[发明专利]颗粒肥料

说明书

本申请是申请号为CN200480012279.X(国际申请日为2004年3月2日)、发明名称为“颗粒肥料”的进入国家阶段的PCT申请的分案申请。该PCT申请为2002年10月15日提交的美国专利申请No.10/271072的部分延续。

技术领域

通过减少浸出、稀释和流失来最大化营养可用性的包含植物营养物和土壤改良剂的肥料，和生产它的方法。

背景技术

世界人口的快速增长是农业和园艺产品需求增加的主要推动力。由于这种需求增加，因此存在对支持植物生长的营养物的需求。到2050年，世界人口将为大约11000000000；因此，对植物营养物(肥料)的需求将持续增长。

在当今农业和园艺体系中，肥料对替代以某种方式从土壤中除去的元素是必不可少的。肥料为包含至少一种植物营养物的物质，其中植物营养物处于能以已知量同化或“可用”于植物的形式。通常，植物营养物以在水中溶液的形式被植物根或叶吸收。失去的土壤营养物必须被补充，否则土壤变得缺少这些营养物，植物生长减少。保持土壤营养物的失败导致许多古代社会的衰败。当营养物未被补充到土壤时，有时甚至原生植被的生长也不能得到维持，区域在环境上遭到破坏。

土壤为覆盖地球的疏松的松散物质，其来自于岩石材料，在适当的位置或通过风或水从另外的地方带过来，并用于在物理上支撑植物和为生长提供水和营养物。它们还包含微生物群落和土壤动物区系，这些是土壤形成、营养物和水动力学、岩石材料风化和土壤的物理特性所必需的。

总起来说，肥料和土壤在植物的发育和生长中扮演重要的角色，因为植物营养物被植物根或叶吸收。所有植物种类实际上都需要相同的营养物，但它们既在生长所需的具体营养物量上不同，又在利用土壤中可用营养物的能力上不同。土壤因素如土壤pH、土壤中的阳离子交换和土壤中的有机物质影响营养物可用性，并是肥料使用中重要的考虑因素。

生态可持续工业发展的生态观念推动生产者和消费者使用产品和使用最好的工艺和技术运转工业以最小化负面环境影响。关于肥料，浸出和流失是关注的两个主要方面。浸出为肥料在土壤中被向下输送的过程。在植物的根靠近土壤表面存在时，土壤相当大深度内的肥料稀释可降低植物可用的肥料浓度。流失为肥料沿土壤的表面移动。侵蚀的土壤颗粒携带吸收的化学物质和它们在一起，尤其是被大多数矿物土壤强烈吸收的磷。有机物质、庄稼碎片、施加的肥料和动物废弃物也可通过流失水在物理上输送。营养物从所有这种输送的悬浮材料中溶出将可能在接受水体中维持或增加增加，有时引起严重的水质问题。当流失扩展到非目标点时，一些肥料会产生严重后果。

传统上，在向土壤中加入肥料时，很少考虑土壤固定营养物以被植物吸收的能力。相反，“假定”指望土壤能有效地管理营养物。实际上，有些土壤度量值如土壤渗透性(如US EPA测量和报道的)对整个土壤中的水和肥料性能有显著影响。忽略这些事实将类似于忽略种子在压实土壤中通常不会发芽和种植良好的事实。就象土壤首先被耕种来种植种子一样，土壤也需要被调节以使施肥效果最大化。

过度施肥导致两个严重影响。第一个仅仅是成本影响。花在施肥上但不能回报至少同样增产量的每一美元都是浪费的。除了浪费钱外，过度施肥还导致第二个近农场处的影响：由于肥料营养物传递造成的地下水源和下游生态系统的污染。营养物流出到表面和地下水中对接受水体的有益用处、美学吸引力、植物群和动物群都是有害的。当这发生时，生长物只是间接受影响，社会总体上承担了成本的压力。

肥料管理是迄今控制营养物损失和庄稼生产的最紧要措施。其实，施加到田地里的肥料越多，损失的可能性就越大。因此，良好的肥料计划是施加需要的最少量肥料获得最有利产量的那种。由于只有溶解的材料通常才在渗透水中移动，因此氮和磷的可溶形式将很可能向下移动。控制营养物损失的方法是直接的：限制土壤-水中可溶营养物的数量并降低水的运输能力。减少营养物损失的重要做法是土壤保持、有效灌溉和施肥技术。

水溶性聚丙烯酰胺(PAM)已被建议作为土壤改良剂用于各种农业目的。水溶性聚合物，通常描述为聚丙烯酰胺(PAM)，似乎具有各种有益的土壤改良性能，包括水流失、侵蚀和起皮的最小化、土壤结构的稳定化、和营养物与土壤内微生物的结合。

从20世纪80年代后期，恢复了对水溶性聚合物用于土壤物理改善的兴趣。尽管从20世纪40年代PAM已用于土壤结构改善，但在农业上，从20世纪50年代，使用的PAM的种类和施加方法是不同的。早期的PAM具有比现今PAM低的分子量。它们被高速施加到土壤中，并通过耕耘结合到表土中。