针对果实生理病症和害虫的永久性生态肥料的制作方法

针对果实生理病症和害虫的永久性生态肥料
1.描述
技术领域
2.本发明涉及化学领域，并且本发明特别涉及适用于针对果实生理病症和害虫的新型钙肥料。


背景技术：

3.在过去的几十年中，化学杀虫剂在植物保护和害虫控制中起到重要作用。然而，已知这些化学杀虫剂具有与其在人类健康和环境中的使用相关的风险和影响。为了降低这些风险，建立了共同的法律框架(指令2009/128/ec)以实现杀虫剂的可持续使用。这种指令最小化或禁止了化学杀虫剂在某些领域的使用。
4.指令2009/128/ec鼓励开发替代方法或技术以降低对使用杀虫剂的依赖性。因此，产生开发新型适于控制农业害虫的天然产物的需求，作为在过去几十年期间起到重要作用的合成杀虫剂的替代品。
5.在此情境下，本发明涉及具有针对作物害虫的保护活性的新型天然肥料。令人惊奇地发现，除了控制害虫之外，这种新型产品具有非凡的施肥性质，以及避免果实生理病症的能力。
6.尽管近年来在新型杀虫处理的开发中有了重要的增长，但直到今天还没有发现有效的解决方案用于具有保护农作物抵抗害虫的能力并且同时能够实现植物的叶面营养(包括营养物在植物中的扩散)的产品。
7.本发明涉及基于碳酸钙的新型制剂，其作为针对害虫的保护剂和作为钙肥料两者具有令人惊讶的协同作用。
8.在现有技术中，已经公开了涉及碳酸钙作为植物肥料和针对害虫的保护剂的用途的不同发明。
9.us6069112公开了用于防止晒伤和其它生理病症(例如水心病、斑点(corking)和苦痘病)而不减弱光合作用的方法，包括向植物表面的至少一部分施用有效量的细分散的经热处理的颗粒材料，该颗粒材料可以包含煅烧碳酸钙。
10.nz280358公开了包含沉淀形式的基本上纯的碳酸钙的细颗粒的肥料。
11.au7601491涉及液体肥料组合物，其包含由贝壳、珊瑚等组成的沉积石灰，并且其在悬崖、沿河和溪床或这样的石灰可能已经沉积的其它地方被发现。实例中公开的碳酸钙的量为84.30%、83.75%或81.8%。
12.de10021029公开了用于制备改进植物生长和/或用于减少杀虫剂残留的试剂的方法，该方法通过将石灰石粉末与至少一种粘结剂和任选的其它添加剂一起搅拌而获得。
13.jp2013087091涉及用于安全且经济地控制苹果蠹蛾的控制剂。将该控制剂施用于果实的表面，以防止苹果蠹蛾产卵。该产品包含碳酸钙或碳酸镁和用于将试剂固定于果实的表面的固定剂。无机粉末的平均粒度在0.1
‑
3 μm范围内。
14.ep3033944公开了碳酸钙作为植物生长期间针对害虫的植物保护剂的用途。碳酸钙以粒度在0.1
‑
200 μm之间的颗粒形式使用。
15.wo9838867公开了用于保护表面免受节肢动物侵害的方法，该方法包括用有效量的细分散的煅烧高岭土、疏水煅烧高岭土、含水高岭土、疏水含水高岭土、疏水碳酸钙、碳酸钙或其混合物处理表面。
16.最后，jph0680511涉及包含粉末状碳酸钙的针对昆虫害虫的产品。
17.基于现有技术中公开的发明，可以得出结论，即使碳酸钙被描述为有效的肥料，已知的和目前可获得的施肥产品也具有不同的缺点，例如它们在作物中的短持久性或与它们的施用方法相关的风险。短持久性是重要的缺点，因为它意味着每当存在恶劣的天气条件(例如大风、露或雨)时，组合物会损失。这具有重要的经济后果，每次损失组合物时需要施用组合物，具有作为结果的成本。本发明的产品目标解决了这个问题，并且避免了在多次施用中将组合物施用于作物的需要。本发明提供的优点是，仅一次施用，组合物能够甚至在恶劣的天气条件下保留在作物中。
18.此外，现有技术中已知的替代物具有影响果实的物理外观的缺点，在收获后保持为白斑。本发明解决了这个问题，因为它控制了影响农作物的害虫，而不会对果实的外观产生不利的影响。
19.更特别地，该新型产品解决了以下问题：
·
产品的持久性，避免了在多次施用中，并且尤其是在恶劣的天气条件后施用它的需要；
·
其施用不影响果实的物理外观，避免了呈白斑形式的任何剩余的残留物；
·
施肥能力，营养农作物同时保护它们抵抗害虫。特别地，它甚至比最常用的液体肥料(氯化钙，cacl2)更有效，在潮湿条件下以连续的方式提供钙。因此，本发明的产品目标允许减少实现施肥活性所需的施用次数。


技术实现要素：

20.为了解决上述问题并避免与现有技术中已知的肥料有关的缺点，本发明涉及适用于针对果实生理病症和害虫的新型固体钙肥料，其特征在于它包含大于98.5重量%的碳酸钙。
21.本发明的产品目标的主要优点是它是有效的固体生态肥料，其适于以叶面水平的钙，并且在果实作物的情况下，用穿过果实角质层的钙来营养作物。其特征还在于由于肥料的固体条件，在作物中具有长的持久性。与通过植物或树木的根部实现施肥作用的现有技术中的其它肥料相比，这是重要的优点。
22.本发明的目的还在于该肥料用于保护作物抵抗农业害虫的用途。为了实现该目的，在农业周期的所有阶段期间施用该产品。
23.在本发明的优选的实施方案中，肥料将用于生态友好型农业，并且更优选用于控制影响梨和苹果作物的害虫和疾病。
24.施用方法的特征在于其包括施用1重量%至12重量%之间，并且更优选2重量%至6重量%之间的分散在水性悬浮液中的肥料。特别地，在肥料的12%水性悬浮液中生物可利用的钙的量可以在62 ppm至132 ppm之间的范围，并且更优选地，该量可以是92 ppm。
25.已经证明，该新型肥料能够实现使影响果树的害虫减少超过80%。
26.在本发明的优选的实施方案中，肥料将用于保护梨作物抵抗茎潜蝇。
27.在本发明的另一个优选的实施方案中，肥料将用于保护苹果作物抵抗苹果蠹蛾(苹果蠹蛾(cydia pomonella))。
28.本发明的肥料客体的主要优点是以下优点：
·
其持久性，允许在整个农业周期期间连续施肥和保护作用。这降低了与农作物的处理相关的成本，减少了所需的施用次数，以及植物化学产品的消耗；
·
它在作物中的定位：它渗透到叶气孔的内部，并且它也沿着整个果实表皮分布。因此，它是钙农用化学品(例如氯化钙)的有效替代品，并且允许降低与每公顷所需的肥料和针对害虫的保护剂的量相关的成本；
·
肥料颗粒的表面活性：它允许以连续的方式和以固态提供钙。它在潮湿条件(露、雨)期间还具有高离子表面活性，并允许增加在果实果肉处的钙生物利用度；以及
·
它允许双重作用，作为永久性叶面钙肥料和作为针对害虫的保护剂两者。
附图说明
29.图1显示肥料在作物中的分布。特别地，其显示钙颗粒如何分布在施用肥料在其上的叶的气孔的内部。与本领域已知的其它肥料 (由于它们的尺寸，不能渗透到植物的气孔的内部)相比，这是所要求保护的肥料的重要优点；图2显示钙颗粒在叶的气孔的保卫细胞中的分布；图3显示钙颗粒在golden苹果的角质层和表皮上的分布；图4是渗透到golden苹果的表皮内部的钙颗粒的详细视图；图5显示分布在conference梨的角质层上的钙颗粒的详细视图。
具体实施方式
30.与现有技术中已知的其它钙肥料相比，本发明的肥料客体的主要优点之一是在所有天气条件下和在整个农业周期期间在作物中的高持久性。因此，其主要益处之一在于其作为连续钙泵起作用。这避免了在多次叶面施用中施用钙的需要，因为当使用钙液体肥料(例如氯化钙)时需要这样。
31.该新型肥料的这种有利作用是由于该肥料的表面化学组成，其除了ca
2
或co
32
‑
之外还包含其它离子物类(例如caoh

、co3h
‑
或co3caoh
‑ (通过xps或tof
‑
sims测量证实))。它们都在潮湿条件(雨、露)下活化，并允许提高钙生物利用度。特别地，已经令人惊讶地发现，由本发明的肥料客体提供的钙的有效量比由现有技术的其它肥料提供的钙高得多。确实出乎意料地获得了令人惊讶的高协同施肥作用，实现了在62 ppm至132 ppm范围内的钙生物利用度。
32.涉及所要求保护的肥料的钙的连续供应的化学机理如下：a)首先，固体钙化合物表面的离子物类ca
2
和co
32
‑
被活化并在水性悬浮液中释放：肥料 h2o
ꢀ↔ꢀ
ca
2 co
32
‑ h2ob)然后释放的co
32
‑
水解并转化为co3h
‑
：co
32
‑
h2o
ꢀ↔ꢀ
co3h
‑ oh
‑ h2o
c)最后，碳酸氢根阴离子co3h
‑
在水性介质中转化为co2：co3h
‑ h2o
ꢀ↔ꢀ
co
2 oh
‑ h2o所要求保护的肥料的高表面活性允许获得ca
2
和co2的连续供应，因为这些离子物类在潮湿条件(雨或露)下释放，并且它们被运输穿过作物的木质部直到到达果实的果肉。作物对co2的吸收使平衡向更高的co3h
‑
产量移动，同时转化为ca
2
和co2。
33.因此，将肥料施用到作物(茎、叶和果实)的表面上以及雨或露的作用增加了碳酸氢钙的产生，然后碳酸氢钙在水性溶液中分解成ca
2
和co2：肥料 h2o co2(g)
ꢀ↔
肥料 co3h2ꢀ↔ꢀ
ca (hco3)2ꢀ↔ꢀ
ca
2 co
2 h2o co
32
‑
本发明的目的还在于所要求保护的肥料在农作物中用于保护抵抗害虫的用途。肥料在叶/果实的表面上的分布对于随后作为钙肥料的活性是必要的：其形成薄单层结构的沉积使肥料的覆盖效果最大化。
34.此外，这允许增加肥料颗粒在用肥料处理的树干、植物的茎、叶或果实中的接触表面积。以这种方式，在所有的天气条件(雨、露或风)下都保证了肥料的持久性。
35.除了施肥活性之外，该肥料还适用于抵抗农业害虫。特别地，该新型肥料保护树木和果实两者抵抗晒伤和害虫。已经证明，该新型肥料能够减少影响树木的害虫超过80%。这是由于肥料分布在树木的表面上的方式以及其长的持久性。
36.因此，本发明的目的还在于在整个农业周期期间将肥料施用于农作物。肥料的沉积通过在高压下(优选在7巴
‑
10巴之间)将肥料的水性悬浮液微粉碎，产生优选直径等于或小于80 μm的微滴喷雾而实现。随后蒸发颗粒中所含的水，使它们分布，在其上施用肥料的果实或叶的表面上形成均匀的层，使肥料的覆盖效果最大化。
37.实验为了证明所要求保护的产品的有效性，进行了不同的实验，包括处理梨和苹果作物。
38.施肥处理在四月的最后一周进行，使用6重量%的肥料在水中的悬浮液(60 kg肥料/ha)并在8巴的压力下将其粉碎。
39.图1和图2显示肥料在叶上的分布。特别地，附图显示肥料如何能够渗透到叶气孔的内部(图1)或如何将其分布在位于叶表皮中的保卫细胞上的气孔周围(图2)。
40.图3至图5显示肥料在果实上的分布。
41.图3显示肥料颗粒如何分布在golden苹果的角质层和表皮上。
42.图4显示一些肥料颗粒如何渗透golden苹果的表皮的多边形细胞的内部。使用角质层比golden苹果的角质层更厚的conference梨进行类似的实验。conference梨的细胞不是多边形的。它们具有圆形形状并且具有比苹果细胞更无序的分布。
43.图5显示其它肥料颗粒如何以无序的多层结构沿着梨的整个角质层表面分布，靠近连接conference梨的细胞与表皮细胞的角质层孔。表皮下是周皮，并且周皮下是由薄壁细胞形成的果肉。
44.在潮湿条件下(露或雨)，肥料可以释放更多的ca
2
，其可用于果实并在果肉中积累。因此，在潮湿条件下，肥料有利于ca
2
和co2ꢀ“
原位”供应到表皮中，并从表皮供应到果肉。
45.所进行的实验还证明由于所要求保护的肥料的特性而产生的协同作用。特别地，由于供应至果实的ca
2
的高剂量，该肥料允许减少果实的生理病症(例如苦痘病(bitter pit)或痘斑病(lenticel blotch pit))，同时保持果实的坚实度。
46.所要求保护的肥料的另外的优点在于在收获后易于从果实中去除。因此，与其它公知的肥料(例如煅烧高岭土)相比，它不会不利地影响果实的物理外观。
47.新型肥料的施用可以在整个农业周期期间进行，并且其允许用有效量的钙来营养作物并保护作物抵抗农业害虫两者。根据天气条件，可以在农业周期期间的不同时刻进行处理。
48.在本发明的优选的实施方案中，该处理可以如下进行：
·
休眠处理(冬季)：—果树的收获前保护：在一月的第一处理，其由以50 kg/ha的量施用5% (w/w)的肥料的水性悬浮液组成；
·
春季、夏季和秋季处理：—用ca和co2的果实的叶面施肥，包括在从四月底直到五月初的第二处理中的保护果实抵抗晒伤和害虫，其由以60 kg/ha的量施用6% (w/w)的肥料的水性悬浮液组成；—用ca和co2的果实的角质层施肥，包括在六月的第三处理中保护果实抵抗晒伤和害虫，其由以20 kg/ha的量施用2% (w/w)的肥料的水性悬浮液组成，以及在七月的另外的施用，其由以10 kg/ha的量施用1% (w/w)的肥料的水性悬浮液组成；—在从十月到十一月的第四处理中针对害虫的果树的收获后保护，其由以10 kg/ha的量施用1% (w/w)的肥料的水性悬浮液组成。
49.虽然这是优选的实施方案，但是根据作物所在地的天气条件，可以改变何时将肥料施用于作物的一年中的时间。
50.然而，由于钙更容易以连续的方式被吸收，与果实细胞分裂(在开花后6
‑
8周的时间段)一致，优选在该时间段期间进行果实的果肉的第一叶面处理。
51.此外，叶和果实之间对作物中可利用的钙存在强的竞争力。因此，在本发明的优选的实施方案中，将所要求保护的新型肥料以多次叶面施用的方式施用，以便钙直接渗透到果肉内部，穿过植物或树木的角质层和表皮。
52.当果实生长时其直径达到约6
‑
8 cm时，在本发明的优选的实施方案中，该方法将包括以10 kg/ha
‑
30 kg/ha的较低浓度再次施用肥料，以增强将钙(叶面和角质层两者)供应到果实的果肉。
53.本发明的肥料客体还具有提供施肥活性而没有与盐指数增加相关的副作用的优点，当施用现有技术中可获得的液体肥料(例如最常用的cacl2)时，这是常见的。该新型肥料具有低盐度，并因此避免了与使用钙盐(例如氯化钙)相关的土壤的ph的增加。因此，虽然氯化钙的“盐指数”是87，但是新型肥料的“盐指数”是0.8。这是重要的优点，因为它避免了土壤的渗透压的增加。
54.实验1. golden苹果的果肉的叶面施肥进行第一实验以测量golden苹果的叶面施肥。
55.在四月的最后一周进行处理，使用3重量%的所要求保护的肥料在水中的悬浮液(30 kg/1000 l水/ha)。参照处理(空白)是3%的cacl2溶液(30 kg/1000 l水/ha)。
56.与用cacl2处理所实现的钙的供应相比，证明所要求保护的肥料向果肉的钙供应更有效50%。
57.该第一实验的结果示于下表1中：表1样品处理干燥物质钙golden苹果果肉cacl2(30kg/ha)14.3$ppmgolden苹果果肉所要求保护的肥料(30kg/ha)15.26ppm该实验证明，所要求保护的新型肥料比最常用的肥料(cacl2)更有效。特别地，已经证明，当将所要求保护的肥料以在水中3%的浓度(30kg肥料/1000 l水/ha)施用于golden苹果上时，与用cacl2处理所实现的钙的供应相比，向果肉的钙供应高50%。
58.实验2. conference梨的果肉的叶面施肥进行第二实验以测量conference梨的叶面施肥。
59.在四月的最后一周进行处理，使用3重量%的肥料在水中的悬浮液(30 kg/1000 l水/ha)。空白是未处理的果实。
60.与空白(未处理的果实)相比，证明所要求保护的肥料向果肉的钙供应更有效24%。
61.该第二实验的结果示于下表2中：表2样品处理干燥物质钙conference梨果肉未处理18.4vppmconference梨果肉所要求保护的肥料(30kg/ha)19.3�ppm进行另外的实验以证明肥料在保护作物抵抗害虫中的有效性。
62.用新型肥料处理梨树抵抗茎潜蝇进行了对比测试。通过目测从1 ha的总作物面积中取样的200个树木吸盘，计算茎潜蝇占据的百分比。与具有45%的茎潜蝇影响的未处理的树相比，这些树仅具有5%的茎潜蝇影响。
63.用新型肥料处理梨树抵抗绿色蚜虫进行了另外的对比测试。通过目测从1 ha的总作物面积中取样的200个树木吸盘，计算绿色蚜虫占据的百分比。与感染百分比为60%的未处理的树木相比，这些树木未被感染。