專利名稱：包衣種子和種子包衣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包衣種子，該種子具有能在植物生長的早期階段提高植物營養(yǎng)物中的磷效率以及可能還有微量元素效率的包衣，和涉及種子包衣方法和提高植物的磷效率和可能還有微量元素效率以及促進植物生長早期階段植物生長的方法。
植物的根獲得肥料的速度對于植物吸收肥料中存在的營養(yǎng)素的能力，以及植物在前三周的初始發(fā)育和生長的成功性有重要意義。
主要營養(yǎng)素(N、K、P、Ca、S、Mg)從肥料進入植物體內(nèi)的量，即營養(yǎng)素效率通常為70-80％左右。磷的效率特別低，約為5-20％。微量元素(B、Co、Cu、Fe、Mn、Mo、Zn、Cl)的效率甚至經(jīng)常低于此。
撒布肥料的方法，即肥料距離種子多遠沉積影響著植物吸收營養(yǎng)素的能力。遠離種子，例如距離種子6cm沉積的肥料中的營養(yǎng)素可能有時間與土壤礦物質(zhì)反應(yīng)并形成難溶解的化合物，這甚至可能在植物的根到達肥料位置之前發(fā)生。
當(dāng)例如通過常規(guī)的將肥料撒施到土壤表面上或通過將肥料混入土壤表面層來以上述方式施磷肥時，磷的效率為5-10％。如果通過條施或帶施在距種子特定距離處施肥，磷的效率約為10％。
當(dāng)把磷肥沉積在緊鄰種子處，或當(dāng)用磷肥將種子包衣時，可獲得稍微好一些的磷效率。在這種情況下，磷肥的效率分別為15％和20％。
出于不同原因?qū)⒅参锓N子包衣在早已是已知的技術(shù)。有不同的表面處理，起初是用殺生物劑進行簡單和常規(guī)的拌種以對抗植物疾病和害蟲。在這種情況下，上述種子是用細研磨的活性劑或含活性劑的粉末混合物處理種子，或者將活性劑溶解或漿化于適宜的溶劑-通常是水或有機溶劑中，然后用所得的溶液或漿液處理種子。
種子包衣還用于延遲種子發(fā)芽。聚合物已作為固定劑與具有其他作用的物質(zhì)一起用于種子包衣中。包衣可例如改善種子抗干旱、熱、土壤鹽度、或其他外部應(yīng)力因素的能力。
例如，借助于包衣，可以使重量輕的稻種變重，從而使它們不易于被水或風(fēng)帶走；參見例如專利出版物US4192095。
將營養(yǎng)素添加到包衣內(nèi)來促進植物生長通常也是已知的。
例如已用石灰或滑石處理草種子以確保建立草坪(Scott 1995)。若干研究中討論了含有營養(yǎng)素的種子包衣(例如Heydecker和Coolbear 1977，Rebafka等人1983，Scott等人1987)。最大的問題是種子的發(fā)芽百分率差，尤其是當(dāng)使用油作為固定劑時更是如此，以及當(dāng)使用水溶液時，營養(yǎng)素對種子表面的附著較差。
為了解決這些問題，人們已經(jīng)做了大量研究。為了將營養(yǎng)素或其他生長促進物質(zhì)或組合物固定在植物種子表面上，人們已經(jīng)實驗了各種固定劑組合物。
特別是已經(jīng)實驗了各種聚合物的可用性。例如，用水溶性聚合物例如淀粉、甲基纖維素和阿拉伯膠給種子包衣是已知方法。最大的缺點是與使用這些聚合物相聯(lián)系的大量水。處理大量的水需要特殊裝置，并且包衣過程緩慢。為了防止?jié)櫇穹N子，種子必須經(jīng)常在低溫下干燥。上述聚合物經(jīng)常形成圍繞著種子的硬的、易于破碎的包衣。
專利出版物WO 9325078描述了用于種子包衣的組合物，所述組合物含有多糖水解產(chǎn)物，例如羧甲基纖維素或羧甲基淀粉羥基化物。這些物質(zhì)的水溶液還可以以較濃的水溶液(30％)形式噴霧到種子表面上。
另一方面，使用水不溶性聚合物通常需要使用有機溶劑，在這種情況下，大量溶劑可能會促進聚合物滲入種子內(nèi)。還可以使用這些聚合物的水懸浮液來處理種子。例如，CA PLUS 11217756(PL 146138)和CA PLUS 12249097(PL 159474)描述了這樣的應(yīng)用。
美國專利出版物4251952描述了用水不溶性聚合物和糖的混合物包衣的種子。所用的聚合物是各種市售的聚合物或共聚物。
除了上述缺點外，現(xiàn)有已知方法還具有包衣種子的表面有粘性的缺點，從而引起種子粘在一起，并導(dǎo)致種子的流動性較差。處理種子所需的裝置也易于弄臟。對于含太多水分的包衣來說可能引起種子過早發(fā)芽。
根據(jù)申請人未公布的申請PCT/FI00/01143，已知一種含含水固定劑的種子包衣，所述包衣含農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品特別是糖蜜、和可能的乳化油、以及肥料粉末。此出版物描述了用磷酸二氫鉀包衣的大麥種子和磷酸二氫鉀與磷酸尿素包衣的西紅柿種子獲得的田間實驗的結(jié)果。關(guān)于此出版物，本發(fā)明的目的是為各種植物找到最佳的肥料和最佳的肥料量，所述肥料與含水固定劑相互作用，產(chǎn)生發(fā)芽百分率和磷吸收間的最佳協(xié)同效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種包衣種子，該種子具有能提高在植物生長的早期階段植物營養(yǎng)素中磷的效率的包衣，所述種子是大麥、小麥、向日葵、油菜、豌豆或西紅柿種子，所述包衣含(i)含水固定劑，含農(nóng)業(yè)或發(fā)酵流體副產(chǎn)品和可能的乳化油，和(ii)肥料粉末，所述肥料粉末對于大麥種子是磷酸二氫鉀，對于小麥種子是磷酸二氫鉀或磷酸一鈣，對于向日葵種子是磷酸二氫鉀，對于油菜種子是磷酸一鈣或磷酸二鈣，對于豌豆種子是磷酸一鈣或磷酸二鈣，對于西紅柿種子是磷酸二氫鉀或磷酸尿素。
根據(jù)本發(fā)明，還可以使用上述肥料的混合物。
欲表面處理的種子的大小及其表面的類型是一種植物品種的特有性能，會影響將需要量的肥料粉末固定于種子表面所需的固定劑的量。優(yōu)選所述固定劑用量是每100重量份(w/w)種子使用固定劑0.5-5重量份(w/w)和肥料1-25重量份。特別優(yōu)選的所述固定劑用量是每100重量份(w/w)種子使用1-3重量份(w/w)固定劑和3-15重量份(w/w)肥料。
根據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選的包衣種子包括包衣的大麥種子，其中含4-10重量％的磷酸二氫鉀；包衣的小麥種子，其中含3-6重量％的磷酸二氫鉀或磷酸一鈣或其混合物；包衣的向日葵種子，其中含8-14重量％的磷酸二氫鉀；包衣的油菜種子，其中含5-20重量％的磷酸一鈣或磷酸二鈣或其混合物；包衣的豌豆種子，其中含3-7重量％的磷酸一鈣或磷酸二鈣或其混合物；和包衣的西紅柿種子，其中含5-15重量％的磷酸二氫鉀或磷酸尿素或其混合物。
所述固定劑可含30-100重量％(w/w)農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品和0-50重量％(w/w)油，平衡量的水。油的含量優(yōu)選為0-30重量％(w/w)。所述固定劑優(yōu)選含30-70重量％(w/w)的農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品、10-30重量％(w/w)的油和20-60重量％(w/w)的水。
所述農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品可以是例如糖蜜如根糖蜜或蔗糖蜜，酒糟或糖漿，或其混合物。所述副產(chǎn)品含不定量的水。
所述固定劑還可含在種子包衣中常用作固定劑和在現(xiàn)有技術(shù)描述中提及的聚合物。
除了農(nóng)業(yè)或發(fā)酵流體副產(chǎn)品外，所述固定劑還可含乳化油，所述乳化油一般是水包油乳液。所述乳液是由油、水和分散劑制備的。適用于此目的的常規(guī)分散劑可用作所述分散劑。
所述固定劑還可僅由含水的農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品組成。
所述固定劑還可含常規(guī)的防腐劑和/或pH調(diào)節(jié)劑。
所述油優(yōu)選為可生物降解的或易于生物降解的植物或動物油或礦物油如液體石蠟，或其混合物。
除了上述特定的肥料外，所述肥料粉末還可含例如微量營養(yǎng)素和/或微量元素。一公斤肥料可含例如5-200g鎂、1-50g鋅、1-50g錳、30-200g鈉、和/或1-20mg硒。肥料粉末還可含影響植物生長的其他物質(zhì)，如農(nóng)藥和/或生長調(diào)節(jié)劑和/或生長促進劑。
所述肥料粉末的粒徑一般是1-100μm，優(yōu)選10-50μm。
根據(jù)本發(fā)明，還提供一種植物種子的包衣方法，所述種子是大麥、小麥、向日葵、油菜、豌豆或西紅柿種子，在所述方法中(a)將待包衣的種子放置在適于處理種子的裝置中，(b)加入含水固定劑，所述固定劑含有農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品以及可能含有的乳化油，由此在種子表面上形成了固定劑層，(c)加入肥料粉末，從而形成包衣，其中當(dāng)被包衣的種子是大麥種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是小麥種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸一鈣；當(dāng)被包衣的種子是向日葵種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是油菜種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是豌豆種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是西紅柿種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸尿素。
該方法不需要特殊裝置；種子處理可以在適用于處理種子的任何裝置內(nèi)進行，甚至是在混凝土攪拌機中進行。
根據(jù)優(yōu)選的實施方案，在步驟a)中，使用100重量份(w/w)的待包衣種子，在步驟b)中，使用0.5-5重量份(w/w)、優(yōu)選1-3重量份(w/w)的固定劑，和在步驟c)中使用1-25重量份(w/w)、優(yōu)選3-15重量％(w/w)的肥料。
在本發(fā)明方法中，使用上述量的固定劑和肥料粉末。甚至在按照本發(fā)明表面處理前，種子可能已經(jīng)用已知方法例如用農(nóng)藥處理過。還可在按照本發(fā)明固定劑處理之后、添加肥料粉末之前加入農(nóng)藥和/或生長調(diào)節(jié)劑和/或生長促進劑，或者僅在肥料粉末處理后或與其同時加入。
根據(jù)本發(fā)明，還可以重復(fù)上述本發(fā)明操作，從而增加種子周圍肥料層的厚度。
如果需要將種子制成粒丸，可在本發(fā)明處理后加入水和粘土，或者水和粘土的加入與本發(fā)明處理同時進行。
根據(jù)本發(fā)明，提供了提高植物早期生長階段的植物磷效率和促進植物生長的方法，在該方法中，用包衣將植物種子包衣，所述植物種子是大麥、小麥、向日葵、油菜、豌豆或西紅柿種子，所述包衣含i)含農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品和可能含有的乳化油的含水固定劑，和ii)肥料粉末，當(dāng)被包衣的種子是大麥種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是小麥種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸一鈣；當(dāng)被包衣的種子是向日葵種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是油菜種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是豌豆種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是西紅柿種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸尿素，在這種情況下，所述包衣可用于特別是在植物的早期發(fā)育期間代替一部分植物所需的、通常是以表面施用或條施法給予的磷肥。
在本發(fā)明方法中，使用上述量的固定劑和肥料粉末。
本發(fā)明特別優(yōu)選的包衣種子如下(百分?jǐn)?shù)是重量％，根據(jù)種子重量計算)-大麥種子，含1-3％固定劑和4-10％MKP-小麥種子，含1-3％固定劑和3-6％MKP或MCP-向日葵種子，含1-3％固定劑和8-14％MKP-油菜種子，含1-3％固定劑和5-20％MCP或DCP-豌豆種子，含1-3％固定劑和3-7％MCP或DCP-西紅柿種子，含1-3％固定劑和5-15％MKP或磷酸尿素下列實施例旨在更詳細地描述本發(fā)明。
實施例1添加到水包油乳液中的糖蜜對小麥種子發(fā)芽的影響在發(fā)芽實驗中，研究用于種子表面處理的水包油乳液中存在的糖蜜對小麥種子發(fā)芽的影響，所述實驗在田間土壤中進行，其中的種子已用含不同比例的糖蜜、水和油的乳液處理過。
為了進行測試，制備含不同量糖蜜的一系列水包油乳液。每種乳液含25體積％(v/v)生物可降解的油加上糖蜜，糖蜜的量為在完成的乳液中水包油與糖蜜的體積比是4∶0、3∶1、2∶2、1∶3和0∶4。
為將乳液施加到種子表面上，在市售試驗種子包衣裝置(Hege)中處理種子。從每批表面處理過的種子中，取4×100顆種子種在填充田間土壤的1升塑料罐的4cm深處以發(fā)芽。對照是100顆未處理的同樣種植的種子。以固定的時間間隔向每個罐中澆水，以使土壤保持恒定的濕度。播種11天后，采用ISTA定義的標(biāo)準(zhǔn)5.4.A.3確定發(fā)芽百分率。引入到種子表面上的水包油乳液中糖蜜的量對小麥種子發(fā)芽的影響如表1所示。
表1含水油與糖蜜的混合比例對小麥發(fā)芽的影響
結(jié)果顯示向水包油乳液中加入糖蜜顯著地促進了小麥的發(fā)芽。此外，用該實施例的乳液研究了肥料粉末對種子表面的固定作用。觀察到與單獨的水包油乳液相比，糖蜜/油/水乳液能更均勻地、更好地固定肥料粉末，并且技術(shù)質(zhì)量更高。
實施例2植物品種和磷肥料源和量對發(fā)芽的影響為了找到各植物品種就發(fā)芽而言最佳肥料和最佳肥料量進行了大量試驗。在這些試驗中，以實施例1所述方式，用含12.5重量％(w/w)油、37.5重量％(w/w)水和50重量％(w/w)糖蜜的固定劑處理各種植物的種子。固定劑的用量為種子重量的2％。以這種方式處理過的種子用磷酸二氫鉀(MKP)、磷酸一鈣(MCP)、磷酸二鈣(DCP)或磷酸尿素(UP)包衣。所用肥料量示于下表2中，以括號內(nèi)的百分?jǐn)?shù)表示。這些百分?jǐn)?shù)是重量％，根據(jù)種子重量計算得到。
發(fā)芽實驗在已施基礎(chǔ)肥的培養(yǎng)基(substrate)中進行，并且對照和試驗項的培養(yǎng)基是相同的。發(fā)芽試驗結(jié)果示于表2，其中的數(shù)值表示發(fā)芽百分率。表2還用星號顯示植物品種-和肥料特異性的最佳磷吸收。
表2當(dāng)種子按照本發(fā)明包衣后磷肥源對各種植物發(fā)芽的影響
結(jié)果顯示通過使用本發(fā)明的種子包衣方法，就植物發(fā)芽和磷吸收方面來說，使用MKP的大麥、使用MKP和MCP的小麥、使用MKP的向日葵、使用MCP和DCP的油菜、使用MCP和DCP的豌豆和使用MKP和磷酸尿素的西紅柿獲得了最佳的綜合效果。
文獻Heydecker，W和Collbear，P.1977.改善性能的種子處理-調(diào)查和預(yù)測(Seed treatment for improved performance-survey andattempted prognosis)。種子科學(xué)和技術(shù)(Seed Sci.AndTechnol.)5353-425。
Rebafka，F(xiàn).-P.，Batino，A.和Marschner，H.1993.磷種子包衣提高了在西非尼日爾酸性沙土壤上生長的珍珠粟(Pennisetumglaucum(L).R.Br.)的磷攝取、早期生長和產(chǎn)量，西非肥料研究(Fert.Res.)35151-160。
Scott.，J.M.1975.種子包衣對齊苗的影響。N.Z.農(nóng)業(yè)研究雜志(Journal of Agricultural Research)1859-67。
Scott，J.M.，Jessop，R.S.，Steer，R.J.和Mclachlan，G.D.1987.營養(yǎng)物種子包衣對小麥和燕麥發(fā)芽的影響。肥料研究(Fert.Res.)14205-217。
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權(quán)利要求
1.一種包衣種子，具有能提高植物生長的早期階段植物營養(yǎng)素中磷的效率的包衣，所述種子是大麥、小麥、向日葵、油菜、豌豆或西紅柿種子，其特征在于該包衣含(i)含水固定劑，含農(nóng)業(yè)或發(fā)酵流體副產(chǎn)品和可能含有的乳化油，和(ii)肥料粉末，所述肥料粉末對于大麥種子是磷酸二氫鉀，對于小麥種子是磷酸二氫鉀或磷酸一鈣，對于向日葵種子是磷酸二氫鉀，對于油菜種子是磷酸一鈣或磷酸二鈣，對于豌豆種子是磷酸一鈣或磷酸二鈣，對于西紅柿種子是磷酸二氫鉀或磷酸尿素。
2.如權(quán)利要求1所述的包衣種子，其特征在于含有100重量份(w/w)種子、0.5-5重量份(w/w)固定劑和1-25重量份(w/w)肥料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的包衣種子，其特征在于所述種子是含4-10重量％磷酸二氫鉀的大麥包衣種子；含3-6重量％磷酸二氫鉀或磷酸一鈣或其混合物的小麥包衣種子；含8-14重量％磷酸二氫鉀的向日葵包衣種子；含5-20重量％磷酸一鈣或磷酸二鈣或其混合物的油菜包衣種子；含3-7重量％磷酸一鈣或磷酸二鈣或其混合物的豌豆包衣種子；或含5-15重量％的磷酸二氫鉀或磷酸尿素或其混合物的西紅柿包衣種子。
4.如上述任一權(quán)利要求所述的包衣種子，其特征在于所述固定劑含30-100重量％(w/w)農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品和0-50重量％(w/w)油，平衡量的水，優(yōu)選含30-70重量％(w/w)的農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品、10-30重量％(w/w)的油和20-60重量％(w/w)的水。
5.如上述任一權(quán)利要求所述的包衣種子，其特征在于所述農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品是糖蜜、酒糟或糖漿或其混合物。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的包衣種子，其特征在于所述油是可生物降解的或易于生物降解的植物油或動物油或礦物油如液體石蠟，或其混合物。
7.如上述任一權(quán)利要求所述的包衣種子，其特征在于所述肥料粉末的粒徑是1-100μm，優(yōu)選10-50μm。
8.一種包衣植物種子的方法，所述種子是大麥、小麥、向日葵、油菜、豌豆或西紅柿種子，其特征在于(a)將待包衣的種子放置在適于處理種子的裝置中，(b)加入含水固定劑，所述固定劑含有農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品以及可能含有的乳化油，由此在種子表面上形成固定劑層，(c)加入肥料粉末，從而形成包衣，其中當(dāng)被包衣的種子是大麥種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是小麥種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸一鈣；當(dāng)被包衣的種子是向日葵種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是油菜種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是豌豆種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是西紅柿種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸尿素。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于在步驟a)中使用100重量份(w/w)的待包衣種子，在步驟b)中，使用0.5-5重量份(w/w)固定劑，和在步驟c)中使用1-25重量份(w/w)的肥料。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于所述固定劑含30-100重量％(w/w)農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品和0-50重量％(w/w)油，平衡量的水，優(yōu)選含30-70重量％(w/w)的農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品、10-30重量％(w/w)的油和20-60重量％(w/w)的水。
11.如權(quán)利要求8-10中任一項所述的方法，其特征在于所述農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品是糖蜜、酒糟或糖漿或其混合物。
12.如權(quán)利要求8-11中任一項所述的方法，其特征在于所述油是可生物降解或易于生物降解的植物油或動物油或礦物油如液體石蠟，或其混合物。
13.如權(quán)利要求8-12中任一項所述的方法，其特征在于所述肥料粉末的粒徑是1-100μm，優(yōu)選10-50μm。
14.一種在植物早期生長期間提高植物磷效率和促進植物生長的方法，其特征在于用包衣將植物種子包衣，所述植物種子是大麥、小麥、向日葵、豌豆或西紅柿種子，所述包衣含i)含農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品和可能含有的乳化油的含水固定劑，和ii)肥料粉末，當(dāng)被包衣的種子是大麥種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是小麥種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸一鈣；當(dāng)被包衣的種子是向日葵種子時，肥料粉末是磷酸二氫鉀；當(dāng)被包衣的種子是油菜種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是豌豆種子時，肥料粉末是磷酸一鈣或磷酸二鈣；當(dāng)被包衣的種子是西紅柿種子時，所述肥料粉末是磷酸二氫鉀或磷酸尿素，在這種情況下，所述包衣可用于特別是在植物的早期發(fā)育期間代替一部分植物所需的、通常是以表面施用或條施法給予的磷肥。
全文摘要
本發(fā)明涉及某些植物品種的包衣種子，所述種子具有能提高植物生長的早期階段的植物營養(yǎng)物中的磷效率的包衣，所述包衣含i)含農(nóng)業(yè)或發(fā)酵的流體副產(chǎn)品和可能含有的乳化油的含水固定劑，和ii)肥料粉末，所述肥料粉末根據(jù)植物品種是磷酸二氫鉀、磷酸一鈣、磷酸二鈣或磷酸尿素。本發(fā)明還涉及種子包衣方法。
文檔編號A01C1/06GK1523954SQ02812332
公開日2004年8月25日 申請日期2002年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者J·佩爾托南, E·薩里科, J 佩爾托南, 錕 申請人:凱米拉格羅浩公司