ES2264386B1

ES2264386B1 - Nuevas formulaciones con la capacidad de inhibir la actividad ureasa y potencial uso agronomico.

Info

Publication number: ES2264386B1
Application number: ES200501360A
Authority: ES
Inventors: Jose Maria Garcia-Mina Freire; Oscar Urruita; Sara San Francisco; Esther Casanova; Fabrice Houdusse; Maria Garnica
Original assignee: Inabonos SA
Current assignee: Inabonos SA
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2007-11-16
Anticipated expiration: 2025-06-07
Also published as: ES2264386A1

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.

Breve descripción de las figuras

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.

Descripción de la 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.

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Ejemplos

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.

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Ejemplo 1 Composición sólida

50% urea

25% Sulfato Amónico

3% Diciandiamida

5% Mimosa Ext.

10% Humato de potasio

7% Lignosulfonato de hierro

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Ejemplo 2 Composición sólida

100% Mimosa Ext en polvo

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Ejemplo 3 Composición sólida

70% Mimosa Ext. Polvo

29.8% Diciandiamida

0.2% NBPT

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Ejemplo 4 Composición líquida

30% nitrato amónico

30% urea

5% Mimosa Ext

0.1% Bencilaminopurina

5% Lignosulfonato de hierro

29.9% Agua

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Ejemplo 5 Composición líquida

34.5% Mimosa Ext

10% Diciandiamida

0.5% NBPT

55% Agua

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Ejemplo 6 Composición líquida

45% Mimosa Ext.

55% Agua

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Ejemplo 7 Actividad inhibidora y especificidad

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.

Ejemplo 8 Efectividad agronómica

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

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.