电化学处理的营养液的制作方法

电化学处理的营养液的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于农业应用的营养组合物，和植物或农作物生长和护理的方法。所述营养组合物包含通过电化学处理富集的钾基营养液。在各个实施方案中，所述钾基营养组合物包含次氯酸。另外，本发明包括该营养组合物或溶液在收获前和收获后处理和在环境和土壤消毒中的用途。
【专利说明】电化学处理的营养液
[0001]优先权
[0002]本申请要求2012年I月6日提交的第61/583，927号美国临时申请的优先权和权益，其整体内容通过引用并入本文。
[0003]相关申请
[0004]本申请的主题与2011年7月11日提交的第13/180，296号美国申请中公开的主题相关，其整体内容通过引用并入本文。
[0005]背景
[0006]具有防腐性质的营养组合物是许多农业生产所亟需的，诸如，例如水栽培法，其中缺乏氧的培养基导致不期望微生物生长的以及用于收获前和收获后农作物保持的有利条件。然而，组合物的防腐成分不干扰植物生长、发育和/或质量是关键的。例如，可能具有杀菌活性的游离氧自由基能引起基本植物信号和应激反应[Demidchik等，Freeoxygen radicals regulate plasma membrane Ca^-and K1-Permeable channels in plantroot cells(游离氧自由基调节植物根细胞中质膜Ca21-和K1-的可渗透通道)，J.CellSciencell6(l):81-88(2003)],并且它们的反应产物能抑制植物生长[Date等，Effectsof chloramines conc entrat1n in nutrient solut1n and exposure time on plantgrowth in hydroponically cultured lettuce (营养液中氯胺浓度和暴露时间对水栽培窝莒的棺物牛长的影响),Scientia Horticulterael03 (3): 257-265 (2005)]。
[0007]发明概述
[0008]本发明提供了递送活性氧和/或自由基种类的营养组合物，所述营养组合物具有杀微生物性质而不抑制植物生长和/或发育，和/或对农作物健康或质量无不良影响。
[0009]在一个方面中，本发明提供了氧富集和钾基营养组合物。营养组合物通常包含次氯酸和钾盐以促进植物或农作物生长、健康和/或质量。该组合物可用于种子处理和发芽并且可应用于农作物，包括蔬菜、水果、花、盆栽植物、谷粒、谷物、动物饲料、烟草植物和其他植物和树。该组合物可用于温室中的农作物生长，包括水栽培设施、苗圃、农场和任何其他室内或室外设施。
[0010]在各个实施方案中，营养组合物包含通过对氯化钾或者氯化钾(KCl)与碳酸钾或碳酸钠或碳酸氢钾或碳酸氢钠(K2C03、Na2C03、KHC03、NaHCO3)的组合，或其他碳酸盐和/或磷酸钾进行电化学处理所产生的溶液。例如，在各个实施方案中，电化学原料液包含约
0.2g/L，高至饱和氯化钾的量的KCl。原料液可包含约0.2g/L至约200g/L、0.2g/L至约20g/L、或约 0.2g/L 至约 10g/L、或约 0.2g/L 至约 5g/L、或约 0.2g/L 至约 1.5g/L 的 KCl。在一些实施方案中，电化学原料液可包含约0.2g/L至约5g/L (全部)的一种或多种碳酸氢钾、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸钠或其他碳酸盐以及磷酸钾，或者在一些实施方案中，约0.5g/L至约3g/L。在一些实施方案中，碳酸氢钾和/或碳酸氢钠可发挥稳定电解溶液的作用，如果在临近使用时未产生溶液将是特别有益的。
[0011]可通过电解池处理原料液以产生电化学处理的溶液。通过电化学处理产生的溶液具有预定的盐度(salinity)水平、pH值和以游离有效氯(AFC)形式检测的氧化剂浓度。由于KCl的电化学处理(单独地或添加其他电解质)，产生具有目标pH值和以AFC形式检测的总氧化剂的稀释营养液。
[0012]在一些实施方案中，IX营养液包含至少98.7%或至少99.8重量％的水，不大于0.2%或不大于0.1重量％的氯化钾，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值范围为约3.5至约9.0，并且氧化剂含量为约5至约
10,OOOppm0在一些实施方案中，氧化剂含量为约5至约lOOOppm，但在其他实施方案中，为1000至约10，000ppm。氧化剂包括但不限于次氯酸、一氧化二氯、氧以及碳酸氢根和过氧碳酸根。在一些实施方案中，以浓缩商业制剂形式制备溶液，在应用于植物或农作物之前将其稀释。
[0013]在本发明的其他方面中，营养组合物为具有用于农业应用的抗菌活性的基于粘土的钾富集的营养制剂。组合物包含电化学溶液连同基于粘土的载体组合物，由此提供期望的粘度以及用于植物生长或健康的大量元素和微量营养素。
[0014]可使用诸如喷雾、雾化或喷淋设备的任何合适的设备将营养组合物或溶液直接应用和/或间接应用于植物、植物部分、块茎或种子。间接应用包括但不限于将组合物或溶液应用于植物周围的区域，例如应用于其中植物所位于的生长培养基(例如，田间情况下的植物周围的土壤)。
[0015]组合物和电解溶液提供了包括硫化氢、铁、锰和有机污染物的水杂质的氧化。营养液可通过提供包含包括氧和钾的生长促进元素的营养源以有效增强植物生长和种子发芽，并且可通过刺激它们的免疫系统以对抗感染从而有效促进植物和种子健康。营养组合物或溶液还可通过灌溉水以有效预防或降低由水和空气传播植物病原体产生的植物疾病风险，和/或通过对微生物病原体进行消毒以有效增强种子发芽率，和/或以有效预防包括喷雾器、水线和贮水池的水灌溉系统中微生物生物膜的构建和霉病传播，和/或能通过减少生物膜和水生病原体的构建以有效增加在封闭的灌溉系统中再利用的水的量。
[0016]在另一方面中，本发明提供了用于通过将本发明的组合物或溶液应用于植物或植物部分的使诸如切花的植物和/或植物部分得到生长、护理和保持的方法。或者或此外，溶液被应用于繁殖材料以保护其免受疾病和/或增强植物生长和/或植物发育和/或植物健康。在一些实施方案中，营养组合物或溶液用于支持水栽培植物生长。例如，通过水栽培系统连续或间歇地使单独的或结合其他活性成分的营养液循环。通过使用本发明的组合物和方法实现的疾病保护和/或增强的植物生长、发育和/或健康可改善植物性能，包括但不限于获得更绿的植物、更大的产量、更好的直立性(standability)、更少的根倒伏和/或更少的果实腐烂。
[0017]在其他实施方案中，应用营养组合物以保护或增强收获后的植物或农作物。在各个实施方案中，应用营养组合物或溶液用于防止和控制果实、蔬菜和植物的收获后腐烂和污染。
[0018]在另一方面中，本发明提供了用于支持植物或农作物生产的制备氧富集的钾基营养液或组合物的方法。该方法包括将碳酸盐或碳酸氢盐(如前所述的)并入用于电化学处理的KCl电解质，或者直接并入包含次氯酸(例如，H0C1)的KCl的电解溶液。
[0019]附图描述
[0020]图1表示通过本发明营养液的示例性实施方案来减少微生物植物病原体生长。左边线条代表次氯酸溶液，对照在右边。
[0021]图2表示发芽之前的小麦种子的处理。图2A表示8天时间内的百分比发芽。图2B表示在使用次氯酸溶液预处理之后的发芽。
[0022]图3表示在发芽之前使用基于粘土的次氯酸组合物处理小麦种子的结果。
[0023]图4表示在发芽之前使用基于粘土的次氯酸组合物处理番茄种子的结果。图4A表示随时间的发芽百分比。图4B表示在使用次氯酸溶液预处理之后的发芽。
[0024]发明详述
[0025]本发明涉及用于农业应用的营养组合物，和用于植物或农作物生长和护理的方法。该营养组合物包含通过电化学处理富集的钾基营养液和任选的载体组合物。在各个实施方案中，钾基营养组合物包含次氯酸。除此之外，本发明包括该营养组合物或溶液在收获前和收获后处理以及在环境和土壤消毒中的用途。
[0026]在一个方面中，本发明提供了氧富集和钾基的营养组合物，并且包含次氯酸和钾盐以促进植物或农作物生长、健康和/或质量。在各个实施方案中，在发育的各个阶段组合物促进植物或农作物生长，和/或减少或消除空气传播和水生厌氧菌以及植物的霉菌和真菌疾病的风险。特别地，氧和次氯酸的组合向营养组合物提供抗微生物性质，并且结合钾来诱导系统保护并且改变农作物对传染病的疾病耐受性或敏感性。在一些实施方案中，组合物减少水摄取量而对植物无不良影响，由此帮助减少水需求，其反过来提供成本和劳动力节省。此外，在一些实施方案中，组合物帮助控制不期望的气味。
[0027]组合物可用于种子处理和发芽并且可用于应用于农作物，包括蔬菜、水果、花、盆栽植物、谷粒、谷物、动物饲料、烟草植物和其他植物以及树。这些农作物可在包括水栽培设施、苗圃、农场的温室和任何其他室内或室外设备中生长。
[0028]在各个实施方案中，营养组合物包含通过氯化钾或氯化钾(KCl)与碳酸钾或碳酸钠或者碳酸氢钾或碳酸氢钠，和/或磷酸钾的组合的电化学处理所产生的溶液。在一些实施方案中，组合物基于 KCl 溶液与 K2CO3、KHC03/K2C03、NaHC03/Na2C03、Na2CO3、K3PO4、KH2PO4 和K2HPO4的一种或多种(或者所有)的电化学处理所制备的溶液。可包括其他电解质或盐以及期望支持植物生长或控制微生物生长或害虫的其他成分。通过电化学处理方案控制诸如pH、总溶解固体和氧化剂含量的营养组合物或溶液的性质。溶液可进行进一步稀释和加入另外的化学品，例如，润湿剂以获得最佳溶液组合物并且以提供除了水质量控制之外的用于表面去污的氧化、杀真菌或杀菌活性。
[0029]用于电化学处理的原料液可包含约0.2g/L，高至饱和氯化钾的量的KCl。例如，在一些实施方案中，原料液可包含约0.2g/L至约200g/L，或约0.2g/L至约20g/L，或约0.2g/L至约10g/L，或约0.2g/L至约5g/L，或约0.2g/L至约3g/L的范围的KCl。在一些实施方案中，所述原料液包含饱和氯化钾。在一些实施方案中，所述原料液包含约0.5g/L至约20g/L或约0.5g/L至约5g/L的KCl。在一些实施方案中，原料液为氯化钾基电解质与碳酸钾(和/或碳酸钠)的稀释溶液以及任选的磷酸钾的混合物。例如，除了 KCl = K2CO3、KHCO3 (和/或NaHCO3)之外，原料液还可包含另外的K3P04、KH2PO4和Κ2ΗΡ04。当将KCl与另外的电解质(例如，NaCl)混合时，优选地KCl为主要的盐。例如，与任何其他电解质相比，原料液具有更多的KCl。在一些实施方案中，所述原料液包含(全部)约0.2g/L至约5g/L的碳酸钾(和/或碳酸钠)和/或磷酸钾，或者在一些实施方案中，约0.5g/L至约3g/L。碳酸钾(和/或碳酸钠)和/或磷酸钾(全部)的添加直接影响通过基于隔膜的电解池产生的营养液中的氧富集水平。在一些实施方案中，以稳定溶液的量包括碳酸钾或碳酸钠和/或碳酸氢钾或碳酸氢钠，其在临近使用时未产生溶液的情况下特别有益。
[0030]不受理论束缚，通常包含碳酸盐、碳酸氢盐、碳酸和溶解CO2的溶解的无机碳(DIG)提供了通过本文描述的溶液和组合物的目标pH值范围中低或最低缓冲容量。然而，这些溶液被有效稳定，使得溶液和组合物不依赖“按需”生产。稳定效应可能部分地由于DIC的游离自由基清除能力以因此表现出HOCl的分解。
[0031]可通过电解池处理原料液以产生电化学处理的溶液。基于隔膜的电解池可用于电化学处理；然而，可使用其他具有分开的阳极室和阴极室的电解池。例如，sterilox"
2200或SteH1xli 2300可用于电化学处理。操作电化学池的方法在第7，303，660号、
第7，828，942号、第6，770, 593号和第7，335，291号、第7，897，023号美国专利和WO2004040981中公开，其各自以其整体内容通过引用并入本文。在本文可使用这类方法。
[0032]通过电化学处理产生的溶液具有预定的盐度水平、pH值和游离有效氯(AFC)浓度。由于单独的Cl或使用盐的添加(如描述的)的电化学过程，产生具有目标pH值和以AFC形式检测的总氧化剂的稀释(即，低于1.5g/L的总溶解固体)营养液。在(共同地)添加碳酸钾(和/或碳酸钠)和/或磷酸钾的情况下溶解氧含量可达到130至300%饱和度，例如在碳酸盐或碳酸盐添加剂至前体溶液的情况下为130%至约200%。
[0033]在一些实施方案中，溶液使用稳定量的诸如钠、钾、钙或镁的碱金属或碱土金属的碳酸氢盐或碳酸盐。在一些实施方案中，在次氯酸的形成之前加入碳酸氢盐或碳酸盐(例如，通过电化学处理)，并且在其他实施方案中，在次氯酸的形成之后将碳酸氢盐或碳酸盐加入至溶液。例如，可将碳酸氢盐或碳酸盐加入至前体溶液、电解质和/或最终溶液。
[0034]可以“稳定量”加入碳酸盐和碳酸氢盐，能参考溶液随时间的pH值或AFC含量的变化来测定所述“稳定量”。通常，如果在约6个月的时间内AFC的量没有降低低于初始值的约75%则认为溶液是稳定的。在一些实施方案中，AFC含量从溶液的生产日期起至少一年保持稳定。此外，可参考PH值测定溶液的稳定性。通常，如果在约6个月的时间内pH值没有变化I个单位则认为溶液是稳定的。在一些实施方案中，PH值从溶液的生产日期起至少一年保持稳定。为了更大的稳定性应在20°C或更低的下储存溶液。20°C是用于测定稳定性的参考温度。应在UV光和溶解气体的扩散不可渗透的储存容器中储存溶液。
[0035]能参考AFC含量确定碳酸盐或碳酸氢盐的稳定量。例如，以相对于AFC水平约1:2的摩尔比将稳定量的碳酸盐或碳酸氢盐并入溶液。在一些实施方案中，以相对于AFC含量(例如，次氯酸含量)至少等摩尔量将碳酸氢盐或碳酸盐并入溶液。在其他实施方案中，以相对于AFC含量2:1、5:1或更多并入碳酸氢盐/碳酸盐。在一些实施方案中，不使用或者以有限量存在诸如磷酸盐缓冲剂的可影响AFC含量的其他组分。
[0036]例如，对于具有约200ppm至约500ppm的AFC含量的溶液,可以约300mg/L至约1500mg/L的量并入碳酸盐或碳酸氢盐以稳定溶液。在一些实施方案中，通过并入约400mg/L至约1000mg/L的碳酸盐或碳酸氢盐来稳定这类溶液。在一些实施方案中，碱金属或碱土金属的碳酸氢盐或碳酸盐的加入提供了增强的杀菌效果，特别是在高有机负载的存在下。
[0037]在一些实施方案中，营养液(IX浓度)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％ )的氯化钾,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。在一些实施方案中，pH值范围为约3.5至约9.0和约4.0至8.0，并且氧化剂含量为约I至约10，OOOppm。例如，在一些其中优选高氧化剂含量的实施方案中，溶液可具有200ppm至约10，OOOppm,或约400ppm至约6，OOOppm,约600ppm至约2000ppm,或约800ppm至约lOOOppm。在低氧化剂含量是优选的情况下，溶液可具有Ippm至约200ppm, 5ppm至约10ppm, 1ppm至约50ppm或Ippm至约20ppm，或约Ippm至约lOppm。氧化剂包括但不限于次氯酸、一氧化二氯、氧以及碳酸氢根和过氧碳酸根。
[0038]在一些实施方案中，通过NaCl的电化学处理制备营养液，后处理添加K2C03、KHCO3> NaHC03、KH2PO4和/或Κ2ΗΡ04。在一些实施方案中，如第7，897，023号美国专利描述的进行NaCl溶液的电化学处理，其以其整体内容通过引用并入本文。
[0039]在一些实施方案中，并入其他组合物以获得包括粘度的期望的性质。例如，在一些实施方案中，电解后加入基于粘土的试剂或载体以增强溶液性质。粘土成分的添加通过给予剩余抗微生物活性和递送宏量和微量营养素来增强制剂性质。粘土材料通常与溶液相容并且提高粘度。根据这些实施方案的其他益处包括由于对植物表面增强的剩余效应产生的延长抗真菌活性、增强真菌孢子附着的抑制和预防真菌感染，和添加营养素或宏量元素以增强生长。
[0040]粘土组合物和制剂是本领域熟知的并且可包括诸如铁、锌、铜、锰、钥和硼的微量营养素以及诸如氮、磷和锂的宏量营养素。根据本发明可使用的示例性组合物在第8，017，158号美国专利、第7，906，131号美国专利、第7，080，481号美国专利、第6，939，357号美国专利中描述，其各自通过引用并入本文。在一些实施方案中，载体组合物包含高岭土、水辉石粘土、氧化铝、氧化锌和硅酸铝的一种或多种。组合物和制剂可包含最佳量的二氧化硅、钙、镁和硫，包括硅酸钙和亚硫酸镁。在一些实施方案中，以与粘土材料的浆液形式并入电化学处理的营养液(例如，2%至50重量％的粘土，或5%至约40重量％的粘土，或10至30重量％的粘土 )，例如，高岭土或水辉石粘土。在一些实施方案中，以与硅基粘土材料的溶胶形式并入电化学处理的营养液(例如，诸如水辉石粘土的0.5重量％至约2重量％的粘土)。在一些实施方案中，组合物具有约5cp或1cp至约2，OOOcp的粘度，或者在其他实施方案中，约1cp至约5000cp。在一些实施方案中，粘度可为约20cp至约500cp,或约20cp至约10cp。
[0041]尽管溶液可包含或基本上包含次氯酸作为活性剂，但在一些实施方案中，溶液可包含其他次卤酸(例如，HOBr或其混合物)。在一些实施方案中，溶液包含其他氧化种类或自由基产生种类，例如次氯酸盐、氢氧化物、H2O2和O3等。
[0042]调整营养液性质以适应应用要求。例如，对于在它们的发芽之前的种子的预处理(例如，根据本文描述的方法)，溶液具有大于400ppm或大于500ppm的高氧化剂含量。例如，在各个实施方案中，氧化剂含量能为500ppm至1200ppm(例如,约lOOOppm,或约800至约1200ppm)并且pH值为4-6(例如，约5，或4.5至5.5)。在其他实施方案中，溶液具有高至约10，OOOppm的氧化剂含量，例如，用于叶片休克疗法的薄雾形式或以用于叶片处理的灌溉水添加剂形式的应用时。根据种子类型和它们对湿度的敏感性，可使用营养液冲洗种子或对种子喷雾，或者将种子浸入营养液。在种子发芽阶段，溶液具有相对低的氧化剂含量，例如，约I至约5ppm，并且pH值为约7至约8。在植物生长阶段，溶液可具有低的氧化剂，例如，约I至约5ppm，并且应用溶液的总溶解固体和pH值值取决于受处理的植物类型，并且在各个实施方案中包括约5.8至约7.5的pH值，并且电导率为约1.5至3mS/cm。
[0043]诸如pH值、总溶解固体和氧化剂含量的营养液的参数由处理方案控制。本文描述的系统提供产生3.5至9的pH值范围和5至10，OOOppm的总氧化剂含量的溶液的能力。
[0044]不期望受理论束缚，本发明的组合物和溶液提供包括硫化氢、铁、锰和有机污染物的水杂质的氧化。营养液可通过提供包括氧和钾的包含生长促进元素的营养素来源以有效增强植物生长和种子发芽，并且可通过刺激它们的免疫系统以对抗传染病从而有效促进植物和种子健康。营养组合物或溶液还可通过灌溉水以有效预防或减少来自水和空气传播植物病原体的植物疾病的风险，和/或通过消毒微生物病原体以有效提高种子发芽率，和/或以有效预防包括喷雾器、水线和贮水池的水灌溉系统中微生物生物膜的构建和霉病传播，和/或能通过减少生物膜和水生病原体的构建以有效增加在封闭的灌溉系统中再利用的水的量。
[0045]可使用任何合适设备将营养组合物或溶液直接和/或间接应用于植物、植物部分、生长媒介、块茎或种子，所述设备例如喷雾设备、雾化设备或浸泡设备。在一些实施方案中，以浓缩商业制剂形式制备溶液(相对于本文公开的溶液性质浓缩)，在应用于农作物之前稀释。例如，在使用之前可将商业制剂稀释5倍、10倍、100倍或200倍或更多倍。可以瓶装形式提供浓缩商业制剂，并且在如本文描述稳定的情况下，可具有一年或更多的保质期。稳定的次氯酸溶液的制备在U.S.2012/0232616中进一步描述，其通过引用并入本文。
[0046]可使用任何合适的容器将稳定的溶液(包括浓缩形式)包装用于储存或销售，例如任何合适的塑料或玻璃瓶，或袋(例如，塑料袋)。容器可为透明的或不透明的使得光不可穿透它们，并且可为任何单位体积，例如约100ml、约125ml、约250ml、约0.5升、约I升、约5升、约20升或更大。
[0047]可以商业可得的制剂形式或者以与其他活性化合物的混合物形式使用营养液，所述活性化合物例如生长调节物质、肥料、杀真菌剂、杀菌剂、杀虫剂、杀线虫剂、杀螨剂、消毒剂、引诱剂或化学信息素。
[0048]在另一方面中，本发明提供了用于通过将本发明的组合物或溶液应用于植物、植物部分、和/或这样的植物和/或植物部分周围的区域生长、护理和保持植物和/或农作物的方法。事实上，能使用本发明该方面的营养组合物处理任何植物以促进生长和预防或减少许多植物疾病。处理能用于单个植物部分、植物组织培养物、单个植物、植物组或整块田的农作物植物。例如，在各个实施方案中，将溶液应用于一种或多种的马铃薯植物、番茄植物、甜菜、油菜、草莓、鹰嘴豆、扁豆、西兰花、芦笋、卷心菜、花椰菜、草坪草、烟草、菠菜、胡萝卜、人参、萝卜、棉花、大豆、玉米、大米、小麦、豌豆、苹果树、橙子树和包括一品红的观赏植物、矮牵牛和玫瑰，或它们的根、根茎、块茎、球茎或种子等。或者或此外，将溶液应用于任何前述的繁殖材料以使其免受疾病和增强生长和/或发育。
[0049]可在植物生长期间的播种时或在播种后通过叶喷雾或雾化应用或在垄沟应用营养组合物或溶液，在应用时单独地或与其他活性化合物混合在一起。例如，可在种子发芽前或在根与土壤基础后直接将单独的或结合其他活性化合物的营养组合物或溶液引入至土壤。用于将溶液应用于土壤的方法包括确保营养液渗透土壤的任何合适方法，例如，育苗盘应用、垄沟应用、土壤浸湿、土壤注射、滴流灌溉、通过洒水装置或中心枢轴应用和并入土壤(撒施或带撒(broad in band))。
[0050]在各个实施方案中，应用营养液用于治疗和控制和/或预防真菌和细菌疾病，包括丝核菌属(Rhizoctonia spp.)(例如，纹枯病菌(Rhizoctonia solani))、腐霉属(Pythium spp.)(例如，终极腐霉(Pythium.Ultimum))、镰孢菌属(Fusarium spp.)、黄萎病菌属(Verticiilium spp.)、链格抱属(Altemaria spp.)(例如，Aiternariasolan1、Aiternaria brassicieoia)、疫霉属(Phytophthora spp.)(例如，晚疫病菌(Phytophthora infestans))、丝囊霉属(Aphanomyces)、尾抱菌属(Cercospora)、根霉属菌(Rhizopus)、菌核属(Sclerotium)、麦角菌(ergot)、壳二胞菌属(Ascochyta)、炭疽病(Anthracnose)、致病疫霉菌(Phytophthora infestans)、终极腐霉菌(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)、燕麦食酸菌(Acidovorax avenae)、假单胞菌(Pseudomonas) syritigae、野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris)、欧文氏杆菌(Ervvinia carotovora)、棒形杆菌属(Clavibacter michigaiiense)、霜霉病菌(Plasmopara viticola)、白粉病(Sphaerothecafuliginea)、葡萄钩丝壳(Uncinula necator)和寄生霜霉(Peronospora parasitica)。
[0051]在一些实施方案中，营养组合物或溶液用于支持水栽培植物生长。水栽培法是使用矿物溶液使植物无土生长的方法。例如，可使它们的根在单独的或包含诸如砂砾、岩棉(矿物棉)、砖碎片、火山灰粗玻岩、烧制粘土颗粒、聚苯乙烯花生、椰子壳、浮石、木质纤维、蛭石或珍珠岩的惰性媒介的矿物营养液中以使陆生植物生长。在水栽培系统中，植物直接从水中吸收无机离子形式的必需矿物质，并且植物生长不需要土壤。
[0052]气味管理和水管理仍然是水栽培法的问题。本文描述的营养液可减少水摄取量而对植物无不良影响并且还在水再利用情况下减少水需求量，因此节约成本和劳动力。本发明的营养液还能用于控制不期望的气味。
[0053]因此，在各个实施方案中，本发明包括使用单独的或组合形式的营养液，水栽培系统中的其他活性成分向植物提供营养素并且控制细菌和/或真菌生长和相关气味。例如，通过水栽培系统连续或间歇使单独的或结合其他活性成分的营养液循环。在一些实施方案中，通过水栽培系统间歇使单独的或结合其他活性成分的营养液循环，例如，在农作物的新播种开始时、在农作物的生长期，和/或在农作物生长期结束时或接近收获时。或者，约每天一次、每周一次、或约每月一次通过水栽培系统循环营养液。因此，在各个实施方案中，每月应用一次至约十次本发明的溶液或组合物。在一个实施方案中，以叶喷雾形式将单独的或结合其他活性成分的营养液应用于水栽培系统中的植物。
[0054]在一个实施方案中，将营养液引入至水栽培系统以治疗水栽培系统常见的植物疾病，所述疾病包括但不限于由于黄萎病枯萎(Verticiliium wilt)产生的立枯病；常由疫霉属(Phytophthora spp)导致的根腐病；常由镰胞菌属(Fusariura spp)导致的冠和莖腐烂；由葡萄孢属(Botrytis)、菜豆壳球孢(Macrophomina phaseoli)、疫病菌(Phytophthora)、腐霉属(Pythium)、纹枯病菌(Rhizoctonia solani)、齐整小菌核(Sclerotium rolfsii)或正串珠霉菌(Thieiav1psis)导致的立枯病；由根肿病菌(Plasmod1phora brassicae)导致的棒状硬化根；由白粉菌目(Erysiphaies)的真菌导致的白粉病；由黄瓜早疫病菌(Alternaria solani)导致的早疫病；和由柄锈菌目(Pucciniales)的真菌导致的锈病。在这类病原体或疾病迹象明显的情况下,可如上所述应用溶液以减少或控制疾病。
[0055]在其他实施方案中，应用营养组合物以保护或增强收获后的植物或农作物，例如，从收获后至通过运输销售给消费者的时间。在田间处理期间影响收获的疾病以及收获后储存期间腐烂的适当控制对最小化可销售农作物的损失至关重要。发达国家约15%的总农业产量由于这些原因而损失。在发展中国家收获后疾病是甚至更大的问题，其中它能占高至40%的总产量。例如，诸如菠菜、莴苣、苜蓿芽、香芹、香菜、柑橘、草莓、香蕉、桃和芒果的农作物在收获后常变为生物污染的。污染能在收获前(例如，通过在采摘/收获时出现的寄生虫)、收获过程中(例如，当污染物由人为干预或机械收割机引入时)和收获后(例如，在孢子和寄生虫定居在收获产品的情况下)开始。生物污染物能由损害农作物的真菌、霉菌或细菌引起并且导致可销售产品产量的损失。更糟糕地，生物污染物能由对人类致病的生物体引起，包括大肠杆菌(Escherichia coli)和沙门氏杆菌(Salmonella)。如果该类型的污染物未被发现，并且污染的农作物被消费，则可导致人类疾病的爆发。
[0056]因此，在各个实施方案中，应用营养组合物或溶液用于预防和控制水果、蔬菜和植物的收获后腐烂和污染。在一个实施方案中，可将营养液喷淋或喷雾在水果、蔬菜或植物上。在另一实施方案中，将水果、蔬菜或植物浸入营养液。在另一实施方案中，本发明提供了将收获的水果、蔬菜、植物或其部分浸入营养液以保持收获的水果或蔬菜处于含水和无疾病状态。在一些实施方案中，在运输和储存之前如上所述处理收获的水果、蔬菜和植物以根除任何这种生物污染物或活害虫。
[0057]在另一方面中，本发明提供了用于制备氧富集钾基营养液或组合物的方法。所述方法包括将碳酸盐或碳酸氢盐(如描述的)并入用于电化学处理的KCl电解质，或直接并入包含次氯酸(例如，H0C 1)的Cl的电解溶液。例如，可使用水或包含碳酸氢盐或碳酸盐的水溶液稀释电解溶液或其他次卤酸溶液。在其他实施方案中，将稀释的次卤酸溶液(例如，具有期望的AFC含量)加入至包含干燥碱金属或碱土金属的碳酸氢盐或碳酸盐的容器。
[0058]能根据生成溶液期望的AFC含量将碳酸盐或碳酸氢盐加入至干燥的电解质。在约6至9Amps的电流下通过使包含碳酸盐/碳酸氢盐的Cl溶液通过半渗透陶瓷膜分开的涂覆钛电极来制备次氯酸溶液。盐水的电化学处理例如在第7，303，660号美国专利、第7，828，942号美国专利和第7，897，023号美国专利中描述，其通过引用并入本文。
[0059]如已经描述的，然后能并入诸如基于粘土的载体的载体组合物。
[0060]下列非限制性实例对本发明的一些实施方案进行示例。
实施例
[0061]实施例1:氧富集的钾基次氯酸的杀菌和杀真菌活性
[0062]通过处理KCl，2g/l通过基于隔膜的电解池制备次氯酸的氧富集钾基溶液。通过调整阴极电解液局部放电并且再循环通过阳极室来制备最终PH值为5.75-6.75和200±20ppm氧化剂含量的溶液。溶解氧饱和度从130%变为160%。根据溶液pH值，营养液的电导率从1.5mS/cm变为3.0mS/cm。测试产生溶液的杀菌作用。
[0063]评价当喷雾(雾化的)时本发明溶液(在200ppm AFC的次氯酸浓度和5.75-6.75的pH值范围下)对农作物病原体假单胞菌(Pseudomonas)种类的杀菌作用，其在10 X 1cm2的瓷砖上以18 4CFU放置并且放置在各个位置，在50CmX30Cm的矩形区域内垂直或水平。在使用本发明的溶液喷雾并且放置Ih后，常发现所有载体上的假单胞菌(Pseudomonas)计数低于检测极限(21ogltl CFU/ml)。与没有使用电解溶液处理的瓷砖相比，这些结果显示当喷雾时溶液对假单胞菌(Pseudomonas)种类产生大于61og1(lCFU/ml的减少。
[0064]在实验室试验中测试溶液(在180ppm AFC的次氯酸浓度和5.75-6.75的pH值范围下)对两种真菌农作物病原体假丝酵母菌(Candida)和曲霉菌属(Aspergillus)的杀真菌活性。将真菌悬浮液(Iml)加入至Iml的无菌蒸馏水并在20°C下将一系列范围加入8ml的电解溶液。在5mins的暴露时间之后，使用标准淬灭溶液中和Iml样品。连续稀释所有样品，在胰酶大豆琼脂上析出，在37°C下孵化3天并计算菌落形成单位。结果显示溶液在5分钟内对两种真菌农作物病原体产生大于log4杀死作用(参见下列表格)。
[0065]
【权利要求】
1.营养组合物，其包含足以促进植物或农作物生长或健康的次氯酸和钾盐以及任选的载体组合物。
2.如权利要求1所述的组合物，其包含通过氯化钾溶液的电化学处理产生的溶液。
3.如权利要求2所述的组合物，其还包含碳酸钾或碳酸钠和/或碳酸氢钾或碳酸氢纳。
4.如权利要求2或3所述的组合物，其还包含磷酸钾。
5.如权利要求2至4中任一权利要求所述的组合物，其中所述电化学处理的原料液包含浓度为至少约0.2g/L的KCl溶液。
6.如权利要求5所述的组合物，其中所述原料液包含浓度为约0.2g/L至约200g/L的KCl。
7.如权利要求5所述的组合物，其中所述原料液包含浓度为约0.2g/L至约10g/L的KCl。
8.如权利要求2至7中任一权利要求所述的组合物，其中所述原料液为氯化钾电解质与碳酸钾和/或碳酸钠的稀释溶液的混合物。
9.如权利要求8所述的组合物，其中所述原料液还包含磷酸钾。
10.如权利要求2至9中任一权利要求所述的组合物，其中KCl是主要的盐。
11.如权利要求8或9所述的组合物，其中所述原料液包含约0.2g/L至约5g/L的碳酸钾和/或碳酸钠以及任选的磷酸钾。
12.如权利要求11所述的组合物，其中所述钠碳钾和/或钠碳钠稳定所述溶液的PH和/或所述次氯酸的含量。
13.如权利要求2至12中任一权利要求所述的组合物，其中所述电解溶液在基于隔膜的或基于膜的电解池中通过电解产生。
14.如权利要求1至13中任一权利要求所述的组合物，其中所述组合物为具有1.5g/L或更少的溶解固体的溶液。
15.如权利要求14所述的组合物，其中所述溶液具有130%至300%饱和度的溶解氧含量。
16.如权利要求1至15中任一权利要求所述的组合物，其中在电化学处理后加入碳酸氢盐或碳酸盐。
17.如权利要求1至16中任一权利要求所述的组合物，其中以相对于次氯酸含量的至少等摩尔量将碳酸氢盐或碳酸盐并入所述溶液。
18.如权利要求17所述的组合物，其中以相对于游离有效氯含量约1:2的比例并入所述碳酸氢盐或碳酸盐。
19.如权利要求1至18中任一权利要求所述的组合物，其中所述组合物是包含至少98.7重量％的水、不大于0.2重量％的氯化钾、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.如权利要求19所述的组合物，其中所述溶液的pH范围为约3.5至约9.0。
21.如权利要求20所述的组合物，其中所述溶液的pH为约4.0至约8.0。
22.如权利要求1至21中任一权利要求所述的组合物，其中所述氧化剂含量为约5至约 10，OOOppmo
23.如权利要求22所述的组合物，其中所述氧化剂含量为20ppm至约1200ppm。
24.如权利要求22至23中任一权利要求所述的组合物，其中所述氧化剂包括次氯酸、一氧化二氯、氧以及碳酸氢根和过氧碳酸根。
25.如权利要求23所述的组合物，其中所述溶液用于种子在其发芽之前的预处理，并且所述溶液具有500至1200ppm的氧化剂含量和约4至6的pH值。
26.如权利要求23所述的组合物，其中所述溶液用于植物生长，并且所述溶液具有I至约5ppm的氧化剂含量，和约5.8至约7.5的pH值，以及约0.25至3mS/cm的电导率。
27.如权利要求1至21中任一权利要求所述的组合物，其中所述溶液以浓缩形式包装。
28.如权利要求27所述的组合物，其中所述组合物浓缩至少5倍。
29.如权利要求1至28中任一权利要求所述的组合物，其中所述载体组合物包含基于粘土的材料。
30.如权利要求29所述的组合物，其中所述基于粘土的材料为高岭土、水辉石粘土或娃基粘土材料。
31.如权利要求30所述的组合物，其中所述组合物为浆液或溶胶。
32.用于生长、维持和/或保持植物和/或植物部分的方法，其包括将权利要求1至31中任一权利要求所述的组合物应用至所述植物和植物部分。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述植物选自马铃薯植物、番茄植物、包括小麦的谷物、甜菜、油菜、草莓、鹰嘴豆、扁豆、西兰花、芦笋、卷心菜、花椰菜、草坪草、烟草、菠菜、胡萝卜、人参、萝卜、豌豆和包括一品红的观赏植物、矮牵牛和玫瑰。
34.如权利要求32所述的方法，其中所述植物部分为种子。
35.如权利要求32至34中任一权利要求所述的方法，其中通过将种子或植物部分浸入溶液中应用所述组合物。
36.如权利要求32至34中任一权利要求所述的方法，其中通过喷雾、雾化或喷薄雾应用所述组合物。
37.如权利要求32所述的方法，其中在所述植物生长过程中在播种时或在播种后在垄沟中应用所述组合物。
38.如权利要求32所述的方法，其中在种子发芽之前或在根与土壤接触之后直接将组合物引入至土壤。
39.如权利要求32至38中任一权利要求所述的方法，其中在应用组合物之前或期间所述植物或植物部分显示由真菌或细菌疾病引起的疾病迹象。
40.如权利要求32所述的方法，其中所述营养组合物用于支持水栽培植物生长。
41.如权利要求40所述的方法，其中通过水栽培系统连续地或间歇地使所述营养组合物循环。
42.如权利要求41所述的方法，其中在植物的新播种开始、在植物的生长期期间和/或在植物的生长期结束时或接近收获时间使所述营养组合物循环。
43.如权利要求32所述的方法，其中应用所述营养组合物以保护或增强收获后的植物或植物部分。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述植物选自菠菜、莴苣、苜蓿芽、香芹、香菜、柑橘、草莓、香蕉、桃和芒果。
45.如权利要求43或44所述的方法，其中将所述组合物喷雾或雾化至所述农作物或植物上。
46.如权利要求43或44所述的方法，其中将所述植物浸入所述营养组合物中。
47.用于制备权利要求1至31中任一权利要求所述的营养组合物的方法，其包括:将碳酸盐或碳酸氢盐并入KCl电解质以制备原料液以及电解所述原料液。
48.用于制备权利要求1至31中任一权利要求所述的营养组合物的方法，其包括:电解KCl溶液以及并入足以使所产生的次氯酸稳定的碳酸盐和/或碳酸氢盐。
【文档编号】A01N59/00GK104080338SQ201380004912
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月4日 优先权日:2012年1月6日
【发明者】斯维特拉娜·帕尼彻瓦, 马克·N·萨姆普森, 罗纳恩·斯塔普利顿, 史蒂文·刘易斯·肖特, 保罗·特勒尔 申请人:普里科尔股份有限公司