CN100493326C - 改善植物营养物效率的种子包衣 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改善植物早期生长期间植物营养物效率的种子包衣，所述包衣包含i)含有流体农业或发酵副产品以及可能含有的乳化油的含水固定剂，和ii)包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质的肥料粉末。本发明还涉及具有这样的包衣的包衣种子，以及包衣种子的方法。
Description
本发明涉及改善植物早期生长期间植物营养物效率、尤其是磷效率和/或微量元素效率的种子包衣，包衣的种子，包衣种子的方法，改善植物磷效率和/或植物微量元素效率、以及促进植物早期生长期间植物生长的方法。
植物的根接触肥料的速度对于植物摄取肥料中存在的营养物的能力，以及植物在前三周的初始发育和生长的成功性有重要意义。
主要营养物(N、K、P、Ca、S、Mg)经过肥料进入植物内的量，即营养物效率通常为70％-80％。磷的效率特别低，约为5-20％。微量元素(B、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Zn、Cl)的效率甚至经常低于此。
撒播肥料的方法，即肥料的沉积距离种子有多远影响着植物摄取营养物的能力。距离种子很远，例如距离种子6cm的沉积肥料中的营养物可能有时间，甚至在植物的根到达肥料区域之前，与土壤矿物质相遇，并形成溶解性不佳的化合物。
当例如通过常规方法将肥料撒播到土壤表面上或者通过将肥料混合到土壤表面层内来以上述方式施加磷肥时，磷的效率为5-10％。如果通过条施或带施来距离种子特定距离散布肥料，磷的效率约为10％。
当把磷肥沉积在紧邻种子处或者当用磷肥将种子包衣时，可以获得多少好一些的磷效率。在这种情况下，磷肥的效率分别为15％和20％。
出于不同原因将植物种子包衣在很久以前就是已知的技术。有不同的表面处理，用杀生物剂进行简单和常规的种子包衣来对抗植物疾病和有害的昆虫。在这种情况下，是用细研磨的活性剂或含有活性剂的粉末混合物直接处理种子，或者将活性剂溶解在合适的溶剂—通常是水或有机溶剂中或在溶剂中浆化，然后用所得溶液或浆液处理种子。
种子包衣也还用于延迟种子发芽。聚合物已作为固定剂与具有其它作用的物质一起用于种子包衣中。包衣可例如改善种子抗干旱、热、土壤盐性、或其它外部逆境因素的能力。
例如，借助于包衣，可使重量轻的谷类种子变重，从而使它们不易于被水或风带走；参见例如专利出版物US 4192095。
将营养物加到包衣内来促进植物生长通常也是已知的。
已用例如石灰或滑石处理草种子来保证建立草坪(Scott 1975)。在几篇论文中讨论了含有营养物的种子包衣(例如Heydecker和Coolbear 1977，Rebafka等人1983，Scott等人1987)。最大的问题是种子的发芽百分比不高，尤其是当使用油作为固定剂时更是如此，并且当使用水溶液时，营养物与种子表面的粘着不佳。
为了解决这些问题，人们已经作了大量研究。为了将营养物或其它生长促进物质或组合物固定在植物种子表面上，人们已经实验了多种不同的固定剂组合物。
特别是，已经实验了各种聚合物的可用性。例如，用水溶性聚合物例如淀粉、甲基纤维素和阿拉伯胶给种子包衣是已知方法。最大的缺点是与使用这些聚合物有关的大量水。使用大量的水需要特殊装置，并且包衣过程很慢。为了防止润湿种子，必须经常在低温下干燥种子。上述聚合物经常围绕着种子形成硬的、易于破碎的包衣。
专利出版物WO 9325078描述了用于种子包衣的组合物，所述组合物含有多糖水解产物，例如羧甲基纤维素或羧甲基淀粉羟基化物。这些物质的水溶液还可以以较浓水溶液(30％)的形式喷雾到种子表面上。
另一方面，使用水不溶性聚合物通常需要使用有机溶剂，在这种情况下可能有大量溶剂促进聚合物穿透到种子内。还可以使用这些聚合物的水悬浮液来处理种子。例如，CA PLUS 112：17756(PL 14618)和CAPLUS 122：49097(PL 159474)描述了这样的应用。
US专利出版物4251952描述了用水不溶性聚合物和糖的混合物包衣的种子。所用的聚合物是各种的市售聚合物或共聚物。
除了上述缺点外，现有技术已知方法的缺点还有包衣种子的表面有粘着性，引起种子粘着在一起，并导致种子的流动性不佳。处理种子所需的装置也变地易于变脏。包衣部分太潮湿可引起种子早发芽。
依据本发明，提供了改善植物早期生长期间植物营养物效率、特别是磷效率和/或微量元素效率的种子包衣，所述包衣包含：
i)含有农业或发酵流体副产品以及可能含有的乳化油的含水固定剂，和
ii)包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质的肥料粉末。
依据本发明，提供了具有改善植物早期生长期间植物营养物效率、特别是磷效率和/或微量元素效率的包衣的包衣种子，其中所述包衣包含：
i)含有农业或发酵流体副产品以及可能含有的乳化油的含水固定剂，和
ii)包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质的肥料粉末。
作为植物种类特定特征的欲进行表面处理的种子的尺寸和其表面的类型影响着将所需量的肥料粉末固定在种子表面所需的固定剂的量。按种子的量为100重量份(w/w)计，固定剂的用量优选为0.5-5重量份(w/w)，肥料的用量为1-25重量份(w/w)。
所述固定剂可含有30-100％重量(w/w)的农业或发酵流体副产品，0-50％重量(w/w)的油，平衡量的水。油的含量优选为0-30％重量(w/w)。
所述农业或发酵流体副产品可以是例如糖蜜或浓缩的植物汁，例如根糖蜜或蔗糖蜜，酒糟或糖浆，或它们的混合物。所述副产品含有不同量的水。
所述固定剂还可以含有在种子包衣中常用作固定剂且在现有技术描述中提及的聚合物。
除了农业或发酵流体副产品以外，所述固定剂可含有乳化油，所述乳化油一般是水包油乳液。这样的乳液是由油、水和分散剂制得的。适用于此目的的常规分散剂均可用作分散剂。
所述固定剂还可以仅由含水的农业或发酵流体副产品组成。
所述固定剂还可以含有常用的防腐剂和/或pH调节剂。
所述油优选是生物可降解或者易于生物降解的植物或动物油或矿物油例如白油(white oil)，或它们的混合物。
所述肥料粉末可含有例如磷酸一钙、磷酸一钾、磷酸铵、尿素磷酸盐或它们的混合物，或者任何易溶于水的多营养物肥料。此外，其可以含有微量营养素和/或微量元素。一千克肥料可含有例如5-200g镁、1-50g锌、1-50g锰、30-200g钠、和/或1-20mg硒。肥料粉末还可以含有影响植物生长的其它物质，例如农药和/或生长调节剂和/或生长促进剂。
所述肥料粉末的粒径一般为1-100μm、优选10-50μm。
依据本发明，提供了包衣植物种子的方法，在所述方法中
a)将待包衣的种子放置在适于处理种子的装置中，
b)加入含水固定剂，其中所述水固定剂含有农业或发酵流体副产品以及可能含有的乳化油，由此在种子表面上形成了固定剂层，
c)加入肥料粉末，其中所述肥料粉末包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质，由此形成了包衣。
该方法不需要特殊装置；可在任何适于处理种子的装置中，甚至在混凝土混合机中进行所述种子处理。
依据优选的实施方案，在步骤a)中，使用100重量份(w/w)的待包衣种子，在步骤b)中，使用0.5-5重量份(w/w)的固定剂，和在步骤c)中，使用1-25重量份(w/w)的肥料。
在本发明方法中，使用上述量的固定剂和肥料粉末。在依据本发明进行表面处理之前，种子可能已经用已知方法例如用农药处理过。加入农药剂和/或生长调节剂和/或生长促进剂还可以在本发明固定剂处理之后、加入肥料粉末之前，或者仅在肥料粉末处理之后进行，或者与其同时进行。
依据本发明，还可以重复上述本发明处理，由此可增加包着种子的肥料层的厚度。
如果需要将种子形成粒丸，可在本发明处理后加入水和粘土，或者水和粘土的加入与本发明处理同时进行。
依据本发明，提供了改善植物早期生长期间植物磷效率和/或植物微量元素效率和促进植物生长的方法，在所述方法中，用包衣将植物种子包衣，其中所述包衣包含：
i)含有农业或发酵流体副产品以及可能含有的乳化油的含水固定剂，和
ii)包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质的肥料粉末，
所述包衣可用于代替，尤其是在植物早期发育期间代替一部分植物所需的、通常是以表面或根部施肥法给予的磷肥料。
在本发明方法中，使用上述量的固定剂和肥料粉末。
下列实施例是为了更详细地描述本发明。
实施例1
水包油乳液中油的含量对小麦种子发芽的影响
在发芽实验中测试用于种子表面处理的水包油乳液中油的含量对小麦种子发芽的影响，该实验是在田间土壤中进行的，其中用含有不同比例的油和水的水包油乳液处理种子。
为了进行测试，制备3种水包油乳液，这些乳液分别在100ml乳液中含有25ml、30ml和55ml生物可降解油。为了将乳液施加到种子表面上，在市售试验种子包衣装置(Hege)中处理种子，每种乳液以0.5(v/w)％、1.0(v/w)％或1.5(v/w)％的量加到种子上，由此获得了9批进行了不同表面处理的种子。从每批表面处理的种子当中，将4×100粒种子以4cm深度播种在填充有田间土壤的1升塑料盆中以发芽。对照是100粒未处理的类似播种的种子。以固定时间间隔向每个盆中浇水，以使土壤保持恒定的湿度。播种11天后，使用ISTA定义的标准5.4.A.3确定发芽百分比。引入到种子表面上的油的量对小麦种子发芽的影响如表1所示。
表1
油的水含量对小麦发芽的影响，数据以表形式给出
表1表明，当乳液中油的比例下降时发芽率得到了改善。此外，用该实施例的水包油乳液和水测试肥料粉末对种子表面的固定作用。当使用水包油乳液时，肥料的固定作用得到了改善。
实施例2
加到水包油乳液中的糖蜜对小麦种子发芽的影响
为了进行测试，制备了含有不同量糖蜜的一系列水包油乳液。每种乳液含有25％体积(v/v)的生物可降解油以及含量如下的糖蜜：即在最终的乳液中，水包油与糖蜜的体积比为4:0、3:1、2:2、1:3和0:4。如实施例1所述进行发芽测试。
测试结果如表2所示。
表2
含水油与糖蜜的混合比例对小麦发芽的影响，数据以表形式给出
| 测试 | 发芽％ |
| 未处理的 | 93 |
| 糖蜜 | 93 |
| 糖蜜+油(1:3) | 89 |
| 糖蜜+油(2:2) | 95 |
| 糖蜜+油(3:1) | 94 |
| 油 | 81 |
结果表明，向水包油乳液中加入糖蜜显著地促进了小麦的发芽。此外，用该实施例的乳液测试肥料粉末对种子表面的固定作用。与单独的水包油乳液相比，糖蜜/水包油乳液将肥料粉末均匀地、更好地固定在种子表面上，并且技术质量更高。另一方面，当单独使用糖蜜时，肥料粉末的固定在技术质量方面就足够了。
实施例3和4
在1998和1999的生长季节，在芬兰的不同地区进行了一系列9个大田测试，以研究通过本发明方法用磷肥进行表面处理的大麦种子的生长，以及在耕作土壤中植物对磷的摄取，其中所述土壤的磷数目(描述其磷状况)为4.2-34.3mg磷/1升土壤。磷数目的测定是在通过用乙酸铵溶液(pH4.65)沥滤土壤样本而获得的溶液中进行的。
按照实施例1和2的方法，通过使用含有12.5％重量(w/w)的油、37.5％重量(w/w)的水、和50％重量(w/w)的糖蜜的固定剂处理本发明种子。用磷酸一钾将以该方式处理的种子包衣。
在该实验中，在大麦种子的生长和磷摄取方面比较本发明方法与常规施肥方法。
在该测试中，播种一个星期后测定幼苗的生长及其磷摄取。种子播种3-4周后取样。由样本确定地面部分质量—即植物质量和幼苗总的磷含量。计算作为植物质与总的磷含量乘积的磷摄取。
实施例3的结果如表3所示，实施例4的结果如附图1所示。
表3
种子播种一个月后，施肥方法对大麦植物质形成和磷摄取的影响。用糖蜜/水包油乳液(2:2)和磷酸一钾将本发明种子包衣。对于所有测试成员，N和K施肥都是相同的(5个测试，芬兰1999)。
| 施肥方法 | 作为肥料颗粒的磷，距离种子6cm(局部施肥) | 作为肥料颗粒的磷，距离种子1cm(局部施肥) | 依据本发明用磷处理的种子 | 依据本发明用磷处理的种子 |
| 总的肥料磷含量，kg/ha | 9 | 9 | 9 | 4.5 |
| 种子播种一个月后大麦的植物质(对照＝100) | 100 | 104 | 111 | 113 |
| 种子播种一个月后大麦的相对磷摄取(对照＝100) | 100 | 104 | 111 | 113 |
表3的结果表明，与通过常规局部方法施肥的测试种子相比，依据本发明处理的大麦种子生长得更好，并且更有效地利用了磷。
附图1描绘了1998和1999年夏天的测试结果。在该附图中，比较了植物的相对磷摄取与其对肥料位置的依赖性。在每个测试中，都是这样给种子施肥：
a)肥料紧邻着种子(在该附图中，磷摄取作为100％表示)，
b)肥料沉积在距离种子6cm处(在该附图中，用量不同)。
从附图1中可以发现，通过本发明方法，可以在不危及籽苗的早期发育和生长的情况下降低易溶性磷在总施肥中的比例，由此降低了磷沥滤的危险性。
从附图1中可以看出，当土壤自身已经含有大量磷时，本发明种子能更有效地摄取磷。
依据本发明进行表面处理的种子良好地保持了其发芽能力。它们在表面上是干的，因此不粘着在一起，但是例如在播种期间能良好地流动和散布。还注意到，肥料良好地固定在种子表面上。
实施例5-7
在2000年，在丹麦、大不列颠和土耳其进行了大量实验。按照实施例3和4中描述的方式，通过使用实施例中的组合物将本发明种子包衣，其中在实施例7中，除了使用磷酸一钾以外还使用尿素磷酸盐。
实施例5的结果如表4所示，实施例6的结果如表5所示，实施例7的结果如表6所示。
表4
种子播种一个月后，施肥方法对大麦植物质形成和磷摄取的影响。用糖蜜/水包油乳液(2:2)和磷酸一钾将本发明种子包衣。对于所有测试成员，N和K施肥都是相同的(丹麦2000)。
| 施肥方法 | 对照，没有施磷肥 | 作为肥料颗粒的磷，距离种子6cm(局部施肥) | 依据本发明用磷处理的种子 | 依据本发明用磷处理的种子 | 依据本发明用磷处理的种子 |
| 总的肥料磷含量，kg/ha | 0 | 20 | 1 | 2 | 3 |
| 种子播种一个月后大麦的植物质(对照＝100) | 100 | 100 | 106 | 109 | 111 |
| 种子播种一个月后大麦的相对磷摄取(对照＝100) | 100 | 103 | 106 | 118 | 122 |
表5
施用磷肥的方法对大麦产量的影响。用糖蜜/水包油乳液(2:2)和磷酸一钾将本发明种子包衣。对于所有测试成员，N和K施肥都是相同的(4个测试，大不列颠2000)。
| 施肥方法 | 对照，没有施磷肥 | 作为肥料颗粒的磷，距离种子1cm(局部施肥) | 作为肥料颗粒的磷，距离种子1cm(局部施肥) | 依据本发明用磷处理的种子 | 依据本发明用磷处理的种子 | 依据本发明用磷处理的种子 |
| 总的肥料磷含量，kg/ha | 0 | 11 | 22 | 2 | 4 | 8 |
| 大麦的脱粒产量，kg/ha，Auchmacoy(对照＝100) | 100 | 120 | 120 | 116 | 122 | 120 |
| 大麦的脱粒产量，kg/ha，Central(对照＝100) | 100 | 170 | 174 | 172 | 170 | 170 |
| 大麦的脱粒产量，kg/ha，Boscombe(对照＝100) | 100 | 105 | 102 | 100 | 104 | 103 |
| 大麦的脱粒产量，kg/ha，Leckford(对照＝100) | 100 | 100 | 107 | 102 | 102 | 100 |
| 平均 | 100 | 124 | 126 | 123 | 125 | 123 |
表6
施肥方法对杂交番茄、其收获产量以及在室外种植的番茄的质量的影响。用糖蜜/水包油乳液(2:2)和尿素磷酸盐，或者用糖蜜/水包油乳液(2:2)和磷酸一钾将本发明种子包衣(土耳其2000)。
| 施肥方法 | 对照(没有用磷处理的种子) | 依据本发明用磷处理的种子 | 依据本发明用磷处理的种子 |
| 施肥操作 | 局部标准 | 局部标准+在种子表面上的尿素磷酸盐 | 局部标准+在种子表面上的磷酸一钾 |
| 植物数目 | 94 | 116 | 96 |
| 平均番茄重量，克/番茄 | 75 | 78 | 91 |
| 总产量，kg/ha | 266 | 273 | 273 |
| 番茄的pH | 4.47 | 4.48 | 4.49 |
根据实施例5-7，用磷处理的本发明种子的磷摄取效率得到了显著改善。
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Claims (8)
1.改善植物早期生长期间植物营养物效率的种子包衣，其特征在于，所述包衣包含：
i)含有糖蜜和乳化油的含水固定剂，其中所述乳化油是由油、水和分散剂制备的水包油乳液，和
ii)包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质的肥料粉末；
其中所述固定剂含有等于或大于30％重量的糖蜜，最多50％重量的油，和平衡量的水。
2.权利要求1的种子包衣，其特征在于，所述油是生物可降解的植物油、动物油、矿物油或它们的混合物。
3.权利要求1或2的种子包衣，其特征在于，所述肥料粉末的粒径为1-100μm。
4.权利要求3的种子包衣，其特征在于，所述肥料粉末的粒径为10-50μm。
5.一种包衣植物种子的方法，其特征在于：
a)将待包衣的种子放置在适于处理种子的装置中，
b)加入含水固定剂，其中所述含水固定剂含有糖蜜和乳化油，由此在种子表面上形成了固定剂层，其中所述乳化油是由油、水和分散剂制备的水包油乳液，
c)加入肥料粉末，其中所述肥料粉末包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质，由此形成了包衣，
其中所述固定剂含有等于或大于30％重量的糖蜜，最多50％重量的油，和平衡量的水。
6.权利要求5的方法，其特征在于，在步骤a)中，使用100重量份的待包衣种子，在步骤b)中，使用0.5-5重量份的固定剂，以及在步骤c)中，使用1-25重量份的肥料。
7.权利要求5或6的方法，其特征在于，使用在权利要求2中所定义的固定剂和/或权利要求3-4任一项中所定义的肥料粉末。
8.一种改善植物早期生长期间植物磷效率和/或植物微量元素效率和促进植物生长的方法，其特征在于，用包衣将植物种子包衣，其中所述包衣包含：
i)含有糖蜜和乳化油的含水固定剂，其中所述乳化油是由油、水和分散剂制备的水包油乳液，和
ii)包含植物所需的营养物和微量元素和/或影响植物生长的其它物质的肥料粉末，
其中在植物早期发育期间，植物所需的、以表面或条施施肥方法给予的一部分磷肥料用所述包衣代替，
和其中所述固定剂含有等于或大于30％重量的糖蜜，最多50％重量的油，和平衡量的水。
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