專利名稱：種子包衣組合物以及將土壤表面活性劑施加到斥水土壤的方法
種子包衣組合物以及將土壤表面活性劑施加到斥水土壤相關(guān)申請的交叉引用在35U. S.C§ 119(e)下本申請要求于2009年3月23日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/210，868的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。關(guān)于聯(lián)邦基金的聲明美國政府具有本發(fā)明已付費的許可，以及根據(jù)(局)授權(quán)的(合同號或授權(quán)號) 條款在有限范圍內(nèi)有權(quán)要求專利持有人以合理的條件許可給他人的權(quán)利。
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及種子和種子相關(guān)產(chǎn)物的改進、用于制造此類產(chǎn)物的方法以及用于建立和改善苗床的方法。本發(fā)明還涉及在火災(zāi)后(post-fire)的斥水 (water-repellent) 土壤上改善種子生長(establishment)。
2.
背景技術(shù)：
有效的再播種嘗試對于在耕地、牧場、林地、城市化區(qū)域(即草皮)和草坪干斑 (dry spot)上生長期望的植物物種而言是重要的。但是，這些嘗試通常遇到的具體問題包括疏水土層的發(fā)展，其阻止有效的種子萌發(fā)和植物生長。例如，在美國西部，矮松(Pinus) 和矮檜(Jimiperus) (P-J)物種廣泛擴張和林分填充(stand infilling)進入草地和蒿屬植物群落構(gòu)成了最大的現(xiàn)代造林區(qū)之一。由于歐洲人在美國西部定居，P-J物種已將它們的范圍擴張至大于 4 千萬公頃(Romme，W. H.，C. D.Allen, J. D. Bailey, W. L. Baker, B. Τ. Bestelmeyer, P. Μ. Brown, K. S. Eisenhart, Μ. L. Floyd, D. W. Huffman, B. F. Jacobs, R. F. Miller, E. H. Muldavin. Tff. Swetnam, R. J. Tausch，禾口 P. J. ffeisberg. 2009. Historical and modern disturbance regimes, stand structures, and landscape dynamics in pinon-juniper vegetation of the Western United States (美國西部矮松-矮檜植被的歷史和現(xiàn)代干擾狀況、林分組成和景觀動態(tài)).Rangeland Ecology and Management (牧場生態(tài)和管理)62 :203-222)。該生態(tài)系統(tǒng)遷移已導(dǎo)致對土壤資源、植物群落結(jié)構(gòu)和組成、飼料品質(zhì)和數(shù)量、水和養(yǎng)分循環(huán)、野生生物生境和生態(tài)生物多樣性的負(fù)面影響。隨著P-J林地成熟，增加的燃料負(fù)荷和株冠覆蓋可導(dǎo)致大規(guī)模、高密度的樹冠火(Miller， R. F.，R. J. Tausch, D. Macarthur, D. D. Johnson, S. C. Sanderson. 2008. Development of
post settlement pinon -juniper woodlands in the Intermountain West :a regional
perspective (在西部落基山區(qū)矮松-矮檜林地在定居后的發(fā)展區(qū)域觀點).USDA Forest Service, Research Paper Report RMRS-RP-69)?；馂?zāi)后，恢復(fù)期望植物群落的能力取決于在火災(zāi)之前和作為火災(zāi)的結(jié)果，控制生態(tài)系統(tǒng)功能的物理過程和生物過程已被改變的禾呈度(Briske，D. D.，S. D. Fuhlendorf,禾P F. E. Smeins. 2005. A unified framework for assessment and application of ecological thresholds (用于評估禾口應(yīng)用生態(tài)閾值的統(tǒng)一框架)· Rangeland Ecology and Management (牧場生態(tài)和管理)59 :225-236)。如同P-J林地，這些耕作荒地可經(jīng)歷物理的和生物的結(jié)構(gòu)和過程的相似改變。需要再播種技術(shù)，其增長植物生長，特別是當(dāng)與改變的土壤特性例如疏水層相關(guān)時。在P-J森林情況下，在疏水土壤中的低種子生長可導(dǎo)致不期望的生態(tài)閾值。當(dāng)越過該閾值時，沒有人類的直接干涉，恢復(fù)期望的物種是不可能的。如果場地保持干擾和裸地(unvegetation) 一年或更久，場地可轉(zhuǎn)變?yōu)殡s草占優(yōu)勢的第二狀態(tài)，這于是促進更頻繁的火災(zāi)輪回期 (fire return intervals)和降低的原生植物生長，進一步削弱至關(guān)重要的生態(tài)系統(tǒng)功能 (Young, J. A.,禾口 R. A. Evans. 1978. Population dynamics after wildfires in sagebrush grasslands(蒿屬草地野火之后的種群動態(tài)).Journal of Range Management 31: 283-289)。重建期望的物種、恢復(fù)自然過程并防止向不期望的閾值移動是用期望植被的成功生長實現(xiàn)的。過去，土地管理者具有典型地進行選擇的引進物種，例如冰草(Agropyron cristatum(L. )Gaertn.)禾口飼 料地 膚(forage kochia)(Bassia prostrata(L.)
A.J. Scott)。這些物種通常具有更穩(wěn)定的生長、更低的花費、更好的雜草競爭性和改善的牲畜飼料質(zhì)量。目前，許多聯(lián)邦組織和州組織正代替引入物種而增加原生植物材料的使用， 試圖恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)過程并改善物種多樣性(Thompson，Τ. W.，B. A. Roundy, Ε. D. McArthur,
B.D.Jessop,B. ffaldron, J. N. Davis. 2006.Fire rehabilitation using native and introduced species :A Landscape Trial (使用原生和引入物種進行火災(zāi)后復(fù)原景觀試驗)· Rangeland Ecology and Management (牧場生態(tài)和管理)59 :237-248)，但是，這些物種是昂貴的并且生長成功率通常小于預(yù)期。因而，在再播種努力中使用原生物種通常增加了項目成本卻降低了成功營建功能性群落的可能性。這些問題降低了土地管理者在復(fù)原項目中包括原生植物材料的意愿。為了改善再播種努力的成功率，具有不同有效程度的若干機械處理和非機械處理已被提出。例如，通常實施空中再播種然后進行錨鏈(anchor chaining)，用于P-J林地的火災(zāi)后復(fù)原。盡管這種機械處理形式已顯示在許多情況中是成功的，但額外的干擾可增加風(fēng)和水侵蝕土壤的風(fēng)險。而且，經(jīng)濟的、文化的和地形的限制(即土壤是太多巖石的或太陡峭的)阻礙了該機械處理在地形的重要部分上的使用。當(dāng)恢復(fù)實施失敗時，生態(tài)還原受損害，土壤損失、雜草入侵和其他因素作為引發(fā)反饋移位(feedback shift)的觸發(fā)因素，使場地超過生態(tài)閾值而轉(zhuǎn)變?yōu)椴黄谕慕惶娣€(wěn)定狀態(tài)。整個西部落基山區(qū)的土地管理者正需要改善原生植物材料生長的新技術(shù)，以復(fù)原生境并防止隨后的雜草占優(yōu)勢。為了發(fā)展成功的復(fù)原方法，關(guān)鍵的是了解削弱植被生長或恢復(fù)的機制和在干擾之前發(fā)展的導(dǎo)致越過生態(tài)閾值的條件。如果單個場地的狀態(tài)已知與生態(tài)閾值相關(guān)并可能躍遷到其他狀態(tài)，資本可被正確地分配到躍遷中的多個場地，以促進系統(tǒng)的天然恢復(fù)能力。而且，阻礙恢復(fù)的機制的理解將允許基于恢復(fù)的方法的發(fā)展，所述方法促進生態(tài)系統(tǒng)過程和功能的恢復(fù)(Briske, D. D.，S. D. Fuhlendorf，禾P F. E. Smeins. 2005. A unified framework for assessment and application of ecological thresholds (用于i平^古禾口用生ll^li 的統(tǒng)一框架).Rangeland Ecology and Management (牧場生態(tài)和管理)59 :225-236)。疏水性或土壤斥水性是可顯著限制植物群落恢復(fù)并增強火災(zāi)后P-J優(yōu)勢系統(tǒng)內(nèi)的雜草優(yōu)勢的一個因素。土壤斥水性通常在干旱和半干旱生態(tài)系統(tǒng)中被發(fā)現(xiàn)。火災(zāi)后的土壤斥水性模式已顯示是與減少的土壤水含量、滲入和植被恢復(fù)成功高度相關(guān)的(Madsen， Μ.D.2010.Influence of soil water repellency on post-fire revegetation success and management techniques to improve establishment of desired species. (土壤斥水性對火災(zāi)后植被恢復(fù)成功的影響和改善期望物種生長的管理技術(shù)dissertation， Brigham Young University，Provo，UT)。我們假設(shè)，由于在火災(zāi)后的最初幾年內(nèi)削弱期望物種的生長，火災(zāi)后的WR用作臨時生態(tài)閾值，則在WR已變小后留下可用于雜草入侵的資源。對P-J生態(tài)系統(tǒng)中WR的更好認(rèn)知對于指導(dǎo)管理措施是必須的，因為這些林地在其整個可適應(yīng)范圍繼續(xù)侵入、填充和成熟(Miller等人.2008)。致力于改善WR的復(fù)原方法可潛在地增加再播種努力后的原生植物材料的成功率，同時降低流失和土壤侵蝕并防止雜草優(yōu)勢。使用商業(yè)上可得的表面活性劑(濕潤劑或表面活性劑)可提供可選的復(fù)原方法，其中WR抑制場地恢復(fù)。各種各樣的離子和非離子濕潤劑被商業(yè)化生產(chǎn)，范圍從簡單的盒皂到化學(xué)加工以克服WR的復(fù)雜聚合物。濕潤劑通常是兩親(疏水尾部和親水頭部)的有機分子。雖然濕潤劑具有不同的作用方式，但在土壤應(yīng)用的情況下，濕潤劑的疏水尾部與土壤顆粒上的非極性斥水層化學(xué)結(jié)合，而分子的親水頭部吸引水分子，從而使土壤可濕潤。位于加利福尼亞州南部山區(qū)中的小區(qū)(small plot)火災(zāi)后研究項目顯示，火災(zāi)后施用濕潤劑可降低土壤侵蝕并改善植被生長⑴sborn，J. F.，R. Ε. Pelishek，J. S. Krammes, 禾口 J.Letey， Soil wettability as a factor in erodibility (作為侵燭度中的因素的土壤可濕性)，Soil Science Society of America Proceedings 28:294-295)。這些研究表明，施用濕潤劑可以是成功的火災(zāi)后處理。雖然濕潤劑自19世紀(jì)70年代以來還未在荒地系統(tǒng)中使用，但它們已在農(nóng)產(chǎn)業(yè)的各個方面內(nèi)被廣泛使用并被進一步發(fā)展，大多數(shù)應(yīng)用于草皮草系統(tǒng)(Kostka,S. J. 2000,Amelioration of water repellency in highly managed soils and the enhancement of turfgrass performance through the systematic application of surfactants (在高度管理的土壤中改善斥水性和通過表面活性劑的系統(tǒng)應(yīng)用增強草坪草性能)，Journal of Hydrology 231-232:359-368)。隨后，這些化學(xué)品在克服土壤WR方面的效能得到改善。這些濕潤劑的發(fā)展可提供創(chuàng)新方法以減輕WR對原生植被物種的發(fā)芽和生長的影響，從而允許它們更好地與侵入的年生雜草物種例如雀麥草競爭 (Bromus tectorum L )。該研究的主要目標(biāo)是在暖房環(huán)境中量化1) 土壤斥水性對非原生叢生禾科扁穗冰草(Agropyron cristatum(L.)Gaertn.)禾口原生叢生禾禾斗藍叢冰草(Pseudoroegneria spicata(Pursh)A. Love )出芽和生長的影響程度，其二者通常在美國西部落基山區(qū)播種用于火災(zāi)后恢復(fù)；和2)確定新開發(fā)的非離子濕潤劑“土壤滲透劑” (Aquatrols Inc.， Paulsboro, NJ)對WR和幼苗生長的作用，以評價其在P-J生態(tài)系統(tǒng)的野火復(fù)原中的潛在用途。與火災(zāi)相關(guān)的斥水性?；馂?zāi)后，生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的能力取決于生態(tài)過程被改變的程度。通過發(fā)展疏水層進行的土壤改良是可能顯著限制場地恢復(fù)的一種改變?；牡刂脖豢稍谕寥榔拭娴淖畛鯉桌迕字挟a(chǎn)生疏水層。在火災(zāi)期間，熱可使在垃圾和上面的疏水土壤層內(nèi)的有機物質(zhì)揮發(fā)。這些揮發(fā)的化合物接著往下移動到土壤中，在冷的下層土壤層中冷凝。這在土壤表面產(chǎn)生可濕潤層以及在土壤表面下幾厘米處產(chǎn)生強化的疏水區(qū)域。該疏水層的發(fā)展或增強對植被恢復(fù)成功、 流失和土壤侵蝕具有重要意義。在上層的可濕潤層的土壤內(nèi)發(fā)芽的種子典型地干燥，其是斥水層將幼苗與下層的土壤水分儲備分開造成的(圖2A和8A)。當(dāng)播種的種子不再成活時，幼苗生長不足造成持續(xù)的土壤侵蝕并在隨后幾年中提供年生雜草入侵的機會。在斥水層上的可濕潤土壤層的排列也對水流失和土壤穩(wěn)定性有重要意義。在降雨期間，由于下面的斥水層阻止?jié)B入，上層可濕潤層很快飽和。在陡坡上，當(dāng)該可濕潤層從高強度的降雨中變得飽和時，水、土壤和巖屑可很快流下斜坡，如果其在荒地城鎮(zhèn)交界內(nèi)，這引起場地惡化和性能損壞。每年在火災(zāi)后復(fù)原處理上花費了大量的公共資金。當(dāng)前，火災(zāi)后恢復(fù)處理包括通過秸稈覆蓋、水覆蓋和其他方法立即提供地表被覆。但是，這些方法是昂貴的；例如已經(jīng)表明，秸稈覆蓋在每公頃$1000和每公頃$3000之間并且水覆蓋可在每公頃$2350和每公頃 $4700之間。因此，大規(guī)模應(yīng)用此種方案可能幾乎是不切實際的。因而，當(dāng)前存在對有效的火災(zāi)后恢復(fù)處理的需要，其可在景觀規(guī)模下應(yīng)用，這減小疏水土壤的影響并將期望的植物營建回系統(tǒng)中。商業(yè)上可得的土壤表面活性劑的使用可在其中疏水性和有限的土壤水分可利用性正在阻礙場地恢復(fù)的地方提供可選的火災(zāi)后復(fù)原方法。土壤表面活性劑分子一端是疏水性的，另一端是親水的。當(dāng)進入土壤時，土壤表面活性劑的疏水端化學(xué)附連至土壤顆粒上的非極性斥水覆蓋層；而該試劑的親水端能吸引水分子，允許土壤水分吸附在上層的親水土壤層。位于加利福尼亞州南部的叢林山區(qū)中的多個小區(qū)火災(zāi)后研究項目已顯示，火災(zāi)后表面活性劑的施用可降低土壤侵蝕并改善植被生長。這些研究表明，使用土壤表面活性劑可以是成功的火災(zāi)后處理。雖然土壤表面活性劑自19世紀(jì)70年代以來還沒有在荒地系統(tǒng)中使用，但它們已在農(nóng)產(chǎn)業(yè)的多個方面被廣泛使用并被進一步發(fā)展，特別用于生產(chǎn)草皮。因此，這些化學(xué)品減小土壤疏水性的效能得到改善。這些土壤表面活性劑產(chǎn)品的發(fā)展可提供創(chuàng)新方法以減輕疏水性對流失和土壤侵蝕的影響，并允許原生植被種類的能力更好地與侵入的年生雜草物種例如雀麥草競爭(Bromus tectorum)。雖然這些結(jié)果是有前景的，但由于被處理土地具有大面積和低經(jīng)濟價值，土壤改良劑(amendment)的施用通常對荒地系統(tǒng)的植被恢復(fù)是不切實際的。商業(yè)上可得的的土壤表面活性劑產(chǎn)品是特別昂貴的。而且，大多數(shù)情況下這些化學(xué)品施用到荒地景觀是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
優(yōu)選的實施方式包括具有至少一粒種子和至少一個包衣的組合物，所述包衣是潤濕劑。其他實施方式可添加其他包衣。多種濕潤劑可用來處理疏水土壤(或甚至增加非疏水土壤中的水分)。在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，濕潤劑被附連至種子或包覆到種子上，然后被包衣的種子被輸送到土壤的疏水土塊(patch)。一旦濕潤劑被釋放，則濕潤劑可處理種子周圍的疏水土壤區(qū)域?？蛇x地，疏水層可被濕潤劑滲透，然后已被輸送到該區(qū)域的種子可發(fā)芽并深入。本發(fā)明還考慮附聚物，所述附聚物是已被包覆成為單個附聚物的兩個或更多個種子。使用附聚物的一些優(yōu)勢包括多個種子被輸送到場地，并且附聚物還攜帶濕潤劑和其他改良劑(植物改良劑或土壤改良劑)以便可處理具有疏水層的土地。在本發(fā)明的一方面和一種實施方式中，濕潤劑是兩親的并且含有疏水部分和親水部分。濕潤劑的疏水部分允許濕潤劑被吸引到疏水土壤上，并且濕潤劑的親水部分促進水在濕潤劑周圍聚集。在一些實施方式中，濕潤劑是一種或多種非離子表面活性劑；在其他實施方式中， 本發(fā)明具有至少一種選自下述的非離子表面活性劑共聚物、嵌段共聚物、脂肪醇乙氧基化物、壬基苯酚乙氧基化物、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物和烷基多苷。其他實施方式包含選自以下的土壤改良劑或植物改良劑2-丁氧基乙醇、烷基多苷氨基酸、十二酯硫酸銨、生物刺激物、嵌段共聚物、共混的非離子、離子表面活性劑、酶、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷、發(fā)酵產(chǎn)物、灰黃霉酸、顆粒狀土壤表面活性劑、激素、腐殖酸、液體土壤表面活性劑、微生物、壬基苯酚聚乙氧基化物、無毒成分、非離子表面活性劑、營養(yǎng)物、油酸、 表面活性劑、土壤調(diào)節(jié)劑、土壤微生物、微生物接種物、對微生物生長有利的刺激物、土壤表面活性劑、超水合(super-hydrating) 土壤表面活性劑、增粘劑、草皮土壤(turf soil)表面活性劑、滲透劑、泊洛沙姆(poloxanlene)、補充上層土壤(re-soil)表面活性劑、根刺激物、散布劑(spreader)、維生素、農(nóng)用化學(xué)品種子處理劑、殺真菌劑、殺蟲劑、植物防護劑和吸附性聚合物。其他實施方式具有至少一種選自以下的載體過渡粉末(transition powder)、蒙脫土共混物、吸油劑、包含按體積計大約65% -325RVM(或者可選地吸附性礦物粉末如蒙脫土、硅鎂土或硅藻土)和大約35%粉末狀石灰石或其他粉末載體的共混物、蒙脫土粘土、土豆淀粉、分子篩、硅藻土、滑石、云母、石灰、和膨潤土。其他優(yōu)選的實施方式具有大于一粒種子的附聚物，其中所述至少一種濕潤劑是選自以下的至少一種成分離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩親型表面活性劑和具有大于2并且小于18的親水親油平衡值(HLB)的表面活性劑。其他優(yōu)選的實施方式具有至少一個選自以下的包衣增粘劑、淤漿增粘劑和洋車前草(psyllium)增粘劑。其他優(yōu)選實施方式具有小于50粒種子，且其中所述至少一種增粘劑選自覆蓋增粘劑、增粘劑淤漿和洋車前草增粘劑。優(yōu)選的實施方式包含用于制備組合物的方法，其包括提供至少一粒種子，提供至少一種濕潤劑，和用所述至少一種濕潤劑包覆所述至少一粒種子。所述方法的其他實施方式還具有用于形成多于一粒種子的附聚物的步驟用親水粉末包覆所述至少一粒種子，用粘合劑包覆所述至少一粒種子，同時阻止所述親水粉末離開所述種子，附聚多于一粒種子的至少一個形成的附聚物，和添加所述親水粉末到所述形成的附聚物，其中形成多于一粒種子的完整附聚物。所述方法的其他實施方式包括所述至少一粒種子是多于一粒種子并小于50粒種子，和其中所述濕潤劑的量大于3% w/w但是小于2500% w/w。所述方法的其他實施方式包括用至少一個以下包衣包覆所述組合物的步驟，所述包衣選自至少一種種子保護劑層、至少一種粘合劑、至少一種載體、至少一種增粘劑、至少一種外包衣、至少一種疏水包衣、至少一種營養(yǎng)物、至少一種土壤刺激物、至少一種種子刺激物、至少一種植物刺激物、至少一種生物刺激物和至少一種微生物。本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式是用于改善斥水性土壤并增加在可濕潤土壤中的水利用率的方法，其包括步驟提供至少一粒種子，其中所述至少一粒種子包括至少一粒種子和至少一種濕潤劑，所述至少一種濕潤劑包括至少一種疏水基和至少一種親水基。本發(fā)明的另一實施方式包括允許所述至少一粒種子放置在所述土壤中，將所述種子膠囊(capsule)暴露于水，從所述種子膠囊中釋放所述濕潤劑，并提高所述至少一粒種子周圍的區(qū)域的水分利用率。在本發(fā)明的另一個實施方式中，所述膠囊是大于一粒種子的附聚物。附圖簡述


圖1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G和IH顯示本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式的截面圖。圖IA
描繪了已被濕潤劑包覆的種子。本發(fā)明考慮單粒種子的包覆并還考慮本文稱為附聚物的多粒種子的包覆。在圖IC和ID中，顯示了有四個包衣的單粒種子。兩粒種子的描繪是為了顯示存在可用多個包衣包覆種子的許多方式。增粘劑通常可見于外包衣，但是本發(fā)明不要求粘合劑在包衣的外面。同樣，本發(fā)明不限于僅四個包衣而考慮大量的包衣。圖2A顯示了種子(也可以是簇(conglomerate))膠囊和土壤剖面的截面圖。圖 2A顯示了種子——其被包覆以土壤表面活性劑顆?！屯寥榔拭娴慕孛鎴D。圖2C顯示了來自已發(fā)芽的單個膠囊的種子和土壤剖面的截面圖。圖3A顯示了沒有發(fā)芽種子的土壤剖面，圖;3B顯示了土壤剖面，其中帶有來自本發(fā)明實施方式的已發(fā)芽并已穿透斥水層的種子。圖2A顯示了用超水合聚合物和濕潤劑包覆的膠囊。種子膠囊位于土壤的斥水層上面。圖2B顯示了發(fā)生降水后已將土壤表面活性劑釋放進土壤中的種子膠囊。土壤表面活性劑已形成了親水管道(conduit)。圖2C顯示了種子發(fā)芽后從種子膠囊的種子出來的幼苗。根已經(jīng)穿透斥水層。任選地存在于本發(fā)明實施方式中的超水合聚合物已保留來自之前降水事件的水分，用于種子發(fā)芽和幼苗生長。圖3A顯示了阻止降水滲入的斥水層。上層可濕潤土壤層現(xiàn)在是飽和的。圖;3B顯示了已用種子膠囊和/或成簇的種子膠囊處理的土壤。在種子膠囊和/ 或成簇的種子膠囊中的土壤表面活性劑已在根周圍形成了親水管道并且根已透過斥水層。圖4A顯示了有限程度穿入土結(jié)皮層的一些子葉并且種子已經(jīng)死亡。圖4B顯示了來自已成簇為單個小球的多個種子的子葉，并且多個種子的單個小球總體產(chǎn)生足夠的力以穿透土結(jié)皮層。圖4C顯示了已經(jīng)在土壤表面或其附近發(fā)芽的未包覆種子。根沒有完全穿透土結(jié)皮層。未包覆的種子被抬高且隨著根生長已經(jīng)沿著土壤表面被推起。根沒有滲入土壤，幼苗很快變干。圖4D顯示具有更大塊的成簇種子膠囊，然后，一旦土壤表面變濕，未成簇種子膠囊和在成簇種子膠囊中作為層出現(xiàn)的增粘劑使種子錨定或粘附在土壤表面。通過使種子與土壤附著，提供了用于使根深入土壤的必要的杠桿作用(leverage)，從而增加了幼苗存活率。圖5左側(cè)顯示了一些從成簇種子膠囊中的種子發(fā)芽的直立幼苗，右側(cè)顯示了從種子膠囊中單個種子中發(fā)芽的伏地幼苗。圖6顯示了圖解用于生產(chǎn)種子膠囊和成簇種子膠囊的多個制造方法的示意性代表流程圖。
圖中編號解釋100 斥水層(也稱為疏水層)110 上可濕層，也稱為上層土120 下可濕層130 濕潤劑，也稱為土壤表面活性劑150 親水管道發(fā)明詳述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式包括用于制造可用來處理種子的組合物的方法、所述組合物以及使用所述組合物的方法。為了本描述的目的，術(shù)語“種子”不限于特定類型的種子和并可指來自單個植物物種的種子、來自許多植物物種的種子混合物或來自植物物種內(nèi)不同株的種子共混物。所描述的組合物可被用于處理裸子植物種子、雙子葉被子植物種子和單子葉被子植物種子。根據(jù)本發(fā)明的組合物對于處理種子可以特別有用，且可在下述應(yīng)用中利用種子，所述應(yīng)用包括但不限于家庭園藝、作物生產(chǎn)、森林應(yīng)用、草皮、高爾夫球場和政府恢復(fù)計劃。單位、前綴和符號可以用它們SI接受的形式表示。本文敘述的數(shù)字范圍包括限定所述范圍的數(shù)字并包括和支持在所限定范圍內(nèi)的每個整數(shù)。除非另外指出，術(shù)語“一個(a)，， 或“一個(an)”應(yīng)當(dāng)被解釋為“至少一個”的意思。本文使用的章節(jié)標(biāo)題只為了組織的目的并不解釋為限制所描述的主題。為了任何目的，本文引用的包括但不限于專利、專利申請、 文獻、書和條約的所有文檔或部分文檔，被清楚地通過引用以其整體并入本文。前述技術(shù)和方法一般根據(jù)在植物學(xué)和林學(xué)領(lǐng)域中熟知的常規(guī)方法進行。通過舉例的方式給出下述定義但不是作為限制。如根據(jù)本公開所用，除非另外指出，下述術(shù)語應(yīng)當(dāng)被理解為具有下述意思定義粘合劑(binder)粘合劑(binder)還被稱為粘合劑(adhesive)。粘合劑的一些非限制性例子包括粘合劑聚合物，其可以是天然的或合成的并且優(yōu)選地不對將被包覆的種子產(chǎn)生植物毒性影響。在一個實施方式中，粘合劑可以是糖蜜、砂糖、藻酸鹽、刺梧桐樹膠、加爾膠類(jaguar gum)、黃蓍膠、多糖膠、膠水或它們的組合。在另一個實施方式中，粘合劑可選自聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚乙烯醇共聚物、纖維素包括乙基纖維素和甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥丙纖維素、羥甲基丙基-纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、糊精、麥芽糖糊精、多糖、脂肪、油、蛋白質(zhì)、阿拉伯樹膠、紫膠、1，1-二氯乙烯、1，1-二氯乙烯共聚物、木質(zhì)素磺酸鈣、丙烯酸共聚物、淀粉、聚丙烯酸乙烯酯、玉米蛋白、明膠、羧甲基纖維素、脫乙酰殼多糖、聚環(huán)氧乙烷、丙烯酰亞胺聚合物和共聚物、聚丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酰亞胺單體、藻酸鹽、乙基纖維素、聚氯丁二烯和糖漿或其混合物；乙酸乙烯酯、甲基纖維素、1，1- 二氯乙烯、丙烯酸、纖維素、聚乙烯吡咯烷酮和多糖的聚合物或共聚物；1，1- 二氯乙烯聚合物和共聚物以及乙酸乙烯酯-乙烯共聚物；聚乙烯醇和蔗糖的組合物；增塑劑比如甘油、丙二醇、聚乙二醇。當(dāng)添加增塑劑時，增塑劑占粘合劑的大約0. 5%到大約10% w/w。粘合劑(binder)還稱為粘合劑(adhesive)。土壤表面活性劑土壤表面活性劑還稱為濕潤劑；土壤表面活性劑的一些例子是2-丁氧基乙醇、烷基多苷氨基酸、十二酯硫酸銨、復(fù)合維生素B、生物催化劑、生物刺激物、嵌段共聚物、共混的非離子-離子表面活性劑、酶、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷、發(fā)酵產(chǎn)物、灰黃霉酸、顆粒狀土壤表面活性劑、激素、腐植酸、液體土壤表面活性劑、微生物、壬基苯酚聚乙氧基化物、無毒成分、非離子表面活性劑、營養(yǎng)物、油酸、表面活性劑、土壤調(diào)節(jié)劑、土壤表面活性劑、超水合(super-hydrating) 土壤表面活性劑、草皮土壤(turf soil)表面活性劑、 滲透劑、泊洛沙姆(poloxanlene)、補充上層土壤(re-soil)表面活性劑、根刺激物、散布劑 (spreader)和維生素。根據(jù)本發(fā)明的組合物可包括一種或多種常量營養(yǎng)物。為了本描述的目的，術(shù)語“常量營養(yǎng)物”可以指用于植物生長的元素，其按比例相對于微量營養(yǎng)物以更大量地被植物利用。對于大部分植物物種并為了本描述的目的，常量營養(yǎng)物包括氮、鉀、磷、鈣、鎂和硫。本發(fā)明的組合物可包括各個常量營養(yǎng)物的各種的組合和相對含量。優(yōu)選地，組合物包括磷和鉀二者。在特別的實施方式中，本發(fā)明的組合物包括所列舉的每個常量營養(yǎng)物。本發(fā)明的一方面包括附聚物我們已經(jīng)開始開發(fā)新的包覆技術(shù)，其可使多個種子集合成為附聚物(具有3-5粒種子的小球)。這當(dāng)然有助于將大量表面活性劑集中在小的區(qū)域內(nèi)以改善疏水層，但是我們還發(fā)現(xiàn)一旦濕潤其可幫助種子與土壤表面粘附/錨定。牧場區(qū)域再播種努力的限制因素是，在土壤表面或土壤表面附近發(fā)芽的種子具有弱的根深入， 隨著根生長，種子被抬高或沿著土壤表面推起。根沒有深入土壤，幼苗很快變干。使種子錨定至土壤的主要益處是它提供用于根深入土壤的必要杠桿作用，從而增加幼苗存活...。使種子一起成簇/去皮還可促進幼苗的存活，其中(比如通過畦播)被埋在土壤表面下面的種子被物理硬皮限制。通過使多個種子一起成簇，子葉總共產(chǎn)生足夠的力以穿過物理硬皮。給組合物提供常量營養(yǎng)物的許多材料是可得的?？杀焕锰峁┑氖纠晕镔|(zhì)包括硫酸銨、硝酸銨、魚蛋白消化物、磷硫酸銨、硝磷酸鹽、磷酸氫二銨、氨化過磷酸鈣、氨化重過磷酸鈣、硝酸磷肥、氯化銨、硝酸鈣、氰氨化鈣、硝酸鈉、尿素、尿素-硝酸銨溶液、硝酸鉀鈉、硝酸鉀、氨基酸、蛋白質(zhì)、核酸及其組合?？杀挥迷诒景l(fā)明組合物中的商業(yè)上可得的魚蛋白消化物包括，例如 SEA-PROD. TM. (Soil Spray Aid, Inc. , Moses Lake，Wash.) ；MERMAID. TM. (Integrated Fertility Management (IFM)，Wenatchee, Wash.)；禾口 OCEAN HARVEST. TM. (Algro Farms, Selah, Wash.)?？杀焕玫氖纠粤姿猁}材料包括磷酸二氫鉀、過磷酸鹽(一/二或三)、磷酸、磷硫酸銨、磷硝酸銨、磷酸氫二銨、含銨過磷酸鈣(一、二或三)、硝酸磷肥、焦磷酸鉀、焦磷酸鈉、核酸磷酸鹽(nucleic acid phosphates)及其組合?？杀焕玫氖纠遭洸牧习姿岫溻?、氯化鉀、硫酸鉀、葡萄糖酸鉀、硫酸鎂鉀、碳酸鉀、乙酸鉀、檸檬酸鉀、氫氧化鉀、錳酸鉀、鉬酸鉀、硫代硫酸鉀、硫酸鋅鉀及其組合?？稍诒景l(fā)明組合物中被利用的含鈣材料包括但不限于，奶粉、硝酸銨鈣、硝酸鈣、 氰氨化鈣、乙酸鈣、乙酰水楊酸鈣、硼酸鈣、硼葡萄糖酸鈣、碳酸鈣、氯化鈣、檸檬酸鈣、亞鐵檸檬酸鈣(calcium ferrous citrate)、甘油磷酸鈣、乳酸鈣、氧化鈣、泛酸鈣、丙酸鈣、蔗糖酸鈣、硫酸鈣、酒石酸鈣和其混合物。可在本發(fā)明組合物中被利用的示例性鎂材料包括硫酸鎂、氧化鎂、白云石、乙酸鎂、苯甲酸鎂、硫酸氫鎂、硼酸鎂、氯化鎂、檸檬酸鎂、硝酸鎂、磷酸鎂、水楊酸鎂和其組合?？稍诒景l(fā)明組合物中被利用的示例性含硫材料包括硫酸鎂、磷硫酸銨、硫酸鈣、硫酸鉀、硫酸、硫酸鈷、硫酸銅、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硫、半胱氨酸、甲硫氨酸和其組合。
本發(fā)明的組合物可包括一種或多種微量營養(yǎng)物。為了本發(fā)明的目的，術(shù)語“微量營養(yǎng)物”指被植物在生長期間利用的元素，其相對于常量營養(yǎng)物被以更少的量使用。典型地， 并且為了本描述的目的，植物微量營養(yǎng)物包括鐵、錳、鋅、銅、硼、鉬和鈷。許多化合物和物質(zhì)是可用的，以向本發(fā)明的組合物提供微量營養(yǎng)物。示例性含鋅化合物包括螯合鋅、硫酸鋅、 氧化鋅、乙酸鋅、苯甲酸鋅、氯化鋅、雙二甲基二硫代氨基甲酸鋅、檸檬酸鋅、硝酸鋅、水楊酸鋅和其混合物?？稍诒景l(fā)明 組合物中被利用的示例性含鐵材料包括螯合鐵、氯化鐵、檸檬酸鐵、果糖鐵、甘油磷酸鐵、硝酸鐵、氧化鐵、氯化亞鐵、檸檬酸亞鐵、富馬酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵和琥珀酸亞鐵和其組合。可被利用的示例性含錳材料包括硫酸錳、乙酸錳、氯化錳、硝酸錳、磷酸錳和其組
口 O可在本發(fā)明組合物中被利用的示例性鈷材料包括氰鈷胺素、乙酸鈷、氯化鈷、草酸鈷、硫酸鉀鈷、硫酸鈷和其組合。在本發(fā)明的組合物中可利用微量營養(yǎng)物的各種的組合和相對含量。優(yōu)選地，組合物至少包括鋅、鐵和錳，且在特定實施方式中組合物至少包括鋅、鐵、錳和鈷。在具體組合物中各個常量營養(yǎng)物和微量營養(yǎng)物的存在與否和量可根據(jù)因素變化， 所述因素比如，從中生產(chǎn)種子的土壤的條件和種子將在那里種植的存在的土壤條件。例如， 如果種子要被種植在已知缺乏一種或多種常量營養(yǎng)物或微量營養(yǎng)物的區(qū)域，可以以足夠部分或完全抵消這種缺乏的量將相應(yīng)的常量營養(yǎng)物和微量營養(yǎng)物提供在組合物中。當(dāng)在土壤缺乏那些營養(yǎng)物的條件下產(chǎn)生種子時一種或多種營養(yǎng)物的缺乏還可發(fā)生在這些種子中。當(dāng)存在這樣的種子內(nèi)缺乏時，可以用足夠部分或完全抵消這種缺乏的量將相應(yīng)的種子中缺乏的常量營養(yǎng)物和微量營養(yǎng)物提供在本發(fā)明的組合物中。對于不知道種子其來源的土壤條件不是不尋常的。另外，種子供應(yīng)可包含源于許多區(qū)域的種子。而且，在處理種子的時候可能不知道特定的種子將種植在哪里。因此，以足以減少可能的缺乏的量向組合物提供各個常量營養(yǎng)物和微量營養(yǎng)物是有優(yōu)勢的。無論缺乏發(fā)生在種子所來源的土壤中還是在種子將被種植的土壤中，在組合物中提供所有列舉的微量營養(yǎng)物和常量營養(yǎng)物，其中每個以足夠至少部分抵消任何相應(yīng)營養(yǎng)物缺乏的量存在，可以是最優(yōu)選的。相反，如果已知土壤條件是大量存在任何各個營養(yǎng)物，且該補充量將不會對種子進一步有利，可從組合物中省略這樣的營養(yǎng)物。本發(fā)明的組合物還可包含任何量的對植物發(fā)芽和生長重要的維生素和輔助因素。 為了本描述的目的，術(shù)語“輔助因素”可指金屬離子輔助因素、輔酶或輔酶前體。在本發(fā)明組合物中利用的示例性維生素和輔助因素包括硫胺、核黃素、煙酸(尼克酸和/或煙酰胺)、吡哆素、泛醇、氰鈷胺素、檸檬酸、葉酸、生物素和其組合。優(yōu)選地，本發(fā)明的組合物包括葉酸、 生物素、泛醇(和/或泛酸)、核黃素和硫胺的每一種。更優(yōu)選地，組合物可包括每個所列舉維生素和輔助因素的一些形式?？梢砸匀魏涡问健ňS生素衍生物形式和維生素原形式——將所列舉的維生素和輔助因素提供在組合物中。任選地，一種或多種醇可被用在組合物中以增強活性并幫助保存一種或多種維生素。可被利用的示例性醇是苯甲醇。在本發(fā)明組合物中可被利用的示例性硫胺形式包括鹽酸硫胺素、硫胺焦磷酸素、一磷酸硫胺素、二硫胺、硝酸硫胺、氯化硫胺磷酸酯、硫胺磷酸酯磷酸鹽(thiamine phosphoric acid ester phosphate salt)、硫胺 1，5 鹽(thiamine 1，5salt)、硫胺三憐酸酉旨(thiamine triphosphoric acid ester)、硫胺三憐酸鹽(thiamine triphosphoric acid salt)、酵母、酵母提取物和其各種組合。 在本發(fā)明的組合物中利用的核黃素的示例性形式包括核黃素、乙酰磷酸核黃素 (riboflavin acetyl phosphate)、黃素腺嘌呤二核苷酸、黃素腺嘌呤單核苷酸、核黃素磷酸、酵母、酵母提取物和其組合。可包含在本發(fā)明組合物中的煙酸材料包括但不限于尼克酰胺、煙酸、煙酸腺嘌呤二核苷、煙酰胺、煙酸苯甲酯、煙酸一乙醇胺鹽、酵母、酵母提取物、煙酰胼、煙酸異羥肟酸鹽 (nicotinic acid hydroxyamate)、N-(羥甲基)煙酰胺、煙酸甲酯、煙酸單核苷酸、煙酸亞硝酸鹽和其組合。可在本發(fā)明組合物中利用的吡哆素和物質(zhì)包括維生素B6鹽酸鹽、磷酸吡哆醛、酵母和酵母提取物?？稍诒景l(fā)明組合物中利用的葉酸材料包括但不限于葉酸、酵母、酵母提取物和亞葉酸?？稍诒景l(fā)明組合物中利用的生物素化合物和材料包括生物素、生物素亞砜、酵母、 酵母提取物、生物素4-氨基苯甲酸、生物素化氨基己酸-N-羥基丁二酰亞胺酯(biotin amidocaproate N-hydroxysuccinimide ester)、生物素基_6_氨基喹啉、生物素酰胼、生物素甲酯、d-生物素-N-羥基丁二酰亞胺酯、生物素馬來酰亞胺(biotin-maleimidehd-生物素對石肖基苯酉旨(d-biotin p-nitrophenyl ester)、生物素心得安(biotin propranolol)、 5-(N-生物素基)-3_氨基烯丙基尿苷-5’ -三磷酸、生物素化尿苷5’ -三磷酸、N-e-生物素基-賴氨酸和其組合。在組合物中可利用的泛酸材料可包括酵母、酵母提取物和輔酶A。示例性氰鈷胺素材料包括但不限于酵母和酵母提取物。本發(fā)明的組合物可包括海藻提取物，以便為組合物提供一種或多種生長調(diào)節(jié)劑和各種氨基酸。由海藻提取物提供的生長調(diào)節(jié)劑可包括細(xì)胞分裂素、生長素和赤霉素。為組合物提供海藻提取物是有優(yōu)勢的，以在單個源中供應(yīng)生長調(diào)節(jié)劑和氨基酸。但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明考慮利用多種源以提供各種生長調(diào)節(jié)劑和氨基酸。可被獨立添加或組合添加的各個氨基酸包括丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、谷氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、 賴氨酸、甲硫氨酸、苯基丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、色氨酸、酪氨酸和纈氨酸。各種海藻提取物是商業(yè)上可得的，其可在本發(fā)明的組合物中利用?？衫脽崽幚砘蚶涮幚淼暮Ｔ逄崛∥?。可在本發(fā)明組合物中利用的示例性商業(yè)上可得的海藻提取物包括由 Acadian Sea Plants Limited, Dartmouth, Nova Scotia, Canada 生產(chǎn)的 ACADIAN. TM ；由 Maxicrop International Limited, Corby Northamptonshire, UK ^zfe^ MAXICR0P. RTM ； 和由 Algea Α. S.，Oslo, Norway 生產(chǎn)的 ALGEA. RTM.。本發(fā)明考慮的配制物可包括各種植物提取物。示例性提取物包括辣椒、檸檬提取物、大蒜提取物和薄荷油?？蛇x地，這些成分可以粉末形式包括在組合物中。添加一種所列舉植物提取物或其組合，可有利地抑制各種害蟲比如鳥、嚙齒動物和昆蟲，對種子無有害影響。當(dāng)利用技術(shù)比如空中播種——其中沒有畦播土壤或包覆種子而進行散布種子時，包括一種或多種這些害蟲抑制劑可特別有優(yōu)勢。另外，植物提取物比如大蒜提取物可抑制長霉菌。提取物比如檸檬提取物和檸檬酸可起滲透劑的作用，且薄荷和檸檬可賦予所得配制物更加令人愉悅的氣味。 水吸收劑可包括在本發(fā)明的組合物中。許多可得的吸收劑可在本發(fā)明的組合物中利用。示例性吸收劑包括各種淀粉和淀粉共聚物。具體的組合物可包括淀粉-丙烯酸鹽共聚物，比如淀粉_丙烯酸鉀共聚物。 滲透劑可包括在本發(fā)明的組 合物中。許多可用的滲透劑包括但不限于二甲基亞砜 (DMSO)。因為它們起滲透劑的能力，檸檬提取物和檸檬酸可在組合物中被用作滲透劑，并可任選地與一種或多種另外的滲透劑組合使用。本發(fā)明的組合物可任選地包括一種或多種霉菌抑制劑。在本發(fā)明組合物中利用的許多霉菌抑制劑是可得的。優(yōu)選地，霉菌抑制劑可包括一種或多種二甲基乙內(nèi)酰脲衍生物和nipicide (鄰-苯甲基-對-氯酚)。由于這些化合物與可選的霉菌抑制劑相比具有相對低的毒性，利用二甲基乙內(nèi)酰脲、nipicide或其混合物可以是有優(yōu)勢的。在特定實施方式中，由于nipicide的不好氣味，優(yōu)選利用二甲基乙內(nèi)酰脲代替nip i c i de。本發(fā)明的組合物可另外包括各種碳水化合物。示例性碳水化合物包括藻酸(algin acid)、甘露糖醇和昆布多糖，其每一種存在于海藻提取物中。應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的組合物考慮其他碳水化合物的利用，其可單獨存在或與通過海藻提取物提供的碳水化合物組合存在。本發(fā)明的組合物還可包括腐植酸和灰黃霉酸的至少一種。在具體組合物中，可優(yōu)選地包括腐植酸，以螯合痕量元素，從而抑制痕量元素和其他組分比如例如硫酸鹽之間形成絡(luò)合物。腐植酸在種子發(fā)芽和植物生長期間可另外被用作碳源?？衫没尹S霉酸獲得期望的組合物pH。根據(jù)本發(fā)明的組合物不限于特定的pH，可優(yōu)選地包括酸性pH，并更優(yōu)選地具有在大約5. 3和大約6. 8之間的pH。在從大約5. 3到大約6. 8范圍的pH是有利的，因為這種pH范圍可抑制在痕量元素和其他組分比如硫酸鹽之間形成絡(luò)合物。利用灰黃霉酸調(diào)整PH是有優(yōu)勢的，因為灰黃霉酸可另外被用作碳源。但是， 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明考慮利用可選的或另外的試劑，用于調(diào)整組合物pH。本發(fā)明的組合物可優(yōu)選地配制為水溶液的形式。在組合物配制中利用的水添加量取決于具體的組分以及當(dāng)添加到組合物中時所述組分是否是干燥形式、液體形式或在溶液中。應(yīng)當(dāng)理解，在表中所指出的每個組分的具體量在實施方式中利用的具體材料的優(yōu)選范圍內(nèi)。當(dāng)所列舉的來源被用于生產(chǎn)組合物時，所指出的量是最優(yōu)選的量并在優(yōu)選范圍內(nèi)，所述優(yōu)選范圍包括離具體量至多大約+/-25 %的偏差。制備根據(jù)本發(fā)明的組合物不限于添加組分的任何特定順序。在特定方面，可優(yōu)選形成初始混合物。優(yōu)選地，微量營養(yǎng)物被單獨添加，但是，它們添加的順序是任意的。形成初始混合物之后，可添加剩余組分。在添加組分的整個過程中，優(yōu)選地進行持續(xù)的混合。例如，目前處理種子的方法包括用包衣包封種子以形成種子“膠囊”?？墒紫刃纬煞N子膠囊，以提供一致的種子大小、形狀或二者。對于產(chǎn)生更光滑和或更圓的形狀，包封可以有優(yōu)勢的，其可幫助種子通過各種種子處理和種植設(shè)備。本發(fā)明的組合物可被添加到用于包封的材料中且組合的混合物可被用于同時處理并包封種子。可選地，可獨立于包封材料，對種子進行本發(fā)明的種子處理，優(yōu)選地在包封之前。
任選地，可包括儲存步驟，藉此處理的種子在種植之前被儲存。在特定例子中，在種植之前儲存種子是有優(yōu)勢的。種子的發(fā)芽率可根據(jù)在收獲種子和隨后種植種子之間種子被儲存的時間長短變化。為了本描述的目的，術(shù)語“發(fā)芽率”指發(fā)芽的種子總數(shù)的百分?jǐn)?shù)。 為了最大化種子的發(fā)芽率，不同類型的種子可具有不同的優(yōu)化儲存時間。作為例子，種子比如小麥種子，大約在種子收獲之后兩個生長季節(jié)獲得最佳發(fā)芽率。換句話說，如果小麥?zhǔn)窃诘谝荒昵锾焓斋@且收獲的種子在第二年秋天或第三年春天種植，將比如果更早種植種子的發(fā)芽率更高。另外，獲得最佳發(fā)芽率的種植時間通常是短暫的，超過最佳年份后，隨著儲存時間增加，發(fā)芽率下降。因此，為了使發(fā)芽率最大化，在最佳時間內(nèi)儲存種子并種植種子可以是有利的。 用于使種子發(fā)芽率最大化的最佳種植時間根據(jù)具體種子類型變化。另外，某些種子比如谷類相對其他種子類型具有固有地高的發(fā)芽率。因此，對于某些種子類型，可以基于特定種子的最佳種植時間優(yōu)選儲存種子一個或多個生長季節(jié)，然后種植。定義包覆機根據(jù)本發(fā)明，使用常規(guī)混合、噴霧或其組合的方法，用一種或多種上述組合物的層基本上均勻地包覆種子。各種包覆機是可用的，其可通過使用旋轉(zhuǎn)包覆機、鼓狀包覆機、流化床技術(shù)、噴床(spoutedbed)或其組合利用各種包覆技術(shù)?？赏ㄟ^分批包覆方法或連續(xù)包覆方法包覆種子。在一個實施方式中，未包覆的種子以穩(wěn)定流進入包覆機，以替代已經(jīng)離開機器的包覆產(chǎn)物。另外，計算機系統(tǒng)可監(jiān)測進入包覆機的種子，從而維持適合量種子的恒定流。在可選實施方式中，種子包覆機可任選地通過可程序化邏輯控制器操作，所述控制器允許各種設(shè)備啟動和停止而不用職員干涉。該系統(tǒng)的組件可通過幾種來源從商業(yè)上獲得。在一個實施方式中，種子首先通過機械方式比如篩子分開。分開的小種子接著通過允許精確測量進入的種子的進給斜槽引入包覆機。穿過進給斜槽之后，種子進入混合斗。 在一個實施方式中，混合斗是一個或多個具有旋轉(zhuǎn)基底的圓柱體。一個或多個包衣組合物接著通過粉末進料器和/或溶液泵被引入混合斗。在一個實施方式中，隨著種子塊在混合斗中旋轉(zhuǎn)，粉末進料器施加一種或多種包衣組合物到種子。在優(yōu)選的實施方式中，種子與一種或多種包衣組合物結(jié)合并在混合斗中用粘合劑粘附。操作員或計算機系統(tǒng)可驗證并調(diào)整包含一種或多種包衣層組合物的溶液的任何批處理、混合和泵出。在該方法的一個實施方式中，所有三層組合物被相繼添加。優(yōu)選地，包含聚乙烯醇和蔗糖粘合劑的基層以及浮石被添加到包含一個或多個種子的混合斗中。中間組合物和外面的組合物接著被相繼引入旋轉(zhuǎn)鼓中。中間組合物優(yōu)選地包含滑石或云母，而外層優(yōu)選地只包含石墨或結(jié)合硅酸鎂比如滑石。在一個實施方式中，通過使種子保留在混合斗中延長一段時間使種子拋光，產(chǎn)生改善的外表。應(yīng)用本文描述的一個層或多個層之后，種子離開混合斗并被移動到干燥設(shè)備，其中種子被干燥。在一個實施方式中，干燥的種子被轉(zhuǎn)移回進給斜槽，用于隨后的包覆。優(yōu)選地，提供給購買者的種子之間的大小差異小于大約15%和更優(yōu)選地小于大約5%。^fe濕潤劑包衣
本發(fā)明中的種子包覆或成簇方法涉及使用旋轉(zhuǎn)種子包覆機；但是，還可以使用其他種子包覆設(shè)備比如包覆盤或翻轉(zhuǎn)鼓、流化床技術(shù)，也可使用附聚劑。通過將種子放置在包覆室(混合斗)中在旋轉(zhuǎn)包覆機中進行包覆，所述包覆室底部旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，從而向上和向外緊靠包覆室的內(nèi)壁推送種子。離心力和放置在包覆機內(nèi)部的混合棒使種子旋轉(zhuǎn)并混合。粘合劑(adhesive)(粘合劑(binder))或其他液體種子包覆材料被泵入包覆機中心到噴霧器盤上，所述噴霧器盤以與包覆室底部相反的方向旋轉(zhuǎn)。一旦碰到噴霧器盤，液體粘合劑接著以小滴向外引導(dǎo)至種子。進料器接著施加粉末到種子以阻止種子彼此粘附并允許增加包覆材料的積聚。用于施用非離子型濕潤劑到種子的方法包括首先用由粉末構(gòu)成的植物保護劑包覆種子，用粘合劑(adhesive)(粘合劑(binder))粘附包覆種子，以使有效成分(即濕潤齊U)與種子表面的接觸物理地分開，直到發(fā)芽。還可能有適合用作種子保護劑的幾種粉末， 比如硅藻土、石膏、白堊、粘土、珍珠巖、滑石、石英或粉末的組合。有幾種粘合劑可用于本發(fā)明。該施用種 子保護劑的技術(shù)典型地稱為造粒裝載(pellet loading)。盡管進行該步驟不是必須的，但是施用可幫助防止發(fā)芽延遲并通過改善種子呼吸作用增加種子儲存壽命。為了進一步增加種子的水分利用率，超水合聚合物(SHP)可被添加到用于種子保護劑的粉末中。可以以供應(yīng)商推薦和高幾倍的比例添加SHP，這是由于與包覆方法中后來添加的土壤濕潤劑的協(xié)同效應(yīng)。提供用于包覆非離子濕潤劑的方法是本發(fā)明的主要目的；但是方法還可應(yīng)用于其他濕潤劑類型比如離子濕潤劑和兩親濕潤劑。包覆濕潤劑到種子之前，粉末和粘合劑被輕輕地包覆在種子保護劑包衣的外面。 該步驟在流程圖中指示為“過渡粉末”，其由共混物組成，所述共混物包含吸油材料比如粉末狀(Oil-Dri Corporation of America，Alpharetta，Georgia)和粉末狀石灰石或其他粉末載體。在本發(fā)明中使用吸油劑-325RVM，因為它對土壤濕潤劑有高吸收性；但是其他粉末可代替-325RVM使用(例如，吸附性礦石粉末比如蒙脫石、硅鎂土或硅藻土)。通過粘附高吸收性粉末到種子，提高了濕潤劑粘附種子的能力。通過直接注射到噴霧器盤上，濕潤劑被輸送到種子，同時用于過渡粉末的相同混合物被施用到種子。施用濕潤劑之前，液體濕潤劑被加熱并保持在大約55°C。通過加熱濕潤劑，液體的粘度被降低，這改善了種子的包覆性能，使成塊最小化，并減少“死球”(即，在包覆方法中形成的不包含種子的小球)的形成。種子包覆的濕潤劑的量取決于在土壤中土壤斥水性的程度。用于包覆土壤濕潤劑到種子上的粉末和之前上面解釋的在過渡粉末中使用的一樣。由于土壤濕潤劑的粘性，在包覆方法的該部分中不需要粘合劑。在包覆過程中，保持種子包衣的水分在最佳比率是重要的；如果種子包衣被濕潤劑變得過飽和，種子將開始成簇或者種子包衣將從種子脫落。如果期望較厚包覆的種子，石灰或其他粉末與吸油劑的比例可降低。種子包衣的密度增加，因為1)需要更多的粉末以吸收相同量的油濕潤劑，和2)粉末比如明顯比吸油劑更濃稠的石灰的增加使用將增加包衣密度。盡管對于本發(fā)明不是必要的，但是一旦完成小球，可添加薄膜包衣，以增強小球的結(jié)構(gòu)并使在運輸和輸送期間包覆材料丟失的“損失粉末”問題最小化。增粘劑
覆蓋增粘劑還可被并入種子包衣中，以通過使種子錨定在土壤中增加種子保持力，當(dāng)結(jié)合濕潤劑一起施用時，進一步增加水分利用率和持續(xù)時間。當(dāng)不用濕潤劑施用時， 通過直接注射到噴霧器盤上，洋車前草增粘劑淤漿在包覆機中被施用至種子，同時增粘劑粉末或其他載體(比如粉末狀石灰石)被添加到種子之上以幫助固化包衣。為進一步增加種子包衣的結(jié)構(gòu)，一旦添加增粘劑改良劑，種子不再添加改良劑而旋轉(zhuǎn)額外的1. 5分鐘，以使圍繞種子的改良劑致密。 當(dāng)施用濕潤劑時，洋車前草增粘劑以粉末形式施用到種子之上，因為如上述添加了液體濕潤劑?；旌涎筌嚽安菰稣硠┓勰┡c吸油劑可增加濕潤劑與粉末的比例，其中期望施用更高的濕潤劑比例。相比當(dāng)濕潤劑與吸油劑和其他粉末(比如粉末狀石灰石)一起施用時，洋車前草增粘劑粉末與吸油劑一起使用以施用濕潤劑可產(chǎn)生較不稠密的種子包衣。 在包覆種子的最終重量可影響它的效用的情況，如在空中播種嘗試中，這可能是有優(yōu)勢的。歴之前解釋的種子包覆處理還可應(yīng)用于種子附聚物(即，多個種子組合在同一小球中)。附聚之前，如之前所解釋，施用種子保護劑。為了使種子組合在一起，通過注射到噴霧器盤上將粘合劑施用至種子。在施用粘合劑期間，抑制粉末，產(chǎn)生種子集合，附聚物大小主要取決于粘合劑的比率和粉末被抑制的時間。一旦達到期望的附聚物大小，粘合劑被阻止并施用一陣親水粉末(比如石灰石)，因此使種子停止進一步附聚，產(chǎn)生包含類似大小的、 由許多種子組成的小球的種子批。目標(biāo)附聚小球大小應(yīng)當(dāng)取決于應(yīng)用。例如，如果土壤物理硬皮限制幼苗出芽，附聚小球大小應(yīng)當(dāng)包含足夠種子以促進幼苗發(fā)芽，但是要足夠小以利于種植。基于對草種進行的研究，我們推薦每個小球包含10個或更少種子的附聚物。大于該比例，小球大小將難于用常規(guī)播種設(shè)備種植，或，如果空中播種，大的小球大小將導(dǎo)致大部分種子被抬高在土壤表面上，在小球上為這些種子產(chǎn)生減少的水資源。一旦種子已經(jīng)附聚在一起，期望的改良劑比如土壤濕潤劑和增粘劑可通過之前描述的相同方法施加。如果不期望這些改良劑，可通過施用粘合劑和包覆粉末，圍繞附聚物增加種子重量/包覆厚度。實施例1濕潤劑種子包衣評估的草種包括瓶刷草(Elymuselymoides (Raf. ) Swezey)和冰草(Agropyron cristatum L. Gaertn.)。貞 M RP14MAN 禾中 ^ ^ S 1/1 (Bracefforks Automation and Electric, Lloydminster, SK Canada)包覆種子。首先用植物保護劑包覆種子，所述植物保護劑由按產(chǎn)物重量比例(w/w)占種子88%重量的、用由3份水和1份聚合物100 (Germains Technology Group (GiIroy，CA)組成的21 % w/w粘合劑粘附至種子的粉碎石灰石(大小小于200篩目，大多數(shù)小于300篩目)組成。為了幫助附著土壤濕潤劑，由包含大約5. 1 % w/w吸油劑-325RVM (Oil-Dri Corporation of America, Alpharetta，Georgia)(或，可選地，吸附性礦石粉末比如蒙脫石、硅鎂土或硅藻土)和2.8% w/w粉末狀石灰石的共混物組成的過渡粉末，用1.9% w/w 的上面粘合劑進行粘附，總共增加9.8% w/w。使用的土壤濕潤劑是由Aquatrols Corp.開發(fā)的濃縮非離子共混物，其由烷基多苷(APG)和環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷(Ε0/Ρ0)嵌段共聚物組成。施用之前，加熱濕潤劑并在包覆方法期間保持在55°C。通過注射到旋轉(zhuǎn)包覆機的噴霧盤上，以240% w/w施用濕潤劑。在施用濕潤劑期間，以485% w/w，通過粉末進料器，添加以上過渡粉末中施加的相同粉末混合物。最后施用濕潤劑之后，包覆的種子被放置在干燥架上，并允許空氣干燥過夜。從燃燒后的矮檜樹(Juniperus osteosperma(Torr. ) Little)的樹冠下收集土壤。 在燃燒后的P-J樹樹冠下的平均水滴滲透時間(WDPT)是1.36士0. 19小時。從土壤表面到斥水區(qū)域的平均深度為1. 40士0. 12cm，斥水層平均延伸超過該點4. 80士0. 51cm。用未包覆的種子(對照)評估包覆的種子，未包覆的種子被種植在土樣中(20. 32cm直徑乘以25. 4cm 深)，每罐12粒種子，且每次處理3個同樣的樣品。因為所測試物種之間可發(fā)芽種子的數(shù)量不同，標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)芽之后呈現(xiàn)種植密度結(jié)果。該研究結(jié)果 表明，本發(fā)明改善了種子發(fā)芽和植物存活需要的水生態(tài) (ecohydrologic)性質(zhì)。在該研究中所提出的種子包衣發(fā)明的效果是清楚的，瓶刷草和冰草的種植密度分別比對照值高343%和733% (表1)。表權(quán)利要求
1.一種組合物，其包括至少一粒種子和至少一個包衣，所述至少一個包衣包括至少一種濕潤劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述至少一種濕潤劑是至少一種非離子表面活性劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合物，其中所述至少一種非離子表面活性劑選自共聚物、 嵌段共聚物、脂肪醇乙氧基化物、壬基苯酚乙氧基化物、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物和烷基多苷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，還包括選自以下的土壤改良劑或植物改良劑2-丁氧基乙醇、烷基多苷氨基酸、十二酯硫酸銨、生物刺激物、嵌段共聚物、共混的非離子-離子表面活性劑、酶、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷、發(fā)酵產(chǎn)物、灰黃霉酸、顆粒狀土壤表面活性劑、激素、 腐殖酸、液體土壤表面活性劑、微生物、壬基苯酚聚乙氧基化物、無毒成分、非離子表面活性劑、營養(yǎng)物、油酸、表面活性劑、土壤調(diào)節(jié)劑、土壤微生物、微生物接種物、對微生物生長有利的刺激物、土壤表面活性劑、超水合土壤表面活性劑、增粘劑、草皮土壤表面活性劑、滲透劑、泊洛沙姆、補充上層土壤表面活性劑、根刺激物、散布劑、維生素、農(nóng)用化學(xué)品種子處理劑、殺真菌劑、殺蟲劑、植物防護劑和吸附性聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述至少一種載體選自過渡粉末、蒙脫土共混物、吸油劑、包含按體積計大約65%的-325RVM和大約35%的粉末狀石灰石或其他粉末載體的共混物、蒙脫土粘土、土豆淀粉、分子篩、硅藻土、滑石、云母、石灰、和膨潤土。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述組合物是多于一粒種子的附聚物，其中所述至少一種濕潤劑是至少一種選自以下的成分離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩親型表面活性劑和具有大于2并小于18的HLB值的表面活性劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，還包括至少一種選自以下的包衣增粘劑、淤漿增粘劑和洋車前草增粘劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合物，其中所述組合物包括小于50粒種子，并且其中所述至少一種增粘劑選自覆蓋增粘劑、增粘劑淤漿和洋車前草增粘劑。
9.制備組合物的方法，其包括提供至少一粒種子，提供至少一種濕潤劑，和用所述至少一種濕潤劑包覆所述至少一粒種子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括用于形成多于一粒種子的附聚物的步驟用親水粉末包覆所述至少一粒種子，用粘合劑包覆所述至少一粒種子，同時阻止所述親水粉末離開所述種子，附聚多于一粒種子的至少一個形成的附聚物，和添加所述親水粉末到所述形成的附聚物，其中形成多于一粒種子的完整附聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述用于制備組合物的方法，其中所述至少一粒種子是多于一粒種子并少于50粒種子，并且其中所述濕潤劑的量大于3% w/w但是小于2500% w/w。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括用至少一種以下包衣包覆所述組合物的步驟， 所述包衣選自至少一種種子保護劑層、至少一種粘合劑、至少一種載體、至少一種增粘劑、 至少一種外包衣、至少一種疏水包衣、至少一種營養(yǎng)物、至少一種土壤刺激物、至少一種種子刺激物、至少一種植物刺激物、至少一種生物刺激物和至少一種微生物。
13.用于改善斥水土壤并增加在可濕潤土壤中水分利用率的方法，包括步驟提供至少一粒種子，其中所述至少一粒種子包括至少一粒種子和至少一種濕潤劑，所述至少一種濕潤劑包括至少一個疏水基和至少一個親水基。
14.根據(jù)權(quán)利要13所述的方法，還包括允許所述至少一粒種子放置在所述土壤中，將所述種子附聚物暴露于水，從所述種子附聚物中釋放所述濕潤劑，并改善所述至少一粒種子周圍的區(qū)域的水分利用率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述膠囊是多于一粒種子的附聚物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述至少一種濕潤劑是至少一種選自以下的成分離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩親型表面活性劑和具有大于2并小于18的HLB 值的表面活性劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中每個所述至少一粒種子還包括至少一種增粘劑，還包括使所述增粘劑與所述區(qū)域接觸的步驟，其中所述增粘劑與所述土壤可分開地結(jié)I=I O
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述濕潤劑恢復(fù)疏水土壤的可濕性，其中所述濕潤劑在微環(huán)境中增加水分的利用率，其中所述微環(huán)境圍繞所述至少一粒種子。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括通過空中施加種植所述種子。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述土地區(qū)域選自草皮、牧場、荒地、干旱環(huán)境、半干旱環(huán)境、森林、用于生物質(zhì)生產(chǎn)的土地、局部草坪干斑、農(nóng)業(yè)用地或已經(jīng)過度播種的土地。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于在荒地和森林生態(tài)系統(tǒng)、種植系統(tǒng)、城市化區(qū)域和被野火影響的區(qū)域中改善幼苗發(fā)芽和植物生長的新方法和技術(shù)。本發(fā)明包括用于將濕潤劑(或表面活性劑)、增粘劑和其他有益的土壤和植物改良劑施用到單粒種子或由包含許多粒種子的小球組成的附聚物的新型種子包覆方法。本發(fā)明可用于1)改善土壤斥水性，用于增加土壤的水分利用率；2)為了防止種子從風(fēng)和水腐蝕中流失，使種子與土壤表面結(jié)合；3)為幼苗提供根深入所需要的必要杠桿作用；4)通過與附聚物聯(lián)系在一起的幾個子葉共同產(chǎn)生足夠的力以穿過土壤表面，改善幼苗出芽，對于受土壤物理硬皮損害的幼苗尤其有用；和5)通過增加幼苗穩(wěn)定性使來自干擾的影響最小化。
文檔編號A01B79/02GK102438439SQ201080022722
公開日2012年5月2日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者A·G·泰勒, M·D·馬德森, S·L·派特森 申請人:布萊阿姆青年大學(xué)