[發明專利]包含生物可利用硅的肥料及其生產方法

在審

• 申請號: 201880017962.4
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN110573477A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: V.馬蒂興科夫;T.S.漢森;M.達斯托爾;O.斯科格博
• 申請（專利權）人: 埃爾凱姆公司
• 主分類號: C05D9/00
• 分類號: C05D9/00;C05F11/02
• 代理公司: 72001 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 童春媛;周齊宏

本發明涉及一種包含儲存穩定的生物可利用硅的腐殖質基硅肥產品，所述產品通過以下來生產：形成45?95%重量包含腐殖酸的原料、5?50%重量非晶二氧化硅和0.5?10%重量堿(所有量基于干組分的總重量)的混合物，在水性介質中培養，且任選干燥和成粒，其中生物可利用硅為單硅酸?腐殖酸鹽化合物的水溶性螯合物的形式。本發明還涉及生產腐殖質基硅肥的方法、增加植物中硅攝取的方法和腐殖質基硅肥的用途。

技術領域

本發明涉及腐殖基硅肥產品及其在農業、環保、解毒和其中使用活性腐殖產品的其它領域中的用途。具體地講，本申請涉及腐殖產品，該產品包含旨在用于施肥的高含量的儲存穩定的生物可利用硅，其中硅為對植物生長的限制因子，或者可改善植物生長。

背景技術

腐殖質，有機質，被認為是重要且有價值的農業物質，該物質可改善土壤肥力水平，并且直接影響作物的品質和量。集約農業活動導致土壤有機質降低。用于商業用途的腐殖質的標準制造方法包括堿處理碳基物質，如褐煤、泥炭和其它有機質(US 4459149)。在此過程中，碳基物質轉化成有機分子的可溶(活性)形式，其可具有作為天然腐殖質的物理-化學和生物學性質，并對土壤性質和栽培植物具有積極影響。

腐殖質可分成三個主要部分：腐殖酸、富里酸和胡敏素。腐殖酸不是單一的酸，而是包含羧基和酚根基團的很多不同酸的復雜混合物，使得混合物在功能上表現為二元酸或偶爾表現為三元酸。羧酸根和酚根基團的存在給予腐殖酸與離子如Mg²⁺、Ca²⁺、Fe²⁺和Fe³⁺形成絡合物的能力。腐殖酸在酸性pH下不溶于水，而富里酸跨完整的pH范圍可溶于水。胡敏素則是在所有pH下都不溶于水的一類有機化合物。

已知硅(Si)可以是促進植物生長和預防植物疾病的非常有益的元素。硅施肥保護植物免受生物和非生物脅迫，并降低土壤中移動重金屬的含量和栽培植物中重金屬的總含量。因此，使減少使用殺蟲劑和減少使用合成肥料可行。

根據文獻，植物只能攝取單硅酸形式的硅，或者可能攝取單硅酸的低級低聚物，在本文中也稱為生物可利用硅或植物可利用硅。使用堿性介質可增加富含硅的固體物質的溶解度。然而，使用硅酸鉀或鈉溶液有高pH的缺點，這可能對植物有害。因此，在施肥之前可能需要用水高度稀釋(例如1:100)，這增加了成本和復雜性。與單硅酸溶液有關的另一個問題是這種溶液在熱力學上不穩定，但隨時間會導致單硅酸聚合成聚硅酸，因此硅變得生物不可利用。另外，干燥的硅肥產品在產品的處理和儲存方面是有利的，并且易于施用產品。然而，干燥包含單硅酸的產品會使單硅酸和任何聚硅酸轉化成二氧化硅，二氧化硅也是硅的生物不可利用的形式。

US 3552943涉及包含銨-腐殖酸鹽-二氧化硅絡合物的肥料組合物。該銨-腐殖酸鹽-二氧化硅絡合物通過如下來形成：氧化具有高二氧化硅含量的農業廢物，所述氧化基本上在受控制的溫度和壓力條件下進行，以保持在所述廢物中存在時二氧化硅的分子結構的完整性，隨后使所述二氧化硅與氨化腐殖酸化合。所得產品為凝膠狀的膠體混合物。根據US3552943制造肥料的方法復雜，且在經濟上不可行。

常規的硅肥具有低含量的生物可利用硅，因此必須大量使用這種肥料，以獲得在植物中足夠的硅攝取和栽培植物產量。因此，需要一種用于寬范圍農產品的更成本有效且因此負擔得起的硅肥。這種硅肥產品應具有高含量的生物可利用硅。另外，這種硅肥應優選可作為干燥物質利用，并且在保持高含量生物可利用硅的同時長期儲存穩定。

本發明人設法制備了具有高含量生物可利用硅的新的腐殖質基硅肥產品，且該產品就生物可利用硅的含量而論長期儲存穩定。本發明人發現，在堿性培養過程中可實現腐殖質和單硅酸之間的反應，并且形成具有高含量生物可利用硅的新產品。令人驚訝地發現，該產品可干燥，而仍保持高水平的生物可利用硅，其也是長期儲存穩定的。由于對土壤性質和栽培植物產量和品質的長期積極作用，在培養過程中不溶解的腐殖質和單硅酸之間的反應殘余物也可以施用于土壤。