Композиция для улучшения роста растения из семени, способ ее получения и применения для роста растений
Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к всхожести семян и выращиванию растений. Композиция включает глину, инертный материал, AlO(OH) и необязательно волокнистый материал. Концентрация AlO(ОН) находится в интервале от 0,1 до 70 массовых процентов (мас.%), предпочтительно 0,5-25 мас.%, более предпочтительно 1-10 мас.% от суммарной массы глины, инертного материала и необязательного волокнистого материала. Изобретение также относится к способу получения данной композиции и применению композиции для роста растений. Изобретение позволяет улучшить рост растений. 18 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области производства семян и растений. Более конкретно, изобретение относится к композициям, таким как капсулы для семян и почва, позволяющим улучшать рост растений из семян.
Хорошо известно, что достижение высокого процента всхожести, высокой скорости прорастания семян и развития здорового, сильного зародыша зависят, в частности, от химической композиции, биологических, микробиологических и физико-химических свойств окружающей почвы или другой среды для роста растений или в случае капсулирования семян от свойств капсулы.
Опубликованы данные по эффектам различных катионов и анионов на стимулирование способности семян к прорастанию, таких как KNO3, этиленгликоль и другие. Кроме того, опубликована информация о влиянии рН окружающей среды на осуществление прорастающей способности семян. Также давно известен положительный эффект химической и биологической защиты семян против плесеней, бактерий и вирусов на прорастание и развитие проростка.
Температура и влажность среды, окружающей семя, находятся среди факторов, известных по значительному влиянию на осуществление прорастания. Успешное прорастание сильно зависит от достаточного поступления кислорода к семени и, с другой стороны, от быстрого удаления газообразных продуктов метаболизма или химических или биологических реакций бактериального происхождения.
До сих пор модификации свойств почв и капсул (гранул), нацеленные на достижение достаточной влажности и кислородного снабжения, включающие транспорт газообразных продуктов в течение процесса прорастания, были ориентированы, в частности, на приготовление новой или модификацию существующей композиции материалов смесей для капсулирования семян или почв. Смеси для капсулирования (пеллетизации) или для гранул обычно включают различные типы органических или неорганических волокон, глины и инертные неорганические материалы и также содержат частицы с внутренней открытой пористостью. Другие часто используемые типы смесей для капсулирования представляют собой различные комбинации глин с инертными исходными материалами без добавления волокон. Комбинация исходных материалов с различными водопоглощающими свойствами часто применяется для модификации и корректировки общей способности капсул (гранул) к поглощению воды. Волокна вместе с другими исходными материалами образуют текстуру капсулы с открытой пористостью, которая обусловливает наряду со скоростью поглощения воды капсулой ее способность к транспорту газообразной фазы. Механизм транспорта воды этими капсулами определяется постепенным впитыванием воды с внешней поверхности капсулы вглубь семени. Это вызвано впитывающей способностью частиц, содержащихся в исходных материалах, вместе с всасыванием воды в открытые поры структуры капсулы. Полагают, что глинистые компоненты смеси для капсулирования ответственны за слипание частиц, содержащихся в исходных материалах, в ходе капсулирования (гранулирования) семян. В то же время глинистые компоненты добавляются для повышения механической прочности капсул после сушки. Особенно при применении механического посева механическая прочность капсул с семенами является важной. Неорганические связующие вещества, такие как гипс, могут быть добавлены к композиции капсул для установления механической прочности капсулы. В других случаях используются различные типы клеев, наиболее часто клеи на основе целлюлозы, такой как карбоксиметилцеллюлоза. Также были проведены эксперименты с добавлением полиакрилатов, силиконов, поливинилового спирта и других типов органических/полимерных веществ. Недостатки применения подобных систем в сельском и лесном хозяйствах могут включать долговременную стабильность указанных веществ в природе. Их избыточное применение может представлять высокую экологическую нагрузку для природы.
До сих пор капсулирование семян выполняли в большинстве случаев в грануляторе путем добавления воды и смеси для капсулирования. Гранулятор относится к промышленным аппаратам для производства гранул (капсул). Исходная композиция материалов смеси для капсулирования, особенно содержание глин и смеси органических клеев, контролирует скорость капсулирования семян и дает гранулы (капсулы) требуемого размера после капсулирования. Хорошо известно, что процесс капсулирования может быть проконтролирован величиной соответствующих доз порошка для гранулирования (капсулирования) и воды, временем капсулирования и скоростью вращения гранулятора. Важная особенность данного процесса состоит в предоставлении достаточного времени для добавления воды и смеси для капсулирования для достижения достаточной пропитки исходных материалов, содержащихся в продукте с водой, особенно в случае глинистых материалов, для достижения связывания частиц смеси и их адгезии к поверхности семени или к ранее капсулированному слою. Скорость смешивания и адгезии является ограничивающим фактором для общего времени капсулирования и гомогенных свойств капсул. Кроме того, следует понимать, что капсула, произведенная и примененная по данному изобретению, представляет собой любой подходящий объем или форму, например таблетку, узкую полоску или любую другую форму, подходящую для транспорта и/или посева семян.
Подобные принципы по модификации свойств гранул (капсул) использованы для модификации почв. Например, проницаемость воды и газов в тяжелой глинистой почве может быть увеличена добавлением инертных исходных материалов (таких как песок, золы, диатомовая земля и другие) или волокон (таких как солома) к глинистой почве. Наоборот, добавление глин, например, может быть использовано для повышения водопоглощающей способности в легких песчаных почвах.
Известные процедуры по улучшению свойств гранул (капсул) и почв обычно включают комбинацию различных типов и соответствующих пропорций волокнистых материалов, глин и инертных исходных материалов с потенциальным добавлением органических клеев. Комбинации исходных материалов используются для контроля окончательных свойств гранул (капсул) и почв, которые в свою очередь определяют транспорт воды и кислорода или газа гранулой (капсулой) в целом.
Однако производство гранул (капсул) и почв по существующим способам часто осложнено тем фактом, что улучшение одного свойства часто связано с ухудшением другого свойства. Например, повышение механической прочности капсулы посредством увеличения содержания глины в смеси часто приводит к уплотнению и сниженной открытой пористости капсулы, таким образом приводя к ухудшению условий транспорта газообразной фазы капсулой и повышенной устойчивости капсулы к росту зародыша. Другой пример представляет собой повышенную пористость, достигаемую увеличенным содержанием волокон и пористых частиц инертного исходного материала в смеси. Данная модификация может приводить к повышенному поглощению воды капсулой, сопровождаемому пониженной способностью семян к прорастанию, особенно во влажных климатических условиях с избытком влаги. Повышение механической прочности капсулы за счет значительного добавления, например, карбоксиметилцеллюлозы часто связано со склонностью капсулы к росту плесеней во влажной окружающей среде. Модификация механической прочности и абсорбционных свойств капсул в отношении воды, достигаемая добавлением, например, полиакрилатов, может сопровождаться повышенной устойчивостью капсулы к росту зародыша при наличии стабильности и необратимого изменения высушенного полиакрилата в условиях влажности.
Данное изобретение преодолевает большинство, если не все вышеупомянутые трудности предоставлением новой композиции для производства капсул для семян в виде гранул и почв достаточной механической прочности, в то время как пористая структура сохраняется. Композиция по данному изобретению включает глину, инертный материал, необязательно волокнистый материал и четвертый компонент и отличается тем, что четвертый компонент содержит катион, выбранный из группы, состоящей из Al, Zr и Ti, и анион, выбранный из группы, состоящей в основном из оксигидроксида, оксихлорида, нитрата, сульфата, хлорида, гидроксида и алкоксида. По данному изобретению концентрация указанного четвертого компонента в композиции находится в интервале от 0,1 до 70 мас.%, более предпочтительно 0,5-25 мас.%, наиболее предпочтительно 1-10 мас.% от суммарной массы глины, инертного материала и необязательно волокнистого материала. Предпочтительно композиция, представленная в данной работе, содержит 20-50 массовых процентов (мас.%) глины, 0-70 мас.% волокнистого материала, 0,1-80 мас.% инертного материала и четвертый компонент. Примеры подходящих четвертых компонентов представляют собой AlO(OH), также известный как бемит, ZrO(Cl)2, изопропанолат алюминия и алкоксиды Ti и Zr. По экономическим причинам бемит предпочитают как четвертый компонент при сравнении с Zr- или Ti-содержащими компонентами. Предпочтительно указанный четвертый компонент, такой как бемит, добавляется в интервале от 0,1 до 40 процентов мас. в форме золя. Термин «золь», использованный в данной работе, относится к стабильной коллоидной дисперсии твердых частиц с размером приблизительно 2-200 нм в жидкой дисперсионной среде.
Композиция предпочтительно получена через контролируемое превращение четвертого компонента в форме золя в гелевую форму. Процессы золь-гелевого превращения в основном были известны длительное время. Они часто используются для химического производства чистых порошков, таких как оксид алюминия, керамические слои и пленки, как на металлических, так и неметаллических материалах. В предпочтительном варианте осуществления производство композиции по данному изобретению включает контролируемое превращение золя четвертого компонента, предпочтительно золя AlO(OH), в гель. Более предпочтительно указанное превращение получено посредством дестабилизации золя в течение взаимодействия с исходным материалом, присутствующим в указанной композиции. Золь-гелевое превращение, как означает само название, включает постепенное образование непрерывной структуры диспергированных частиц через образование коллоидной дисперсии твердых частиц в жидкости (золь) и застудневание золя, который наиболее часто образует сетку в непрерывной жидкой фазе (гель).
В коллоиде частицы являются достаточно малыми и проявляют электрический заряд таким образом, что они будут однородно диспергированы в среде, при этом занимают одинаковые соответствующие положения безгранично или до тех пор, пока не случится что-нибудь, что вызовет их агломерацию в более крупные частицы и осаждение или осадок. Примеры причин агломерации включают изменение рН или добавление других химикатов. Коллоиды могут быть либо жидкими, либо твердыми. Если коллоид ведет себя подобно жидкости при нормальных температурных условиях, то считают, что он является золем. Если при нормальных условиях он не течет подобно жидкости и проявляет свойства твердого или полутвердого вещества, то считают, что он является гелем.
Применение золь-гелевого превращения AlO(OH) известно для производства измельченных гранул на основе α-Al2O3. Процедура, используемая для приготовления водной дисперсии AlO(OH) (бемит), включает его диспергирование в воде, содержащей пептизатор. Приготовление такого золя AlO(OH) фактически означает деагломерацию первоначальных агрегатов частиц бемита в кислой окружающей среде, наиболее часто содержащей азотную кислоту. Превращение золя в гель затем осуществляется как дестабилизация золя посредством изменения рН после добавления одноосновной и/или многоосновной кислот. В течение последующего процесса гелеобразования развивающаяся микроструктура геля определяет окончательный характер частиц конечного продукта α-Al2O3, керамических слоев или пленок на основе α-Al2O3. Создание первоначальных частиц в высушенном геле (ксерогель) происходит различно в присутствии или в отсутствие зародышей нуклеации. Это различие вызвано процессом нуклеации (образование центров кристаллизации), который приведет к гелю без зародышей нуклеации. Наоборот, он может не привести к гелю с зародышами нуклеации, добавленными в форме тонкозернистого α-Al2O3 или кристаллографически подобных веществ. Бемит, полученный по многим технологиям, содержит кроме следовых количеств смесей некоторое количество неспособных к пептизации частиц, которые могут служить нежелательными центрами нуклеации в течение производства высококачественных капсул при использовании α-Al2O3 или слоев или пленок на основе указанного оксида. Следовательно, способы приготовления ксерогеля, применяемые до настоящего времени, требуют, чтобы были исключены нежелательные центры нуклеации из способа приготовления из золя и из процесса превращения. Отделение частиц, не способных к пептизации, наиболее часто выполняется в ультрацентрифугах. Другой важной особенностью данных процедур является последующая высокотемпературная обработка ксерогеля для удаления связанной воды, чтобы обеспечить фазу превращения до стабильной модификации α-Al2O3 и спекание для получения керамических гранул, пленок или слоев, которое наиболее часто выполняется при температурах приблизительно 1500-1600°C. Также бемит известен для возможного применения для регулирования свойств красок и красителей, в которых может происходить золь-гелевое превращение, запускаемое изменением рН в щелочной среде.
По данному изобретению непептизированные частицы бемита в золе, которые были описаны как непригодные до настоящего времени, преимущественно используются как центры нуклеации для контролируемого роста по размеру первичных частиц ксерогеля. Эффект использования непептизированных частиц заключается в том, что он способен уменьшить количество неорганической кислоты в золе и фактически устраняет экологическую нагрузку. Содержание непептизированных частиц вместе с размером первичных частиц ксерогеля может быть использовано для контроля обратимого превращения ксерогеля в гель при взаимодействии с водой. Кроме того, размер первичных частиц ксерогеля также может быть проконтролирован в течение сушки геля эффективным одновременным взаимодействием геля с частицами исходных материалов, содержащихся в смеси для капсулирования (грануляции) или почве, с частицами силикатов и алюмосиликатов или также путем внесения модифицирующих добавок. По данному изобретению контролируемое превращение золя приводит к образованию геля на поверхности твердых частиц в композиции или на поверхности частиц почвы, как будет описано позднее.
Композиция по данному изобретению включает глину, где указанная глина предпочтительно содержит глинистый минерал, выбранный из группы, состоящей в основном из каолинита, галлуазита, диккита, накрита, иллита, монтмориллонита (смектиты) и вермикулита. Кроме того, композиция, представленная в данной работе, включает исходный материал. Исходные материалы включают волокнистые исходные материалы и инертные исходные материалы. В композиции, представленной в данной работе, могут быть использованы различные волокнистые материалы, либо природные, либо синтетические волокнистые материалы. В одном из вариантов осуществления природный волокнистый материал выбран из группы, состоящей в основном из соломы, опилок, сухих трав и растений, срезов сахарной свеклы, цикория, игл, хлопка и шерсти. В другом варианте осуществления композиция включает синтетический волокнистый материал, предпочтительно волокнистый материал, выбранный из группы, состоящей в основном из целлюлозных волокон, полимерных и органических волокон и войлоков, волокон и хлопка на основе оксида алюминия, диоксида кремния и каолина. Также могут быть использованы смеси различных типов исходных волокнистых материалов, будь они природные или синтетические. Инертный исходный материал может быть выбран, например, из группы, состоящей в основном из цеолита, аттапульгита, перлита, волластонита, кварца, циркона, слюды, пирофиллита, талька, серпентина, полевого шпата, периклаза, корунда, гематита, ильменита, рутила, анатаза, перовскита, гидроксидов (брусит, гиббсит, диаспор, гетит, лепидокрокит, лимонит), карбонатов (кальцит, магнезит, сидерит, доломит, агаронит), фосфатов (апатит) и сульфатов (гипс, ангидрит) или их комбинаций.
Как указано, современные процедуры контролирования золь-гелевого превращения включают дестабилизацию золя изменением рН после добавления одноосновных или многоосновных кислот. Однако для композиции по данному изобретению низкий рН геля нежелателен из-за его отрицательного влияния на прорастание семени и рост растения. Преимущественно по данному изобретению гель получен дестабилизацией золя посредством изменения в силах электростатического отталкивания в золе. Эти изменения могут быть вызваны присутствием смесей водорастворимых солей в глине и в исходных материалах, а также присутствием ионов (подвижных в воде), абсорбированных на поверхности частиц агрегатов или частиц исходных материалов, присутствующих в композиции по данному изобретению. Полагают, что глинистые частицы и исходные материалы (и волокнистые, и инертные) постепенно выделяют ионы в водной среде, изменяя как характер, так и концентрацию электролитов в водной среде золя. Предполагают, что эти изменения локализованы и преобладающе происходят в близком соседстве к внешним поверхностям частиц исходных материалов. Таким образом, эти изменения приводят к постепенному изменению в особенности величины сил электростатического отталкивания внутри четвертого компонента, предпочтительно между частицами золя бемита. Следовательно, имеет место локальное изменение в рН. Постепенно контролируемая дестабилизация золя посредством контролирования скорости добавления золя бемита к другим компонентам композиции и его концентрация делают возможным контроль процесса гелеобразования. При приготовлении композиции по данному изобретению могут быть проконтролированы скорость и локализация образования геля четвертого компонента предпочтительно при внешней поверхности частиц. Более того, одновременно изобретение позволяет устанавливать рН гранулы (капсулы) или почвы до величины, подходящей для прорастания семени и/или роста растения. Дополнительное преимущество состоит в том, что гель преимущественно образуется на внешних поверхностях частиц, что вызвано утолщением золя в результате впитывания воды частицами исходных материалов вдоль первично образованного гелевого слоя.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения контроль дестабилизации золя дальше расширяется за счет предоставления композиции, которая дополнительно содержит коллоидный кремнезем. Иногда обозначаемый как золь или золь кремнезема коллоидный кремнезем состоит из стабильной дисперсии аморфных частиц кремнезема. Для достижения этого частицы кремнезема предпочтительно должны быть достаточно малыми, такими, чтобы они сильно не подвергались влиянию силы тяжести. Поэтому частицы кремнезема обычно имеют размеры порядка менее чем 100 нанометров. Коллоидные кремнеземы могут быть произведены из продуктов, таких как силикат натрия. Применение коллоидных растворов кремниевой кислоты в воде хорошо известно для создания облицовок, красок против коррозии на основе силикатов, связующих, используемых для огнеупорных кирпичных кладок, защитных покрытий для органических поверхностей и для производства невоспламеняемых поверхностей материалов, связующих и клеев для взаимного связывания различных компонентов. Кремнеземные золи также применяются для фиксации тяжелых металлов и радиоактивных отходов в воде путем различных химических обработок. Предпочтительно композиция по данному изобретению состоит из кремниевой кислоты (коллоидный раствор), стабилизированной щелочью или аммонием, или коллоидного раствора диоксида кремния, обработанного алюминием или другой модифицирующей добавкой, такой как гуминовая кислота и гуматы, нитраты, фосфаты и сульфаты, в частности Na+, K+, NH4 +, Ca2+, Mg2+. Предпочтительно золь кремнезема, диоксид кремния или их комбинация заменяет от 0,1 до 90 процентов бемита - четвертого компонента по массе.
Расширенный механизм контролируемой дестабилизации заключается по данному изобретению в вышеупомянутом взаимодействии золя с исходными материалами в комбинации с параллельным взаимодействием золя с добавленными модифицирующими смесями. Следовательно, производство композиции по данному изобретению основано на контролируемом превращении золя в гель и преимущественно допускает использование многоуровневого контроля скорости гелеобразования, количества геля, образующегося при этом, локализации геля и рН конечной капсулы или почвы в течение процесса гранулирования или приготовления почвы.
Во многих случаях к гранулам (капсулам) добавляются пестициды (такие как фунгициды, гербициды и другие) для создания защиты у растущих растений, например, против вредителей и сорняков. Данные вещества могут, например, возгоняться и/или растворяться в воде, и таким образом, они обычно добавляются в относительно больших количествах для получения капсул или почвы с требуемой концентрацией пестицида. В одном из вариантов осуществления композиция по данному изобретению дополнительно включает пестицид. Было установлено, что композиция по данному изобретению, где четвертый компонент находится в форме геля или ксерогеля, может быть использована преимущественно для уменьшения фактической дозы, необходимой для достижения требуемого количества пестицида в капсуле или почве. Пестициды или другие вещества для защиты не требуется добавлять в высоких концентрациях в начальную смесь. Скорее, они просто абсорбируются гелем или на поверхности частиц ксерогеля. Таким образом, композиция, включающая эффективную концентрацию пестицида, может быть получена добавлением меньшего количества пестицида, что приводит к снижению отрицательного влияния пестицидов на окружающую среду. В последующем варианте осуществления композиция дополнительно включает удобрение.
Способность существующих гранул (капсул) или почв к транспорту воды определяли, главным образом, ингибированием способности исходного материала, присутствующего в капсуле или почве, а также капиллярным всасыванием воды через открытые поры. По данному изобретению вышеупомянутые механизмы водного транспорта в композиции, такой как капсула или почва, дополнены и расширены новым механизмом распределения воды. В одном из вариантов осуществления композиция по данному изобретению отличается тем, что четвертый компонент может образовать гель или представлять собой гелевую форму. В предпочтительном варианте осуществления четвертый компонент в гелевой форме, предпочтительно бемит-гель, высушен до образования ксерогеля. Ксерогель по существу относится к гелевой форме, из которой удалили всю свободную жидкость. Четвертый компонент в высушенной ксерогелевой форме может предпочтительно претерпевать обратное превращение в нормальный гель и золь при контакте с водой, и таким образом, ксерогелевые пленки образуют отличные средства распределения воды на всем протяжении объема капсулы и/или почвы. Преимущество четвертого компонента, способного к образованию обратимого ксерогеля, состоит в том, что скорость транспорта может быть проконтролирована толщиной и размером частиц ксерогеля. Эффект использования ксерогеля состоит в том, что общее содержание воды, абсорбированной капсулой или почвой, может быть проконтролировано в большой степени по существу безотносительно к климатическим условиям.
Однако, как будет обсуждено подробно ниже, композиция, включающая четвертый компонент, где указанный четвертый компонент может образовать необратимый ксерогель, может быть сделана внесением модифицирующих добавок, например золя кремнезема, тем самым композиция становится неспособной претерпевать обратимое превращение после того, как она высушена. Такой необратимый ксерогель преимущественно используют в экстремально влажных климатических условиях для минимизации или предотвращения перенасыщения капсулы, почвы или капсулы для семян водой.
Механические свойства капсулы, в частности когезионную способность и механическую прочность, традиционно модифицировали изменением содержания глины в смеси для гранулирования добавлением неорганических связующих агентов (таких как гипс) или добавлением клеев, наиболее часто основанных на органических или полимерных веществах. Повышение механической прочности капсулы, достигнутое использованием известных способов, обычно включает повышение компактности капсулы, приводящее к пониженной пористости и уменьшенной водопоглощающей способности капсул. Другой недостаток достижения механической прочности увеличением содержания глины или прочими обычными средствами состоит в повышении стойкости капсулы по отношению к росту зародыша, таким образом, при этом замедляется рост растения из семени.
По данному изобретению вышеупомянутые вредные явления по существу устранены предоставлением композиции по изобретению, включающей четвертый компонент, который способен образовать ксерогель. Принцип использования ксерогеля состоит в том, что сушка гелевых пленок на поверхности частиц и пограничный слой между частицами приводят к сильному связыванию частиц ксерогелем, таким образом повышается механическая прочность высушенной композиции. Величина прочности может быть измерена в высушенной капсуле. Обычно прочность капсулы обусловлена ксерогелем и глиной, присутствующими в капсуле. Было отмечено, что присутствие ксерогеля в капсуле повышает прочность (давление), требуемую для разрушения капсулы, в сравнении с капсулой без ксерогеля. Предполагают, что данное повышение прочности является указанием на повышенную механическую стабильность. В одном из вариантов осуществления предлагается композиция с ксерогелем, где давление, требуемое для ее разрушения, указывающее на ее механическую стабильность, большей частью равно 10 Н или выше.
В предпочтительном варианте осуществления взаимодействие ксерогеля с водой приводит к обратимому превращению ксерогеля в нормальный гель или золь, вызывая уменьшение механической прочности влажной капсулы и в связи с этим сниженную устойчивость капсулы в отношении роста зародыша. Эффект использования AlO(OH) ксерогеля, одного или в комбинации с внесением модифицирующих добавок, что делает его необратимым, предпочтительно коллоидных растворов кремниевой кислоты, стабилизированных щелочью или аммонием, и коллоидного диоксида кремния, регулируемого алюминием, состоит в том, что механические свойства капсул или почвы в сухом и влажном состояниях могут быть подавлены в большой степени, так как возможна сопротивляемость капсул или почвы в отношении роста зародыша, без наличия изменения композиции исходных материалов смеси или почвы.
Дополнительное преимущество композиции обеспечивается тем, что ее компоненты близки к природе. Фактически они представляют собой по существу часть природы (бемит, силикаты - SiO2 и алюмосиликаты SiO2 - Al2O3). Поэтому в противоположность традиционным капсулам и почвам, содержащим клеи или другие синтетические добавки или связующие вещества, композиция, предложенная в данной работе, несет меньшую экологическую нагрузку для окружающей среды.
Транспорт кислорода капсулой (или почвой) и количество кислорода в капсуле были трудными для контроля. Их определяли, в частности, открытой пористостью и водным насыщением капсулы. По существующим литературным публикациям, касающимся снижения открытой пористости капсулы и повышения водного насыщения капсулы, значительное уменьшение содержания кислорода во влажной капсуле происходит быстро (в течение десяти минут) по сравнению с сухой капсулой, т.е. до 25-45% от начальной величины. При полном насыщении капсулы водой содержание кислорода может быть близким к содержанию кислорода, который растворен в воде. Изменение в композиции исходных материалов смеси для гранулирования часто используется для повышения открытой пористости капсулы, однако такое изменение, в первую очередь, приводит к повышенной общей всасывающей способности капсулы в отношении воды. Содержание кислорода во влажной капсуле не подлежит значительному влиянию.
Итак, неожиданно данное изобретение (использование ксерогеля AlO(OH)) оказывается пригодным для облегчения транспорта газообразной фазы и наглядно увеличивает содержание кислорода в капсуле и почве. Преимущество композиции по данному изобретению, содержащей четвертый компонент, который может иметь форму ксерогеля, предпочтительно обратимого ксерогеля, заключается в том, что высокопористая текстура композиции остается сохраненной, в то время как скорость и механизм транспорта воды композицией, а также ее общая водная всасывающая способность регулируются. Это создает большее пространство для транспорта газовой фазы. В предпочтительном варианте осуществления композиция включает глину, исходный волокнистый материал, инертный материал и бемит как четвертый компонент, в композиции указанный бемит содержит непептизированные частицы. Применение непептизированных частиц бемита для контролируемого роста начальных частиц ксерогеля приводит к образованию неосветленных ксерогелей, содержащих воздух, закрытый в их порах способом, как в данном изобретении. Поры способны постепенно освобождать воздух в течение обратимого превращения ксерогеля в золь, таким образом внося вклад по содержанию кислорода как во влажной, так и в водонасыщенной капсуле. Гель, образующийся при начальном взаимодействии золя с частицами исходных материалов, обволакивает преимущественно внешнюю поверхность частиц, закрывая газ во внутренних порах частиц. В течение обратимого превращения ксерогеля в золь воздух (кислород), в свое время закрытый, будет постепенно выделяться из внутренних пор частиц и также таким путем давать вклад в содержание кислорода во влажной и водонасыщенной композиции. Эффект использования ксерогеля, одного или в комбинации с модифицирующими добавками, предпочтительно коллоидных растворов кремниевой кислоты, стабилизированных, например, щелочью или аммонием, или коллоидного диоксида кремния, состоит в том, что ксерогель облегчает поддержание высокого уровня кислорода не только во влажной, но также и в водонасыщенной капсуле или почве с 60-90% от начального содержания кислорода в сухом состоянии капсулы в течение длительного времени (вплоть до дюжины часов). Предложена композиция, содержащая четвертый компонент, которая способна к образованию обратимого или необратимого ксерогеля, где содержание кислорода водонасыщенной композиции (включающей ксерогель) находится на уровне, по меньшей мере, 60% содержания кислорода в той же самой композиции в сухом состоянии. Высокое содержание кислорода в композиции по данному изобретению оказывает положительное влияние на способность семян к прорастанию.
В одном из вариантов осуществления предложена капсула для семян (которая может иметь любую форму или вид, например, таблетка), включающая композицию по данному изобретению. В другом аспекте изобретение относится к улучшенной почве или другому типу среды для роста растения, содержащих композицию по данному изобретению. Установлено, что композиция по данному изобретению может функционировать как средство для улучшения почвы. Композиция может быть добавлена как таковая, либо в виде золя, либо (ксеро)геля, либо в форме капсул или таблеток. Также возможно, что золь или гель бемита самого по себе, без глины или исходных материалов, добавляют в почву. После добавления средства для улучшения почвы почвенная структура усиливается и аэрация улучшается. Тяжелая почва, такая как тяжелая глинистая почва, например, может быть смешана с композицией, обладающей пористой структурой, для образования верхнего слоя с повышенной проницаемостью для воды и газов. С улучшенной структурой улучшенная глинистая почва согласно данному изобретению легче культивируется, повышает поступление воды и кислорода к растениям, улучшает дренаж и ускоряет сильный, здоровый рост корней. Рост растения и урожай зависят в большой степени от динамики почвенной воды. Если почва слишком сухая, рост растения ограничен и урожаи снижены. С другой стороны, если почва насыщена водой, то корни большинства растений не могут дышать и урожаи пострадают. Оптимальная всхожесть семян требует влаги, но определенно не сырости в окружающей среде. Традиционные модификации свойств гранул (капсул) и почв для различных климатических условий (сухие, средние или влажные) предпринимались, в частности, изменением композиции исходных материалов для капсуляционной или почвенной смеси, что требует использования различных смесей для получения оптимальных композиций для каждого из условий. Данное изобретение теперь устраняет ограниченное использование отдельной смеси исходных материалов смеси для различных климатических условий применением AlO(OH) ксерогеля, либо самого по себе, либо в комбинации с модифицирующими добавками. Ксерогель сам по себе или со смесью модифицирующих добавок может быть применен контролируемым способом для изменения скорости водного всасывания, общей водной всасывающей способности композиции, предпочтительно в интервале 30-300%, открытой пористости капсул, предпочтительно в интервале 30-80%, механических свойств и содержания кислорода в капсуле конкретного типа смеси для капсулирования. Данным способом свойства композиции могут быть модифицированы в соответствии с климатическими условиями места назначения композиции изменением или адаптацией четвертого компонента без изменения исходных материалов в композиции. Эффект применения ксерогеля далее проявляет себя в том, что он расширяет потенциал использования отдельной композиции исходных материалов смеси для различных климатических условий, причем упрощает производственную технологию гранул (капсул) в целом и облегчает модификацию свойств почв в соответствии с местными климатическими условиями. Таким образом, средство для улучшения почвы, содержащее золь бемита или гель или композицию по данному изобретению, и его применение позволяют оптимизировать почвенные характеристики, соответствующие местной ситуации. Доза композиции, которая необходима для внесения в почву, в основном будет зависеть от типа почвы, предназначенной для улучшения, и свойств композиции.
Композиция по данному изобретению может быть получена смешиванием глины, волокнистого материала, инертного материала, четвертого компонента, содержащего катион, выбранный из группы, состоящей из Al, Zr и Ti, и анион, выбранный из группы, состоящей из оксигидроксида, оксихлорида, нитрата, сульфата, хлорида, гидроксида и алкоксида и необязательно золя кремнезема, или коллоидного оксида кремния, или других добавок, и необязательно последующим включением сушки указанной смеси. Четвертый компонент предпочтительно добавляют в интервале 0,1-40 мас.% в форме золя с концентрацией четвертого компонента, находящейся в интервале 0,1-70 мас.%, к смеси для капсулирования (глина, волокно и инертные исходные материалы). Предпочтительно композиция далее содержит 20-50% глины, 0-70% волокнистых материалов, 0,1-80% инертного материала и четвертый компонент. 0-90% указанного четвертого компонента могут быть заменены добавками, такими как золи кремнезема.
В следующем варианте осуществления данное изобретение относится к способу получения капсул, где способ включает смешивание компонентов композиции по данному изобретению, предпочтительно в присутствии воды, и помещение указанной смеси в гранулятор, предоставление четвертому компоненту в указанной смеси возможности для образования геля и сушку указанного геля для образования ксерогеля. Подходящий гранулятор для производства капсул (гранул) по данному изобретению включает центрифугу - гранулятор, состоящий из вращающегося барабана, который содержит периферические отверстия. Он обычно представляет собой барабан из железа или нержавеющей стали, в который помещают определенное количество семян и где композиция и/или вода вводится либо непрерывно, либо прерывисто дозами в течение определенного периода времени. Вращение производит сферические капсулы. Скорость барабана, время загрузки и дозирование порошка/жидкости являются регулируемыми. Однако могут быть использованы также другие типы грануляторов. Тип примененного гранулятора определяет размер и форму производимых гранул (капсул). Большинство современных грануляторов представляют собой большие, закрытые, полностью автоматизированные системы, где поток капсул контролируется внутри гранулятора. По предыдущей известной технологии скорость капсулирования семян и выход капсул требуемого размера, полученных в процессе капсулирования, контролируется, в частности, композицией исходных материалов смеси для капсулирования, особенно содержанием или добавлением глин и добавлением клеев и также количеством воды и/или добавленной смеси для капсулирования, временем капсулирования отдельной добавки и числом оборотов гранулятора. Ускорение ранее существующего процесса капсулирования, достигнутое, например, увеличением содержания глины в смеси или повышением числа оборотов гранулятора, дает изменение в плотности, которое влияет на транспортную способность и свойства капсул к прорастанию.
Поразительно, по данному изобретению процесс капсулирования также ускоряется и выход капсул увеличивается в результате добавления четвертого компонента, предпочтительно бемита, к смеси для капсулирования, включающей глину, волокнистый материал и инертный материал. Указанный четвертый компонент вызывает адгезию и связывание в течение капсулирования как между частицами, так и к поверхности семян, хотя отсутствуют требуемые изменения в композиции исходных материалов, содержащихся в смеси. Образование гелевых пленок приводит к гомогенной структуре в капсуле или, другими словами, к возросшему постоянству свойств на протяжении всего объема капсулы. В то же самое время, хотя время гранулирования уменьшается, выход увеличивается, доказана возможность капсулирования семян с более гладкими поверхностями в гранулы конечного продукта, капсулы с семенами большего диаметра. Как приведено в данной работе, время гранулирования обычной смеси для гранулирования, содержащей глину, волокнистый материал, инертный материал и воду, составило 24 минуты. Поразительно, но когда четвертый компонент (бемит) был добавлен к данной смеси, время гранулирования уменьшилось до 18 мин. Кроме того, добавление четвертого компонента увеличивало общий выход капсул. Таким образом, способ производства капсул по данному изобретению является более быстрым и более эффективным при сравнении с существующими процедурами гранулирования.
Дальнейший аспект относится к способу роста растения из семени, включающему посев капсулы с семенем и предоставление растению возможности для роста. Капсула с семенем может быть внесена в почву или в среду для роста растения руками или машинным способом. Механическая прочность или устойчивость капсул с семенами часто является недостаточной, чтобы выдержать энергичное обращение с ними. При машинном посеве, который часто является предпочтительным выбором для снижения ручного труда и экономии времени, традиционные гранулы (капсулы) часто разрушаются. Напротив, капсулы с семенами, включающие композицию по данному изобретению, являются в основном достаточно устойчивыми к встречающимся внешним силам не только в течение эксплуатации или хранения капсул, но также при машинном посеве.
Диаметр капсулы может быть отрегулирован по размеру, требуемому для автоматических посевных машин. Для овощных капсул данный диаметр находится в интервале 1-6 мм. Для капсул сахарной свеклы диаметр находится, в основном, в интервале 3,5-5,5 мм в Европе и 2,5-6 мм в США.
Композиция, в которой четвертый компонент также включает модифицирующую добавку, предпочтительно золь кремнезема, диоксид кремния или их комбинацию, представляет собой предпочтительный выбор для прорастания семени или роста растения при экстремально влажных условиях. Как сказано выше, при гелеобразовании и сушке четвертого компонента, содержащего одну из данных кремниевых смесей, образуется необратимый ксерогель и водопоглощающая способность высушенной композиции, содержащей такой четвертый компонент, уменьшается. В противоположность традиционным гранулам (капсулам) или почве новая композиция не становится перенасыщенной водой из-за открытой структуры и пористости композиции. Как капсулы, так и почвы, содержащие композицию, включающую золь кремнезема, могут быть использованы для улучшения роста растения во влажной почве. Например, влажная почва или, по меньшей мере, верхний слой влажной почвы могут быть смешаны с композицией с последующим высевом семян в улучшенную почву.
В следующем аспекте данного изобретения всхожесть семян улучшена контактированием семени с композицией по данному изобретению и добавкой достаточного количества воды и питательных веществ. В зависимости от климатических условий и типа и качества семян композиция по данному изобретению улучшает общую способность капсулированных семян к прорастанию на 0,1-20%.
В следующем аспекте данного изобретения может быть получено горшечное растение в среде для роста, причем указанный способ включает помещение композиции по данному изобретению в горшок и посадку в него растения. Конечно, для оптимального роста горшечного растения желательны регулярный полив для растения и добавка питательных веществ.
В другом варианте осуществления может быть получено негоршечное растение в среде для роста, причем указанный способ включает помещение композиции по данному изобретению в форму или в способный к удалению другой тип контейнера, посадку в него растения и удаление указанной формы. Здесь также растения предпочтительно должны быть обеспечены водой и необязательно растительными питательными веществами. Фактически композиция по данному изобретению преимущественно применяется как компактный заменитель почвы, при этом создается возможность для получения растений, с которыми можно обращаться, которые можно хранить или продавать без горшка. Такое негоршечное растение, получаемое способом по данному изобретению, проще в обращении и может быть непосредственно высажено в почву без необходимости удаления предварительного горшка. Таким образом, это обеспечит выигрыш во времени при высадке саженцев.
Как обсуждено выше, композиция по данному изобретению, включающая глину, волокнистый материал, инертный материал и четвертый компонент, позволяет улучшать или оптимизировать свойства капсул и почв. Улучшенные характеристики создают возможность для того, чтобы адаптировать рост частиц ксерогеля в течение сушки геля до ксерогеля; влиять на ход процесса капсулирования; генерировать обратимое превращение ксерогеля в гель или золь при контакте с водой; повышать механические свойства капсул и почвы как в сухом, так и во влажном состоянии, включая снижение сопротивляемости влажных капсул и почв по отношению к росту зародыша; повышать скорости поглощения воды, общее водопоглощение капсулой или почвой и открытую пористость капсулы или почвы; увеличивать общее содержание кислорода во влажных и насыщенных водой гранулах и почвах и обеспечивать повышенное сохранение указанного более высокого влагосодержания; увеличивать скорость прорастания и общую способность семян к прорастанию; применять капсулы идентичной композиции исходных материалов в различных климатических условиях и почвах для местных климатических условий без любого отрицательного влияния на экологию; получать негоршечные растения и обеспечивать добавление веществ для защиты семян и растений.
Описание чертежей
Фиг.1 - дифракция рентгеновских лучей для образцов порошковых частиц бентонита, обработанного, как описано в примере 7, за исключением того, что сушка производилась при 60°С после гомогенизации частиц.
Фиг.2 - смесь исходных материалов примера 1 обрабатывали водой (образец I, верхняя кривая) или золем, содержащим 2% бемита и непептизированные частицы (образец II, нижняя кривая). Приготовленные слои высушивали и определяли содержание кислорода в геометрическом центре слоя с помощью кислородной пробы. После этого определяли содержание кислорода, в то время как слои были погружены в воду.
Фиг.3 - всхожесть семян сахарной свеклы на глинистой почве, обработанной определенным количеством воды (почва+вода) или идентичным количеством 2% золя бемита (почва+золь). Высевали семена сахарной свеклы трех различных типов, SB, SB1 и SB2. Способность к прорастанию оценивали через 3 (панель А), 7 (панель В) и 10 (панель С) дней при условиях, соответствующих влажным климатическим условиям (60 мл воды, температура 20°С).
Фиг.4 - всхожесть капсулированных семян SB2 сахарной свеклы при использовании смеси для капсулирования с водой (смесь+вода), определенной в примере 5, или с идентичным количеством золя (смесь+золь 27). Кроме этого, семена капсулировали с использованием смесей, содержащих добавочное количество золя, с количеством золя выше на 13% (смесь+золь 13) или на 27% (смесь+золь 27) соответственно, чем количество золя, примененного в предыдущем капсулировании. Непокрытые семена включали как контроль. Способность к прорастанию оценивали через 3, 7 и 10 дней при условиях, соответствующих приблизительно средним климатическим условиям (35 мл воды, температура 20°С).
Следующие примеры иллюстрируют способ модификации технологии капсулирования и свойства смесей для капсулирования, капсул и почв для прорастания семян и выращивания растений без ограничения степени применения.
Пример 1
Капсулы, сделанные из традиционной водогрануляционной смеси, содержащей 23 мас.% глины, 67 мас.% волокон и 10 мас.% инертных материалов, показали общее водопоглощение WAtotal=170%, открытую пористость АР=61% и F=9N для давления, требуемого для разрушения капсулы.
При использовании золя с 3 мас.% AlO(OH) в качестве четвертого компонента в течение капсулирования смеси с тем же содержанием получали композицию по данному изобретению. Общее водопоглощение композицией данного изобретения уменьшалось до WAtotal=155% и давление увеличивалось до F=20N, в то время как открытая пористость оставалась приблизительно той же самой АР=58%.
Пример 2
Повышение механической прочности капсулы к F=32N, достигнутое увеличением содержания глины до 37 мас.% и уменьшением содержания волокон до 53 мас.% в композиции примера 1, приводило к величинам WAtotal=103% и АР=38%.
При использовании золя с 5 мас.% AlO(OH) в течение капсулирования смеси с содержанием по примеру 1 достигнуто общее водопоглощение WAtotal=119% и давление F=28N с открытой пористостью АР=51%.
Использование золя с 5 мас.% AlO(OH) в комбинации с добавлением 2% коллоидного раствора кремниевой кислоты, стабилизированной щелочью, в течение капсулирования смеси с содержанием по примеру 1 приводило к WAtotal=105%, давлению F=30N и открытой пористости АР=49%.
Пример 3
Дисперсию бемита при 65°С использовали для приготовления суспензии, содержащей 30 мас.% бемита. К данной суспензии постепенно добавляли 5% водный раствор азотной кислоты. Из полученного золя непептизированные частицы бемита удаляли центрифугированием. После удаления избытка воды выпариванием при постоянном перемешивании при 70°С золь превращался в гель. При добавлении 10% этилового спирта к суспензии и удалении непептизированных частиц центрифугированием с последующим гелеобразованием с помощью 15% раствора лимонной кислоты гелеобразование происходило непосредственно в момент смешивания. Гель сушили и использовали для приготовления конечного очищенного ксерогеля с размером частиц d50=27 нм.
В золе, содержащем 25 мас.% бемита и 10 мас.% непептизированных частиц, гелеобразование происходило вскоре после смешивания бемита с водой, и после процесса сушки был приготовлен очищенный пористый гель с размером частиц d50=80 нм.
В золе, содержащем 15 мас.% бемита и 8 мас.% непептизированных частиц, последующее комбинированное гелеобразование, вызванное постепенным добавлением модифицирующей 14% смеси из смешанных растворов, содержащих гумат натрия, нитрат калия и фосфат натрия, происходило в процессе смешивания, и после процесса сушки был приготовлен неочищенный пористый ксерогель с размером частиц d50=67 нм.
В золе, содержащем 10 мас.% бемита и 12 мас.% непептизированных частиц, в комбинации с постепенным добавлением глин и исходных материалов гелеобразование происходило очень быстро в процессе смешивания, и после процесса сушки был приготовлен неочищенный пористый ксерогель с размером частиц d50=90 нм.
В золе, содержащем 5 мас.% бемита и 6 мас.% непептизированных частиц, в комбинации с постепенным добавлением смеси инертных исходных материалов (перлит (60 мас.%), аттапульгит (15 мас.%), цеолит (15 мас.%), сидерит (5 мас.%) и гематит (5 мас.%)) гелеобразование заканчивалось в процессе смешивания, и после процесса сушки был приготовлен пористый ксерогель.
В суспензии, содержащей 9 мас.% бемита с 14 мас.% непептизированных частиц, в комбинации с постепенным добавлением коллоидного раствора диоксида кремния, снабженного алюминием, гелеобразование происходило в процессе смешивания, и после процесса сушки был приготовлен пористый ксерогель.
Пример 4
При использовании смеси, содержащей 30 мас.% глины, 50 мас.% кальцита (известняк), 10 мас.% талька, 5 мас.% гиббсита и 5 мас.% рутила, общее водопоглощение составило WAtotal=205% от использованной приготовленной смеси конкретных исходных материалов.
При использовании золя, содержащего 2,5 мас.% AlO(OH) в смеси того же состава, общее водопоглощение составило WAtotal=183%.
Пример 5
В смеси, содержащей 52 мас.% волокон, 34 мас.% глины и 14 мас.% инертных исходных материалов, рН водной суспензии была равна 6,1, и общее водопоглощение составило WAtotal=151%. Смесь использовали для прорастания семени, экстракт которого в воде имел рН 7,2. Всхожесть семян через 10 дней составляла 89% при 20°С с 60 г воды.
При использовании золя, содержащего 3 мас.% бемита, в комбинации с добавлением модифицирующей смеси золя кремнезема, стабилизированного щелочью и фосфатом калия, как четвертого компонента рН водной суспензии того же состава устанавливался до рН 7,2 с водопоглощением WAtotal=131% и всхожестью 94% через 10 дней.
Пример 6
В смеси, содержащей 60 мас.% волокон, 25 мас.% глины и 15 мас.% инертных исходных материалов, рН водной суспензии была равна 7,3, и общее водопоглощение составило WAtotal=170%.
При использовании золя, содержащего 5 мас.% бемита, рН водной суспензии того же состава устанавливался до 6,5 с водопоглощением WAtotal=144%.
Пример 7
Из золя, содержащего 32 мас.% бемита, готовили сушкой тонкие слои ксерогеля толщиной приблизительно 500 нм. Образцы ксерогеля приблизительно 50 мм по длине и 8 мм по ширине подвергали контакту с водой с одной стороны и измеряли время в интервале 9-17 с, необходимое для переноса воды с одной стороны к другой стороне. Транспорт воды сопровождался постепенным обратимым превращением ксерогеля в золь.
Пример 8
Частицы бентонита превращали в гранулы с помощью воды или золя, содержащего 2% бемита и непептизированных частиц, смесь гомогенизировали и сушили при 100°С. После сушки агрегаты частиц размешивали в порошок и данный порошок использовали для приготовления слоев одинаковой толщины и массы для измерения скорости водопоглощения. Количества воды или золя, добавленные к бентониту, и величины водопоглощения, измеренные в различные периоды времени, показаны в следующей таблице. Золь ускоряет поглощение и транспорт воды слоем порошка в начальной фазе взаимодействия между сухой смесью и водой, но уменьшает общее водопоглощение.
| Время (мин) | 0 | 2 | 5 | 10 | 15 | 20 | 60 |
| Водопоглощение | WA(%) | WA(%) | WA(%) | WA(%) | WA(%) | WA(%) | WA(%) |
| Бент.+ 0,66 мл воды | 0 | 206,0 | 331,0 | 405,0 | 462,9 | 519,8 | 520,9 |
| Бент.+ 0,66 мл золя | 0 | 211,2 | 351,3 | 437,2 | 481,2 | 516,3 | 517,2 |
| Бент.+ 0,80 мл золя | 0 | 248,7 | 375,1 | 435,8 | 462,8 | 508,9 | 509,7 |
| Бент.+ 2,1 мл золя | 0 | 252,1 | 398,6 | 438,6 | 465,1 | 502,6 | 503,1 |
| Бент.+ 2,5 мл золя | 0 | 269,6 | 408,2 | 452,0 | 466,0 | 490,5 | 491,6 |
Пример 9
Частицы бентонита обрабатывали по способу примера 7 за исключением того, что сушку проводили при 60°С после гомогенизации частиц. Приготовленные порошки исследовали измерением дифракции рентгеновских лучей. Результаты показаны на фиг.1. Не было значительных различий в картинах дифракции рентгеновских лучей для всех измеренных образцов. Взаимодействие золя бентонита в процессе гранулирования не приводило к значительным изменениям в структуре бентонита, и гель предпочтительно находился на внешней поверхности частиц или агрегатов частиц бентонита.
Пример 10
Семена сахарной свеклы (100 г) капсулировали, используя смесь состава, как в примере 1, с водой или золем, содержащим 3% бемита и непептизированных частиц. Время первого гранулирования для приготовления капсул с диаметром 3,75-4,5 мм составляло 24 мин в варианте с водой с выходом 67% и 18 мин в варианте с золем с выходом 78%. После разделения частиц меньшего и большего диаметра проводили повторное капсулирование отсортированных более мелких частиц. Общее время капсулирования с водой составило 41 мин с общим выходом 85% и 29 мин с 94% выходом для золя.
Пример 11
Смесь исходных материалов, как в примере 1, обрабатывали водой или золем, содержащим 2% бемита и непептизированных частиц. Приготовленные слои сушили и определяли содержание кислорода в геометрическом центре слоя, используя кислородный датчик, полученный от TNO, Нидерланды. В сухом состоянии установлено фактически одинаковое содержание кислорода в обоих слоях, которое было определено как 100%. После водного насыщения слоев, как показано на фиг.2, происходило значительное снижение содержания кислорода в слое, обработанном водой (I) вплоть до 25% от начальной величины сухого слоя приблизительно за 40 мин. В слое, обработанном золем бемита (II), содержание кислорода уменьшалось до 75% от начальной величины приблизительно за 120 мин и оставалось постоянным в течение всего измерения дополнительно 6 ч, пока не завершился опыт.
Пример 12
Для обеспечения содержания 20 г фунгицидов в капсулах требовалось добавление 21,4 г фунгицида в процессе приготовления капсул. При добавлении золя, содержащего 3 мас.% бемита в идентичной смеси, требуемую дозу снижали до 20,5 мас.%.
Пример 13
Глинистую почву обрабатывали определенным количеством воды или идентичным количеством 2% золя бемита. Высевали семена трех различных типов сахарной свеклы, SB, SB1 и SB2. Оценивали всхожесть через 3, 7 и 10 дней при условиях, соответствующих влажным климатическим условиям (60 мл воды, температура 20°С). Результаты показаны на фиг.3 (А, В и С).
Пример 14
Семена SB2 капсулировали при использовании смеси для капсулирования с водой (1-смесь+вода), определенной в примере 5, или с идентичным количеством золя (2-смесь+золь). Кроме этого, семена капсулировали с использованием смесей, содержащих добавочное количество золя, с количеством золя выше на 13% (3-смесь+золь 13) или на 27% (4-смесь+золь 27) соответственно, чем количество золя, примененного в предыдущем капсулировании.
Всхожесть оценивали через 3, 7 и 10 дней при условиях, соответствующих приблизительно средним климатическим условиям (35 мл воды, температура 20°С). Результаты показаны на фиг.4.
1. Композиция для улучшения роста растения из семени, включающая глину, инертный материал, AlO(OH) и необязательно волокнистый материал, в которой концентрация AlO(OH) находится в интервале от 0,1 до 70 мас.%, предпочтительно 0,5-25 мас.%, более предпочтительно 1-10 мас.% от суммарной массы глины, инертного материала и необязательного волокнистого материала.
2. Композиция по п.1, где указанный AlO(ОН) представляет собой бемит.
3. Композиция по п.1, содержащая 20-50 мас.% глины, 0-70 мас.% волокнистого материала, 0,1-80 мас.% инертного материала и AlO(OН) в количестве, необходимом для доведения суммарной массы композиции до 100%.
4. Композиция по п.1, где указанная композиция дополнительно содержит кремниевую кислоту, коллоидный диоксид кремния или их комбинацию.
5. Композиция по п.4, где указанная композиция содержит кремниевую кислоту, коллоидный диоксид кремния или их комбинацию в концентрации от 0,1 до 90 мас.% от количества AlO(OH).
6. Композиция по п.1, где указанная глина содержит глинистые минералы, выбранные из группы, состоящей в основном из каолинита, галлуазита, диккита, накрита, иллита, монтмориллонита (смектиты) и вермикулита.
7. Композиция по п.1, где указанный волокнистый материал содержит природный волокнистый материал.
8. Композиция по п.7, где указанный природный волокнистый материал выбран из группы, состоящей в основном из соломы, опилок, сухих трав и растений, срезов сахарной свеклы, цикория, игл, хлопка и шерсти.
9. Композиция по п.1, где указанный волокнистый материал содержит синтетический волокнистый материал.
10. Композиция по п.9, где указанный синтетический волокнистый материал выбран из группы, состоящей в основном из целлюлозных волокон, полимерных и органических волокон и войлоков, волокон и ваты на основе оксида алюминия, диоксида кремния и каолина.
11. Композиция по п.1, где указанный инертный материал выбран из группы, состоящей в основном из цеолита, аттапульгита, перлита, волластонита, кварца, циркона, слюды, пирофиллита, талька, серпентина, полевого шпата, периклаза, корунда, гематита, ильменита, рутила, анатаза, перовскита, гидроксидов (брусит, гиббсит, диаспор, гетит, лепидокрокит, лимонит), карбонатов (кальцит, магнезит, сидерит, доломит, агаронит), фосфатов (апатит) и сульфатов (гипс, ангидрит).
12. Композиция по п.1, где указанная композиция дополнительно содержит удобрение.
13. Композиция по п.1 или 12, где указанная композиция дополнительно содержит пестицид.
14. Композиция по п.1, где указанный AlO(OH) находится в форме геля.
15. Композиция по п.1, где указанный AlO(ОН) находится в форме ксерогеля.
16. Композиция по п.15, где указанный ксерогель представляет собой обратимый, необратимый или частично необратимый ксерогель.
17. Композиция по п.15 или 16, где механическая стабильность указанной композиции составляет, по меньшей мере, 10 Н.
18. Композиция по любому из пп.14-16, где пористость указанной композиции находится в интервале от 30 до 80%.
19. Композиция по п.15 или 16, где содержание кислорода в указанной композиции при ее насыщении водой находится в интервале, по меньшей мере, до 40% от содержания кислорода в указанной композиции в сухом состоянии.
20. Композиция по п.15 или 16, где водопоглощающая способность указанной композиции находится в интервале от 30 до 300%.
21. Капсула с семенем, содержащая композицию по любому из пп.1-20.
22. Улучшенная почва для роста растения, содержащая золь бемита и почву.
23. Применение золя бемита в качестве средства, улучшающего почву.
24. Улучшенная почва для роста растения, содержащая композицию по любому из пп.1-20 и почву.
25. Применение композиции по любому из пп.1-20 в качестве средства, улучшающего почву.
26. Способ получения композиции по любому из пп.1-20, включающий смешивание глины, инертного материала, необязательного волокнистого материала, AlO(OH), и, необязательно, золя кремнезема или коллоидного оксида кремния или других добавок и, необязательно, включающий последующую сушку указанной смеси, где количество AlO(OH) находится в интервале от 0,1 до 70 мас.%, предпочтительно 0,5-25 мас.%, более предпочтительно 1-10 мас.% от суммарной массы глины, инертного материала и необязательного волокнистого материала.
27. Способ получения капсул, где способ включает смешивание компонентов композиции по любому из пп.1-20, добавление смеси в гранулятор, предоставление возможности AlO(OH) образовать гель и сушку указанного геля для образования ксерогеля.
28. Способ выращивания растения из семени, включающий посев капсул с семенем по п.21 и предоставление возможности растению для роста.
29. Способ по п.28, где капсулу с семенем высевают путем помещения капсулы с семенем в почву или среду для роста растения либо вручную, либо машинным образом.
30. Способ улучшения почвы путем смешивания почвы с золем бемита.
31. Способ улучшения почвы путем смешивания почвы с композицией по любому из пп.1-20.
32. Способ улучшения роста растения на сырой почве, где способ включает смешивание указанной почвы с золем бемита.
33. Способ улучшения роста растения на сырой почве, где способ включает смешивание указанной почвы с композицией по любому из пп.1-20.
34. Способ улучшения всхожести семян, включающий контактирование семени с композицией по любому из пп.1-20 и добавление достаточного количества воды и питательных веществ.
35. Способ получения горшечного растения с ростовой средой, где указанный способ включает помещение в горшок композиции по любому из пп.1-20 и посадку в него растения.
36. Способ получения системы, представляющей собой растение и компактный заменитель почвы, причем с указанной системой можно обращаться, хранить или продавать без горшка, где указанный способ включает помещение в форму композиции по любому из пп.1-20, посадку в него растения и удаление указанной формы.
37. Система из растения и компактного заменителя почвы, в которой компактный заменитель почвы представляет собой композицию по любому из пп.1-20.
