ES2952873T3 - Composición de fertilizante que comprende una zeolita y L-aminoácido básico - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a la promoción del crecimiento de al menos una planta proporcionando una composición fertilizante que comprende al menos una zeolita, en cuyos poros se ha adsorbido al menos un L-aminoácido básico; añadir la composición fertilizante a un medio para el crecimiento de plantas; y cultivar una planta en el mismo. La invención proporcionará la liberación de nitrógeno de la composición fertilizante durante el cultivo de la planta a una velocidad que la planta utilice ventajosamente. La invención también se refiere a una composición fertilizante como tal, opcionalmente combinada con un medio para el crecimiento de plantas para formar un material promotor del crecimiento. La invención se utiliza ventajosamente para reducir los recursos necesarios en la fertilización de plantas de crecimiento lento, donde el suministro repetido de nutrientes así como la fuga de nitrógeno suponen grandes costes para la sociedad. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composición de fertilizante que comprende una zeolita y L-aminoácido básico

La presente invención se refiere a una composición fertilizante y su uso para proporcionar liberación de nitrógeno a las plantas. Más específicamente, la invención se refiere a un método para proporcionar nitrógeno a plantas en crecimiento a una tasa que corresponde a la demanda de nitrógeno de dicha planta.

Antecedentes

Los métodos para reforzar el suelo y/o las condiciones de crecimiento se han aplicado en principio desde los primeros días de la agricultura y la horticultura. Comenzando con una comprensión muy limitada de los mecanismos, se reconoció que los desechos de los animales domésticos, como las vacas, podrían reforzar el crecimiento de los cultivos en los campos. A medida que se identificaron el nitrógeno, el potasio y el fósforo como los componentes clave necesarios para fertilizar el suelo de manera eficiente, las preparaciones comerciales estuvieron ampliamente disponibles y el principio de más es menos se aplicó generalmente durante décadas, lo que resultó en los ya conocidos efectos de sobrefertilización. Si bien las preparaciones que incluyen nitrógeno, potasio y fósforo junto con varios otros nutrientes minerales aún constituyen el estándar en la mayoría de los cultivos de plantas, la investigación progresa continuamente con respecto al refinamiento de las composiciones de fertilizantes que proporcionan a las plantas lo que necesitan para un crecimiento óptimo. Se han desarrollado composiciones específicamente diseñadas para determinadas plantas, y también se proporcionan diferentes formatos como preparaciones líquidas y secas con el fin de equilibrar un crecimiento deseado, viabilidad de aplicación y un mínimo impacto ambiental.

Una forma de disminuir los efectos ambientales nocivos de los fertilizantes, y especialmente las pérdidas de nutrientes minerales a los ecosistemas receptores, es desarrollar composiciones que proporcionen una liberación lenta o retardada de componente(s) activo(s). Tales composiciones se denominan a menudo preparaciones de liberación lenta o de liberación controlada.

Se ha propuesto el recubrimiento de sales minerales nutrientes como una forma de ralentizar dicha liberación. Sin embargo, como mecanismo común, los recubrimientos a menudo actúan para retardar toda la liberación en lugar de ralentizar la tasa de liberación de los nutrientes encerrados en ellos. Por lo tanto, en las primeras etapas, un recubrimiento puede evitar la liberación total de nutrientes, y una vez que se «abre» la preparación o se consume el recubrimiento, todos los nutrientes estarán disponibles a la vez. Por lo tanto, en ese punto, los nutrientes liberados serán utilizados por la planta cultivada o, si la cantidad es mayor que la necesaria, el resultado será una fuga al medio ambiente. Por tanto, un desafío general con la tecnología de recubrimiento es proporcionar una liberación que se prolongue en el tiempo y con una tasa adecuada para las necesidades de la planta cultivada.

En el documento WO 2015/066691 (Fundación de Investigación de la Universidad de Florida) se hace referencia a composiciones fertilizantes de liberación lenta en donde se utilizan películas de óxido de grafeno para retardar la liberación. Más específicamente, la composición fertilizante descrita comprende una pluralidad de partículas fertilizantes y una capa de óxido de grafeno reducido dispuesta sobre la superficie de cada partícula. Las partículas de fertilizante pueden comprender uno o más de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio, magnesio y azufre, boro, cloro, cobre, hierro, manganeso, molibdeno, zinc y níquel, en donde al menos uno está en forma de sal y puede actuar para reducir óxido de grafeno. Se afirma que la tecnología de recubrimiento descrita proporciona una gran promesa para los fertilizantes de liberación controlada ambientalmente benignos para la producción de cultivos.

Una forma alternativa sugerida para la liberación optimizada de nutrientes a las plantas es crear complejos de estos. En el documento WO 2016/035090 (Chaudhry) se hace referencia a tal composición fertilizante y un proceso para su preparación. Más específicamente, se describe una composición orgánica biocomplejada multifuncional que comprende fuentes de nutrientes, como nitrógeno, fósforo y potasio, y fosfopéptidos, como los fosfopéptidos que comprenden un producto de complejación de ácidos orgánicos: agente biocomplejante junto con una fuente de fósforo. Los agentes biocomplejantes pueden ser péptidos, aminoácidos o proteínas hidrolizadas. En comparación con los fertilizantes convencionales en que se usa nitrógeno procedente de la urea, que se afirma que se evapora rápidamente, se propone que la complejación del nitrógeno con cationes descrita aumente la eficiencia. En el área de la agricultura, debido a su alto contenido mineral, se han sugerido materiales microporosos de aluminosilicatos conocidos como zeolitas por sus mejores propiedades mejoradoras del suelo.

Por ejemplo, Frederick A. Mumpton (en La roca magica: Uses of natural zeolites in agriculture and industry; Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 96, pp. 3463-3470, marzo de 1999, Colloquium Paper) propuso la adición de la zeolita natural clinoptilita al suelo junto con fertilizante estándar para retardar la liberación de amonio de este. Como las zeolitas son intercambiadores de cationes, se pueden usar ventajosamente, por ejemplo, en la purificación del agua y, en particular, en el ablandamiento del agua. En el ablandamiento con zeolita de sodio, el agua que contiene iones que forman incrustaciones, como calcio y magnesio, pasará a través de un lecho de resina en el que los iones duros se intercambian por iones de sodio, que se difundirán en la solución de agua a granel. El agua blanda se puede usar para agua de alimentación de calderas, para la preparación de sistemas de ósmosis inversa y en diversos procesos químicos.

Las zeolitas también se han estudiado como alternativa a los intercambiadores de iones orgánicos para la separación de aminoácidos, especialmente en la producción de estos por extracción, síntesis o fermentación. F. C. Nachod (en Ion Exchange: Theory and Application, Elsevier, 2 de diciembre de 2012, Capítulo II (Separation of basic amino acids) ha demostrado que los aminoácidos neutros y ácidos se extraen de manera eficiente de las zeolitas usando procedimientos de extracción estándar y medios, pero que los aminoácidos básicos, en particular, la arginina y la lisina, estaban tan fuertemente unidos a las zeolitas que eran más o menos inmóviles.

Además, Nelson et al. afirman que la extracción eficiente de arginina y lisina unidas a una columna Delcaso (es decir, una zeolita) solo se puede lograr con un ácido fuerte (HCl 2 N), mientras que todos los demás aminoácidos se extraen de manera eficiente con piridina.

En el documento WO2012/037352 A2 se explican métodos y composiciones para reforzar el crecimiento de las plantas donde las composiciones comprenden células de levadura y/o células bacterianas, aminoácidos (L-lisina) y fertilizantes orgánicos y/o inorgánicos soportados en un vehículo de zeolita.

Finalmente, en el documento WO 2005/075602 (Balance Agri-Nutrients Ltd) se hace referencia a composiciones fertilizantes, y más específicamente a una composición en forma de zeolita en forma de partículas que lleva al menos un inhibidor de nitrificación. Por lo tanto, un objetivo con el documento WO 2005/075602 es reducir la pérdida de nitratos al medio ambiente al inhibir la conversión de amonio en nitrito y nitrato. Una composición fertilizante ilustrativa según el documento WO 2005/075602 comprende el 10 % de fertilizante, como urea, el 10-70 % de zeolita y el 1-45 % de inhibidores de nitrificación.

Sin embargo, considerando las muchas plantas y las condiciones de crecimiento diferentes que existen en el uso del consumidor, así como a escala comercial, y con el fin de cumplir con las crecientes demandas de minimizar los efectos ambientales de las composiciones fertilizantes, todavía existe la necesidad de métodos y productos alternativos para apoyar el cultivo eficaz de plantas.

Resumen de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar un método para fertilizar un medio para el crecimiento de plantas con una pérdida mínima de nitrógeno.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar un método de este tipo, que tenga efecto sobre las plantas fertilizadas durante un largo período de tiempo.

Un objeto específico de la invención es proporcionar un formato para la administración de nitrógeno orgánico a plantas en crecimiento, cuyo formato proporciona protección para el nitrógeno, por ejemplo, de la utilización microbiana.

Otro objeto de la invención es proporcionar fertilización de plantas según demanda, en donde la actividad de la planta controla la liberación de nitrógeno de una composición fertilizante.

Los objetos anteriores pueden lograrse como se describe en las reivindicaciones independientes adjuntas. Otras realizaciones, ventajas y detalles de la invención aparecerán a partir de las reivindicaciones dependientes, así como de la descripción detallada y la parte experimental a continuación.

Definiciones

El término «planta» se usa en la presente memoria en un sentido amplio para indicar una especie o tipo de planta.

El término «promover» el crecimiento de la planta se usa ampliamente en la presente memoria, incluso para proporcionar o mejorar, es decir, reforzar el crecimiento de cualquiera de las partes de la planta o todas ellas.

El término «aminoácido» como se usa en la presente memoria incluye derivados o formas modificadas de estos. El término «zeolita» significa un mineral de aluminosilicato microporoso e incluye dichos materiales tanto naturales como sintéticos.

En el contexto de la zeolita usada según la invención, el término «adsorbido» se usa en su contexto amplio que incluye cualquier interacción química y/o principio de unión que proporcione adhesión.

El término «hongo» se usa en la presente memoria para indicar el cuerpo fructífero carnoso y portador de esporas de moho, producido típicamente sobre el suelo u otro medio para el crecimiento de las plantas. El término «raíces de campo» se define como raíces que crecen en el campo, fuera del tapón de turba de la maceta.

El término «un medio para el crecimiento de las plantas» se usa en la presente memoria en su contexto más amplio y puede incluir, por ejemplo, turba, arcilla, suelo arenoso de varias composiciones, tierra y cualquier combinación de estos que se considere adecuada o deseada para el cultivo de una planta.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra el crecimiento de cebada con (derecha) y sin (izquierda) zeolita cargada con arginina añadida según la invención.

La figura 2 muestra el crecimiento de lechuga con (derecha) y sin (izquierda) zeolita cargada con arginina añadida según la invención.

La figura 3 es una fotografía que ilustra el crecimiento de lechuga y cebada para control sin fertilizar (izquierda) y con arginina-zeolita según la invención (derecha).

Las Figuras 4A-B muestran el crecimiento de brotes por biomasa (4A) y contenido de nitrógeno total (4B), respectivamente, de plántulas de pino silvestre con (derecha) y sin (izquierda) zeolita cargada con arginina añadida según la invención.

La figura 5 es una fotografía que ilustra el crecimiento de plántulas de pino para control sin fertilizar (izquierda) y con arginina-zeolita según la invención (derecha).

La figura 6 muestra la germinación de semillas de pino sobre zeolita cargada con arginina según la invención (izquierda) o con un fertilizante comercialmente disponible (derecha).

La figura 7 muestra el crecimiento de plántulas de pino sobre zeolitas cargadas con arginina según la invención (derecha) y un control sin zeolitas (izquierda).

La figura 8 es una fotografía que ilustra el crecimiento de plántulas de pino con zeolita cargada con arginina según la invención, con (izquierda) y sin (derecha) micorrizas.

Las Figuras 9A-B muestran el crecimiento por biomasa y nitrógeno total, respectivamente, en acículas de plántulas de pino sobre zeolitas cargadas con arginina con (derecha) o sin (izquierda) micorrizas.

La figura 9C es un panel de cuatro fotografías de plántulas de pino con micorrizas añadidas (1 y 2) y sin micorrizas añadidas (3 y 4).

La figura 10 ilustra la pérdida de masa durante la extracción después de 18 días de crecimiento promovido según la invención en comparación con el crecimiento con un fertilizante de la técnica anterior.

Las Figuras 11A-C ilustran la biomasa total de raíces de campo en plántulas de pícea de Noruega y pino Contorta como se describe en el Ejemplo 7.

Las Figuras 12A-B muestran el aumento del crecimiento de los brotes en la picea de Noruega y el pino Contorta con (derecha) y sin (izquierda) zeolitas cargadas con arginina obtenidas según el Ejemplo 7 a continuación. La Figura 13 muestra el peso seco de recortes de hierba de un césped de calle tratado con zeolitas cargadas con arginina según la invención en comparación con diferentes fertilizantes de la técnica anterior.

La Figura 14 muestra las tasas de recuperación de nitrógeno (N) en recortes de césped de calle durante un período de respuesta de 6 semanas a diferentes fertilizantes.

Descripción detallada

La presente invención se refiere a métodos y productos que permiten el cultivo fertilizado de plantas con una fuga mínima de nitrógeno al medio ambiente. Más específicamente, la invención puede permitir que una planta fertilizada acceda a las cantidades de nitrógeno requeridas y usadas en su metabolismo del nitrógeno. Por lo tanto, se puede considerar que la presente invención se relaciona con la fertilización según demanda, en donde la actividad de la planta fertilizada controlará la liberación de nitrógeno de una composición fertilizante.

Un primer aspecto de la invención es un método para promover el crecimiento de al menos una planta, dicho método comprende:

a) proporcionar una composición fertilizante que comprende al menos una zeolita, en cuyos poros se ha adsorbido al menos un L-aminoácido básico;

b) añadir la composición fertilizante a un medio para el crecimiento de plantas en relación con la plantación;

c) prever la liberación de nitrógeno de la composición fertilizante durante el cultivo posterior de la planta, en donde la zeolita tiene una carga de al menos un 1 %, como al menos un 2 % o al menos un 3 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L- aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada.

La composición fertilizante puede comprender opcionalmente otros componentes promotores del crecimiento, como son bien conocidos en este área.

En el paso b), la adición de la composición fertilizante «en relación» con la plantación incluye añadirla dentro de un período de tiempo limitado antes de la plantación; al mismo tiempo que la plantación; y/o dentro de un período limitado de tiempo después de la plantación. En este contexto, «plantación» puede incluir la adición de una semilla, plántula o planta al medio para el crecimiento de plantas.

En el paso c), el experto en la materia podrá decidir fácilmente sobre los medios y medidas comúnmente usados para proporcionar la liberación de nitrógeno. Por ejemplo, ajustar el pH del medio de crecimiento o simplemente proporcionar humedad mediante el riego pueden constituir medidas del paso c). En algunos casos, si la planta ya se está cultivando en condiciones de crecimiento adecuadas, el paso c) puede constituir simplemente el mantenimiento de la planta en tales condiciones adecuadas.

Según la presente invención, la planta fertilizada tendrá acceso a nitrógeno orgánico, es decir, nitrógeno procedente de aminoácidos, que en el estado de la técnica ha demostrado tener efectos diferentes y, en muchos casos, ventajosos sobre el crecimiento de las plantas en comparación con el efecto del nitrógeno inorgánico procedente, por ejemplo, de fertilizantes a base de amonio.

El L-aminoácido básico puede seleccionarse del grupo que consiste en L-arginina; L-lisina; y L-histidina. En una realización, el L-aminoácido básico es L-arginina y/o L-lisina. En este contexto, debe entenderse que los aminoácidos usados en la presente invención pueden incluir formas modificadas de L-aminoácidos básicos, siempre que tengan las propiedades de ser liberados como se describe en la presente memoria para proporcionar nitrógeno a las plantas. Los L-aminoácidos básicos están disponibles en fuentes comerciales. La composición fertilizante puede incluir una mezcla de L-aminoácidos básicos.

La zeolita según la invención puede incluir cualquier mineral de aluminosilicato microporoso natural y/o sintético que tenga una estructura tridimensional que incluya tetraedros de AlO₄ y SiO₄ que comparten vértices. Como apreciará el experto, cuanto mayor sea el contenido de aluminio de la zeolita, más cargas negativas estarán disponibles para los procesos de intercambio iónico, lo que permitirá un mayor contenido de L-aminoácido básico por zeolita.

En una realización, la zeolita es una zeolita natural. En una realización específica, la zeolita se selecciona del grupo que consiste en analcima; chabacita; clinoptilita; erionita; faujasita; ferrierita; heulandita; laumontita; mordenita; phillipsita; Linde A; y Linde B. En una realización ventajosa, la zeolita es clinoptilita, que es una zeolita que comprende principalmente SiO² y A₂O₃ junto con pequeñas cantidades de CaO y K₂O, o una mezcla de diferentes zeolitas, incluida la clinoptilita.

Se pueden usar zeolitas modificadas, siempre que presenten la capacidad de intercambio de cationes utilizada en la presente memoria.

En este contexto, debe entenderse que el término «una zeolita» se usa en la presente memoria para indicar una pluralidad de entidades de zeolita del mismo tipo o forma.

La composición fertilizante según la presente invención se puede preparar según los métodos presentados anteriormente, véase, por ejemplo, el trabajo de Krohn et al mencionado. Como apreciará el experto en la materia, la adsorción de aminoácidos a las zeolitas incluirá intercambio iónico, pero también puede incluir mecanismos adicionales tales como puentes de hidrógeno. La zeolita o mezcla de zeolitas puede proporcionarse en forma granular, en forma de partículas o en cualquier otra forma adecuada.

En el paso a, la zeolita se lava ventajosamente después de la adsorción de los aminoácidos para evitar cualquier toxicidad potencial que pudiera resultar de la liberación de una cantidad relativamente grande de nitrógeno a la vez, si queda nitrógeno adherido de forma suelta al exterior de la zeolita. Por lo tanto, el lavado puede evitar que el nitrógeno se libere demasiado pronto, es decir, sin relación con la actividad de la planta.

Aunque es bien sabido que las plantas pueden exudar sustancias químicas de las raíces para mejorar la adquisición de nutrientes minerales, la dificultad de liberar aminoácidos básicos de las zeolitas también ha sido bien documentada, ver F. C. Nachod y Nelson et al, como se comentó en la sección de antecedentes anterior. En consecuencia, podría haberse esperado que el acceso al nitrógeno de las zeolitas en las que se han adsorbido aminoácidos básicos como la arginina y la lisina fuera difícil o incluso imposible para las plantas y, así, no funcionaría como fertilizante en el cultivo de plantas. Por lo tanto, el descubrimiento de la presente invención de que las propias plantas son realmente capaces no solo de liberar el nitrógeno adsorbido como aminoácidos básicos en las zeolitas, sino también de controlar la tasa de este para que corresponda a su actividad, es muy inesperado.

Como apreciará el experto, según la invención, la naturaleza y la cantidad de aminoácidos junto con una elección adecuada de zeolita pueden usarse como herramientas en la optimización de una composición fertilizante para una planta y/o condiciones de crecimiento específicos.

Por lo tanto, la cantidad de aminoácido(s), es decir, la carga de aminoácido en la zeolita debe ajustarse según el tipo de planta, el medio para el crecimiento de la planta y la humedad en la que crecerá y la tasa de crecimiento esperada o deseada o el período de crecimiento. En esta solicitud, la adsorción a una zeolita a veces se denomina carga de la zeolita.

Como se comentó anteriormente, la función bajo demanda según la presente invención se puede utilizar en el cultivo de cualquier planta, y como se desprende de la parte Experimental, como la planta misma dirigirá la liberación de nitrógeno, la zeolita puede tener cualquier contenido de nitrógeno. Sin embargo, como se comentará más adelante, se pueden diseñar materiales de crecimiento específicos que se optimicen en varios aspectos para contextos específicos.

Por lo tanto, la(s) zeolita(s) tiene(n) una carga de al menos el 1 %, como al menos el 2 % o al menos el 3 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada. En una realización, la(s) zeolita(s) tiene(n) una carga de hasta el 10 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada. Los intervalos útiles pueden ser 1-3%; 2­ 3 %; 1-10 %; 2-10 %; o 3 -10 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada. En este contexto, el término «cargado» significa la cantidad adsorbida en los poros de las zeolitas por intercambio iónico y otros mecanismos de unión opcionales. El experto en la materia podrá adaptar una carga adecuada de nitrógeno por peso o volumen de zeolita dependiendo de varios factores, como el contenedor o el entorno en donde crecerá la planta; para un contenedor de tamaño más pequeño, una carga más alta puede ser ventajosa, mientras que, en otros contextos, los volúmenes de suelo más grandes pueden requerir u operar bien con una carga más pequeña de nitrógeno por zeolita.

La presente invención puede usarse, por ejemplo, en el cultivo de plantas de crecimiento lento, que requerirán fertilizantes durante un período prolongado de crecimiento. Mediante el uso de la presente invención, tales plantas pueden cultivarse satisfactoriamente con menos adiciones de fertilizantes y menos fugas de nitrógeno al medio ambiente que en la técnica anterior. La invención permite, por lo tanto, la adición de grandes cantidades de fertilizante, para una nutrición sostenida y de la larga duración de plantas de crecimiento lento.

En una realización, la planta que se va a fertilizar es un árbol de coníferas, como un miembro del orden Piñales, que incluye miembros de la familia Cupressaceae, como Cupressus spp., Juniperus spp., Sequoia spp., Sequoiadendron spp. /miembros de la familia Taxaceae (Taxus spp.) y miembros de la familia Pinaceae, tales como los géneros Abies spp., Cedrus spp., Larix spp., Picea spp., Pinus spp., Pseudotsuga spp., Tsuga spp. En una realización ventajosa, la planta que se va a fertilizar pertenece a los géneros Pinus o Piceae tales como las especies Pinus sylvestris, Pinus contorta o Picea abies.

En otra realización, la planta que se va a fertilizar es un árbol de hoja caduca, que incluye híbridos y cultivares, tales como acacia (Acacia spp.), aliso (Alnus spp.), abedul (Betula spp.), carpe (Carpinus spp.), nogal americano (Carya spp.), castaño (Castanea spp.), haya (Fagus spp.), nogal (Juglans spp.), roble (Quercus spp.), fresno (Fraxinus spp.), álamo (Populus spp.), álamo temblón (Populus spp.), sauce (Salix spp.), eucalipto (Eucalyptus spp.), sicomoro (Platanus spp.), arce (Acer spp.), caoba (Swietenia spp.) y liquidámbar (Liquidambar spp.).

En una realización específica, la planta que se va a fertilizar es una planta leñosa cuyas hojas se pueden comer como vegetales de hojas que incluyen las especies Adansonia, Aralia, Moringa, Morus y Toona.

En otra realización más, la planta que se va a fertilizar es una planta frutal, incluyendo híbridos y cultivares, tales como manzana (Malus spp.), ciruela (Prunus spp.), pera (Pyrus spp.), naranja (Citrus spp.), limón (Citrus spp.), kiwi (Actinidia spp.), cereza (Prunus spp.), vid (Vitis spp.), higuera (Ficus spp.) y plátano (Musa spp.). Otras plantas frutales incluyen arbustos como el bilberry o arándano (Vaccimium spp.) y bromelias como la piña.

Las orquídeas, como Vanilla o Phalaenopsis, las suculentas, como un cactus (Cactaceae) y las euforbias (Euphorbiaceae) son ejemplos adicionales de plantas de crecimiento relativamente lento que pueden fertilizarse según la invención.

El método según la invención también se puede usar para el cultivo de plantas de crecimiento más rápido, que comúnmente tienen una demanda de nitrógeno durante un período de crecimiento más corto. Por lo tanto, en una realización, la planta es anual o bienal, y la zeolita tiene una carga de aproximadamente el 1 % al 10 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada.

En una realización, la planta que se va a fertilizar es una planta monocotiledónea, incluyendo híbridos y cultivares, planta que se selecciona del grupo que consiste en cebada (Hordeum vulgare), maíz (Zea mays), arroz (Oryza sativa), sorgo (Sorghum spp.), trigo (Triticum), mijo africano (Eleusine coracana), mijo cola de zorra (Setaria italica), mijo perla (Pennisetum glaucum), mijo proso (Panicum miliaceum), avena (Avena sativa), triticale, un híbrido de trigo, fonio (Digitaria), cebolla (Allium spp.), piña (Ananas spp.), centeno (Secale cereale), amarilis, bambú (Bambuseae), plátano (Musaceae), campanillas (Hyacinthoides), cannas, narcisos (Narcissus), familia del jengibre (Zingiberaceae), iris (Iris), lirios (Lilium), orquídeas (Orchidaceae), palma (Arecaceae), caña de azúcar (Saccharum spp.) y tulipanes (Tulipa).

En una realización ventajosa, la planta que se va a fertilizar es una hierba tal como un miembro de la familia Poaceae, incluyendo híbridos y cultivares seleccionados del grupo que consiste en bluegrass (Poa spp.), bentgrass (Agrostis spp.), ryegrasses (Lolium spp.), festucas (Festuca spp.), junco de plumas (Calamogrostis spp.), hierba de pelo tufting (Deschampsia spp.), festuca en racimo (Festuca paradoxa spp.), hierba zoysia (Zoysia spp.), bermuda (Cynodon spp.), hierba de San Agustín (Stenotaphrum secundatum), hierba bahia (Paspalum spp.), hierba ciempiés (Eremachloa spp.), hierba alfombra (Axonopus spp.) y hierba búfalo (Bouteloua spp.). Una hierba ventajosa para ser fertilizada según la invención es una hierba del género Poa o Festuca.

En otra realización, la planta que se va a fertilizar es una planta dicotiledónea (dicotiledóneas) que incluye híbridos y cultivares de plantas seleccionadas de un grupo que consiste en alfalfa (Medicago sativa), Medicago truncatula, frijoles (Phaseolus), remolacha (Beta vulgaris)), alforfón (Fagopyrum esculentum), algarrobo (Onia siliqua), garbanzo (Cicer arietinum), algodón (Gossypium spp.), pepino (Cucumis sativus), guisante (Pisum sativum), maní (Arachis hypagaea), pimiento (Piper spp.), patata (Solanum tuberosum), quinua, soja (Glycine max), espinaca (Spinacia oleracea), lechuga (Lactuca spp.), calabaza (Cucurbita), girasol (Helianthus annuus), tomate (Solanumlycopersicum) y soja silvestre (Glycine soja). Es más, yerbas como la albahaca (Ocimum spp.) y el orégano (Origanum spp.), o plantas ornamentales pertenecientes al clado Rosids, como Geranium spp. podría ser la planta que se va a fertilizar según la invención.

Como se desprende de lo anterior, una composición fertilizante que comprende una zeolita en la que se han adsorbido L-aminoácidos básicos puede añadirse al medio de crecimiento antes de colocar, después de colocar o en el mismo momento en que se coloca una semilla, una planta o una plántula. Una ventaja de la invención es que permite la preparación de materiales prefertilizados, a los que se les ha proporcionado un fertilizante que durará un período de crecimiento prolongado y que se proporcionará a la planta cultivada a una tasa correspondiente a la necesidad de la planta, es decir, el correspondiente a la demanda de nitrógeno de la planta ligada a su actividad de crecimiento. En este contexto, el experto en la materia apreciará que «corresponde a» es una aproximación, y que aún podría liberarse algo de nitrógeno superfluo al medio ambiente. Sin embargo, cualquier liberación de este tipo sería lo suficientemente pequeña como para ser insignificante desde el punto de vista de las fugas.

Un segundo aspecto de la invención es una composición fertilizante, que comprende al menos una zeolita, en cuyos poros se ha adsorbido al menos un L-aminoácido básico, opcionalmente junto con otros componentes promotores del crecimiento. La zeolita tiene una carga de al menos el 1 %, como al menos el 2 % o al menos el 3 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada. Se pueden seleccionar otros agentes promotores del crecimiento del grupo que consiste en potasio, fósforo, iones metálicos, vitaminas y minerales. Además, una composición fertilizante según la invención puede incluir aditivos de uso común para proporcionar un formato físico adecuado, como un material granulado o en forma de partículas. El tamaño de partícula adecuado puede depender del contexto en el que se va a cultivar la planta, y el experto en este área puede decidirlo fácilmente.

Por lo tanto, en una realización, la presente invención es un material de apoyo al crecimiento que comprende cualquier medio convencional para el crecimiento de las plantas combinado con al menos una zeolita, en cuyos poros se ha sido adsorbido al menos un L-aminoácido básico. En consecuencia, debido al contenido de nitrógeno orgánico adsorbido en los poros de la(s) zeolita(s), esta realización puede considerarse como un material de crecimiento prefertilizado.

Todos los detalles, las realizaciones y los ejemplos proporcionados anteriormente con respecto a, por ejemplo, el (los) aminoácido(s) y las cantidades de estos, la(s) zeolita(s), las plantas y el medio de crecimiento según la invención también se aplicarán a este segundo aspecto.

El material de apoyo al crecimiento compuesto por cualquier medio de crecimiento convencional combinado con zeolita(s), en cuyos poros se han adsorbido los aminoácidos puede proporcionarse en cualquier formato adecuado. Por lo tanto, puede proporcionarse en bolsas de medio de crecimiento, como partículas o granulado, o en tarros jiffy. Los presentes materiales pueden proporcionarse en formatos adecuados para uso privado, así como en formatos más grandes más adaptados a la escala comercial. Algunos formatos que incluyen la presente invención pueden adaptarse específicamente a la automatización.

En una realización, el material de apoyo al crecimiento según la invención se proporciona en un contenedor biodegradable. El contendor biodegradable puede ser una maceta de turba o similar.

En otra realización, el material de apoyo al crecimiento según la invención es una almohadilla dispuesta para la plantación de semillas o plántulas. En este contexto, dicha almohadilla podría comprimirse y, opcionalmente, secarse como medio de crecimiento.

El material de apoyo al crecimiento según la invención se puede usar en cualquier contexto en el que se desee la liberación de nitrógeno a una tasa correspondiente al requerimiento de nitrógeno para el crecimiento de una planta cultivada, como para fines agrícolas u hortícolas, para uso doméstico o en jardines, en invernaderos y en plantaciones de árboles al aire libre.

Un tercer aspecto de la invención es el uso de al menos una zeolita, en cuyos poros se ha adsorbido al menos un L-aminoácido básico, como un fertilizante.

El tercer aspecto de la invención también incluye el uso de un material de apoyo al crecimiento como se describió anteriormente en el cultivo fertilizado de al menos una planta. La zeolita tiene una carga de al menos el 1 %, como al menos el 2 % o al menos el 3 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada.

Todos los detalles, realizaciones y ejemplos proporcionados anteriormente con respecto a, por ejemplo, el(los) aminoácido(s) y las cantidades de estos, zeolita(s), plantas, formatos y medios de crecimiento, etc. se aplicarán también a este tercer aspecto.

En una realización ventajosa del uso según la invención, la planta es perenne y la zeolita tiene una carga de aproximadamente el 1-3 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada.

En una realización específica del presente uso, la planta es un árbol de coníferas, tal como un miembro de la familia Pinaceae, por ejemplo, Pinus o Picea.

En una realización, el método según la invención; una composición fertilizante según la invención; o se usa un material promotor del crecimiento según la invención en el cultivo de al menos una planta micorriza.

En una realización, la planta es capaz de asociación simbiótica con un hongo. El hongo puede formar cuerpos fructíferos, tales como cuerpos fructíferos usados como alimento y para cocinar. Por lo tanto, la presente invención se puede usar ventajosamente en el cultivo a gran escala de cuerpos fructíferos de mohos y cualquier hongo para uso en la industria alimentaria.

Los mohos también pueden mejorar el rendimiento de la planta cultivada o plántula. Por lo tanto, la invención permite el rápido crecimiento de una planta, pero con una relación simbiótica sostenida o mejorada con uno o varios mohos micorrízicos. Estos mohos micorrícicos mejorarán posteriormente, y durante períodos de tiempo prolongados, el rendimiento de la planta o plántula una vez plantada en el suelo, por ejemplo, en un entorno de campo tal como un campo agrícola o en un área de regeneración forestal.

La presente invención incluye cualquier combinación de realizaciones descritas en el contexto de un aspecto específico anterior, siempre que el experto en la materia reconozca que tal combinación cumple uno o más de los objetivos según la invención.

Descripción detallada de los dibujos

La figura 1 muestra la biomasa en gramos de peso seco por planta de cebada. La barra de la izquierda es un control sin zeolita añadida; mientras que la barra de la derecha es el resultado del crecimiento según la invención con zeolita cargada con arginina añadida según la invención. Más específicamente, el contenido de nitrógeno fue del 2 % en forma de L-arginina, en total 20 mg N por maceta. Las plantas se cultivaron en macetas llenas de tierra y se cosecharon después de 8 semanas, como se describe con más detalle en el Ejemplo 3. Las barras representan valores medios ± error estándar (n= 18-21) del peso seco de plantas enteras, incluyendo raíces y brotes. Como se desprende de la figura 1, la biomasa obtenida cuando se usó la zeolita cargada con arginina según la invención es casi el doble en comparación con el control.

La figura 2 muestra la biomasa en gramos de peso seco por planta de lechuga. La barra de la izquierda es un control sin zeolita añadida; mientras que la barra de la derecha es el resultado del crecimiento según la invención con zeolita cargada con arginina añadida. Más específicamente, el contenido de nitrógeno fue del 2 % en forma de L-arginina, en total 20 mg N por maceta. Las plantas se cultivaron en macetas llenas de tierra y se cosecharon después de 8 semanas, como se describe con más detalle en el Ejemplo 3. Las barras representan valores medios ± error estándar (n= 18-21) del peso seco de plantas enteras, incluyendo raíces y brotes.

La Figura 3 es una fotografía que ilustra el aumento de biomasa presentado en las Figuras 1 y 2, obtenida según el Ejemplo 3. Más específicamente, la Figura 3 muestra el crecimiento de lechuga (Lactuca sativa) y cebada (Hordeum vulgare) sobre zeolita cargada con arginina para control sin fertilizar (izquierda) y argininazeolita (20 mg N) (derecha). El crecimiento de las plantas de la derecha se ha mejorado claramente mediante la adición de zeolita cargada de aminoácidos según la invención.

La Figura 4 muestra el crecimiento de los brotes y el contenido de nitrógeno total en acículas de plántulas de pino silvestre con (derecha) y sin (izquierda) zeolita cargada con arginina añadida (contenido de nitrógeno del 2 % en forma de L-arginina, en total 40 mg N por maceta), como se describe en el Ejemplo 4. Las plantas se cultivaron previamente en un vivero de coníferas y se añadió zeolita cargada con arginina a la mata de raíces justo antes de plantarlas en el campo. Las plantas se cosecharon después de una temporada de crecimiento (3 meses) y se determinó el peso seco de los brotes y el contenido total de nitrógeno en las acículas. En la Figura 4A, el crecimiento se ilustra mediante la biomasa de los brotes y las barras representan valores medios ± error estándar (n = 25) del peso seco de plantas enteras (raíz y brote). Parece claro que la zeolita cargada con arginina usada según la invención da como resultado un aumento sustancial de la biomasa de los brotes. En

La Figura 4B, el contenido total de nitrógeno en las acículas se muestra como evidencia de la utilización por parte del pino del nitrógeno procedente de la zeolita.

La Figura 5 es una fotografía que ilustra el crecimiento de plántulas de pino recubiertas con zeolita cargada con arginina en una prueba de campo, como se describe en el Ejemplo 5, para control sin fertilizar (izquierda) y arginina-zeolita (40 mg N) (derecha). Parece claro que la zeolita cargada con arginina usada según la invención tuvo un efecto potenciador del crecimiento.

La figura 6 muestra cómo la germinación de plántulas de pino (Pinus sylvestris) fertilizadas con zeolita cargada con arginina (izquierda) según la invención alcanzó casi el 100 % en un momento en el que las plántulas comercialmente fertilizadas (derecha) aún no habían indicado germinación. Estas últimas se fertilizaron con un fertilizante sin zeolita a base de aminoácidos.

La Figura 7 muestra el crecimiento de plántulas de pino (Pinus sylvestris) con (derecha) o sin (izquierda) zeolita cargada añadida (contenido de nitrógeno del 2 % en forma de L-arginina, en total 20 mg N por maceta). Las plantas se cultivaron en macetas llenas de turba y se cosecharon después de 12 semanas. Las barras representan valores medios, desviación estándar (n = 10) del peso seco de plantas enteras (raíz y brote). La diferencia sustancial en la biomasa del pino cultivado según la invención ilustra claramente el efecto de la presente invención.

La Figura 8 muestra el crecimiento de plántulas de pino (Pinus sylvestris), y es más específicamente una fotografía del crecimiento con zeolita cargada con arginina con (izquierda) o sin (derecha) micorrizas. Las plántulas cultivadas con micorrizas son claramente más grandes que las que no las tienen, lo que ilustra de nuevo el efecto de la invención.

La Figura 9 muestra el crecimiento de plántulas de pino (Pinus sylvestris) y el contenido total de nitrógeno en acículas sobre zeolita cargada con arginina con o sin micorrizas (contenido de nitrógeno del 2 % en forma de L-arginina, en total 20 mg N por maceta). Las plantas se cultivaron en macetas llenas de turba y se cosecharon después de 12 semanas. Las barras representan valores medios, desviación estándar (n = 10) del peso seco de plantas enteras (raíz y brote). Más específicamente, la Figura 9A muestra la biomasa en peso seco de pino sin micorrizas (izquierda) y con micorrizas (derecha); mientras que la Figura 9B muestra el nitrógeno total (mg N/peso seco) en acículas sin (izquierda) micorrizas y con (derecha) micorrizas, como evidencia de la utilización del nitrógeno proveniente de la zeolita por parte del pino. Parece claro que la zeolita cargada con arginina combinada con micorriza según la invención da como resultado un aumento sustancial de la biomasa.

La figura 9C es un panel de cuatro fotografías que ilustran el crecimiento de plántulas de pino con y sin micorrizas añadidas. Más específicamente, los recuadros 1-4 indicados muestran en el área 1 indicada el crecimiento de plántulas de pino con micorrizas; en el área 2 una imagen del fondo de un casete con micomzas; en el área 3 el crecimiento de plántulas de pino sin micorrizas añadidas; y en el área 4 una imagen del fondo de un casete sin micorrizas añadidas. Cabe señalar que las plántulas de pino en 1 son muy verdes y vigorosas, mientras que las plántulas en el área 3 tienen un tono amarillento y sufren de deficiencia de nitrógeno.

La Figura 10 ilustra la pérdida de masa durante la extracción después de 18 días de crecimiento promovido según la invención en comparación con el crecimiento con un fertilizante de la técnica anterior (Osmocote), como se describe en el Ejemplo 2 a continuación. En resumen, la Figura 10 muestra que la arginina se une fuertemente a la zeolita incluso cuando se lava con agua (H²O) (a la izquierda), 50 mM de cloruro de calcio (CaCl²) (centro) y 50 mM de ácido oxálico (derecha).

La Figura 11 ilustra el crecimiento de biomasa total de raíces de campo en plántulas de abeto de Noruega y pino Contorta como se describe en el Ejemplo 7. Más específicamente, la Figura 11A es una fotografía que ilustra cómo se desarrollan las raíces de campo, ver flechas. En las Figuras 11B y 11C, la biomasa de raíces de campo se cuantifica en un gráfico que muestra el peso seco en gramos/planta. Las plántulas de referencia no recibieron nitrógeno. Mediante el uso de zeolitas cargadas con arginina, se promueve el crecimiento de raíces de campo según la invención.

Las Figuras 12A-B muestran el aumento del crecimiento de los brotes para el pino Contorta y la picea de Noruega, respectivamente, cuando se tratan con zeolitas cargadas con arginina según la invención. Más específicamente, la Figura 12A muestra el peso seco de los brotes del pino Contorta, mientras que la Figura 12B muestra el peso seco de los brotes de la picea de Noruega. Las plántulas de referencia no recibieron nitrógeno, según el Ejemplo 7 a continuación. Esta figura ilustra que las zeolitas cargadas con arginina suministradas a las raíces de las plántulas según la invención tuvieron un efecto superior a largo plazo sobre el crecimiento de las raíces del campo (Figura 11 y el crecimiento de los brotes (Figura 12) en comparación con la referencia.

La Figura 13 muestra los pesos secos de hierba cortada de césped de calle recogidos semanalmente a 20 mm por encima del sustrato de crecimiento arenoso durante un período de respuesta de 6 semanas a diferentes fertilizantes, véase la Tabla 1 a continuación. El peso seco de corte previo al tratamiento se estableció en la semana 0. N = 4. Barras de error = Error estándar.

La Figura 14 muestra las tasas de recuperación semanal de nitrógeno (N) en recortes de césped de calle durante un período de respuesta de 6 semanas a diferentes fertilizantes granulares, véase la Tabla 1 a continuación. El peso seco de corte previo al tratamiento se estableció en la semana 0. N = 4. Barras de error = Error estándar.

Parte experimental

Los presentes ejemplos se proporcionan únicamente con fines ilustrativos y no deben interpretarse como limitantes de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Método general para la preparación de zeolita cargada con L-aminoácido

Se preparan disoluciones acuosas de L-aminoácidos en forma de base o HCl y se ajustan a un pH en el intervalo de 3-9. Antes de la adsorción, la zeolita se enjuaga con agua purificada para eliminar las partículas de polvo y otras impurezas. La disolución de L-aminoácido se añade a la zeolita enjuagada y se mantiene con agitación constante a temperatura ambiente durante 2-4 días. Luego, la zeolita se lava a fondo en agua purificada y se seca.

Ejemplo 1. Preparación de zeolitas cargadas de aminoácidos básicos

Ejemplo 1(a). Preparación de zeolitas cargadas con arginina

Se preparó una disolución de L-arginina 0,14 M disolviendo 60 g de arginina en 2500 ml de agua purificada. El pH de la disolución se ajustó a 3,5 mediante la adición de HCl concentrado. Se obtuvo una zeolita natural de tipo clinoptilita de Incal Mineral (Izmir, Turquía) y se limpió de impurezas enjuagando con agua. Se añadieron 600 g de zeolita a la disolución de arginina y la disolución se mantuvo en una mesa giratoria durante 3 días a temperatura ambiente. Después de eliminar la disolución de L-arginina, la zeolita se lavó tres veces en agua purificada y se secó en un horno a 65 °C durante 24 horas. La concentración de nitrógeno en la zeolita cargada se determinó usando un espectrómetro de masas de relación de isótopos DeltaV y un analizador elemental Flash EA 2000 (ambos suministrados por Thermo Fisher Scientific)

Ejemplo 1(b). Preparación de zeolitas cargadas con lisina

Se preparó una disolución 0,2 M de L-lisina disolviendo 7,3 g de clorhidrato de L-lisina (98 %, Sigma) en agua purificada. La disolución resultante se ajustó a un pH de 8,5 mediante la adición de una disolución de hidróxido de sodio 5 M.

Se obtuvo una zeolita natural de tipo clinoptilita de Incal Mineral (Izmir, Turquía). Se añadieron 10 g de zeolita a cada uno de cuatro tubos de ensayo de polipropileno de 50 mL.

La zeolita se enjuagó tres veces en agua purificada para eliminar las partículas finas y, a continuación, los tubos se llenaron hasta el tope con la disolución de L-lisina. Los tubos se mantuvieron en una mesa giratoria durante 4 días a temperatura ambiente. Después de eliminar la disolución de L-lisina, la zeolita se lavó tres veces en agua purificada y se secó en un horno a 65 °C durante 24 horas. Los contenidos de nitrógeno se determinaron usando un espectrómetro de masas de relación de isótopos DeltaV y un analizador elemental Flash EA 2000 (ambos suministrados por Thermo Fisher Scientific).

Ejemplo 2. Extracción de nitrógeno de zeolitas cargada

Como se comentó anteriormente, los L-aminoácidos básicos se adsorben muy fuertemente a las zeolitas.

Para demostrar que la liberación de nitrógeno de las zeolitas cargadas según la invención es muy lenta en ausencia de una planta, se hicieron una serie de experimentos de extracción. Este ejemplo se realizó usando zeolitas cargadas con (a) aminoácido básico; (b) amonio como se describe en el Ejemplo 1.

Ejemplo 2(a)

Se sumergió zeolita cargada con L-arginina o L-lisina en disolventes de extracción compuestos por agua, CaCl²0,5 mM (pH 5,8) y ácido oxálico 0,5 mM (pH 1,6); respectivamente. Se añadió 1 g de arginina-zeolita o lisina-zeolita y 10 mL del respectivo disolvente de extracción a tubos de ensayo de polipropileno de 15 mL.

En resumen, este ejemplo muestra que la arginina se une fuertemente a la zeolita cuando se lava con agua (H²O), cloruro de calcio y ácido oxálico, véase la Figura 10.

Ejemplo 2(b) y (c)

Se hicieron experimentos paralelos con zeolitas que contenían amonio preparadas de manera similar a las zeolitas de aminoácidos y un fertilizante comercial de liberación lenta que contenía nitrato y amonio (Osmocote™, The Scotts Miracle-Gro Company). La zeolita cargada con amonio se preparó lavando zeolita natural de tipo clinoptilita obtenida de Incal Mineral (Izmir, Turquía) con agua para enjuagar las impurezas. Luego, los granos de zeolita se sumergieron en 2500 mL de disolución de sulfato de amonio 0,2 M. La zeolita se colocó en una mesa giratoria a temperatura ambiente (20 °C) durante 3 días. Luego, la zeolita se enjuagó tres veces en agua purificada para librarse del exceso de sulfato de amonio de la superficie de la zeolita. Todos los tubos de ensayo se colocaron sobre una mesa giratoria a temperatura ambiente (20 °C). Se tomaron muestras cada tres o cuatro días y se midieron las concentraciones de aminoácido (a), amonio (b) y nitrato (c) en las muestras. Después de cada muestreo, la disolución de los tubos se reemplazó con disolución de extracción nueva.

Ejemplo 2(d)

En otro experimento paralelo, se mezclaron 20 mL de zeolitas cargadas con arginina, correspondientes al 1 % de nitrógeno, con 80 mL de tierra, turba o arena y se pusieron en casetes que se regaron dos veces al día. No había plantas presentes en estas macetas. Después de tres meses de riego, se lavaron la tierra, la turba o la arena y se analizó el contenido de nitrógeno de las zeolitas limpiadas. Sorprendentemente, una gran parte de la arginina intacta aún permanecía en las zeolitas, lo que proporciona evidencia de la liberación sostenida que se puede obtener según la invención. Como apreciará el experto en la materia, la elección de los medios de cultivo puede usarse como uno de los parámetros que pueden afectar a la tasa de liberación de una determinada composición fertilizante, proporcionando, por lo tanto, flexibilidad en términos de propiedades.

Ejemplo 3. Experimento de invernadero con cebada y lechuga

Se mezcló zeolita natural de tipo clinoptilita obtenida de Incal Mineral (Izmir, Turquía) cargada con arginina (2 % de nitrógeno) con suelo encalado sin fertilizar (jardín Hasselfors) en macetas de 80 mL a una concentración de 20 mg N por maceta (n = 20). Cebada (Hordeum vulgare), lechuga (Lactuca sativa) se sembró una semilla por maceta regada y cubierta con una tela no tejida hasta que las semillas germinaron. Como control se usó suelo no fertilizado sin adición de arginina-zeolitas. Después de 8 semanas, la cebada y la lechuga se cosecharon y lavaron para eliminar toda la tierra de las podredumbres. Las plantas se secaron a 65 °C durante 24 h y luego se trituraron con mortal y pistilo hasta obtener un polvo fino. Se midió la biomasa seca total. El contenido de nitrógeno total se midió usando el método de análisis de carbono/nitrógeno (mencionado anteriormente), consulte los resultados presentados en las Figuras 1 a 3.

Ejemplo 4. Experimento de invernadero con plántulas de pino silvestre

A. Se mezcló zeolita natural de tipo clinoptilita (obtenida de Incal Mineral (Izmir, Turquía) cargada con arginina (2 % nitrógeno) con arena en potes de 80 mL a una concentración de 20 mg N por pote (n = 20). Se sembraron semillas de pino silvestre (Pinus Sylvestris), una semilla por maceta y se regaron. Como controles se usaron plantas sin adición de zeolitas cargadas con arginina. Después de 12 semanas, se recolectaron plántulas de pino silvestre y se lavaron para eliminar toda la tierra de las raíces. Las plantas se secaron a 65 °C durante 24 horas y se molieron con un mortero y pistilo hasta obtener un polvo fino. Se midió la biomasa total y los resultados se muestran en la Figura 4.

B. Se mezcló zeolita natural de tipo clinoptilita (obtenida de Incal Mineral (Izmir, Turquía) cargada con arginina (2 % nitrógeno) con arena en potes de 80 mL a una concentración de 20 mg N por pote (n = 20). Se sembraron semillas de pino silvestre (Pinus Sylvestris) una semilla por maceta y se regaron. Después de 4 semanas se añadió micorriza a las plántulas. Se usaron plantas sin adición de micorrizas como controles. Después de 12 semanas, se recolectaron plántulas de pino y se lavaron para eliminar toda la tierra de las raíces. Las plantas se secaron a 65 °C durante 24 horas y se molieron con un mortero y pistilo hasta obtener un polvo fino. Se midió la biomasa total y el N total, así como la influencia de las micorrizas, consulte las Figuras 8 y 9 para ver los resultados.

Ejemplo 5. Ensayos de campo con plántulas de pino silvestre

Se trataron plántulas de pino silvestre (Pinus Sylvestris) (n = 50) criadas en un vivero de coníferas según los métodos estándar con adición de zeolita cargada con arginina (nitrógeno al 2 %) a una concentración de 40 mg N por planta antes de plantarlas. Las plántulas se plantaron en un campo escarificado talado según los métodos estándar usados para bosques de pinos. Las plántulas se plantaron en suelo mineral al lado de las plántulas de pino no tratadas con zeolita de arginina. Después de una temporada de crecimiento (3 meses), las plantas se cosecharon y lavaron con agua. Después de secar a 65 C°durante 24 horas, se midieron los pesos secos de las plantas, véanse los resultados en las Figuras 4 y 5.

Ejemplo 6. Ensayo de germinación con plántulas de pino silvestre tratadas con zeolitas cargadas con arginina

Se mezclaron zeolitas cargadas con arginina (2 % de nitrógeno) con turba encalada sin fertilizar (jardín de Hasselfors) en macetas de 80 mL a una concentración de 40 mg de N por maceta (n = 50) en comparación con 40 mg de N de un fertilizante sin zeolita a base de aminoácidos disponible comercialmente, mezclado con la turba. Se sembraron semillas de pino silvestre (Pinus Sylvestris) una semilla por maceta y se regaron. La tasa de germinación se anotó después de 4 semanas. En la Figura 6 se muestran los resultados.

Ejemplo 7. Tratamiento de pícea de Noruega (Picea abies) y pino Contorta (Pinus contorta) con arginina zeolita

Se cultivaron plántulas de pino silvestre, abeto de Noruega y pino Contorta en un vivero según métodos estándar y posteriormente se plantaron en suelo mineral. La mitad de las plántulas no recibió ningún fertilizante adicional y la otra mitad de las plántulas recibió zeolitas cargadas con arginina, preparadas según el Ejemplo 1, suministradas a las raíces de las plántulas y luego plantadas. La cantidad total de nitrógeno añadido a cada plántula fue de aproximadamente 28 mg N. Las plántulas se cosecharon después de una temporada de crecimiento y se registró la biomasa seca de brotes, raíces y biomasa total. Al mismo tiempo, se midió la biomasa de raíces emergidas durante la temporada de crecimiento («raíces de campo»).

Sorprendentemente, se descubrió que las zeolitas cargadas con arginina suministradas a las raíces de las plántulas según la invención y en el momento de la plantación tenían un efecto positivo a largo plazo sobre la biomasa de las raíces de campo Figura 12 y el crecimiento, Figura 13.

Ejemplo 8. Respuesta del césped de calle a la zeolita cargada con L-arginina

La tasa de establecimiento del césped a partir de semillas mejora en respuesta al fertilizante de zeolita cargada con L-arginina, lo que sugiere que la zeolita cargada con aminoácidos puede soportar el crecimiento eficaz de las especies de hierba.

En condiciones estándar de invernadero, 16 h días suplementadas, 20-25 °C, con luz artificial y 8 h de noche a 15 °C, una mezcla de semillas de hierba del 70 % de Festuca rubra spp. y el 30 % de Poa pratensis, típicamente usada en campos de golf en climas templados y fríos (denominada «césped de calle»), se estableció a una tasa de siembra equivalente a 3 kg de semilla / 100 m2 en macetas de 3 litros que contenían arena con aproximadamente un 10 % de materia orgánica. Para apoyar el establecimiento de una cobertura total de césped en todas las macetas, se aplicó un fertilizante líquido NH⁴NO³ a razón de 0,15 kg N/100 m2 seis semanas después de la siembra. Posteriormente, se realizaron cuatro ciclos semanales de corte y rebrote antes del comienzo del período experimental en los que se cortó la hierba a 20 mm y se retiraron los recortes.

Se hizo un único tratamiento de zeolitas cargadas con arginina a una tasa equivalente a 0,5 kg N / 100 m2. Los tratamientos de referencia coincidentes para la concentración de nitrógeno total se aplicaron usando un producto comercial recubierto a base de amonio/urea formulado para uso en campos de golf, un producto comercial a base de urea metilada sin recubrimiento formulado para uso en campos de golf, o N-metilurea químicamente pura. También se estableció un control nulo que no recibió tratamiento de fertilización granular durante el período experimental. Los tratamientos se replicaron cuatro veces.

Tabla 1. Tratamientos fertilizantes

Los recortes de hierba se recogieron a 20 mm por encima del medio de crecimiento arenoso y se secaron en horno a 50 °C, una vez antes de la aplicación de fertilizante (semana 0) y luego semanalmente durante las siguientes seis semanas (semana 1-6). Las raíces se lavaron y se secaron al horno (a 50 °C) siete semanas después del tratamiento con fertilizante granular. Los resultados de este ejemplo muestran que el césped de calle exhibió un aumento general en la producción de biomasa aérea en respuesta a las adiciones de nitrógeno granular. Con la excepción de las zeolitas cargadas con arginina, donde se observó un aumento significativo en la producción de biomasa en la primera semana después del tratamiento, se observaron primero aumentos significativos en respuesta a todos los demás tratamientos con fertilizantes en el segundo ciclo de corte y rebrote. Los niveles máximos de producción de biomasa se alcanzaron generalmente en el segundo o tercer ciclo de corte-rebrote en respuesta a todos los tratamientos con N. La producción de biomasa aérea para un ciclo de corte y rebrote disminuyó por debajo de los niveles de pretratamiento para todos los tratamientos con fertilizantes en el sexto ciclo.

Se observó una respuesta de estrés por quemadura de hojas comúnmente denominada «chamuscadas» en respuesta a N-metilurea sin recubrir, pero no en respuesta a zeolitas cargadas con arginina. Las tasas de recuperación de N semanales se evaluaron midiendo el contenido de N usando un analizador elemental (Flash EA 2000, Thermo Fisher Scientific, Bremen, Alemania) y ajustando la biomasa recortada (Fig. 2x). Después de un retardo inicial, el N se recuperó a la tasa más alta dos semanas después de la adición de N en respuesta a todos los tratamientos con N, excepto para las zeolitas cargadas con L-arginina, que alcanzaron su punto máximo 3 semanas después de la aplicación.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un método para promover el crecimiento de al menos una planta, método que comprende:

a) proporcionar una composición fertilizante que comprende al menos una zeolita, en cuyos poros se ha adsorbido al menos un L-aminoácido básico;

b) añadir la composición fertilizante a un medio para el crecimiento de plantas en relación con la plantación; y

c) proporcionar la liberación de nitrógeno de la composición fertilizante durante el cultivo posterior de la planta;

en donde la(s) zeolita(s) tiene(n) una carga de al menos el 1 %, como al menos el 2 % o al menos el 3 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde el L-aminoácido básico se selecciona del grupo que consiste en L-arginina y L-lisina.

3. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la planta es un árbol, tal como una conífera, por ejemplo, un miembro de los géneros Pinus o Picea.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la planta es una hierba, como un miembro de la familia Poaceae.

5. Un material de apoyo al crecimiento, cuyo material comprende un medio para el crecimiento de las plantas combinado con al menos una zeolita, en cuyos poros se ha adsorbido al menos un L-aminoácido básico, opcionalmente junto con otros componentes que promueven el crecimiento,

en donde la(s) zeolita(s) tiene(n) una carga de al menos el 1 %, tal como al menos el 2 % o al menos el 3 % de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada.

6. Un material de apoyo al crecimiento según la reivindicación 5, que se proporciona en un contenedor biodegradable.

7. Un material de apoyo al crecimiento según la reivindicación 5, que es una almohadilla dispuesta para la plantación de semillas.

8. El uso de al menos una zeolita como fertilizante, en cuyos poros se haya adsorbido al menos un L-aminoácido básico, opcionalmente junto con otros componentes promotores del crecimiento, y cuya(s) zeolita(s) tenga(n) una carga de al menos al menos un 1%, tal como al menos un 2% o al menos un 3% de nitrógeno procedente de dicho(s) L-aminoácido(s) básico(s), calculado por peso total de zeolita cargada.

9. Uso según la reivindicación 8, en donde un material de apoyo al crecimiento según cualquiera de las reivindicaciones 5-7 se combina con al menos una planta.

10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en donde la planta es un árbol de coníferas, tal como un miembro de la familia Pinaceae, por ejemplo, un miembro de los géneros Pinus o Picea.

11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en donde la planta es una hierba, tal como un miembro de la familia Poaceae.

12. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 8-11 en el cultivo de al menos una planta micorriza.

13. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 8-12, en donde la planta puede asociarse simbióticamente con un moho, como un moho que produce al menos un hongo comestible, como un rebozuelo.