CN101605741A - 新型精准定制控释肥料产品 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型精准定制控释肥料产品，例如种子包囊营养物，用于在移植前处理种苗的根部或用于土壤或叶面施肥的液体制剂和肥料颗粒或片剂，用于有效提高农作物的产量。该肥料包含农作物特定定制肥料和/或普通肥料，和通过碱或过氧化氢与植物材料反应制备的农用聚合物，以及过渡金属硅酸盐或无定形二氧化硅。

Description

新型精准定制控释肥料产品
技术领域
本发明总体上涉及农业科学领域。具体地，本发明涉及一种新型精准肥料产品。本发明还涉及一种在农业领域中应用的精准、定制的控释肥料的制备方法。
背景技术
在种子包衣中加入营养为每颗播下的种子供应准确控制量的养分提供了得天独厚的机会，养分可以优先为播种的物种所用，而较少地被任何临近的杂草物种所用。控释肥料是一种包衣或包囊肥料，是具有化学降低的或低溶解性的缓慢释放的肥料，后者主要是尿素衍生物。理想的同步肥料根据植物的生长曲线释放它的养分。
为了纠正在植物养分施用方法中的缺陷，需要精准定制肥料技术的发展，因此本发明的目的是发明一种提供精确控制量的营养的方法，以及开发用于个体农作物和环境的具有更好规格的精准施肥定制技术，以对农业管理进行整体分析，更好地提高经济效益。
发明目的
因此，本发明的主要目的是发明一种新型精准定制控释肥料产品。
本发明的另一目的是开发一种农作物特定的新型精准定制控释肥料的生产方法，以在播种的同时包裹种子或处理种苗的根部，或用于土壤施肥或用于叶面施肥。
本发明的再一目的是提供用于肥料的精确施用所需要的物料所必须的生产方法。
发明概要
为了实现上述目的和其它目的，本发明提供具有精确配置及控释特性的新型精准控释肥料，其具有专一性、选择性以及农作物特定定制的控制释放营养，以实现更具活力的农业，本发明还提供生产该肥料的方法。
发明内容
现在将对本发明进行详细说明，以阐明和解释本发明的各种显著特征。
本发明的一个实施例将提供新型精准肥料产品。本发明的另一实施例涉及需要的新型精准控释肥料的生产方法，该肥料较佳地为液体剂型，其用于在栽植之前处理种子或种苗，或用于土壤施肥或用于叶面施肥。
本发明还涉及适用于将农作物特定定制控释肥料包囊到种子/种子包衣的物料产品。
本发明较佳地涉及一种如种子包囊营养物的新型精准定制控释肥料，其为移植前用于处理种苗的根部或用于土壤或叶面施肥的液体制剂和肥料颗粒或片剂，用于以精准肥料农作物特定定制种植营养管理有效提高农作物的产量，该肥料包含农作物特定定制的肥料和/或与美国第6958232号专利中限定的液体衣料或种子包衣材料一起的普通肥料，以及无定形二氧化硅，用于与完整保持在被包衣的种子上的物料和添加的具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)一起构建所需构造的物料层。
在一较佳实施例中，本发明提供了一种用于在种子包衣上进行农作物特定定制控释肥料包囊的材料的生产方法，该方法包含下述步骤：
1.将农用聚合物(agropolymer)(美国第6958232号专利)与农作物特定定制控释肥料和/或普通肥料与液体包衣或或种子包衣材料一起混合；
2.将种子轻轻地添加到具有上述材料的混合物中；
3.将水添加到含有种子和其它材料的混合物中；以及
4.将无定形二氧化硅添加到上述物质中，用于与完整保持在被包衣的种子的物料和添加的具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)一起构建所需构造的物料层。
农作物特定定制的控释肥料从下述申请即第60/865,985号同时待审的美国临时申请(其内容并入此处作为参考)和第2020/CHE/2006号印度专利申请(其内容以参考引用的方式结合于此)中选出。
普通的或传统的肥料可以选自过磷酸盐或磷酸氢二铵和其它传统上已知的磷酸盐肥料。
无定形二氧化硅在混合物中的总含量可以在10～50％(wt/vol)范围内，较佳地总含量可以为10～25％(wt/vol)范围内。农用聚合物或无定形二氧化硅的量取决于种子的大小。如果种子比较大，农用聚合物和无定形二氧化硅的量可以少于在较小种子中的农用聚合物和无定形二氧化硅的需要量。
在本发明的一较佳实施例中，农用聚合物包含从农作物中获得的碳水化合物和硅胶基质，该农作物选自由水稻(Oryza sativa)、黍(Panicummiliaceum)、谷子(Setaria italica)、木豆(Cajanus cajan)、黑豆(Vignamungo)、绿豆(Vigna radiata)、小麦(Triticum sp.)、蓖麻(Ricinuscommunis)、向日葵(Helianthus annus)、棉花(Gossypium sp.)和花生(Arachis sp)组成的群组，该碳水化合物和硅胶基质实质上无蛋白质、丹宁酸和多酚，该基质进一步包含金属结合反应活性部位。
在本发明的一较佳实施例中，功能性过渡金属硅酸盐为一种或为多种组合的混合物，其特征在于功能性过渡金属硅酸盐选自包含下述物质的群组：
a.无水硅酸与铜的比例在1∶0.34～1∶5.15范围内的硅酸铜；
b.无水硅酸与锌的比例在1∶2～1∶12范围内的硅酸锌；
c.无水硅酸与银的比例在1∶15～1∶19.5范围内的硅酸银；
d.无水硅酸与锰的比例在1∶1～1∶1.9范围内的硅酸锰；及
e.无水硅酸与锆的比例在1∶0.77～1∶2.9范围内的硅酸锆，上述过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)通过包含下述步骤的方法制备：
(i)将过渡金属盐溶液加入到可溶解的碱性硅酸盐溶液中形成混合液；
(ii)形成过渡金属硅酸盐的沉淀物；及
(iii)洗涤并干燥该形成的沉淀物，获得过渡金属硅酸盐，
在上述步骤(i)中，过渡金属盐溶液与碱性硅酸盐溶液的比例是可变的，溶液混合时的温度在20℃～90℃之间变化，介质的pH值在大约2～大约11之间变化。
在一较佳实施例中，本发明提供了一种适于在栽植前处理种苗的根部或适于土壤施肥或适于叶面施肥的农作物特定定制的控释肥料的生产方法，该方法包含下述步骤：
(i)在控制释放农作物特定定制的肥料和/或普通肥料中添加粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂；
(ii)将低于20微米大小的农用聚合物添加到上述物质中；
(iii)将功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)添加到上述具有或不具有纳米结构的物质中；及
(iv)形成具有需要量的水的液体剂型。
粘合剂、辅助剂、填料、黏着剂可以选自羧甲基纤维素、聚乙烯醇、淀粉和纤维素。粘合剂、辅助剂、填料、黏着剂可以选自市售产品。上述粘合剂、辅助剂、填料、黏着剂的量可以在5～15％wt范围内，较佳地为10～30％wt，更佳地在10～25％wt范围内。
功能性过渡金属硅酸盐可以在0.1～25％wt范围内，较佳地为1～10％wt。功能性过渡金属硅酸盐含有较佳地为硅酸铜、硅酸锌和硅酸铁的混合物。
在另一实施例中，本发明还说明了，具有根据优化的植物吸收时间控制营养物的释放性质的农作物特定定制控释肥料颗粒或片剂的制备方法，该方法包含下述步骤：
(i)在农作物特定控释定制的肥料或普通肥料中添加粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂；
(ii)将低于20微米大小的农用聚合物(参照美国第6958232号专利)加入到上述物质中；
(iii)将功能性过渡/金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)加入到上述具有或不具有纳米结构的物质中；及
(iv)形成具有需要的大小和形状的颗粒或片剂。
在本发明的另一实施例中，添加具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)的新型精准定制控释肥料还通过控制诸如真菌、细菌和病毒的微生物和提供适合于尿素的缓慢释放的脲酶抑制剂提供植物保护活性。
在本发明的另一个实施例中，上述微生物选自由细菌、真菌、病毒及其组合形成的群组。
在本发明的另一实施例中的新型精准定制控释肥料中，上述微生物选自由细菌、真菌、病毒及其组合组成的群组，并且该细菌是大肠杆菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌或其组合。
在本发明的另一个实施例中，新型精准定制控释肥料还控制植物病原体，并用作杀虫剂和/或化肥。
附图说明
下面将对本发明进行说明。具体说明本发明的实质和本发明的实施方式。
在附图中：图(1)涉及制备用于种子上的农作物特定定制营养物包囊的材料的方法的各个步骤。
在附图中：图(2)涉及用于在移植前处理种苗根部的液体制剂的制备方法的各个步骤。
在附图中：图(3)涉及农作物特定定制肥料颗粒或片剂的制备方法的各个步骤。
申请人现通过实施例和图示对本发明进行详细说明，不应当以任何一种方式将此理解为对本发明的保护范围的限定。
将农用聚合物(Agropolymer)(美国第6958232号专利)添加到控释农作物特定定制肥料和/或与植物种子一起的普通肥料，三者的质量比为1∶50∶10～1∶300∶50(w/w/w)；种子以低于200rmp的速度轻轻地添加到如行星式混合物的混合物中。添加水，以优化混合，将物料粘附到种子上。将无定形二氧化硅与完整保持在被包衣的种子的物料添加到具有所需构造的结构材料层中以及将具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐辅料(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)添加到上述物质中。该纳米结构的FTMS在申请人的同时待审理的第2113/CHE/2006号印度发明专利申请中有说明，其内容以参考引用的方式结合于此。
种子的包衣可以通过两种方法实现。第一种方法包含用无定型二氧化硅对种子进行包衣，然后用功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)包衣，即被包衣的种子进一步用定制的农作物特定定制控释肥料包衣。第二种方法包含混合硅酸铝、FTMS和定制的控释肥料，制备成混合物，最后在该混合物中添加种子，轻轻地搅拌整个混合物，获得种子的均匀包衣，最后干燥被包衣的种子。
包衣的厚度可以在0.1mm～0.5cm范围内。但是，包衣具有的厚度不应当抑制种子的萌芽。本技术领域的技术人员在得出该需要的厚度时应当不存在任何问题。
在无定形二氧化硅、FTMS和定制的控释肥料的混合物中，无定形二氧化硅的含量在5～50％wt范围内，FTMS的含量在0.1～20％wt范围内，定制的控释肥料的含量在5～50％wt范围内。
以下申请人提供用于在移植前处理种苗根部或用于土壤施肥或用于叶面施肥的液体制剂的制备方法的具体说明。将粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂连同控释肥料和/或普通肥料添加到农用聚合物(美国第6958232号专利)中。在添加上述物质之前，农用聚合物(美国第6958232号专利)被微粉化到低于20微米大小。然后，将具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐，如硅酸铜、硅酸锌等添加到上述物质中(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)。肥料(控释作物特定定制肥料和/或普通肥料)与农用聚合物(美国第6958232号专利)、过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)、其它物质(粘合剂等)之比为100∶5∶1∶05～00∶20∶10。
现在申请人接着提供用于处理种苗根部的肥料颗粒或片剂的制备方法的具体说明。将粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂连同控释肥料和/或普通肥料添加到农用聚合物(美国第6958232号专利)。在添加上述物质之前，农用聚合物(美国第6958232号专利)被微粉化到低于20微米大小。然后，将具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐，如硅酸铜、硅酸锌等添加到上述物质中。肥料(控释农作物特定定制肥料和/或普通肥料)与农用聚合物(美国第6958232号专利)、过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)、其它物质(粘合剂等)之比为100∶5∶1∶.05～100∶20∶20∶10。具有需要大小和形状的肥料颗粒或片剂被制造出来。
本发明解释了适用于更有活力的农业的新型精准肥料产品。本发明对如大米、棉花、辣椒、花生和玉米的农作物进行了各种田间试验、盆栽研究和野外试验研究，结果表明，与使用传统肥料相比，其产量得到了显著提高。与使用传统肥料相比，其产量提高了10～25％。
以上仅通过举例的方式对本发明进行了说明，本发明不应仅限于上述解释，各种组合也具有等同的有效保护范围。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
按照19条第1款修改的声明
正如专业的审查员将会注意到的，对比文件1(WO 2004/101435A(RAJU KANUMURU RAHUL[IN]；PRASAD YANDAPALLI DURGA[IN])25 November 2004)并没有教示肥料组合物。在对比文件1中教示的组合物是作为微生物杀灭剂起作用的。即使所属技术领域的技术人员将肥料与对比文件1中教示的组合物相结合，也不能期望得到改进了效用的肥料活性(考虑了将肥料单独作为基值)。如申请人在说明书第8页和下面提供的表格中的说明，当结合本发明的教示时即可注意到实质上的改进：
表1：控释肥料对棉花的效用
  平均皮棉重量(以毛重计)   产量增加的％
  当单独施用肥料时(作为对照)(以尿素作为肥料)   4    -
  肥料+FTMS+农用聚合物(以尿素作为肥料)   5.25   31.25％
恭敬地递交进行的盆栽研究并计算控释肥(尿素)的效用。将与包含农用聚合物(以重量计的98％+1.3％+0.7％)的FTMS混合的控释肥(尿素)施用到棉花农作物上，测定皮棉的产量并测定控释肥的效用，结果如上述表1所示，发现具有FTMS和农用聚合物的肥料使产量本身提高达31％。
因此，这是本发明所达到的意想不到的技术改进，只能在进行试验和评估后才能得出。所以，恳请审查员重新考虑(本申请的权利要求缺乏创造性的)否定意见。
Figure A20078004933400161
1.一种新型精准定制控释肥料，例如种子包膜营养物，用在移植前处理种苗根部或用于土壤或叶面施肥的液体制剂和肥料颗粒或片剂，用以以具有精准肥料农作物特定定制植物营养管理有效提高农作物的产量，该肥料包含农作物特定定制的肥料和/或与美国第6958232号专利中限定的液体衣料或种子包衣材料一起的普通肥料，以及无定形二氧化硅，用于与完整保持在被包衣的种子的物料和添加的具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)一起构建所需构造的物料层。
2.一种用于在种子包衣上进行控释农作物特定定制肥料和/或普通肥料包囊的材料的制备方法，其特征在于该方法包含下列步骤：
a.将农用聚合物(美国第6958232号专利)与控释农作物特定定制肥料和/或普通肥料与液体衣料或种子包衣材料一起混合；
b.将种子轻轻地添加到具有上述材料的混合物中；
c.将水添加到含有种子和其它材料的混合物中；及
d.添加无定形二氧化硅，以与完整保持在被包衣的种子的物料和添加的具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)一起构建所需构造的物料层。
3.一种用于在栽植前处理种苗根部或用于土壤施肥或叶面施肥的液体肥料的制备方法，其特征在于该方法包含下列步骤：
a.在控制释放农作物特定定制肥料和/或普通肥料中添加粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂；
b.将低于20微米大小的农用聚合物(美国第6958232号专利)添加到上述物质中；
c.将功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)加入到上述具有或不具有纳米结构的物质中；及
d.形成具有需要量的水的液体剂型。
4.一种具有基于优化的植物摄取时间控制营养物和/或具有普通肥料的释放性质的农作物特定定制肥料颗粒或片剂的制备方法，其特征在于该方法包含下列步骤：
a.在农作物特定控释定制肥料和/或普通肥料中添加粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂；
b.将低于20微米大小的农用聚合物(参照美国第6958232号专利)添加到上述物质中；
c.将功能性过渡/金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)加入到上述具有或不具有纳米结构的物质中；及
d.形成具有需要大小和形状的颗粒或片剂。
5.包含农作物特定定制的肥料和/或普通肥料及具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)的新型精准定制控释肥料，其特征在于通过控制诸如真菌、细菌、病毒及其组合的微生物和提供适合用于尿素的缓慢释放的脲酶抑制剂来提供植物保护活性。
6.根据权利要求5所述的新型精准定制控释肥料，其中功能性过渡金属硅酸盐为一种或多种组合的混合物(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)，其特征在于功能性过渡金属硅酸盐选自包含下述物质的群组：
a.无水硅酸与铜的比例在1∶0.34～1∶5.15范围内的硅酸铜；
b.无水硅酸与锌的比例在1∶2～1∶12范围内的硅酸锌；
c.无水硅酸与银的比例在1∶15～1∶19.5范围内的硅酸银；
d.无水硅酸与锰的比例在1∶1～1∶1.9范围内的硅酸锰；及
e.无水硅酸与锆的比例在1∶0.77～1∶2.9范围内的硅酸锆，上述过渡金属

Claims (9)

1.一种新型精准定制控释肥料，例如种子包囊营养物、用于在移植前处理种苗根部或用于土壤或叶面施肥的液体制剂和肥料颗粒或片剂，用于以精准肥料农作物特定定制植物营养管理有效提高农作物的产量，该肥料包含农作物特定定制的肥料和/或与美国第6958232号专利中限定的液体衣料或种子包衣材料一起的普通肥料，以及无定形二氧化硅，用于与完整保持在被包裹的种子的物料和添加的具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)一起构建所需构造的物料层。
2.一种用于在种子包衣上进行控释农作物特定定制肥料和/或普通肥料的包囊材料的制备方法，其特征在于该方法包含下列步骤：
a.将农用聚合物(美国第6958232号专利)与控释农作物特定定制肥料和/或普通肥料与液体包衣或种子包衣材料一起混合，
b.将种子轻轻地添加到具有上述材料的混合物中，
c.将水添加到含有种子和其它材料的混合物中，及
d.添加无定形二氧化硅，用于与完整保持在被包衣的种子的物料和添加的具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)一起构建所需构造的物料层。
3.一种用于在栽植前处理种苗根部或用于土壤施肥或用于叶面施肥的液体肥料的制备方法，其特征在于该方法包含下列步骤：
a.在控制释放农作物特定定制肥料和/或普通肥料中添加粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂；
b.将低于20微米大小的农用聚合物(美国第6958232号专利)添加到上述物质中；
c.将功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)加入到上述具有或不具有纳米结构的物质中；及
d.形成具有需要量的水的液体剂型。
4.一种具有基于优化的植物摄取时间控制营养物和/或普通肥料的释放性质的农作物特定定制肥料颗粒或片剂的制备方法，其特征在于该方法包含下列步骤：
a.在农作物特定定制肥料和/或普通肥料中添加粘合剂、无毒辅助剂、黏着剂；
b.将低于20微米大小的农用聚合物(参照美国第6958232号专利)添加到上述物质中；
c.将功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)加入到上述具有或不具有纳米结构的物质中；及
d.形成具有需要大小和形状的颗粒或片剂。
5.根据权利要求1所述的新型精准定制控释肥料，其特征在于添加具有或不具有纳米结构的功能性过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)，通过控制诸如真菌、细菌、病毒及其组合的微生物和提供适合用于尿素的缓慢释放的脲酶抑制剂来提供植物保护活性。
6.根据权利要求5所述的新型精准定制控释肥料，其中功能性过渡金属硅酸盐为一种或多种组合的混合物(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)，其特征在于功能性过渡金属硅酸盐选自包含下述物质的群组：
a.无水硅酸与铜的比例在1∶0.34～1∶5.15范围内的硅酸铜；
b.无水硅酸与锌的比例在1∶2～1∶12范围内的硅酸锌；
c.无水硅酸与银的比例在1∶15～1∶19.5范围内的硅酸银；
d.无水硅酸与锰的比例在1∶1～1∶1.9范围内的硅酸锰；及
e.无水硅酸与锆的比例在1∶0.77～1∶2.9范围内的硅酸锆，上述过渡金属硅酸盐(申请日为2003年5月15日的PCT/IB2003/002011号申请)通过包含下述步骤的方法制备：
(i)将过渡金属盐溶液加入到可溶解的碱性硅酸盐溶液中形成混合液；
(ii)形成过渡金属硅酸盐的沉淀物；及
(iii)洗涤并干燥该形成的沉淀物，获得过渡金属硅酸盐，
在上述步骤(i)中，过渡金属盐溶液与碱性硅酸盐溶液的比例是可变的，溶液混合时的温度在20℃～90℃之间变化，介质的pH值在大约2～大约11之间变化。
7.根据权利要求5所述的新型精准定制控释肥料，其特征在于所述细菌是革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌或其组合。
8.根据权利要求5所述的新型精准定制控释肥料，其特征在于所述真菌是叶子和植物部分感染性真菌以及土传根部感染性真菌。
9.根据权利要求5所述的新型精准定制控释肥料，其特征在于所述肥料还控制植物病原体，并具有杀虫性能。
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