[发明专利]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

说明书

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。

发明领域

本发明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。本发明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。

发明背景

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。本发明使用碳酸氢盐，通过提供碳来刺激植物根部在其发育早期的生长。本发明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，通过本发明，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。本发明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)。发明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，发明人相信发明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。本发明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，本发明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。