改善大量和微量营养素对植物的可用性的、含分散聚(有机酸)的非水性有机液体输送系统技术方案

本发明专利技术涉及通过施用含有分散在非水性有机溶剂输送系统(NOSDS)中的聚(有机酸)[P(OA)]和/或其盐的制剂来改善人造和/或天然基于有机的动物粪肥肥料的效率。NOSDS的使用允许为肥料制剂的所有组分包覆[P(OA)]和/或其盐的层，组分包括但不限于尿素、粪肥、磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、固体微量营养素(诸如石灰、氯化锌等)，[P(OA)]和/或其盐的层以植物可用的形式释放作为不溶性盐和络合物结合在土壤中的微量营养素金属和大量营养素。作为分散在NOSDS内的羧酸、羧酸酐和/或羧基酰亚胺可以存在于[P(OA)]内的[P(OA)]的羧基可以由以元素金属、金属氧化物、金属氢氧化物、金属烷基化物和金属碳酸盐形式的一种或多种金属和/或含氮化合物(诸如氨、氢氧化铵或有机胺)中和，以形成稳定的分散体，该分散体可以含有完全络合的微量营养素并且提供用于将这些营养素输送至土壤和/或作为覆层输送至肥料颗粒和种子表面的载体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改善大量和微量营养素对植物的可用性的、含分散聚(有机酸)的非水性有机液体输送系统本专利技术根据35USC119(e)和35USC120要求于2015年5月13日提交的美国临时申请No.62/160,918以及于2015年6月16日提交的美国申请No.14/740,327的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及通过施用含有分散在非水性有机溶剂输送系统(NOSDS)中的聚(有机酸)[P(OA)]和/或其盐的制剂来改善人造和/或天然基于有机的动物粪肥肥料的效率。使用NOSDS允许用[P(OA)]和/或其盐的层包覆肥料制剂的所有组分，其中所述组分包括但不限于尿素、粪肥、磷酸一铵(MAP)、磷酸二铵(DAP)、固体微量营养素(诸如石灰(生石灰/熟石灰，lime)、氯化锌等)，[P(OA)]和/或其盐的层以植物可用的形式释放作为不溶性盐和络合物结合在土壤中的微量营养素金属和大量营养素。作为分散在NOSDS内的羧酸、羧酸酐和/或羧基酰亚胺可以存在于[P(OA)]内的[P(OA)]的羧基可以由以元素金属、金属氧化物、金属氢氧化物、金属烷基化物和金属碳酸盐形式的一种或多种金属和/或含氮化合物(诸如氨、氢氧化铵或有机胺)中和，以形成稳定的分散体，该分散体可以含有完全络合的微量营养素并且提供用于将这些营养素输送至土壤和/或作为覆层(包衣，coating)输送至肥料颗粒和种子表面的载体。反应物之一的金属或金属部分可以进一步被本专利技术限定为Na、K、Mg、Ca、Fe、Zn、Mn、Cu、Co、Mo或Ni。有机胺是由一C1-6胺、二C1-6胺、三C1-6胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙基胺、二异丙基胺、三异丙基胺、二乙胺、二亚乙基三胺、三乙基四胺、四乙基五胺组成的组中的一种或多种。还发现，[P(OA)]和/或其盐可以利用分散/悬浮在NOSDS内的有机酸和/或酯单体在NOSDS中原位产生，在有或无催化剂的情况下加热至聚合温度，然后与一种或多种大量营养素和/或微量营养素中和/反应。NOSDS中的[P(OA)]的液体组合物以及在NOSDS内生产[P(OA)]的方法产生可流动的低水分液体，该液体可以容易地与液体肥料混合或安全、快速、均匀且经济地施加于固体肥料颗粒、土壤和种子的表面上。
技术介绍
大量营养素(N、K、Ca、Mg、P和S)和微量营养素(Fe、B、Mn、Zn、Cu、Mo、Co和Ni)对于植物的生长、发育、抗病性和诸如光合作用的多种代谢途径至关重要。植物可用的微量营养素不足是由已经耗尽土壤的传统耕作方法和作为不溶于水的盐和络合物存在的微量营养素金属造成的。土壤中的许多不溶于水的形式涉及金属阳离子和硼、硫或者基于磷的阴离子。微量营养素的缺乏导致不理想的植物生长和发育，并且由此导致减少了的产量(Mortvedt1990)。植物对于大量微量营养素的需求可以低至植物组织中的百万分之几。已知的是，通过将络合的金属离子添加至土壤或者植物叶子，或者通过以植物可吸收的形式释放作为不溶性盐或络合物结合在土壤中的微量营养素来增加植物可用的微量营养素金属离子可以有助于显著地减轻土壤缺乏并且辅助植物的发育、生长和抗病性。磷是仅次于氮的最限制的大量营养素。在磷肥的情况下，40％的园林土壤被认为含有的磷水平对于木本植物生长而言不充足。而且，由于土壤中的大部分磷以不溶于水的形式存在并且由此不能容易地对植物可用，因此其很大程度上是不能被使用的。在某些情况下，仅有0.01％的总土壤磷是水溶性离子形式的，而该形式是唯一能够被植物吸收的形式。充足且能被使用的土壤磷对于最佳的作物产量是必不可少的。磷使得植物能够储存和转移能量，促进根、花和水果的发育，并且允许早熟。磷还涉及在多个对于植物发育至关重要的过程中，诸如植物在将阳光转换成能量时利用有机磷化合物的光合作用。如果土壤中不存在充分的磷，植物不能生长出足够的根结构，这对植物从土壤中吸收水和营养素的能力是关键。而且，木本植物在没有足够的根结构的情况下不能维持根和芽之间的平衡，这对于经受住干旱、多风的天气和/或害虫是关键。植物所需的许多营养素都被锁在不溶于水且因此对于植物不可用的盐和络合物中。为了克服这些挑战，农业产业已经转为螯合物以及基于阴离子聚合物，以形成溶于水的具有金属阳离子(诸如微量营养素Ca、Mg、Mn、Fe、Cu、Co、Ni、Zn和Mo)的络合物，从而释放诸如磷等结合的大量营养素。目前的螯合物和基于聚合物的产品的输送系统技术是水。水不仅是用于螯合物和[P(OA)]的优异的溶解/分散介质，还能使高负荷的水溶性金属盐溶剂化。然而，水溶性金属盐的使用会形成不溶性络合物，其化学性质允许其在土壤中可用，但是对植物不可用。利用基于水的产品包覆肥料会导致肥料颗粒在混合过程中的严重结块，或者由于由溶解在水中的肥料颗粒引起的高电解质含量造成的[P(OA)]的凝胶化。结块对于其与金属阳离子络合的有效性有负面影响，并且/或者它要求用于种子包覆的干燥步骤，以防止过早抽芽或最终破坏种子的霉菌的生长和霉病。基于水的系统的使用也对脲酶抑制剂NBPT具有有害影响。农业产业需要能够简单、安全、均匀且经济地用含有[P(OA)]的非水性液体制剂包覆肥料颗粒和种子的技术，其中[P(OA)]会形成水溶性金属阳离子络合物并且释放诸如磷等的结合大量营养素。相关技术的描述迄今为止，已经开发了多种产品来尝试：·提高以植物可吸收的形式，从肥料制剂中释放诸如磷等的大量营养素的效率，·释放作为不溶性盐和络合物结合在土壤中的营养素·以植物可吸收的形式，输送含有微量营养素的肥料制剂。·开发用于种子的包衣：ο其不是基于水的，因为高水分含量可能不利于种子的健康和发育能力ο其可以在种子萌芽期间输送所需的微量营养素ο其可以提供亲水覆层，该亲水覆层可以充当水分泵，以有助于确保当外部种子包衣已经开始恶化时，种子不会在分布在土壤上后变干，由此允许水分渗透到含有分散在NOSDS中的[P(OA)]的包衣中。这些产品中的绝大多数的作用机制是相似的。当含有磷的肥料应用至土壤时，大部分磷是水溶性磷酸根离子的形式，该形式是唯一能由植物容易吸收的磷的形式。然而，在存在水分的情况下，这些可溶性磷酸阴离子可以与诸如钙、镁、铁和铝等金属阳离子形成络合物。这些盐在水中的可溶性非常低，并且因此不能被植物容易吸收。具有带负电荷的离子的聚合物可以与金属阳离子络合，由此产生游离的水溶性磷酸阴离子，并且具有植物可用形式的金属阳离子。与阳离子络合的磷酸阴离子和[P(OA)]现在都能更容易地被植物用于吸收。上述机制的各种方法或变型在下列专利中列出，这些专利通过引用整体并入本文。已经提出并开发了用于释放结合在土壤中的营养素的这些方法，将微量营养素输送至土壤和种子的输送系统，以及产生络合[P(OA)]的金属阳离子的制造工艺。Boehmke(美国专利No.4,839,461)教导了如何合成并且使用人造的聚天冬氨酸(polyaspariicacid)及其盐，其防止由负责硬水的金属离子形成积垢(硬外壳/结垢，incrustation)。Boehmke进一步公开了该化合物能被用作肥料。Ashmead(美国专利No.4,172,072)公开了蛋白质来源形成生物学上可接受形式的金属蛋白盐的用途。其他的揭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含一种或多种聚(有机酸)[P(OA)]和/或其盐，以及一种或多种非水性有机溶剂输送系统(NOSDS)，其中，所述组合物是理想地适合于包覆人造和/或天然肥料组分和/或种子的稳定的分散体，其中所述[P(OA)]是由下列单体中的一种或多种构成的均聚物、共聚物和/或三元共聚物：天冬氨酸、谷氨酸、马来酸、衣康酸、柠康酸、柠檬酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和柠康酸，它们的C1‑6酯、酸酐和酰亚胺，或它们的盐；并且其中所述NOSDS包括以下中的一种或多种：a)选自由以下组成的组的质子溶剂：C1‑10醇，2)选自由三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨糖醇和山梨聚糖、葡萄糖、果糖、半乳糖和丙三醇组成的组的一种或多种多元醇，3)聚(C1‑10亚烷基)二醇，4)选自由乙二醇、1,3‑丙二醇、1,2‑丙二醇和丁二醇组成的组的亚烷基二醇，5)异亚丙基甘油，6)选自由三丙二醇甲醚、三丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚组成的组的亚烷基二醇烷基醚，7)乳酸乙酯、丙酯或丁酯，8)选自由乙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺、甲基二乙醇胺、单异丙醇胺和三乙醇胺组成的组的烷醇胺，和9)碳酸甘油酯和/或b)一种或多种非质子溶剂，其包括以下中的一种或多种：1)二甲基亚砜，2)具有以下分子式的二烷基亚砜、二芳基亚砜或烷芳基亚砜：R1S(O)xR2其中R1和R2分别独立地是C1‑6烷基、芳香基或C1‑3亚烷芳基，或R1和R2与它们所附连的硫形成4到7元环，其中R1和R2一起是C1‑6亚烷基，其可选地在环中含有选自由O、S、Se、Te、N和P组成的组的一个或多个原子，并且x是1或2，或3)选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯组成的组的碳酸亚烷基酯，4)封端有醋酸基或甲酸基的多元醇，其中多元醇部分是乙二醇、1,3‑丙二醇、1,2‑丙二醇、丁二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨糖醇、山梨聚糖、葡萄糖、果糖、半乳糖或丙三醇中的一种或多种，5)选自由二丙二醇甲醚醋酸酯、三丙二醇甲醚醋酸酯和三丙二醇丁醚醋酸酯组成的组的亚烷基二醇烷基醚醋酸酯，6)异佛尔酮，7)丁二酸二甲酯、己二酸二甲酯、戊二酸二乙酯和/或戊二酸二甲酯，8)二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基‑2‑咪唑啉酮，9)六甲基磷酰胺，10)1,2‑二甲氧基乙烷、2‑甲氧基乙基醚，11)环己基吡咯烷酮，和/或12)柠檬烯。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.13 US 62/160,918;2015.06.15 US 14/740,3271.一种组合物，其包含一种或多种聚(有机酸)[P(OA)]和/或其盐，以及一种或多种非水性有机溶剂输送系统(NOSDS)，其中，所述组合物是理想地适合于包覆人造和/或天然肥料组分和/或种子的稳定的分散体，其中所述[P(OA)]是由下列单体中的一种或多种构成的均聚物、共聚物和/或三元共聚物：天冬氨酸、谷氨酸、马来酸、衣康酸、柠康酸、柠檬酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和柠康酸，它们的C1-6酯、酸酐和酰亚胺，或它们的盐；并且其中所述NOSDS包括以下中的一种或多种：a)选自由以下组成的组的质子溶剂：C1-10醇，2)选自由三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨糖醇和山梨聚糖、葡萄糖、果糖、半乳糖和丙三醇组成的组的一种或多种多元醇，3)聚(C1-10亚烷基)二醇，4)选自由乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇和丁二醇组成的组的亚烷基二醇，5)异亚丙基甘油，6)选自由三丙二醇甲醚、三丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚和二丙二醇丁醚组成的组的亚烷基二醇烷基醚，7)乳酸乙酯、丙酯或丁酯，8)选自由乙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺、甲基二乙醇胺、单异丙醇胺和三乙醇胺组成的组的烷醇胺，和9)碳酸甘油酯和/或b)一种或多种非质子溶剂，其包括以下中的一种或多种：1)二甲基亚砜，2)具有以下分子式的二烷基亚砜、二芳基亚砜或烷芳基亚砜：R1S(O)xR2其中R1和R2分别独立地是C1-6烷基、芳香基或C1-3亚烷芳基，或R1和R2与它们所附连的硫形成4到7元环，其中R1和R2一起是C1-6亚烷基，其可选地在环中含有选自由O、S、Se、Te、N和P组成的组的一个或多个原子，并且x是1或2，或3)选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯组成的组的碳酸亚烷基酯，4)封端有醋酸基或甲酸基的多元醇，其中多元醇部分是乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、丁二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨糖醇、山梨聚糖、葡萄糖、果糖、半乳糖或丙三醇中的一种或多种，5)选自由二丙二醇甲醚醋酸酯、三丙二醇甲醚醋酸酯和三丙二醇丁醚醋酸酯组成的组的亚烷基二醇烷基醚醋酸酯，6)异佛尔酮，7)丁二酸二甲酯、己二酸二甲酯、戊二酸二乙酯和/或戊二酸二甲酯，8)二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基-2-咪唑啉酮，9)六甲基磷酰胺，10)1,2-二甲氧基乙烷、2-甲氧基乙基醚，11)环己基吡咯烷酮，和/或12)柠檬烯。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述盐源自金属、金属氢氧化物、金属烷基化物、金属碳酸盐、氨、氢氧化铵或有机胺。3.根据权利要求2所述的组合物，其中，金属、金属氢氧化物、金属烷基化物或金属碳酸盐中的金属包括Na、K、Mg、Ca、Fe、Zn、Mn、Cu、Co、Mo或Ni中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的组合物，其中，所述有机胺包括一C1-6胺、二C1-6胺、三C1-6胺、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺或四亚乙基五胺中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物包含一种或多种质子溶剂或一种或多种非质子溶剂。6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物：i环境上是安全的；ii具有高于145°F的闪点；iii对于人类和动物的接触本质上是安全的；iv提供[P(OA)]或其盐在所述NOSDS中1-50％的水平下、在低至至少10℃的储存温度下稳定的分散体；v提供在肥料颗粒和种子上的覆层的改善的均匀施加，同时不会引起所述肥料颗粒的结块、过早的种子萌芽并且不支持种子上的霉菌的生长和霉病；并且vi不会对烷基硫代磷酸三酰胺的稳定性产生不利影响。7.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述NOSDS包括一种或多种质子溶剂，其中所述[P(OA)]与所述一种或多种质子溶剂的比率在约90/10到10/90之间。8.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述一种或多种[P(OA)]包括聚天冬氨酸钾盐，其中所述聚天冬氨酸钾盐存在的量为总组合物量的约10-45％之间，并且所述制剂的NOSDS是乙二醇。9.根据权利要求1所述的组合物，还包含表面活性剂、缓冲剂、芳香剂/气味掩蔽剂、着色剂、微量营养素、分散的一种或多种脲酶抑制剂、分散的一种或多种硝化抑制剂、一种或多种农药、一种或多种杀菌剂、一种或多种除草剂、一种或多种杀虫剂或流动改性剂中的一种或多种。10.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物基本上无水。11.一种用于生产根据权利要求1所述的组合物的工艺，其中，所述工艺包括获得下列单体中的一种或多种：天冬氨酸、谷氨酸、马来酸、衣康酸、柠康酸、柠檬酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和柠康酸，它们的C1-6酯、酸酐和酰亚胺，或它们的盐；并且将一种或多种所述单体分散在非质子溶剂中，以形成分散体，其中所述非质子溶剂包含以下中的一种或多种：1)二甲基亚砜，2)具有以下分子式的二烷基亚砜、二芳基亚砜或烷芳基亚砜：R1S(O)xR2其中R1和R2分别独立地是C1-6亚烷基、芳香基或C1-3亚烷芳基，或R1和R2与它们所附连的硫形成4到8元环，其中R1和R2一起是C1-6亚烷基，其可选地在环中含有选自由O、S、Se、Te、N和P组成的组的一个或多个原子，并且x是1或23)选自由碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸亚丁酯组成的组的碳酸亚烷基酯，4)封端有醋酸基或甲酸基的多元醇，其中多元醇部分是乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、丁二醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨糖醇、山梨聚糖、葡萄糖、果糖、半乳糖和/或丙三醇中的一种或多种，5)选自由二丙二醇甲醚醋酸酯、三丙二醇甲醚醋酸酯和三丙二醇丁醚醋酸酯组成的组的亚烷基二醇烷基醚醋酸酯，6)异佛尔酮，7)丁二酸二甲酯、己二酸二甲酯、戊二酸二乙酯和/或戊二酸二甲酯，8)二甲基乙酰胺、...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里·戴维·麦克奈特，兰德尔·林伍德·雷博恩，徐炜，戴维·帕克，
申请(专利权)人：加里·戴维·麦克奈特，兰德尔·林伍德·雷博恩，徐炜，戴维·帕克，
类型：发明
国别省市：美国,US