提高植物产量的肥料和植物生长促进剂以及提高植物产量的方法技术

一种缓释碳水化合物/碳酸氢盐/氮肥，包括：选自尿素化合物、碳酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵的氮组分；选自碳酸氢铵、碳酸氢钾和碳酸氢钠的碳酸氢盐组分；选自淀粉和糖的可溶性碳水化合物组分，其中施用肥料旨在提高作物产量以及增加植物产品中的蛋白质水平，方法是将上述肥料施用于种植栽培植物的土壤表面之下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】提高植物产量的肥料和植物生长促进剂以及提高植物产量的方法专利
本专利技术涉及一种包含碳水化合物、碳酸氢盐和氮肥的肥料，以及使用该肥料种植植物的方法。本专利技术还涉及一种包含碳水化合物和碳酸氢盐的植物生长促进剂，以及使用该植物生长促进剂种植植物的方法。专利技术背景由于世界各地人口不断增长以及种植粮食的可耕地面积有限，寻找提高粮食产量的方法受到密切关注。众所周知，植物生长需要氮、磷、钾、微量营养素、水和二氧化碳。在三种主要营养素中：氮、磷和钾；需要最高水平的氮来促进最佳生长。例如，根据苏拜亚等人的研究，推荐种植水稻的N:P20s:K20比例为4:2:1{苏拜亚,S.V.等人，“灌溉低地水稻通过营养比实现产量最大化的研究”。国际水稻委员会通讯(FAO)，50(2001)：59-65}。然而，植物(如水稻植株及其谷粒)所需碳远远高于其对氮、磷或钾的需求。所需氮通常高于磷、钾和其他营养。常见情况是，稻谷(带壳的全谷粒)的含碳量为46w/w％或以上，而氮含量仅为1.3w/w％。这些碳和氮值导致稻谷的碳氮比(C:N)为35:1。这一高C:N比表明，促进植物生长和产量所需的碳量远远超过所有其他营养。人们通常认为，植物通过叶子上的气孔从周围空气中获取二氧化碳。然而，空气中的二氧化碳含量极低(目前约为355ppm)。碳是植物生长中的限制性营养，因此寻找其他方式向植物供应二氧化碳的研究已经进行多年。众所周知，向植物叶子供应气态CO2可增加产量，这是温室园艺的常见做法。当植物种子第一次发芽时，唯一可用于生长的营养和能量储存在种子中。最初，根部形成，然后是叶子。小幼苗的叶子表面积极小，光合作用受限于叶子能接收的能量以及构建新植物细胞可用的碳。如果对植物进行刺激以在发育早期产生根部，这会使植物生长领先一步，使得植物更有效地吸收营养，包括根部中的碳。本专利技术使用碳酸氢盐，通过提供碳来刺激植物根部在其发育早期的生长。本专利技术还为植物根部提供额外可吸收碳和富含能量的碳水化合物，以促进快速生长，这有助于克服早期叶的低表面积，因此进一步促进植物生长。众所周知，藻类和蓝细菌生长在水环境中，通常称为蓝绿藻，当以气态CO2或碳酸氢盐形式向藻类供应二氧化碳时，可以显著加速其生长。此外，藻类也生长在阴暗环境中，利用糖或淀粉作为能量和碳源。现在，通过本专利技术，可以开发一种新型肥料，用于向植物根部提供能量和营养，包括二氧化碳。特别是注意到，当在水饱和状态下生长的植物施用此肥料时，可实现迄今为止最高的效率。本专利技术肥料在种植亲水性植物方面非常有效，所述亲水性植物包括水稻、野生稻(属：茭白)、甘蔗、荸荠、荷花、芋头、蕹菜、豆瓣菜、水芹、竹芋、西米棕榈、尼巴棕榈、湿地型或沼泽型草(如甘蔗杂种)以及其他生物质作物(如落羽杉和桉树)。专利技术肥料对所有类型的植物种植都有效。这些植物可以用土培或水培。优选农作物，包括玉米、小麦和棉花。不受任何理论的约束，专利技术人相信专利技术肥料可促进植物根部生长。过去，关于向植物根部供应二氧化碳的研究结果不一。其中一些研究表明，这种做法可促进根部生长以及提高营养吸收。美国专利5044117(US‘117)公开了一种施肥方法，该方法向水培植物根部提供气态二氧化碳和氧气以促进生长。本专利技术通过碳酸氢盐向水环境中的植物根部提供二氧化碳和氧气，但与US‘117相反，本专利技术新型肥料包含富含能量的有机化合物以及氮、碳酸氢盐和其他碳化合物。众所周知，在浸水状态下种植的水稻优选铵基肥料。由于浸水状态下的厌氧条件，缺氧土壤微生物倾向于从硝酸盐肥料中窃取氧气，从而导致植物可用氮(如N2)损失。因此，目前用来种植水稻的一些肥料包括尿素、碳酸氢铵和硫酸铵。尿素因其成本低和含氮量高而作为一种适用于多种作物的优质肥料。在水和脲酶催化剂(天然存在于土壤中)存在的条件下，尿素进行水解，产生氨和氨基甲酸盐，其进一步分解成氨和二氧化碳，如下式所示：(1)(NH2)2CO+H2O→NH3+H2NCOOH→2NH3+CO2在水存在的条件下，氨反应形成铵盐，反应式如下所示：(2)NH3+H2O->NH4++OH-从反应式(1)和(2)可以看出，使用尿素作为肥料也会产生二氧化碳。图1示出了溶解二氧化碳形式和溶液pH之间的关系图。该图显示，当溶液pH介于6.5至10之间时，溶液中的大部分二氧化碳为碳酸氢盐。因此，用于在浸水或高水分条件下种植植物的尿素缓慢产生二氧化碳，该二氧化碳作为二氧化碳或碳酸氢盐被植物利用，这取决于土壤溶液或浸水pH。碳酸氢铵(NH4HCO3)是中国种植水稻常用的肥料。通过研究碳酸氢铵的配方，可以很容易地看出，碳酸氢铵中每摩尔氮的可利用碳摩尔数是氮当量尿素中可利用碳摩尔数的两倍。这使得碳酸氢铵成为碳和氮(作为植物生长促进剂)的极好来源。众所周知，肥料会经历氮损失，因此会降低植物对肥料的吸收效率和作物的潜在产量。为此，已经开发出各种专用肥料和特殊应用，以提高植物的氮吸收效率。其中包括开发硫磺包膜尿素、聚合物包膜尿素、尿素甲醛肥料、含有脲酶抑制剂的肥料和深施超级颗粒。多年来，国际肥料发展中心(IFDC)一直在研究肥料超级颗粒深施的益处，由于其缓释特性，从而可以减少水稻栽培中的氮损失(国际肥料发展中心等，《尿素深施技术研讨会论文集》，印度尼西亚茂物，1984年9月。IFDC，阿拉巴马州马斯尔肖尔斯，1985年。)。中国专利CN1240777A、CN1400196和CN1408680A认识到供应由土壤中施用固体肥料产生的气态二氧化碳对植物产量的益处。这些固体肥料中的成分可相互反应，以向在覆盖或受保护环境中生长的植物叶子释放二氧化碳气体，例如在温室中，而不是像专利技术肥料那样作为溶液中的碳酸氢盐向植物根部供应碳。CN1240777A将碳酸氢铵与固体酸结合，固体酸由硫酸、硝酸、褐煤和粉状磷矿石反应而成；CN1400196使用碳酸钙(石灰石)作为二氧化碳源，并将其与硫和磷酸铵结合；CN1408680A使用碳酸氢铵作为二氧化碳源，并将其与硫酸氢盐或亚硫酸氢盐结合。通过肥料成分反应产生气态二氧化碳，这些中国专利肥料中的碳非常低效，除非用于封闭环境中(如温室)。本专利技术肥料将溶液中的碳以碳酸氢盐形式保留在植物根部，因此可用于使开阔田地中的植物获得碳。此外，本专利技术在肥料中包括尿素和碱性碳酸氢盐以及其他碳源，例如淀粉、硬脂酸镁、硬脂酸和石蜡，这些成分为植物提供额外的碳和能量。这些额外碳源尚未在任何中国专利中得到使用。最后，本专利技术肥料提供了肥料组分之间可衡量的协同作用，以增加作物产量，提高植物的氮吸收效率，提高植物产品中的氮(蛋白质)水平，并提高植物的二氧化碳吸收量，而不是附加效应。因此，当用于种植作物时，降低肥料氮损失可以降低用氮肥种植这些作物时的NOx排放，从而降低对温室气体的贡献。专利技术肥料可以降低氮损失，从而减少不需要的温室气体。专利技术概述一个目的是提供一种用于提高植物产量的新型肥料。另一个目的是提供一种用于提高植物产量的新型植物生长促进剂。本专利技术包括一种缓释碳水化合物/碳酸氢盐/氮肥，用于提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种缓释肥料，包含：/n氮源；/n选自碳酸氢铵、碳酸氢钾和碳酸氢钠的碳酸氢盐组分；/n以及碳水化合物组分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171215 US 62/599,491;20181210 US 16/215,3961.一种缓释肥料，包含：
氮源；
选自碳酸氢铵、碳酸氢钾和碳酸氢钠的碳酸氢盐组分；
以及碳水化合物组分。


2.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述氮源包含尿素化合物、碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述氮源包含硝酸铵尿素(UAN)、磷酸一铵(MAP)和磷酸二铵(DAP)中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述氮源选自尿素、尿素态、尿素甲醛、亚甲基尿素、亚甲基二脲和二甲基硫脲。


5.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述碳酸氢盐组分是选自碳酸氢钾和碳酸氢钠的碱金属碳酸氢盐。


6.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述碳水化合物包含淀粉或糖中的至少一种。


7.根据权利要求6所述的肥料，其特征在于，所述淀粉选自玉米淀粉、大米淀粉、小麦淀粉、树薯淀粉、木薯淀粉和马铃薯淀粉。


8.根据权利要求6所述的肥料，其特征在于，所述糖选自葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖、半乳糖和乳糖。


9.根据权利要求6所述的肥料，其特征在于，所述糖为玉米糖浆。


10.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述氮组分为碳酸氢铵，碳酸氢盐组分为碳酸氢钾和碳酸氢钠中的一种或多种，所述碳水化合物组分为玉米淀粉、大米淀粉和蔗糖中的一种或多种。


11.根据权利要求10所述的肥料，其特征在于，所述碳酸氢铵的量为10-65wt％，碳酸氢盐组分的总量为10-80wt％。


12.根据权利要求10所述的肥料，其特征在于，所述碳酸氢铵的量为10-65wt％，碳酸氢盐组分的总量为10-80wt％，碳水化合物量为0.1-35wt％。


13.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述氮源包含优选不超过90％的尿素、更优选不超过75％的尿素、更优选2％-55％的尿素、最优选5％-45％的尿素与优选不超过90％的碳酸氢铵、更优选不超过85％的碳酸氢铵、更优选10％-65％的碳酸氢铵、最优选15％-55％的碳酸氢铵；所述碳酸氢盐组分包含一种或多种碱性碳酸氢盐，所述碱性碳酸氢盐选自不超过80％且优选10-80％的碳酸氢钾，以及不超过80％且优选10-80％的碳酸氢钠，或两种碱性碳酸氢盐的组合，合计不超过80％，优选10-80％；所述碳水化合物组分包括0.1％-35％，更优选0.1％-25％，且最优选0.1％-15％。


14.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述肥料采用直径0.15-5.10cm的片剂或颗粒形式。


15.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述肥料采用直径0.15-5.10cm的包装形式。


16.根据权利要求15所述的包装，其特征在于，所述包装可生物降解。


17.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，所述肥料为颗粒或片剂的混合物。


18.根据权利要求1所述的肥料，其特征在于，还包含生物可降解粘合剂、润滑剂、助流剂和抗粘剂。


19.一种提高作物产量和植物产品中蛋白质水平的方法，包括以下步骤：将选自碳酸氢铵、碳酸氢钾和碳酸氢钠的一种碳酸氢盐施用至土壤中；并在土壤中施用碳水化合物。


20.根据权利要求19所...

【专利技术属性】
技术研发人员：小亚瑟·R·雪莉，梅利莎·C·海耶斯，蒂莫西·G·奥尔特，
申请(专利权)人：世界营养创新有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US