電化學處理的營養(yǎng)液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的營養(yǎng)組合物，和植物或農(nóng)作物生長和護理的方法。所述營養(yǎng)組合物包含通過電化學處理富集的鉀基營養(yǎng)液。在各個實施方案中，所述鉀基營養(yǎng)組合物包含次氯酸。另外，本發(fā)明包括該營養(yǎng)組合物或溶液在收獲前和收獲后處理和在環(huán)境和土壤消毒中的用途。
【專利說明】電化學處理的營養(yǎng)液
[0001]優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請要求2012年I月6日提交的第61/583，927號美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其整體內(nèi)容通過引用并入本文。
[0003]相關(guān)申請
[0004]本申請的主題與2011年7月11日提交的第13/180，296號美國申請中公開的主題相關(guān)，其整體內(nèi)容通過引用并入本文。
[0005]背景
[0006]具有防腐性質(zhì)的營養(yǎng)組合物是許多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所亟需的，諸如，例如水栽培法，其中缺乏氧的培養(yǎng)基導(dǎo)致不期望微生物生長的以及用于收獲前和收獲后農(nóng)作物保持的有利條件。然而，組合物的防腐成分不干擾植物生長、發(fā)育和/或質(zhì)量是關(guān)鍵的。例如，可能具有殺菌活性的游離氧自由基能引起基本植物信號和應(yīng)激反應(yīng)[Demidchik等，F(xiàn)reeoxygen radicals regulate plasma membrane Ca^-and K1-Permeable channels in plantroot cells(游離氧自由基調(diào)節(jié)植物根細胞中質(zhì)膜Ca21-和K1-的可滲透通道)，J.CellSciencell6(l):81-88(2003)],并且它們的反應(yīng)產(chǎn)物能抑制植物生長[Date等，Effectsof chloramines conc entrat1n in nutrient solut1n and exposure time on plantgrowth in hydroponically cultured lettuce (營養(yǎng)液中氯胺濃度和暴露時間對水栽培窩莒的棺物牛長的影響),Scientia Horticulterael03 (3): 257-265 (2005)]。
[0007]發(fā)明概述
[0008]本發(fā)明提供了遞送活性氧和/或自由基種類的營養(yǎng)組合物，所述營養(yǎng)組合物具有殺微生物性質(zhì)而不抑制植物生長和/或發(fā)育，和/或?qū)r(nóng)作物健康或質(zhì)量無不良影響。
[0009]在一個方面中，本發(fā)明提供了氧富集和鉀基營養(yǎng)組合物。營養(yǎng)組合物通常包含次氯酸和鉀鹽以促進植物或農(nóng)作物生長、健康和/或質(zhì)量。該組合物可用于種子處理和發(fā)芽并且可應(yīng)用于農(nóng)作物，包括蔬菜、水果、花、盆栽植物、谷粒、谷物、動物飼料、煙草植物和其他植物和樹。該組合物可用于溫室中的農(nóng)作物生長，包括水栽培設(shè)施、苗圃、農(nóng)場和任何其他室內(nèi)或室外設(shè)施。
[0010]在各個實施方案中，營養(yǎng)組合物包含通過對氯化鉀或者氯化鉀(KCl)與碳酸鉀或碳酸鈉或碳酸氫鉀或碳酸氫鈉(K2C03、Na2C03、KHC03、NaHCO3)的組合，或其他碳酸鹽和/或磷酸鉀進行電化學處理所產(chǎn)生的溶液。例如，在各個實施方案中，電化學原料液包含約
0.2g/L，高至飽和氯化鉀的量的KCl。原料液可包含約0.2g/L至約200g/L、0.2g/L至約20g/L、或約 0.2g/L 至約 10g/L、或約 0.2g/L 至約 5g/L、或約 0.2g/L 至約 1.5g/L 的 KCl。在一些實施方案中，電化學原料液可包含約0.2g/L至約5g/L (全部)的一種或多種碳酸氫鉀、碳酸氫鈉、碳酸鉀、碳酸鈉或其他碳酸鹽以及磷酸鉀，或者在一些實施方案中，約0.5g/L至約3g/L。在一些實施方案中，碳酸氫鉀和/或碳酸氫鈉可發(fā)揮穩(wěn)定電解溶液的作用，如果在臨近使用時未產(chǎn)生溶液將是特別有益的。
[0011]可通過電解池處理原料液以產(chǎn)生電化學處理的溶液。通過電化學處理產(chǎn)生的溶液具有預(yù)定的鹽度(salinity)水平、pH值和以游離有效氯(AFC)形式檢測的氧化劑濃度。由于KCl的電化學處理(單獨地或添加其他電解質(zhì))，產(chǎn)生具有目標pH值和以AFC形式檢測的總氧化劑的稀釋營養(yǎng)液。
[0012]在一些實施方案中，IX營養(yǎng)液包含至少98.7%或至少99.8重量％的水，不大于0.2%或不大于0.1重量％的氯化鉀，不大于I %或不大于0.1重量％的次氯酸和高至0.003重量％的溶解氧。pH值范圍為約3.5至約9.0，并且氧化劑含量為約5至約
10,OOOppm0在一些實施方案中，氧化劑含量為約5至約lOOOppm，但在其他實施方案中，為1000至約10，000ppm。氧化劑包括但不限于次氯酸、一氧化二氯、氧以及碳酸氫根和過氧碳酸根。在一些實施方案中，以濃縮商業(yè)制劑形式制備溶液，在應(yīng)用于植物或農(nóng)作物之前將其稀釋。
[0013]在本發(fā)明的其他方面中，營養(yǎng)組合物為具有用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的抗菌活性的基于粘土的鉀富集的營養(yǎng)制劑。組合物包含電化學溶液連同基于粘土的載體組合物，由此提供期望的粘度以及用于植物生長或健康的大量元素和微量營養(yǎng)素。
[0014]可使用諸如噴霧、霧化或噴淋設(shè)備的任何合適的設(shè)備將營養(yǎng)組合物或溶液直接應(yīng)用和/或間接應(yīng)用于植物、植物部分、塊莖或種子。間接應(yīng)用包括但不限于將組合物或溶液應(yīng)用于植物周圍的區(qū)域，例如應(yīng)用于其中植物所位于的生長培養(yǎng)基(例如，田間情況下的植物周圍的土壤)。
[0015]組合物和電解溶液提供了包括硫化氫、鐵、錳和有機污染物的水雜質(zhì)的氧化。營養(yǎng)液可通過提供包含包括氧和鉀的生長促進元素的營養(yǎng)源以有效增強植物生長和種子發(fā)芽，并且可通過刺激它們的免疫系統(tǒng)以對抗感染從而有效促進植物和種子健康。營養(yǎng)組合物或溶液還可通過灌溉水以有效預(yù)防或降低由水和空氣傳播植物病原體產(chǎn)生的植物疾病風險，和/或通過對微生物病原體進行消毒以有效增強種子發(fā)芽率，和/或以有效預(yù)防包括噴霧器、水線和貯水池的水灌溉系統(tǒng)中微生物生物膜的構(gòu)建和霉病傳播，和/或能通過減少生物膜和水生病原體的構(gòu)建以有效增加在封閉的灌溉系統(tǒng)中再利用的水的量。
[0016]在另一方面中，本發(fā)明提供了用于通過將本發(fā)明的組合物或溶液應(yīng)用于植物或植物部分的使諸如切花的植物和/或植物部分得到生長、護理和保持的方法?；蛘呋虼送?，溶液被應(yīng)用于繁殖材料以保護其免受疾病和/或增強植物生長和/或植物發(fā)育和/或植物健康。在一些實施方案中，營養(yǎng)組合物或溶液用于支持水栽培植物生長。例如，通過水栽培系統(tǒng)連續(xù)或間歇地使單獨的或結(jié)合其他活性成分的營養(yǎng)液循環(huán)。通過使用本發(fā)明的組合物和方法實現(xiàn)的疾病保護和/或增強的植物生長、發(fā)育和/或健康可改善植物性能，包括但不限于獲得更綠的植物、更大的產(chǎn)量、更好的直立性(standability)、更少的根倒伏和/或更少的果實腐爛。
[0017]在其他實施方案中，應(yīng)用營養(yǎng)組合物以保護或增強收獲后的植物或農(nóng)作物。在各個實施方案中，應(yīng)用營養(yǎng)組合物或溶液用于防止和控制果實、蔬菜和植物的收獲后腐爛和污染。
[0018]在另一方面中，本發(fā)明提供了用于支持植物或農(nóng)作物生產(chǎn)的制備氧富集的鉀基營養(yǎng)液或組合物的方法。該方法包括將碳酸鹽或碳酸氫鹽(如前所述的)并入用于電化學處理的KCl電解質(zhì)，或者直接并入包含次氯酸(例如，H0C1)的KCl的電解溶液。
[0019]附圖描述
[0020]圖1表示通過本發(fā)明營養(yǎng)液的示例性實施方案來減少微生物植物病原體生長。左邊線條代表次氯酸溶液，對照在右邊。
[0021]圖2表示發(fā)芽之前的小麥種子的處理。圖2A表示8天時間內(nèi)的百分比發(fā)芽。圖2B表示在使用次氯酸溶液預(yù)處理之后的發(fā)芽。
[0022]圖3表示在發(fā)芽之前使用基于粘土的次氯酸組合物處理小麥種子的結(jié)果。
[0023]圖4表示在發(fā)芽之前使用基于粘土的次氯酸組合物處理番茄種子的結(jié)果。圖4A表示隨時間的發(fā)芽百分比。圖4B表示在使用次氯酸溶液預(yù)處理之后的發(fā)芽。
[0024]發(fā)明詳述
[0025]本發(fā)明涉及用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的營養(yǎng)組合物，和用于植物或農(nóng)作物生長和護理的方法。該營養(yǎng)組合物包含通過電化學處理富集的鉀基營養(yǎng)液和任選的載體組合物。在各個實施方案中，鉀基營養(yǎng)組合物包含次氯酸。除此之外，本發(fā)明包括該營養(yǎng)組合物或溶液在收獲前和收獲后處理以及在環(huán)境和土壤消毒中的用途。
[0026]在一個方面中，本發(fā)明提供了氧富集和鉀基的營養(yǎng)組合物，并且包含次氯酸和鉀鹽以促進植物或農(nóng)作物生長、健康和/或質(zhì)量。在各個實施方案中，在發(fā)育的各個階段組合物促進植物或農(nóng)作物生長，和/或減少或消除空氣傳播和水生厭氧菌以及植物的霉菌和真菌疾病的風險。特別地，氧和次氯酸的組合向營養(yǎng)組合物提供抗微生物性質(zhì)，并且結(jié)合鉀來誘導(dǎo)系統(tǒng)保護并且改變農(nóng)作物對傳染病的疾病耐受性或敏感性。在一些實施方案中，組合物減少水攝取量而對植物無不良影響，由此幫助減少水需求，其反過來提供成本和勞動力節(jié)省。此外，在一些實施方案中，組合物幫助控制不期望的氣味。
[0027]組合物可用于種子處理和發(fā)芽并且可用于應(yīng)用于農(nóng)作物，包括蔬菜、水果、花、盆栽植物、谷粒、谷物、動物飼料、煙草植物和其他植物以及樹。這些農(nóng)作物可在包括水栽培設(shè)施、苗圃、農(nóng)場的溫室和任何其他室內(nèi)或室外設(shè)備中生長。
[0028]在各個實施方案中，營養(yǎng)組合物包含通過氯化鉀或氯化鉀(KCl)與碳酸鉀或碳酸鈉或者碳酸氫鉀或碳酸氫鈉，和/或磷酸鉀的組合的電化學處理所產(chǎn)生的溶液。在一些實施方案中，組合物基于 KCl 溶液與 K2CO3、KHC03/K2C03、NaHC03/Na2C03、Na2CO3、K3PO4、KH2PO4 和K2HPO4的一種或多種(或者所有)的電化學處理所制備的溶液?？砂ㄆ渌娊赓|(zhì)或鹽以及期望支持植物生長或控制微生物生長或害蟲的其他成分。通過電化學處理方案控制諸如pH、總?cè)芙夤腆w和氧化劑含量的營養(yǎng)組合物或溶液的性質(zhì)。溶液可進行進一步稀釋和加入另外的化學品，例如，潤濕劑以獲得最佳溶液組合物并且以提供除了水質(zhì)量控制之外的用于表面去污的氧化、殺真菌或殺菌活性。
[0029]用于電化學處理的原料液可包含約0.2g/L，高至飽和氯化鉀的量的KCl。例如，在一些實施方案中，原料液可包含約0.2g/L至約200g/L，或約0.2g/L至約20g/L，或約0.2g/L至約10g/L，或約0.2g/L至約5g/L，或約0.2g/L至約3g/L的范圍的KCl。在一些實施方案中，所述原料液包含飽和氯化鉀。在一些實施方案中，所述原料液包含約0.5g/L至約20g/L或約0.5g/L至約5g/L的KCl。在一些實施方案中，原料液為氯化鉀基電解質(zhì)與碳酸鉀(和/或碳酸鈉)的稀釋溶液以及任選的磷酸鉀的混合物。例如，除了 KCl = K2CO3、KHCO3 (和/或NaHCO3)之外，原料液還可包含另外的K3P04、KH2PO4和Κ2ΗΡ04。當將KCl與另外的電解質(zhì)(例如，NaCl)混合時，優(yōu)選地KCl為主要的鹽。例如，與任何其他電解質(zhì)相比，原料液具有更多的KCl。在一些實施方案中，所述原料液包含(全部)約0.2g/L至約5g/L的碳酸鉀(和/或碳酸鈉)和/或磷酸鉀，或者在一些實施方案中，約0.5g/L至約3g/L。碳酸鉀(和/或碳酸鈉)和/或磷酸鉀(全部)的添加直接影響通過基于隔膜的電解池產(chǎn)生的營養(yǎng)液中的氧富集水平。在一些實施方案中，以穩(wěn)定溶液的量包括碳酸鉀或碳酸鈉和/或碳酸氫鉀或碳酸氫鈉，其在臨近使用時未產(chǎn)生溶液的情況下特別有益。
[0030]不受理論束縛，通常包含碳酸鹽、碳酸氫鹽、碳酸和溶解CO2的溶解的無機碳(DIG)提供了通過本文描述的溶液和組合物的目標pH值范圍中低或最低緩沖容量。然而，這些溶液被有效穩(wěn)定，使得溶液和組合物不依賴“按需”生產(chǎn)。穩(wěn)定效應(yīng)可能部分地由于DIC的游離自由基清除能力以因此表現(xiàn)出HOCl的分解。
[0031]可通過電解池處理原料液以產(chǎn)生電化學處理的溶液?；诟裟さ碾娊獬乜捎糜陔娀瘜W處理；然而，可使用其他具有分開的陽極室和陰極室的電解池。例如，sterilox"
2200或SteH1xli 2300可用于電化學處理。操作電化學池的方法在第7，303，660號、
第7，828，942號、第6，770, 593號和第7，335，291號、第7，897，023號美國專利和WO2004040981中公開，其各自以其整體內(nèi)容通過引用并入本文。在本文可使用這類方法。
[0032]通過電化學處理產(chǎn)生的溶液具有預(yù)定的鹽度水平、pH值和游離有效氯(AFC)濃度。由于單獨的Cl或使用鹽的添加(如描述的)的電化學過程，產(chǎn)生具有目標pH值和以AFC形式檢測的總氧化劑的稀釋(即，低于1.5g/L的總?cè)芙夤腆w)營養(yǎng)液。在(共同地)添加碳酸鉀(和/或碳酸鈉)和/或磷酸鉀的情況下溶解氧含量可達到130至300%飽和度，例如在碳酸鹽或碳酸鹽添加劑至前體溶液的情況下為130%至約200%。
[0033]在一些實施方案中，溶液使用穩(wěn)定量的諸如鈉、鉀、鈣或鎂的堿金屬或堿土金屬的碳酸氫鹽或碳酸鹽。在一些實施方案中，在次氯酸的形成之前加入碳酸氫鹽或碳酸鹽(例如，通過電化學處理)，并且在其他實施方案中，在次氯酸的形成之后將碳酸氫鹽或碳酸鹽加入至溶液。例如，可將碳酸氫鹽或碳酸鹽加入至前體溶液、電解質(zhì)和/或最終溶液。
[0034]可以“穩(wěn)定量”加入碳酸鹽和碳酸氫鹽，能參考溶液隨時間的pH值或AFC含量的變化來測定所述“穩(wěn)定量”。通常，如果在約6個月的時間內(nèi)AFC的量沒有降低低于初始值的約75%則認為溶液是穩(wěn)定的。在一些實施方案中，AFC含量從溶液的生產(chǎn)日期起至少一年保持穩(wěn)定。此外，可參考PH值測定溶液的穩(wěn)定性。通常，如果在約6個月的時間內(nèi)pH值沒有變化I個單位則認為溶液是穩(wěn)定的。在一些實施方案中，PH值從溶液的生產(chǎn)日期起至少一年保持穩(wěn)定。為了更大的穩(wěn)定性應(yīng)在20°C或更低的下儲存溶液。20°C是用于測定穩(wěn)定性的參考溫度。應(yīng)在UV光和溶解氣體的擴散不可滲透的儲存容器中儲存溶液。
[0035]能參考AFC含量確定碳酸鹽或碳酸氫鹽的穩(wěn)定量。例如，以相對于AFC水平約1:2的摩爾比將穩(wěn)定量的碳酸鹽或碳酸氫鹽并入溶液。在一些實施方案中，以相對于AFC含量(例如，次氯酸含量)至少等摩爾量將碳酸氫鹽或碳酸鹽并入溶液。在其他實施方案中，以相對于AFC含量2:1、5:1或更多并入碳酸氫鹽/碳酸鹽。在一些實施方案中，不使用或者以有限量存在諸如磷酸鹽緩沖劑的可影響AFC含量的其他組分。
[0036]例如，對于具有約200ppm至約500ppm的AFC含量的溶液,可以約300mg/L至約1500mg/L的量并入碳酸鹽或碳酸氫鹽以穩(wěn)定溶液。在一些實施方案中，通過并入約400mg/L至約1000mg/L的碳酸鹽或碳酸氫鹽來穩(wěn)定這類溶液。在一些實施方案中，堿金屬或堿土金屬的碳酸氫鹽或碳酸鹽的加入提供了增強的殺菌效果，特別是在高有機負載的存在下。
[0037]在一些實施方案中，營養(yǎng)液(IX濃度)包含至少98.7重量％ (例如，至少99.8重量％ )的水，不大于0.2重量％ (例如，不大于0.1重量％ )的氯化鉀,不大于I重量％(例如,不大于0.1重量％ )的次氯酸和高至0.003重量％的溶解氧。在一些實施方案中，pH值范圍為約3.5至約9.0和約4.0至8.0，并且氧化劑含量為約I至約10，OOOppm。例如，在一些其中優(yōu)選高氧化劑含量的實施方案中，溶液可具有200ppm至約10，OOOppm,或約400ppm至約6，OOOppm,約600ppm至約2000ppm,或約800ppm至約lOOOppm。在低氧化劑含量是優(yōu)選的情況下，溶液可具有Ippm至約200ppm, 5ppm至約10ppm, 1ppm至約50ppm或Ippm至約20ppm，或約Ippm至約lOppm。氧化劑包括但不限于次氯酸、一氧化二氯、氧以及碳酸氫根和過氧碳酸根。
[0038]在一些實施方案中，通過NaCl的電化學處理制備營養(yǎng)液，后處理添加K2C03、KHCO3> NaHC03、KH2PO4和/或Κ2ΗΡ04。在一些實施方案中，如第7，897，023號美國專利描述的進行NaCl溶液的電化學處理，其以其整體內(nèi)容通過引用并入本文。
[0039]在一些實施方案中，并入其他組合物以獲得包括粘度的期望的性質(zhì)。例如，在一些實施方案中，電解后加入基于粘土的試劑或載體以增強溶液性質(zhì)。粘土成分的添加通過給予剩余抗微生物活性和遞送宏量和微量營養(yǎng)素來增強制劑性質(zhì)。粘土材料通常與溶液相容并且提高粘度。根據(jù)這些實施方案的其他益處包括由于對植物表面增強的剩余效應(yīng)產(chǎn)生的延長抗真菌活性、增強真菌孢子附著的抑制和預(yù)防真菌感染，和添加營養(yǎng)素或宏量元素以增強生長。
[0040]粘土組合物和制劑是本領(lǐng)域熟知的并且可包括諸如鐵、鋅、銅、錳、鑰和硼的微量營養(yǎng)素以及諸如氮、磷和鋰的宏量營養(yǎng)素。根據(jù)本發(fā)明可使用的示例性組合物在第8，017，158號美國專利、第7，906，131號美國專利、第7，080，481號美國專利、第6，939，357號美國專利中描述，其各自通過引用并入本文。在一些實施方案中，載體組合物包含高嶺土、水輝石粘土、氧化鋁、氧化鋅和硅酸鋁的一種或多種。組合物和制劑可包含最佳量的二氧化硅、鈣、鎂和硫，包括硅酸鈣和亞硫酸鎂。在一些實施方案中，以與粘土材料的漿液形式并入電化學處理的營養(yǎng)液(例如，2%至50重量％的粘土，或5%至約40重量％的粘土，或10至30重量％的粘土 )，例如，高嶺土或水輝石粘土。在一些實施方案中，以與硅基粘土材料的溶膠形式并入電化學處理的營養(yǎng)液(例如，諸如水輝石粘土的0.5重量％至約2重量％的粘土)。在一些實施方案中，組合物具有約5cp或1cp至約2，OOOcp的粘度，或者在其他實施方案中，約1cp至約5000cp。在一些實施方案中，粘度可為約20cp至約500cp,或約20cp至約10cp。
[0041]盡管溶液可包含或基本上包含次氯酸作為活性劑，但在一些實施方案中，溶液可包含其他次鹵酸(例如，HOBr或其混合物)。在一些實施方案中，溶液包含其他氧化種類或自由基產(chǎn)生種類，例如次氯酸鹽、氫氧化物、H2O2和O3等。
[0042]調(diào)整營養(yǎng)液性質(zhì)以適應(yīng)應(yīng)用要求。例如，對于在它們的發(fā)芽之前的種子的預(yù)處理(例如，根據(jù)本文描述的方法)，溶液具有大于400ppm或大于500ppm的高氧化劑含量。例如，在各個實施方案中，氧化劑含量能為500ppm至1200ppm(例如,約lOOOppm,或約800至約1200ppm)并且pH值為4-6(例如，約5，或4.5至5.5)。在其他實施方案中，溶液具有高至約10，OOOppm的氧化劑含量，例如，用于葉片休克療法的薄霧形式或以用于葉片處理的灌溉水添加劑形式的應(yīng)用時。根據(jù)種子類型和它們對濕度的敏感性，可使用營養(yǎng)液沖洗種子或?qū)ΨN子噴霧，或者將種子浸入營養(yǎng)液。在種子發(fā)芽階段，溶液具有相對低的氧化劑含量，例如，約I至約5ppm，并且pH值為約7至約8。在植物生長階段，溶液可具有低的氧化劑，例如，約I至約5ppm，并且應(yīng)用溶液的總?cè)芙夤腆w和pH值值取決于受處理的植物類型，并且在各個實施方案中包括約5.8至約7.5的pH值，并且電導(dǎo)率為約1.5至3mS/cm。
[0043]諸如pH值、總?cè)芙夤腆w和氧化劑含量的營養(yǎng)液的參數(shù)由處理方案控制。本文描述的系統(tǒng)提供產(chǎn)生3.5至9的pH值范圍和5至10，OOOppm的總氧化劑含量的溶液的能力。
[0044]不期望受理論束縛，本發(fā)明的組合物和溶液提供包括硫化氫、鐵、錳和有機污染物的水雜質(zhì)的氧化。營養(yǎng)液可通過提供包括氧和鉀的包含生長促進元素的營養(yǎng)素來源以有效增強植物生長和種子發(fā)芽，并且可通過刺激它們的免疫系統(tǒng)以對抗傳染病從而有效促進植物和種子健康。營養(yǎng)組合物或溶液還可通過灌溉水以有效預(yù)防或減少來自水和空氣傳播植物病原體的植物疾病的風險，和/或通過消毒微生物病原體以有效提高種子發(fā)芽率，和/或以有效預(yù)防包括噴霧器、水線和貯水池的水灌溉系統(tǒng)中微生物生物膜的構(gòu)建和霉病傳播，和/或能通過減少生物膜和水生病原體的構(gòu)建以有效增加在封閉的灌溉系統(tǒng)中再利用的水的量。
[0045]可使用任何合適設(shè)備將營養(yǎng)組合物或溶液直接和/或間接應(yīng)用于植物、植物部分、生長媒介、塊莖或種子，所述設(shè)備例如噴霧設(shè)備、霧化設(shè)備或浸泡設(shè)備。在一些實施方案中，以濃縮商業(yè)制劑形式制備溶液(相對于本文公開的溶液性質(zhì)濃縮)，在應(yīng)用于農(nóng)作物之前稀釋。例如，在使用之前可將商業(yè)制劑稀釋5倍、10倍、100倍或200倍或更多倍?？梢云垦b形式提供濃縮商業(yè)制劑，并且在如本文描述穩(wěn)定的情況下，可具有一年或更多的保質(zhì)期。穩(wěn)定的次氯酸溶液的制備在U.S.2012/0232616中進一步描述，其通過引用并入本文。
[0046]可使用任何合適的容器將穩(wěn)定的溶液(包括濃縮形式)包裝用于儲存或銷售，例如任何合適的塑料或玻璃瓶，或袋(例如，塑料袋)。容器可為透明的或不透明的使得光不可穿透它們，并且可為任何單位體積，例如約100ml、約125ml、約250ml、約0.5升、約I升、約5升、約20升或更大。
[0047]可以商業(yè)可得的制劑形式或者以與其他活性化合物的混合物形式使用營養(yǎng)液，所述活性化合物例如生長調(diào)節(jié)物質(zhì)、肥料、殺真菌劑、殺菌劑、殺蟲劑、殺線蟲劑、殺螨劑、消毒劑、引誘劑或化學信息素。
[0048]在另一方面中，本發(fā)明提供了用于通過將本發(fā)明的組合物或溶液應(yīng)用于植物、植物部分、和/或這樣的植物和/或植物部分周圍的區(qū)域生長、護理和保持植物和/或農(nóng)作物的方法。事實上，能使用本發(fā)明該方面的營養(yǎng)組合物處理任何植物以促進生長和預(yù)防或減少許多植物疾病。處理能用于單個植物部分、植物組織培養(yǎng)物、單個植物、植物組或整塊田的農(nóng)作物植物。例如，在各個實施方案中，將溶液應(yīng)用于一種或多種的馬鈴薯植物、番茄植物、甜菜、油菜、草莓、鷹嘴豆、扁豆、西蘭花、蘆筍、卷心菜、花椰菜、草坪草、煙草、菠菜、胡蘿卜、人參、蘿卜、棉花、大豆、玉米、大米、小麥、豌豆、蘋果樹、橙子樹和包括一品紅的觀賞植物、矮牽牛和玫瑰，或它們的根、根莖、塊莖、球莖或種子等?；蛘呋虼送?，將溶液應(yīng)用于任何前述的繁殖材料以使其免受疾病和增強生長和/或發(fā)育。
[0049]可在植物生長期間的播種時或在播種后通過葉噴霧或霧化應(yīng)用或在壟溝應(yīng)用營養(yǎng)組合物或溶液，在應(yīng)用時單獨地或與其他活性化合物混合在一起。例如，可在種子發(fā)芽前或在根與土壤基礎(chǔ)后直接將單獨的或結(jié)合其他活性化合物的營養(yǎng)組合物或溶液引入至土壤。用于將溶液應(yīng)用于土壤的方法包括確保營養(yǎng)液滲透土壤的任何合適方法，例如，育苗盤應(yīng)用、壟溝應(yīng)用、土壤浸濕、土壤注射、滴流灌溉、通過灑水裝置或中心樞軸應(yīng)用和并入土壤(撒施或帶撒(broad in band))。
[0050]在各個實施方案中，應(yīng)用營養(yǎng)液用于治療和控制和/或預(yù)防真菌和細菌疾病，包括絲核菌屬(Rhizoctonia spp.)(例如，紋枯病菌(Rhizoctonia solani))、腐霉屬(Pythium spp.)(例如，終極腐霉(Pythium.Ultimum))、鐮孢菌屬(Fusarium spp.)、黃萎病菌屬(Verticiilium spp.)、鏈格抱屬(Altemaria spp.)(例如，Aiternariasolan1、Aiternaria brassicieoia)、疫霉屬(Phytophthora spp.)(例如，晚疫病菌(Phytophthora infestans))、絲囊霉屬(Aphanomyces)、尾抱菌屬(Cercospora)、根霉屬菌(Rhizopus)、菌核屬(Sclerotium)、麥角菌(ergot)、殼二胞菌屬(Ascochyta)、炭疽病(Anthracnose)、致病疫霉菌(Phytophthora infestans)、終極腐霉菌(Pythium ultimum)、葡萄抱菌(Botrytis cinerea)、Colietotrichum cocodes、瓜黑星病菌(Ciadosporiumcucumerinum)、褐腐病菌(Moniiiiiia fructicola)、梨黑星病(Venturia pyrina)、燕麥食酸菌(Acidovorax avenae)、假單胞菌(Pseudomonas) syritigae、野油菜黃單胞菌(Xanthomonas campestris)、歐文氏桿菌(Ervvinia carotovora)、棒形桿菌屬(Clavibacter michigaiiense)、霜霉病菌(Plasmopara viticola)、白粉病(Sphaerothecafuliginea)、葡萄鉤絲殼(Uncinula necator)和寄生霜霉(Peronospora parasitica)。
[0051]在一些實施方案中，營養(yǎng)組合物或溶液用于支持水栽培植物生長。水栽培法是使用礦物溶液使植物無土生長的方法。例如，可使它們的根在單獨的或包含諸如砂礫、巖棉(礦物棉)、磚碎片、火山灰粗玻巖、燒制粘土顆粒、聚苯乙烯花生、椰子殼、浮石、木質(zhì)纖維、蛭石或珍珠巖的惰性媒介的礦物營養(yǎng)液中以使陸生植物生長。在水栽培系統(tǒng)中，植物直接從水中吸收無機離子形式的必需礦物質(zhì)，并且植物生長不需要土壤。
[0052]氣味管理和水管理仍然是水栽培法的問題。本文描述的營養(yǎng)液可減少水攝取量而對植物無不良影響并且還在水再利用情況下減少水需求量，因此節(jié)約成本和勞動力。本發(fā)明的營養(yǎng)液還能用于控制不期望的氣味。
[0053]因此，在各個實施方案中，本發(fā)明包括使用單獨的或組合形式的營養(yǎng)液，水栽培系統(tǒng)中的其他活性成分向植物提供營養(yǎng)素并且控制細菌和/或真菌生長和相關(guān)氣味。例如，通過水栽培系統(tǒng)連續(xù)或間歇使單獨的或結(jié)合其他活性成分的營養(yǎng)液循環(huán)。在一些實施方案中，通過水栽培系統(tǒng)間歇使單獨的或結(jié)合其他活性成分的營養(yǎng)液循環(huán)，例如，在農(nóng)作物的新播種開始時、在農(nóng)作物的生長期，和/或在農(nóng)作物生長期結(jié)束時或接近收獲時?；蛘撸s每天一次、每周一次、或約每月一次通過水栽培系統(tǒng)循環(huán)營養(yǎng)液。因此，在各個實施方案中，每月應(yīng)用一次至約十次本發(fā)明的溶液或組合物。在一個實施方案中，以葉噴霧形式將單獨的或結(jié)合其他活性成分的營養(yǎng)液應(yīng)用于水栽培系統(tǒng)中的植物。
[0054]在一個實施方案中，將營養(yǎng)液引入至水栽培系統(tǒng)以治療水栽培系統(tǒng)常見的植物疾病，所述疾病包括但不限于由于黃萎病枯萎(Verticiliium wilt)產(chǎn)生的立枯??；常由疫霉屬(Phytophthora spp)導(dǎo)致的根腐?。怀Ｓ社牥鷮?Fusariura spp)導(dǎo)致的冠和莖腐爛；由葡萄孢屬(Botrytis)、菜豆殼球孢(Macrophomina phaseoli)、疫病菌(Phytophthora)、腐霉屬(Pythium)、紋枯病菌(Rhizoctonia solani)、齊整小菌核(Sclerotium rolfsii)或正串珠霉菌(Thieiav1psis)導(dǎo)致的立枯病；由根腫病菌(Plasmod1phora brassicae)導(dǎo)致的棒狀硬化根；由白粉菌目(Erysiphaies)的真菌導(dǎo)致的白粉病；由黃瓜早疫病菌(Alternaria solani)導(dǎo)致的早疫??；和由柄銹菌目(Pucciniales)的真菌導(dǎo)致的銹病。在這類病原體或疾病跡象明顯的情況下,可如上所述應(yīng)用溶液以減少或控制疾病。
[0055]在其他實施方案中，應(yīng)用營養(yǎng)組合物以保護或增強收獲后的植物或農(nóng)作物，例如，從收獲后至通過運輸銷售給消費者的時間。在田間處理期間影響收獲的疾病以及收獲后儲存期間腐爛的適當控制對最小化可銷售農(nóng)作物的損失至關(guān)重要。發(fā)達國家約15%的總農(nóng)業(yè)產(chǎn)量由于這些原因而損失。在發(fā)展中國家收獲后疾病是甚至更大的問題，其中它能占高至40%的總產(chǎn)量。例如，諸如菠菜、萵苣、苜蓿芽、香芹、香菜、柑橘、草莓、香蕉、桃和芒果的農(nóng)作物在收獲后常變?yōu)樯镂廴镜摹Ｎ廴灸茉谑斋@前(例如，通過在采摘/收獲時出現(xiàn)的寄生蟲)、收獲過程中(例如，當污染物由人為干預(yù)或機械收割機引入時)和收獲后(例如，在孢子和寄生蟲定居在收獲產(chǎn)品的情況下)開始。生物污染物能由損害農(nóng)作物的真菌、霉菌或細菌引起并且導(dǎo)致可銷售產(chǎn)品產(chǎn)量的損失。更糟糕地，生物污染物能由對人類致病的生物體引起，包括大腸桿菌(Escherichia coli)和沙門氏桿菌(Salmonella)。如果該類型的污染物未被發(fā)現(xiàn)，并且污染的農(nóng)作物被消費，則可導(dǎo)致人類疾病的爆發(fā)。
[0056]因此，在各個實施方案中，應(yīng)用營養(yǎng)組合物或溶液用于預(yù)防和控制水果、蔬菜和植物的收獲后腐爛和污染。在一個實施方案中，可將營養(yǎng)液噴淋或噴霧在水果、蔬菜或植物上。在另一實施方案中，將水果、蔬菜或植物浸入營養(yǎng)液。在另一實施方案中，本發(fā)明提供了將收獲的水果、蔬菜、植物或其部分浸入營養(yǎng)液以保持收獲的水果或蔬菜處于含水和無疾病狀態(tài)。在一些實施方案中，在運輸和儲存之前如上所述處理收獲的水果、蔬菜和植物以根除任何這種生物污染物或活害蟲。
[0057]在另一方面中，本發(fā)明提供了用于制備氧富集鉀基營養(yǎng)液或組合物的方法。所述方法包括將碳酸鹽或碳酸氫鹽(如描述的)并入用于電化學處理的KCl電解質(zhì)，或直接并入包含次氯酸(例如，H0C 1)的Cl的電解溶液。例如，可使用水或包含碳酸氫鹽或碳酸鹽的水溶液稀釋電解溶液或其他次鹵酸溶液。在其他實施方案中，將稀釋的次鹵酸溶液(例如，具有期望的AFC含量)加入至包含干燥堿金屬或堿土金屬的碳酸氫鹽或碳酸鹽的容器。
[0058]能根據(jù)生成溶液期望的AFC含量將碳酸鹽或碳酸氫鹽加入至干燥的電解質(zhì)。在約6至9Amps的電流下通過使包含碳酸鹽/碳酸氫鹽的Cl溶液通過半滲透陶瓷膜分開的涂覆鈦電極來制備次氯酸溶液。鹽水的電化學處理例如在第7，303，660號美國專利、第7，828，942號美國專利和第7，897，023號美國專利中描述，其通過引用并入本文。
[0059]如已經(jīng)描述的，然后能并入諸如基于粘土的載體的載體組合物。
[0060]下列非限制性實例對本發(fā)明的一些實施方案進行示例。
實施例
[0061]實施例1:氧富集的鉀基次氯酸的殺菌和殺真菌活性
[0062]通過處理KCl，2g/l通過基于隔膜的電解池制備次氯酸的氧富集鉀基溶液。通過調(diào)整陰極電解液局部放電并且再循環(huán)通過陽極室來制備最終PH值為5.75-6.75和200±20ppm氧化劑含量的溶液。溶解氧飽和度從130%變?yōu)?60%。根據(jù)溶液pH值，營養(yǎng)液的電導(dǎo)率從1.5mS/cm變?yōu)?.0mS/cm。測試產(chǎn)生溶液的殺菌作用。
[0063]評價當噴霧(霧化的)時本發(fā)明溶液(在200ppm AFC的次氯酸濃度和5.75-6.75的pH值范圍下)對農(nóng)作物病原體假單胞菌(Pseudomonas)種類的殺菌作用，其在10 X 1cm2的瓷磚上以18 4CFU放置并且放置在各個位置，在50CmX30Cm的矩形區(qū)域內(nèi)垂直或水平。在使用本發(fā)明的溶液噴霧并且放置Ih后，常發(fā)現(xiàn)所有載體上的假單胞菌(Pseudomonas)計數(shù)低于檢測極限(21ogltl CFU/ml)。與沒有使用電解溶液處理的瓷磚相比，這些結(jié)果顯示當噴霧時溶液對假單胞菌(Pseudomonas)種類產(chǎn)生大于61og1(lCFU/ml的減少。
[0064]在實驗室試驗中測試溶液(在180ppm AFC的次氯酸濃度和5.75-6.75的pH值范圍下)對兩種真菌農(nóng)作物病原體假絲酵母菌(Candida)和曲霉菌屬(Aspergillus)的殺真菌活性。將真菌懸浮液(Iml)加入至Iml的無菌蒸餾水并在20°C下將一系列范圍加入8ml的電解溶液。在5mins的暴露時間之后，使用標準淬滅溶液中和Iml樣品。連續(xù)稀釋所有樣品，在胰酶大豆瓊脂上析出，在37°C下孵化3天并計算菌落形成單位。結(jié)果顯示溶液在5分鐘內(nèi)對兩種真菌農(nóng)作物病原體產(chǎn)生大于log4殺死作用(參見下列表格)。
[0065]
【權(quán)利要求】
1.營養(yǎng)組合物，其包含足以促進植物或農(nóng)作物生長或健康的次氯酸和鉀鹽以及任選的載體組合物。
2.如權(quán)利要求1所述的組合物，其包含通過氯化鉀溶液的電化學處理產(chǎn)生的溶液。
3.如權(quán)利要求2所述的組合物，其還包含碳酸鉀或碳酸鈉和/或碳酸氫鉀或碳酸氫納。
4.如權(quán)利要求2或3所述的組合物，其還包含磷酸鉀。
5.如權(quán)利要求2至4中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述電化學處理的原料液包含濃度為至少約0.2g/L的KCl溶液。
6.如權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述原料液包含濃度為約0.2g/L至約200g/L的KCl。
7.如權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述原料液包含濃度為約0.2g/L至約10g/L的KCl。
8.如權(quán)利要求2至7中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述原料液為氯化鉀電解質(zhì)與碳酸鉀和/或碳酸鈉的稀釋溶液的混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的組合物，其中所述原料液還包含磷酸鉀。
10.如權(quán)利要求2至9中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中KCl是主要的鹽。
11.如權(quán)利要求8或9所述的組合物，其中所述原料液包含約0.2g/L至約5g/L的碳酸鉀和/或碳酸鈉以及任選的磷酸鉀。
12.如權(quán)利要求11所述的組合物，其中所述鈉碳鉀和/或鈉碳鈉穩(wěn)定所述溶液的PH和/或所述次氯酸的含量。
13.如權(quán)利要求2至12中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述電解溶液在基于隔膜的或基于膜的電解池中通過電解產(chǎn)生。
14.如權(quán)利要求1至13中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述組合物為具有1.5g/L或更少的溶解固體的溶液。
15.如權(quán)利要求14所述的組合物，其中所述溶液具有130%至300%飽和度的溶解氧含量。
16.如權(quán)利要求1至15中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中在電化學處理后加入碳酸氫鹽或碳酸鹽。
17.如權(quán)利要求1至16中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中以相對于次氯酸含量的至少等摩爾量將碳酸氫鹽或碳酸鹽并入所述溶液。
18.如權(quán)利要求17所述的組合物，其中以相對于游離有效氯含量約1:2的比例并入所述碳酸氫鹽或碳酸鹽。
19.如權(quán)利要求1至18中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述組合物是包含至少98.7重量％的水、不大于0.2重量％的氯化鉀、不大于I重量％的次氯酸和高至0.003重量％的溶解氧的溶液。
20.如權(quán)利要求19所述的組合物，其中所述溶液的pH范圍為約3.5至約9.0。
21.如權(quán)利要求20所述的組合物，其中所述溶液的pH為約4.0至約8.0。
22.如權(quán)利要求1至21中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述氧化劑含量為約5至約 10，OOOppmo
23.如權(quán)利要求22所述的組合物，其中所述氧化劑含量為20ppm至約1200ppm。
24.如權(quán)利要求22至23中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述氧化劑包括次氯酸、一氧化二氯、氧以及碳酸氫根和過氧碳酸根。
25.如權(quán)利要求23所述的組合物，其中所述溶液用于種子在其發(fā)芽之前的預(yù)處理，并且所述溶液具有500至1200ppm的氧化劑含量和約4至6的pH值。
26.如權(quán)利要求23所述的組合物，其中所述溶液用于植物生長，并且所述溶液具有I至約5ppm的氧化劑含量，和約5.8至約7.5的pH值，以及約0.25至3mS/cm的電導(dǎo)率。
27.如權(quán)利要求1至21中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述溶液以濃縮形式包裝。
28.如權(quán)利要求27所述的組合物，其中所述組合物濃縮至少5倍。
29.如權(quán)利要求1至28中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述載體組合物包含基于粘土的材料。
30.如權(quán)利要求29所述的組合物，其中所述基于粘土的材料為高嶺土、水輝石粘土或娃基粘土材料。
31.如權(quán)利要求30所述的組合物，其中所述組合物為漿液或溶膠。
32.用于生長、維持和/或保持植物和/或植物部分的方法，其包括將權(quán)利要求1至31中任一權(quán)利要求所述的組合物應(yīng)用至所述植物和植物部分。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述植物選自馬鈴薯植物、番茄植物、包括小麥的谷物、甜菜、油菜、草莓、鷹嘴豆、扁豆、西蘭花、蘆筍、卷心菜、花椰菜、草坪草、煙草、菠菜、胡蘿卜、人參、蘿卜、豌豆和包括一品紅的觀賞植物、矮牽牛和玫瑰。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述植物部分為種子。
35.如權(quán)利要求32至34中任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過將種子或植物部分浸入溶液中應(yīng)用所述組合物。
36.如權(quán)利要求32至34中任一權(quán)利要求所述的方法，其中通過噴霧、霧化或噴薄霧應(yīng)用所述組合物。
37.如權(quán)利要求32所述的方法，其中在所述植物生長過程中在播種時或在播種后在壟溝中應(yīng)用所述組合物。
38.如權(quán)利要求32所述的方法，其中在種子發(fā)芽之前或在根與土壤接觸之后直接將組合物引入至土壤。
39.如權(quán)利要求32至38中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在應(yīng)用組合物之前或期間所述植物或植物部分顯示由真菌或細菌疾病引起的疾病跡象。
40.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述營養(yǎng)組合物用于支持水栽培植物生長。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中通過水栽培系統(tǒng)連續(xù)地或間歇地使所述營養(yǎng)組合物循環(huán)。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中在植物的新播種開始、在植物的生長期期間和/或在植物的生長期結(jié)束時或接近收獲時間使所述營養(yǎng)組合物循環(huán)。
43.如權(quán)利要求32所述的方法，其中應(yīng)用所述營養(yǎng)組合物以保護或增強收獲后的植物或植物部分。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中所述植物選自菠菜、萵苣、苜蓿芽、香芹、香菜、柑橘、草莓、香蕉、桃和芒果。
45.如權(quán)利要求43或44所述的方法，其中將所述組合物噴霧或霧化至所述農(nóng)作物或植物上。
46.如權(quán)利要求43或44所述的方法，其中將所述植物浸入所述營養(yǎng)組合物中。
47.用于制備權(quán)利要求1至31中任一權(quán)利要求所述的營養(yǎng)組合物的方法，其包括:將碳酸鹽或碳酸氫鹽并入KCl電解質(zhì)以制備原料液以及電解所述原料液。
48.用于制備權(quán)利要求1至31中任一權(quán)利要求所述的營養(yǎng)組合物的方法，其包括:電解KCl溶液以及并入足以使所產(chǎn)生的次氯酸穩(wěn)定的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽。
【文檔編號】A01N59/00GK104080338SQ201380004912
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月6日
【發(fā)明者】斯維特拉娜·帕尼徹瓦, 馬克·N·薩姆普森, 羅納恩·斯塔普利頓, 史蒂文·劉易斯·肖特, 保羅·特勒爾 申請人:普里科爾股份有限公司