专利名称：一种施用塑料土壤覆盖物的方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及一种将液态塑料聚合物施用到土壤表面而形成连续薄膜以作为土壤覆盖物的方法。该塑料覆盖物特别用于提高作物产量、通过曝晒而将土壤消毒以及防止土壤侵蚀。本发明包括一套有效且经济成膜的施用程序和喷雾装置，它由两阶段组成a)适宜的土壤整理，b)通过新型的喷雾装置和喷雾程序，将适宜聚合物喷雾配剂至少施用两层。
本发明的背景在不同的将塑料薄膜用于农用土壤覆盖中，塑料覆盖物为一种广泛使用的基本方法。在寒冷的季节进行土壤覆盖导致土壤温度升高、促进幼苗出露、植物生长及提高作物产量。夏季作物如玉米、花生和棉花不能在季节的早期种植。因此定植推迟到晚春，这样生长季节延长到晚秋。因此作物受到早期雨水的严重损害。提高土壤温度的方法就允许在季节的早期进行定植，并具有提高作物产量的潜能。土壤覆盖物在作物生长过程中提供各种益处。覆盖物能用于防虫的目的。银白色或黄色覆盖物用于防止蚜虫，并且防止因蚜虫的进食及病毒的传播而导致损害。白色薄膜能在炎热的季节用于降低土壤的温度。覆盖物还能提供保护以防止与土壤接触的果实如西红柿、甜瓜和西瓜腐烂。
在夏天土壤曝晒为一种将土壤进行消毒的方法，它包括用透明的塑料薄膜将土壤进行覆盖。将土壤加热几个星期，从而有效控制各种土壤害虫。
将塑料薄膜施用进行土壤覆盖为复杂的过程。它需要特殊的覆盖设备和特别的程序。薄膜的边必须埋起来以将薄膜进行固定，且在连续的覆盖物中，片与片要胶在一起。当耕作和覆盖的面积有限时，不可能改变覆盖的方式。当施用到定植的田地时，在出苗后须将片材马上进行穿孔或移开，以使幼苗进行生长。在作物的生长过程中或其后期须将塑料覆盖物从田地移开。将塑料移开既费钱又费力。常常在田地留下的一些塑料残渣会对农业生产、机器和将来的作物产生不良的影响。本发明克服了这些不足，从而提供一种将胶乳基聚合物进行喷雾而将土壤进行覆盖的新型方法。虽然以前批准了一些涉及到喷雾聚合物分散体的专利，但是这些专利的注意力在于聚合物的类型和配方、组成和用途，且所有的这些专利考虑的是用那些不适于在低喷雾率下形成薄膜的商用喷雾器。因此进行有效覆盖所需的实际喷雾量为200～2000ml/m2，而这是很高的。
美国专利2,961,799公开了一种将土壤进行处理而防止侵蚀的方法。该方法包括将一种组合物以0.25～5盎司/码2的施用率施用到土壤上，该组合物包括约0.5～5wt％、优选为约2～4wt％的水不溶性橡胶和0.005～0.5wt％、优选约0.05～0.15wt％的防渗透剂。防渗透剂是用于防止该配料明显地渗透到土壤的顶层。只要能施用均匀的涂层且相对容易控制，所用的喷雾器类型并不重要。
英国专利1,007,671公开了一种控制土壤侵蚀的方法。该方法包括将充油橡胶的胶乳施用到土壤上。该橡胶胶乳可用每100重量份的橡胶50～1000重量份的油进行填充。胶乳的施用率为约40～300克/米2。施用胶乳的固含量为约5～30％。
美国专利4,705,816中的固体量比上述第一项美国专利的固体量明显高。较高的固体量是通过加入填料化合物而实现的。该配剂迅速干燥而在土壤表面形成壳层。商用的喷雾装置如在别的发明中所述一样可用于该发明。
施用聚合物分散体以进行土壤覆盖并不简单，且不能认为是喷雾其它的化学物质如除草剂。土壤表面不平整且为多孔的。为了承载喷雾薄膜及防止分散体的渗漏，土壤表面必须平整且致密。胶乳分散体为粘性的，以不同于常见的液体喷雾器的方式流过喷雾器。所以商用喷雾器的设计不适于在低到30克/米2的施用率下形成均匀的薄膜。
上述专利提到了用商用喷雾器来施用分散体。在实际中，为了达到农用要求，得到均匀适宜涂层，所有的这些发明须用较多量的喷雾液。
本发明提供一种将液态塑料聚合物施用到土壤表面而形成连续薄膜的新型方法。该喷雾的覆盖物特别用于提高作物产量、通过曝晒而将土壤消毒以及防止土壤侵蚀。喷雾施用聚合物覆盖物的本发明方法提供了一种可行的、成本较低的塑料覆盖物的替代品。用于本发明的方法使所需的喷雾量有了显著降低。
根据本发明的聚合物可用所需的量进行喷雾而施用。为了在不平整的土壤表面形成均匀的连续薄膜，本发明的喷雾器由提供适宜的液滴大小及使喷雾液在土壤上的每一点进行多重迭盖的喷雾单元和布局组成。依据本发明所用喷嘴型号的灵活性的优点为使喷杆的高度随田地条件及天气可进行调整。
在本说明书中所用术语“土壤覆盖”包括施用涂层而将栽种在温室中的花或蔬菜的盘中土壤、如在蔬菜和水果农场种植谷类(包括玉米和高粱)的田地、树、灌木和植物的室外苗圃以及包括高设苗床、平坦区和其它等的各种农业实施田地进行覆盖。
在本说明书中所用术语-“将液态聚合物施用到土壤表面而形成连续薄膜”意指当将配料以所需施用率施用到土壤或人工介质的表面上时，它会随聚合物配剂及特性而形成弹性薄膜。该薄膜为多孔膜，能够承受在作物生长时所预期的正常农业操作。薄膜的渗透能力可通过配料的喷雾量而进行调整。
在本说明书中所用术语“适宜的聚合物”指任何能用于形成塑料薄膜的聚合物。
除非另有说明，“聚合物的稀释配剂”指任何百分比的聚合物，但在底涂层中优选配剂含有8％的聚合物，因为它最经济。
本发明概要本发明提供一种将液态塑料聚合物施用到土壤表面而形成连续薄膜以作为土壤覆盖物的新型方法。在本发明中涉及的方法包括a)平整土壤表面并使其浸透，b)通过用喷雾装置将在所述土壤上形成塑料涂层的适宜聚合物配剂进行喷雾而用所述塑料涂层涂敷上述土壤，其中聚合物配剂至少施用两层，第一层为底涂层，它由聚合物的稀释配剂组成，接下来的其它涂层由高达40％的聚合物组成，且其中的喷雾装置包括由喷杆组成的喷雾单元，其喷雾管道装有相互距离短的扁平扇形喷嘴。
用本发明的方法制备的塑料覆盖物特别用于提高作物产量、通过曝晒而将土壤消毒以及防止土壤侵蚀。
本发明的详细说明本发明提供了一种将胶乳基液态聚合物进行喷雾而进行土壤覆盖的新型方法。本发明包括一套有效且经济成膜的施用程序和喷雾装置，它包括适宜的土壤整理、双层涂敷及具体设计的喷雾装置。该施用程序能够用少量的聚合物形成连续的薄膜。本发明所用的聚合物组合物在土壤上形成薄膜，而幼苗可以通过该薄膜而出露，且随后在覆盖物上进行生长。形成的膜保持其完整性，能够用于提高土壤温度、防止蒸发及促进幼苗在寒冷的季节出露。但是，膜是多孔的，允许栽种后的灌溉和施肥。另外，覆盖防止了土壤侵蚀和因砂土中沙雹而使植物受到破坏。
根据本发明的方法包括形成薄膜而进行土壤覆盖的基本阶段a)土壤的整理和灌溉，b)将适宜的聚合物施用至少两层。用新型的喷雾装置和喷雾程序进行涂敷阶段。a)土壤的整理聚合物配剂应当施用在整理好的土壤上。待覆盖的土壤应当进行很好的粉碎(rotavated)，将所有的土块打碎，得到平整、光滑的表面。优选地，将土壤进行碾压，使土壤表面压实而得到光滑的表面。为了保证薄膜的形成，在施用覆盖物之前，将土壤进行足够的灌溉，使自由水在土壤表面聚积。将聚合物施用到干土和有土块的土壤上会使聚合物渗漏，不利于薄膜的形成。根据作物的需要，田地可以以高设苗床形成或保持为平坦。如果覆盖物是用于促进幼苗的出露，种子应当在田地进行碾压和灌溉之前播下。由于薄膜是多孔的，除草剂和肥料可在覆盖物施用后进行施加。如果覆盖物是用于土壤曝晒，可以每一星期补充灌溉一次来补充在覆盖物下的顶层蒸发的水分。本发明并不是用于土壤熏蒸，因为它形成的是多孔薄膜，绝大多数熏蒸剂可以透过。b)将适宜的聚合物施用至少两层根据本发明所用的聚合物有许多种或许多类。施用时的土壤温度会影响聚合物的选择。在寒冷的季节使用的聚合物应当能在低于10℃的温度下成膜。覆盖的目的以及薄膜在土壤上的保留时间会影响聚合物及配方的选择。
施用的聚合物配剂优选包括下述一种或多种(高达40％)polyixprene、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、SBR、苯乙烯-丙烯酰基共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物。配剂含有所有用于覆盖目的所需的成分和红外吸收成分(以后称为IR成分)和染料如炭黑或其它染料。所用染料随覆盖目的而定。由于本发明的目的是形成薄膜而不是壳层，因此配剂不含有任何填料化合物。
聚合物应当以两层或多层涂层施用到整理好的田地。第一层或底涂层最优选由至多含有8％的聚合物的稀释配剂组成。底涂层的目的是形成一涂层来载带第二层和主要涂层，并防止涂料渗漏到土壤中。该程序可以使第二涂层的用量最少。第二层和主要涂层由高达40％的形成所希望的薄膜的聚合物组成。
在本发明的实施中，希望能喷雾的聚合物对环境没有有害影响或其有害影响最小。在能喷雾的液体中的组分通常在土壤中停留预期的时间，而同时土壤将受到多种农业处理。因此在选用覆盖物的组分时，应当知道每一种组分及其残留物对环境的影响方面的信息。
可用新型的喷雾装置和程序施用聚合物喷雾液。用两次喷雾器操作或用二元喷雾系统的一次喷雾操作可分别施用两层涂层。在本发明的优选实施例中，如下所述使用二元喷雾系统以使劳力和施用成本降至最小。
应当用具体调整的喷雾器来进行聚合物配剂的喷雾。胶乳覆盖物是粘性的，以不同于常见喷雾器的方式流过喷雾器。因此，商用的喷雾器不能在低至30克/米2的施用率下形成均匀的薄膜。本发明的喷雾器由优选包括带有两条喷雾管道的喷杆的喷雾单元组成。主管道装有距离为25厘米的扁平扇形喷嘴。喷嘴的稠密布局使喷雾液在土壤的每一点形成三重重叠，这样形成均匀的连续薄膜。如下面所述喷嘴的规格允许对喷雾器进行调整。当田地必须全部覆盖时，在喷杆上的第二喷雾管道就用于覆盖苗床之间的过道。这主要是应用在苗床较窄(如在土豆的生产中)时进行土壤曝晒或防止土壤侵蚀。在该管道上的喷嘴能够沿管道进行移动以根据具体的苗床宽度而调整间距。位于该管道上的喷嘴应当为只用来喷雾过道的窄角度的扁平扇形喷嘴。
根据田地的规格，位于主喷杆上的喷嘴可以为宽角度的形式(950-1100)或窄角度的形式(650-800)，其容量为1-2升/分钟。当给砂土进行覆盖时，能够得到高水平的光滑表面。因此用宽角度的喷嘴。如果将喷雾液应用在黄土或粘土上，土壤的表面颗粒状更突出些。在这种情况下，用同样容量的窄角度喷嘴。它能得到更大的液滴使颗粒状的表面进行更好的覆盖及以所希望的喷雾量形成薄膜。所用喷嘴类型的灵活性带来的优点是使喷杆的高度依田地条件(针对于喷洒)和天气(风)而进行调整。
如同所注意到的，应用两层喷雾液。这两层涂层可用两次连续的操作进行施用。优选的施用是用二元系统喷雾器通过一次喷雾而实现。该喷雾器有两个分开的系统(包括料槽、泵和喷杆)来独立地进行每一涂层的喷雾。这些喷雾器可以与距离至少40厘米的喷杆组合在一起。该系统可含有将两个喷杆安装在拖拉机的前面和尾部而达到同样结果的两个分开的喷雾器。用所述的二元喷雾系统经过一次操作就能够连续地喷雾底涂层和主涂层。该程序省时省钱。另外，它还可以防止在用单一喷雾系统通过两次操作而实现喷雾时拖拉机车轮对位于过道的底涂层薄膜产生的破坏。该喷雾器还可以包括用于洗涤喷雾器而防止管道和喷嘴堵塞的第三系统。
用于本发明的聚合物组合物、土壤整理和施用程序的结合导致了用明显少量的喷雾液就能形成薄膜。在本发明中，为了促进幼苗出露和提高作物产量，胶乳聚合物可应用于农业，同时可应用于曝晒。而且，该技术能用于范围广泛的土壤品种，并不象以前所述专利一样只特定用于砂土。
通过下述试验进一步说明本发明。这些试验并不是有意限制本发明的范围，而仅仅是为了说明和清楚起见。1)将在Nir-Oz的一田地进行整理用来种植花生。将该田地进行犁耕、成床(1.93米)，然后播种花生。
在三个不同的日期播下花生1995年的三月四日、三月二十日(对花生的播种而言过早)和四月四日(在以色列为花生播种的正常日期)。播种后，将田地苗床碾压，得到光滑的表面，喷雾除草剂，并进行喷灌。将几个区(四个床宽、36米长)进行如下处理a．没有进行处理(对照)b．以30克/米2的施用率喷雾聚合物配剂。将该配料施用两层底涂层由8％的聚苯乙烯-丙烯酰基组成，主涂层由40％的同样聚合物组成。
根据本发明施用这些组合物，形成连续的薄膜。覆盖的区域为黑色。连续监测5厘米深的空气与土壤温度。结果示于表1。
在作物的生长过程中，覆盖区的最高土壤温度要高5～8度。在所有播种日期下，覆盖区的花生幼苗的出露得到了促进(表1)。最终的植株也要高些。如表2所示，花生荚在种植的早期就收获，产量更高。结果表明，在季节早期播种且在聚合物覆盖物上生长的花生的产量明显增加。重要的是注意到即使在正常的播种日期下，土壤覆盖物也有优越性，且所得到的产量更高。
表1聚合物覆盖物和播种日期对花生出苗的影响
<p>表2聚合物覆盖物和播种日期对土壤温度和花生产量的影响
2)将在Nir-Oz的一田地进行整理用来种植甜菜。将该田地进行犁耕、成床(1.93米宽)，然后播种甜菜。十一月二十日播下三种甜菜。播种后，将田地苗床碾压，得到光滑的表面，喷雾除草剂，并进行喷灌。将几个区(五个苗床宽、180米长)进行如下处理a．没有进行处理(对照)b．以40克/米2的施用率喷雾聚合物配剂。将该配料施用两层底涂层由8％的聚苯乙烯-丙烯酰基组成，主涂层由40％的同样聚合物组成。
根据本发明施用这些组合物，形成连续的薄膜。连续监测5厘米深的空气与土壤温度。
表3聚合物覆盖物和播种日期对土壤温度和甜菜产量的影响
在作物的生长过程中，覆盖区土壤的最高温度要高3～5度。甜菜在一九九六年五月进行收割，如表3所示，所用测试的栽培品种的产量均要高一些。结果表明，覆盖区的甜菜产量有了明显增加。重要的是注意到即使冬天，涂层位于田地上并受到雨水和灌溉的影响，可是薄膜还是保持其完整性，并促进植物的生长和提高产量。
权利要求
1．一种在土壤上施用塑料涂层的方法，它包括a)平整土壤表面并使其浸透，b)通过用喷雾装置将在所述土壤上形成塑料涂层的适宜聚合物配剂进行喷雾而用所述塑料涂层涂敷上述土壤，其中聚合物配剂至少施用两层，第一层为底涂层，它由聚合物的稀释配剂组成，接下来的至少一个其它涂层由高达40％的聚合物组成。
2．根据权利要求1的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中平整土壤表面是通过将土壤进行粉碎和碾压而实现的。
3．根据权利要求1的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中土壤浸透是通过将土壤进行灌溉直到有自由水在土壤表面聚积而实现的。
4．根据权利要求1的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中喷雾配剂由适于通过喷雾形成塑料涂层的一种或多种聚合物组成。
5．根据权利要求1的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中喷雾配剂由适于通过喷雾形成塑料涂层的一种或多种聚合物及加入的IR成分和适宜的染料组成。
6．根据权利要求1的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中聚合物配剂喷雾施用两层；第一层为底涂层，它包括加入了IR成分的含有至多8％聚合物的稀释聚合物分散体，第二主涂层包括含有高达40％的聚合物的分散体。
7．根据权利要求4的喷雾配剂，其中用于喷雾的聚合物配剂选自下述材料中的一种或多种polyixprene、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、SBR、苯乙烯-丙烯酰基共聚物和苯乙烯-丁二烯共聚物。
8．根据权利要求1的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中喷雾装置包括由喷杆组成的喷雾单元，其喷雾管道装有相互距离短的扁平扇形喷嘴。
9．根据权利要求1的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中两层涂层的施用是用如权利要求8所定义的有二元或三元料槽和喷杆系统的喷雾装置通过两次操作或一次操作施用喷雾液，每一料槽都有其各自的喷杆，其中一个料槽用于底涂层，一个料槽用于主涂层，且一个料槽用于洗涤喷雾器。
10．在权利要求1和8所定义的方法中所使用的喷雾装置，其中喷雾单元包括有两条喷雾管道的喷杆，主管道装有具有宽或窄角度且彼此之间距离短的扁平扇形喷嘴，第二喷雾管道装有具有窄角度的扁平扇形喷嘴。
11．根据权利要求1和10的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中安装在主单元喷杆上的喷嘴彼此之间的距离为25厘米或更小。
12．根据权利要求1和10的在土壤上施用塑料涂层的方法，其中在主喷杆上，扁平扇形喷嘴的角度为约650～1100，并且第二喷杆的扁平扇形喷嘴的角度为约500～800，两者的容量为约1～2升/分钟。
13．根据权利要求8的喷雾器，其中喷雾器可包含一个或多个泵。
14．基本上如随后所述及说明的一种方法。
15．基本上如随后所述及说明的喷雾装置。
全文摘要
本发明提供了一种将液态塑料聚合物施用到土壤表面而形成连续薄膜以作为土壤覆盖物的新型方法。本发明涉及的方法包括:a)平整土壤表面并使其浸透,b)通过用喷雾装置将在所述土壤上形成塑料涂层的适宜聚合物配剂进行喷雾而用所述塑料涂层涂敷上述土壤,其中聚合物配剂至少施用两层,第一层为底涂层,它由聚合物的稀释配剂组成,接下来的其它涂层由高达40%的聚合物组成,且其中喷雾装置包括由喷杆组成的喷雾单元,其喷雾管道装有相互距离短的扁平扇形喷嘴。用本发明的方法制备的塑料覆盖物特别用于提高作物产量、通过曝晒而将土壤消毒以及防止土壤侵蚀。
文档编号A01G25/00GK1224441SQ97196070
公开日1999年7月28日 申请日期1997年7月2日 优先权日1996年7月4日
发明者A·加姆里尔, E·贝克 申请人:以色列国农业部, N·A·N·A·尼尔公司