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CN109153619A - 肥料组合物 - Google Patents

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CN109153619A
CN109153619A CN201780029969.3A CN201780029969A CN109153619A CN 109153619 A CN109153619 A CN 109153619A CN 201780029969 A CN201780029969 A CN 201780029969A CN 109153619 A CN109153619 A CN 109153619A
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CN
China
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fertilizer
basic
growth
amino acid
monophosphate
Prior art date
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Application number
CN201780029969.3A
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T·奈斯霍姆
M·霍尔姆隆德
J·奥伦德
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Laivo Co
Original Assignee
Laivo Co
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明涉及一种肥料，其包含至少一种碱性L‑氨基酸，例如精氨酸或赖氨酸，其中大部分所含的碱性L‑氨基酸作为其单磷酸盐存在。碱性L‑氨基酸磷酸盐可与粘合剂组合和/或以具有作为包衣的最外层提供。本发明还涉及通过使碱性L‑氨基酸磷酸盐用于植物来促进植物生长的方法。

Description

肥料组合物
技术领域
本发明涉及能够促进植物生长的肥料、通过将所述肥料提供给种子或植物来促进植物生长的方法以及某些氨基酸磷酸盐/酯作为肥料的用途。
技术背景
原则上从农业和园艺的第一天起就应用改善土壤和/或生长条件的方法。从对机制的非常有限的理解开始，人们认识到来自家畜如牛的废物改善了田间作物的生长。由于氮、钾和磷被确定为有效施肥土壤所需的关键组分，商业制剂变得广泛可得，并且多即是少的原则通常应用数十年，导致现在众所周知的过量施肥的效果。虽然包括氮、钾和磷以及各种其他矿物质营养素的制剂仍然构成大多数植物培养的标准，但是研究正在不断改进关于肥料组合物的精制，以为植物提供其最佳生长所需的物质。已经开发了特别设计的用于某些植物的组合物，还提供了不同的形式，例如液体和干燥制剂，以平衡期望的生长、应用的可行性和最小的环境影响。
一种减少肥料的有害环境影响以及尤其是减少矿物营养素向接受生态系统的泄露的方法是开发组合物，所述组合物提供活性组分的缓慢释放或延迟释放。此类组合物通常称为控释制剂。
已经提出矿物质营养盐的包衣作为减缓释放的一种方式。作为一种常见的机制，包衣的作用通常只是延缓包封的营养素的释放——在早期阶段，包衣防止任何的营养素释放，且一旦“被打开”或被消耗，全部营养素就会立即变得可用。理论上，这种释放的营养素可以被培养的植物利用，或者，如果量超过需要量，则可能会泄漏到环境中。在极端情况下，大剂量的营养素或肥料组合物可能对植物有毒。
因此，包衣技术中的一个持续挑战是提供以适合培养植物需要的速率延长至一个延长的时间段的释放。
EP 0509030涉及固体肥料组合物，其包含金属盐形式的微量营养素以及至少一种水溶性硝酸盐。记载了一种方法，其包括制备适合与常量营养素肥料组合物混合的干燥聚集体的形式的微量营养素肥料组合物，该方法包括干混，而不大量添加至少2种选自Cu、Mn、Zn、Co和Mo的金属的水盐以及至少一种水溶性硝酸盐，所述水溶性硝酸盐不是所述金属的盐的形式。所述微量营养素和所述常量营养素之间的比例应该明显高于作物植物需要的所述微量营养素和所述常量营养素的比率，以获得紧密混合的微量营养素混合物。将得到的微量营养素混合物与粘合剂混合，得到呈干燥聚集体形式的所述微量营养素肥料组合物。
尽管有现有技术的教导，但在该领域仍然需要替代的肥料组合物，其避免或至少减少上述毒性，该毒性有时与一次给予中大量营养素的施用有关。还需要新的肥料组合物，其提供营养素的持续释放，因此适合于较不频繁地添加到生长的植物中。
发明内容
本发明涉及新型肥料，其满足一个或多个上述需求。
因此，本发明涉及包含至少一种碱性L-氨基酸的肥料，该肥料是固体组合物，其中相当大部分的所含碱性L-氨基酸作为其单磷酸盐/酯存在。
此外，本发明涉及促进植物生长的方法，该方法包括使种子或植物可获得本发明肥料。
最后，本发明涉及用作肥料的碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯。
本发明的其他实施例、细节和优点将从从属权利要求以及下面的详细描述和实验部分中显现。本文中呈现和说明的所有实施方案都适用于本发明的所有方面。
定义
术语“植物”在本文中以广义使用，表示植物的属种或种类。
本文所用的术语“氨基酸”包括其衍生物或修饰形式。
术语“磷酸盐/酯”在本文中以其常规含义使用，即用于四面体PO4(磷酸盐/酯)结构单元的盐或酯。
术语“精氨酸单磷酸盐/酯”或“ArgP”有时用于精氨酸的单磷酸盐/酯。
术语“赖氨酸单磷酸盐/酯”或“LysP”有时用于赖氨酸的单磷酸盐/酯。
附图说明
图1示出了根据本发明制备的L-精氨酸磷酸盐一水合物晶体的XRD衍射图。
图2A-C示出了不同类型的含精氨酸化合物对发芽和生长的影响。
图3示出了具有种子的示例性支持生长的产品和本发明的包含精氨酸单磷酸盐肥料的珠粒。
图4示出了将本发明的精氨酸单磷酸盐与市售肥料组合物进行比较时生长的效果。
图5示出了精氨酸-HCl和精氨酸单磷酸盐各自对松树幼苗生长的影响。
图6示出了根据本发明制备的赖氨酸磷酸盐一水合物晶体的XRD衍射图。
图7A-C示出了未施用本发明的赖氨酸单磷酸盐肥料的情况下(1)和施用本发明的赖氨酸单磷酸盐肥料的情况下(2)各自的松树幼苗的发芽率、干重和照片。
图8示出了一个生长季后松树幼苗的枝条和根的干重。
图9A-C示出了苏格兰松(欧洲赤松(Pinus sylvestris))、挪威云杉(欧洲云杉(Picea abies))和扭叶松(Contorta pine)(美国黑松(Pinus contorta))的总生物质，其中(1)无肥料，(2)用现有技术产品施肥；或(3)根据本发明施肥。
图10示出了松树在田间生长约1年后的泥炭土塞的照片，其示出了田间根。
图11示出了根据实施例10获得的根据本发明施肥的(1)以及用现有技术中的不同颗粒肥料施肥的(2-4)球道草皮的修剪草的干重变化。
图12示出了图11的五种不同处理后球道草皮草的根生物质。
图13A-B示出了在没有肥料的情况下(A)和在使用本发明的精氨酸单磷酸盐的情况下(B)6周后的迷迭香属(迷迭香(Rosmarinus officinalis))的比较。
具体实施方式
本发明的第一方面是包含至少一种碱性L-氨基酸的肥料，该肥料是固体组合物，其中大部分的所含碱性L-氨基酸作为其至少一种单磷酸盐/酯存在。
在本发明的上下文中，术语“大部分”意指肥料包含至少一种碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯作为其主要的有机氮源。因此，可存在少量其他磷酸盐/酯，例如从制备中残留的多磷酸盐/酯。
在一个实施方案中，肥料包含至少一种碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯，而不包含其他磷酸盐/酯。
根据本发明使用的碱性L-氨基酸可以是L-精氨酸；L-赖氨酸；或L-组氨酸。在一个实施方案中，碱性L-氨基酸是L-精氨酸和/或L-赖氨酸。在本文中，应理解本发明中使用的氨基酸可包括碱性L-氨基酸的修饰形式，条件是它们保持本文讨论的用于向种子或植物提供氮的性质。碱性L-氨基酸可从商业来源获得。在一个有利的实施方案中，碱性L-氨基酸是精氨酸，并且肥料包含精氨酸单磷酸盐/酯和任选地额外的营养素和/或粘合剂，如下所述。
本领域技术人员按照熟知的方法容易制备碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯。在一个实施方案中，本发明的氨基酸单磷酸盐/酯是结晶的，即盐。在另一个实施方案中，共价偶联用于制备本发明的氨基酸单磷酸酯。
下面将在实验部分中提供单磷酸盐/酯的受控制备的两种示例性方法(参见实施例1和6)。或者，如本领域技术人员所理解的，碱性L-氨基酸的盐可以通过从具有不确定含量的氨基酸和磷酸盐/酯及任选地其他组分的液体中自发沉淀形成。
在一个实施方案中，本发明的肥料还包含至少一种粘合剂。适用于肥料制剂的粘合剂在本领域是公知的，并且技术人员可以容易地选择合适的材料。
从下面的实验部分可以看出，本发明的肥料已经显示出基本上避免了有时与大量常规肥料组合物相关的毒性。不希望囿于任何具体理论，由于本发明的肥料施用的植物在延长的时间段内显示出改善的生长，肥料的化学组成似乎会防止氮大量损失到环境中。换言之，本发明的肥料可被认为是缓释型肥料组合物。
更具体地，上述粘合剂可包含矿物质和/或天然聚合物或合成聚合物。
在一个实施方案中，粘合剂选自聚合物，例如合成聚合物或天然聚合物，例如糖或碳水化合物；盐；和矿物质。
在一个具体的实施方案中，粘合剂是水溶性聚合物，例如聚乙烯醇(PVA)。
在另一个实施方案中，粘合剂选自淀粉和糖。
在另一个实施方案中，粘合剂选自含钙盐和含钙矿物质。
选择合适的粘合剂后，技术人员可以使用众所周知的聚集原理和包衣原理或其变体来设计本发明肥料的合适的物理形式。下面将讨论对有利形式的一些指导。
本发明的肥料可由多个聚集体制备，其中每一个聚集体或大多数聚集体包括包含通过与粘合剂混合而已经聚集在一起的含有碱性L-氨基酸的颗粒。在本文中，术语“与......混合”仅仅意指颗粒已经以将它们保持在一起成为聚集体的方式与粘合剂结合。如技术人员将理解的，为了制备包含氨基酸单磷酸盐/酯的颗粒，可以使用成核剂。这些试剂在本领域中是众所周知的，且可以是例如非反应性材料，例如粘土。
因此，在本发明肥料的一个实施方案中，颗粒包含一个或更多个被碱性L-氨基酸单磷酸盐/酯包围的核。
如上文背景技术部分所讨论的，常规肥料组合物有时用称为“包衣”的外层涂覆，其保护营养素和/或延迟其释放。本发明的肥料可包括这样的“包衣”，其厚度可以是变化的并根据肥料的其他参数调节。
因此，在一个实施方案中，本发明的肥料包含多个上述聚集体，所述聚集体被最外层包封，所述最外层的组成不同于由所述层所包封的材料。在该实施方案中，作为实例，最外层可以是粘合剂与本文所述的氨基酸单磷酸盐/酯的混合物。通过在包衣中包含一定量的氨基酸单磷酸盐/酯，除了其内容物的延迟释放之外，肥料还可以提供营养素的早释放。
在一个替代的实施方案中，本发明的肥料仅含有粘合剂最外层而不含氨基酸单磷酸盐/酯。或者，可使用第一粘合剂形成包含氨基酸单磷酸盐/酯的聚集体，其中使用或不使用成核剂，而可使用具有与第一粘合剂不同性质的第二粘合剂形成最外层。
如该领域的技术人员将清楚的，可以基于这些原则提供各种实施方案。例如，碱性L-氨基酸单磷酸盐/酯可与粘合剂在存在或不存在成核剂的情况下进行混合，并且例如被上面讨论的最外层之一包封。此外，可以将额外的营养素添加到本发明的肥料中，其作为颗粒的组分、与粘合剂混合和/或作为最外层的一部分添加。
此外，常规用于改善肥料组合物的结构、保存或其他性质的其他添加剂也可以掺入本发明的肥料中。
此外，除了已经由至少一种碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯提供的营养素之外，本发明的肥料还可在适当时包含例如钾、其他氮和/或磷酸盐/酯源、微量营养维生素、矿物质和痕量元素或其他促进生长的化合物。
本发明的肥料是固体制剂。在本文中，应理解术语“固体”应理解为与液体组合物相反。因此，例如，最外层内的聚集体的湿度可以高于最外层本身。如技术人员将理解的，所用粘合剂的种类以及制备方法将影响本发明的肥料的坚固程度。在一个实施方案中，本发明的肥料为固体，其含义是不受限时保持其形状和密度。
本发明的第二方面是促进植物生长的方法，该方法包括使种子或植物可获得固体肥料，所述固体肥料包含至少一种碱性L-氨基酸，并且其中大部分的所含碱性L-氨基酸作为其单磷酸盐/酯存在。
在一个有利的实施方案中，本发明的第二方面使用单独或彼此结合的上述任何实施方案中所定义的本发明的肥料。
在一个实施方案中，通过将种子布置在支持生长的材料中来控制植物对氮和任选的其他营养素的利用度，所述支持生长的材料例如矿物、土壤或泥炭土，任选地压实，其中已添加肥料。因此，本发明还包括一种包含补充有适量本发明肥料的支持生长的材料的产品，该产品用于接收种子。可以干燥支持生长的材料，以便进行随后的润湿。通过润湿所述材料，通过使所需营养素尤其是N和P以幼苗或植株所需的速率可用而为每个种子提供肥料环境，从而支持并促进其生长。可制备形状和尺寸适合于自动种植或半自动种植的本发明的预施肥的支持生长的材料。
在本发明方法的一个实施方案中，特别地促进了植物根的生长。在本文中，应该理解的是，即使根据本发明也刺激了地上生长，本发明方法提供了比现有技术肥料更显著的植物根部增长，如下文的实验部分所示。因此，不希望囿于任何具体理论，可以推测，使用本发明时观察到的根生长的增加进一步也有利于植物的地上生长。
本发明的第三方面是用作肥料的碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯。在一个实施方案中，碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯已与粘合剂结合，例如以上面讨论的任何方式。
在该第三方面，碱性L-氨基酸的单磷酸盐/酯可以用于任何上文所讨论的和本申请中其他地方讨论的更具体的用途，例如使用单次给予肥料或少数几次给予肥料在延长的时间段内促进植物的生长，和/或避免有时与这些给予有关的毒性。
附图详细说明
图1示出了根据实施例1中描述的方法制备的L-精氨酸磷酸盐一水合物晶体的XRD衍射图。
图2A-C示出了不同类型的含精氨酸化合物对发芽和生长的影响。将20mg Arg-HCL形式和精氨酸单磷酸盐(ArgP)形式的氮掺入泥炭土中，研究其对发芽和生长的影响。
A)用Arg-HCL(左)或精氨酸单磷酸盐(右)施肥的苏格兰松(欧洲赤松(Pinussylvestris))幼苗的发芽。
B)用Arg-HCL(左)或本发明的Arg单磷酸盐(右)施肥的苏格兰松(欧洲赤松(Pinussylvestris))幼苗的干重。
C)用Arg-HCl(左)或精氨酸单磷酸盐(右)施肥的松树幼苗的图片。
因此，本发明的精氨酸单磷酸盐/酯的溶解度对松树幼苗的生长和发芽产生积极影响。更快速溶解形式的Arg络合物(此处用Arg-HCl说明)导致发芽减少和幼苗生长减缓，这可能是氮毒性导致的。
图3示出了本发明的示例性支持生长的材料的照片，其具有位于中心的种子和置于凹槽中的本发明的包含精氨酸单磷酸盐的珠粒形式的肥料。
图4示出了在未施肥的泥炭土上生长的松树种子在添加了来自不同精氨酸组合物的10mg N的情况下的结果，所述精氨酸组合物在发芽前混入泥炭土中。在生长期(三个月)结束时采收松树幼苗并测量干重。该图示出了精氨酸的形式导致的生长的明显差异。
图5示出了精氨酸-HCl和精氨酸单磷酸盐对生长的影响。将四种单次剂量的不同量的氮(分别为20、40、80和160mg N)施用至在温室中在未施肥的泥炭土上生长10周的松树幼苗。本发明的精氨酸单磷酸盐由最上面的曲线(■)显示，Arginine HCl由下面的曲线(◆)显示。如该图中所示，在同等包衣的情况下，Arg HCl和本发明的精氨酸单磷酸盐之间的生长存在重大差异。
图6示出了根据本发明制备的赖氨酸磷酸盐一水合物晶体的XRD衍射图，参见实施例6。
图7A-C示出了用本发明的赖氨酸单磷酸盐施肥的松树的生长。更具体地，在图7A中，示出了发芽率，在图7B中示出了以mg为单位的松树幼苗的干重，并且在图7C中，显示了幼苗的照片。在图7中，数字“1”代表不含肥料的泥炭土，“2”含有20mg N的本发明赖氨酸单磷酸盐的泥炭土。该实施例支持了本发明：包含赖氨酸单磷酸盐的肥料以非常积极的方式改善了松树幼苗的生长和发芽。
图8示出了一个生长季后幼苗的枝条和根的干重。第一个条形图(1)显示的幼苗的枝条和根的干重基于使用arGrowTMmix和arGrowTM(均可从SweTree Technologies购得)根据制造商的建议完成施肥的约4000个幼苗的平均值(g干重)。在第二个条形图(2)中，干重基于使用本发明的包衣的精氨酸单磷酸盐施肥的约2000个幼苗的平均值。在图8中，条形图的灰色部分表示枝条平均干重，条形图的黑色部分表示根部平均干重。从图中可以看出，根据生长季期间供应的精氨酸的形式，幼苗的枝条和根的干重存在明显差异。这些结果表明，与用商业产品arGrowTMmix和arGrowTM完成施肥的幼苗相比，粒状精氨酸单磷酸盐的使用为幼苗提供了更高的生物质和以干重计的更大部分的枝条。使用本发明的珠粒形式(即颗粒)的一个优点是根据特定的植物及其特定的生长环境，肥料可以从一开始就添加，并且很少或不再需要额外的肥料。因此，使用本发明可以节省资源和费用。
图9A-C示出了在一个生长季后苏格兰松(欧洲赤松(Pinus sylvestris))、挪威云杉(欧洲云杉(Picea abies))和扭叶松(美国黑松(Pinus contorta))的总生物质。图9A示出了苏格兰松(欧洲赤松)的总生物质；图9B示出了挪威云杉(欧洲云杉)的总生物质；图9C示出了扭叶松(美国黑松)的总生物质。在图9A-C中：1意指不供应肥料；2意指用包衣的精氨酸-HCl珠粒施肥；3意指本发明的粒状精氨酸单磷酸盐珠粒。这些结果表明，与其他肥料方案相比，本发明的包衣粒状精氨酸单磷酸盐的使用导致植物在一个生长季后具有更高的生物质。
图10示出了松树在田间生长约一年后获得的泥炭土塞的照片。由本发明的使用获得的伸出泥炭土外的田间根清楚地显现出来。
图11示出了根据下面的实施例10，用不同颗粒肥料施肥的球道草皮的修剪草干重。在对不同粒状肥料的6周响应期内，每周在沙质生长基质上方20mm处收集修剪草。在第0周建立处理前修剪草干重。N＝4。误差条＝标准误差。X轴表示处理后的周数。Y轴显示修剪草干重，单位为kg/100m2。标记为1-5的图表示本发明的包衣的精氨酸单磷酸盐(1)；ImpactCGF(对比商品)(2)；Premium elite(对比商品)(3)；N-甲基尿素(4)；和对照(5)——更多细节见表3。
图12示出了在用颗粒肥料进行五次不同的处理且每周在沙质生长基质之上20mm处修剪7周之后球道草皮对不同颗粒肥料的根干重响应，对于处理，参见上述图11和实施例10，表3。误差条＝标准误差。Y轴示出了以kg/100m2为单位的根干重。
图13示出了在没有肥料的情况下(13A)和在施用本发明的精氨酸单磷酸盐的情况下(13B)6周后的双子叶草本植物迷迭香属(迷迭香(Rosmarinus officinalis))。
实验部分
提供本发明的实施例是为了说明的目的，不应解释为限制由所附权利要求限定的本发明。以下和本申请中其他地方提供的所有参考文献在此通过引证的方式纳入本文中。
实施例1-精氨酸磷酸盐一水合物晶体的制备
本实施例的目的是制备根据本发明作为肥料用于植物的氨基酸的磷酸盐晶体。尽管下文描述的是精氨酸，但技术人员也可以容易地使用该方法制备赖氨酸。
L-精氨酸从商业来源获得。85％的正磷酸从Merck(Darmstadt，德国)获得。使用18MΩ电阻率的Millipore水制备溶液。
通过将L-精氨酸溶解在60℃的纯净水中来制备精氨酸磷酸盐(一水合物)的过饱和溶液。加入等摩尔量的正磷酸，由此溶液温度升至约80℃。将精氨酸磷酸盐溶液以约5℃/小时的速率缓慢冷却。精氨酸磷酸盐在约60℃的溶液温度下自发成核。随着温度进一步下降，晶体继续生长。在达到5℃的温度后，倒出剩余的母液。通过真空过滤干燥粗晶体，然后在35℃的热箱中干燥约24小时。前三个测试批次的粗晶体产率为82％至90％。
为了除去吸附在晶体表面上的可溶性精氨酸和磷酸盐，可以在真空过滤步骤期间用少量冷水洗涤晶体。初步测试表明经洗涤的晶体的产率在75-80％之间。
通过XRD分析确认形成的晶体的晶体结构。衍射图如图1所示。
实施例2–施用不同肥料的松树(欧洲赤松(Pinus sylvestris))幼苗的生长和发芽
将松树幼苗栽种在未施肥的泥炭土(80ml每株植物/盆)中，所述泥炭土具有20mgN的下列精氨酸肥料组合物之一：Arg-HCl或精氨酸单磷酸盐。植物在温室16h/8h(昼/夜)中在23℃下生长，3周后测量发芽情况。采收植物并洗涤以除去根部所有土壤，然后在65℃下干燥24小时。5周后测量干重。结果显示在图2A-C中。
实施例3–使用包衣的Arg-HCl和本发明的精氨酸单磷酸盐对松树(欧洲赤松)进行田间试验
将每株30mg包衣的Arg-HCl或ArgP形式的氮与泥炭土混合并装入盒中。加入松树种子并使植物在温室中生长5周，其中每天仅加水一次；然后移出室外并再生长5周。洗涤植物以除去根部所有土壤并在65℃下干燥24小时。测量干重。结果如图4所示。
实施例4-用含有不同形式的氮的珠粒进行田间试验
制备固体精氨酸单磷酸盐。将形成的晶体研磨成较小的颗粒，将其与粘合剂混合，并根据标准包衣过程形成包含精氨酸单磷酸盐的珠粒。
在田间试验中包括两种额外的含氮珠粒。
如上处理市售精氨酸-HCl以制造包含argHCl的珠粒。
用于测试的市售含氮珠粒为包衣的NPK肥料，其在预选的时间段内释放氮、磷酸盐和钾以及痕量元素。
计算三种不同类型珠粒中每一种的氮含量。在WO 2015030656中介绍的播种单元中，将具有约10或20mg氮的珠粒放置在松树种子位置附近，如图3所示。
使用一百(100)个播种单元，其中使用两种氮水平并在户外种植。
结果
在具有两种含精氨酸的化合物的珠粒之间作第一次比较。将苏格兰松(欧洲赤松)的种子播种并施肥，并对发芽的幼苗进行计数。计算发芽率并总结在表1以及图2和4中。
表1–使用ArgP(本发明的精氨酸单磷酸盐)和ArgHCl珠粒的发芽率：
精氨酸单磷酸盐珠粒 ArgHCl珠粒
10mg 10mg
发芽率(％) 78％ 67％
20mg 20mg
ArgP ArgHCl
发芽率(％) 78％ 68％
基于这些结果，显然，当珠粒中既存在氮又存在磷时，发芽和植株形成更好。
在本发明的精氨酸单磷酸盐珠粒和市售珠粒——两者皆在播种单元中埋入——之间作第二次比较，如图3所示。在苗圃中对播种单元进行测试。种植19周后，采收具有精氨酸单磷酸盐珠粒或市售包衣珠粒的播种单元中的小植株，并测量总干重以及枝条和根的干重。出乎意料地，注意到小植株的总干重显著更大，即从包含本发明的精氨酸单磷酸盐肥料的播种单元生长的植株比从使用市售氮肥的播种单元生长的植株大大约20％。这在测量根的干重时甚至更加明显(50％)，这种情况总结在表2和图4中。
表2-ArgP珠粒和市售包衣氮肥之间的比较：
ArgP 市售包衣氮肥
10mg N 10mg N
枝条干重(g) 0.081 0.074 9％
根干重(g) 0.042 0.028 50％
总重量(g) 0.123 0.102 21％
实施例5-对施用不同包衣精氨酸肥料的松树(欧洲赤松)幼苗进行毒性试验
对栽种在未施肥的泥炭土(80ml每株植物/盆)中的松树幼苗，施用两种不同的包衣精氨酸肥料——Arg-HCl和本发明的精氨酸单磷酸盐——以添加单次剂量的不同量的氮(20、40、80或160mg氮)。植物在温室16h/8h(昼/夜)中在23℃下生长。10周后收获植物，洗涤以除去根部所有土壤并在65℃下干燥24小时。测量干重。结果如图4所示。
实施例6-赖氨酸磷酸盐晶体的制备
本实施例显示了如何制备赖氨酸单磷酸盐。将来自Merck(Darmstadt，德国)的50g赖氨酸在80℃下溶解于20mL的去离子水中，得到白色浆液。加入40mL水后，得到澄清的黏性溶液。向浆液中滴加85％的正磷酸，在第一次加入10mL后，将温度升至80℃，形成白色沉淀，该白色沉淀在加入剩余的10mL85％正磷酸时溶解。现在温度已升至接近100℃。在连续搅拌下使赖氨酸磷酸盐溶液冷却。在约65℃下，晶体形成并在溶液中沉淀。停止搅拌，烧杯中的内容物快速固化成固体白色物质。将晶体材料在通风橱中空气干燥2天。
对形成的晶体材料采集XRD衍射图。样品产生具有若干干涉峰的衍射图，证实该材料是结晶的。晶体材料的元素分析表明样品中的氮含量为11.65重量％。赖氨酸磷酸盐的理论氮含量为11.7重量％。衍射图如图6所示。
实施例7–使用赖氨酸磷酸盐的苏格兰松种子的发芽
向40个体积为50ml的盆中装入未施肥的泥炭土；向另一组40个盆中装入泥炭土，其中加入20mg赖氨酸磷酸盐络合物的N。基于赖氨酸磷酸盐中的原子N的数量测量氮(N)的量。将苏格兰松种子播种在盆中并使其在16/8h昼/夜的温室中在23℃下生长。将盆一天浇水两次，总生长期为8周。收获幼苗，洗去泥炭土，将幼苗干燥并记录干重。如图7中呈现的这些结果所示，用本发明的赖氨酸磷酸盐施肥的松树幼苗的发芽情况表明本发明的赖氨酸磷酸盐是极好的肥料。
实施例8-包含粘合剂和本发明的精氨酸单磷酸盐的肥料与常规的液体含精氨酸肥料的比较
将本发明的包含粘合剂(在本文中有时称为“包衣”)的精氨酸单磷酸盐珠粒与泥炭土混合。向每盒具有60个盆的盒(Starpot系统，Holmen AB，Sweden)中装入泥炭土混合物。基于精氨酸磷酸盐珠粒中原子的数量计算N氮的量，以使每盆中每个秧苗得到25mg N。
设置了一个具有约2000粒苏格兰松树种子的试验。作为参照，使用大约4000粒种子。然后将所有具有松树种子的盒子转移到温室中5周以使种子发芽。在这几周后，将测试盒放在室外进行进一步培育。对具有颗粒精氨酸磷酸盐的测试盒定期浇水，不添加额外的肥料直至生长季结束。首先将参照盒在发芽的前五周期间用arGrow mix(SweTreeTechnologies，Sweden)处理，然后用液体arGrow(SweTree Technologies，Sweden)进一步完成施肥直至收获。根据制造商的建议完成arGrow mix和arGrow的使用。两个半月后，收获幼苗，洗去泥炭土，干燥幼苗并记录干重。还测量总生物质、枝条重量和根重量，计算平均值并呈现在图8中。
结果可以总结为，与对照相比，通过干重评估，使用颗粒精氨酸磷酸盐产生的幼苗具有更高的生物质和更大部分的枝条。使用珠粒形式(颗粒)的优点是可以从一开始就添加肥料，并且不需要进一步添加肥料。这是个很大的优势，尤其是在规模较大的种植园中，既简化了工艺又降低了处理植物的成本。
实施例9-用本发明的颗粒精氨酸磷酸盐处理苏格兰松、挪威云杉和扭叶松
根据实施例8中描述的参考方法培育苏格兰松、挪威云杉和扭叶松的幼苗。三分之一幼苗在幼苗根部没有得到任何肥料然后种植，三分之一幼苗在幼苗根部得到包衣的精氨酸-HCl珠粒然后种植，三分之一幼苗在幼苗根部得到包衣的精氨酸磷酸盐珠粒的然后种植。计算出氮的总量为每株幼苗28mg N。在一个生长季后收获植物并记录枝条、根的干生物质和总生物质。同时计算“田间根”的数量。“田间根”定义为来自盆中的泥炭土塞外部的田间生长的根，参见图10的“田间根”的例子。箭头指示“田间根”。
令人惊讶地发现，种植时供应给幼苗根部的颗粒精氨酸磷酸盐珠粒对生长具有长期影响，计量为三种不同被子植物树的生物质的增加。这些生长方面的改进总结在图9A-C中。
此外，令人惊讶地发现，当在种植时将精氨酸磷酸盐珠粒提供给根时，田间根的数量显著增加。与参照植物相比，苏格兰松的田间根的数量增加了68％，挪威云杉增加了62％，扭叶松增加了115％。还注意到，供应到根部的精氨酸磷酸盐珠粒在大约一年后对“田间根”数量具有最大影响，这可能是当种植新植物时的重要因素。ArgHCl对根发育没有这种影响。
实施例10-球道草皮对包衣的精氨酸单磷酸盐的响应
由种子建植草皮的速率随着基于氨基酸的肥料而增强，表明颗粒精氨酸单磷酸盐可以支持草类的有效生长。
在标准温室条件下，使用人造光补充的16h白昼(20-25℃)和15℃下的8小时黑夜下，在3升的含有具有约10％有机物质的沙子的盆中，通常在高尔夫球道上在温带和寒冷气候下使用(称为“球道草皮”)的70％紫羊茅属种(Festuca rubra spp.)和30％草地早熟禾(Poa pratensis)的草种子混合物以相当于3kg种子/100m2的播种率种植。为了支持在所有盆中建立全草皮覆盖，在播种六周后以0.15kg N/100m2的施用率施用液体NH4NO3肥料。随后，进行四次每周修剪-再生周期，然后开始实验期，其中将草剪至20mm并除去修剪物。
以相当于0.5kg N/100m2的施用率进行包衣的精氨酸单磷酸盐晶体的单次处理。使用配制用于高尔夫球道上的包衣的基于铵/尿素的商业产品、一种配制用于高尔夫球道上的未包衣的基于甲基化尿素的商业产品或化学纯的N-甲基脲，进行与总氮水平匹配的参照处理。还建立了零对照(nil control)，其在实验期间未接受颗粒肥料处理。将处理重复四次。
表3–肥料处理：
*Impact CGF是Indigrow(UK)Ltd.出售的商业肥料
**Premium elite是AB,Sweden出售的商业肥料
收集沙质生长基质上方20mm处的修剪草并在50℃下烘箱干燥，施肥前(第0周)收集一次，然后在随后的六周(第1-6周)中每周一次。在颗粒肥料处理7周后将根洗涤并烘箱干燥(在50℃下)。
本实施例的结果表明，球道草皮随着颗粒氮添加而表现出地上生物质的产量普遍增加(图11)。除了其中在处理第一周后观察到生物质产量显著增加(p值＝0.0138)的包衣的精氨酸单磷酸盐，所有其他肥料处理导致的显著增加在第二次修剪-再生长周期中首次观察到。产量水平通常在第二次或第三次修剪-再生长周期中达到峰值，其中包衣的精氨酸单磷酸盐在这两个周期中都实现了显著更高的地上生物质产量水平。对于所有肥料处理而言，在第六次修剪-再生长周期，修剪-再生长周期的地上生物质产量降低至低于处理前水平。
未包衣的N-甲基尿素(表3，处理标号3和4)导致观察到通常被称为“焦化(scorching)”的叶烧伤应激反应，但精氨酸单磷酸盐或包衣的甲基尿素(表3，处理标号2)未观察到。
肥料处理7周后，进行每周修剪-再生长周期，与参照肥料处理和零N对照相比，包衣的精氨酸单磷酸盐导致的根生物质显著更大，图12。
实施例11-在草本植物上使用本发明的包含精氨酸单磷酸盐的肥料
将草本植物迷迭香属(迷迭香(Rosmarinus officinalis))的种子播种在具有普通种植土壤的盆中，一个没有添加肥料，另一个具有本发明的精氨酸单磷酸盐肥料。氮的总量为30mg。定期浇灌种子和植株，并且在6周后清楚地看到本发明的肥料改善了迷迭香属植物的生长和活力。
基于该结果和前面的实施例，可以得出结论，本发明的精氨酸单磷酸盐肥料可以改善所有测试植物的生长和活力，无论是在温室还是在室外。此外，它可用于任何类型的植物、针叶树、双子叶植物和单子叶植物。

Claims (14)

1.一种肥料，其包含至少一种碱性L-氨基酸，该肥料是固体组合物，其中大部分的所含碱性L-氨基酸作为其单磷酸盐/酯存在。
2.根据权利要求1所述的肥料，其还包含至少一种粘合剂。
3.根据权利要求2所述的肥料，其中粘合剂包含矿物质和/或天然聚合物或合成聚合物。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的肥料，其中粘合剂选自聚合物，例如合成聚合物或天然聚合物，例如糖或碳水化合物；盐；和矿物质。
5.根据权利要求4所述的肥料组合物，其中粘合剂是水溶性聚合物，例如聚乙烯醇。
6.根据权利要求4所述的肥料组合物，其中粘合剂选自淀粉和糖。
7.根据权利要求4所述的肥料组合物，其中粘合剂选自含钙盐和含钙矿物质。
8.根据前述权利要求中任一项所述的肥料，其包含多个聚集体，每个聚集体包含通过与粘合剂混合而聚集在一起的含有碱性L-氨基酸的颗粒。
9.根据权利要求8所述的肥料，其中所述颗粒包含被碱性L-氨基酸包封的核。
10.根据权利要求8或9所述的肥料，其中每个聚集体具有最外层，所述最外层的组成不同于由所述层包封的组合物。
11.一种促进植物生长的方法，该方法包括使种子或植物能够获得固体肥料，所述固体肥料包含至少一种碱性L-氨基酸，并且其中大部分所含的碱性L-氨基酸作为其单磷酸盐存在。
12.根据权利要求11所述的方法，其中通过将种子布置在支持生长的材料例如矿物、压实土壤或压实泥炭土中来控制所述植物对氮和任选地其他营养素的利用度，所述支持生长的材料中添加了所述肥料。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中促进植物根的生长。
14.碱性L-氨基酸的单磷酸盐，其用于促进植物的生长。
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