WO2009144342A1 - Producto orgánico potenciador de la persistencia de atrazina en suelo y bioestimulante edafológico - Google Patents

Producto orgánico potenciador de la persistencia de atrazina en suelo y bioestimulante edafológico Download PDF

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Definitions

  • the present invention aims at a liquid preparation composed of a solution in equal parts of a plant enzyme extract and a moisturizing product to which atrazine powder is added until a uniform suspension of 50% P / V is obtained.
  • the final product is a phytosanitary product with greater herbicidal and fertilizing activity since it increases the persistence of atrazine and induces the chemical and biological fertility of the soil.
  • Atrazine (2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamino-1, 2,3-triazine) (C 8 Hi 4 ClN 5 ) is widely used in corn ⁇ Zea mays, L), sorghum (Sorghum bicolor, L. ) and sugarcane (Saccharum officinarum, L.) for the control of different plant species normally known as weeds (see annex).
  • the half-life of atrazine in soil is between 15 and 100 days after its application, always depending on the physical-chemical conditions of the soil to which it is applied (Protzman, RS, Lee, PH, Ong, SK , Moorman, TB 1999.
  • Accelerated degradation of pesticides is a very common phenomenon and occurs in both herbicides, insecticides, fungicides in soils.
  • a soil treated with a pesticide can show an accelerated biodegradation and thus have shorter times of functional capacity and can lead to failure. in its action, so in recent years various ways have been studied so that the persistence of this herbicide increases in the soil and therefore there may be a greater control over such weeds.
  • one of the ways to do this is to proceed to encapsulation in inert matrices from which they are slowly released, (United States Patent, Paten Number 5,565,407. M Southard. "Biologically active agent encapsulated in biodegradable starch / polymer matrices" ).
  • the herbicide atrazine (6-chloro-N-ethyl-N-isopropyl-1, 3,5-triazine-2,4-diamine) is one of the most widely used herbicides applied to the soil to control herbs primarily in monocultures agroindustrial such as corn, sorghum, sugarcane, etc.
  • the cultivation of corn is particularly dependent on the use of the herbicide atrazine, a known endocrine disruptor using doses between 2-3 liters per hectare.
  • the present invention avoids the aforementioned problems of loss of atrazine activity and the increase in nutritional needs and growth stimulation of the crops to which the herbicide is applied. Knowing the bases of the disappearance of atrazine, which is its use as a source of nitrogen by soil microorganisms, a new product with two components has been designed, which is the object of this patent: a) Atrazine that It will exert a herbicidal action. b) Soluble plant enzymatic extracts (EEV) composed of proteins in the form of peptides and free amino acids, produces two effects, one of inhibition of the degradation of atrazine and another edaphological fertilizer / biostimulant. (stimulates growth, flowering, rooting, ...) and also fertilizer (provides organic nutrients to plants).
  • EEV Soluble plant enzymatic extracts
  • insoluble plant substrates are used as raw material and as a common characteristic, all have a high protein nitrogen content and a high susceptibility to be hydrolyzed due to the denaturation of the proteins produced in the agro-industrial processes of which proceed
  • the substrates used in this process will be of vegetable origin and with high protein content as residues of the carob industry, the bioalcohol industry, (with different origins such as corn, sorghum, wheat, or barley), oil industry (sunflower degreased flours , rapeseed, etc.) wine industry (grape pomace) etc. Its final composition will depend on the initial agroindustrial waste.
  • VEE Two types of VEE used in the preparation of the synergistic product with activity enhancing the persistence of atrazine in soil are described below: A) Enzymatic extract of soluble condensates from distillery grains
  • Table 1 Chemical composition of plant enzymatic extracts from the soluble condensates of distillery grains (EE-CSGD) and locust bean germ (EE-GA).
  • the two products are physically dark colored liquids having the hydrolyzed proteins and totally soluble both in water and in oily mixtures due to the emulsifying capacity of the peptides.
  • a part of the Vegetable Enzyme Extract (EEV) 1 is mixed with another equal part of a moisturizing product, a substance that lowers the surface tension of the water that favors wetting, moisture penetration and retention.
  • a moisturizing product a substance that lowers the surface tension of the water that favors wetting, moisture penetration and retention.
  • Any humectant present in the market is valid, for example, Nonylphenol Polyethylglycol ether 20%.
  • the EEV / Moisturizing solution is used as an agent to form the atrazine suspension, so that atrazine suspensions can be achieved up to 50% weight / volume.
  • atrazine powder is added to the previous mixture, becoming a pasty suspension, this being the final product.
  • Another way to achieve an active product with greater persistence of atrazine and with biostimulant / biofertilizer activity is to proceed to the mixture of any commercial product based on atrazine from 5 to 60% weight / volume, preferably 50% and mixed in equal parts with an EEV.
  • the final product will be a mixture of atrazine with plant enzymatic extracts (EEV), which are complex products rich in hydrolyzed proteins in the form of free peptides and amino acids and other phytonutrients (trace elements, carbohydrates, phytohormones), fully soluble in water and high absorption with capacity fertilizers and stimulants of germination, rooting, growth, flowering, fruit set and ripening of plants and their fruits.
  • EEV plant enzymatic extracts
  • the final product can be used both as a herbicidal agent and a biostimulant for the creation of fertile soil, by foliar application or by fertigation.
  • Atrazine powder is added from any commercial supplier until a uniform suspension of 50% is obtained.
  • the 50% atrazine with the vegetable extract from the carob bean germ will be called Atrazine-EE-GA50. It is a product of light brown color dense and soluble in water.
  • the atrazine is added to the control soil in two forms, such as atrazine alone and atrazine with vegetable extract (Atraz ⁇ na-EE-GA50).
  • the dose used is 100 mg per kilogram of soil.
  • a sterile soil with atrazine was included in the study, to verify the influence of the microorganisms

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Abstract

La presente invención tiene por objeto un preparado líquido compuesto por una disolución a partes iguales de un extracto enzimático vegetal y un producto humectante a la que se añade atrazina en polvo hasta obtener una suspensión uniforme del 50% P/V. El producto final es un producto fitosanitario con mayor actividad herbicida y fertilizante ya que aumenta la persistencia de la atrazina e induce la fertilidad química y biológica del suelo.

Description

Título
Producto orgánico potenciador de Ia persistencia de atrazina en suelo y bioestimulante edafológico.
Objeto de Ia invención
La presente invención tiene por objeto un preparado líquido compuesto por una disolución a partes iguales de un extracto enzimático vegetal y un producto humectante a Ia que se añade atrazina en polvo hasta obtener una suspensión uniforme del 50% P/V. El producto final es un producto fitosanitario con mayor actividad herbicida y fertilizante ya que aumenta Ia persistencia de Ia atrazina e induce Ia fertilidad química y biológica del suelo.
Estado de Ia técnica
La atrazina (2-cloro-4-etilamino-6-isopropilamino-1 ,2,3-triazina) (C8Hi4ClN5) es ampliamente utilizada en maíz {Zea mays, L), sorgo (Sorghum bicolor, L.) y caña de azúcar (Saccharum officinarum, L.) para el control de diferentes especies de vegetales normalmente conocidos como malas hierbas.(ver anexo). Por término medio, Ia vida media de Ia atrazina en suelo está comprendida entre 15 y 100 días después de su aplicación, dependiendo siempre de las condiciones físico-químicas del suelo al cual se aplica (Protzman, R.S., Lee, P. H., Ong, S. K., Moorman, T.B. 1999. Treatment of formulated atrazine reinstate by agrobacterium radiobacter strain J14A in a sequencing batch biofilm reactor. Water Research 33, 1399-1404.). Por ello, Ia rápida degradación de este herbicida puede conducir a fallos en el control de malas hierbas como se conoce para atrazina y su familia química (herbicidas Triazidas). (Krutz J. L., Zablotowick, R.M., Reddy, K.N. Koger, C. H., Weaver M.A. Enhance degradation of atrazine under field conditions correlates with a loss of weed control in the glashouse. Pest Management Science 63:23-31 (2007). Este fenómeno de Ia degradación acelerada de los pesticidas es un fenómeno muy usual y se da en tanto en herbicidas, insecticidas, funguicidas en suelos. Un suelo tratado con un pesticida puede mostrar una acelerada biodegradación y así tendrá tiempos más cortos de capacidad funcional pudiendo conducir a un fallo en su acción. Por ello, en los últimos años se vienen estudiando diversas formas para que la persistencia de dicho herbicida aumente en el suelo y por tanto pueda existir un mayor control sobre dichas malas hierbas. Así, una de las formas de hacerlo es Ia de proceder a su encapsulación en matrices inertes de las cuales se van liberando lentamente, (United States Patent , Paten Number 5,565,407. M Southard. "Biologically activa agente encapsulated in biodegradable starch/polymer matrices").
De Ia misma forma, existen otras patentes en las que revelan composiciones sinérgicas de distintos herbicidas, entre ellos Ia atrazina, que hacen aumentar su actividad en el medio (United States Patent, Patent Number 5219825 "Synergistic herbicida! compositions comprising herbicides which genérate toxic oxygen radicáis and chelating agents which inhibit their detoxification").
Sin embargo, existe un importante problema, y es que dicho herbicida puede inducir a problemas en Ia fertilidad química de los suelos, ya que dicho herbicida actúa de forma negativa en Ia actividad microbiana del suelo (Wenk, M. Bourgeois, M., Alien, J., Stucki, G. 1997. Effects of atrazine-mineralizing microorganisms on weed growth in atrazine-treated soils, Journal of Agricultural Food Chemistry 45, 4474-4480.; Perucci, P., Dumontet, S., Bufo, S.A., Mazzatur, A., Cassucci, C. 2000. Effects of organic amendment and herbicide treatment on soil microbial biomass. Biology and Fertility of Soil 32, 17-23.; Moreno, J. L.; Aliaga, A., Navarro, S., Hernández, T., García, C. 2007. Effects of atrazine on microbial activity in semiarid soil. Applied Soil Ecology, 35, 120-127.).
Para aumentar Ia persistencia de los pesticidas que sufren esta acelerada biodegradación y por tanto permitir su actividad en el control de las plagas, usualmente se ha utilizado conjuntamente con otros productos químicos, estos compuestos se denominan "extensores" por que extienden Ia vida media de los pesticidas, su mecanismo de actuación es inhibir las comunidades microbianas del suelo, un ejemplo es el Fonofos y ditioelato (Rudyanski WJ Fawcett RS McAllister RS . Effect of prior pesticide use on thiocarbamate herbicide persistence and giant foxtail (Setaria faberi) control. Weed Sci.35, 68-74 (1987). El problema de estos compuestos es que inducen una perdida de fertilidad en suelos al eliminar Ia microbiota autóctona.
Por ello, sería muy interesante Ia creación de un producto que no solo aumentara Ia persistencia en el suelo de dicha atrazina, sino que además no solo no ejerza ningún efecto negativo sobre Ia actividad biológica del suelo, sino que actuase como estimulante de dicha biomasa microbiana. Este aspecto sería doblemente positivo, ya que por una parte actuaría controlando el crecimiento de las malas hierbas y por otro lado, como un agente que estimula el crecimiento y desarrollo microbiológico del suelo, Io cual repercutirá positivamente en el desarrollo de los cultivos.
Descripción de la invención
El herbicida atrazina (6-cloro-N-etilo-N-isopropilo-1 ,3,5-tr¡azina-2,4-diamina) es uno de los herbicidas más ampliamente usados aplicado al suelo para controlar las hierbas principalmente en monocultivos agroindustriales como maíz, sorgo, caña de azúcar, etc. El cultivo del maíz es particularmente dependiente de Ia utilización del herbicida atrazina, un conocido disruptor endocrino utilizándose dosis entre 2-3 litros por hectárea.
Por otra parte el maíz requiere grandes cantidades de nitrógeno químico como fertilizante, las tasas medias de aplicación de nitratos en las tierras de cultivo estadounidenses oscila entre los 120 y los 550 Kg de N por hectárea.
La producción de maíz conduce a una erosión del suelo mayor que Ia producida por cualquier otro cultivo, así en EEUU, los granjeros han abandonado Ia rotación de cultivos para plantar maíz y soja exclusivamente, incrementando de esta forma el promedio de erosión del suelo, de 2,7 toneladas anuales por acre a 19,7 toneladas. La falta de rotación de cultivos también aumentó Ia vulnerabilidad a las pestes, por ende necesitando una mayor incorporación de pesticidas que otros cultivos (en EEUU, alrededor del 41% de los herbicidas y el 17% de los insecticidas son aplicados al maíz- (Pimentel y Lehman 1993)).
Uno de los procesos que sufren los pesticidas es el de Ia estimulación de Ia velocidad de su degradación, fenómeno muy evidente después de Ia primera aplicación, este fenómeno ha sido constatado en Ia atrazina en diferentes países como Argentina, Bélgica, Canadá, Francia y los Estados Unidos.
Esto indica que Ia aplicación de atrazina a suelos agrícolas induce Ia generación de microorganismos los cuales degradan rápidamente al herbicida conduciendo a una perdida del control de las malezas. Una de los mecanismos utilizados para evitar estos fenómenos es que Ia rotación de cultivos pueda servir para hacer más lento los procesos de degradación de Ia atrazina, pero se ha demostrado que no es efectivo y los suelos rápidamente desarrollan el potencial para Ia mineralización de atrazina. Este fenómeno es de naturaleza biológica así numerosas especies bacterianas son capaces de metabolizar y mineralizar Ia atrazina utilizándola como fuente de nitrógeno.
La degradación rápida de atrazina es pues un proceso no deseado, ya que implica un incremento en el tamaño de Ia dosis a utilizar así como una mayor frecuencia en su aplicación.
La presente invención evita los problemas anteriormente citados de pérdida de actividad de Ia atrazina y del incremento en necesidades nutritivas y de estimulación de crecimiento de los cultivos a los cuales se Ie aplica el herbicida. Conociendo las bases de Ia desaparición de Ia atrazina, que es el uso de ésta como fuente de nitrógeno por parte de los microorganismos del suelo, se ha diseñado un nuevo producto con dos componentes, que es el objeto de esta patente: a) Atrazina que va a ejercer una acción herbicida. b) Extractos enzimáticos vegetales (EEV) solubles compuestos por proteínas en forma de péptidos y aminoácidos libres, produce dos efectos uno de inhibición de Ia degradación de atrazina y otro fertilizante/bioestimulante edafológico. (estimula el crecimiento, Ia floración, el enraizamiento,...) y también fertilizante (provee de nutrientes orgánicos a las plantas).
Para Ia generación de los EEV, se utilizan como materia prima sustratos vegetales insolubles y como característica común, todos tienen un alto contenido en nitrógeno proteico y una alta susceptibilidad a ser hidrolizado debido a Ia desnaturalización de las proteínas producido en los procesos agroindustriales de los cuales proceden. Los sustratos utilizados en este proceso serán de origen vegetal y con altos contenidos proteicos como residuos de Ia industria de Ia algarroba, industria del bioalcohol, (con diferentes orígenes como maíz, sorgo, trigo, o cebada), industria aceitera (harinas desengrasadas de girasol, colza, etc) industria vitivinícola (orujo de uva) etc. Su composición final dependerá del residuo agroindustrial de partida.
A continuación se describen dos tipos de EEV utilizados en Ia preparación del producto sinérgico con actividad potenciadora de Ia persistencia de atrazina en suelo: A) Extracto enzimático de los condensados solubles de los granos de destilería
(EE-CSGD).
B) Extracto enzimático del germen de Ia algarroba (EE-GA).
La composición química de ambos productos es mostrada en Ia Tabla 1 , Ia principal diferencia radica en el contenido en proteínas siendo muy superior en el caso de EE-GA.
Porcentaje Peso/Peso EE-CSGD EE-GA
Proteína 22,3 64,2
Grasa 5,8 4,0
Cenizas 10,7 10,5
Tabla 1. Composición química de los extractos enzimáticos vegetales procedentes de los Condensados solubles de los granos de destilería (EE-CSGD) y del germen de algarroba (EE-GA).
Los dos productos físicamente son líquidos de color oscuro teniendo las proteínas hidrolizadas y totalmente solubles tanto en agua y en mezclas oleosas debido a Ia capacidad emulgente de los péptidos.
El producto final se obtiene de Ia siguiente manera:
Una parte del Extracto Enzimático Vegetal (EEV)1 se mezcla con otra parte igual de un producto humectante, una sustancia que abate Ia tensión superficial del agua que favorece el mojado, Ia penetración y retención de humedad. Cualquier humectante presente en el mercado es válido, por ejemplo, Nonilfenol Polietilglicol éter 20%.
La disolución EEV/Humectante es utilizada como agente para formar Ia suspensión de atrazina, así se pueden conseguir suspensiones de atrazina hasta del 50% peso/volumen. Para proceder a Ia fabricación de Ia suspensión, Ia atrazina en polvo es añadida a Ia mezcla anterior, convirtiéndose en una suspensión pastosa, siendo este el producto final.
Otra forma de conseguir un producto activo con mayor persistencia de atrazina y con actividad bioestimulante/biofertilizante es proceder a Ia mezcla de cualquier producto comercial que tenga como base atrazina desde el 5 hasta el 60% peso/volumen, preferentemente 50% y mezclados a partes iguales con un EEV.
El producto final será una mezcla de atrazina con extractos enzimáticos vegetales (EEV), que son productos complejos ricos en proteínas hidrolizadas en forma de péptidos y aminoácidos libres y otros fitonutrientes (oligoelementos, carbohidratos, fitohormonas), totalmente soluble en agua y de alta absorción con capacidad fertilizantes y estimulantes de Ia germinación, el enraizamiento, el crecimiento, Ia floración, el cuajado y Ia maduración de plantas y sus frutos.
Por Io tanto, el producto final se puede utilizar tanto como agente herbicida como bioestimulante para Ia creación de suelo fértil, por aplicación foliar o mediante fertirriego.
Descripción de las figuras
Figura 1. Evolución del contenido en atrazina en suelos durante 30 días.
A. Suelo estéril con atrazina al 50% en humectante dosis de 100 mg/kg suelo.
B. Suelo con atrazina al 50% en humectante
C. Suelo con atrazina+EE-GA (50% de Atrazina)
Modo de realización de Ia invención
Para ilustrar Io descrito en Ia presente invención se describen los siguientes ejemplos, pero en ningún caso deben considerarse como limitantes del mismo.
A una disolución de un estimulante vegetal procedente de Ia harina de algarroba con un humectante en una proporción 1/1 , se Ie añade atrazina en polvo de cualquier proveedor comercial hasta obtener una suspensión uniforme del 50%. La atrazina al 50% con el extracto vegetal procedente del germen de algarroba se denominará Atrazina-EE-GA50. Es un producto de color marrón claro denso y soluble en agua.
Para observar tanto el fenómeno de Ia persistencia como el de Ia induccón de fertilidad se hace un experimento a un suelo control sin experiencia previas de adición de herbicidas (ver figura 1): al suelo control se Ie añade Ia atrazina en dos formas, como atrazina sola y atrazina con extracto vegetal (Atraz¡na-EE-GA50) . La dosis utilizada es de 100 mg por kilogramo de suelo. Para comprobar si Ia degradación es biótica se procedió a incluir un suelo estéril con atrazina en el estudio, para comprobar Ia influencia de los microorganismos
Los resultados son evidentes ya que como se observa en Ia figura, en los suelos estériles no se observa degradación de atrazina por procesos fisico-químicos y esta no desparece siendo estable. En el suelo con atrazina sin esterilidad, se observa una brusca desaparición de atrazina, habiendo perdido más del 50% a los 30 días de su aporte al suelo.
Este proceso es totalmente prevenido con el aporte conjunto del extracto enzimático de germen de algarroba, el cual por otra parte induce un gran actividad metabólica en suelos un indicador de inducción de fertilidad como se observa en Ia Tabla 2.
Figure imgf000008_0001
Tabla 2. Evaluación de la actividad microbiana evaluando Ia actividad microbiana: Actividad deshidogenasa (Unidades en gramos de suelo)

Claims

Reivindicaciones
1. Producto orgánico potenciador de Ia persistencia de atrazina en suelo y bioestimulante edafológico, caracterizado porque se obtiene al añadir atrazina en polvo a una mezcla de un extracto enzimático vegetal con otra parte igual de un producto humectante comercial pudiendo Ia concentración de atrazina variar desde el 5 hasta el 60% peso/volumen.
2. Producto orgánico potenciador de Ia persistencia de atrazina en suelo y bioestimulante edafológico según reivindicación 1 , caracterizado por una concentración de atrazina en Ia mezcla del 50%, preferentemente.
3. Producto orgánico potenciador de Ia persistencia de atrazina en suelo y bioestimulante edafológico según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por su aplicación foliar o mediante fertirriego.
4. Producto orgánico potenciador de Ia persistencia de atrazina en suelo y bioestimulante edafológico según reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por su uso doble como agente herbicida y bioestimulante para Ia creación de suelo fértil.
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MORENO J.L. ET AL.: "Effects of atrazine on microbial activity in semiarid soil.", APPLIED SOIL ECOLOGY, vol. 35, 2007, pages 120 - 127 *

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