IT201700003899A1

IT201700003899A1 - Metodo per la preparazione di un fertilizzante ad uso agricolo, nonche’fertilizzante cosi’ preparato

Info

Publication number: IT201700003899A1
Application number: IT102017000003899A
Authority: IT
Inventors: Paolo Girelli
Original assignee: Ilsa S P A
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-16

Description

METODO PER LA PREPARAZIONE DI UN FERTILIZZANTE AD USO AGRICOLO, NONCHE’ FERTILIZZANTE COSI’ PREPARATO

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione riguarda un metodo per la preparazione di un fertilizzante ad azione specifica, nonché un fertilizzante ad uso agricolo realizzato con tale metodo.

Definizioni

Nel presente testo, con l’espressione “fertilizzante” o derivate si intende un prodotto noto come Fertilizzante Nazionale – Prodotto ad azione specifica (categoria contemplata nell’all. 6 D.Lgs. n.75/2010 e successive modifiche e integrazioni)

Nel presente testo, con l’espressione “umidità relativa” o derivate si intende l’umidità determinata secondo il metodo ufficiale III.1 “Determinazione dell’umidità” pubblicato in Gazzetta Ufficiale della Repubblica Italiana del 5/8/1986 n° 180 – D.M 24/3/86;

Nel presente testo, con l’espressione “sostanza organica proteica” o derivate si intende la sommatoria degli aminoacidi totali analizzati dopo idrolisi acida, come previsto dal metodo ufficiale “Determinazione degli aminoacidi totali” pubblicato in Gazzetta Ufficiale 10/4/06 n° 84 - DM 15/3/2006 Suppl. n° 9 Allegato 1.

Nel presente testo, con l’espressione “granulo” o derivate si intende un solido granulare avente granulometria prevalente compresa tra 2 mm e 5 mm.

Nel presente testo, con l’espressione “microgranulo” o derivate si intende un solido granulare avente granulometria prevalente compresa tra 0,5 mm e 2 mm.

Nel presente testo, con l’espressione “polvere” o derivate si intende un solido avente granulometria prevalente compresa tra 0,01 mm e 0,5 mm.

Stato della Tecnica

Sono noti processi industriali per la preparazione di prodotti impiegabili come fertilizzanti in agricoltura a partire da pelli bovine, ovo-caprine o altre pelli di origine animali. In tali noti processi le pelli, previa idrolisi statica o dinamica almeno parziale, sono essiccate alla fiamma o con aria calda a temperature variabili fra 250 °C e 100 °C.

A seconda del processo a cui sono sottoposti, tali prodotti sono noti in commercio (D.Lgs. n. 75/2010 e successive modifiche) con il nome di “cuoio torrefatto”, “pelli e crini” oppure “cuoio e pelli idrolizzati”.

Tali prodotti, classificati tutti come concimi organici azotati, sono tutti accomunati da alcuni svantaggi, in particolare la non utilizzabilità di tutta la proteina delle pelli di partenza e la non totale utilizzabilità della proteina da parte della pianta.

Al fine di superare tali svantaggi, la stessa Richiedente ha già messo a punto un processo di idrolisi dinamica controllata in tre fasi a temperatura crescente e tempi di idrolisi decrescenti e successiva disidratazione a umidità controllata.

Il prodotto in uscita da tale processo è una Gelatina Idrolizzata per uso agricolo (così come ad oggi registrata e prevista dal D.Lgs. n. 75/2010 e successive modifiche) in cui la proteina è totalmente utilizzabile nel ciclo vegetativo delle colture ed in cui gli amminoacidi della stessa sono preservati nelle loro caratteristiche e quindi attivi con tutte le loro proprietà.

Pur assolvendo egregiamente ai suoi compiti, tale processo può essere migliorato in termini di selettività del prodotto e di impatto ambientale dello stesso, ed in particolare in termini di efficacia del prodotto non solo in termini di nutrizione per le piante (effetto ormai noto e dimostrato) bensì anche su possibili azioni secondarie e specifiche del prodotto.

Presentazione dell’invenzione

La presente invenzione riguarda un metodo per la preparazione di un fertilizzante che potrà comprendere le fasi di:

a) predisposizione di sole pelli bovine di tipo wet blue conciate con sali basici di cromo;

b) idrolisi di tali pelli bovine in una o più autoclavi mediante immissione in queste ultime di vapore saturo fino ad una pressione di lavoro massima compresa fra 5,0 bar e 6,5 bar, in modo da ottenere un fertilizzante da essiccare avente preferibilmente un’umidità relativa compresa fra il 30% e il 60%;

c) essiccazione del fertilizzante fino ad un’umidità relativa inferiore al 15%, preferibilmente ad una temperatura massima compresa fra 120 °C e 130 °C.

Grazie a tale metodo, è possibile ottenere un prodotto fertilizzante particolarmente efficace sia sul seme che sulle piante, ad azione specifica.In particolare, il fertilizzante ottenuto con il metodo di cui sopra è impiegabile come biostimolante attivatore proteico della rizosfera (azione specifica sul suolo).

Più in generale, il fertilizzante ottenuto con il metodo di cui sopra è impiegabile per attivare un suolo di coltura, con benefici sia sul terreno che sulla pianta.

Esso è infatti capace di aumentare la capacità di ritenzione idrica del suolo, conservandone la fertilità residua ed aumentandone l’attività microbica.

Sulla pianta, poi, il fertilizzante ottenuto con il metodo di cui sopra è capace di aumentare la sostanza secca, migliorandone lo sviluppo radicale ed aumentandone l’ efficienza fotosintetica ed il contenuto di acidi fenolici.

Il fertilizzante secondo l’invenzione potrà avere la seguente composizione:

(A) almeno il 70% in peso, preferibilmente il 75% in peso, di sostanza organica proteica;

(B) meno del 15% in peso di umidità relativa;

(C) il resto di ceneri inorganiche.

Le percentuali in peso sono relative al peso totale del fertilizzante. La somma delle componenti (A), (B) e (C) è il 100% della composizione del fertilizzante.

L’immissione del vapore nelle una o più autoclavi potrà avvenire nel seguente modo: b’1) prima immissione di vapore fino ad una prima pressione di lavoro compresa fra 2 bar e 3,5 bar;

b’2) scarico della condensa formatasi durante la fase b’1) di prima immissione di vapore fino a raggiungere una prima pressione di lavoro minima compresa fra 1 bar e 1,5 bar;

b’3) seconda immissione di vapore fino a d una seconda pressione di lavoro corrispondente a detta pressione di lavoro massima compresa fra 5,5 bar e 6,5 bar. La fase b) di idrolisi potrà includere una fase b’’) di contatto fra le pelli bovine e il vapore per un tempo di reazione compreso fra 1 sec e 60 min, preferibilmente compreso fra 10 min e 20 min oppure fra 20 min e 30 min.

Opportunamente, la fase b’’) di contatto fra le pelli bovine e il vapore potrà avvenire successivamente alla fase b’) di immissione di vapore saturo nelle una o più autoclavi.

In una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva dell’invenzione, si potranno utilizzare autoclavi rotanti, in modo che l’immissione del vapore saturo e/o il contatto fra le pelli bovine e il vapore immesso potrà avvenire con l’autoclave in rotazione.

La fase b) di idrolisi potrà vantaggiosamente includere una fase b’’’) di scarico dall’autoclave della condensa formatasi durante la fase b’) di immissione di vapore saturo ed eventualmente durante la fase b’’) di contatto fra le pelli bovine e il vapore immesso, fino a raggiungere la pressione ambiente.

Successivamente alle fasi a) e b) di cui sopra e prima dell’essiccazione, vi potrà essere una fase di pulizia del fertilizzante da essiccare per eliminare eventuali corpi estranei, preferibilmente mediante un nastro magnetico per allontanare corpi metallici quali ad esempio chiodi o pinze utilizzati durante la lavorazione della pelle.

Il fertilizzante essiccato potrà poi essere raffreddato fino ad una temperatura prossima a quella ambiente, e preferibilmente potrà poi essere vagliato per ottenere un prodotto avete granulometria predeterminata.

Preferibilmente, il fertilizzante sarà in forma di pellet, granulo, microgranulo o polvere.

Il fertilizzante così preparato potrà essere impiegato in agricoltura sui semi oppure direttamente sulle piante. Più in particolare, il fertilizzante potrà essere somministrato al momento della semina del seme o del trapianto della pianta.

Il dosaggio del fertilizzante nel terreno potrà essere compreso fra 25 Kg/ettaro e 50 Kg/ettaro.

Opportunamente, il fertilizzante potrà essere localizzato in prossimità del seme o della pianta ad una distanza compresa tra 0,1 cm e 10 cm dallo stesso, su di un lato o su entrambi i lati, e ad una profondità tra 0,1 e 10 cm dal livello del suolo.

Il fertilizzante potrà essere somministrato in banda continua o interrotta, oppure con sezioni di banda di lunghezza compresa fra 2 cm e 10 cm in corrispondenza del seme o della pianta.

L’invenzione potrà essere meglio compresa alla luce dei seguenti esempi, che vengono forniti a mero scopo illustrativo e non limitativo dell’invenzione.

Esempio 1 – preparazione del fertilizzante

Per preparare il fertilizzante (negli esempi successivi APR) si inseriscono le pelli bovine di tipo wet blue conciate con sali basici di cromo in un’autoclave rotante e la si pone in rotazione. Successivamente si immette in autoclave vapore saturo fino ad una pressione di lavoro compresa di 2,5 bar, poi si scarica la condensa formatasi fino ad una pressione di lavoro di 1,5 bar e poi si immette di nuovo vapore in autoclave fino ad una pressione di lavoro di 6 bar per circa 20 minuti, sempre mantenendo l’autoclave in rotazione. Trascorso tale tempo di reazione, viene aperta la valvola di scarico vapore, e scaricata la pressione di vapore residua e tutte le sostanze liquide condensate fino a raggiungere la pressione atmosferica. A questo punto il reattore viene aperto in sicurezza scaricandone il contenuto (materiale idrolizzato palabile e gelatinoso), che verrà sottoposto a successiva essiccazione previa vagliatura per eliminarne eventuali corpi estranei (legno, ferro, etc…).

Il prodotto viene poi successivamente disidratato per via termica, passando da un contenuto in acqua del 35-50% fino ad un prodotto solido essiccato ad umidità variabile tra 8 e 13%. L’essiccazione è ottenuta per mezzo di un essiccatoio del tipo “Rotary disk drier”, alimentato con vapore saturo a 9 bar.

Il prodotto in uscita dall’essiccatoio, avente temperatura prossima 90°C, viene raffreddato per mezzo di un raffreddatore in corrente di aria ambiente (raffreddatore a cilindro rotante in controcorrente).

Esempio 2 – Studio degli effetti generati dall’impiego del prodotto APR su piante coltivate Attività biostimolante

La nutrizione, durante tutti gli studi eseguiti, è stata fatta applicando una soluzione Hoagland, che contiene tutti gli elementi nutritivi (macro, meso e micro elementi) tali da permettere la massima espressione fisiologica della pianta. Questi vengono apportati con il mezzo acqua, ad intervalli regolari, per tutto il ciclo di prova.

Dopo opportune valutazioni e pre-test a diverse concentrazioni si è deciso che la dose di APR di “non interferenza” poteva essere individuata con una quantità tale di APR che apportasse il 2,5% di N rispetto al fabbisogno complessivo della pianta durante tutto il suo ciclo di crescita.

Nei pre-test, nei quali si erano usati due livelli di APR, il primo contribuiva per il 5% del fabbisogno di N ed il secondo per il 2,5 %. Entrambi i test, attuati in laboratorio, in ambiente controllato per un periodo di 60 giorni, hanno confermato che questi apporti nutrizionali non modificano l’espressione macro della pianta, essendo sotto soglia di percezione nutrizionale.

Per prudenza si è perciò scelto la dose minore, quella che apporta il 2,5,% di N, che quindi non può interferire con la fase di macro-nutrizione e che perciò, se avesse determinato risposte diverse rispetto al controllo, poteva ragionevolmente essere imputata di aver interferito nelle vie metaboliche.

Al fine di misurare con precisione la biomassa aerea e radicale, nel medio periodo, senza interferenze nutrizionali provenienti dall’ambiente suolo, le piante sono state poste in appositi contenitori, detti rizotroni, di forma cilindrica e rettangolare e quindi all’interno di una serra climatizzata. Alla fine della prove i rizotroni possono essere aperti, le radici intere lavate, raccolte e pesate.

La specie scelta come modello, ovvero indicatrice delle eventuali bio-stimolazioni è stata una pianta foraggera annuale: Lolium multiflorum.

Questo perchè si tratta di una specie a ciclo lungo, anche 8-10 mesi, con profondi apparati radicali, che sviluppa anche in condizioni di temperature medio basse (fino ad 8-10 °C), e che può essere raccolta, mediante taglio della parte aerea, diverse volte durante il suo ciclo di crescita, fornendo così non solo il valore finale della biomassa aerea ma anche i ritmi di crescita.

Rizotroni cilindrici:

Il rizotrone ha 10 cm di diametro ed è alto 1 m.

Alla base è stato posto del ghiaino grosso per evitare la perdita di substrato (5 cm). Il rizotrone è stato riempito con HPSS, ovvero con sabbia silicea pura al 99,8 %.

Per fare in modo che l’apparato radicale potesse incontrarlo durante tutto il suo sviluppo, il prodotto APR è stato distribuito in 3 strati:

strato 1 a 15 cm dal bordo superiore,

strato 2 a 30 cm dal bordo superiore,

strato 3 a 40 cm dal bordo superiore.

5 plantule di Lolium multiflorum sono state trapiantate in ogni rizotrone distribuendole lungo la circonferenza, a 1,5 cm dal bordo (4 esterne) ed una centrale.

Rizotrone rettangolare:

Un prototipo di rizotrone rettangolare è stato collaudato nel primo ciclo di prova e poi utilizzato nel secondo. Il rizotrone ha dimensioni: 9 cm x 49 cm x 100 cm. La distribuzione di APR ha seguito quanto fatto precedentemente. Il rizotrone è stato diviso a metà da un setto centrale: una parte è stata dedicata al controllo mentre nell’altra metà è stato fornito un quantitativo di 0.084 gr di APR. In un lato lungo sono state trapiantate 20 piante.

Prove

Prima prova

Nella prima prova le tesi a confronto sono state:

1. Soluzione Hoagland 97,5% APR 2,5%

2. Soluzione Hoagland 97,5%

3. Soluzione Hoagland 100%

Dove 100% e 97,5 % significano che si è apportato, in modo frazionato, l’intera domanda di nutrienti delle piante, od una frazione ridotta del 2,5%, integrato poi da quanto apportato da APR dal quale peraltro ci si è attesa una funzione diversa da quella nutrizionale.

Le piante sono state poste in una serra climatizzata con temperatura minima impostata a 10°C e la prova è proseguita per 150 giorni.

I rilievi eseguiti sono stati:

1. Biomassa aerea fresca: dopo 2 settimane dal trapianto con frequenze ad ogni due settimane in base alla stagione.

2. Altezza ed accestimento.

3. Immagini delle radici ogni 30 giorni a partire da DAP30

4. Biomassa radicale fresca e secca, lunghezza apparato radicale a fine prova.

Risultati prima prova

I risultati della prima prova di cui sopra possono essere riassunti nella seguente tabella:

Tesi Lungh. Radic. (cm) Biom. Fr. aerea (g) Biom. Fr. Radic. (g) Shoot / Root ratio Hoagland 97,5% 41,7 26,9 33,5 /- 7,2 0,82

Hoagland 97,5% 48,3 29,8 31,9 /- 1,06 0,93

APR 2,5%

Hoagland 100% 52,3 28,8 35,9 /- 6,2 0,80

I dati qui esposti confermano che apportare solo il 97,5% del fabbisogno azotato non determina differenze statisticamente significative dall’apporto del 100% anche si i dati del 97,5% sono tendenzialmente inferiori al 100% Hoagland (soluzione nutritiva minerale) sia per la lunghezza radicale, la biomassa fresca aerea e la biomassa fresca radicale. Perciò i dati ottenuti delle due altre tesi sono perfettamente confrontabili, in termini di produttività della pianta, dove si vede che APR ha determinato un leggero aumento, non significativo, della biomassa aerea ed una minore biomassa radicale.

Tutti i dati perciò possono perciò essere guardati sotto altri punti di vista. Il primo, evidenziato nella tabelle Shoot/Root, mostra come passando dalle tesi con sola soluzione minerale a quella nella quale il prodotto APR è stato aggiunto, il rapporto è tendenzialmente più alto ad indicare una maggiore efficienza del sistema: la pianta a parità di biomassa radicale ha sviluppato più massa aerea, ovvero ha investito di più nello sviluppo di fusto e foglie.

Il secondo dato interessante è nella variabilità della massa radicale: dove le tesi con soluzione minerale fluttuano anche del 25% attorno alla media, mentre la tesi con aggiunta di APR oscilla solo del 3%. Si è perciò eseguita un’analisi statistica della fluttuazioni qui sotto rappresentata:

Tesi Medie Deviazione

Standard della

biomassa

Hoagland 97,5% 5,38

Hoagland 97,5% 0,88

APR 2,5%

Hoagland 100% 4,69

Il dato conferma, anche statisticamente, che le piante trattate con il prodotto APR hanno risposto in maniera molto più omogenea alla nutrizione minerale mostrando basse variazioni di biomassa attorno ai valori medi, significativamente inferiori a quelle che si sono avute con la sola nutrizione minerale.

Se ne conclude pertanto che vi è certamente stata una interazione non nutrizionale tra la pianta ed il sistema suolo-nutrienti, e che questa interazione è stata mediata dal prodotto APR applicato.

Seconda prova

La seconda prova, eseguita successivamente, è stata impostata come la prima. Non è stata però inserita la tesi Hoagland 97,5% , ritenendo non più utile il confermare il fatto che una piccola variazione della nutrizione azotata di fatto non modifica l’assetto nutrizionale della pianta e confrontando perciò solo e due tesi chiave:

a) Hoagland 100%

b) Hoagland 97,5% APR 2,5%

Anche in questo caso APR 2,5% sta a significare che l’apporto azotato di APR è stato solo del 2,5%.

Si sono inoltre utilizzati in parallelo entrambi i tipi di rizotrone (cilindrico e rettangolare) sia per valutare le performances delle piante in ambienti diversi e verificare se, questi ambienti, potessero determinare sperimentalmente risposte non omogenee tali quindi da compromettere la consistenza dei dati sia intenzionalmente per porre i sistemi radicali in ambienti diversi, anche limitanti, e valutare le variazioni nelle risposte indotte dai vari prodotti applicati.

Risultati seconda prova

I risultati della seconda prova di cui sopra possono essere riassunti nella seguente tabella:

Rizotrone Tesi Biom. Fr. Altezza Lungh. Biom. Fr. Biom. Secca Lungh.

aerea (g) cumul. (cm) Radic. (cm) Radic. (g) Radic. (g) Radic. (cm) Cilindr. H.97,5% 13,4 78,5 41,2 12,1 2,4 1,1

APR 2,5%

Cilindr. Hoagl.100% 11,8 76,8 47,3 8,9 1,8 1,3 Rett. H.97,5% 18,1 87,4 74,5 11,8 2,1 1,5

APR 2,5%

Rett. Hoagl.100% 17,6 90,3 75,1 13,1 2,5 1,3

Si può notare innanzitutto come le performances ottenute con i due modelli di studio, per la parte area (altezza cumulata e biomassa area fresca) non differiscano sostanzialmente, con il sistema cilndrico che ha limitato lo sviluppo delle piante in misura significativa rispetto a quello rettangolare, questo per il minor volume di substrato a disposizione.

All’interno di ogni modello però si nota come non vi siano differenze di prestazioni tra l’apporto dei nutrienti tutti da soluzione minerale (Hoagland 100%) e quello con apporto minerale il prodotto APR (Hoagland 97,5% e APR 2,5%). Tale dato è confermato dall’esame dei dati biometrici relativi alla lunghezza dell’apparato radicale.

Per quanto riguarda le masse radicali, fresche e secche, si può notare come, analogamente a quanto visto nella prova precendente, la tesi Hoagland 97,5% APR 2,5% ha determinato una biomassa radicale, fresca e secca leggermente inferiore a quella della tesi Hoagland 100%.

Ma anche in questo caso si è avuto un Shoot/Root ratio che, nel rizotrone più performante (rettangolare) mostra un valore significativamente più degli altri per la tesi che ha avuto la soluzione minerale il prodotto organico APR: e questo a conferma quanto visto nell’esperimento precedente.

Si è infine esaminata la variabilità dei valori biometrici espressi dalle piante per valutare se, anche in questo secondo esperimento, l’applicazione delle diverse tesi avesse determinato risposte diverse, in termini di variabilità, da parte delle piante. L’analisi dei dati, con l’evidenziazione delle medie, delle medie e la deviazione standard, le medie e l’errore standard (FIG. 1), mostra con chiarezza come la tesi Hoagland 97,5 % APR 2,5 %, abbia avuto in entrambi i modelli di crescita – rizotroni- diversi una significativa minore variabilità tra le ripetizioni rispetto alla tesi Hoagland 100%.

Da quanto osservato e misurato nei due esperimenti condotti, si può pertanto concludere che l’aggiunta del prodotto APR ad una soluzione nutritiva minerale ha determinato:

a) una biomassa fresca aerea uguale o superiore alla tesi minerale Hoagland 100%;

b) un rapporto Shoot/Root (foglia/radice) superiore alla sola soluzione nutritiva minerale;

c) una minore variabilità tra le piante – biomassa fresca radicale- rispetto alla soluzione nutritiva minerale;

d) una biomassa radicale fresca, nel modello cilindrico, simile a quella del modello rettangolare e superiore a quella della soluzione solo minerale.

I valori relativi a Shoot/Root e alla variabilità sono anche risultati statisticamente significativi.

Conclusioni

Le minori masse radicali della tesi con prodotto APR ed un migliore rapporto foglia/radice sono indice di un superiore benessere fisiologico e di una superiore facilità di assorbimento dei nutrienti nella crescita: si tratta quindi di un chiaro effetto di biostimolazione, del tutto indipendente dall’apporto nutrizionale, considerati il basso ed ininfluente dosaggio di Azoto contenuto nel prodotto APR, in altre parole le piante trattate con il prodotto organico APR tendono a meglio utilizzare le risorse in generale e soprattutto l’energia utilizzata per la fotosintesi ed a destinarle nella porzione aerea che, ai fini produttivi, è senz’altro dominante, avendo così, per unità di massa radicale, una superiore biomassa fogliare.

Esempio 3 – Valutazione dell’attività biostimolante di APR in piante di mais Attività biostimolante

Le plantule di mais sono state coltivate in vasi contenenti un substrato di sabbia quarzifera. Le prove sono state eseguite all’interno di una cella climatica in condizioni controllate di fotoperiodo, umidità, temperatura e intensità luminosa. I vasi contenenti sabbia e /- APR sono stati preparati 5 giorni antecedenti l’inizio della prova sperimentale. Questa fase preparatoria è stata eseguita al fine di consentire il rilascio di nutrienti dal prodotto APR ad opera di processi di degradazione microbica. APR rilascia piccole molecole (es. piccoli peptidi e amminoacidi) che possono essere biodisponibili alle piante mediante assorbimento radicale.

I semi di mais sono stati lasciati germinare al buio per 3 giorni prima del trasferimento nei vasi contenenti sabbia /- APR. Ad ogni vaso è stato aggiunto un volume di soluzione nutritiva pari a 100 mL. La soluzione nutritiva (Hoagland) è stata aggiunta a giorni alterni per un numero complessivo di somministrazioni pari a 7. Dopo 15 giorni di crescita in vaso le piante sono state raccolte ed analizzate.

Prima prova sperimentale

Inizialmente sono state testate le seguenti condizioni sperimentali: Hoagland 1 (H1), Hoagland 2 (H2), Hoagland 3 (H3), Hoagland 1 -5% N N APR (H1A), Hoagland 2 -5% N N APR (H2A), Hoagland 3 -5% N N APR (H3A). Per valutare l’efficienza fotosintetica e la crescita di plantule di mais in assenza di soluzione nutritiva, è stata considerata anche la condizione sperimentale (0) in cui alle piante veniva somministrata H2O negli stessi giorni e nella stessa quantità della soluzione Hoagland fornita alle piante cresciute nelle altre condizioni sperimentali. In aggiunta, per valutare l’effetto del solo apporto di APR, è stata considerata la condizione sperimentale in cui alle piante veniva fornito il 5% di N da APR corrispondente al 5% di N della soluzione H1. Negli ultimi tre casi, la quantità di APR presente nei vasi corrispondeva ai mg di prodotto necessari ad assicurare l’apporto di N che veniva ridotto nelle soluzioni Hoagland. I calcoli delle quantità di prodotto sono stati effettuati considerando la percentuale media di N in APR che è pari a 12.5% (p/p). Il quantitativo di APR fornito alle piante nelle specifiche condizioni sperimentali è indicato nella seguente tabella:

Trattamento mg N apportati dalla mg N APR* mg APR Hoagland in 7 appl.

0 0 - -

H1 14,7 - -

H2 29,4 - -

H3 58,8 - -

0 5% APR(H1A) 0 1,47 11,76 H1–5%N+N APR(H1A) 13,97 0,73 5,88 H2–5%N+N APR(H2A) 27,93 1,47 11,76 H3–5%N+N APR(H3A) 55,86 2,94 23,52

* I mg N APR corrispondono al 5% di N della soluzione Hoagland

** il 5% in questo caso corrisponde al 5% di N della H1

Le quantità degli altri macro elementi e dei microelementi aggiunti alla soluzione nutritiva erano le stesse per tutte le condizioni sperimentali: 200 µM MgSO4*7H2O, 40 µM KH2PO4, 70 µM Fe e microelementi. KCl e CaCl2 sono stati aggiunti a H1A, H2A e H3A per garantire alle piante la stessa quantità di K e Ca ricevuta dalle piante cresciute in presenza delle soluzioni H1, H2 e H3. Per ogni condizione sperimentale sono stati preparati 5 vasi in cui sono state cresciute le piante di mais con una densità di 1 pianta per vaso. In tal modo sono state ottenute 5 repliche biologiche per tesi. Al termine del periodo di crescita è stata misurata l’efficienza fotosintetica mediante SPAD (analisi in vivo). Le piante sono state quindi raccolte, separate in foglie e radici e di ognuna è stato determinato il peso fresco. I campioni vegetali sono stati in seguito trasferiti in stufa a 65-70°C per un periodo di 3 giorni e di ognuno è stata eseguita la misurazione del peso secco. Negli stessi campioni è stato quantificato il contenuto di N.

Risultati prima prova

I valori di SPAD misurati nelle piante cresciute in presenza di soluzione nutritiva o del solo APR sono risultati tutti significativamente maggiori (p<0.05) dei valori determinati nelle piante a cui è stata fornita solo acqua (Fig. 2). Le piante a cui era stato somministrato APR come unica fonte di N presentavano, tuttavia, valori di SPAD più bassi rispetto a quelli misurati nelle piante allevate con soluzione Hoagland /- APR.

L’analisi del peso secco non ha evidenziato differenze significative nella produzione di biomassa fogliare tra piante cresciute in presenza di H2 e H3. I valori misurati risultavano comunque maggiori di quelli riscontrati per le piante cresciute nelle altre condizioni sperimentali, ad eccezione di quelle allevate in H3A. Quando alle piante veniva fornita solo acqua, la biomassa fogliare risultava comparabile a quella delle piante a cui veniva somministrato solo APR (Fig.3).

La crescita delle radici è risultata fortemente influenzata dalla disponibilità di N nella soluzione nutritiva, poiché tendeva ad aumentare nelle piante cresciute con la più elevata concentrazione di N (Fig.4). I valori maggiori di peso secco radicale sono stati misurati per le piante della condizione H3A.

E’ interessante notare come il rapporto tra peso secco delle radici/ peso secco delle foglie aumenti in modo significativo nelle piante cresciute in H3A rispetto agli altri trattamenti. L’aumento di questo rapporto è particolarmente significativo per verificare l’effetto biostimolante del prodotto APR alle dosi di N testate (Fig.5).

Seconda prova sperimentale

E’ stata eseguita un’ulteriore prova sperimentale utilizzando quantità minori di APR rispetto a quelle utilizzate nella prova precedente, valutando la crescita vegetale e l’efficienza fotosintetica. In particolare, sono state testate delle condizioni sperimentali in cui il rapporto tra azoto organico fornito da APR e l’azoto inorganico fornito dalle soluzioni nutritive, risultasse minore di quello precedentemente utilizzato. Ciò è stato deciso dopo un’accurata valutazione della letteratura corrente, in cui viene proposto da alcuni autori un possibile effetto di inibizione dell’N organico sull’assorbimento dell’N inorganico.

Le condizioni sperimentali sono state così siglate: Hoagland 1 (H1), Hoagland 2 (H2), Hoagland 3 (H3), Hoagland 1 -2.5% N N APR (H1A1/2), Hoagland 2 -2.5% N N APR (H2A1/2), Hoagland 3 -2.5% N N APR (H3A1/2), come da seguente tabella. Negli ultimi tre casi, la quantità di APR presente nei vasi corrispondeva ai mg di prodotto necessari ad assicurare l’apporto di N che veniva ridotto nelle soluzioni Hoagland (riduzione pari al 2.5%). I calcoli delle quantità di prodotto sono stati effettuati considerando la % N dell’APR pari a 12.5% (p/p).

Trattamento mg N apportati dalla mg N APR* mg APR Hoagland in 7 appl.

0 0 - -

H1 14,7 - -

H2 29,4 - -

H3 58,8 - -

H1–2,5%N+N APR(H1A) 14,33 0,37 2,94 H2–2,5%N+N APR(H2A) 28,67 0,73 5,88 H3–2,5%N+N APR(H2A) 57,33 1,47 11,76 H3–5%N+N APR(H3A) 55,86 2,94 23,52

* I mg N APR corrispondono al 2,5% di N della soluzione Hoagland

In aggiunta alle nuove condizioni sperimentali, sono state nuovamente testate la condizione “0” (controllo), in cui le piante venivano supplementate solo con acqua distillata, e la condizione H3A, individuata come quella in cui il rapporto peso secco delle radici/ peso secco delle foglie risultava incrementato rispetto alle altre condizioni testate nella precedente prova.

Le piante sono state allevate con le stesse modalità descritte nella precedente prova sperimentale, mantenendo invariato il numero di repliche biologiche per trattamento.

Risultati seconda prova

I dati ottenuti non hanno evidenziato un effetto significativo dei diversi apporti di N sull’efficienza fotosintetica delle piante (SPAD), ad eccezione del caso in cui le piante venivano cresciute in H3A; in questo caso infatti, si è osservato un incremento di tale parametro nelle piante supplementate con N inorganico e /-APR rispetto alle piante a cui veniva fornita solo acqua (Fig.6).

Per quanto riguarda la crescita vegetale, il peso secco della porzione epigea delle piante cresciute nella condizione “0” era minore rispetto a quello misurato per le piante allevate in presenza di N.

Non si sono tuttavia riscontrate differenze significative in termini di peso secco fogliare tra piante a cui sono state somministrate diverse quantità di N inorganico e APR (Fig. 7).

Al contrario, l’analisi del peso secco radicale ha evidenziato importanti differenze tra piante cresciute in presenza delle sole soluzioni nutritive Hoagland e piante allevate con tali soluzioni (con riduzione del 2.5% N) e addizionate con APR (Fig.8).

In particolare, il rapporto peso secco radici/peso secco foglie risultava maggiore nelle piante cresciute in presenza di APR (Fig.9). Tali risultati hanno pertanto confermato l’effetto biostimolante di APR, specialmente quando fornito a dosi molto basse, ovvero quando l’azoto organico fornito da APR era molto inferiore all’azoto inorganico fornito dalla soluzione nutritiva Hoagland.

Terza prova sperimentale

Successivamente è stata effettuata un’ulteriore prova sperimentale nella quale sono state testate le seguenti condizioni sperimentali: Hoagland 3 (H3), Hoagland 3 -2.5% N N APR (H3A1/2), Hoagland 3 -5% N N APR (H3A). Negli ultimi due casi i calcoli delle quantità di prodotto sono stati effettuati considerando la % N media APR pari a 12.5% (p/p). Hoagland 3 apporta 60 mg N in 7 applicazioni. Per ogni condizione sperimentale sono stati preparati 22 vasi in cui sono state cresciute le piante di mais con una densità di 1 pianta per vaso. Le piante sono state quindi raccolte, separate in foglie e radici e di ognuna è stato determinato il peso fresco. Al termine del periodo di crescita è stata effettuata determinazione del contenuto di zuccheri e di fenoli singoli. Inoltre, parte dei campioni vegetali sono stati collocati in stufa a 65-70°C per un periodo di 3 giorni e di ognuno è stata eseguita la misurazione del peso secco.

Risultati terza prova

In Fig.10 (A), sono riportati i pesi freschi delle foglie di mais trattato e non (controllo) con il prodotto oggetto di studio. Dai dati si evince che entrambe le quantità di APR utilizzate hanno incrementato la crescita delle foglie. In particolare, gli incrementi maggiori si sono verificati nelle condizioni sperimentali H3-2,5. Per quanto riguarda le radici (Fig. 10(B)) si osserva lo stesso trend riportato nel caso delle foglie.

In seguito, sono stati determinati i pesi secchi delle piante di mais. Per quanto riguarda i pesi delle foglie (Fig.11(F)) si osserva un significativo aumento del peso delle foglie nel trattato con APR ad entrambe le dosi saggiate, rispetto al controllo.

Per quanto concerne il peso secco delle radici (Fig.11(R)), i dati ottenuti sono in linea con quelli riportati nel caso delle foglie.

Effetto di APR sul metabolismo dei carboidrati semplici

I carboidrati hanno numerose funzioni biologiche nelle piante tra cui quella di fonte energetica e trasporto dell'energia. Il trattamento con APR ha prodotto nelle foglie di mais una considerevole variazione del contenuto di glucosio e fruttosio in quanto ha indotto una maggiore attività del metabolismo dei carboidrati. Il contenuto di fruttosio, per esempio, ha una differente risposta legata alle dosi di APR, comportamento tipico dei biostimolanti (Fig. 12 (parte superiore)). Nella radice (Fig. 12(parte inferiore)) si ha invece una maggiore produzione di fruttosio alla dose più bassa di APR, mentre il glucosio tende a diminuire.

Effetto di APR sul metabolismo degli acidi fenolici

E’ stato determinato il contenuto di alcuni acidi fenolici sia nelle foglie (Fig. 13(parte superiore)) e che nelle radici (Fig.13(parte inferiore)) delle piante di mais.

Nelle foglie il contenuto di acido caffeico incrementa rispetto al controllo in maniera proporzionale all’aumentare della quantità di APR distribuito (Fig. 4A). Differente è invece il trend per il contenuto di acido cumarico, si è verificato un incremento solamente alla dose più bassa ma diminuisce alla dose più alta del prodotto. Al contrario, per l’acido ferulico non è stato osservato un effetto significativo tra le dosi di APR, ma il suo contenuto diminuisce rispetto al controllo. Nel caso dell’acido idrossibenzoico è stato rilevato un decremento solamente alla dose più bassa di APR.

Nelle radici il contenuto degli acidi caffeico e ferulico hanno mostrato lo stesso trend: il loro contenuto non è aumentato alla dose più bassa di APR rispetto a controllo. Al contrario, si osserva un aumento che è dose-dipendente per il contenuto di acido cumarico. L’acido idrossibenzoico ha invece fornito una risposta legata alla dose di APR più alta alla minore concentrazione di APR utilizzata.

Conclusioni

Il prodotto APR ha dimostrato, dalle prove eseguite in condizioni sperimentali di laboratorio, di stimolare il metabolismo della pianta quando somministrato a livello subnutrizionale.

Gli effetti positivi sulla crescita sia dell’apparato fogliare che radicale sono stati osservati al dosaggio minore di H3 2,5% mentre, al dosaggio più alto, è stato osservato un effetto di minore entità ma maggiore se confrontato con le piante non trattate.

A livello del metabolismo dei carboidrati l’aggiunta di APR ha determinato un maggior consumo di fruttosio e glucosio rispetto alle piante non trattate. La dose minore di APR è quella che ha indotto un lieve incremento del contenuto di fruttosio nelle radici. Per quanto concerne il metabolismo degli acidi fenolici, APR ha incrementato il contenuto di acido caffeico nelle foglie e di acido cumarico nelle radici che è strettamente legato alla dose utilizzata.

Questi risultati dimostrano come la somministrazione di APR alle piante di mais allevate in condizioni controllate abbia prodotto effetti metabolici positivi.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per la preparazione di un fertilizzante comprendente le fasi di: a) predisposizione di pelli bovine; b) idrolisi di dette pelli bovine in almeno un’autoclave per ottenere un fertilizzante da essiccare; c) essiccazione di detto fertilizzante fino ad un’umidità relativa inferiore al 15%; in cui dette pelli bovine sono costituite esclusivamente da pelli bovine di tipo wet blue conciate con sali basici di cromo, detta fase b) di idrolisi includendo una fase b’) di immissione di vapore saturo in detta almeno un’autoclave fino ad una pressione di lavoro massima compresa fra 5,0 bar e 6,5 bar.
2. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase b’) di immissione di vapore include in sequenza le fasi di: b’1) prima immissione di vapore in detta almeno un’autoclave fino ad una prima pressione di lavoro compresa fra 2 bar e 3,5 bar; b’2) scarico da detta almeno un’autoclave della condensa formatasi durante detta fase b’1) di prima immissione di vapore fino a raggiungere una prima pressione di lavoro minima compresa fra 1 bar e 1,5 bar; b’3) seconda immissione di vapore in detta almeno un’autoclave fino a d una seconda pressione di lavoro corrispondente a detta pressione di lavoro massima.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta fase b) di idrolisi include una fase b’’) di contatto fra dette pelli bovine e il vapore immesso durante detta fase b’) di immissione di vapore saturo per un tempo di reazione compreso fra 1 sec e 60 min, detta fase b’’) di contatto fra dette pelli bovine e detto vapore immesso avvenendo successivamente a detta fase b’) di immissione di vapore saturo in detta almeno un’autoclave.
4. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto tempo di reazione è compreso fra 10 min e 20 min oppure fra 20 min e 30 min.
5. Metodo secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui detta almeno un’autoclave è di tipo rotante, detta fase b’) di immissione di vapore saturo e/o detta fase b’’) di contatto fra dette pelli bovine e detto vapore immesso avvenendo mentre detta almeno un’autoclave è in rotazione.
6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase b) di idrolisi include inoltre una fase b’’’) di scarico da detta almeno un’autoclave della condensa formatasi durante detta fase b’) di immissione di vapore saturo ed eventualmente durante detta fase b’’) di contatto fra dette pelli bovine e detto vapore immesso fino a raggiungere la pressione ambiente.
7. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto fertilizzante da essiccare presenta un’umidità relativa compresa fra 30% e 60%.
8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase c) di essiccazione avviene ad una temperatura massima compresa fra 120 °C e 130 °C.
9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una fase di pulizia di detto fertilizzante da essiccare per eliminare eventuali corpi estranei, detta fase di pulizia essendo successiva a detta fase b) di idrolisi e precedente detta fase c) di essiccazione.
10. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta fase di pulizia avviene mediante un nastro magnetico per allontanare da detto fertilizzante da essiccare corpi metallici.
11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una fase d) di raffreddamento del fertilizzante essiccato durante detta fase c) di essiccazione fino ad una temperatura prossima a quella ambiente.
12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una fase e) di vagliatura del fertilizzante essiccato e raffreddato durante detta fase d) di raffreddamento per ottenere un prodotto avete granulometria predeterminata.
13. Un fertilizzante ottenibile mediante il metodo in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti.
14. Fertilizzante secondo la rivendicazione precedente, avente la seguente composizione: (A) almeno il 70% in peso, preferibilmente il 75% in peso, di sostanza organica proteica; (B) meno del 15% in peso di umidità relativa; (C) il resto di ceneri inorganiche; in cui dette percentuali in peso sono relative al peso totale del fertilizzante; in cui la somma di dette componenti (A), (B) e (C) è il 100% della composizione del fertilizzante.
15. Fertilizzante secondo la rivendicazione 13 o 14, in forma di pellet, granulo, microgranulo o polvere.