ES2264386A1 - Nuevas formulaciones con la capacidad de inhibir la actividad ureasa y potencial uso agronomico. - Google Patents
Nuevas formulaciones con la capacidad de inhibir la actividad ureasa y potencial uso agronomico.Info
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Abstract
La presente invención describe nuevas formulaciones con actividad inhibidora de la ureasa con especial especificidad hacia las ureasas de microorganismos, y por ello especialmente útiles en el control de los procesos de hidrólisis de la urea en todo tipo de suelos. Las formulaciones de la presente invención deben su actividad a la presencia de extractos acuosos u orgánicos de plantas pertenecientes a la familia de nombre común Mimosa.
Description
Nuevas formulaciones con la capacidad de inhibir
la actividad ureasa y potencial uso agronómico.
La contaminación de aguas y manantiales por la
presencia de nitratos constituye uno de los problemas
medio-ambientales más importantes presente en los
países desarrollados. Este hecho, normalmente asociado con un uso
excesivo de fertilizantes nitrogenados, ha provocado la
promulgación de leyes específicas con el fin de regular la cantidad
máxima de unidades nitrogenadas que el agricultor puede aplicar
dependiendo del grado de contaminación de su región específica. En
este contexto esta claro que toda investigación orientada al
desarrollo de fertilizantes más eficaces y con menos riesgos de
contaminación medio-ambiental es de gran
interés.
Entre los productos que han demostrado mayor
eficacia en este sentido cabe destacar los inhibidores de los
procesos de nitrificación y de la hidrólisis de la urea (Hauck R D
1985 Slow-release and
bioinhibitor-amended nitrogen fertilizers. In
"Fertilizer technology and use" (Ed. O P Engelstad) pp
293-322. (Soil Science Society of America, Inc:
Madison)). En relación con los inhibidores de la hidrólisis de la
urea hay que decir que se han desarrollado y patentado gran
cantidad de moléculas, -tanto de síntesis (por ejemplo, Cheng et
al., US5770771; Peacock et al., US5352265; Radel,
US4932992) como de origen natural (por ejemplo, Baughman y Wozniak.,
US5549728; Seiyaku, JP8019595)- con la capacidad de inhibir la
hidrólisis de la urea, aunque solo se pueda encontrar un solo
producto en el mercado en el ámbito comercial. Este producto
contiene el inhibidor de la ureasa
N-n-butiltiofosfóricotriamida
(NBPT), y es altamente eficaz para inhibir la hidrólisis de la urea
en suelos.
Sin embargo este producto -el NBPT- presenta dos
problemas importantes:
- 1.
- El NBPT es un producto altamente eficaz para inhibir la actividad de las ureasas tanto de origen de microorganismos (asociada con la actividad en suelos) como de origen de plantas. Este hecho hace que su uso en fertirrigación sea potencialmente peligroso ya que puede afectar significativamente el correcto metabolismo de la urea en el interior de la planta.
- 2.
- Diferentes estudios han puesto de manifiesto que el producto una vez aplicado en el fertilizante conteniendo urea tiene una vida media en relación con la actividad que se sitúa entre 3 semanas y 3 meses, lo que hace muy difícil su uso en la fabricación de fertilizantes cuyo plazo de almacenamiento sea superior al plazo de caducidad de dicha molécula.
En este sentido el desarrollo de nuevas
moléculas con la capacidad de inhibir selectivamente las ureasas
asociadas a microorganismos -siendo menos activos en las ureasas
presentes en las plantas- y que sean lo suficientemente estables
como para mantener su actividad en largos periodos de tiempo es de
gran interés.
En este contexto se sitúa la presente invención,
que describe unas nuevas composiciones conteniendo en mayor o menor
concentración extractos acuosos u orgánicos de la planta de nombre
común Mimosa (Mimosa tenuiflora, Acacia Mimosa, Acacia
dealbata) con la capacidad de inhibir específicamente la
actividad de ureasas procedentes de microorganismos, teniendo un
efecto mucho menor sobre las ureasas presentes en plantas.
Han sido patentadas composiciones conteniendo
extractos de Mimosa con propiedades farmacológicas como por
ejemplo: Georges, B; GB2134389, 1984; Cruz, J., FR2680972, 1993;
Golz-Berner, K., Zastrow, L., US6426080, 2002. Sin
embargo no hemos encontrado ninguna patente o publicación
científica que describa la capacidad de los extractos acuosos u
orgánicos de Mimosa para inhibir la actividad ureasas procedentes
de microorganismos del tipo de los presentes en el suelo.
La Figura 1 muestra el efecto que tiene un
extracto de mimosa como el que se describe en la presente invención
sobre la actividad de una ureasa de origen vegetal a distintas
concentraciones.
La Figura 2 muestra el efecto que tiene un
extracto de mimosa como el que se describe en la presente invención
sobre la actividad de una ureasa de origen microbiano a distintas
concentraciones.
La Figura 3 muestra la cantidad de nitrato
lixiviado en lechuga cultivada en suelos calizos asociada a tres
tratamientos diferentes: dos en condiciones de cultivo con aporte
de nitrógeno sin inhibidor de ureasa, y el tercero con aporte de
nitrógeno y de una formulación inhibidora de ureasa de acuerdo a la
presente invención.
La nueva invención incluye composiciones
conteniendo un extracto acuoso u orgánico (por ejemplo en metanol o
etanol) de cualquiera de las partes integrantes (raíz, madera,
corteza, hojas, flores y frutos) de las plantas perteneciente a la
familia de nombre común Mimosa (Mimosa tenuiflora, Acacia
Mimosa, Acacia dealbata). Estas composiciones se pueden aplicar
directamente en campo o en fertirrigación y han demostrado ser
eficaces en todo tipo de cultivos, pudiéndose aplicar tanto en
presencia como en ausencia de plantas.
Este nuevo extracto natural (Mimosa Ext) con
propiedades inhibidoras de la ureasa, tiene la característica
esencial de ser muy específico de ureasas de microorganismos
(potencialmente presentes en el suelo) mientras que su actividad en
las ureasas de plantas es sensiblemente menor. La diferencia entre
la actividad en ureasas de microorganismos y ureasas de plantas es
del orden de 300 veces.
Este nuevo extracto natural (Mimosa Ext) con
propiedades inhibidoras de la ureasa, se puede formular junto con
otros inhibidores de la ureasa como el NBPT, la hidroquinona o la
tiourea, y/o con inhibidores de la nitrificación como por ejemplo la
Diciandiamida (DCD), los productos de la familia de los
Metil-pirazoles o los tiosulfatos.
Este nuevo extracto natural (Mimosa Ext) con
propiedades inhibidoras de la ureasa, puede formularse en productos
conteniendo uno o varios nutrientes minerales como por ejemplo
nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, cobre,
manganeso, boro, titanio, niquel, molibdeno y zinc (los elementos
de carácter metálico pueden presentarse libres o quelatados con
compuestos orgánicos), y/o bioestimulantes (como por ejemplo ácidos
húmicos y fúlvicos, extractos de algas acuáticas, lignosulfonatos,
aminoácidos (como por ejemplo la metionina, el triptófano, la
glicina-betaina, betainas y la glicina) u hormonas
vegetales entre las que podríamos señalar las citoquininas,
auxinas, giberelinas, ácido abcísico, ácido salicílico, etileno o
productos que liberan etileno, óxido nítrico o productos que
liberan óxido nítrico, poliaminas y brasinoesteroides; o
precursores hormonales como la adenina, la adenosina, los
nucleótidos cíclicos, el isopentil alcohol).
Este nuevo extracto natural (Mimosa Ext) con
propiedades inhibidoras de la ureasa, se puede incluir o formular
en fase sólida o líquida; y en fertilizantes sólidos o líquidos,
pudiendo presentarse los fertilizantes sólidos granulados o en
polvo.
Este nuevo extracto natural (Mimosa Ext) con
propiedades inhibidoras de la ureasa, se puede formular a cualquier
concentración aunque el rango óptimo en fertilizantes nitrogenados
se sitúa entre el 0.1% y el 10% según la concentración de urea
presente en el producto.
Los extractos objetos de esta invención se
obtienen mediante la extracción de una cantidad de la parte elegida
de la planta, por ejemplo la corteza, con agua caliente (50°C) o
con metano) o etanol a temperatura ambiente. El extracto acuoso
también se puede obtener con agua a temperatura ambiente o fría
pero los rendimientos serán lógicamente menores. La proporción
óptima entre el sustrato finamente molido, -por ejemplo la corteza
del tronco y ramas de la planta- y el extractante es 1:5. El
extracto así obtenido se puede secar, liofilizar o utilizar
directamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Para una mejor exposición del contenido de la
presente invención, se incluyen a continuación una serie de
ejemplos que en ningún caso deben considerarse limitantes de dicha
invención.
Los ejemplos 1-6 muestran
composiciones que incluyen sólo el extracto de Mimosa o bien
aditivos adicionales como los ya mencionados. Cualquiera de esas
composiciones se obtiene por mezcla directa de los productos sólidos
o por disolución en agua a temperatura ambiente.
El ejemplo 7 muestra la actividad inhibidora del
extracto objeto de la invención y su especificidad hacia la enzima
ureasa de origen microbiano sobre la de origen vegetal.
El ejemplo 8 muestra la eficacia de la
formulación de la invención en un cultivo.
\vskip1.000000\baselineskip
50% urea
25% Sulfato Amónico
3% Diciandiamida
5% Mimosa Ext.
10% Humato de potasio
7% Lignosulfonato de hierro
\vskip1.000000\baselineskip
100% Mimosa Ext en polvo
\vskip1.000000\baselineskip
70% Mimosa Ext. Polvo
29.8% Diciandiamida
0.2% NBPT
\vskip1.000000\baselineskip
30% nitrato amónico
30% urea
5% Mimosa Ext
0.1% Bencilaminopurina
5% Lignosulfonato de hierro
29.9% Agua
\vskip1.000000\baselineskip
34.5% Mimosa Ext
10% Diciandiamida
0.5% NBPT
55% Agua
\vskip1.000000\baselineskip
45% Mimosa Ext.
55% Agua
\vskip1.000000\baselineskip
En las Figuras 1 y 2 se muestra la capacidad
inhibidora de un extracto objeto de la invención correspondiente al
ejemplo 6 anteriormente descrito en una ureasa de origen microbiano
(Bacillus Pasteuris) y una ureasa de origen vegetal (Jack
Bean).
Las medidas se han realizado in vitro
según se describe en (Hauck R D 1985 Slow-release
and bioinhibitor-amended nitrogen fertilizers. In
"Fertilizer technology and use" (Ed. O P Engelstad) pp
293-322. (Soil Science Society of America, Inc:
Madison)).
Como se puede observar la concentración
necesaria para inhibir el 50% la actividad ureasa (C150) en
Bacillus Pasteuris es de 1.98 ml/L. Sin embargo la CI50 para
la Jack bean ureasa es 310 mg/L.
Estos resultados ilustran la alta especificidad
que los extratos objeto de la invención muestra por las ureasas de
tipo microbiológico. Este resultado tiene gran importancia pues
permite poder tener un efecto inhibidor de la ureasa en suelos sin
presentar efectos significativos sobre la ureasa en planta, que
podrían interferir en el metabolismo vegetal.
Ensayo realizado en lechuga cultivada en suelo
calizo. Se realizaron tres tratamientos:
(i) el control que recibió todo el nitrógeno
como nitrógeno nítrico (nitrato);
(ii) un tratamiento que recibió el nitrógeno
como una mezcla de nitrógeno ureico y amoniacal
(A-U); y
(iii) un tratamiento que recibió el nitrógeno
como una mezcla de nitrógeno ureico y amoniacal igual a la del
tratamiento A-U, junto con una composición
inhibidora correspondiente al ejemplo 2 (LCN).
Los productos se aplicaron en
fertirrigación.
Los resultados obtenidos en relación con el
control del lavado de nitratos se recogen en la Figura 3.
Como se puede observar, el tratamiento con el
sistema inhibidor correspondiente al ejemplo 2, causó una reducción
significativa (p< 0.05 LSD test) del nitrógeno nítrico lixiviado
tanto respecto al tratamiento que recibió nitrógeno nítrico, como
respecto al tratamiento que recibió las mismas formas de nitrógeno
en ausencia del sistema inhibidor objeto de la invención.
Claims (15)
1. Formulación aplicable en el cultivo de todo
tipo de plantas para el control de los procesos de nitrificación e
hidrólisis de la urea con capacidad para inhibir la actividad de
las enzimas ureasa, que contiene uno o varios extractos de raíz,
madera, corteza, hojas, flores o frutos de plantas pertenecientes
al nombre genérico de Mimosa.
2. Formulación de acuerdo a la reivindicación 1
en la que dicho extracto es un extracto acuoso.
3. Formulación de acuerdo a la reivindicación 1
en la que dicho extracto es un extracto orgánico en metanol,
etanol, o una mezcla metanol/etanol en cualquier proporción.
4. Formulación de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 en la que la proporción sustrato/agente
extractante es 1/5.
5. Formulación de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4 que además contiene una o varias sustancias
inhibidoras de la nitrificación seleccionadas de entre el grupo
formado por diciandiamida, productos de la familia de los
metil-pirazoles y tiosulfato amónico.
6. Formulación de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5 que además contiene una o varias sustancias
inhibidoras de la nitrificación y/o inhibidoras de la actividad
ureasa.
7. Formulación de acuerdo a la reivindicación 6
en la que dichas sustancias con propiedades inhibidoras de la
ureasa se seleccionan de entre NBPT, tiourea e hidroquinona.
8. Formulación de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7 que además contiene uno o varios nutrientes
minerales seleccionados de entre el grupo formado por nitrógeno,
fósforo, potasio, calcio, magnesio, hierro, cobre, manganeso, boro,
níquel, molibdeno, zinc y quelatos de dichos elementos
metálicos.
9. Formulación de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8 que además contiene una o varias sustancias
bioestimulantes seleccionadas de entre el grupo formado por ácidos
húmicos, ácidos fúlvicos, extractos de algas acuáticas,
lignosulfonatos, aminoácidos, citoquinas, auxinas, gibelinas, ácido
abcísico, ácido salicílico, etileno, productos que liberan etileno,
óxido nítrico, sustancias que liberan óxido nítrico, poliaminas,
brasinoesteroides, adenina, adenosina, nucleótidos cíclicos y
isopentil alcohol.
10. Formulación de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones 1-9 que se puede presentar en
forma granulada, pulverulenta o líquida.
11. Utilización de una formulación definida en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en todo tipo de suelos de
cultivo.
12. Utilización de una formulación definida en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 directamente en campo.
13. Utilización de una formulación definida en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en fertirrigación.
14. Utilización de una formulación de acuerdo a
cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13 en una concentración
comprendida entre 0.1% y 10% de la concentración de urea en el
producto.
15. Utilización de una formulación de acuerdo a
cualquiera de las reivindicaciones 12 y 11 que se aplica en
ausencia de planta.
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