顆粒肥料的製作方法

2023-07-01 00:47:31

專利名稱：顆粒肥料的製作方法
技術領域：
通過減少浸出、稀釋和流失來最大化營養可用性的包含植物營養物和土壤改良劑的肥料，和生產它的方法。
背景技術：
世界人口的快速增長是農業和園藝產品需求增加的主要推動力。由於這種需求增加，因此存在對支持植物生長的營養物的需求。到2050年，世界人口將為大約11000000000；因此，對植物營養物(肥料)的需求將持續增長。
在當今農業和園藝體系中，肥料對替代以某種方式從土壤中除去的元素是必不可少的。肥料為包含至少一種植物營養物的物質，其中植物營養物處於能以已知量同化或「可用」於植物的形式。通常，植物營養物以在水中溶液的形式被植物根或葉吸收。失去的土壤營養物必須被補充，否則土壤變得缺少這些營養物，植物生長減少。保持土壤營養物的失敗導致許多古代社會的衰敗。當營養物未被補充到土壤時，有時甚至原生植被的生長也不能得到維持，區域在環境上遭到破壞。
土壤為覆蓋地球的疏鬆的鬆散物質，其來自於巖石材料，在適當的位置或通過風或水從另外的地方帶過來，並用於在物理上支撐植物和為生長提供水和營養物。它們還包含微生物群落和土壤動物區系，這些是土壤形成、營養物和水動力學、巖石材料風化和土壤的物理特性所必需的。
總起來說，肥料和土壤在植物的發育和生長中扮演重要的角色，因為植物營養物被植物根或葉吸收。所有植物種類實際上都需要相同的營養物，但它們既在生長所需的具體營養物量上不同，又在利用土壤中可用營養物的能力上不同。土壤因素如土壤pH、土壤中的陽離子交換和土壤中的有機物質影響營養物可用性，並是肥料使用中重要的考慮因素。
生態可持續工業發展的生態觀念推動生產者和消費者使用產品和使用最好的工藝和技術運轉工業以最小化負面環境影響。關於肥料，浸出和流失是關注的兩個主要方面。浸出為肥料在土壤中被向下輸送的過程。在植物的根靠近土壤表面存在時，土壤相當大深度內的肥料稀釋可降低植物可用的肥料濃度。流失為肥料沿土壤的表面移動。侵蝕的土壤顆粒攜帶吸收的化學物質和它們在一起，尤其是被大多數礦物土壤強烈吸收的磷。有機物質、莊稼碎片、施加的肥料和動物廢棄物也可通過流失水在物理上輸送。營養物從所有這種輸送的懸浮材料中溶出將可能在接受水體中維持或增加增加，有時引起嚴重的水質問題。當流失擴展到非目標點時，一些肥料會產生嚴重後果。
傳統上，在向土壤中加入肥料時，很少考慮土壤固定營養物以被植物吸收的能力。相反，「假定」指望土壤能有效地管理營養物。實際上，有些土壤度量值如土壤滲透性(如US EPA測量和報導的)對整個土壤中的水和肥料性能有顯著影響。忽略這些事實將類似於忽略種子在壓實土壤中通常不會發芽和種植良好的事實。就象土壤首先被耕種來種植種子一樣，土壤也需要被調節以使施肥效果最大化。
過度施肥導致兩個嚴重影響。第一個僅僅是成本影響。花在施肥上但不能回報至少同樣增產量的每一美元都是浪費的。除了浪費錢外，過度施肥還導致第二個近農場處的影響由於肥料營養物傳遞造成的地下水源和下遊生態系統的汙染。營養物流出到表面和地下水中對接受水體的有益用處、美學吸引力、植物群和動物群都是有害的。當這發生時，生長物只是間接受影響，社會總體上承擔了成本的壓力。
肥料管理是迄今控制營養物損失和莊稼生產的最緊要措施。其實，施加到田地裡的肥料越多，損失的可能性就越大。因此，良好的肥料計劃是施加需要的最少量肥料獲得最有利產量的那種。由於只有溶解的材料通常才在滲透水中移動，因此氮和磷的可溶形式將很可能向下移動。控制營養物損失的方法是直接的限制土壤-水中可溶營養物的數量並降低水的運輸能力。減少營養物損失的重要做法是土壤保持、有效灌溉和施肥技術。
水溶性聚丙烯醯胺(PAM)已被建議作為土壤改良劑用於各種農業目的。水溶性聚合物，通常描述為聚丙烯醯胺(PAM)，似乎具有各種有益的土壤改良性能，包括水流失、侵蝕和起皮的最小化、土壤結構的穩定化、和營養物與土壤內微生物的結合。
從20世紀80年代後期，恢復了對水溶性聚合物用於土壤物理改善的興趣。儘管從20世紀40年代PAM已用於土壤結構改善，但在農業上，從20世紀50年代，使用的PAM的種類和施加方法是不同的。早期的PAM具有比現今PAM低的分子量。它們被高速施加到土壤中，並通過耕耘結合到表土中。
除了目前對陰離子型PAM作為土壤改良劑的關注外，它們還被廣泛用於其它應用。PAM被用於礦物和煤加工、石油生產、造紙、水處理、食品加工和其它各種應用。
聚丙烯醯胺為由丙烯醯胺單體製成的合成水溶性聚合物。它在水和灌溉壟溝中與土壤顆粒結合到一起，使顆粒更大，從而水將它們衝出田地要更長的時間。
在聚丙烯醯胺可脫離土壤並向前到池塘、湖泊、溪水、江河和/或地下水之前，它們為結合在營養物和討厭的微生物上的化合物。PAM已被表明有助於阻止營養物如肥料中的氮和磷在灌溉流失中流出農場外。類似地，PAM有助於阻止引起疾病的微生物如牛、豬或魚肥中的那些被衝出農場或飼養場界限之外。
已很好地證實PAM能提高土壤滲透性至能促進水到淺水植物的滲透。PAM為陰離子型或中性長鏈有機聚丙烯醯胺。因此，施加到土壤表面的營養物的可用性在可滲透土壤上可通過離子向下移動到生根區域(浸滲或滲透)得到增強。PAM還在下雨時減少了中等斜坡上的土壤移動，因此減少了土壤和肥料流失。可通過使用PAM提高分離性能。PAM將細顆粒粘結到一起，並增加了氮和磷營養物的吸收和遷移，這被USDA所發現。USDA證實，當使用PAM和鈣用於浸透和侵蝕控制時，PAM和鈣的聯合使鈣離子能用作陰離子土壤表面和陰離子PAM大分子之間的橋梁。土壤顆粒、土壤內的水、土壤微生物和土壤空氣形成大量化學、物理和生物反應發生的複雜系統。響應於它們的營養物和莊稼的命運以非常複雜的模式受上述要素中每一個影響。
PAM的三種最常見形式為幹顆粒、固體塊(立方體)和乳化液體。選擇的PAM施加方法取決於選擇的PAM形式。
幹粒狀PAM應用到灌溉水中需要在PAM到達灌溉壟溝前使用預計量系統和良好的混合和完全溶解。可在PAM幹顆粒到達壟溝前通過直接溶解到灌水溝中來施加，或使用稱為「分塊法」的方法直接施加在壟溝中。分塊法包括在壟溝中水首先達到的點處放置PAM；沿壟溝向下施加約3-5英尺的長度，以降低PAM被埋在壟溝中或很少沿壟溝向下衝洗至沒有效果的風險。分塊法在壟溝的頂部形成一種凝膠-片，水在這裡緩慢溶解PAM並將它向壟溝下傳送。
為了使PAM完全地溶解到灌水溝中的液體中，必須有適當的攪拌。不像在水中溶解相當快的糖或鹽，粒狀PAM需要被充分攪拌以便它溶解。如果沒有攪拌，PAM小球就形成，並且遲早小球沿壟溝向下漂流，而對壟溝侵蝕有很小作用。確信施加的PAM被溶解的一種方法是在溝渠中具有下落結構以在水衝擊壟溝前對它增加湍流。獲得所需溶解的另一個竅門是在靠近灌溉水首次衝擊溝渠的點處施加它。在混凝土溝渠中，罐或板能提供充分的湍流。在土製溝渠中，下落水壩能很好地起作用。
對於利用現有的施加方法將PAM施加到土壤，存在多個已知的問題。幹配方易於處理，但由於其對水分的親和性而必須被保持乾燥。乾材料主要用於明渠施加，因為使材料進入到水管中困難。對於最好的結果，用於分散散裝材料的施肥機被放置在灌溉裝置上遊並遠離任何噴濺的水滴。
當暴露於溼度時，聚丙烯醯胺顆粒往往彼此粘結並落到管中然後可堵塞管路。粒狀PAM的流速範圍為2-33克/分鐘，取決於灌溉流速和灌溉水中所需要的濃度。計量PAM的速度的小誤差將導致灌溉流入水中濃度的大差異。幹PAM施肥機考慮因素包括1-35克/分鐘的分配速度；預校準或易於校準用于田地中快速設定；輕便性；持續的電力供應。
對於封閉的管系統，通常建議液體配方。使用噴射泵，液體可被直接泵送到灌溉管線中。管線中的湍流如急彎有助於使PAM與水混合。在100英尺長或更長的管線中的自然湍流很可能對混合是足夠的。但是，液體材料難以在容器外邊處理。為了清除與液體PAM接觸的任何東西，通常的做法是用土壤「洗」掉PAM。PAM將粘附到土壤顆粒上，使用水清除成為可能。
液體配方還可用於明渠應用；但是，如果不使用泵，則液體滴落到水中，液體的粘度可隨溫度變化，改變了校準的傳輸速度。使容器不暴露於直接日光能縮小但不能消除這個問題。
液體PAM可從容器直接被計量入灌溉渠，直接進入壟溝，或通過管線或噴射泵。可將乳化的PAM(特殊的液體PAM溶液)像顆粒形式一樣使用分塊法施加到灌溉渠或壟溝中。乳化的PAM不需要同顆粒形式那樣的相當強烈混合，但為了溶解仍需要充分的混合。乳化的PAM比幹形式體積大，但具有較容易的定時溶解，並是用於噴灑灌溉系統的唯一PAM形式，因為大大降低了堵塞管線的風險。
PAM的固體配方被放在發生湍流的區域中。水的作用緩慢溶解聚丙烯醯胺到流動水中。控制加入到水中的量的唯一方法是控制在何處放入固體PAM和它在水中停留多長時間。用於分配速度的校準還沒有確定，因此反覆試驗是目前使用的方法。
PAM塊(或立方體)通常被放置在流動溝渠中湍流點處的鐵絲筐中。鐵絲筐需要被固定到溝渠的邊上，以避免將塊衝到溝渠下遊。塊慢慢溶解，釋放少量的PAM到水中。在三種形式中，PAM塊可能不象液體或顆粒PAM在溝渠灌溉中表現一樣好。但是，PAM塊已用於處理沉降池來加速水澄清和促進絮凝。它們還可用於投放到田地上集中流失的區域，否則會導致不可控制的侵蝕。
向水中加入聚丙烯醯胺與加入大多數其它材料有很大不同。例如，如果向1加侖水中加入1杯鹽水並攪拌，則鹽將在短時間內溶解。但是，當向水中加入聚丙烯醯胺時，湍流是必需的，以確保充分的混合。沒有充分的混合，聚丙烯醯胺將不能立即溶解，並會形成PAM小球。遲早這些小球將到達田地，並可看到沿溝渠向下漂浮。儘管不太可能，但小球確實仍因噴射系統使用出現。如果用中間旋轉的噴灑機噴嘴施加PAM，則如果PAM溶液不被充分混合的話，也可能發生堵塞。
施加方法取決於選擇的材料。顆粒PAM需要一些形式的預計量系統。固體塊應被放在鐵絲筐中並固定到溝渠的邊上以避免將塊衝到下遊。液體PAM可被從容器中直接計量入明渠或通過噴射泵到管線中。
如果向明渠中加入液體或幹PAM，則卸料點保持離流動水至少2英尺。小的水滴可導致PAM在出口堵塞並停止流動。如果水中的湍流正引起噴濺，則移開施肥機，以便水不會接觸容器或，或移動湍流到下遊。
另一個關心的問題是用於灌溉的水的類型。因為聚丙烯醯胺附著到土壤顆粒上並將它們粘結到一起，因此包含大量沉澱物的水可能導致沉澱物在水被轉入到溝渠前沉澱出來。通常，這不會影響PAM的效力，但對於負載極多沉澱物的溝渠水，沉澱物可堆積並限制了供應溝渠中的流動。這也是地下輸送管線關注的問題。如果管中的水速不足以抬起聚集的沉澱物，則管流可能受到限制。儘管管流速度降低，但管不可能完全堵塞，因為當沉澱物減少管內徑時，水速增加。
當接受等量PAM時，不同的土壤質地和田地斜坡可得到不同的結果。可以10ppm速率開始，並根據離開田地的流出物的澄清度增加或減少濃度。
為了效力最大化，在施加前用灌溉水充分混合PAM。在明渠中，讓水通過至少一個下落結構或一些溝渠阻礙物以在水轉入到壟溝前引起湍流。在土製溝渠中，下落水壩將是足夠的；在混凝土溝渠中，可使用板產生湍流。在有些情況下，建立落差以便充分混合水中的材料。在帶閘門的管中，管渦流作用通常在初始的2-3個管接頭內產生足夠的混合。如果帶閘門的管中的壓力較低，3英尺或更低，則可使用Krause Box在管線中建立下落結構。
不管供應何種形式的PAM到農場(乾材料、濃縮材料或預混合原料溶液)，重要的是在向水源施加PAM的點處提供積極混合(攪拌)。當原料溶液的濃度增加時，攪拌需求就增加，並對於使用直接施加幹PAM攪拌需求是最大的。攪拌應通過在靠近噴射點處使用流落差和多個流動障礙物來提供。對於強湍流，在第一虹吸管抽吸或閘門前應允許25-50英尺的溝渠靜水用於原料溶液混合。幹PAM可能需要更長的溝渠行程用於充分混合。如果使用帶閘門的管，PAM注入點之後的帶閘門的管的第一長度應具有一個或兩個擋板以增強混合。PAM不應在雜草籽篩或任何種類的過濾器的上遊加入。加熱原料溶液的水能大大增強PAM溶解和混合。
一旦水到達田地的末端，壟溝就被視為處理過，附加聚合物通常不被要求用於該灌溉。在許多情況下，生產者發現，與其施加PAM直到水前進到田地末端為止，不如通過只在水前進田地長度的50％或更少前施加PAM使保護充分。優點是田地頂部的侵蝕控制、田地底部的沉積物減少和降低的施加成本。
因為聚丙烯醯胺使自身附著到靠近表面的土壤上，因此PAM施加後的耕作或開溝導致效力的損失。在耕作或開溝打亂土壤表面後，應重新施加PAM。一旦施加，PAM不是整個季節期間都有效。但是，在初次施加後，PAM確實繼續在隨後的灌溉中提供一定的侵蝕控制。因素如土壤類型、田地斜坡和灌溉壟溝流大小將決定單次PAM施加的長期效力。
PAM的不充分混合可能導致高度濃縮的PAM被施加在開始的少數壟溝中，在遠離注入點的壟溝中PAM不足。
使用自動計時器或液體截流閥控制PAM注入可能是有問題的，因為難以精確預測壟溝推進時間。如果推進時間比預料的慢，則田地的底部將不能被PAM處理。如果壟溝推進比預料的快，則將施加比所需多的PAM，並可能發生流出水中的PAM損失。
如果在噴灑灌溉中使用PAM，則管必須被加壓以確保水在注入PAM到水流之前被輸送。這個規則確保了PAM在水進入管之前不會在噴灑管線中堆積(這將違反不要加入水到PAM的警告)。噴灑灌溉使用PAM的益處不及壟溝灌溉驚人。每畝施加2-4磅PAM可減少侵蝕，並在一定條件下提高灌溉過程中的滲透。但是，有益的效果持續只有1或2次灌溉。
PAM處理通常是通過注入少量濃原料溶液到灌溉水源中。一些跡象表明，直接粉末加入可能是切實可行的，但該觀念還沒有被廣泛檢驗。
通過灌溉水施加PAM只是為了在侵蝕、堵漏和結皮的物理過程中起作用的小部分土壤。
水施加的PAM增加了土壤內聚力，並通過使暴露的土壤顆粒更牢固地粘結到一起加強了它在壟溝中接觸的集料。這大大減少了脫離和灌溉流出物中沉積物的輸送。土壤水界面處的土壤可侵蝕性因增強的內-集料粘結和更好的表面粗糙度保持而降低。PAM還用作沉降劑。它使細顆粒絮凝(使一起結塊)。如果灌溉未被調整，則上部的過溼和/或下端的地下浸水可能更加嚴重。
許多政府要求農業化學品(包括土壤改良劑如PAM)滿足安全和政府標示要求。目前標示的PAM為水溶性的、陰離子型(11-20％)、高(10-15百萬)分子量化合物，滿足EPA和FDA單體界限低於0.05％。PAM可以以幾種形式得到包含80-95％活性成分(AI)的乾粉末或顆粒；包含30-50％AI的倒置油-上浮液體濃縮物(PAM溶解在漂浮在油基質中的水滴中)；和包含＜3％PAM的預混合PAM-水溶液。
至少PAM應在首次灌溉和當土壤因運輸和/或耕種而被弄亂時使用。可考慮標記量或低於標記量的追加以為整個季節提供完全的侵蝕控制。如果在首次灌溉中施加PAM並且隨後的灌溉在水中沒有PAM，則可預料到對於每次非處理灌溉，侵蝕控制和滲透作用將降低大約50％。因此，經過第三次灌溉，保留了很少的作用。對於侵蝕在一半季節中自然減退的那些莊稼，在自然侵蝕減退性能產生後，不需要再施加PAM。
聚丙烯醯胺(PAM)為常用於淨化廢水的長鏈分子。迄今，這種化合物的主要市場是市政廢水處理設施。它使處理水中的細固體相互粘結，直到它們變得大到足以沉澱出來或被過濾器捕集生成汙水汙泥。
PAM尋找並結合到帶有負電荷的粘土顆粒的破碎邊緣上。通過增加田地土壤表面上土壤顆粒的粘聚力，PAM使得汙泥更耐由從它上面流過的水施加的強侵蝕剪切力。這種結合稱為絮凝。使用絮凝描述在獨立顆粒之間形成橋的聚合物材料的作用。當聚合物鏈的片段在不同顆粒上吸附並幫助顆粒團聚時橋接發生。絮凝劑攜帶具有能平衡顆粒電荷的電荷的活性基團。絮凝劑在顆粒上吸附，並通過橋接或電荷中和破壞穩定。陰離子絮凝劑通常反抗帶正電荷的懸浮液(正ζ勢)。這是鹽和金屬氫氧化物的情況。陽離子絮凝劑反抗帶負電荷的懸浮液(負ζ勢)，像二氧化矽或有機物質。
最常用的聚合物為基於聚丙烯醯胺的那些，聚丙烯醯胺為非離子聚合物。它們的作用起因於聚合物鏈引起的顆粒之間的橋接。通過使丙烯醯胺與丙烯酸共聚可給予聚合物陰離子特徵。通過使丙烯醯胺與陽離子單體共聚可製備陽離子聚合物。所有可用的丙烯醯胺基聚合物都具有能給予一定程度的離子特徵的特別量離子單體。它們具有特別的平均分子量(即鏈長)和給定的分子分布。對於每種懸浮液，一定程度的陰離子、陽離子或非離子特徵都是有益的。通常，內在的絮凝力隨分子量增加。在合成的工業化學物質中，聚丙烯醯胺具有最高的分子量，在10-20百萬的範圍內。其它聚合物表現出特殊性能，並在特別的條件下使用。它們主要是聚乙烯-亞胺、聚醯胺-胺、聚胺、聚乙烯-氧化物、磺化化合物。
陰離子PAM為「市售可得」的工業絮凝劑，廣泛用於以下地方飲用水處理、汙泥脫水、水果和蔬菜的洗滌和鹼液剝離、糖汁和液體的澄清、與食品接觸的粘合劑和紙、動物飼料增稠劑和懸浮劑、化妝品、造紙和各種採礦和鑽井應用。
美國專利6357176涉及包含無紡生物纖維素纖維墊和草根的土壤和草籽較少的草皮前體。草皮前體可用於產生用於製造運動場、高爾夫球場和草坪的無土草皮。除了生物纖維素纖維外，墊可包含其它材料。墊可包含其它類型的纖維，如木質纖維或合成有機纖維。木質纖維可提高墊的持水性。有機纖維的例子包括丙烯酸、纖維素酯、彈性體、烯烴、聚酯、聚醯胺和聚乙烯醇纖維。合成有機聚合物可用作粘合劑。墊還可包含非纖維性聚合物，如多糖、蛋白質、聚丙烯醯胺和其它持水劑。現有技術專利使用聚丙烯醯胺提高墊的持水性。
美國專利5900038涉及耕種底土層和製備它的方法。耕種底土層包含選自結節草、C4植物以及大麻和蚌殼蕨屬的植物中的粉碎植物，並適合作為泥煤替代物。在粉碎過程中，或在其後，可根據耕種底土層以後的用途加入添加劑。聚丙烯醯胺顆粒、粘土礦物混合物、地面熔巖、浮石、膨潤土、砂、廢紙、褐煤燃燒的飛灰、褐煤廢料和各種肥料都適合作為添加劑。聚丙烯醯胺顆粒改善了該發明的耕種底土層，因為它對覆蓋物具有高的儲水能力。凝膠化交聯聚丙烯醯胺顆粒如以名稱Polywater-Aqua-Plus從Polyplant GmbH，Xanten得到的尤其有利。該現有技術專利使用聚丙烯醯胺提高覆蓋物的儲水能力。
美國專利4337117涉及耐真菌和其它微生物有機體腐敗並用於鞋結構、育苗紙等的合成片材。材料包括在基質或粘合劑內均勻分布的纖維素和任選的合成纖維，並由纖維配料形成；使材料耐腐敗的金屬喹啉酸鹽；聚合物膠體如防止隨後加入的彈性體粘合劑因金屬喹啉酸鹽而凝結的丙烯酸乳膠；和用作合成片材中金屬喹啉酸鹽保留劑的陽離子聚合物。耐腐敗片材通常通過造紙過程形成。陽離子聚合物可為聚丙烯醯胺聚合物。聚丙烯醯胺用於使片材耐腐敗。
美國專利5429741和5641458涉及用與另一材料結合的加工纖維素材料處理汙泥的方法，另一材料如表面活性劑、去垢劑、表面活性劑、聚合物和/或有機聚合物。公開了纖維素薄片和製造它們的方法。它們可用於動物乾草或草墊、食物或肥料。公開了吸收、除去和清除漂浮在第二液體上或第二液體中的第一液體的方法，該方法使用吸收劑丸粒。汙泥調節中使用的典型表面活性劑包括乳膠如聚丙烯醯胺。該現有技術文獻使用PAM作為汙泥處理的表面活性劑。
美國專利5456733涉及通過向成球組合物中摻入顆粒狀水不溶、可溶脹的形成凝膠聚合物由廢紙屑生產新型覆蓋丸粒的方法。形成的丸粒在用水散開並浸漬後溶脹並崩解，增加了它們的地面覆蓋面積，釋放任何包含的營養物或種子，並沉積具有水吸收性能的聚合物顆粒。
該發明涉及生產幹擠出覆蓋丸粒的方法，丸粒包含顆粒狀廢紙和溶脹劑，能通過簡單的散布裝置施加，並高度吸收和持水。當用施加的水或雨水浸漬時，丸粒溶脹，膨脹並崩解，增加了它們的地面覆蓋面積，並提供了防止水流失和幫助保持土壤中水分的水吸收表面覆蓋物。聚丙烯醯胺增加了丸粒的水吸收。溶脹丸粒的崩解或裂開也增加了覆蓋物的暴露表面面積，並有助於種子釋放和營養物釋放到土壤中，維持土壤中種子和植物的發芽和生長。
方法和覆蓋物丸粒的最基本特徵是摻入溶脹劑到包括廢紙顆粒的丸粒中，溶脹劑包括水不溶、可溶脹、形成凝膠的親水聚合物材料，能吸收大量的水。方法幾乎完全由顆粒狀廢紙組成，並包含分布在整個丸粒中的少量最高到10wt％的水溶性成膜聚合物粘合劑材料和最高到10wt％的溶脹劑，溶脹劑包括水不溶、可水溶脹、形成凝膠的顆粒狀疏水聚合物材料。覆蓋物丸粒包括最高到約99wt％的顆粒狀廢紙，並包含在造紙過程中粘結木質纖維的以重量計少量的水溶性成膜粘合劑材料如聚乙烯醇和/或纖維素粘合劑材料如羧甲基纖維素。基本添加劑為以粉末形式均勻混合的水不溶性形成凝膠的親水聚合物。將組合物送入到常規制粒機中並造粒。聚合物的例子為交聯聚丙烯醯胺聚合物或聚丙烯酸酯聚合物。該現有技術使用PAM是出於其對丸粒溶脹能力的益處。
美國專利6349499涉及密度類似於要被種植的種子的成片覆蓋物產品，包括密度被調整至種子50％內的團聚和壓實天然原料。該發明提供了木質纖維覆蓋物產品。還可向原料中加入各種添加劑，如染料和顏料、發芽助劑、肥料和一種或多種表面活性劑和/或吸水物質。可加入表面活性劑以促進快速水吸收和保留。可使用水吸收劑材料，如聚丙烯酸、其它聚丙烯酸酯等。在一些應用中，這類合成聚合物也可用作粘合劑，例如聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、和各種丙烯酸酯、丙烯酸、和丙烯醯胺共聚物和三元共聚物。該現有技術文獻使用PAM作為覆蓋物產品的粘合劑。
美國專利6360478涉及可完全生物降解的覆蓋物產品，其形成機械粘結但仍開孔的纖維覆蓋物基質，包含天然纖維和可互鎖的捲曲天然纖維，捲曲天然纖維通過引起耐水永久捲曲的方法被捲曲。
聚合物基水吸收劑可被分散在整個纖維覆蓋物中以提高覆蓋物水吸收能力。聚合物基水吸收劑優選存在覆蓋物重量的約5％至15％。水吸收劑優選為粉末，如能在水中吸收其自身重量很多倍的聚丙烯醯胺基共聚物粉末。聚合物基水吸收劑於是被分散到纖維覆蓋物中增加其水吸收能力。水吸收劑優選被機械分散到混合的覆蓋物纖維-捲曲合成纖維覆蓋物中。該現有技術文獻使用PAM以有益於覆蓋物產品。
美國專利5741832、5779782和5942029涉及機械粘結的水吸收劑纖維覆蓋物，包括被最終混合形成機械粘結纖維覆蓋物的天然和捲曲合成纖維。水吸收劑聚合物基材料分散在整個纖維覆蓋物中以增加它的水吸收能力。聚合物基水吸收劑優選存在覆蓋物重量的約5％至15％。水吸收劑優選為粉末，如能在水中吸收其自身重量很多倍的聚丙烯醯胺基共聚物粉末。聚合物基水吸收劑於是被分散到纖維覆蓋物中增加其水吸收能力。水吸收劑優選被機械分散到混合的自然纖維-合成纖維覆蓋物中。該現有技術文獻使用PAM以有益於覆蓋物產品。
美國專利6460290涉及充分相容表面活性劑-浸漬的水溶性肥料、濃縮物和用途。同時公開了固體表面活性劑-浸漬的水溶性肥料組合物和由其製備的含水濃縮物。還公開了使用由所述濃縮物製備的稀釋組合物水溶液提高水再潤溼均勻性和最初未處理的植物培養基的營養物保留特性。肥料組合物固體易碎，並由65-99wt％的水溶性肥料和1-35wt％的表面活性劑體系組成，表面活性劑體系包括重量比為從小於2∶1至1∶5的水溶性非離子表面活性劑和烷基聚糖苷。當這些固體組合物溶解在水中形成具有20-50wt％肥料的濃縮物時，濃縮物既是單相的，又是極其穩定的。
現有技術文獻中沒有使用固體載體作為施加PAM到土壤的方式。在現有技術中，PAM已被包括在覆蓋物中，作為表面活性劑，作為水吸收劑聚合物，來改變覆蓋物的狀態(當供水時使覆蓋物膨脹)，增加覆蓋物尺寸以使覆蓋物更好地覆蓋苗床，增加覆蓋物吸收更多水的能力以降低多餘水的量，並因此減少了水流失和相應的土壤損失，作為粘合劑將覆蓋物固定到一起，增加覆蓋物的粘性以使它保持在原位。
發明概述本發明涉及包含植物營養物和土壤調節劑的肥料產品，其通過最小化由於浸出和流失引起的營養物損失使營養物利用率最大化。通過聯合植物營養物和適宜的土壤調節材料，更多的植物營養物可用於被目標植物吸收。本發明的一個目的是使肥料與已知能將營養物以它們目前的狀態保留在土壤中的土壤調節材料結合。本發明的一個目的是使肥料與已知能粘結土壤顆粒到一起的土壤調節材料結合。本發明的一個目的是使肥料與已知難以均勻施加、廉價和/或沒有水的土壤調節材料結合。本發明的一個目的是限定可用於生產本發明的肥料的方法。水用作活化劑或催化劑，因為沒有它，任何組分都不能為土壤和/或植物生命提供更多的價值。通過使肥料與調節土壤的改良材料(如PAM)以降低肥料和水損失的方式結合，結果是獲得所需結果需要的肥料和水量全面降低。由於PAM粘結營養物並穩定土壤，因此它減少了肥料浸出和流失。實際上，它用作對土壤的PAM壩，因為它能用於與營養物有關的土壤的性能最大化。PAM用於使土壤能夠提高其保留營養物在合適位置供植物使用的能力。
本發明的一個目的是肥料和土壤穩定劑都因水的存在而從它們的顆粒狀態釋放。本發明的一個目的是土壤穩定劑為PAM。
本發明的一個目的是有助於土壤保持、有效灌溉和施肥的改良肥料。
本發明涉及包含肥料和PAM的改良顆粒肥料產品；其中改良肥料被施加到土壤。本發明的一個目的是通過雨水或灌溉或其組合加入水使肥料和PAM釋放到土壤中。本發明的一個目的是肥料選自由以下組成的組碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硼、氯、銅、鐵、錳、鉬、鋅、鈉、矽、鈷和釩，或它們的任意組合。
本發明的一個目的是改良肥料顆粒尺寸為直徑1.00-3.35mm。本發明的一個目的是PAM為陰離子型。本發明的一個目的是PAM為中性的。本發明的一個目的是PAM為陽離子型。
本發明的一個目的是PAM佔產品總重量的最高到75％。本發明的一個目的是肥料為有機的。本發明的一個目的是肥料為無機的。本發明的一個目的是肥料為有機和無機的聯合。
本發明的一個目的是改良肥料通過攪拌、液體、加壓和/或熱團聚方法形成。本發明的一個目的是顆粒肥料通過常規裝置如撒播機施加到土壤上。本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少了種植永久植物前對斜坡施肥中侵蝕墊的需要。本發明的一個目的是PAM提高了土壤的滲透性。本發明的一個目的是PAM粘結到土壤上增加了土壤內肥料和水的滲濾。
本發明的一個目的是改良顆粒肥料提高了土壤的水滲濾，從而提高了土壤吸收水的能力。本發明的一個目的是改良顆粒肥料提高了土壤的水滲濾，從而減少了土壤所需水的量和/或頻率。本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少了土壤堆積和土裂。本發明的一個目的是改良顆粒肥料提高了土壤的可耕作性。本發明的一個目的是改良顆粒肥料為土壤中的抗結皮劑。本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少了土壤的細流侵蝕。
本發明的一個目的是PAM粘結到肥料上減少了肥料在土壤內的浸出。本發明的一個目的是PAM粘結到土壤和肥料上減少了肥料從土壤的流失。本發明的一個目的是PAM粘結到土壤和肥料上以保留肥料在土壤中。本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少了土壤侵蝕，從而減少了肥料侵蝕，從而降低了每畝的肥料用量和肥料成本。本發明的一個目的是改良顆粒肥料提高了土壤的水滲濾，從而減少了肥料侵蝕，從而降低了每畝的肥料用量和肥料成本。本發明的一個目的是改良顆粒肥料是保留營養物在土壤中，從而減少了每畝的肥料用量和成本。
本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少了土壤中微生物的流失和浸出。本發明的一個目的是改良顆粒肥料防止了包含營養物、殺蟲劑和其它物質的沉澱物的移動。本發明的一個目的是改良顆粒肥料包含硫酸鋁和/或氧化鈣。本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少了總糞便大腸菌和糞便鏈鎖狀球菌從土壤的浸出和流失。本發明的一個目的是改良顆粒肥料通過保留土壤在合適位置並離子化地粘結它們到一起以增加粒度來控制侵蝕力。
本發明的一個目的是改良顆粒肥料改善植物的存活和生長。本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少種子在土壤內發芽的時間。本發明的一個目的是改良顆粒肥料促進植物在土壤內的根生長。本發明的一個目的是改良顆粒肥料提高土壤內的農作物產量。本發明的一個目的是改良顆粒肥料在加入到土壤中時導致塊根作物的更乾淨收穫。本發明的一個目的是改良顆粒肥料加速農作物成熟。
本發明的一個目的是改良顆粒肥料提高灌木、樹木和/或蔬菜移植的生存能力。本發明的一個目的是改良顆粒肥料加深了植物在土壤中生根。本發明的一個目的是改良顆粒肥料通過更快地乾燥土壤提前種植日期。本發明的一個目的是改良顆粒肥料提高了土壤中的農作物質量。本發明的一個目的是改良顆粒肥料增加了種子在土壤中的發芽率。本發明的一個目的是改良顆粒肥料減少了土壤內土壤媒介疾病。
本發明涉及改良顆粒肥料產品，包括肥料和PAM；其中改良顆粒肥料被施加到土壤，並且PAM用於改善肥料被土壤中指定植物的利用。
本發明涉及改良顆粒肥料，包括肥料和土壤穩定劑；土壤穩定劑選自黃原酸鹽、酸水解纖維素微纖維、甲殼質、石膏、PAM、水狀膠質多糖、丙烯酸共聚物、丙烯酸鈉、聚丙烯醯胺、聚乙烯-亞胺、聚醯胺-胺、聚胺、聚乙烯-氧化物和磺化化合物、土壤調節劑或它們的組合。
本發明的一個目的是通過計量到土壤的顆粒肥料的比例控制計量到土壤的土壤穩定劑的量。
本發明涉及改良顆粒肥料，包括肥料和土壤穩定劑，土壤穩定劑選自預先用具有土壤穩定性能的成分處理的材料，或從輕便水處理、汙水汙泥的脫水、水果和蔬菜的洗滌和剝皮、糖汁和母液的澄清，與食品接觸的粘合劑和紙、動物飼料增稠劑和懸浮劑、化妝品、造紙、各種採礦和鑽井應用得到的材料或它們的組合。
本發明涉及減少植物成功生長所需肥料量的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到土壤中。改良顆粒肥料包括肥料和PAM。向改良顆粒肥料中加入水，釋放肥料和PAM到土壤中。
本發明涉及促進土壤滲透的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到土壤中。改良顆粒肥料包括肥料和PAM。向改良顆粒肥料中加入水，釋放肥料和PAM到土壤中。
本發明涉及減輕土壤侵蝕的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到土壤中。改良顆粒肥料包括肥料和PAM。向改良顆粒肥料中加入水，釋放肥料和PAM到土壤中。
本發明涉及減少肥料流失和浸出的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到土壤中。改良顆粒肥料包括肥料和PAM。向改良顆粒肥料中加入水，釋放肥料和PAM到土壤中。
本發明涉及調節土壤的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到土壤中。改良顆粒肥料包括肥料和PAM。向改良顆粒肥料中加入水，釋放肥料和PAM到土壤中。
本發明涉及用改良顆粒肥料處理土壤的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到土壤中。改良顆粒肥料包括肥料和PAM。向改良顆粒肥料中加入水，釋放肥料和PAM到土壤中。
本發明涉及向土壤中施加改良顆粒肥料的方法包括向土壤穩定劑中加入顆粒肥料。向土壤中施加顆粒肥料。向顆粒肥料中施加水，從顆粒肥料中釋放出土壤穩定劑進入到土壤中。
本發明涉及向土壤中施加交聯聚丙烯醯胺的方法，包括向顆粒肥料中加入交聯聚丙烯醯胺。向土壤中施加顆粒肥料。向顆粒肥料中施加水，從顆粒肥料中釋放出交聯聚丙烯醯胺進入到土壤中。
本發明涉及用於施加交聯聚丙烯醯胺到土壤的顆粒肥料，包括顆粒肥料和交聯聚丙烯醯胺。本發明的一個目的是顆粒肥料增加了植物在土壤中的側根系統。
本發明涉及施加PAM到土壤的方法，其中PAM被精確混合、浸漬和/或施加到固體載體中。固體載體可由能被施加到土壤中的有機和/或無機材料組成。這些材料可包含肥料、土壤改良劑、土壤調節劑和/或廢品。固體載體可通過團聚產生。常用於描述團聚的其它術語為造粒和壓實，因為它們都涉及到粒度放大。固體載體用作PAM的輸送系統。通過控制固體載體計量到土壤中的速度，又可以控制計量到土壤中的PAM量。本發明涉及任何能通過常規裝置如撒播機施加的固體載體。在一種優選的實施方案中，這些工業包括農業和園藝。PAM不容易被施加到土壤中。目前它通過灌溉系統或以它的幹顆粒形式施加。假設它的施加速度低，挑戰有很多。
本發明涉及加入PAM到固體載體中，施加固體載體到土壤中；施加水到固體載體中；並從固體載體中浸出PAM到土壤中。水可為天然雨水形式或通過人工方式施加。本發明的一個目的是PAM為幹顆粒形式。本發明的一個目的是固體載體包括覆蓋物或肥料。本發明的一個目的是加入肥料和/或土壤改良劑到固體載體中。本發明的一個目的是固體載體包括纖維材料。本發明的一個目的是固體載體為顆粒、擠出丸粒、紡織墊、薄片和/或成型包和/或粉碎顆粒的形式。本發明的一個目的是固體載體包含種子。本發明的一個目的是向固體載體中加入殺蟲劑或除草劑。本發明的一個目的是向固體載體中加入肥料。本發明的一個目的是用於施加PAM到土壤的固體載體包括覆蓋物和PAM。本發明的一個目的是向固體載體中加入硫酸鋁和/或氧化鈣。加入這些元素與PAM有助於減緩流失中磷的損失。
本發明涉及施加土壤穩定劑到土壤的方法，包括加入土壤穩定劑到固體載體中和施加固體載體到土壤中。向固體載體中施加水，其然後從固體載體中釋放土壤穩定劑到土壤內。本發明的一個目的是土壤穩定劑選自黃原酸鹽、酸水解纖維素微纖維、甲殼質、石膏、PAM、水狀膠質多糖、丙烯酸共聚物和/或丙烯酸鈉，和上述的任意組合。
本發明的一個目的是土壤穩定劑選自聚丙烯醯胺、聚乙烯-亞胺、聚醯胺-胺、聚胺、聚乙烯-氧化物和磺化化合物。
本發明的一個目的是固體載體由預先用具有土壤穩定性能的成分處理的材料組成。
本發明的一個目的是材料來自於輕便水處理、汙水汙泥的脫水、水果和蔬菜的洗滌和鹼液剝皮、糖汁和母液的澄清，與食品接觸的粘合劑和紙、動物飼料增稠劑和懸浮劑、化妝品、造紙、各種採礦和鑽井應用。
本發明的一個目的是固體載體包括礦物元素。本發明的一個目的是土壤穩定劑保留礦物元素在土壤中。在土壤內有被認為是植物生長必需的13種礦物元素。在植物內存在的這些元素的量變化相當大；因此根據生長所需的相對量，它們被分為大量營養元素、次級營養元素和微量營養元素。大量營養元素為氮、磷和鉀。次級營養元素為硫、鈣和鎂。微量營養元素為鐵、錳、硼、銅、鋅、鉬和氯。
本發明涉及施加交聯聚丙烯醯胺到土壤的方法，包括加入交聯聚丙烯醯胺到固體載體中。向土壤中施加固體載體。然後向固體載體中施加水。這將交聯聚丙烯醯胺從固體載體中釋放出來到土壤內。
本發明涉及施加土壤穩定劑到土壤的方法，包括加入土壤穩定劑到固體載體中。固體載體由至少25％的直徑超過1mm的顆粒組成。向土壤中施加固體載體。向固體載體施加水，將土壤穩定劑從固體載體中釋放出來到土壤內。
可通過大量團聚方法方式製備固體載體，包括攪拌、加壓、液體和熱。攪拌團聚包括方法翻滾、混合、粒化、制丸、成球、調節和速溶化。加壓團聚包括方法壓塊、壓實、擠出、制丸、成型、壓片和等靜壓制。液體團聚包括方法噴霧乾燥、噴霧造粒、流化床造粒、噴射、在液體介質中團聚、油團聚和成球作用。熱團聚包括方法燒結、硬化、球化、煅燒、乾燥/固化、部分氣化/炭化和刨片。
攪拌團聚可使用下面的設備混合機(行星式、錐形、帶式、針式、轉鼓式、逆流式、垂直、葉片式、捏拌機)、圓盤造球機(盤式造粒機)、轉鼓式造球機和錐形造球機。加壓團聚可使用下面的設備滾壓機(輥式壓塊機、輥式壓實機)、活塞擠壓機/衝壓機、制粒機(環形模、平模)、擠出機(螺旋鑽、螺杆、篩網、框籃)、壓片機。液體團聚可使用下面的設備噴霧乾燥器、噴射塔、噴灑床/流化床、造粒機、油團聚用混合機。熱團聚可使用下面的設備帶式燒結機、轉動爐篦、旋轉窯、豎爐和轉鼓/帶式刨片機。
還可通過搗碎方法製備固體載體，其中材料被縮小至更小的粒度。在一種實施方案中，固體載體由不處於液體或漿液狀態的材料組成。
水溶性聚丙烯醯胺(PAM)已被建議作為土壤改良劑用於各種農業目的。水溶性聚合物，通常描述為聚丙烯醯胺(PAM)，似乎具有各種有益的土壤改良性能，包括水流失、侵蝕和起皮的最小化、土壤結構的穩定化。這種益處擴展到肥料、殺蟲劑和除草劑流失的總體減少。
PAM為用作將土壤顆粒粘結到一起的增強劑的長鏈合成聚合物。對水來說，除去這些較大較重的土壤顆粒是較難的。與沒有聚合物的灌溉相比，灌溉水中施加的PAM降低壟溝中的土壤侵蝕超過95％。
本發明允許用戶不必在田地中混合PAM。本發明的PAM不堵塞雜草籽篩、過濾器或窄虹吸管，因為不需要這種設備。另外本發明的方法能使用戶避免處理幹濃縮物的風險。本發明的方法還避免了在現有技術中用於施加PAM的龐大設備。本發明的方法避免了對大田地或前進速度慢時所需的巨大原料溶液體積的需要；從濃縮物混合田地溶液需要大量時間並需要複雜的設備。
本發明的方法避免了向土壤中直接加入液體濃縮物(油乳液)施肥的缺點。使用本發明的方法，使用標準撒播設備就可完成施肥，得到均勻計量速度不需要很熟練(與預混合溶液相比)。本發明不需要為農作物提供未知益處的油和表面活性劑組分。
儘管在本發明中PAM可以以任何物理狀態被摻入到固體載體中，但優選幹PAM，因為它比其它PAM形式更容易地浸漬到固體載體中。另外，幹PAM可購買並貯存，可能是最便宜的PAM形式。另外，通過利用本發明的方法施加PAM，施肥設備往往不會堵塞，雜草籽篩和過濾器也不會堵塞。在裝填機器時，沒有因PAM粉塵吸入引起的阻塞危險。如果直接施加幹PAM到田地，則田地中有較大的PAM損失，因為對溶解控制較小。另外，直接施加幹PAM到土壤中比本發明有較差的分布均勻性。PAM加入比例必須基於總灌溉流入速度、對田地的侵蝕可能性和所需的注入濃度。
需要根據土壤類型、斜坡和目標侵蝕類型(即風或水)調整陰離子PAM混合物的施加比例。當與其它侵蝕BMP如種子和覆蓋物或侵蝕墊一起使用時，陰離子PAM混合物可被施加到較陡的斜坡上。
發明詳述肥料是一種材料，如Fertilizer Manual(1998)中所述，其主要作用是提供植物營養物。植物營養物為植物正常發育和生長所必需的元素。這些元素一般包括碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硼、氯、銅、鐵、錳、鉬和鋅。元素被認為必需的標準在於它必須是為了植物完成其生命循環而存在，它的作用必須明確並不能被另一元素的作用代替；而且它的作用必須是直接的。其它肥料包括被認為不是必需的各種有益植物營養物(鈉、矽、鈷和釩)。這些類型的有益植物營養物似乎在植物營養中具有特殊功能，但不滿足上述必需所要求的全部三個標準。
存在無機(礦物)肥料，其中聲明的營養物為通過萃取和/或通過物理和/或化學過程得到的無機鹽形式，還存在有機肥料。有機肥料為可被加入到土壤中的主要為植物和/或動物源(包括加工的和/或非加工肥料)的碳質材料。有機肥料還定義為包含碳和一種或多種植物生長必需的除氫和氧以外元素的材料。
肥料可為單肥(只具有一種營養元素)或復肥(包含兩種或多種植物營養元素)。肥料可為顆粒、丸粒、球粒或晶體的形式，並應是自由流動的。顆粒肥料為被成形為具有預定大小的顆粒的固體材料。顆粒肥料不包括粉末(形式為非常細顆粒的固體物質)、溶液肥料(不含固體顆粒的液體肥料)、懸浮液肥料(固體顆粒保持在水相懸浮液中的2-相肥料)、漿液肥料(包含溶解和未溶解的植物營養物材料並需要連續機械攪拌確保均勻性的流體混合物)。在美國，顆粒肥料產品的典型尺寸範圍為約1.00-3.35mm。顆粒為通過連續沉積液體或漿液材料使小顆粒增大產生的相對球形顆粒，液體或漿液材料在表面上通過結晶和/或乾燥固化(稱為造粒、團聚、生長或相反，粉碎)。根據要被造粒的材料使用不同的方法。球粒為通過肥料液滴固化或通過在特定條件下結晶得到的顆粒。晶體為具有直邊和陡邊和角的顆粒。
除了水和日光外，覆蓋地球表面的土壤為所有植物生命的基本支持體系。土壤用於為生長提供水和營養物。可通過外部手段(即人相互作用)以提高這些區域土壤性能的方式改變土壤條件。其中方式之一是通過向土壤中加入土壤調節劑來實現。
土壤調節劑的主要作用是提高土壤物理和/或化學性能和/或它們的生物活性。土壤調節劑還稱為土壤改良劑，並可為有機或無機的。
在光合成後，許多植物科學家認為土壤材料交換陽離子(帶正電荷的離子)的能力是能使土壤支持植物生長的最重要現象。礦物和有機材料具有永久的負電荷，這給予它們通過交換吸收和解吸陽離子的能力。這種現象減少了這些離子對浸出的敏感性，並使它們的濃度在土壤溶液中緩衝以提供生長用離子。有多種具有將土壤顆粒粘結到一起形成較大穩定聚集體的能力的土壤調節劑。它們還影響土壤的保持營養物和水分特性和土壤的物理處理特性。
改良肥料為用改良劑處理以降低肥料損失和/或提高土壤內肥料利用率的肥料。改良劑可通過常規攪拌、加壓、液體和/或熱團聚方法施加到肥料。
許多肥料塗有各種改良劑(即聚合物)控制營養物到土壤內的釋放速度。有時理想的結果通常稱為緩釋肥料或控釋肥料。在其它應用中，物質被加入到肥料中以延長肥料氮組分以氨形式在土壤中保留的時間。另一應用具有複合化學物質，其具有殺死或暫時降低土壤細菌亞硝酸菌活性的作用，亞硝酸菌用於在硝化作用過程中轉化銨-氮。效果類似於緩釋肥料。存在稱為硝化作用抑制劑的東西，並在施肥前加入到氮產品中。沒有現有技術文獻使肥料與土壤調節劑聯合，其中土壤調節劑被認為將營養物以它們現存的狀態保留在土壤中；被認為將土壤顆粒粘結到一起；和/或被認為難以均勻、便宜和/或沒有水地施加。
許多改良劑被認為將營養物以它們的元素態保留在土壤中和/或被認為將土壤顆粒粘結到一起。它們中的許多種已用於農業多年，但難以均勻、便宜和/或開始不在水中稀釋地施加。
在一種實施方案中，向稍後被施加到土壤的固體載體中加入交聯聚丙烯醯胺。然後向固體載體中施加水，其從固體載體中釋放交聯聚丙烯醯胺到土壤中。在幾類應用中使用高效吸收劑交聯聚丙烯醯胺，用於吸收水溶液。該聚合物可用於固化任何水基材料。這些聚合物在需要時用作植物可用的水庫，減少植物成堆和乾旱影響。當加入到土壤中時，植物根直接生長到水溶脹的聚合物中，按需要導出儲備物。這種聚合物的例子包括交聯聚丙烯酸鉀/聚丙烯醯胺共聚物。
在一種實施方案中，向稍後被施加到土壤的固體載體中加入土壤穩定劑。向固體載體中施加水，然後其從固體載體中釋放土壤穩定劑到土壤中。土壤穩定劑的例子有黃原酸鹽、酸水解纖維素微纖維、甲殼質、石膏、PAM、水狀膠質多糖、丙烯酸共聚物和/或丙烯酸鈉，和上述的任意組合。已表明三種多糖(黃原酸鹽、酸水解纖維素微纖維和甲殼質)能減少土壤損失。多糖為通過配糖鍵連接的單糖的長鏈。三種重要的多糖澱粉、糖原和纖維素由葡萄糖組成。澱粉和糖原分別用作植物和動物中的短期能量存儲。葡萄糖單體通過配糖鍵連接。它們是具有與水溶性PAM類似性質的可生物降解聚合物。在本發明的一種實施方案中，這些多糖用作添加劑或PAM的替代品。
石膏當與PAM聯合時能有效減少土壤損失和水流失。總的結果表明，這些表面處理如耕種、覆蓋物、遮蓋物、石膏和PAM的適時聯合能有用和有效地阻止耕地上的水流失和土壤損失。在本發明的一種實施方案中，石膏用作本發明PAM的添加劑。
瓜爾膠為天然高分子量水狀膠質多糖，由通過配糖鍵連接的半乳糖體和甘露聚糖單元組成，其在化學上可描述為半乳甘露聚糖。很多年來，它常用作土壤穩定劑。它為白色至黃白色粉末。它溶解在冷或熱水中，並形成高粘度的粘液。在本發明的一種實施方案中，瓜爾膠用作本發明PAM的添加劑或替代品。
丙烯酸共聚物經常用作土壤穩定劑。另外，丙烯酸鈉經常與水溶性PAM聯合併用作土壤穩定劑。丙烯酸酯為丙烯酸的鹽或酯。在本發明的一種實施方案中，這些用作PAM的添加劑或替代品。
在一種實施方案中，向固體載體中加入土壤穩定劑，其中固體載體由至少約25％的直徑超過1mm的顆粒組成。向土壤中施加固體載體。然後向固體載體中施加水，其將土壤穩定劑從固體載體中釋放出來到土壤內。當處理聚合物和肥料、土壤改良劑、土壤覆蓋物和載體時，粒度很重要，因為它影響農業學反應、造粒和過程性能、和混合、貯存、裝卸和施加性能。通常，粒度越小，就發生越快速地溶解。在約1950年前，幾乎所有肥料都生產成相對細的粉末或小晶體。結果，肥料通常在裝卸過程中多灰塵，並在管道或袋中的貯存過程中非常易於結硬塊。造粒(團聚)的生長導致貯存、裝卸和施加性能上的巨大提高。這種生長與施肥設備的改進共同利用更好的流動性質和顆粒產品中結塊的減少。在美國，顆粒肥料產品的典型尺寸範圍為約1-3.35mm。在歐洲國家和日本，尺寸通常在2-4mm範圍內。在優選的實施方案中，固體載體在約5/16-約30目(0.0234英寸或600微米)的尺寸範圍內。
實施例用PAM以43∶1的比例浸漬肥料顆粒(DAP)進行實驗室試驗。精確稱量原料，並與計量的幹PAM顆粒一起送入到加氨器-造粒機中。造粒機成功地團聚了最終的固體載體。然後乾燥固體載體並過篩至一定大小。然後利用常規下落式撒播機將固體載體計量到草皮臺上。在供水後，固體載體成功到輸送精確量的營養物和PAM到草皮臺上。
權利要求
1.一種改良顆粒肥料產品，包括肥料；和PAM；其中所述改良肥料被施加到土壤。
2.權利要求1的產品，其中通過雨水或灌溉或其組合加入水使所述肥料和所述PAM釋放到所述土壤中。
3.權利要求1的產品，其中其中所述肥料選自由以下組成的組碳、氫、氧、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硫、硼、氯、銅、鐵、錳、鉬、鋅、鈉、矽、鈷和釩，或它們的任意組合。
4.權利要求1的產品，其中所述改良肥料顆粒尺寸範圍為直徑1.00-3.35mm。
5.權利要求1的產品，其中所述PAM為陰離子型。
6.權利要求1的產品，其中所述PAM為中性的。
7.權利要求1的產品，其中所述PAM為陽離子型。
8.權利要求1的產品，其中所述PAM佔所述產品全部的最高到75wt％。
9.權利要求1的產品，其中所述肥料為有機的。
10.權利要求1的產品，其中所述肥料為無機的。
11.權利要求1的產品，其中所述肥料為有機和無機的組合。
12.權利要求1的產品，其中所述改良肥料通過攪拌、液體、加壓和/或熱團聚方法產生。
13.權利要求1的產品，其中所述顆粒肥料通過常規裝置如撒播機施加到所述土壤中。
14.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了種植永久植物前對斜坡施肥中侵蝕墊的需要。
15.權利要求1的產品，其中所述PAM提高了所述土壤的滲透性。
16.權利要求1的產品，其中所述PAM粘結到所述土壤上增加了所述土壤內所述肥料和水的滲濾。
17.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料提高了所述土壤的水滲濾，從而提高了土壤吸收水的能力。
18.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料提高了所述土壤的水滲濾，從而減少了所述土壤所需水的量和/或頻率。
19.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了土壤堆積和土裂。
20.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料提高了土壤的可耕作性。
21.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料為所述土壤中的抗結皮劑。
22.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了所述土壤的細流侵蝕。
23.權利要求1的產品，其中所述PAM粘結到所述肥料上減少了所述肥料在所述土壤內的浸出。
24.權利要求1的產品，其中所述PAM粘結到所述土壤和所述肥料上減少了所述肥料從所述土壤的流失。
25.權利要求1的產品，其中所述PAM粘結到所述土壤和所述肥料上以保留所述肥料在所述土壤中。
26.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了所述土壤的侵蝕，從而減少了所述肥料的侵蝕，從而降低了每畝的肥料用量和肥料成本。
27.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料提高了所述土壤的水滲濾，從而減少了所述肥料的侵蝕，從而降低了每畝的肥料用量和肥料成本。
28.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料保留營養物在所述土壤中，從而減少了每畝的肥料用量和成本。
29.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了所述土壤中微生物的流失和浸出。
30.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料防止了包含營養物、殺蟲劑和其它物質的沉澱物的移動。
31.權利要求1的產品，還包含硫酸鋁和/或氧化鈣。
32.權利要求31的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了總糞便大腸菌和糞便鏈鎖狀球菌從所述土壤的浸出和流失。
33.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料通過保留土壤在合適位置並離子化地粘結它們到一起以增加粒度來控制侵蝕力。
34.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料改善植物的存活和生長。
35.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了種子在所述土壤內發芽的時間。
36.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料促進植物在所述土壤內的根生長。
37.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料提高了所述土壤內的農作物產量。
38.權利要求1的產品，其中所述土壤導致塊根作物的更乾淨收穫。
39.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料加速農作物成熟。
40.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料提高了灌木、樹木和/或蔬菜移植的生存能力。
41.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料加深了植物在所述土壤中生根。
42.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料通過更快地乾燥所述土壤提前種植日期。
43.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料提高了所述土壤中的農作物質量。
44.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料增加了種子在所述土壤中的發芽率。
45.權利要求1的產品，其中所述改良顆粒肥料減少了所述土壤內的土壤媒介疾病。
46.一種改良顆粒肥料產品，包括肥料；和PAM；其中所述改良顆粒肥料被施加到土壤，和其中所述PAM用於改善所述肥料被所述土壤中指定植物的利用。
47.一種改良顆粒肥料，包括肥料和土壤穩定劑；所述土壤穩定劑選自黃原酸鹽、酸水解纖維素微纖維、甲殼質、石膏、PAM、水狀膠質多糖、丙烯酸共聚物、丙烯酸鈉、聚丙烯醯胺、聚乙烯-亞胺、聚醯胺-胺、聚胺、聚乙烯-氧化物和磺化化合物、土壤調節劑或它們的組合。
48.權利要求47的改良顆粒肥料，其中通過計量到所述土壤的所述顆粒肥料的比例控制計量到所述土壤的所述土壤穩定劑的量。
49.一種改良顆粒肥料，包括肥料和土壤穩定劑；所述土壤穩定劑選自預先用具有土壤穩定性能的成分處理的材料，或從輕便水處理、汙水汙泥的脫水、水果和蔬菜的洗滌和剝皮、糖汁和母液的澄清，與食品接觸的粘合劑和紙、動物飼料增稠劑和懸浮劑、化妝品、造紙、各種採礦和鑽井應用得到的材料或它們的組合。
50.一種減少成功的植物生長所需肥料量的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到土壤中；所述改良顆粒肥料包括肥料和PAM；向所述改良顆粒肥料中加入水；釋放所述肥料和所述PAM到所述土壤中。
51.一種促進土壤滲透的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到所述土壤中；所述改良顆粒肥料包括肥料和PAM；向所述改良顆粒肥料中加入水；釋放所述肥料和所述PAM到所述土壤中。
52.一種減輕土壤侵蝕的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到所述土壤中；所述改良顆粒肥料包括肥料和PAM；向所述改良顆粒肥料中加入水；釋放所述肥料和所述PAM到所述土壤中。
53.一種減少肥料流失和浸出的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到所述土壤中；所述改良顆粒肥料包括肥料和PAM；向所述改良顆粒肥料中加入水；釋放所述肥料和所述PAM到所述土壤中。
54.一種調節土壤的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到所述土壤中；所述改良顆粒肥料包括肥料和PAM；向所述改良顆粒肥料中加入水；釋放所述肥料和所述PAM到所述土壤中。
55.一種用改良顆粒肥料處理土壤的方法，包括利用常規施肥設備將改良顆粒肥料施加到所述土壤中；所述改良顆粒肥料包括肥料和PAM；向所述改良顆粒肥料中加入水；釋放所述肥料和所述PAM到所述土壤中。
56.一種向土壤中施加改良顆粒肥料的方法包括向土壤穩定劑中加入顆粒肥料；向所述土壤中施加所述顆粒肥料；向所述顆粒肥料中施加水；從所述顆粒肥料中釋放出所述土壤穩定劑進入到所述土壤中。
57.一種向土壤中施加交聯聚丙烯醯胺的方法，包括向顆粒肥料中加入交聯聚丙烯醯胺；向土壤中施加所述顆粒肥料；向所述顆粒肥料中施加水；從所述顆粒肥料中釋放出所述交聯聚丙烯醯胺進入到所述土壤中。
58.一種用於施加交聯聚丙烯醯胺到土壤的顆粒肥料，包括顆粒肥料和交聯聚丙烯醯胺。
59.權利要求58的產品，其中所述顆粒肥料增加了植物在所述土壤中的側根系統。
全文摘要
一種改良顆粒肥料和施加改良顆粒肥料到土壤的方法，其中土壤穩定劑被混和、浸漬和/或施加到顆粒肥料上。
文檔編號C05G3/00GK1784371SQ200480012279
公開日2006年6月7日 申請日期2004年3月2日 優先權日2003年3月5日
發明者M·D·克裡西亞克, D·P·馬迪甘 申請人:恩卡普有限責任公司