КИСЛОТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ЛЕОНАРДИТА И АМИНОКИСЛОТ
ACID COMPOSITION BASED ON LEONARDITE AND AMINO ACIDS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится в общем к области биологических продуктов для сельского хозяйства и, в частности, к композиции на основе леонардита.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Леонардит является органическим материалом, относящимся к лигниту, в котором процесс трансформации в уголь не был завершен. Леонардит (также известный как гумалит или лигнит) отличается от влажного торфа более высокой степенью окисления.
Леонардит состоит из гуминовых веществ, включающих гуминовые кислоты, отличающиеся высокой молекулярной массой (до 50000 кДа), которые растворяются в щелочных средах, однако осаждаются в кислых растворах; фульвокислоты, которые обычно имеют молекулярную массу менее 5000 кДа и растворимы в кислых и щелочных средах и гумине.
Леонардит не растворяется в воде, и для обеспечения возможности его использования необходимо повысить его растворимость. Для этого обычно применяется коррозия от воздействия щелочными продуктами, такими как NaOH, KOH или их аналоги, позволяющими получить соответствующие соли калия, натрия, аммиака и т.п. Процесс щелочной коррозии обычно применяется для получения коммерческих продуктов, твердых или жидких, однако такие продукты несовместимы с кислыми средами, так как они быстро восстанавливают исходную гуминовую кислоту, которая осаждается с образованием хлопьев и хлопьевидных образований, которые затрудняют или делают невозможным внесение подобного продукта в почву по причине забивания фильтров и сопел оборудования. Данная техническая проблема также усложняется тем, что большинство совместно вносимых с ним в почву продуктов приводят к образованию большего количества осадков в результате осаждения гуматов. Учитывая, что, как правило, при применении в сельском хозяйстве фитосанитарных продуктов рекомендовано подкисление, очевидна необходимость и, в то же время, техническая сложность использования традиционных формулировоклеонардита (гуминовых кислот) вместе с другими фитосанитарными продуктами и/или питательными веществами.
Другой проблемой являются смеси (готовые или получаемые на месте) с аминокислотами или содержащими их продуктами, так как присущий им кислотный рН делает их потенциальной причиной выпадения осадков и хлопьеобразования по указанным выше причинам.
Свойства леонардита являются предметом различных исследований и патентных заявок, в частности, патентных заявок CN 103553761, WO 2013040403 и ЕР 0284339, в которых описываются различные композиции, содержащие леонардит и другие соединения, такие как аминокислоты. Однако все эти композиции имеют базовый рН, полученный в результате упомянутой выше обработки щелочью, в связи с чем остается проблема несовместимости при смешивании с другими кислыми веществами или при применениях, требующих кислых сред.
Поэтому необходимо создать композицию на основе леонардита, которая будет включать аминокислоты и будет стабильной и функциональной с кислотным рН без образования осадков аминокислот или гуминовых кислот, а также иных веществ, добавляемых к смеси при необходимости.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение способно решать проблемы, имеющиеся в уровне техники, так как обеспечивает стабильную кислотную композицию из леонардита, аминокислот и поверхностно-активных веществ, которая является функциональной и не дает осадков компонентов при предварительном смешивании и смешивании на месте с другими кислыми веществами.
Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение относится к кислотной композиции (далее - «композиция»), которая включает леонардит, аминокислоты и поверхностно-активные вещества для использования в качестве удобрения, биостимулятора и/или питательного вещества.
В настоящем изобретении леонардит должен составлять от 50% до 90% вес/вес от общего количества гуминового вещества (на сухой вес), предпочтительно от 80% до 90% вес/вес от общего количества гуминового вещества (на сухой вес).
В настоящем изобретении под поверхностно-активным веществом понимается любое соединение, которое может вызвать снижение поверхностного натяжения или создавать гидрофобные вещества, такие как гуминовые кислоты, совместимые с водой. Поверхностно-активные вещества классифицируются в соответствии с их функцией как ПАВ, диспергаторы, совместители, смачивающие агенты и т.п. В настоящем изобретении поверхностно-активные вещества, диспергаторы, смачивающие агенты, совместители и т.п. будут рассматриваться как компоненты рецептуры и взаимные эквиваленты в том смысле, что они не являются питательными веществами или биостимуляторами.
В более частном аспекте, композиция по настоящему изобретению содержит как минимум одно поверхностно-активное вещество, выбранное из этоксилированных жирных кислот, полимерных ПАВ, сульфонатов, гексиловых эфиров и поверхностно-активных веществ сульфокарбоксильного типа.
В частности, композиция по настоящему изобретению содержит как минимум одно поверхностно-активное вещество, выбранное из этоксилированного С3-С13 изоалкил полигликолевого эфира, лигносульфоната кальция, полиэтоксилированного сорбитан лаурата и диоктилсульфосукцината натрия.
Как хорошо известно специалистам в данной области, эти поверхностно-активные вещества могут быть легко заменены на поверхностно-активные вещества с функциями, эквивалентными описанным, например, такие как лаурилсульфат натрия и его сульфаты алкилового эфира (смачивающий агент), лигносульфонат натрия и/или аммиака или схожие вещества (диспергаторы и смачивающие агенты), нафталинсульфонат натрия и/или кальция и полимерные вещества на основе нафталинсульфоната, а также алкильные производные (диспергаторы), этоксилированные и/или пропоксилированные жирные кислоты, отличные от используемых в данных примерах (смачивающие агенты), конденсированные этоксипропокси цепные полимеры (диспергаторы и смачивающие агенты), этоксилированные и/или пропоксилированные масла (например, этоксилированное касторовое масло, смачивающий агент или диспергатор), акриловые полимеры (компатибилизатор и/или диспергатор), сульфосукцинаты натрия (смачивающие агенты), сульфатные соли алкилдифенилового эфира (смачивающие агенты), этоксилированные и/или пропоксилированные дистирил- и тристирилфенолы и соответствующие фосфатные и/или сульфатные соли (диспергаторы).
В другом конкретном аспекте аминокислоты в композиции по настоящему изобретению выбирают из кислых или нейтральных аминокислот.
Аминокислоты в композиции по настоящему изобретению могут быть включены в виде свободных аминокислот или как иной источник аминокислот, такой как пептиды или полипептиды, предпочтительно из источника аминокислот, содержащего по меньшей мере 15-20% вес/вес в виде свободных аминокислот, предпочтительно в количестве 30-50% вес/вес. Минимум 30-40% вес/вес должны составлять общие аминокислоты, предпочтительно в количестве 60-80% вес/вес.
В другом конкретном аспекте композиция по настоящему изобретению может также содержать другие соединения, такие как наполнители, адъюванты, гелеобразующие агенты, пеногасители и/или консерванты.
В другом конкретном аспекте композиция по настоящему изобретению содержит гелеобразующий агент, а именно ксантановую камедь в качестве гелеобразующего агента.
В другом конкретном аспекте композиция по настоящему изобретению содержит пеногаситель, а именно силиконовое масло в качестве пеногасителя.
Во втором аспекте настоящего изобретения приводится способ (далее - «способ по настоящему изобретению») получения композиции по настоящему изобретению, который включает следующие стадии:
a) приготовление исходного водного раствора, содержащего пеногаситель и поверхностно-активные вещества;
b) добавление источника аминокислот к водному раствору со стадии а);
c) добавление леонардита и его диспергирование;
d) измельчение (микронизирование) мокрым способом дисперсии, полученной на стадии с), характеризующийся тем, что композиция имеет кислотный рН от 3 до 6, и стадия b), добавление аминокислот, может быть произведена в любое время до или после микронизации дисперсии.
В конкретном аспекте способ по настоящему изобретению включает дополнительную стадию добавления наполнителей, адъювантов, гелеобразующих агентов, пеногасителей и/или консервантов после стадии микронизации.
В более конкретном аспекте настоящего изобретения рН композиции составляет от 3,0 до 4,5.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа гуминовое вещество, - гуминовые кислоты и фульвокислоты, - подают и поддерживают в их естественной кислотной форме, тем самым избегая осаждения в составе или в процессе использования, когда используемая жидкость имеет нейтральный или кислый pH.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖА
Фигура 1 иллюстрирует биостимулирующее действие композиции по настоящему изобретению, активность, схожую с ауксинами, активность, схожую с гиббереллинами, и активность, схожую с цитокинами.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1: композиция и способ получения кислотной композиции на. основе леонардита с кислыми аминокислотами: композиция 1.
Композицию 1 получают следующим способом:
Сначала добавляют 0,63 кг/л умягченной воды в качестве дисперсионной среды, затем - 0,00220 кг/л силиконового масла, эмульгированного в воде. Далее добавляют 0,00275 кг/л этоксилированного С3-С13 изоалкил полигликолевого эфира (8М0ЕТ) в качестве поверхностно-активного вещества. После растворения введенных веществ добавляют 0,00110 кг/л консерванта 1,2-бензизотиазолин-3-она, который растворяют, а затем добавляют 0,02752 кг/л лигносульфонат кальция в качестве поверхностно-активного вещества. После этого добавляют 0,24221 кг/л леонардита и диспергируют посредством механического перемешивания, затем леонардит микронизируют во влажной фазе в горизонтальной шаровой мельнице. В качестве источника гуминовых и/или фульвокислот данный источник и его количество обеспечивают в общей сложности 170 г/л всего гуминового вещества в конечной формулировке с первоначальной формой гуминовых и/или фульвокислот.
После микронизации леонардита добавляют 0,15380 кг/л белкового гидролизата в качестве источника свободных аминокислот, который обеспечивает конечной формулировке общую массу 65 г/л свободных аминокислот. После растворения добавляют 0,00220 кг/л воды и 0,04150 кг/л гелеобразующего агента; в данном случае добавляется 2,70% водная дисперсия ксантановой камеди и затем 0,04150 кг/л воды.
В Таблице 1 приводятся компоненты композиции 1. После изготовления композиции замеряют ее рН (данные приводятся в Таблице 1).
Пример 2: композиция и способ получения кислотной композиции на основе леонардита с кислыми аминокислотами: композиция 2.
Композицию 2 получают следующим способом:
Сначала добавляют 0,63 кг/л умягченной воды в качестве дисперсионной среды, потом 0,00220 кг/л силиконового масла, эмульгированного в воде, и затем 0,1538 кг/л белкового гидролизата, обеспечивающего в общей сложности 65 г/л свободных аминокислот в конечной формулировке.
Затем добавляют 0,00275 кг/л этоксилированного С3-С13 изоалкил полигликолевого эфира (8МОЕТ) в качестве поверхностно-активного вещества; после его растворения добавляют 0,00110 кг/л 1,2 бензизотиазолин-3-она и затем 0,02752 кг/л лигносульфоната кальция, который так же выполняет функцию поверхностно-активного вещества.
Далее добавляют 0,24221 кг/л леонардита в качестве источника гуминовых и/или фульвокислот, что обеспечивает в общей сложности 17 0 г/л гуминового вещества в конечной формулировке с первоначальной формой гуминовых и/или фульвокислот. После дисперсии леонардит микронизируют посредством той же процедуры, что и в примере 1; после микронизации леонардита добавляют 0,00220 кг/л силиконового масла, эмульгированного в воде. Затем добавляют 0,00220 кг/л умягченной воды и 0,04150 кг/л 2,70% водной дисперсии ксантановой камеди; далее добавляют 0,04150 кг/л воды для получения конечной формулировки.
Как и в примере 1, после изготовления композиции замеряют ее рН (данные приводятся в Таблице 2).
Пример 3: композиция и способ получения кислотной композиции на основе леонардита с нейтральными аминокислотами: композиция 3
Композицию 3 получают следующим способом:
Сначала добавляют 0,63 кг/л умягченной воды в качестве дисперсионной среды, затем 0,00110 кг/л силиконового масла, эмульгированного в воде. Далее добавляют 0,00551 кг/л этоксилированного С3-С13 изоалкил полигликолевого эфира в качестве поверхностно-активного вещества. После растворения введенных веществ добавляют 0,00165 кг/л консерванта 1,2-бензизотиазолин-3-она, который растворяют. В данном случае в качестве поверхностно-активного вещества добавляют 0,00551 кг/л лигносульфоната кальция, 0,01376 кг/л полиэтоксилированного сорбитан-лаурата и 0,01376 кг/л раствора диоктилсульфосукцината натрия.
Затем добавляют 0,33579 кг/л леонардита в качестве источника гуминовых и/или фульвокислот, что обеспечивает в общей сложности 250 г/л гуминового вещества в конечной формулировке с первоначальной формой гуминовых и/или фульвокислот. После диспергирования механическим перемешиванием в горизонтальной шаровой мельнице производят влажную микронизацию.
0,05031 кг/л смеси аминокислот, пептидов и полипептидов добавляют в качестве источника аминокислот, обеспечив в общей сложности 45 г/л аминокислот, пептидов и полипептидов в конечной формулировке. Затем добавляют 0,00110 кг/л силиконового масла, эмульгированного в воде, 0,00110 кг/л размягченной воды и 0,05400 кг/л 2,70% водной дисперсии ксантановой камеди и, наконец, 0,03200 кг/л воды для получения конечной формулировки.
рН Композиции, после добавления компонентов в композицию, показан в таблице 3.
Пример 4: композиция и способ получения кислотной композиции на основе леонардита с нейтральными аминокислотами: композиция 4.
Композицию 4 получают следующим способом:
Сначала добавляют 0,63 кг/л умягченной воды в качестве дисперсионной среды, потом 0,00110 кг/л силиконового масла, эмульгированного в воде, и затем 0,05031 кг/л источника аминокислот, пептидов и полипептидов, обеспечивающих в общей сложности 4 5 г/л пептидов и полипептидов в конечной формулировке.
Затем в качестве поверхностно-активного вещества добавляют 0,00551 кг/л этоксилированного С3-С13 изоалкил полигликолевого эфира; после его растворения добавляют 0,00165 кг/л 1,2-бензизотиазолин-3-она, который растворяют, и затем добавляют 0,00551 кг/л лигносульфоната кальция, который так же выполняет функцию поверхностно-активного вещества, после этого добавляют 0,01376 полиэтоксилированного сорбитанлаурата и 0,01376 кг/л раствора диоктилсульфосукцината натрия. Затем добавляют 0,33579 кг/л леонардита в качестве источника гуминовых и/или фульвокислот, что обеспечивает в общей сложности 250 г/л гуминового вещества в конечной формулировке с первоначальной формой гуминовых и/или фульвокислот. После диспергирования механическим перемешиванием в горизонтальной шаровой мельнице производят влажную микронизацию.
Затем добавляют 0,00110 кг/л силиконового масла, эмульгированного в воде, 0,00110 кг/л умягченной воды и 0,05400 кг/л 2,70% водной дисперсии ксантановой камеди и, наконец, 0,032 кг/л воды для получения конечной формулировки.
Как и в предыдущих примерах, в Таблице 4 показано значение рН композиции после добавления компонентов.
Как можно видеть из приведенных выше четырех примеров, некоторые из композиций имеют щелочной рН в силу своей природы, однако общий рН композиции остается кислотным. С другой стороны, добавление аминокислот с кислым или нейтральным рН не влияет на другие компоненты композиции, а те, в свою очередь, не оказывают влияние на аминокислоты.
Ускоренные тесты на стабильность проводились после приготовления композиций, приведенных в примерах. Образцы каждой из композиций выдерживались при 54°С в течение 14 дней (официальный метод CIPAC МТ 46.3) и их состояние проверялось после теста: текучесть оставалась неизменной по сравнению с образцом, хранимом при комнатной температуре, и не возникало отложений или разделения фаз. Важно отметить, что стабильность является важным параметром, который следует учитывать, поскольку, как хорошо известно специалистам в данной области, водные жидкие составы на основе гуминовых кислот обычно имеют проблемы со стабильностью, что создает проблемы реологического типа (модификация вязкости, как правило, с очень высоким увеличением) или связанные с этим проблемы (разделение фаз и седиментация), которые усложняют или делают невозможными обработку и применение на местах использования.
Данная проблема усугубляется в случае уже готовой смеси формулировки, таких как, в частности, приводимые в настоящем документе, в которую одновременно входят гуминовые кислоты и фульвокислоты в высокой концентрации с другими питательными веществами, такими как аминокислоты в кислой среде.
Также было обнаружено, что конечный рН формулировки не изменился, это означает, что химические формы гуминового вещества (леонардита) в формулировке остаются кислотными и засоление не происходит.
Пример 5: использование композиции по настоящему изобретению в качестве биостимулятора.
Для проверки биостимулирующего действия композиции по настоящему изобретению был проведен биотест, в котором активность измерялась при помощи метода Audus (1972), обновленного Нарди и сотрудниками (Nardi et al, 1996; Ertani et al, 2013; Pizzeghello et al, 2013).
Ауксиноподобную (IAA-подобная), гиббереллиноподобную (GA-подобная) и цитокиноподобную (CK-подобная) активность тестируют для каждого продукта посредством применения четырех разведений формулировки (1:10, 1:100, 1:1000, 1:10000) с тремя биологическими репликами и тремя техническими репликами.
Для каждого раствора гормоноподобная активность была измерена для 180 семян (в общей сложности - для 720 семян по каждому виду гормональной активности и продукта); полученные результаты взвешивались для сравнения с контрольной группой в стерильной воде и другой группой с использованием эталонных гормонов (IAA, индолилуксусная кислота, для ауксинподбного эффекта; GA3, гиббереллиновая кислота, для гиббереллинподобного эффекта и ВАР, бензиламинопурин, для цитокинподобного эффекта).
Результаты (фигура 1) были перепроверены при помощи теста Duncan (P≤0,05) и программного обеспечения SPSS.
Выводы из результатов:
- Ауксинподобный эффект: продукты, протестированные для примеров 1 и 3, с разбавлением 1:100 демонстрируют ауксиноподобный (IAA-подобный) эффект на растении, эквивалентный индуцированному в контрольной группе с применением IAA в концентрации 0,1 част./млн.
- Гиббереллиновый эффект: продукты, протестированные для примеров 1 и 3, не продемонстрировали гиббереллиноподобный (GA-подобный) эффект.
- Цитокиновый эффект: продукты, протестированные для примеров 1 и 3, только в примере 3, где применялось разбавление 1:10000, демонстрируют цитокиноподобный (CK-подобный) ответ на растении, эквивалентный индуцированному в контрольной группе при применении ВАР в концентрации 2 част./млн.
Пример 6: использование композиции по настоящему изобретению в качестве удобрения.
Для проверки действия в качестве удобрения композиции по настоящему изобретению были проведены испытания в реальных условиях на различных видах культур растений, в ходе которых сравнивались результаты культиваций, на которых применялись композиции по настоящему изобретению, с результатами культиваций, на которых композиции не применялись.
Отметим, что в некоторых тестах смеси изготавливались на месте использования вместе с другими фитосанитарными продуктами, причем признаков возникновения каких-либо проблем не было выявлено, что подтверждает заявленный функциональный аспект применения «резервуарной смеси» ("tank-mix") представленных композиций.
2
Тест на посевах нектаринов крупных сортов в Вальдивии (Бадахос). Урожай состоял из четырех блоков площадью 70 м с посадочной сеткой 5 м × 2,8 м. Применялась фертигация с использованием композиции 1 по настоящему изобретению (пример 1) с 4 0-минутным орошением. Три дозы по 5 кг/га композиции 1 по настоящему изобретению были применены с промежутками в 10 дней между дозами, с общей дозой в цикле 15 л/га. В таблице 5 показан результат теста; как можно видеть, композиция 1 оказала существенный эффект на средний вес фруктов, полученный после обработки.
Статистический анализ: LSD All-Pairwise Comparisons Test, Alpha 0.05.
Тест на посевах помидоров сорта Н-8810 с сеткой посадки 30000 растений/га в Марисме-Лебрихе (Севилья), с капельным орошением. Применялась фертигация с использованием композиции 1 по настоящему изобретению (пример 1) с 90-минутным орошением. Сначала применялась первая доза 5 л/га, затем, через 3 недели, применялась вторая доза 2,5 л/га, таким образом общая доза в цикле составила 7,5 л/га. В таблице 6 показан результат теста, подтверждающий, что использование композиции 1 оказало существенный эффект на увеличение среднего веса всего растения и среднего веса корня.
Статистический анализ для среднего веса всего растения: LSD All-Pairwise Comparisons Test, Alpha 0,05, стандартная ошибка: 11,445, С.V.: 20,90.
Статистический анализ для среднего веса корня: LSD All-Pairwise Comparisons Test, Alpha 0,05, стандартная ошибка: 1,5391, С.V.: 22,99.
2
3
3
Тест на богарном выращивании мягкой пшеницы сорта Валбона с дозой семян 200 кг/га в Арахале (Севилья) с размером поля 6700 м. Композиция 3 применялась (см. пример 3) на листьях с использованием 200 л/га жидкости. Была применена одна единая доза 1,5 л/га. Для обработки использовалась композиция 3 (пример 3), смешанная с 20% метсульфурон-метилом вес/вес, послевсходовым гебрицидом в дозе 37,5 г/га, 20% флуроксипиром, послевсходовым гербицидом в дозе 375 см/га, алкилполигликолем (эфир) 20% масса/объем и адгезивным поверхностно-активным веществом в дозе 450 см/га.
Через 6 дней после применения композиции 3 на растениях тестируемых посевов не наблюдалось никаких симптомов фитотоксичности. В таблице 7 приводятся результаты данного теста. Как можно видеть, использование композиции 3 дало увеличение количества урожая на 3,30% по сравнению с контрольной группой. Это также оказало важное влияние на количество колосьев, их вес и количество белка.
Статистический анализ: LSD All-Pairwise Comparisons Test, Alpha 0.05.
Тест на посевах кукурузы сорта PR33Y72 (Pioneer) на плантации в Гвадальпералесе (Бадахос) с капельным орошением двумя дозами 2,5 л/га композиции 3 (пример 3). Объем жидкости: 330 л/га. Композиция 3 смешивалась с 2,25% форамсульфуроном, послевсходовым гебрицидом в дозе 2,5 л/га, 4,4% темботрионом масса/объем (44 г/л) в дозе 1,5 л/га. Композиция содержала изоксадифен-этил (противоядие) 2,2% масса/объем (22 г/л), послевсходовый гебрицид.
Во втором применении композиция 3 смешивалась с 1,8% масса/объем абамектином, инсектицидом, в дозе 1 л/га.
Ни через 7 дней после первого применения, ни через 7 дней после второго применения в культуре не было выявлено никаких симптомов фитотоксичности. В таблице 8 показаны результаты данного теста; как можно видеть, использование композиции 3 дало значительное увеличение средней массы всего растения.
Статистический анализ: LSD All-Pairwise Comparisons Test, Alpha 0,05, стандартная ошибка для среднего веса растения: 10306, C.V.: 3,33 и стандартная ошибка для среднего роста растения: 1.2255, C.V.: 3,11.
Тест на богарном выращивании ячменя сорта Volley в Ла-Мударре (Вальядолид), с разовой дозой 1,5 л/га композиции 3 (пример 3). Объем жидкости: 153,1 л/га. Для обработки композиция 3 (пример 3) смешивалась с 2,4 D кислотой 60% масса/объем, ЕС, послевсходовым гербицидом в дозе 0,6 л/га.
Симптомов фитотоксичности посевов не наблюдалось. В таблице 9 приводятся результаты данного теста. Как можно видеть, использование композиции 3 дало увеличение объема производства на 26,05% по сравнению с контрольной группой.
Статистический анализ: LSD All-Pairwise Comparisons Test, Alpha 0,05.