ES2941254T3 - Uso de un compuesto con actividad bioestática como aditivo agronómico para fertilizantes que incluyen urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes - Google Patents
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Abstract
La invención proporciona un aditivo agronómico para ser añadido a un producto fertilizante, incluyendo el fertilizante en su formulación urea, inhibidores de la ureasa, tales como triamida de ácido N-(n-butil)tiofosfórico(NBTP), ácido acetohidroxámico (AHA), ciclohexilfosforil triamida (CHPT), tiofosforil triamida (TPT), ciclohexil tiofosfotriamida (CHTPT), fenil fosforodiamidiato (PPD/PPDA), fosforo triamida (PT), tiopiridinas, N-halo-2-oxazolidona o combinaciones de los mismos, y bioestimulantes, tales como aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos, extractos de levadura, extractos de algas y similares y combinaciones de los mismos, donde el aditivo agronómico es un compuesto con actividad biostática seleccionado de entre sorbato potásico, propionato potásico, nisina, benzoato potásico y ácido pulcherrimínico o su quelato de hierro pulcherrimina.
Description
DESCRIPCIÓN
Uso de un compuesto con actividad bioestática como aditivo agronómico para fertilizantes que incluyen urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes
La presente invención se refiere al uso de una solución de un compuesto con actividad bioestática seleccionado de sorbato de potasio, propionato de potasio, nisina, benzoato de potasio y ácido pulcherrimínico o su quelato de hierro, pulcherrimina, como aditivo agronómico para productos fertilizantes que incluyen urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes, siendo tales bioestimulantes cualquier sustancia individual o mezcla de sustancias cuya aplicación estimule procesos biológicos y, por lo tanto, mejore la disponibilidad de nutrientes y optimice la absorción de los mismos por las plantas, en donde los bioestimulantes se seleccionan de aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos, extractos de levadura, extractos de algas y combinaciones de los mismos.
Más específicamente, la invención proporciona un aditivo agronómico que se añade a un producto fertilizante, en donde el fertilizante incluye en su formulación urea, inhibidores de la ureasa, tales como la triamida del ácido N-(nbutil)tiofosfórico (NBTP), ácido acetohidroxámico (AHA), triamida ciclohexilfosfórica (CHPT), tiofosforil triamida (TPT), ciclohexil tiofosfotriamida (CHTPT), fenil fosforodiamidiato (PPD/PPDA), triamida fosfórica (PT), tiopiridinas, N-halo-2-oxazolidinona o combinaciones de los mismos, y bioestimulantes, tales como aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos, extractos de levadura, extractos de algas y similares, y combinaciones de los mismos.
El aditivo agronómico para uso de acuerdo con la presente invención es un compuesto con actividad bioestática seleccionado de sorbato de potasio, propionato de potasio, nisina, benzoato de potasio y ácido pulcherrimínico o su quelato de hierro, pulcherrimina.
La urea es uno de los fertilizantes nitrogenados de síntesis más extensamente utilizados, debido a su alto contenido en nitrógeno (46 %), bajo coste, solubilidad en agua y facilidad de uso. Sin embargo, su rendimiento es bajo y pierde eficacia debido a la lixiviación del nitrógeno en forma nítrica y a la pérdida de nitrógeno amoniacal por volatilización debida a la rápida hidrólisis de la urea cuando se aplica a los suelos. Por tanto, sus propiedades químicas pueden dar como resultado la pérdida de nitrógeno después de la aplicación, en donde dichas pérdidas pueden variar dependiendo del tipo de suelo y las condiciones climáticas. Estas pérdidas se producen durante la descomposición de la urea en el suelo, con la formación y la liberación de gas amoníaco (NH3) e iones amonio (N H /) a la atmósfera. Este proceso, llamada hidrólisis de la urea, está catalizado por la enzima ureasa, una metaloenzima cuyo sitio activo está compuesto por un dímero de Ni (II), que producen las plantas y las bacterias en el suelo.
(NH2)2CO H2O ^ CO2 2NH3
NH3 H2O ^ NH4+ OH-.
Es una enzima de acción muy rápida y provoca un alto grado de pérdida de eficacia en el fertilizante aplicado. De manera similar, el amoníaco liberado puede tener una concentración excesivamente alta cerca de las raíces de las plantas jóvenes, envenenándolas, además de liberarse al medio ambiente, con los consiguientes problemas.
Por ejemplo, la contaminación de masas de agua y manantiales por la presencia de nitratos es uno de los principales problemas medioambientales en los países desarrollados. Este hecho, normalmente asociado con el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados, ha dado lugar a la promulgación de leyes específicas destinadas a regular la cantidad máxima de unidades nitrogenadas que pueden aplicar los agricultores dependiendo del grado de contaminación en su región específica. En este contexto, cualquier investigación encaminada al desarrollo de fertilizantes más eficaces y con menor riesgo de contaminación medioambiental es de gran interés.
Los productos que han demostrado ser los más eficaces en este sentido incluyen, a saber, inhibidores de los procesos de nitrificación e hidrólisis de la urea (Hauck, R. D., "Slow-release and bioinhibitor-amended nitrogen fertilizers", en Fertilizer technology and use, Ed. O P Engelstad, pág. 293-322, Soil Science Society of America, 1985 Madison). En relación con los inhibidores de la hidrólisis de la urea, se ha desarrollado un gran número de moléculas de origen tanto natural como sintético (véanse, por ejemplo, Baughman y Wozniak., documento US5549728; Seiyaku, documento JP8019595, Cheng et al., documento US5770771; Peacock et al., documento US5352265; Radel, documento US4932992).
Los distintos compuestos que se pueden usar como inhibidores de la ureasa incluyen, a saber, análogos estructurales de la urea, fosforoamidas y tiofosforoamidas, y también hidroquinonas y benzoquinonas. La capacidad inhibidora de la actividad de ureasa del suelo de tres fosforoamidas, por ejemplo, NBPT, TPT y PP, a lo largo del tiempo, difiere extensamente. El efecto inhibidor de la NBPT del suelo es mayor que el de otros inhibidores, con una duración de hasta 28 días después de su aplicación al suelo. Este período aumenta con la dosis de inhibidor aplicada y disminuye con la temperatura del suelo (Bremmer, McCartya, Higuchi, 1991. Communications in Soil Science and Plant Analysis. Volumen 22. pág. 1519-1526).
Estos inhibidores de la ureasa incluyen, más específicamente, triamida del ácido N-(n-butil)tiofosfórico (NBTP), ácido
acetohidroxámico (AHA), triamida ciclohexilfosfórica (CHPT), tiofosforil triamida (TPT), ciclohexil tiofosfotriamida (CHTPT), fenil fosforodiamidiato (PPD/PPDA), triamida fosfórica (PT), tiopiridinas, N-halo-2-oxazolidona, y particularmente NBTP, triamida del ácido N-(n-butil)tiofosfórico, altamente eficaz en la inhibición de la hidrólisis de la urea en los suelos.
La NBPT y, en una medida similar, los inhibidores de la ureasa antes mencionados para uso agrícola, es un producto altamente eficaz para inhibir la actividad de la ureasa, que se origina tanto en microorganismos (asociado a la actividad en los suelos) como en plantas, y tiene una vida promedio respecto a la actividad de entre 3 semanas y 3 meses (véase, por ejemplo, el documento EP0119487).
El documento WO2017/029421 mA1 divulga una composición de fertilizante que incluye una fuente de nitrógeno, en donde tal composición incluye un extracto de pulcherrimina como inhibidor de la ureasa. Este documento no dice nada sobre el uso de acuerdo con la invención de una solución de un compuesto con actividad bioestática seleccionado de sorbato de potasio, propionato de potasio, nisina, benzoato de potasio y ácido pulcherrimínico o su quelato de hierro, pulcherrimina, como aditivo agronómico para productos fertilizantes que incluyen urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes, siendo tales bioestimulantes cualquier sustancia individual o mezcla de sustancias cuya aplicación estimule procesos biológicos y, por lo tanto, mejore la disponibilidad de nutrientes y optimice la absorción de los mismos por las plantas, en donde los bioestimulantes se seleccionan de aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos, extractos de levadura, extractos de algas y combinaciones de los mismos.
Adicionalmente, la aplicación de distintas sustancias bioestimulantes, tales como aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos, extractos de levadura, extractos de algas y similares, junto con fertilizantes a base de urea, es una opción muy restringida por la naturaleza de este tipo de bioestimulantes, ya que son poderosos inductores de vida microbiológica en el suelo. Esto favorece la reducción de la semivida de la mayoría de los inhibidores de la ureasa comerciales, tales como la NBPT, reduciendo de este modo su efecto y favoreciendo la pérdida de nitrógeno por volatilización del amoníaco. Por tanto, la aplicación de sustancias inhibidoras de la acción de la ureasa está muy influenciada por la actividad microbiológica del suelo.
En el contexto de la presente invención, se entiende por sustancia bioestimulante cualquier sustancia individual o mezcla de sustancias cuya aplicación estimule procesos biológicos y, por lo tanto, mejore la disponibilidad de nutrientes y optimice la absorción de los mismos por las plantas (como define el European Biostimulants Industry Council, EBIC).
De manera similar, En el contexto de la presente invención, los compuestos con actividad bioestática son sustancias que inhiben el crecimiento de microorganismos.
Por ejemplo, se ha descrito que la vida promedio de la NBTP se reduce por la actividad microbiológica (Richard E. Engel, "Degradation of the Urease Inhibitor NBPT as Affected by Soil pH" en Soil Science Society of America Journal Abstract - Soil Fertility & Plant Nutrition, 2015). También se sabe que otros posibles inhibidores de la ureasa también son degradados por los microorganismos del suelo. Estas moléculas incluyen ácidos hidroxámicos (Francisco A. Macias, 2005) o derivados de la urea tales como la tiourea (Lashen y Starkey. 1970; Gunther y Pestemer, 1990; Loehr y Matthews, 1992).
A la luz de los beneficios de ambos tipos de compuestos, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes, para las plantas, sería conveniente usarlos conjuntamente en una composición fertilizante a base de urea.
Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar el uso de un aditivo agronómico que favorecerá, es decir, alargar, la vida promedio de los inhibidores de la ureasa en suelos cuando se aplican en una composición de fertilizante ureico conjuntamente con bioestimulantes.
De acuerdo con la invención, este objetivo se logra al proporcionar un aditivo agronómico que se añade a los productos fertilizantes que incluyen urea, inhibidores de la ureasa, tales como la triamida del ácido N-(n-butil)tiofosfórico (NBTP), ácido acetohidroxámico (AHA), triamida ciclohexilfosfórica (CHPT), tiofosforil triamida (TPT), ciclohexil tiofosfotriamida (CHTPT), fenil fosforodiamidiato (PPD/PPDA), triamida fosfórica (PT), tiopiridinas, N-halo-2-oxazolidinona o combinaciones de los mismos, y bioestimulantes, tales como aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos, extractos de levadura, extractos de algas y similares y combinaciones de los mismos, en donde el aditivo agronómico consiste en un compuesto con actividad bioestática seleccionado de sorbato de potasio, propionato de potasio, nisina, benzoato de potasio y ácido pulcherrimínico o su quelato de hierro, pulcherrimina.
En una realización de la invención, el aditivo para su uso de acuerdo con la invención se añade al producto fertilizante incluyendo urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes en una relación de inhibidores de la ureasa+ bioestimulante:aditivo de 10:1 a 10:2,5.
En otra realización de la invención, la cantidad de agente bioestático presente en el aditivo agronómico oscila entre 60 - 500 mg por kg de producto fertilizante que incluye urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes.
En una realización, el aditivo agronómico para uso de acuerdo con la presente invención es una solución acuosaalcohólica de sorbato de potasio, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes formada por agua y propilenglicol, preferentemente en una relación de propilenglicol:agua de 50:50 a 80:20 (en volumen) a una concentración del 5-50 %.
En otra realización, el aditivo agronómico para uso de acuerdo con la presente invención es una solución acuosaalcohólica de propionato de potasio, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes formada por agua y propilenglicol, preferentemente en una relación de propilenglicol:agua de 50:50 a 80:20 (en volumen) a una concentración del 5-50 %.
En otra realización más, el aditivo agronómico para su uso de acuerdo con la presente invención es una solución acuosa-alcohólica de nisina, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes formada por agua y propilenglicol, preferentemente en una relación de propilenglicol:agua de 50:50 a 80:20 (en volumen) a una concentración del 5-50 %.
En otra realización, el aditivo agronómico para uso de acuerdo con la presente invención es una solución acuosaalcohólica de benzoato de potasio, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes formada por agua y propilenglicol, preferentemente en una relación de propilenglicol:agua de 50:50 a 80:20 (en volumen) a una concentración del 5-50 %.
En otra realización más, el aditivo agronómico para su uso de acuerdo con la presente invención es una solución acuosa-alcohólica de ácido pulcherrimínico o pulcherrimina, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes formada por agua y propilenglicol, preferentemente en una relación de propilenglicol:agua de 50:50 a 80:20 (en volumen) a una concentración del 5-50 %.
En otra realización de la invención, el aditivo agronómico para su uso de acuerdo con la invención se añade al producto fertilizante incluyendo urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes en una cantidad de 1-2 litros de aditivo por tonelada de urea tratada con inhibidor de la ureasa y bioestimulante.
Como se ha mencionado anteriormente, los inhibidores de la ureasa utilizados en el producto fertilizante son la triamida del ácido N-(n-butil)tiofosfórico (NBTP), ácido acetohidroxámico (AHA), triamida ciclohexilfosfórica (CHPT), tiofosforil triamida (TPT), ciclohexil tiofosfotriamida (CHTPT), fenil fosforodiamidiato (PPD/PPDA), triamida fosfórica (PT), tiopiridinas, N-halo-2-oxazolidinona o combinaciones de los mismos, preferentemente NBTP, AHA o combinaciones de NBTP y AHA.
Durante el uso, en una realización preferida, se añade el 0,1-0,2% del aditivo de la invención, que contiene una concentración de bioestático de entre el 5-50 %, preferentemente un fertilizante que incluye entre el 0,05-0,2 % de inhibidor de la ureasa y entre el 0,05-2 % de un bioestimulante, siendo el resto hasta el 100 % de urea.
En la presente descripción, todos los porcentajes se expresan como porcentajes en peso. De manera similar, se usan en el presente documento como bioestimulantes aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos (ácido cítrico), extractos de levadura, extractos de algas y similares y combinaciones de los mismos.
En este sentido, los extractos de algas son en concreto extractos de algas pardas (Phaeophyta), por ejemplo Ascophyllum nodosum, Laminaria sp., Fucus sp., Macrocystis pyrifera, Ecklonia maxima o Durvillea sp., que son fuente de polisacáridos complejos, azúcares y alcoholes superiores, fitohormonas, oligoelementos y antioxidantes. Adicionalmente, los extractos de levadura son ricos en aminoácidos y otros nutrientes que mejoran el rendimiento de los cultivos. El ácido glutámico es particularmente adecuado como aminoácido en la presente invención, aunque el ácido aspártico, la serina, la histidina, la glicina, la treonina, la arginina, la alanina, la tirosina, la valina, la metionina, la fenilalanina, la isoleucina, la leucina, la lisina, la prolina y mezclas de estos aminoácidos también se pueden utilizar.
Ejemplos
Se realizaron distintos ensayos para determinar la vida promedio de distintos inhibidores de la actividad de la ureasa del suelo cuando se aplican conjuntamente con bioestimulantes tales como aminoácidos, ácidos orgánicos, sacáridos (mono, di o polisacáridos), nucleótidos o ácidos húmicos. Para medir el efecto del aditivo agronómico de la invención, se añadió a las composiciones inhibidoras de la actividad de la ureasa y bioestimulantes dicho aditivo consistente en un agente bioestático.
En todos los ejemplos iliz n l ^ n l i i n r rí i :
Ejemplo 1: Influencia del agente bioestático en la estabilidad del NBTP con distintos bioestimulantes
Se aplicó una cantidad de 50 mg/kg de NBTP a un suelo con las características antes mencionadas. En los distintos ensayos, el NBTP se acompañó de distintos bioestimulantes a una concentración de 100 mg/kg. Por último, se realizó un tercer grupo de ensayos en el que se añadieron NBPT, bioestimulantes y una concentración de 25 mg/kg de un aditivo de acuerdo con la invención. Los suelos se incubaron a una temperatura constante de 25 °C y una humedad relativa constante del 20 % durante 8 días. Después de este tiempo, se tomó una muestra de suelo y se analizó el % de NBPT que quedaba en el mismo mediante HPLC-MS. A modo de control, se utilizó un suelo con la misma cantidad de NBTP sin incluir bioestimulantes e incluyendo NBTP y bioestimulantes en las cantidades antes mencionadas sin añadir el aditivo de la invención.
De los datos que se muestran en la tabla anterior, se puede observar claramente cómo la aplicación de un determinado
bioestimulante a una concentración de 100 mg/kg junto con la molécula de NBPT a 50 mg/kg afecta en gran medida a la semivida de esta última. Ocho días después de la aplicación, la cantidad inicial mantenida en ausencia de bioestimulante pasó del 58 % a entre el 10-40 % cuando se aplica junto con un bioestimulante. También se puede observar cómo la aplicación del aditivo a 25 mg/kg conjuntamente con el bioestimulante invierte en cierta medida el efecto sobre la semivida de la NBPT con bioestimulante.
Ejemplo 2: Influencia del agente bioestático en la estabilidad del AHA con distintos bioestimulantes
Se aplicó una cantidad de 100 mg/kg de AHA a un suelo con las características antes mencionadas. En los distintos ensayos, el AHA se acompañó de distintos bioestimulantes a una concentración de 50 mg/kg. Por último, se realizó un tercer grupo de ensayos en el que se añadieron AHA, bioestimulantes y una concentración de 15 mg/kg de un aditivo de acuerdo con la invención. Los suelos se incubaron a una temperatura constante de 25 °C y una humedad relativa constante del 20 % durante 8 días. Después de este tiempo, se tomó una muestra de suelo y se analizó el % de AHA que quedaba en el mismo mediante HPLC-MS. A modo de control, se utilizó un suelo con la misma cantidad de AHA sin incluir bioestimulantes y AHA incluyendo bioestimulantes en las cantidades antes mencionadas sin añadir el aditivo de la invención.
continuación
En este ejemplo, se puede observar claramente cómo la aplicación de un determinado bioestimulante a una concentración de 50 mg/kg junto con la molécula de AHA a 100 mg/kg afecta en gran medida a la semivida de esta última. Tres días después de la aplicación, la cantidad inicial mantenida en ausencia del bioestimulante pasó del 63 % a entre el 5-40 % cuando se aplica junto con un bioestimulante. También se puede observar cómo la aplicación del aditivo a 15 mg/kg conjuntamente con el bioestimulante invierte en cierta medida el efecto sobre la vida promedio del AHA del bioestimulante.
Ejemplo 3: Influencia del agente bioestático en la estabilidad del AHA NBTP con ácido pulcherrimínico como bioestimulante
Se aplicó una cantidad de 50 mg/kg de AHA o NBTP a un suelo con las características antes mencionadas. En los distintos ensayos, el inhibidor se acompañó de distintos bioestimulantes a una concentración de 50 mg/kg. Por último, se realizó un tercer grupo de ensayos en donde se añadieron el inhibidor, bioestimulantes y una concentración de 25 mg/kg de un aditivo de acuerdo con la invención, en este caso ácido pulcherrimínico. Los suelos se incubaron a una temperatura constante de 25 °C y una humedad relativa constante del 20 % durante 3 y 8 días. Después de 3 días, se tomó una muestra de suelo tratado con AHA y se analizó el % de AHA que quedaba en el mismo mediante HPLC-MS. Después de 8 días, se tomó una muestra de suelo tratado con NBTP y se analizó el % de NBTP que quedaba en el mismo mediante HPLC-MS. A modo de control, se utilizó un suelo con la misma cantidad de AHA y NBTP sin incluir bioestimulantes e incluyendo AHA y bioestimulantes en las cantidades antes mencionadas sin añadir el aditivo de la invención.
En este ejemplo, se puede observar claramente cómo la aplicación de ácido pulcherrimínico invierte en gran medida el efecto de los distintos bioestimulantes sobre la vida promedio de los inhibidores de la ureasa sometidos a ensayo.
Claims (7)
1. Uso de una solución de un compuesto con actividad bioestática seleccionado de sorbato de potasio, propionato de potasio, nisina, benzoato de potasio y ácido pulcherrimínico o su quelato de hierro, pulcherrimina, como aditivo agronómico para productos fertilizantes que incluyen urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes, siendo tales bioestimulantes cualquier sustancia individual o mezcla de sustancias cuya aplicación estimule procesos biológicos y, por lo tanto, mejore la disponibilidad de nutrientes y optimice la absorción de los mismos por las plantas, en donde los bioestimulantes se seleccionan de aminoácidos, sacáridos, ácidos húmicos o fúlvicos, ácidos orgánicos, extractos de levadura, extractos de algas y combinaciones de los mismos.
2. Uso del aditivo agronómico, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que su cantidad varía entre 15 25 mg por kg de producto fertilizante que incluye urea, inhibidores de la ureasa y bioestimulantes.
3. Uso del aditivo agronómico, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que es una solución acuosa-alcohólica de sorbato de potasio, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes de agua: propilenglicol de 20:80 a 50:50, a una concentración del 5-50 % en peso.
4. Uso del aditivo agronómico, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que es una solución acuosa-alcohólica de propionato de potasio, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes de agua: propilenglicol de 20:80 a 50:50, a una concentración del 5-50 % en peso.
5. Uso del aditivo agronómico, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que es una solución acuosa-alcohólica de nisina, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes de agua:propilenglicol de 20:80 a 50:50, a una concentración del 5-50 % en peso.
6. Uso del aditivo agronómico, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que es una solución acuosa-alcohólica de benzoato de potasio, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes de agua: propilenglicol de 20:80 a 50:50, a una concentración del 5-50 % en peso.
7. Uso del aditivo agronómico, de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que es una solución acuosa-alcohólica de ácido pulcherrimínico o de pulcherrimina, preferentemente una solución en una mezcla de disolventes de agua-propilenglicol de 20:80 a 50:50, a una concentración del 5-50 % en peso.
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