CN105813453A - 播种单元及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种播种单元，其包括吸水材料、包封物以及种子，该播种单元的特征在于：吸水材料包括吸湿性带负电荷材料，其能够键合选自NH4+、L?精氨酸、L?赖氨酸以及L?组氨酸的带正电荷养分离子；并且可选择地，包括选自K+、NH4+、L?精氨酸、L?赖氨酸以及L?组氨酸的带正电荷养分离子的养分。本发明还涉及播种单元的方法及用途。

Description

播种单元及其用途

技术领域

本发明涉及提供一种用于在进行室外栽植时改善种子在干旱和养分贫瘠环境中的发芽率和生长的方法及播种单元的领域。该播种单元设计成收集毛细管水以结合氮源的长期获取而增加发芽率。

背景技术

将种子直接栽植在干旱环境中的地面上在当今世界是极为普遍的。在许多地方，应当栽植种子的土壤还缺乏养分，诸如氮(N)、磷(P)以及钾(K)。

许多研究已显示，种子发芽及培植的重要方面主要在于获取稳定的水分和水条件，更具体来说毛细管水。

微气候的变化由于降水及日照期间的干燥与潮湿循环而对发芽率具有负面影响。

覆盖种子以增加种子附近的水分条件以便帮助其发芽的方法是数百年来公知的技术。

还公知的是小植物、苗木等在生长期间需要养分，但在初始发芽阶段高浓度的养分可抑制发芽，由此降低发芽率。

森林的复壮

与栽植苗木相比，播种是一种每公顷获取大量茎干的有成本效益的方式。高茎干密度为高的总产量/面积及良好木材质量提供了机会。因此，直接播种是一种形成森林复壮的有效且相对廉价的方式，但在将大规模使用直接播种之前仍存在一些待解决的问题。

直接播种的一个主要问题是获取足够的水以便使种子发芽。因此，直接播种的实质问题是由于对上部2 cm土壤层中(不可预测的)降水及水分条件的高度依赖所致的不稳定及低发芽率结果。然而，在多数情况下，毛细管水的可获取性不受限制。然而，获取毛细管水由于土壤类型而不同，土壤类型连同其它非生物因素确定蒸发率。在北欧国家的沙质土壤中，通常地表附近的蒸发如此大以致土壤层的上部分变得过于干旱而使得种子无法溶胀并发芽。这种情况在炎热的夏天表现的尤为突出。对世界上的较干旱地区而言，地表附近的蒸发率通常比北方森林中的更高并且种子发芽的条件是更低的。

针对瑞典北方的水分及可获取水的研究已开展了25年。在最近的总结中，验证了当干旱的沙粉质碛被1到2 cm的腐殖土覆盖时，与没有覆盖相比，水势大体上更高且更稳定。事实上，水势的研究揭示了水分条件足以使种子开始溶胀并发芽。

平均来说，两年后仅有10%的播种的松树种子形成植物。为补偿低发芽结果，林业公司通常供应大量种子(40000–60000粒种子/公顷)，使得种子成本花费整个再生成本的相当大比例。另一缺点是来自具有长期较高生长的优良树种的种子由于高的种子成本及有限的种子供应而不具可行性的事实。为了能够使用优良树种的种子，需要实现高可能性的稳定及高植物形成的新方法及工具。

覆盖种子以增加种子附近的水分条件以便帮助其发芽的方法是公知的技术。然而，在实践中，由于任务的艰苦性而使得上述方法在森林区域进行重新造林是不具经济性的。为了能有成本效益地实施这样的方法，需要一种用于种子覆盖的简化设备。

在多数北方森林中，也缺乏养分，诸如氮、钾或磷，因此需要添加包括这些养分中的至少一种的养分。养分尤其氮的缺乏被视为北方森林中树木生长的最大限制性因素。

在直接播种中，当将种子直接播种在养分贫瘠的矿物质土壤中时，需要养分源。尤其地，需要氮，氮会缓慢释放并且在新播种种子的周围土壤中保持数年。

因此，需要一种可吸收/捕捉毛细管水并且保持水以及同时在其保持养分时不降低发芽率的设备。

已知技术

在市场上及专利文献中发现了用于处理及播种种子的不同设备。这样的设备可含有用于种子的容器、吸水材料及带养分的部分。这些设备可形成为条状或带状并且由纸、淀粉或可分解材料制成。

US专利申请US20120036733呈现一种可用于播种的毡材料，其由毡层和吸水包含层组成。

申请GB2347836描述一种在干旱区中栽植农作物/树木/灌木而不必按农业惯例制备地面的方法。该方法涉及使用一种形状可为矩形、方形或六边形的生物可降解袋。该袋可包含种子、根生长培养基及化肥。

在KR100772992中，提供一种可分解种子密封片，以通过根据种子的栽培特性使种子以规律间隔相等地分布并对齐来使种子在原始位置萌芽及生长。该播种设备由两层可分解片和种子层制成，该两层可分解片由淀粉或纸浆制成，该种子层位于两层可分解片之间具有萌芽促进剂或植物养分。

CN201639950呈现一种类似纸带，其旨在用于将大米种子培育成大米幼苗并且使育成的大米幼苗适合于大米栽植机器。

CN101352119中呈现一种带有种子的种子包装条/板，其具有用于固定种子的由重量轻且易于分解的纸材料制成的粘合层。

US2648165描述一种用于种子的承载器，其包括永久水溶性粘合材料。该种子承载器可由纤维素的甲基醚，或由其它合成树脂或碳水化物或其衍生物中的任一者形成。

US5802763中呈现一种利用生长材料的栽植培养基和孔隙率增加的材料的植物播种单元及其制备方法。孔隙率增加的材料将在发芽阶段期间保持水。

US专利3938281描述一种由若干个泥炭主体制成的发芽及播种组件，其中每一单元内具有一粒种子。泥炭主体放置在塑料框架中。框架应放置在地面上以从地面吸收水分来促进种子发芽。这些框架的一个问题是框架的底部是平坦的且将仅部分地与土壤接触，由此大量种子无法获得水，因此导致低发芽率。在使用这些框架期间还发现了以下其它问题：鸟儿学会在框架下寻找虫子并将框架翻转过来，强风使板移动，但最严重的问题是低发芽率。此设备的使用还证明为过于复杂且昂贵的。

在US3733745中，呈现一种具有吸湿物质(诸如碳泥)的幼苗促进单元，种子/多个种子放置在泥炭的顶部上且覆盖有由铁丝支撑的蒸发防护件。该单元的缺点是种子/多个种子将不与来自地面的毛细管水直接接触。此外，泥炭在干燥后成为疏水性的，并且因此一旦干燥便难以再吸收水分。放置在生长基质的顶部上的种子还暴露于太阳且其容易被干燥。

发明WO 2008/044995 A1描述一种圆柱形种子栽植单元，一种用于种子栽植单元的栽植布置，其尺寸类似冰球圆盘（puck）。种子栽植单元（圆盘）由生长培养基(泥炭)和放置在生长培养基的顶部处的一粒或数粒种子组成。栽植设备用来使圆盘深入到矿物质土壤中以便使其接触毛细管水并溶胀数倍，然后种子将发芽。此方法的一个明显缺点是未对放置在圆盘的顶部上的种子或多个种子进行保护以免受太阳或种子掠食。另一问题是当圆盘溶胀时，种子被向上抬升并且由此持续地暴露于太阳和反复的潮湿与干燥循环，其会降低发芽率。数个现场试验已显示这使得植物的形成依赖于天气。

另一发明EP1253819涉及一种用于受控的发芽过程并且包括布置有种子的发芽单元的种子带，其可被逐个地切割。该种子带由两个纸层和可选地添加剂以及在其之间的承载器制成。该纸在这个发明中应当具有高的湿强度。

发明GB2365738呈现一种在干旱区中栽植农作物/树木/灌木而不必按农业惯例制备地面的方法。该方法涉及使用一种形状可为矩形、方形或六边形的生物可降解袋。该袋可包含种子、根生长培养基及化肥。但未呈现如何吸引水分或水以及使养分保持接近种子。

CN1589600中呈现一种具有上部膜及下部膜以及种子的播种单元的制造方法。

上述参考均未呈现一种有能力组合收集水与约束缓慢释放氮（其维持或增加发芽率）的方法。

此外，也未教导在播种种子后的长时间周期期间可如何释放氮。

在直接播种中，还存在其它问题。野生动物或鸟儿可吃掉种子。雨水可使可能已开始发芽的种子迁移到其可干旱并且死亡的不利位置。如果干旱且有大风，则可吹掉大的覆盖物/盖子。在大多数北方森林中，还缺乏养分诸如氮、钾或磷，并且需要添加包括这些养分中的至少一种的养分。

因此，需要一种解决上述问题和需要的易于可应用的覆盖方法及设备。本发明的目标是提供一种解决上述需要的设备及方法。

发明内容

本发明涉及并包括以下项：

1. 一种播种单元，其包括：

- 顶部分和底部分，其中所述底部分是在采用所述单元进行播种时旨在抵靠土壤放置的部分；

- 吸水材料(2)，其在暴露于水分后允许发芽的幼苗穿透；

- 包封物(1,4)，其大体上包封所述吸水材料(2)，其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大体由快速地水可分解材料的制成；以及

- 至少一粒种子(7)

其中所述播种单元布置成使得

- 所述种子(7)定位成与所述吸水材料(2)接触位于所述单元的所述底部分处或嵌入在所述吸水材料(2)内位于所述单元的所述底部分处，并且

- 所述吸水材料(2)形成具有适合尺寸及形状的主体，使得当以底部分向下将所述单元放置在所述土壤上时，所述种子和所述土壤在所述种子的至少1 cm半径内且优选地在至少3 cm内大体上由所述吸水材料覆盖；

其特征在于，所述吸水材料(2)包括：

- 吸湿性带负电荷材料，其能够键合选自K⁺、NH₄₊、L-精氨酸、L-赖氨酸及L-组氨酸的带正电荷养分离子；并且

- 可选地，包括（多个）带正电荷养分离子的养分，所述（多个）带正电荷养分离子选自K⁺、NH₄ ⁺、L-精氨酸、L-赖氨酸及L-组氨酸。

2. 一种播种单元，其包括：

- 顶部分和底部分，其中所述底部分是在采用所述单元进行播种时旨在抵靠土壤放置的部分；

- 吸水材料(2)，其在暴露于水分后允许发芽的幼苗穿透；

- 包封物(1,4)，其大体上包封所述吸水材料(2)，其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大体上由快速地水可分解的材料制成；以及

- 至少一粒种子(7)

其中所述播种单元布置成使得

- 所述种子(7)定位成在所述吸水材料(2)内的空腔中位于所述单元的所述底部分处或与所述吸水材料(2)接触位于所述单元的所述底部分处或嵌入在所述吸水材料(2)内位于所述单元的所述底部分处，并且

- 所述吸水材料(2)形成具有适合尺寸及形状的主体，使得当以底部分向下将所述单元放置在所述土壤上时，所述种子及所述土壤在所述吸水材料暴露于湿气时在所述种子的至少1 cm半径内并且优选地在至少3 cm内大体上由所述吸水材料覆盖；

其特征在于，所述吸水材料(2)包括：

- 吸湿性带负电荷材料，其能够键合选自K⁺、NH₄₊、L-精氨酸、L-赖氨酸及L-组氨酸的带正电荷养分离子；和

- 可选地，包括带正电荷养分离子的养分，所述带正电荷的养分选自K⁺、NH₄ ⁺、L-精氨酸、L-赖氨酸及L-组氨酸。

3. 根据先前项所述的播种单元，其中所述吸湿性带负电荷材料包括矿物质。

4. 根据项3所述的播种单元，其中所述矿物质包括硅土、蛭石或沸石，优选地蛭石。

5. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸湿性带负电荷材料与溶胀化合物混合，所述溶胀化合物在暴露于水/湿气时将膨胀。根据先前项所述的播种单元，其中，所述溶胀化合物在所述混合物中是所述吸湿性带负电荷材料的0.1-10、0.1-5、0.1-4、0.1-3、0.1-2、0.1-1、0.5-1、0.5-2或0.5-3重量%。

6. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸湿性带负电荷材料包括阴离子聚合物。

7. 根据项6所述的播种单元，其中所述阴离子聚合物包括阴离子多糖。

8. 根据项7所述的播种单元，其中所述阴离子多糖包括选自包括下面各项的组的多糖：羧甲基纤维素、海藻酸、维纶胶、黄原胶、果胶酸酯、乳糖酸、硫酸化阴离子多糖(SAP)、戊聚糖多硫酸酯、PPS琼脂糖、k-卡拉胶及λ-卡拉胶。

9. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸水材料包括泥炭。

10. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸水材料是蛭石。

11. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述顶部分和底部分由相同纸，优选地可溶解纸制成。

12. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述播种单元包括紧固到所述包封物包封所述底部分(4)的部分的种子保持部分(3)，并且其中所述种子(7)放置在所述吸水材料(2)与所述种子保持部分(3)之间。

13. 根据项8所述的播种单元，其中所述种子保持部分(3)和/或所述整个包封物(1,4)大体上由快速地水可分解的材料组成。

14. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述快速地水可分解的材料由包括短纤维素的材料制成。

15. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述快速地水可分解的材料由包括羧甲基纤维素(CMC)的材料制成。

16. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸水材料(2)具有50-200ml、50-100 ml、50-200 ml、50-300 ml、100-200 ml、100-300 ml、150-200 ml、50-300、50-400 ml、50-500 ml、50-600 ml、50-700 ml或50-800 ml，优选地约150 ml的体积。

17. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸水材料(2)是经过压缩的。

18. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述压缩的吸水材料(2)相对于所述种子的直径具有一厚度，所述厚度可为0.1 cm、0.2 cm、0.3 cm、0.4 cm、0.5 cm、0.6cm、0.7 cm、0.8 cm、0.9 cm或1.0 cm，优选地0.3 cm。

19. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸水材料(2)在溶胀后具有0.1到1 cm、0.5到2 cm、0.5到5 cm、1到2 cm、1到3 cm、1到4 cm、1到5 cm、2到3 cm、2到4cm或2到5 cm，优选地约1 cm的厚度。

20. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述吸水材料(2)具有0.1到1cm、0.5到2 cm、0.5到5 cm、1到2 cm、1到3 cm、1到4 cm、1到5 cm、2到3 cm、2到4 cm或2到5cm，优选地约1 cm的厚度。

21. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述包封物具有一系列孔(6、5a、5b)。

22. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中大体上不添加带正电荷的养分。

23. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述养分包括L-精氨酸。

24. 根据项15所述的播种单元，其中L-精氨酸的量对应于每粒种子2-50 mg、2-20mg、5-40 mg、10-30 mg、5-30 mg氮，优选地5-20 mg。

25. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述种子是松树种子或云杉树种子，优选地松树种子。

26. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述播种单元布置成使得，所述吸水材料(2)形成具有适合尺寸和形状的主体，使得当以底部分向下将所述单元放置在所述土壤上时，所述种子和所述土壤大体上在所述种子的至少1 cm、2 cm、3 cm、4 cm、5cm、6 cm、7 cm、8 cm、9 cm、10 cm、12 cm、15 cm或20 cm半径，优选地5 cm内被所述吸水材料覆盖。

27. 根据先前项中的任一项所述的播种单元，其中所述播种单元大体上是圆形的(圆形状)。

28. 一种根据先前项中的任一项所述的播种单元用于在所述播种单元中播种种子的用途，其包括：

- 将所述播种单元放置在所述土壤上，与所述土壤接触，

- 可选地，在所述放置之后，将所述播种单元按压到土壤。

29. 一种根据先前项中的任一项所述的播种单元用于在所述播种单元中播种种子的用途，其包括：

- 将所述播种单元放置在所述土壤上，其中顶部分朝上并且底部分与所述土壤接触。

30. 根据先前用途项中的任一项所述的用途，其中在放置所述播种单元之前，通过微制备来处理所述单元待被放置的所述土壤。

31. 一种用于在土壤上播种种子的方法，其包括以下步骤：

a)提供播种单元，其包括：

- 吸水材料(2)，其包括养分；及

- 种子(7)；

- 其中所述播种单元布置成使得

▪ 所述吸水材料与所述种子接触；并且

▪ 所述吸水材料形成具有适合尺寸及形状的主体，以使得能够以一定向将所述播种单元放置在所述土壤上，使得从上方观察时，所述种子和相对于所述种子在至少1 cm半径内优选地在至少3 cm半径内的所述土壤大体上被所述吸水材料覆盖；和

b)以这样的定向将所述播种单元放置在所述土壤上，使得从上方观察时，所述种子和所述土壤大体上在所述种子的至少3 cm内被所述吸水材料覆盖或

c) 以这样的定向将所述播种单元放置在所述土壤上，使得从上方观察时，所述种子和所述土壤在暴露于湿气时相对于所述种子在至少1 cm半径内大体上被所述吸水材料覆盖。

32. 根据先前方法项所述的方法，其中所述种子是松树种子或云杉树种子，优选地松树种子。

33. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述土壤是矿物质土壤，并且所述方法用于在温和气候下在矿物质土壤中进行播种。

34. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中

- 所述吸水材料包括吸湿性带负电荷材料，所述吸湿性带负电荷材料能够键合K⁺、NH^{4 +}、L-精氨酸、L-赖氨酸或L-组氨酸；并且

- 所述养分包括K⁺、NH⁴⁺、L-精氨酸、L-赖氨酸或L-组氨酸，优选地L-精氨酸。

35. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述吸水材料包括泥炭。

36. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述吸湿性带负电荷材料包括矿物质。

37. 根据项26所述的方法，其中所述矿物质包括硅土、蛭石或沸石，优选地蛭石。

38. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述吸湿性带负电荷材料包括阴离子聚合物。

39. 根据项28所述的方法，其中所述阴离子聚合物包括阴离子多糖。

40. 根据项29所述的方法，其中所述阴离子多糖包括选自包括以下各项的组的多糖：羧甲基纤维素、海藻酸、维纶胶、黄原胶、果胶酸酯、乳糖酸、硫酸化阴离子多糖(SAP)、戊聚糖多硫酸酯、PPS琼脂糖、k-卡拉胶及λ-卡拉胶。

41. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述播种单元经布置使得，所述吸水材料形成具有适合尺寸及形状的主体，以使得能够以一定向将所述播种单元放置在所述土壤上，使得从上方观察时，所述种子和在所述种子的至少1 cm内、优选地在至少3 cm内、更优选地在至少 5 cm内的所述土壤大体上被所述吸水材料覆盖，

并且，所述方法包括以这样的定向将所述播种单元放置在所述土壤上，使得从上方观察时，所述种子和在所述种子的至少1 cm内、优选地在至少3 cm内、更优选地在至少5 cm内的所述土壤大体上被所述吸水材料覆盖。

42. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述吸水材料具有50-200 ml、50-100 ml、50-200 ml、50-300 ml、100-200 ml、100-300 ml、150-200 ml、50-300、50-400ml、50-500 ml、50-600 ml、50-700 ml或50-800 ml，优选地约150 ml的体积。

43. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述吸水材料具有0.1到1 cm、0.5到2 cm、0.5到5 cm、1到2 cm、1到3 cm、1到4 cm、1到5 cm、2到3 cm、2到4 cm或2到5 cm，优选地约1 cm的厚度。

44. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中吸水材料在被压缩时具有0.1cm、0.2 cm、0.3 cm、0.4 cm、0.5 cm、0.6 cm、0.7 cm、0.8 cm、0.9 cm或1.0 cm，优选地0.3cm的厚度。

45. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述播种单元包括：

顶片(1)及底片(4)，至少所述底片(4)是水可渗透的并且大体上由快速地水可分解的材料组成，

吸水材料(2)，其布置在所述顶片(1)与所述底片(4)之间，

至少一粒种子(7) ，其放置在所述吸水材料与所述底片之间。

46. 根据项34所述的方法，其中将所述种子(7)放置在所述顶片与所述底片之间的所述吸收材料中的空腔中或孔中。

47. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述孔具有适合优选种子的尺寸的直径，比如松树种子直径可为1.0 mm、2.0 mm、3.0 mm、4.0 mm或5.0 mm或1.0-5.0 mm之间的任何尺寸。

48. 根据项34所述的方法，其中将所述种子(7)放置在所述吸水材料与所述底片之间。

49. 根据项34至35中的任一项所述的方法，其中所述播种单元包括紧固到所述底片(4)的种子保持片(3)，且所述种子(7)放置在所述底片与所述种子保持片(3)之间。

50. 根据项34至36中的任一项所述的方法，其中所述片中的一个或多个包括短纤维素，优选地，羧甲基纤维素。

51. 根据项34至37中的任一项所述的方法，其中所述顶片和/或所述底片具有一系列孔。

52. 根据项34至38中的任一项所述的方法，其中所述顶片(2)大体上由易于被水分解的材料组成。

53. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述养分包括对应于每粒种子2-50 mg氮，优选地5-20 mg的氮。

54. 根据先前方法项中的任一项所述的方法，其中所述播种单元如在项1-18中的任一项中所限定的。

定义

吸水材料是吸水到高程度的材料。吸水材料可吸收的水的重量是吸水材料的重量的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、120%、140%、160%、200%或300%。吸水材料的实例是泥炭、蛭石、沸石、腐殖土以及聚合物。

吸湿性材料:吸湿性材料从大气或地面吸收水分子。该术语包括纤维素、木质素和木质纤维诸如棉花及纸、许多化肥化学品、许多盐以及各种其它物质。许多吸湿性材料还是良好的吸水材料，诸如珍珠岩、硅土、蛭石以及沸石。

吸湿性带负电荷矿物质的实例是硅土、蛭石及沸石。蛭石是来自非膨胀黑云母层的惰性天然矿物质。蛭石是在矿藏中发现的，并且通过加热其呈现被称为膨胀的蛭石的非紧凑结构。蛭石具有相当高的阳离子交换能力。存在具有不同吸水性质的若干种不同质量的蛭石。

其它形式的吸湿性材料可为膨胀或溶胀化合物，其在暴露于水/湿气时将膨胀。膨胀或溶胀化合物的实例是丙烯酰胺及蓄水颗粒。一些蓄水颗粒是以商标名Swellgel出售的。

取决于蛭石是在自然界中何处发现的，蛭石以若干种不同变体存在。在本发明中，压缩的蛭石可为任何变体的蛭石，其可在模具中压在一起以形成固态干燥单元。该单元应牢固得足以用手来操作。干燥蛭石是指以重量计具有最多1、2、3、4、5、6、7、8、9或最多10%水的蛭石。在吸水后，压缩的蛭石溶胀并分离以形成使得种子能够穿透材料的松散基质。

能够键合带正电荷养分离子的带负电荷材料在本发明的上下文中意味着在就pH及盐浓度而言在关于植物生长的水条件下大致能够保持带正电荷养分离子的任何材料。应理解，这种键合是可逆的。

将带正电荷养分(例如，氮)键合到带负电荷材料是一种将带电离子分子键合到带电基质的方式。带电离子分子的实例是K⁺、NH₄ ⁺、碱性氨基酸，其在中性pH下带正电荷，存在有可用作养分的许多其它带正电荷的组。因此，养分的键合是离子-离子相互作用并且不是永久的。带正电荷养分离子因此可从带负电荷基质释放并且可用于生长中植物。

快速地水可分解的材料(即，易于被水分解的材料)在使用标准 ISO 3781:1983或稍后版本“纸与纸板-在浸没于水后的抗张强度的确定”测量时具有极低的湿抗张强度。

快速地水可分解的材料可为在半天、一天或几天内被水或水分溶解的片、纸或类似物。还可使用更快速地可溶解材料。词语可解析的、可分解的及可溶解的是可互换的。

通过混合意味着当一种材料与另一材料混合时，其还可意味着当一种材料浸透或浸渍于包括溶解材料(诸如盐)的溶液中时。

在大体覆盖距种子给定半径内的土壤的上下文中，大体覆盖可视为意味着以种子作为中心并且以给定半径画出的假想圆圈的覆盖区域的至少70%。更优选地，覆盖区域为至少80%、甚至更优选地至少90%、进一步更优选地至少95%、仍优选地大于99%并且最优选地100%。

在大体上包封吸水材料的上下文中，大体上可视为意味着在运输及使用的正常操作期间大多数吸水材料保持在包封物内。这样的大体上包封并不排除包封物可具有一个或多个孔或开口，或包封物经构造使得其可容易被开口和/或释放的可能性。还应理解，在操作和/或运输期间，一些吸水材料可能泄漏到包封物外。

术语发芽率是指已发芽的种子的数量除以栽植的种子的数量，以百分比表示。当看到第一附叶或叶针并且种子壳消失时，室外生长的种子计为发芽了。在温室中，当新芽已达到种子的长度时种子就发芽了。最重要的因素是如何使种子在实地中发出芽。

附图说明

图1是播种单元和不同部分的实例。(1)包封物的顶部分，(2)吸水材料，(3)种子保持部分，(4)包封物的底部分，(5)和(6)孔，以及(7)种子。

图2是最佳距离；A：种子与播种单元的边界之间；B：两粒种子之间。

图3是大体圆形播种单元和不同部分的实例。

图3A示出包封物(1)的顶部分、可选地压缩的吸水材料(2)、包封物(4)的底部分以及在吸水材料中用以保持种子(7)的可选孔(8)。

图3B(上部变体)示出大体圆形播种单元(呈横截面图)，其中种子放置在压缩的吸水材料的“板”下面。

图3B(下部变体)示出大体圆形播种单元(呈横截面图)，其中种子放置在形成在压缩的吸水材料的底部中的空腔中。

图3C示出大体圆形播种单元(呈横截面图)，其中种子放置在孔内。

图3D示出来自土壤(9)的毛细管水如何输送到压缩的吸水材料(2)中，由此压缩的吸水材料(2)将膨胀并覆盖种子。箭头指示毛细管水的流动。

图3E示出溶胀的(膨胀的吸水材料)播种单元。

图3F示出发芽的种子。

图4是干燥的拉伸强度kN/m。所用纸的不同纸浆限定在实例12、表3中。

图5是潮湿的拉伸强度 kN/m。

图6是干燥的拉伸指数 Nm/g。

图7是潮湿的拉伸指数 Nm/g。

图8是潮湿的/干燥的拉伸强度之间的比率，以%为单位。

具体实施方式

本发明的目标是提供方法及设备，所述方法及设备提供一种对上述问题中的一个或多个问题的改进的解决方案。

本发明的方法及设备尤其适合于在用于室外干旱环境中时结合提供良好的长期养分供应来提供用于发芽种子的稳定的潮湿微气候。

播种可在多数地形上进行，且尤其适合于中粗质地粉砂、细沙及沙粉质碛的土壤。

播种单元可形成有大致为平面构件的顶部分(1)及底部分(4)，且其可为圆形的或方形的、矩形的或在实际中可操作和存储的任何形状。

方形播种单元的尺寸可为6 x 6 cm、7 x 7 cm、8 x 8 cm、9 x 9 cm、10 x 10 cm、10 x 15 cm、10 x 20 cm、10 x 30 cm、10 x 40 cm或10 x50 cm。播种单元还可具有其它尺寸组合。

大致圆形播种单元的尺寸可为例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14 cm的直径。在少数情况下，其可具有高达50 cm的直径。该单元的底部分是在使用播种单元时旨在抵靠土壤放置的部分。在此位置中，水收集材料(2)将覆盖种子和土壤两者。距种子的半径取决于种子、土壤及旨在使用播种单元的气候区。

在针对森林复壮的栽植中，重要的是水收集材料的区域是足够大的以便收集上升的毛细管水。意外地发现，具有半径约为5 cm的区域的水收集材料是足够大的以便收集上升的毛细管水以发起松树种子的发芽。在距种子5 cm半径范围内的此区域的25年检验的模型研究中确认了该结果。这些计算是在瑞典针对松树种子得出的。

其它种子或其它栖息地可需要围绕种子的较小区域或较大区域以便收集毛细管水。

因此，重要的是每个种子具有围绕种子的充足的吸水材料区域，参见图2。此区域可为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20或高达25 cm的直径。出于实用原因，此区域可不超出20 cm，但在少数情况下，其可不超出25 cm的半径。

在现场实验期间，结合用于覆盖新栽植种子的泥炭来测试养分的不同供应。与仅用泥炭或腐殖土进行覆盖相比，在用混合有掺杂了L-精氨酸的蛭石的泥炭进行的一次测试中，发芽率出乎预料(在现场测试中高于70%)，详情参见实验3。

为了寻找用于播种的方法，从而寻求某种类型的工具。在市场上及在文献中都发现了不同类型的播种设备，但没有一种能够满足易于操作的需要并且具有使得例如泥炭的吸水材料在放置在种子上面的土壤上时覆盖种子的设计。

开发了一种播种单元。第一样机由纸制成，其具有信封的尺寸并且填充有水收集材料、泥炭及带负电荷材料、掺杂有L-精氨酸的蛭石。此样机能够运转，但在现场测试中往往会被风吹走。这种纸太硬且不能遵循土壤上的纹理。在下一型式中，播种单元由桦木、纸皮桦制成。选择此类型的纸是因为期望其在接触水时易于溶解。这也在实例2中得以验证。

此外，由短纤维纸制成的播种单元填充有吸水材料、混合有吸湿性带负电荷材料的泥炭、掺杂有氨基酸L-精氨酸的蛭石。

播种单元的其它样机由具有压缩的蛭石盘的顶部及底部可溶解纸制成。一个播种单元制造成具有用于种子的孔。此型式的优点在于：哪一侧向上或向下不重要，因为种子将总是向下落到孔内。一旦压缩的蛭石盘开始从土壤吸收毛细管水，压缩的蛭石将膨胀且种子将被蛭石覆盖，参见图3C到图F，由此种子将被覆盖且保护其免受太阳及干旱。另一种播种单元制造成像倒置的转向板，其中种子放置在底部纸与压缩的蛭石盘之间，参见图3B(上部变体)。更具体地，在此实施例中，播种单元可具有覆盖种子的扁平大体上圆形中心部分，和外周向大体上圆形部分，其中外周向部分大体上设计成与土壤接触。同样，在另一实施例(图3B(下部变体))中， 播种单元可为具有覆盖种子的大体上圆形空腔的大体圆形盘，其中圆形盘大体上设计成与土壤接触。这些样机的优点是易于制造且方便操作。

压缩的蛭石盘可含有1 g、2 g、3 g、4 g、5 g、6 g、7 g、8 g、9 g、10 g、11 g、12 g、13 g、14 g、15 g、16 g、17 g、18 g、19 g、20 g、21 g、22 g、23 g、24 g、25 g、26 g 、27 g、28 g、29 g或30 g(克)的蛭石，优选的压缩蛭石盘可含有6到8 g、6到9 g、6到10 g、6到11g、6到12 g、6到13克的蛭石。使用能够键合带正电荷养分离子的吸湿性带负电荷材料的优点是带负电荷材料与带正电荷养分离子之间的强离子相互作用。预期此相互作用就是带正电荷养分离子从带负电荷材料缓慢释放的原因。缓慢释放的养分(尤其是氮)在幼苗的最初两年生长期间对于幼苗的生长及培植是极为重要的。由于松树种子在第一年生长期间正常地使用所存储的种子氮且第二年使用来自土壤的氮，所以长期持续的养分供应对于保持冒芽幼苗的高生长及发育是至关重要的。

基于实验，已示出在两年的时间周期期间使用的所释放的氮，实例3。这与常规化肥极为不同，其中养分被雨水稀释且相当迅速地从发芽的植物排离。因此，在该长周期内看不到施肥效果。

在现场实验中，由作为包封物的短纤维纸、掺杂有L-精氨酸的蛭石制成的播种单元超乎预料地效果良好，其中发芽率约为70%。

因此，播种单元中的包封物优选地由纸片制成。播种单元中的纸应极易被水，主要是雨水、湿气或毛细管水溶解。湿气可来自周围空气或来自地面。纸应在几天内或多或少地完全被溶解。水可解析纸可包括具有或不具有木质素的短纤维素纤维。也可使用改性的短纤维素纤维，诸如羧甲基改性的纤维素CMC。快速溶解纸的一个优点是风将不容易使播种单元移动。并且一旦包封物被溶解，（多个）种子将由吸水材料覆盖，从而不会留下动物定位种子的明显痕迹，进而防止鸟儿或其它动物吃掉种子。另一优点是将没有材料被留下以弄乱再植区域，因为播种单元的所有部件都是天然的且将被分解。

比较图4与图5，优选的纸应具有干燥时高于0.5 kN/m的拉伸强度及潮湿时低于0.1 kN/m的拉伸强度。比较图6与图7，优选的纸还可具有干燥时高于10 Nm/g的拉伸指数，并且在潮湿时拉伸指数应低于2 Nm/g。拉伸指数与纸的重量有关。

应注意，一些纸在潮湿时完全溶解，并且这些纸可为作为播种单元的部分的最佳纸张。对于溶解(潮湿)的纸，拉伸强度或指数可能无法计算且被设定为零。

以下纸是可在本发明中使用的有用纸或纸浆的实例。有用纸是干燥或非干燥的漂白桦木硫酸盐纸、机械木浆纸、未漂白的软木硫酸盐纸及由CTMP纸浆1或2制成的纸。根据本发明，优选的纸由未漂白桦木或软木硫酸盐纸浆、或漂白的干燥桦木硫酸盐纸浆制成。非有用纸是用于印刷的普通纸。

使用标准ISO 3781:1983或后续版本“在浸入水后纸及纸板抗张强度的确定”，通过浸入水后的抗张强度来测量可解析或可溶解纸的性质。抗张强度与纤维长度及木质素的含量有关。术语“拉伸强度”及“抗张强度”是指用于确定纸的强度的相同方法，且这些词语可互换使用。

具有包括木质素的短纤维素纤维的可溶解纸优选用于播种单元。湿抗张强度可在0.0001 - 0.01 kN/m、0.0001-0.02 kN/m、0.0001-0.03 kN/m、0.0001-0.04 kN/m、0.0001-0.05 kN/m或0.0001 - 0.1 kN/m的范围内。抗张强度可为0.0001到0.001 kN/m。对于一些可解析或可溶解纸而言，可不测量抗张强度，因为这些纸一旦与水或水分接触便或多或少地完全溶解。

包封物的底部分可比包封物的顶部分更易溶解。这样的优点是风将不易使播种单元移动，因为底部分将更快地溶解且由此更快地黏贴到地面。此外，其将遵循土壤的表面轮廓且由此较好地收集毛细管水。

包封物的顶部分及底部分可为褐色的或与地面匹配的颜色，这可有助于防止吃种子的鸟儿或动物定位到种子，优选地，顶部分可为褐色的。底部分可为白色的。不同颜色的顶部分及底部分可用来帮助操作员以正确的定向将播种单元放置在地面上。

极为重要的是，当放置在地面上时要将种子放置在吸水材料下面(即，当从上面观察时种子被吸水材料覆盖)。由于此定向，种子将定向在最适宜水分条件的区域中。水分或水的获取对发芽率是极为重要的。

重要的是，包封物的强度在干燥阶段是充分牢固的，以便在运输及将其放置在地面上期间防止播种单元断裂。

包封物可由单个件或可由相同或不同材料制成的数个单独件制成。

包封物可在种子附近具有一系列孔(6)。

种子可借助于小的种子保持部分(3)的支撑而保持在最佳位置中。这些孔可改善种子发芽的几率且在包封物在极端干旱条件期间尚未分解的情况下使嫩芽容易穿透包封物。

为了验证播种单元对不同类型的种子都是有用的，用来自罗勒(Ocimumbasilicum)及紫羊茅(Festuca rubra)的种子来设置实验。实验10中示出的结果显示发芽率增加。

种子保持部分(3)可固定到包封物(4)的底部分以防止种子在运输及操作期间移动。如果在播种单元中使用一粒以上的种子，那么种子保持部分(3)将使种子保持彼此分离。对于种子之间的距离，最佳距离大约为10 cm，但其也可为6、7、8、9、11、12、13及14、最大高达50 cm的距离。使用种子保持部分的另一优点是其防止种子与对发芽可具有不利影响的胶水或其它化学品接触。组装播种单元可需要胶水。

可在包封物的顶部分、底部分和/或种子保持部分中使用不同类型的可溶解材料。这些部分可例如由来自绿叶树的纤维素，优选地用短纤维素纤维制成。这样的可溶解纸可包括木质素，其可为优选的，因为木质素可赋予薄片褐色且包括木质素的纸显示为易于溶解。

如果包封物(1)的顶部分和/或种子保持部分(3)由可溶解材料制成，则这可促进幼苗的生长。

在未压缩时，播种单元中的吸水材料(2)可为0.1到1 cm、0.5到2 cm、0.5到5 cm、1到2 cm、1到3 cm、1到4 cm、1到5 cm厚，或2到3 cm、2到4 cm、2到5 cm厚。可选择地，甚至可使用更厚的吸水材料。在未压缩时优选厚度为1 cm。在运输期间可压缩吸水材料。如果为了运输而压缩或在运输期间压缩，则本申请中给出的厚度是指在吸水材料已湿透(例如，在播种后被雨水湿透)后实现的未压缩状态。

吸水材料应是松散或颗粒状的(至少呈未压缩状态)，使得在包封物的底部分溶解后，吸水材料分布在土壤上，从而确保材料与土壤之间的良好接触。这具有改善水分收集且使动物及风更难以移动单元或种子的效果。

重要的是，吸水材料的厚度与所栽植的种子有关，因为该种子具有穿透土壤层的不同能量。在本发明中，基质厚度与所使用的种子相关地加以定义。对于松树种子，在未压缩时，播种单元中吸水材料的厚度优选地在1 cm范围内。

播种单元中的吸水材料可具有50-200 ml、50-100 ml、50-200 ml、50-300 ml、100-200 ml、100-300 ml、150-200 ml、50-300、50-400 ml、50-500 ml、50-600 ml、50-700ml、50-800 ml的体积。优选体积是150 ml。

可通过添加额外的吸湿性材料来增强吸水材料的吸水效果。吸水材料可与吸湿性材料混合，以便促进播种单元的制造。

播种单元中的额外吸湿性材料可具有25-100 ml、25-150 ml、25-200 ml、50-100ml、50-150 ml、50-200 ml、100-150 ml、100-200 ml、50-300、50-400 ml、50-500 ml、50-600 ml、50-700 ml、50-800 ml的体积。优选体积是50 ml。

额外吸湿性材料在吸水材料中的比例可为5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%，优选地约20%。

吸水材料与吸湿性材料也可是相同的(例如，在泥炭的情况下)或是分离的(如在使用泥炭与蛭石的组合的情况下)。

根据前述项目，播种单元的优选版本然后将填充蛭石作为唯一吸湿性带负电荷材料。播种单元的甚至更优选版本将包括压缩的蛭石作为唯一吸湿性带负电荷材料。

压缩的吸水材料(2)可具有与种子的直径相关的厚度。压缩的吸水材料可具有至少为所关注种子的直径的厚度，即，厚度可为所选种子的最大直径的1到1.1、1到1.2、1到1.3、1到1.4、1到1.5、1到1.6、1到1.7、1到1.8、1到1.9或1到2、1到2.5、1到3倍之间。例如，具有大约3 mm直径的种子(松树种子在2与4 mm之间)，厚度可为3.3 mm到9.0 mm，优选地，对于松树，压缩的蛭石盘的厚度可为4到7 mm，最优选可为5或6 mm厚的压缩蛭石盘。

蛭石作为唯一吸湿性带负电荷材料具有数个优点。其将易于制作播种单元。蛭石是矿物质且非常稳定，因此其可存储非常长期限而不分解。蛭石可按压在一起形成薄层、压缩的蛭石，其在暴露于水分时将膨胀，从而形成用来收集毛细管水所需的厚度。使用压缩的蛭石的另一优点将是在存储及操作许多播种单元时将具有较低体积。

吸水和/或吸湿性材料可掺杂有养分。取决于土壤，养分可包括最重要的元素N、P及K或组合。优选的养分为碱性氨基酸或硝酸铵。优选地在需要盐、盐酸精氨酸、Arg-HCl的阶段时，每粒种子可需要约10 mg的氮。可选择地，可添加例如生长增强剂、杀虫剂或杀菌剂的其它添加剂。

本发明得到以下一系列实验的支持。

实例

实例1

掺杂L-精氨酸的蛭石的制作

在以下实验中，将55 g的L-精氨酸溶解于1000 ml水中。将60克蛭石添加为该溶液并在室温下搅拌1小时。在搅拌后，通过真空过滤随后在40℃下干燥1小时来移除蛭石。这在所制作的掺杂的蛭石中赋予大约5%的氮浓度。也可使用其它氮浓度，详情参见以下实验。

实例2

将养分键合到蛭石的验证

该实验使用掺杂精氨酸的经膨胀蛭石，其中L-精氨酸具有以重量计为10.3%的含量的L-精氨酸。将掺杂有30毫升L-精氨酸的蛭石放置在底部具有过滤纸的漏斗中。分步添加水，每次30 ml，在每次添加30 ml水后在流通溶液中测量导电率。结果汇总在下表1中。

结果清晰地示出L-精氨酸比其它养分更强地键合到蛭石。导电率不能区分带负电荷离子或带正电荷离子。因此，良好估计是硝酸根离子NO₃ ^-是在前几次添加水期间被洗出的首先离子。

实例3

通过使用掺杂精氨酸的蛭石来增加发芽率

在大多数商业植物生产中，施肥是关键因素。施肥可关于剂量、时间、频率等数种方式来实施。一种施肥策略是在播种或插条生根之前对生长基质进行预施肥。借助预施肥，可给生长基质装载相对大量的养分。养分的量应足以在较长时间内保持植物生长，因此消除对连续施肥的需要，继而节省工作量，并且在树林的复壮时这实际上是根本不可能的。然而，在用大量化肥对任何植物基质进行预施肥时的关键问题是影响发芽及幼苗发育的盐胁迫的风险。

在以下实验中，在预施肥试验中使用掺杂L-精氨酸的蛭石。作为参考处理，制作掺杂铵的蛭石。选择铵作为对照物，因为铵是可获得的唯一阳离子性商用氮肥且并且其通常用于使松树幼苗生长。然而，应注意，掺杂铵的蛭石本身并非商用品，因此并且仅为试验目的而制备。在试验中，选择每盆40 mg氮的剂量。为使松树幼苗生长，40 mg的氮应足以保持生长6个月。

实验中使用掺杂精氨酸的经膨胀蛭石，其L-精氨酸含量以重量计为10.3%。使用氮含量为2.6%的掺杂铵的膨胀蛭石作为对照物。使用9%铵溶液以与针对掺杂精氨酸的蛭石所描述相同的方式来制备掺杂铵的蛭石。

使用以下基质混合物(每盆50 ml)：

掺杂精氨酸的蛭石，其等效于每盆40 mg氮：

1.2 g掺杂精氨酸的蛭石 + X ml未掺杂蛭石，总计10 ml蛭石及57 ml水藓泥炭。

通过相对于除氮以外的所有养分添加匹配arGrow Complete^®的成分的1.89 ml的溶液来供应其它养分，由于在填充盆时要压紧基质，因此原配料的总体积超过60 ml。

氮的掺杂铵的蛭石，其等效于每盆40 mg：

1.73 g掺杂铵的蛭石 + X ml未掺杂蛭石，总计10 ml蛭石计57 ml水藓泥炭。

通过相对于除氮以外的所有养分添加匹配arGrow Complete^®的成分的1.89 ml的溶液来供应其它养分，由于在填充盆时要压紧基质，因此原配料的总体积超过50 ml的盆体积。

对于两种处理，用含有宏量养分及微量养分的溶液来喷洒水藓泥炭。然后，将水藓泥炭与掺杂及未掺杂蛭石的混合物混合。然后，将成品基质填充到具有60个盆的生长箱中，每一盆具有50 ml的体积。

用来自瑞典Pålberget的松树樟子松种子来进行播种，其中每容器一粒种子。

定期浇灌容器，并且初期用塑料覆盖以维持高空气湿度。在播种后的大约1周移除塑料覆盖物。生长温度约为20℃且日长为16小时。以规律间隔给生长容器浇水，但不能接收任何额外施肥。

在播种后的5、7及38天后，计数发芽种子/成活幼苗的数量(表1)。

表1是播种后5及7天发芽种子以及播种后38天成活幼苗的数量，表示为发芽种子的百分比。n=360粒播种的种子。

播种后的天数 5 7 38

发芽率，以%计

40 mg N精氨酸 54 76 83

40 mg N铵 36 56 50。

此实验结论为使用掺杂精氨酸的蛭石作为预施肥基质导致比使用掺杂铵的蛭石高得多的幼苗数量。发芽率极佳，至少为83%。

实例4

在从2011年开始在接近瑞典拉普兰的Gällivare的干旱地区进行的现场试验中，在用以下方式栽植的种子之间进行了发芽、幼苗形成及幼苗发育(生长)的效果比较：1)用精氨酸预处理的基质；2)微制备，微制备在当时被认为是用于室外栽植的最佳方法。

该实验还测试应用具有精氨酸的经预处理基质的不同方式。

具有精氨酸的经预处理基质由两种重要成分-蛭石及泥炭(水藓)制成。蛭石与泥炭的混合物组合两种有利特征，泥炭与其重量相比可保存大量水，重量的220-325%，并且蛭石可键合大量碱性氨基酸、L-精氨酸以及水。蛭石的额外优点是：与硝酸钾及硝酸铵相比，极小量的精氨酸泄露到地面。

材料及实验设置：

给蛭石装载L-精氨酸以达到氮(N)浓度，即，总重量的3.7%氮的浓度。以20份L-精氨酸处理的蛭石与80份泥炭的比率将L-精氨酸处理的蛭石与泥炭混合，从而产生碳泥中20%体积/体积L-精氨酸处理的蛭石。

总氮装载计算为200 ml L-精氨酸处理的蛭石–泥炭混合物中100毫克 N，在以下实验中其对应于每粒种子20 mg N。

设置六种不同播种方法，其包括不同的土壤处理：

对所有六次播种而言土壤为沙质的。

1. 在播种之前不处理土壤且不添加L-精氨酸处理的蛭石–泥炭混合物。

2. 在播种之前通过用棍棒混合土壤来处理土壤，且不添加L-精氨酸处理的蛭石–泥炭混合物。

3. 在播种之前通过微制备来处理土壤，且不添加L-精氨酸处理的蛭石–泥炭混合物。

4. 在播种之前，通过微制备来处理土壤，且在微制备期间添加L-精氨酸处理的蛭石–泥炭混合物。

5. 不处理土壤，且在种子顶部上添加1 cm层的L-精氨酸处理的蛭石–泥炭混合物。

6. 通过微制备处理土壤，且在种子顶部上添加1 cm层的L-精氨酸处理的蛭石–泥炭混合物。

结果：

植物形成及生长持续两年。在播种后的两年，从所有处理物收割植物的一部分，以便确定在处理物之间是否发现生长差异。

与未处理的矿物质(沙质)土壤相比，所有处理物显示较高发芽率及植物形成率。

稍高的植物形成率是针对微制备的土壤及混合有以精氨酸预处理的基质的土壤而言。

最佳植物形成率结果来自已用以精氨酸预处理的基质覆盖的土壤，并且其中种子已栽植在首先经微制备并且然后用以精氨酸预处理的基质覆盖的土壤中。结果总结于表2中。

土壤	处理	非干旱地面	干旱地面	总结
					1. 矿物质(沙质)土壤(未处理的)	无	29%	25%	26%
2. 混合的矿物质(沙质)土壤	无	36%	18%	27%
					3. 矿物质(沙质)土壤	微制备	43%	50%	46%
4. 矿物质(沙质)土壤	混合有以精氨酸预处理的基质的土壤	51%	48%	49%
					5. 矿物质(沙质)土壤	用以精氨酸预处理的基质覆盖的土壤	66%	57%	61%
6. 矿物质(沙质)土壤	用以精氨酸预处理的基质覆盖的微制备土壤	74%	66%	70%

表2两年后植物形成的百分比。

实例5

播种单元的制备

制备两张短纤维(桦木纤维)薄纸，其尺寸约为12 x 17 cm。

所使用纸的抗张强度无法采用所使用的仪器来测量，因为该纸在数秒内便易于溶解在水中。当遵循标准ISO 3781:1983中的方法时，抗张强度为0.00 kgN/m。

根据在图1中的图画来制作孔。为尺寸约为5 x 5 cm的每个播种单元制作具有孔的两张种子保持纸。

在瑞典使用的种子购自SkogForsk，类型为：Tall Våge，预期发芽率99.5%，1000kv8.01。

在芬兰，种子来自Norfor的Hanke 7504，预期发芽率99.5%。

播种单元的制备，首先将两粒种子放置在底部纸上并且用基于纤维素的胶水将两张种子保持纸粘合在每粒种子的顶部上。两粒种子之间的距离约为10 cm。

然后，将基于纤维素的胶水应用到底部纸的三个侧面并且与顶部纸粘合在一起，从而形成袋子，该袋子填充有127.5 ml泥炭(由水藓制成)、42.5 ml蛭石及10 mg L-精氨酸-HCl的混合物。最后，粘合袋子的四个侧面，从而形成看似像信封的播种单元。

此方法进一步与瑞典Örnsköldsvik的MoRe研究所合作开发以便生产数以百计的单元。

实例6

顶部纸及底部纸的溶解。

5月31日，在瑞典的Bullmark、Umeå，制备根据实验2制作的十一个播种单元并且将其放置在树栽植测试区域的室外沙质土壤上。四天后，纸已开始溶解并且所有单元现在牢固地附着到土壤。一周后，纸完全溶解。纸的该快速分解是重要的，因为其消除播种单元被吹走或被动物(鸟儿)移动的风险，以及其形成与地面基质的完美接触层以收集上升的毛细管水。与常规播种种子的9%相比，超过73%的高发芽结果还验证了该单元为种子发芽及生长创造良好环境的有效性。

实例7

6月24日，在瑞典Bullmark、 Umeå，将根据实例5制作的五十个播种单元放置在树栽植测试区域的室外沙质土壤上。在仲夏(21/6)后直接进行播种通常是不实际的，因为认为条件温暖和干燥。该实验的目标是测试单元在7月期间的极干燥条件下的性能。如在实例6中，播种单元的纸快速溶解且没有单元被风或动物移动。一周后，纸完全溶解。如在实例6中，使用该单元产生超过79%的高且稳定的发芽结果。

实例8

2013年6月13日，在瑞典的Agnsjön、Bjurholm，将根据实例5制作的五十个播种单元放置在树栽植测试区域的室外中粒度沙质土壤上。如在实例6中，播种单元的纸快速溶解且没有单元被风或动物移动。一周后，纸完全溶解。使用该单元产生超过75%的高且稳定的发芽结果及发育良好的幼苗。

实例9

在芬兰的Ruonivaara进行了大规模现场实验。其中在六月(50个单元)、七月(50个单元)、八月(50个单元)、九月(50个单元)、十月(50个单元)对播种单元进行栽植，该播种单元还放置在具有不同水分条件的土壤中以便调查不同土壤是否影响发芽率。结果显示在40天后，播种单元的发芽率约为70%。2014年的额外盘存（inventory）也揭示在十月份及十一月份栽植且在2014年期间发芽的播种单元的高发芽率。记录的十月份发芽率为69%，十一月份为76%。

实例10

除松树种子外，还对香葱、牛至、罗勒、紫羊茅进行了温室试验。 2013年期间，在温室中进行了该试验。在潮湿沙质土壤中在播种单元下播种每种物种的20粒种子。作为参考，将20粒种子直接播种在潮湿沙质土壤中，未进行覆盖。未给种子供应额外的水，且每周跟踪幼苗发芽。结果清晰地显示在使用播种单元时，对于所有种子来说发芽率都要高的多，从而再次验证了单元为种子发芽及生长创造良好环境的有效性。

实例11

为产生更有效水分保持能力的播种单元，将蛭石作为单一填充材料进行测试。将三个不同体积50、100及150 ml的蛭石填充到如实例5中描述的相同信封状袋子中。测试了三种不同粒级的蛭石：1-2 mm、2-4 mm及2-5 mm。在温室试验中评估这些播种单元，且结果揭示：与填充有如实例5使用的蛭石与泥炭混合物的播种单元相比，水分保持能力显著增加且更重要的是顶部纸层更快地分解。进一步测试显示具有尖锐边缘的蛭石的结构连同其高的吸水性质一起增加了顶部纸层的分解速率。顶部纸层的快速分解是使萌芽的幼苗容易穿透并且防止播种单元被风或动物(鸟儿)移动的重要特征。在温室设置中，使用100%蛭石不影响种子的发芽性质，并且所有栽植的种子能够发芽并穿透播种单元的顶部层。

实例12

在开发播种单元期间，证明不同性能的纸是重要的。为了识别这些性能的范围，进行测试，其包括由不同类型纸浆、处理及厚度制成的不同类型的纸。使用一种普通复印纸作为参考。

通过纸浆的量(每m²使用的克(g))来测量厚度。

所测试纸中使用的纸浆类型为经漂白和未经漂白的桦木硫酸盐纸浆(其可为干燥或潮湿的)、未经漂白的软木硫酸盐纸浆、机械木浆以及两种类型的化学-热机械纸浆(CTMP)。

在室温(20℃)且水分约为50%以及在浸入水中后，使用标准ISO 3781:1983来测量抗拉强度/拉伸强度。简单地说，在两端固定10 cm的纸并逐渐增加力，并且在纸断裂时记录所述力。

表3. 用于制作可溶解纸的不同纸浆。

实例13

在2014年夏季期间，在瑞典北部进行了更大规模现场实验，其中在从Norrbotten的北部到Västerbotten的四个不同地点栽植了超过4000个播种单元。这些单元由如前文所述的漂白桦木硫酸盐纸浆制成的纸制成，其中具有50 ml蛭石但未添加任何养分。松树种子放置在10 cm宽的播种单元的中间，种子在所有侧面上具有2-5 cm的蛭石以便覆盖大的面积，从而能够尽可能多地收集水分。所使用的种子是：Alvik T1 FP-626，Stambrev：S04/012，发芽率为99.75%；以及Slåttholmen T7 FP-619，Stambrev：S08/051，发芽率为98.25%。

2014年夏季是瑞典北部150年以来有记录的最温暖夏季且也非常干旱。然而，在稍后八月的盘存期间，在四个试验地点中的每一处记录到高发芽率。四个地点平均来说，播种单元的发芽率为67%，然而参考的发芽率仅达到27%。参见下表4。

表4. 来自瑞典北部四个不同地点的发芽率。

实例14

在2014年的夏季期间，继续在芬兰Ruonivaara进行现场实验(参见实例9)。 2014年试验中使用了两种类型的播种单元，一种类型的播种单元具有由漂白桦木硫酸盐纸浆制成的纸的前述成分，以及50 ml掺杂精氨酸的蛭石(5 mg N/单元)和一粒种子。另一类型的播种单元由如在实例5中描述的两粒种子制成，但采用60 ml泥炭及60 ml掺杂精氨酸的蛭石(5mg N/单元)作为基质混合物。在六月(50个单元)、七月(50个单元)、八月(50个单元)、九月(50个单元)、十月(50个单元)，在现场各自栽植两种类型的播种单元。对于两种类型的播种单元，七月的盘存揭示两种类型的播种单元的高发芽率，具有两粒种子和相应一粒种子的播种单元的发芽率值分别为65%及74%(图X)。作为参考，使用微制备，其当时被视为用于室外栽植的最佳方法。此处理给出45%发芽率。参见下表5。

表5. 来自芬兰Ruonivaara的发芽率。

Claims (12)

1.一种播种单元，其包括：

- 顶部分和底部分，其中所述底部分是在采用所述单元进行播种时旨在抵靠土壤放置的部分；

- 吸水材料(2)，其在暴露于水分后允许发芽的幼苗穿透；

- 包封物(1,4)，其大体上包封所述吸水材料(2)，其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大体上由快速地水可分解的材料制成，以及

- 至少一粒种子(7)

其中所述播种单元布置成使得

- 所述种子(7)定位成在所述吸水材料(2)内的空腔中位于所述单元的所述底部分处或与所述吸水材料(2)接触位于所述单元的所述底部分处或嵌入在所述吸水材料(2)内位于所述单元的所述底部分处，并且

- 所述吸水材料(2)形成具有适合尺寸和形状的主体，使得当以底部分向下将所述单元放置在所述土壤上时，所述种子和所述土壤在所述种子的至少1 cm半径内大体上由所述吸水材料覆盖；

其特征在于，所述吸水材料(2)包括：

- 吸湿性带负电荷材料，其能够键合选自K+、NH4+、L-精氨酸、L-赖氨酸以及L-组氨酸的带正电荷养分离子。

2.一种播种单元，其包括：

- 顶部分和底部分，其中所述底部分是在采用所述单元进行播种时旨在抵靠土壤放置的部分；

- 吸水材料(2)，其在暴露于水分后允许发芽的幼苗穿透；

- 包封物(1,4)，其大体上包封所述吸水材料(2)，其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大体上由快速地水可分解的材料制成，以及

- 至少一粒种子(7)

其中所述播种单元布置成使得

- 所述种子(7)定位成与所述吸水材料(2)接触位于所述单元的所述底部分处或嵌入在所述吸水材料(2)内位于所述单元的所述底部分处，并且

- 所述吸水材料(2)形成具有适合尺寸和形状的主体，使得当以底部分向下将所述单元放置在所述土壤上时，所述种子和所述土壤在所述吸水材料暴露于湿气时在所述种子的至少1 cm半径内大体上由所述吸水材料覆盖；

其特征在于，所述吸水材料(2)包括：

- 吸湿性带负电荷材料，其能够键合选自K⁺、NH⁴⁺、L-精氨酸、L-赖氨酸及L-组氨酸的带正电荷养分离子。

3.如权利要求1或2所述的播种单元，其特征在于，所述吸湿性带负电荷材料包括硅土、蛭石或沸石。

4.如先前权利要求中的任一项所述的播种单元，其特征在于，所述吸水材料(2)是经过压缩的。

5.如先前权利要求中的任一项所述的播种单元，其特征在于，不添加带正电荷养分。

6.如先前权利要求中的任一项所述的播种单元，其特征在于，所述播种单元布置成使得所述吸水材料(2)形成具有适合尺寸和形状的主体，使得当以底部分向下将所述单元放置在所述土壤上时，所述种子和所述土壤在所述种子的至少1 cm半径内大体上由所述吸水材料覆盖。

7.如先前权利要求中的任一项所述的播种单元，其特征在于，所述养分包括L-精氨酸。

8.如先前权利要求中的任一项所述的播种单元，其特征在于，所述种子是松树种子或云杉树种子。

9.一种如先前权利要求中的任一项所述的播种单元用于在所述播种单元中播种种子的用途，其包括：

- 将所述播种单元放置在所述土壤上，其中顶部分朝上并且底部分与土壤接触。

10.一种用于在土壤上播种种子的方法，其包括以下步骤：

a)提供播种单元，所述播种单元包括：

- 吸水材料(2)，其包括养分；和

- 种子(7)；

- 其中所述播种单元布置成使得

▪ 所述吸水材料与所述种子接触；并且

▪ 所述吸水材料(2)形成具有适合尺寸及形式的主体，以使得能够以一定向将所述播种单元放置在土壤上，使得从上方观察时，所述种子和在所述种子的1 cm内的所述土壤大体上由所述吸水材料覆盖；和

b)以这样的定向将所述播种单元放置在所述土壤上，使得从上方观察时，所述种子和所述土壤在所述种子的至少1 cm内大体上由所述吸水材料覆盖。

11.如前述方法权利要求所述的方法，其特征在于，所述种子是松树种子或云杉树种子。

12.如前述方法权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述土壤是矿物质土壤，并且所述方法用于在温和气候下在矿物质土壤中进行播种。