CN1353163A - 土壤改良和施肥组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了从肥料和交联共聚物制造土壤改良和施肥组合物的方法,该方法包括向所述共聚物和肥料中的至少一个赋予电荷,并且使所述共聚物和肥料彼此紧密接触。认为肥料和交联共聚物被机械融合而形成组合物。本发明涉及组合物和使用该组合物的耕种或园艺方法。

Description

土壤改良和施肥组合物
技术领域
本发明涉及土壤改良和施肥组合物以及制造所述组合物的方法。
背景技术
本申请人认识到耕种和园艺土壤在降雨量小时容易干透而在降雨量或灌溉量大时则容易发生淋溶。
一个提出的解决方案是在土壤中和土壤上分配持水性聚合物物质，借此改善土壤的持水能力并降低由于过量灌溉或雨水而造成的土壤淋溶。因此植物的根会直接利用贮存在聚合物物质中的水，借此保证在更长的时期内足够的供水。
但是，植物不仅需要水以健康成长而且也需要营养物和日光。
Beck L SA的欧洲专利申请0181983公开了钠聚丙烯酰胺聚合物颗粒，其中在聚合反应和/或交联过程中将某些施肥化合物化学融合到聚丙烯酰胺中。本发明申请人认为钠基聚合物在农业中的应用是不明智的，因为这可造成土壤的Sailination。施肥化合物的化学融合，在应用过程中容易导致某些营养物保留在聚合物中。
本发明人因此认为存在着对于土壤改良和施肥组合物的需要，它改善土壤的持水性能并降低由于过量灌溉或雨水而造成的土壤淋溶，同时也提供了营养物的储器(reservoir)，营养物从其被释放到土壤中用于植物营养。这种组合物应该相对容易制造，因此也存在着对于制造土壤改良和施肥组合物的方法的需要。
发明内容
因此，根据本发明的第一方面，提供了从肥料和交联共聚物制造土壤改良和施肥组合物的方法，该方法包括向所述共聚物和肥料中的至少一个赋予电荷，并使所述共聚物和肥料彼此紧密接触。
共聚物可以是颗粒的形式。
可以通过高速剪切混合肥料和所述共聚物的方式来赋予电荷。该过程基本完成的一个标志是组合物的堆积密度明显升高。
高速剪切混合可以在高速混合容器中进行。
可以通过以电晕放电设备如电晕-electroniser充负电荷的方式赋予电荷。可以通过在与电晕放电设备联合的螺条混合器中混合的方式来协助赋予负电荷。
高速剪切混合可以在从室温到50℃，或甚至到90℃或甚至到更高的温度下进行，取决于所采用的共聚物。
交联共聚物可以是交联的钾共聚物，比如聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺钾(polyacrylate/polyacrylamide potassium)交联共聚物。
堆积密度典型地升高至少2％，一般至少5％。
认为堆积密度的升高是在该过程中共聚物与肥料之间机械融合的结果。
混合结束之后，如果保持干燥的话，组合物的堆积密度会基本保持稳定。
如果保持干燥的话，混合后组合物是松散的并且容易倾倒。
高速剪切混合可以在基本干燥的条件下进行，即，不向组合物中添加另外的水份。
高速剪切混合可以在预热空气，典型地是干燥的预热空气的存在下进行。
组合物可以磨碎或粉碎以形成均一的晶粒大小。
组合物可以与填充剂和/或其它土壤改良剂混合以制造颗粒状土壤处理组合物。
填充剂可以包括石灰、膨润土等。
其它土壤改良剂可以包括有机物比如堆肥的鸡粪、高粱废料、大豆废料、葵花子废料等。
土壤改良剂也可以包括生物-腐植酸盐(bio-humate)如细菌，和生长刺激剂，特别是在组合物旨在用于贫瘠土壤如沙丘等的情况下。
土壤改良剂可以包括常量和/或微量元素(micro trace element)。
有或没有一部分或全部填充剂和改良剂的组合物，可以挤出以形成适于向土壤添加的粒料或颗粒。
为了辅助挤出过程，粘合剂如天然树胶、糖浆、葡萄糖等可以采用。
根据本发明的第二方面，提供了土壤改良和施肥组合物，包括：
-肥料；和
-钾交联共聚物(potassium crosslinked copolymer)。
至少一部分肥料和钾交联共聚物可以被机械融合。
肥料可以是任何正常的耕种或园艺肥料，包括常量营养物如K、P和N，和微量营养物如Zn、Cu等。
典型地，肥料是颗粒状肥料。
肥料可以是任何的植物养料组合物。
交联共聚物可以是交联的聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺共聚物。
典型地，交联共聚物是交联的钾聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺(potassium polyacrylate/polyacrylamide)共聚物，比如以商品名Stockasorb从德国的Stockhausen GmbH获得的共聚物。
在与肥料混合之前，交联共聚物可以是颗粒形式，具有堆积密度约500～580千克/米3，典型地是540千克/米3，和含湿量约3％～7％，典型地5％。
在与肥料混合之前，交联共聚物颗粒可以具有粒度分布50～5000微米，典型地100～3000微米。通常的粒度分布包括200～800微米、800～3000微米和100～800微米。
组合物可以包括1～99.9质量％的所述共聚物，但是，典型地包括约9质量％～约80质量％的所述共聚物。
在一个实施方案中，组合物包括40％的所述组合物。
组合物可以磨碎或粉碎以形成均一的晶粒大小。
组合物可以与填充剂和/或其它土壤改良剂混合以制造颗粒状土壤处理组合物。
填充剂可以包括石灰、膨润土等。
其它土壤改良剂可以包括有机物比如堆肥的鸡粪、高粱废料、大豆废料、葵花子废料等。
土壤改良剂也可以包括生物-腐植酸盐如细菌，和生长刺激剂，特别是在组合物旨在用于贫瘠土壤如沙丘等的情况下。
土壤改良剂可以包括常量和/或微量元素。
有或没有一部分或全部填充剂和改良剂的组合物，可以挤出以形成适于向土壤添加的粒料或颗粒。
为了辅助挤出过程，粘合剂如天然树胶、糖浆、葡萄糖等可以采用。
组合物可以是肥料增量剂(extender)，从而需要更少的肥料有效成份来施肥土壤同时也降低施肥土壤的成本。
组合物可以是长效施肥组合物，从而在与组合物的肥料组份相比较时施肥营养物在更长的时间内释放给植物。
组合物的吸收量可以是300毫升水/1.25克具有80％共聚物和20％肥料的组合物。这种水是植物根***可利用的。
根据本发明的第三方面，提供了包括使用基本如上所述的土壤改良和施肥组合物的耕作方法，该方法包括在土壤中分配所述组合物以提高种植在该土壤中的任何作物的产量。
组合物可以在种植之前或种植之后施用到土壤中。
在种植之后施用组合物的情况下，组合物可以通过压力注射(pressure injection)、土壤穿孔或不破坏土壤中已存在的植物的其它适宜的非破坏性方法引入土壤中。组合物沉积在根的水平，以便植物的根可以从其吸取水和营养物。
组合物可以以每公顷不少于10千克的量分配以得到提高的作物产量。
在玉米的情况下，组合物以每公顷25千克的量分配，因此获得提高的玉米作物产量，同时将需水量降低到约25毫米等效降雨量(rainequivalent)/月或保持在约25毫米等效降雨量/月的低的需水量，同时所获得的玉米作物产量等于没有组合物时在90天内100毫米等效降雨量的情况下所获得的产量。
在高尔夫球场的草的情况下，每平方米50克的包括60％共聚物和40％草坪肥料的组合物提供了提高的草密度和活力。
组合物可以被分配以降低自土壤的蒸发损耗。
组合物可以被分配以提高土壤的通气性能。当组合物所吸收的水已被植物用光从而在土壤中剩下气袋时，就会得到这种结果。
附图说明
现只参照附图以实例的方式描述本发明。
在图中，
图1表示本发明组合物的氮储留试验的图；
图2表示本发明组合物的钾储留试验的图；
图3表示本发明组合物的磷酸盐储留试验的图；和
图4表示本发明组合物的持水试验的图。
具体实施方式
本发明的组合物是土壤中水和肥料的对环境无害的海绵状储器，它通过正常的毛细管作用和主动渗透吸收直接对植物的根提供水和营养物。
下表1表示的是适于树木的一个这种组合物的实例。
组分     质量％
硝酸钾     19.70
MAP     16.00
尿素     9.30
硫酸钾     2.80
硫酸镁     1.383
Zn EDTA     0.170
Fe EDTA     0.195
Mn EDTA     0.080
Cu EDTA     0.075
硼酸     0.290
钼酸钠     0.007
Stockasorb*     5.00
膨润土     40.00
葡萄糖     5.00
总计     100
下表2表示的是适于园艺的另一个这种组合物的实例。
组分     质量％
硝酸钾     39.60
MAP     10.32
尿素     4.44
硫酸钾     3.36
硫酸镁     1.299
Zn EDTA     0.204
Fe EDTA     0.234
Mn EDTA     0.096
Cu EDTA     0.090
硼酸     0.348
钼酸钠     0.0085
Stockasorb*     40.00
总计     100
水被长链、交联的分子结构所吸收，借此避免了土壤的快速排水，同时以无机钾、磷和氮(KNP)的形式添加的营养物为阴离子性的分子负电荷所松散结合，避免了沙质土壤中可能发生的快速淋溶。
在图1中，图表示的是储留试验的结果，其中以组合物处理的土壤暴露到等效于14天内2000毫米降雨量的条件下。
从图1所示的结果清楚地看出，土壤处理组合物的氮储留效果比速效或长效肥料好得多，从而提高了土壤的氮储留能力，其已知刺激植物的生产能力。
在图2中，图表示的是钾储留试验的结果，其中以组合物处理的土壤暴露到等效于14天内2000毫米降雨量的条件下。
从图2所示的结果清楚地看出，土壤处理组合物的钾储留效果比速效或长效肥料好得多，从而提高了土壤的钾储留能力，其已知促进开花和结果。
在图3中，图表示的是磷酸盐储留试验的结果，其中以组合物处理的土壤暴露到等效于14天内2000毫米降雨量的条件下。
从图3所示的结果清楚地看出，土壤处理组合物的磷酸盐储留效果比速效或长效肥料稍好，从而提高了土壤的磷酸盐储留能力，其已知是植物生长所需的。
在图4中，图表示的是持水试验的结果，其中土壤处理组合物与不包括肥料的交联聚合物进行比较。
从图4所示的结果清楚地看出，土壤处理组合物的持水效果比单独的交联共聚物好得多，即83.3％对比77.6％，因此提高了土壤的持水能力。
因此，获得了缓冲干热气候的干燥作用的连续水源。这使得营养物的吸取比没有组合物的情况持续更长的时间，因此将凋萎点在距离上一次果树灌溉之后延长了超过100％，从13天延长到29天。
通过使组合物的复杂的链状分子结构与土壤粒子结合，强化土壤团粒、改善土壤结构并且保持微孔隙。因此限制了侵蚀的可能性并降低了由钠盐含量高的灌溉水造成的土壤结壳。
特制的营养物可以构成组合物的肥料组份，以供给不同的土壤类型以及不同植物类型如草坪、蔬菜、观赏花卉和果树的不同营养需求。
组合物是无毒的，它在5年内生物降解成二氧化碳、水、钾和氮。
组合物被应用到在土壤和组合物的混合物中种植幼苗的方法中，从而通过提供对水和营养物的方便通路来促进根群和植物总体活力，同时需要更少的水。
幼苗种植在土壤和组合物的混合物中，使用200毫升水而不是通常的5～8升。
幼树在种植之后，林冠郁闭预期是12个月以内，而不是未采用组合物时通常的18～24个月。
本发明人认为本发明的所述优点包括：
-防旱
-无毒
-pH值中性
-降低盐碱化
-降低淋溶
-降低水费用
-降低肥料费用
-降低植物死亡率最高达90％
-省水50％
-提高根的通气性能
-限制土壤侵蚀
-提高种子发芽。

Claims (21)

1.从肥料和交联共聚物制造土壤改良和施肥组合物的方法，该方法包括向所述共聚物和肥料中的至少一个赋予电荷并使所述共聚物和肥料彼此紧密接触。
2.权利要求1或权利要求2的方法，其中通过在从室温到90℃的温度下高速剪切混合肥料和所述共聚物而进行赋予电荷。
3.前述权利要求任意一项的方法，其中通过使用电晕放电设备充负电荷而进行赋予电荷。
4.前述权利要求任意一项的方法，其中交联共聚物是交联的钾共聚物。
5.权利要求4的方法，其中交联共聚物是聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺钾交联共聚物。
6.前述权利要求任意一项的方法，其中组合物的堆积密度比简单混合的肥料和交联共聚物的堆积密度提高至少2％。
7.权利要求2～6任意一项的方法，其中高速剪切混合在基本干燥的条件下进行，不向组合物中添加另外的水份。
8.前述权利要求任意一项的方法，其中组合物与
-填充剂如石灰、膨润土等；和/或
-土壤改良剂，比如有机物，堆肥的鸡粪、高粱废料、大豆废料、葵花子废料等，包括细菌的生物-腐植酸盐，生长刺激剂；和/或
-常量和/或微量元素；混合，以制造颗粒状土壤处理组合物。
9.前述权利要求任意一项的方法，其中组合物被挤出以形成适于向土壤添加的粒料或颗粒。
10.土壤改良和施肥组合物，包括：
-肥料；和
-钾交联共聚物。
11.权利要求10的组合物，其中至少一部分肥料和钾交联共聚物被机械融合。
12.权利要求10或11任意一项的组合物，其中钾交联共聚物是交联的聚丙烯酸酯/聚丙烯酰胺共聚物。
13.权利要求10～12任意一项的组合物，其中在与肥料混合之前，交联共聚物是颗粒的形式，具有堆积密度为约500～580千克/米3和含湿量约3％～7％。
14.权利要求10～13任意一项的组合物，其中在与肥料混合之前，交联共聚物颗粒具有粒度分布为50～5000微米。
15.权利要求10～14任意一项的组合物，包括1质量％～99.9质量％的所述共聚物。
16.权利要求10～14任意一项的组合物，包括约9质量％～约80质量％的所述共聚物。
17.耕种或园艺方法，包括使用权利要求10～16任意一项的土壤改良和施肥组合物或通过权利要求1～9任意一项的方法制造的土壤改良和施肥组合物，该方法包括在土壤中分配所述组合物以便提高种植在该土壤中的任何植物的产量。
18.权利要求17的方法，其中在种植之后施用组合物的情况下，组合物通过压力注射、土壤穿孔或不破坏土壤中已存在的植物的其它适宜的非破坏性方法引入土壤中，从而组合物沉积在根的水平，以便植物的根可以从其吸取水和营养物。
19.权利要求17或18任意一项的方法，其中组合物以每公顷不小于10千克的量分配。
20.权利要求17～19任意一项的方法，其中在玉米的情况下，组合物以每公顷25千克的量分配，从而获得提高的玉米作物产量，同时将需水量降低到约25毫米等效降雨量/月或保持在约25毫米等效降雨量/月的低的需水量。
21.权利要求17～19任意一项的方法，其中在高尔夫球场的草的情况下，每平方米50克的包括60％共聚物和40％草坪肥料的组合物提供了提高的草密度和活力。
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