灌溉施肥组合物、用途和系统的制作方法
【专利说明】灌溉施肥组合物、用途和系统
[0001] 相关申请案
[0002] 本申请要求2013年4月30日提交的美国临时申请号61/817, 537的利益，所述申 请以引用的方式整体并入本文中。
[0003] 背景
[0004] 养殖业中长期需要稳定的水溶性肥料组合物，其提供水和矿物养分至作物的同时 递送。这些水溶性肥料组合物当进行标准调配和储存实践时应表现出稳定性且当用于标准 肥料组合物中时快速养分释放。为了实现这种快速释放特性，开发了"灌溉施肥"方法来避 开与播种、或直接施用肥料组合物到表土所遇到的问题，如，由具有离施用区域不同距离的 植物根导致的不一致的养分吸收和/或用于特别在大区域（如大型养殖场的区域）上散播 肥料组合物的重型养殖设备对土壤床的破坏压缩。
[0005] 虽然常规灌溉施肥被设计为对递送矿质养分给作物的方法的可行补充，但也不是 没有一定的局限性。例如，包括粘合剂和其它非常适合于呈颗粒局部施用的营养承载材料 的肥料组合物不太适用于在水中溶解时类似的目的。一旦在水中溶解，并由此从粘合剂中 释放出来，许多肥料组合物的组分相互反应，并提供新的从溶液中以不同速率沉淀的不溶 于水的物质。此现象可导致由于操作问题，如例如堵塞灌溉施肥设备而致的水和养分递送 效率的降低。此外，适用于播种的肥料组合物可具有有限的水溶性。因此，肥料递送领域中 对不因堵塞灌溉施肥设备而抑制灌溉施肥过程的经济灌溉施肥组合物存在现有需求。
[0006] 发明概述
[0007] 根据本发明，如本文所体现和宽泛地描述，提供一种用于灌溉施肥的方法，其包 括：
[0008] a.提供水和酸性肥料溶解剂的酸性混合物；
[0009] b.使所述酸性混合物与肥料组合物在灌溉施肥设备中接触，以溶解所述肥料组合 物并形成灌溉施肥组合物；和
[0010] C.使所述灌溉施肥组合物与土壤接触。
[0011] 还根据本发明，提供一种灌溉施肥组合物，其包括：
[0012] a.肥料组合物，其中所述肥料组合物以基于所述灌溉施肥组合物计约10重量％ 到约50重量％范围的量存在；
[0013] b.肥料溶解剂，其中所述肥料溶解剂以基于所述灌溉施肥组合物计约2重量％到 约88重量％范围的量存在；和
[0014] c.水，其中所述水以基于所述灌溉施肥组合物计约2重量％到约88重量％范围的 量存在。
[0015] 还根据本发明，提供一种灌溉施肥系统，其包括：
[0016] a.灌溉施肥储存-混合槽，其具有用于接收来自来源的一种或多种灌溉施肥组分 的入口；
[0017] b.灌溉施肥栗，其具有与所述灌溉施肥储存-混合槽选择性连通的入口且具有栗 排放出口；
[0018]c.再循环回路，其与所述栗排放出口选择性连通且具有位于所述储存-混合槽中 的末端再循环回路排放端且限定再循环排放入口；和
[0019] d.灌溉施肥进料管线，其与所述栗排放出口选择性连通且具有与下游灌溉系统连 通的末端灌溉施肥排放端；
[0020] 其中所述系统是选择性地可以第一可操作配置和第二可操作配置进行操作，
[0021] 其中，在所述第一可操作配置中，所述灌溉施肥栗入口与所述灌溉施肥储存混合 槽流体连通；所述再循环回路与所述栗排放出口流体连通；且所述灌溉施肥进料管线不与 所述栗排放出口流体连通，使得所述系统被配置为再循环在所述灌溉施肥储存-混合槽中 的一种或多种灌溉施肥组分；以及
[0022] 其中，在所述第二可操作配置中，所述灌溉施肥栗入口与所述储存混合槽流体连 通；所述再循环回路不与所述栗排放出口流体连通；且所述灌溉施肥进料管线与所述栗排 放出口流体连通，使得所述系统被配置为将一种或多种灌溉施肥组分的剂量进料给下游灌 溉系统。
[0023] 虽然本发明的方面可以在特定法定类中进行描述和要求保护，但是这是仅出于方 便性，且本领域技术人员将理解，本发明的各方面可在任何法定类中进行描述和要求保护。 除非另有明确说明，否则不以任何方式意在本文所阐述的任何方法或方面被理解为需要以 特定的顺序来执行其步骤。因此，方法在描述或权利要求中不具体说明步骤将被限制于特 定顺序时，决不意在在任何方面推断顺序。这适用于用于解释的任何可能的非明示基础，包 括相对于步骤排列或操作流程的逻辑事项、从语法组织或标点符号派生的一般含义，或在 说明书中描述的方面的数量或类型。
[0024]本发明的另外的优点将部分阐述于下面的说明中，并且部分将从描述中显而易 见，或者可以通过本发明的实践而得知。本发明的优点将可通过在所附权利要求特别指出 的要素和组合来实现和达成。但是应理解，前述一般描述和以下详细描述都只是示例性和 解释性的，并不限制如要求保护的本发明。
[0025] 附图简述
[0026]包含在说明书中，并构成本说明书的一部分的附图示出几个方面，并与说明一起 用于解释本发明的原理。
[0027]图1显示本发明的一个实施方案的灌溉施肥系统。
[0028] 图2显示本发明的一个实施方案的灌溉施肥栗。
[0029] 详细描述
[0030]本发明可以更容易地通过参考本发明的以下详细描述和包括在其中的实例来理 解。
[0031]在本文公开和描述本发明组合物、制品、系统、装置和/或方法前，应理解，它们并 不限于特定的试剂（除非另有规定），因为这些当然可以有所不同。也应理解，本文所用的 术语仅用于描述特定方面的目的，而不意图是限制性的。虽然在实践或测试本发明时可以 使用类似或等同于本文描述的方法和材料的任何方法和材料，但是现在描述实例方法和材 料。
[0032]本文提及的所有出版物均通过引用并入，以公开和描述与所引用出版物有关的材 料和/或方法。本文所讨论的出版物仅仅提供用于先于本申请的申请日的公开内容。本文 的任何信息不应解释为承认本发明没有资格先于借助先前发明的这些出版物。此外，本文 所提供的出版物的日期可以不同于实际出版日期，这可能需要独立确认。
[0033] 化合物（包括有机化合物）的命名法可以使用常见的名称（用于命名法的国际理 论与应用化学联合会（IUPAC)或化学文摘（CAS)推荐）给出。
[0034] A?定义
[0035] 在本说明书（包括所附的权利要求）中，将参考的一些术语具有下列含义：
[0036] 如本文所用，单数形式"一（a)"、"一个（an)"和"所述（the)"包括复数指示物，除 非上下文另有明确说明。
[0037] 如本文所用，"灌溉施肥"是将灌溉施肥组合物施用到土壤。
[0038] 如本文所用，"肥料溶解剂"是指一种这样的材料：当与包含水和固体肥料的混合 物组合时，该材料使得混合物朝着更大酸度移动。
[0039] 如本文所用的"任选的"和"任选地"意思是可以或可以不出现随后描述的事件， 并且该描述包括其中事件发生的情况，以及事件不发生的情况。
[0040] 如本文所用，"pH值"是指质子离子浓度的负对数，并且是水溶液的中性（S卩，pH 值等于7)、酸度（S卩，pH值小于7)、或碱度（即pH值大于7)的量度。
[0041 ] 如本文所用，"硫酸"包括稀或浓硫酸（例如18摩尔硫酸）。硫酸可以例如通过水、 另一种酸或另一种液体稀释。在一个方面，当稀释时硫酸将具有中性pH至酸性pH的pH范 围。
[0042] 本文描述的组合物可包含作为溶剂化物的材料。在一些情况下，用于制备溶剂化 物的溶剂是一种水溶液，且溶剂化物然后通常被称为水合物。所述材料可以作为水合物存 在，其可以例如通过从溶剂或从水溶液中结晶获得。在这方面，一种、两种、三种或任何任意 数目的溶剂或水分子可与包含本发明组合物的材料组合，以形成溶剂化物和水合物。除非 有相反的说明，否则本发明包括所有这些可能的溶剂化物。
[0043] 范围可以在本文表示为从"约"一个具体值，和/或到"约"另一个具体值。当表 示这样的范围时，另一方面包括从一个特定值和/或到另一个特定值。类似地，当数值通过 使用先行词"约"表示为近似值时，应理解，该特定值形成另一个方面。应当进一步理解，每 个范围的端点是相对于另一端点都显著且独立于另一个端点。也应理解，有一些在本文公 开的值，并且每个值在本文中也公开为"约"除了该值本身外的特定值。例如，如果公开值 "10"，则也公开"约10"。也应理解，还公开了两个具体单位之间的每个单位。例如，如果公 开10和15,则也公开11、12、13、14和其分数。
[0044] 如本文所用，组合物中特定成分的重量份的引用是指组分和组合物中的任何其它 组分之间的重量关系，其表示重量份。因此，在表示为2重量份组分X和5重量份组分Y的 组合物中，X和Y是以2:5或1:2. 5或0. 4的重量比存在且以这样的比率存在，不管所述复 合物中是否还含有其它组分。
[0045] 除非相反地明确指出，否则组分的重量百分比（wt% )是基于该组分包括在内的 配制物或组合物的总重量计。
[0046] 如本文所用，组合物中特定成分的重量百分比的引用是指组分和组合物中的任何 其它组分之间的重量关系，其表示重量份。因此，在表示为10% /90%的X/Y(重量/重量） 的组合物中，X和Y分别以10重量％和90重量％存在；以组分在水中的百分比表示的组合 物，如15%于水中的组分X，意指重量百分比为15% /85%的X/水（重量/重量）或15% /85%X/水（重量/体积）中，其中，"体积"代表水体积，由于水的重量被认为是基本上相 当于它的体积。
[0047] 除非另有明确说明，否则不以任何方式意在本文所阐述的任何方法被理解为需要 以特定的顺序来执行其步骤。因此，在方法权利要求实际上不引用紧跟其步骤的顺序或在 权利要求或描述中不另外明确说明步骤被限制于特定顺序时，决不意在在任何方面推断顺 序。这适用于用于解释的任何可能的非明示基础，包括相对于步骤排列或操作流程的逻辑 事项、从语法组织或标点符号派生的一般含义，和在说明书中描述的实施方案的数量或类 型。
[0048] 公开的是用于制备本发明组合物的材料以及在本文公开的方法中使用的组合物 本身。应理解，当公开这些材料的组合、子集、相互作用、组等等，虽然这些化合物的每个不 同的个体和集体组合以及排列的特定参考不能被明确公开，但是每个具体考虑和描述在本 文中。例如，如果公开一类材料A、B和C以及公开一类材料D、E和F，以及包括A和D的组 合物的一个实例，则即使各不单独列举，各单独和集体设想含义组合A和E、A和F、B和D、B 和E、B和F、C和D、C和E、C和F被视为公开。同样地，这些的任何子集或组合也被公开。 因此，例如，包括A和E、B和F、以及C和E的子组将被认为是公开的。这个概念适用于本 申请的所有方面，包括但不限于，在制造和使用本发明组合物的方法中的步骤。因此，如果 有可以执行的各种附加步骤，应理解，每一个这些附加步骤可以与任何特定的本发明的方 法的实施方案或实施方案的组合来执行。
[0049] B.灌溉施肥方法
[0050] 根据本发明，本文所公开的是一种用于灌溉施肥的方法，其包括：(a)提供水和酸 性肥料溶解剂的酸性混合物；(b)使所述酸性混合物与肥料组合物在灌溉施肥设备中接 触，以溶解所述肥料组合物并形成灌溉施肥组合物；和（c)使所述灌溉施肥组合物与土壤 接触。
[0051] 如本文所用，灌溉施肥包括将灌溉施肥组合物施用到土壤。在一方面，灌溉施肥包 括将灌溉施肥组合物通过灌溉系统传输。在另一方面，灌溉施肥包括使用灌溉系统使灌溉 施肥组合物与土壤接触。
[0052] 灌溉施肥可提供养分和水的控制，养分和水是栽培者控制的对植物生长的主要输 入。灌溉施肥的一个好处是比常规全面施用更大的灵活性和控制所施用的养分。肥料组合 物可在需要时且以小剂量施用，所以水可溶养分是较少经历通过过量降水或过度灌溉而致 的滤出。灌溉施肥的一个缺点可以为因肥料组合物与灌溉水中的杂质和/或污染物的反应 所导致的堵塞。不希望受理论束缚，沉淀形成可部分归因于水溶性肥料组合物（如磷酸根 离子）和灌溉水中的杂质和/或污染物（如钙离子）之间的离子复分解或双置换反应，其 可导致形成不溶于水的磷酸钙（它可堵塞灌溉系统）。
[0053]在一方面，所述方法提供水和肥料溶解剂的酸性混合物。在另一方面，所述混合物 为酸性，是由于混合水与所述肥料溶解剂。
[0054] 在一方面，所述肥料溶解剂包括硫酸、盐酸、硝酸或磷酸或其混合物。在又一方面， 所述肥料溶解剂包括硫酸或磷酸或其混合物。在甚至另一方面，所述肥料溶解剂包括硫酸。
[0055] 在一方面，所述肥料溶解剂能够基本上或完全溶解肥料组合物。
[0056] 在一方面，所述混合可利用常规方法。例如，所述混合可以使用电动机搅拌器发生 或提供具有电搅拌器的混合槽而发生。
[0057] 在另一方面，所述肥料溶解剂是添加到水中以制备所述酸性混合物。在另一方面， 在合并所述肥料溶解剂和水后，栗循环所述水和肥料溶解剂约1分钟到20分钟，包括2分 钟、4分钟、6分钟、8分钟、10分钟、12分钟、14分钟、16分钟和18分钟的示例性值。在又一 方面，所述栗循环所述水和肥料溶解剂约10分钟到15分钟。
[0058] 在一方面，所述方法包括使所述酸性混合物与肥料组合物在灌溉施肥设备中接 触，以溶解所述肥料组合物并形成灌溉施肥组合物。在另一方面，所述接触可通过混合物所 述酸性混合物和所述肥料组合物，通过合并所述酸性混合物和所述肥料组合物，或通过将 所述酸性混合物和肥料组合物置于同一容器中而发生。
[0059] 在一方面，肥料组合物是包含植物养分的组合物。在又一方面，所述肥料组合物包 括氮（N)源、磷（P)源、和钾（K)源的掺合组合。在另一方面，具有氮源、磷源和钾源的任何 肥料组合物可用于所述方法中。在一方面，所述肥料组合物在将所述肥料组合物添加到所 述酸性混合物前是不溶于水的。在又一方面，所述肥料组合物在将所述肥料组合物添加到 所述酸性混合物前是部分不溶于水的。在又一方面，所述肥料组合物是固体和/或颗粒。
[0060] 在一方面，所述肥料组合物以基于总灌溉施肥组合物计10重量％到50重量％范 围的量（其包括示例性值15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％ 和45重量％)存在。在又一方面，所述范围可衍生自任何两个示例性值。例如，所述肥料 组合物可以基于总灌溉施肥组合物计约15重量％到约45重量％范围的量存在。
[0061] 在一方面，所述灌溉施肥设备包括灌溉槽或便携式灌溉施肥槽或其组合。在又一 方面，所述灌溉施肥槽可以是便携式或可以是固定式。在另一方面，所述肥料设备包括聚乙 烯、塑胶、或任何合适的化学抗性材料。在一方面，肥料设备包括化学抗性材料或抗腐蚀材 料或其组合。在另一方面，所述化学抗性材料或所述抗腐蚀材料进一步包括不锈钢或聚丙 烯或其混合物。
[0062] 在一方面，使所述酸性混合物与肥料组合物接触会溶解所述肥料组合物并形成灌 溉施肥组合物。在另一方面，所述接触可进一步包括混合、搅拌或合并所述酸性混合物与肥 料组合物。
[0063] 所述肥料组合物可在30分钟到12小时范围的时间内（包括1小时、1. 5小时、2 小时、2. 5小时、3小时、3. 5小时、4小时、5小时、6小时、6. 5小时、7小时、7. 5小时、8小时、 8. 5小时、9小时、9. 5小时、10小时、10. 5小时、11小时和11. 5小时的示例性值）溶解。在 另一方面，所述时间范围可以是衍生自任何两个示例性值。例如，所述肥料组合物可以在1 小时到12小时范围的时间内溶解。在另一方面，所述肥料组合物可以过夜溶解。
[0064] 在另一方面，所述灌溉施肥组合物是均质的。在又一方面，所述灌溉施肥组合物不 包括固体粒子或微粒或其混合物。在又一方面，所述灌溉施肥组合物是充分溶解以避免堵 塞灌溉施肥设备和/或灌溉管线。
[0065] 在又一方面，所述灌溉施肥组合物可以与土壤接触。所述接触可包括使灌溉施肥 组合物与土壤接触的任何常规方法。例如，所述接触可以包括将灌溉施肥组合物散播在土 壤上，将灌溉施肥组合物分散在土壤上，将灌溉施肥组合物覆盖在土壤上，将灌溉施肥组合 物撒播到土壤上，或将灌溉施肥组合物播种在土壤上。播种可以包括分布和并入灌溉施肥 组合物到土壤上。灌溉施肥组合物可以使用灌溉管线与土壤接触。
[0066] 土壤是覆盖多数地球表面的物质的薄层且是由许多种不同物质（包括粉碎的岩 石颗粒和腐烂植物和动物物质的各种组合）组成。因此，存在不同类型的土壤和将其分类 的不同方式。一种分类系统是基于组成土壤的颗粒的尺寸。另一系统是基于土壤颜色（例 如，红、黑或黄色）。通过粒径分类土壤在园艺和农耕中是最常见的，因为它是确定植物将如 何在其中茁壮成长的最可预测的方式。通过粒径归类的土壤被标记为沙、盐、粘土、壤土、泥 炭或白垩。土壤类型对植物和作物生长的适用性取决于诸如以下的因素：植物或作物的需 要、土壤孔隙率或水通过其中的设施、保湿性、PH、盐度、养分含量和热容量或吸热性和保暖 性。
[0067]在一方面，所述方法包括清