grande y fuerte cuando se plante al aire libre, y que la planta continúe creciendo rápidamente una vez plantada.

Ventajas

Las pruebas de cultivos descritas más adelante en este texto muestran que el fertilizante de la invención, tanto si se emplea como fuente única de nitrógeno como mezclado con otras fuentes de nitrógeno, produce un desarrollo y crecimiento de los plantones de árboles que es comparable al producido por las fuentes de nitrógeno que se han usado durante mucho tiempo en el pasado y que continúan usándose también actualmente.

La mayor ventaja que proporciona el fertilizante de la invención es que permanece esencialmente estacionario e inmóvil una vez que se ha añadido al terrón de sustrato de crecimiento, y que desaparece del terrón esencialmente solo de la manera que se pretende, a saber, concretamente por las raíces de la planta que está tomando el fertilizante y su contenido de nitrógeno. De manera opuesta a lo que ocurría anteriormente, es decir, que la mayor parte de los productos químicos que contienen nitrógeno aplicados al sustrato de crecimiento se filtraban hacia el suelo y la mayor parte de esta filtración alcanzaba finalmente las aguas subterráneas, la cantidad del producto químico de la invención que contiene nitrógeno que se filtra al suelo es extremadamente pequeña y esta pequeñísima cantidad no alcanzará probablemente nunca las aguas subterráneas puesto que el producto químico se quedará enlazado en alguna capa del suelo en su camino descendente a través del terreno. Todo lo cual es muy beneficioso desde el punto de vista medioambiental.

Esto significa también que no es necesario aplicar cantidades excesivamente grandes de mezcla de nutrientes o de fertilizante para asegurar que la planta tenga siempre acceso a suficiente nitrógeno durante su crecimiento. Además, cada molécula del fertilizante de la invención contendrá al menos dos átomos de nitrógeno, más concretamente dos átomos de nitrógeno en el caso de la lisina, tres átomos de nitrógeno en el caso de la histidina y cuatro átomos de nitrógeno en el caso de la arginina, comparados con el único átomo de nitrógeno por ion en el caso del amonio NH_{4}^{+} o del nitrato NO_{3}^{-}. Esto significa que se aplicará a la mezcla de nutrientes una cantidad comparativamente baja del producto químico en cuestión. Esto se cumple especialmente con la arginina, que tiene cuatro átomos de nitrógeno.

El fertilizante de la invención preferido, es decir, la forma L de la arginina y sus sales, con su alta concentración de nitrógeno por molécula, su alta afinidad por los sustratos de crecimiento, y su alto límite de toxicidad, se puede explotar con especiales ventajas o beneficios de varias maneras y es, en consecuencia, una fuente de nitrógeno prácticamente única para plantas.

Un ejemplo de la especial utilidad de la invención radica en la posibilidad previamente mencionada de cargar una planta y su bola de raíces o terrón de sustrato de crecimiento con un contenido de nitrógeno máximo, justo antes y/o a la vez de plantar la planta en un lugar al aire libre.

Descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra los resultados obtenidos en pruebas de cultivos con plantas de pino en turba utilizando varias fuentes de nitrógeno y la figura 2 muestra los resultados obtenidos en pruebas de cultivos con plantas de pícea en turba, utilizando varias fuentes de nitrógeno.

Mejor realización

A continuación se describirán con detalle y a modo de ejemplo las pruebas de cultivo llevadas a cabo para hacer crecer plantones de árboles, tanto con el fertilizante de la invención como con otros productos químicos como fuente de nitrógeno, junto con una presentación de datos que se refiere a la movilidad de diferentes productos químicos en los sustratos de crecimiento.

Ejemplo 1

Las pruebas de cultivo que se presentan a continuación se llevaron a cabo durante un período de tiempo de 59 días en un invernadero que se mantuvo a una temperatura constante de 20ºC. Se mantuvo la iluminación a 150 micromol de luz por metro cuadrado (m^{2}) y segundo (s). Las lámparas utilizadas para este fin fueron Philips Powertone SON-T+400 watios.

Se sembraron 720 semillas de pino en macetas que contenían 0,5 litros de turba de esfagno no fertilizada (pero con una ligera cantidad de cal), con cinco semillas por maceta. Las macetas eran macetas de plástico que incluían típicamente cuatro pequeños agujeros en el fondo de la misma. La turba tenía un pH de 5,5 y su humidificación era H2-H4. Se administró fertilizante los lunes y martes de cada semana, y las semillas, y más tarde los plantones o brotes, se regaron cada domingo. Tanto la mezcla de nutrientes como el agua se llevaron a pH 5,0 con ácido clorhídrico. Tanto la mezcla de nutrientes como el agua se administraron manualmente a cada maceta con ayuda de una pipeta denominada de pico de pájaro que tenía una capacidad de un decilitro. Por tanto, se administraron de manera precisa a la turba de las macetas, respectivamente, 100 mililitros de fertilizante y de agua, en cada ocasión de aplicación.

Se probaron ocho mezclas diferentes de nutrientes y se cargó el nitrógeno de cada mezcla de nutrientes en tres concentraciones diferentes, concretamente, concentraciones de un milimol por litro (1mM), tres milimoles por litro (3 mM) y diez milimoles por litro (10 mM). Para cada mezcla de nutrientes y cada concentración se usaron seis macetas, y en consecuencia treinta plantas, lo que da un total de 144 macetas.

Como comparación respecto de las otras siete mezclas de nutrientes, se utilizó la mezcla de nutrientes convencional y disponible comercialmente superba_{s}^{TM}, suministrada por la empresa Hydro Agri.

Esta mezcla convencional de nutrientes se vende en forma de disolución acuosa relativamente concentrada y tiene los siguientes contenidos de nutrientes:

TABLA 1

Nutriente de plantas	% en peso	Gramos/litro
Nitrógeno total (N)	6,5	78
Del cual nitrato	4,0 (61,5%)	48
Del cual amonio	2,5 (38,5%)	30
Fósforo (P)	1,0	12
Potasio (K)	4,7	56
Magnesio (Mg)	0,6	7
Azufre (S)	0,5	6
Boro (B)	0,01	0,12
Cobre (Cu)	0,003	0,04
Hierro (Fe)	0,07	0,84
Manganeso (Mn)	0,04	0,48
Molibdeno (Mo)	0,001	0,01
Zinc (Zn)	0,01	0,12

De la lista anterior de micronutrientes, el cobre, el hierro, el manganeso y el zinc, se encuentran quelados con el formador de complejos EDTA (ácido etilendiamintetraacético).

El producto comercial descrito previamente se diluyó aproximadamente 100 veces con agua pura, de tal forma que se obtuvo una disolución de una concentración de diez milimoles por litro, con respecto al nitrógeno. Para obtener las concentraciones respectivas de tres milimoles y un milimol se necesitaron diluciones adicionales.

La otras siete mezclas de nutrientes se obtuvieron preparando una disolución madre o de reserva que coincide totalmente con el producto comercial descrito previamente, con la excepción de que se excluyeron las fuentes de nitrógeno en forma de 61,5% de nitrógeno en forma de nitrato y 38,5% de nitrógeno en forma de amonio.

En lugar de ello, a esta disolución madre libre de nitrógeno, se le dieron cinco fuentes de nitrógeno diferentes, a saber, dos según la invención -que consistían sólo en arginina y en arginina (34%) mezclada con amonio (33%) y nitrato (33%)- y otras tres fuentes de nitrógeno, concretamente el aminoácido de proteínas glicina (nótese que éste no es un aminoácido de proteínas básico) y amonio NH_{4}^{+}, y amonio mezclado con nitrato NO_{3}^{-} en una proporción 95/5. Se preparó cada mezcla de nutrientes basada en las dos últimas fuentes de nitrógeno y se le dio la denominación + (más) en los casos que siguen. El signo de adición significa que la solución madre se cargó con el doble de la cantidad convencional tanto de magnesio como de potasio. Como comprenderán las personas conocedoras de la técnica, esto se ha hecho debido a que un aumento significativo de la cantidad de nitrógeno en forma de amonio a costa de la cantidad de nitrógeno en forma de nitrato puede dar como resultado una deficiencia de potasio y de magnesio, desde el punto de vista de los nutrientes.

Se notará que, en lo que respecta al fertilizante de la invención, es decir, el aminoácido de proteínas básico arginina que contiene cuatro átomos de nitrógeno, la concentración se ha calculado sobre la base de un átomo de nitrógeno, lo que significa que la adición real del ácido, calculada en gramos por litro, es comparativamente baja o muy baja.

Al final de las pruebas de cultivo, se tomaron las treinta plantas de pino de cada serie de prueba y se determinó su peso seco en gramos.

La figura 1 muestra los resultados que se obtuvieron con respecto al crecimiento medio de las plantas de pino. El símbolo I está puesto para indicar el error estándar, definido como la desviación estándar (que es un término bien definido para describir la dispersión entre ensayos) dividida por la raíz cuadrada del número de muestras, en este caso treinta muestras.

Con respecto a las plantas de pino, el mejor crecimiento se obtuvo con la mezcla de nutrientes convencional superba_{S}^{TM} y con las dos mezclas de nutrientes que incluían el fertilizante de la invención, es decir, arginina, como fuente única de nitrógeno, o mezclada con amonio y nitrato. Vale la pena notar que el crecimiento de las plantas de pino aumenta de manera constante a medida que aumenta la adición de nitrógeno.

En lo que respecta al crecimiento, a estas tres preparaciones sigue la mezcla de nutrientes que incluye glicina como fuente de nitrógeno. En el caso de esta preparación, un aumento en la carga de nitrógeno de tres milimoles a diez milimoles dio como resultado una ligera disminución en el crecimiento, o al menos un crecimiento similar entre las dos concentraciones. El uso de amonio como fuente exclusiva de nitrógeno dio suficientemente buen crecimiento a una carga de tres milimoles por litro, mientras que cuando se aumentó la carga a diez milimoles por litro se produjo una reducción catastrófica del crecimiento. La adición del doble de la cantidad de potasio y magnesio a la mezcla de nutrientes que contenía esta fuente de nitrógeno dio como resultado una ligera mejora en el crecimiento de las plantas de pino. La mezcla de nutrientes que contenía amonio y nitrato como fuentes de nitrógeno en una proporción 95 a 5 proporcionó el crecimiento más bajo de las plantas de pino cuando se añadió a la concentración de tres milimoles por litro. La adición del doble de la cantidad de potasio y magnesio a la mezcla de nutrientes que contenía esta fuente de nitrógeno dio también como resultado algo de mejora en el crecimiento de las plantas de pino.

Ejemplo 2

Se sembraron 720 semillas de pícea en turba, al mismo tiempo y en paralelo con las pruebas descritas en el ejemplo anterior. Las pruebas que se llevaron a cabo con las semillas de pícea y con las plantas de pícea que surgieron de las semillas son idénticas a las descritas anteriormente.

La figura 2 muestra los resultados que se obtuvieron con respecto al crecimiento de las plantas de pícea, en forma de un valor medio. En este caso se muestra también la desviación estándar.

Se obtuvo esencialmente la misma clasificación de las fuentes de nitrógeno en estas pruebas que las obtenidas en el ejemplo 1, pero con la excepción de que se obtuvo un crecimiento ligeramente mejor de las plantas de pícea con la mezcla de nutrientes convencional superba_{S}^{TM} que el alcanzado con las dos mezclas de nutrientes que contenían la sustancia preferida según la invención, es decir, la arginina. Se apreciará, no obstante, que cuando se emplea arginina como fuente exclusiva de nitrógeno (tercera mezcla empezando por la izquierda en la figura 2) se obtiene como resultado una aumento constante del crecimiento de las plantas de pícea a medida que se aumentan las cargas de nitrógeno, justamente lo opuesto a lo que se obtiene experimentalmente con todas las demás fuentes de nitró-
geno.

En la figura 2 faltan las barras del peso medio de aquellas plantas de pícea que han recibido una carga de nitrógeno de diez milimoles por litro, de las cuatro mezclas de nutrientes de la mitad derecha de la figura 2, es decir, cuando la fuente de nitrógeno es solo amonio o amonio en mezcla con nitrato en una proporción de 95 a 5. Esto es porque estas plantas de pícea murieron al final del ensayo. En otros términos, se habían alcanzado, y probablemente sobrepasado, los límites de toxicidad de estas fuentes de nitrógeno.

Ejemplo 3

Con el fin de investigar la movilidad de los diferentes productos químicos que contienen nitrógeno o fuentes de nitrógeno en los sustratos de crecimiento, se llevaron a cabo las pruebas siguientes.

Se probaron tres compuestos químicos que contienen nitrógeno, concretamente el aminoácido de proteínas básico L-arginina, es decir, el fertilizante de la invención, el aminoácido de proteínas glicina y la sal cloruro de amonio.

Se secó una cantidad dada de turba del mismo tipo que la utilizada en las pruebas de cultivo, y cuyas propiedades se han dado anteriormente en el texto, en un horno, a una temperatura de 60ºC durante 20 horas. Esto dio como resultado restos secos de turba. Se introdujeron porciones de esta turba que correspondían a 0,25 gramos en nueve tubos de ensayo. A cada tubo de ensayo se añadieron 5 ml de agua, que había sido purificada con filtros de la empresa Millipore. Se dejaron los tubos de ensayo con su contenido a temperatura ambiente durante 20 horas, de manera que la turba se humedeciera por completo.

Los tres productos químicos previamente mencionados, cada uno de ellos en estado sólido, se pesaron en tres partes iguales. Cada parte se disolvió en 5 ml de agua que se había purificado de la forma antes descrita. La cantidad o peso de sustancia fue la necesaria para obtener una concentración de sustancia 5 milimolar. Por lo tanto, la cantidad de nitrógeno era cuatro veces mayor en el caso de la arginina que en el de las otras dos sustancias.

Cada una de las nueve disoluciones de productos químicos se añadió a su respectivo tubo de ensayo que contenía turba empapada de agua. En todos los casos, la cantidad de producto químico añadido fue de 0,2 milimol por gramo de turba. Después de añadir dicho líquido, cada tubo de ensayo se agitó manualmente y después de ello, se dejaron a temperatura ambiente durante una hora. Los materiales de los tubos se separaron en capas, de tal forma que la mayor parte del tercio inferior contenía una fase líquida sustancialmente clara, y el resto del tubo contenía turba empapada en líquido. Se introdujo una pipeta en el interior del tubo de ensayo hasta aproximadamente la mitad de la fase líquida. Se extrajeron aproximadamente 1,5 mililitros de líquido mediante la pipeta y se analizó su contenido en producto químico con ayuda de cromatografía HPLC (HPLC, cromatografía líquida de alto rendimiento, por sus siglas en
inglés).

El método de medida se ha publicado en el artículo "Análisis cuantitativo de aminoácidos en tejidos de coníferas mediante cromatografía de alto rendimiento y detección por fluorescencia de sus derivados fluorenilmetilcloroformiatos", por los autores T. Näsholm, G. Sandberg y A. Ericsson, páginas 225-236 en Journal of Chromatography 396 (1987).

Según resulta evidente de lo precedente, se llevaron a cabo tres ensayos similares para cada producto químico. Los resultados obtenidos, en forma de los valores medios de la absorción o retención de los productos químicos en la turba aparecen en la tabla siguiente:

TABLA 2

Producto químico	Retención,	Desviación	Error
	%	estándar, %	estándar, %
Arginina	89,1	0,5	0,3
Glicina	-1,9	1,8	1,0
Amonio (NH_{4}^{+})	28,0	10,5	6,1

Puede verse en estos ensayos que casi el 90% de la arginina añadida se fija al sustrato o permanece en él (turba), mientras que solo el 28% del amonio añadido se queda en la turba, y poco más del 70% permanece en la fase acuosa. Inicialmente puede parecer poco razonable que la cantidad de glicina retenida sea inferior a cero, es decir, que la cantidad en la fase líquida sea mayor que la que se proporcionó, aunque esto puede explicarse por el hecho de que la turba contiene una cierta cantidad de glicina de manera natural, y que lo que ha ocurrido es que la cantidad de glicina suministrada ha acabado en la fase acuosa, y, además, al menos una parte de la glicina natural ha sido lixiviada de la turba por el líquido suministrado y ha alcanzado por último la fase acuosa. El hecho de que casi el 11% de la arginina suministrada y todo del ligeramente más del 70% del amonio suministrado se encuentre en la fase líquida pese a todo se puede explicar en parte por la puesta en marcha del test, que incluye agitar los tubos de ensayo y sus contenidos después de añadir el segundo líquido. Además, los tubos de ensayo no contenían plantas con sus sistemas de raíces encerrados en turba, lo que podría también explicar la movilidad sorprendentemente alta del ion amonio. Se piensa que si hubiera habido plantas en el tubo de ensayo, la inmovilidad de la arginina se hubiera aproximado al 100%.

Estos ensayos prueban, de manera convincente, la superioridad del fertilizante de la invención preferido, es decir, la L-arginina y sus sales, en lo que se refiere a la inmovilidad en sustratos de crecimiento y también en comparación con el ion amonio, el cual hasta ahora se había entendido que era relativamente inmóvil por los expertos en este campo. Esto es altamente significativo, desde un punto de vista medioambiental, por razones naturales y por las razones explicadas previamente en el texto. Que el fertilizante de la invención en cuestión proporciona también un resultado excelente en lo que se refiere al crecimiento de plantones de árboles, por ejemplo, muestra que, en el presente contexto, el fertilizante según la invención es prácticamente único.

Claims (5)

1. Un fertilizante que contiene nitrógeno esencialmente inmóvil en el sustrato de crecimiento, para cultivar y hacer crecer plantas, caracterizado porque la fuente de nitrógeno es la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal.

2. Fertilizante según la reivindicación 1, caracterizado porque la fuente de nitrógeno comprende

a) la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal en una cantidad que corresponde a 30-80% en peso;

b) un compuesto de amonio en una cantidad que corresponde a 20-70% en peso, y

c) un compuesto de nitrato en una cantidad que corresponde a 0-40% en peso.

3. Fertilizante según las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal es una parte de una mezcla con otros macronutrientes conocidos y micronutrientes conocidos.

4. Fertilizante según las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal es la forma L de la arginina o su sal.

5. Fertilizante según las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque las plantas a las cuáles se añade la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal y que asimilan la forma L de un aminoácido de proteínas básico o su sal son plantas de árboles.