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播種單元及其用途.pdf

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播種 單元 及其 用途
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摘要
申請專利號:

CN201480059092.9

申請日:

20140826

公開號:

CN105813453A

公開日:

20160727

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01G23/00,A01C1/00,A01C7/00 主分類號: A01G23/00,A01C1/00,A01C7/00
申請人: 瑞典樹木科技公司,瑞典林業公司
發明人: J.奧倫德,A.福蘇姆,H.斯文納斯塔姆,H.溫薩
地址: 瑞典于默奧
優先權: 1350978-1
專利代理機構: 中國專利代理(香港)有限公司 代理人: 安文森;董均華
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201480059092.9

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種播種單元,其包括吸水材料、包封物以及種子,該播種單元的特征在于:吸水材料包括吸濕性帶負電荷材料,其能夠鍵合選自NH4+、L?精氨酸、L?賴氨酸以及L?組氨酸的帶正電荷養分離子;并且可選擇地,包括選自K+、NH4+、L?精氨酸、L?賴氨酸以及L?組氨酸的帶正電荷養分離子的養分。本發明還涉及播種單元的方法及用途。

權利要求書

1.一種播種單元,其包括:-頂部分和底部分,其中所述底部分是在采用所述單元進行播種時旨在抵靠土壤放置的部分;-吸水材料(2),其在暴露于水分后允許發芽的幼苗穿透;-包封物(1,4),其大體上包封所述吸水材料(2),其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大體上由快速地水可分解的材料制成,以及-至少一粒種子(7)其中所述播種單元布置成使得-所述種子(7)定位成在所述吸水材料(2)內的空腔中位于所述單元的所述底部分處或與所述吸水材料(2)接觸位于所述單元的所述底部分處或嵌入在所述吸水材料(2)內位于所述單元的所述底部分處,并且-所述吸水材料(2)形成具有適合尺寸和形狀的主體,使得當以底部分向下將所述單元放置在所述土壤上時,所述種子和所述土壤在所述種子的至少1cm半徑內大體上由所述吸水材料覆蓋;其特征在于,所述吸水材料(2)包括:-吸濕性帶負電荷材料,其能夠鍵合選自K+、NH4+、L-精氨酸、L-賴氨酸以及L-組氨酸的帶正電荷養分離子。2.一種播種單元,其包括:-頂部分和底部分,其中所述底部分是在采用所述單元進行播種時旨在抵靠土壤放置的部分;-吸水材料(2),其在暴露于水分后允許發芽的幼苗穿透;-包封物(1,4),其大體上包封所述吸水材料(2),其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大體上由快速地水可分解的材料制成,以及-至少一粒種子(7)其中所述播種單元布置成使得-所述種子(7)定位成與所述吸水材料(2)接觸位于所述單元的所述底部分處或嵌入在所述吸水材料(2)內位于所述單元的所述底部分處,并且-所述吸水材料(2)形成具有適合尺寸和形狀的主體,使得當以底部分向下將所述單元放置在所述土壤上時,所述種子和所述土壤在所述吸水材料暴露于濕氣時在所述種子的至少1cm半徑內大體上由所述吸水材料覆蓋;其特征在于,所述吸水材料(2)包括:-吸濕性帶負電荷材料,其能夠鍵合選自K、NH、L-精氨酸、L-賴氨酸及L-組氨酸的帶正電荷養分離子。3.如權利要求1或2所述的播種單元,其特征在于,所述吸濕性帶負電荷材料包括硅土、蛭石或沸石。4.如先前權利要求中的任一項所述的播種單元,其特征在于,所述吸水材料(2)是經過壓縮的。5.如先前權利要求中的任一項所述的播種單元,其特征在于,不添加帶正電荷養分。6.如先前權利要求中的任一項所述的播種單元,其特征在于,所述播種單元布置成使得所述吸水材料(2)形成具有適合尺寸和形狀的主體,使得當以底部分向下將所述單元放置在所述土壤上時,所述種子和所述土壤在所述種子的至少1cm半徑內大體上由所述吸水材料覆蓋。7.如先前權利要求中的任一項所述的播種單元,其特征在于,所述養分包括L-精氨酸。8.如先前權利要求中的任一項所述的播種單元,其特征在于,所述種子是松樹種子或云杉樹種子。9.一種如先前權利要求中的任一項所述的播種單元用于在所述播種單元中播種種子的用途,其包括:-將所述播種單元放置在所述土壤上,其中頂部分朝上并且底部分與土壤接觸。10.一種用于在土壤上播種種子的方法,其包括以下步驟:a)提供播種單元,所述播種單元包括:-吸水材料(2),其包括養分;和-種子(7);-其中所述播種單元布置成使得?所述吸水材料與所述種子接觸;并且?所述吸水材料(2)形成具有適合尺寸及形式的主體,以使得能夠以一定向將所述播種單元放置在土壤上,使得從上方觀察時,所述種子和在所述種子的1cm內的所述土壤大體上由所述吸水材料覆蓋;和b)以這樣的定向將所述播種單元放置在所述土壤上,使得從上方觀察時,所述種子和所述土壤在所述種子的至少1cm內大體上由所述吸水材料覆蓋。11.如前述方法權利要求所述的方法,其特征在于,所述種子是松樹種子或云杉樹種子。12.如前述方法權利要求中的任一項所述的方法,其特征在于,所述土壤是礦物質土壤,并且所述方法用于在溫和氣候下在礦物質土壤中進行播種。

說明書

技術領域

本發明涉及提供一種用于在進行室外栽植時改善種子在干旱和養分貧瘠環境中的發芽率和生長的方法及播種單元的領域。該播種單元設計成收集毛細管水以結合氮源的長期獲取而增加發芽率。

背景技術

將種子直接栽植在干旱環境中的地面上在當今世界是極為普遍的。在許多地方,應當栽植種子的土壤還缺乏養分,諸如氮(N)、磷(P)以及鉀(K)。

許多研究已顯示,種子發芽及培植的重要方面主要在于獲取穩定的水分和水條件,更具體來說毛細管水。

微氣候的變化由于降水及日照期間的干燥與潮濕循環而對發芽率具有負面影響。

覆蓋種子以增加種子附近的水分條件以便幫助其發芽的方法是數百年來公知的技術。

還公知的是小植物、苗木等在生長期間需要養分,但在初始發芽階段高濃度的養分可抑制發芽,由此降低發芽率。

森林的復壯

與栽植苗木相比,播種是一種每公頃獲取大量莖干的有成本效益的方式。高莖干密度為高的總產量/面積及良好木材質量提供了機會。因此,直接播種是一種形成森林復壯的有效且相對廉價的方式,但在將大規模使用直接播種之前仍存在一些待解決的問題。

直接播種的一個主要問題是獲取足夠的水以便使種子發芽。因此,直接播種的實質問題是由于對上部2cm土壤層中(不可預測的)降水及水分條件的高度依賴所致的不穩定及低發芽率結果。然而,在多數情況下,毛細管水的可獲取性不受限制。然而,獲取毛細管水由于土壤類型而不同,土壤類型連同其它非生物因素確定蒸發率。在北歐國家的沙質土壤中,通常地表附近的蒸發如此大以致土壤層的上部分變得過于干旱而使得種子無法溶脹并發芽。這種情況在炎熱的夏天表現的尤為突出。對世界上的較干旱地區而言,地表附近的蒸發率通常比北方森林中的更高并且種子發芽的條件是更低的。

針對瑞典北方的水分及可獲取水的研究已開展了25年。在最近的總結中,驗證了當干旱的沙粉質磧被1到2cm的腐殖土覆蓋時,與沒有覆蓋相比,水勢大體上更高且更穩定。事實上,水勢的研究揭示了水分條件足以使種子開始溶脹并發芽。

平均來說,兩年后僅有10%的播種的松樹種子形成植物。為補償低發芽結果,林業公司通常供應大量種子(40000–60000粒種子/公頃),使得種子成本花費整個再生成本的相當大比例。另一缺點是來自具有長期較高生長的優良樹種的種子由于高的種子成本及有限的種子供應而不具可行性的事實。為了能夠使用優良樹種的種子,需要實現高可能性的穩定及高植物形成的新方法及工具。

覆蓋種子以增加種子附近的水分條件以便幫助其發芽的方法是公知的技術。然而,在實踐中,由于任務的艱苦性而使得上述方法在森林區域進行重新造林是不具經濟性的。為了能有成本效益地實施這樣的方法,需要一種用于種子覆蓋的簡化設備。

在多數北方森林中,也缺乏養分,諸如氮、鉀或磷,因此需要添加包括這些養分中的至少一種的養分。養分尤其氮的缺乏被視為北方森林中樹木生長的最大限制性因素。

在直接播種中,當將種子直接播種在養分貧瘠的礦物質土壤中時,需要養分源。尤其地,需要氮,氮會緩慢釋放并且在新播種種子的周圍土壤中保持數年。

因此,需要一種可吸收/捕捉毛細管水并且保持水以及同時在其保持養分時不降低發芽率的設備。

已知技術

在市場上及專利文獻中發現了用于處理及播種種子的不同設備。這樣的設備可含有用于種子的容器、吸水材料及帶養分的部分。這些設備可形成為條狀或帶狀并且由紙、淀粉或可分解材料制成。

US專利申請US20120036733呈現一種可用于播種的氈材料,其由氈層和吸水包含層組成。

申請GB2347836描述一種在干旱區中栽植農作物/樹木/灌木而不必按農業慣例制備地面的方法。該方法涉及使用一種形狀可為矩形、方形或六邊形的生物可降解袋。該袋可包含種子、根生長培養基及化肥。

在KR100772992中,提供一種可分解種子密封片,以通過根據種子的栽培特性使種子以規律間隔相等地分布并對齊來使種子在原始位置萌芽及生長。該播種設備由兩層可分解片和種子層制成,該兩層可分解片由淀粉或紙漿制成,該種子層位于兩層可分解片之間具有萌芽促進劑或植物養分。

CN201639950呈現一種類似紙帶,其旨在用于將大米種子培育成大米幼苗并且使育成的大米幼苗適合于大米栽植機器。

CN101352119中呈現一種帶有種子的種子包裝條/板,其具有用于固定種子的由重量輕且易于分解的紙材料制成的粘合層。

US2648165描述一種用于種子的承載器,其包括永久水溶性粘合材料。該種子承載器可由纖維素的甲基醚,或由其它合成樹脂或碳水化物或其衍生物中的任一者形成。

US5802763中呈現一種利用生長材料的栽植培養基和孔隙率增加的材料的植物播種單元及其制備方法。孔隙率增加的材料將在發芽階段期間保持水。

US專利3938281描述一種由若干個泥炭主體制成的發芽及播種組件,其中每一單元內具有一粒種子。泥炭主體放置在塑料框架中。框架應放置在地面上以從地面吸收水分來促進種子發芽。這些框架的一個問題是框架的底部是平坦的且將僅部分地與土壤接觸,由此大量種子無法獲得水,因此導致低發芽率。在使用這些框架期間還發現了以下其它問題:鳥兒學會在框架下尋找蟲子并將框架翻轉過來,強風使板移動,但最嚴重的問題是低發芽率。此設備的使用還證明為過于復雜且昂貴的。

在US3733745中,呈現一種具有吸濕物質(諸如碳泥)的幼苗促進單元,種子/多個種子放置在泥炭的頂部上且覆蓋有由鐵絲支撐的蒸發防護件。該單元的缺點是種子/多個種子將不與來自地面的毛細管水直接接觸。此外,泥炭在干燥后成為疏水性的,并且因此一旦干燥便難以再吸收水分。放置在生長基質的頂部上的種子還暴露于太陽且其容易被干燥。

發明WO2008/044995A1描述一種圓柱形種子栽植單元,一種用于種子栽植單元的栽植布置,其尺寸類似冰球圓盤(puck)。種子栽植單元(圓盤)由生長培養基(泥炭)和放置在生長培養基的頂部處的一粒或數粒種子組成。栽植設備用來使圓盤深入到礦物質土壤中以便使其接觸毛細管水并溶脹數倍,然后種子將發芽。此方法的一個明顯缺點是未對放置在圓盤的頂部上的種子或多個種子進行保護以免受太陽或種子掠食。另一問題是當圓盤溶脹時,種子被向上抬升并且由此持續地暴露于太陽和反復的潮濕與干燥循環,其會降低發芽率。數個現場試驗已顯示這使得植物的形成依賴于天氣。

另一發明EP1253819涉及一種用于受控的發芽過程并且包括布置有種子的發芽單元的種子帶,其可被逐個地切割。該種子帶由兩個紙層和可選地添加劑以及在其之間的承載器制成。該紙在這個發明中應當具有高的濕強度。

發明GB2365738呈現一種在干旱區中栽植農作物/樹木/灌木而不必按農業慣例制備地面的方法。該方法涉及使用一種形狀可為矩形、方形或六邊形的生物可降解袋。該袋可包含種子、根生長培養基及化肥。但未呈現如何吸引水分或水以及使養分保持接近種子。

CN1589600中呈現一種具有上部膜及下部膜以及種子的播種單元的制造方法。

上述參考均未呈現一種有能力組合收集水與約束緩慢釋放氮(其維持或增加發芽率)的方法。

此外,也未教導在播種種子后的長時間周期期間可如何釋放氮。

在直接播種中,還存在其它問題。野生動物或鳥兒可吃掉種子。雨水可使可能已開始發芽的種子遷移到其可干旱并且死亡的不利位置。如果干旱且有大風,則可吹掉大的覆蓋物/蓋子。在大多數北方森林中,還缺乏養分諸如氮、鉀或磷,并且需要添加包括這些養分中的至少一種的養分。

因此,需要一種解決上述問題和需要的易于可應用的覆蓋方法及設備。本發明的目標是提供一種解決上述需要的設備及方法。

發明內容

本發明涉及并包括以下項:

1.一種播種單元,其包括:

-頂部分和底部分,其中所述底部分是在采用所述單元進行播種時旨在抵靠土壤放置的部分;

-吸水材料(2),其在暴露于水分后允許發芽的幼苗穿透;

-包封物(1,4),其大體上包封所述吸水材料(2),其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大體由快速地水可分解材料的制成;以及

-至少一粒種子(7)

其中所述播種單元布置成使得

-所述種子(7)定位成與所述吸水材料(2)接觸位于所述單元的所述底部分處或嵌入在所述吸水材料(2)內位于所述單元的所述底部分處,并且

-所述吸水材料(2)形成具有適合尺寸及形狀的主體,使得當以底部分向下將所述單元放置在所述土壤上時,所述種子和所述土壤在所述種子的至少1cm半徑內且優選地在至少3cm內大體上由所述吸水材料覆蓋;

其特征在于,所述吸水材料(2)包括:

-吸濕性帶負電荷材料,其能夠鍵合選自K+、NH4+、L-精氨酸、L-賴氨酸及L-組氨酸的帶正電荷養分離子;并且

-可選地,包括(多個)帶正電荷養分離子的養分,所述(多個)帶正電荷養分離子選自K+、NH4+、L-精氨酸、L-賴氨酸及L-組氨酸。

2.一種播種單元,其包括:

-頂部分和底部分,其中所述底部分是在采用所述單元進行播種時旨在抵靠土壤放置的部分;

-吸水材料(2),其在暴露于水分后允許發芽的幼苗穿透;

-包封物(1,4),其大體上包封所述吸水材料(2),其中至少所述包封物包封所述底部分(4)的部分大體上由快速地水可分解的材料制成;以及

-至少一粒種子(7)

其中所述播種單元布置成使得

-所述種子(7)定位成在所述吸水材料(2)內的空腔中位于所述單元的所述底部分處或與所述吸水材料(2)接觸位于所述單元的所述底部分處或嵌入在所述吸水材料(2)內位于所述單元的所述底部分處,并且

-所述吸水材料(2)形成具有適合尺寸及形狀的主體,使得當以底部分向下將所述單元放置在所述土壤上時,所述種子及所述土壤在所述吸水材料暴露于濕氣時在所述種子的至少1cm半徑內并且優選地在至少3cm內大體上由所述吸水材料覆蓋;

其特征在于,所述吸水材料(2)包括:

-吸濕性帶負電荷材料,其能夠鍵合選自K+、NH4+、L-精氨酸、L-賴氨酸及L-組氨酸的帶正電荷養分離子;和

-可選地,包括帶正電荷養分離子的養分,所述帶正電荷的養分選自K+、NH4+、L-精氨酸、L-賴氨酸及L-組氨酸。

3.根據先前項所述的播種單元,其中所述吸濕性帶負電荷材料包括礦物質。

4.根據項3所述的播種單元,其中所述礦物質包括硅土、蛭石或沸石,優選地蛭石。

5.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸濕性帶負電荷材料與溶脹化合物混合,所述溶脹化合物在暴露于水/濕氣時將膨脹。根據先前項所述的播種單元,其中,所述溶脹化合物在所述混合物中是所述吸濕性帶負電荷材料的0.1-10、0.1-5、0.1-4、0.1-3、0.1-2、0.1-1、0.5-1、0.5-2或0.5-3重量%。

6.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸濕性帶負電荷材料包括陰離子聚合物。

7.根據項6所述的播種單元,其中所述陰離子聚合物包括陰離子多糖。

8.根據項7所述的播種單元,其中所述陰離子多糖包括選自包括下面各項的組的多糖:羧甲基纖維素、海藻酸、維綸膠、黃原膠、果膠酸酯、乳糖酸、硫酸化陰離子多糖(SAP)、戊聚糖多硫酸酯、PPS瓊脂糖、k-卡拉膠及λ-卡拉膠。

9.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸水材料包括泥炭。

10.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸水材料是蛭石。

11.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述頂部分和底部分由相同紙,優選地可溶解紙制成。

12.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述播種單元包括緊固到所述包封物包封所述底部分(4)的部分的種子保持部分(3),并且其中所述種子(7)放置在所述吸水材料(2)與所述種子保持部分(3)之間。

13.根據項8所述的播種單元,其中所述種子保持部分(3)和/或所述整個包封物(1,4)大體上由快速地水可分解的材料組成。

14.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述快速地水可分解的材料由包括短纖維素的材料制成。

15.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述快速地水可分解的材料由包括羧甲基纖維素(CMC)的材料制成。

16.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸水材料(2)具有50-200ml、50-100ml、50-200ml、50-300ml、100-200ml、100-300ml、150-200ml、50-300、50-400ml、50-500ml、50-600ml、50-700ml或50-800ml,優選地約150ml的體積。

17.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸水材料(2)是經過壓縮的。

18.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述壓縮的吸水材料(2)相對于所述種子的直徑具有一厚度,所述厚度可為0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm、0.8cm、0.9cm或1.0cm,優選地0.3cm。

19.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸水材料(2)在溶脹后具有0.1到1cm、0.5到2cm、0.5到5cm、1到2cm、1到3cm、1到4cm、1到5cm、2到3cm、2到4cm或2到5cm,優選地約1cm的厚度。

20.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述吸水材料(2)具有0.1到1cm、0.5到2cm、0.5到5cm、1到2cm、1到3cm、1到4cm、1到5cm、2到3cm、2到4cm或2到5cm,優選地約1cm的厚度。

21.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述包封物具有一系列孔(6、5a、5b)。

22.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中大體上不添加帶正電荷的養分。

23.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述養分包括L-精氨酸。

24.根據項15所述的播種單元,其中L-精氨酸的量對應于每粒種子2-50mg、2-20mg、5-40mg、10-30mg、5-30mg氮,優選地5-20mg。

25.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述種子是松樹種子或云杉樹種子,優選地松樹種子。

26.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述播種單元布置成使得,所述吸水材料(2)形成具有適合尺寸和形狀的主體,使得當以底部分向下將所述單元放置在所述土壤上時,所述種子和所述土壤大體上在所述種子的至少1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm、10cm、12cm、15cm或20cm半徑,優選地5cm內被所述吸水材料覆蓋。

27.根據先前項中的任一項所述的播種單元,其中所述播種單元大體上是圓形的(圓形狀)。

28.一種根據先前項中的任一項所述的播種單元用于在所述播種單元中播種種子的用途,其包括:

-將所述播種單元放置在所述土壤上,與所述土壤接觸,

-可選地,在所述放置之后,將所述播種單元按壓到土壤。

29.一種根據先前項中的任一項所述的播種單元用于在所述播種單元中播種種子的用途,其包括:

-將所述播種單元放置在所述土壤上,其中頂部分朝上并且底部分與所述土壤接觸。

30.根據先前用途項中的任一項所述的用途,其中在放置所述播種單元之前,通過微制備來處理所述單元待被放置的所述土壤。

31.一種用于在土壤上播種種子的方法,其包括以下步驟:

a)提供播種單元,其包括:

-吸水材料(2),其包括養分;及

-種子(7);

-其中所述播種單元布置成使得

?所述吸水材料與所述種子接觸;并且

?所述吸水材料形成具有適合尺寸及形狀的主體,以使得能夠以一定向將所述播種單元放置在所述土壤上,使得從上方觀察時,所述種子和相對于所述種子在至少1cm半徑內優選地在至少3cm半徑內的所述土壤大體上被所述吸水材料覆蓋;和

b)以這樣的定向將所述播種單元放置在所述土壤上,使得從上方觀察時,所述種子和所述土壤大體上在所述種子的至少3cm內被所述吸水材料覆蓋或

c)以這樣的定向將所述播種單元放置在所述土壤上,使得從上方觀察時,所述種子和所述土壤在暴露于濕氣時相對于所述種子在至少1cm半徑內大體上被所述吸水材料覆蓋。

32.根據先前方法項所述的方法,其中所述種子是松樹種子或云杉樹種子,優選地松樹種子。

33.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述土壤是礦物質土壤,并且所述方法用于在溫和氣候下在礦物質土壤中進行播種。

34.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中

-所述吸水材料包括吸濕性帶負電荷材料,所述吸濕性帶負電荷材料能夠鍵合K+、NH4+、L-精氨酸、L-賴氨酸或L-組氨酸;并且

-所述養分包括K+、NH4+、L-精氨酸、L-賴氨酸或L-組氨酸,優選地L-精氨酸。

35.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述吸水材料包括泥炭。

36.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述吸濕性帶負電荷材料包括礦物質。

37.根據項26所述的方法,其中所述礦物質包括硅土、蛭石或沸石,優選地蛭石。

38.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述吸濕性帶負電荷材料包括陰離子聚合物。

39.根據項28所述的方法,其中所述陰離子聚合物包括陰離子多糖。

40.根據項29所述的方法,其中所述陰離子多糖包括選自包括以下各項的組的多糖:羧甲基纖維素、海藻酸、維綸膠、黃原膠、果膠酸酯、乳糖酸、硫酸化陰離子多糖(SAP)、戊聚糖多硫酸酯、PPS瓊脂糖、k-卡拉膠及λ-卡拉膠。

41.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述播種單元經布置使得,所述吸水材料形成具有適合尺寸及形狀的主體,以使得能夠以一定向將所述播種單元放置在所述土壤上,使得從上方觀察時,所述種子和在所述種子的至少1cm內、優選地在至少3cm內、更優選地在至少5cm內的所述土壤大體上被所述吸水材料覆蓋,

并且,所述方法包括以這樣的定向將所述播種單元放置在所述土壤上,使得從上方觀察時,所述種子和在所述種子的至少1cm內、優選地在至少3cm內、更優選地在至少5cm內的所述土壤大體上被所述吸水材料覆蓋。

42.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述吸水材料具有50-200ml、50-100ml、50-200ml、50-300ml、100-200ml、100-300ml、150-200ml、50-300、50-400ml、50-500ml、50-600ml、50-700ml或50-800ml,優選地約150ml的體積。

43.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述吸水材料具有0.1到1cm、0.5到2cm、0.5到5cm、1到2cm、1到3cm、1到4cm、1到5cm、2到3cm、2到4cm或2到5cm,優選地約1cm的厚度。

44.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中吸水材料在被壓縮時具有0.1cm、0.2cm、0.3cm、0.4cm、0.5cm、0.6cm、0.7cm、0.8cm、0.9cm或1.0cm,優選地0.3cm的厚度。

45.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述播種單元包括:

頂片(1)及底片(4),至少所述底片(4)是水可滲透的并且大體上由快速地水可分解的材料組成,

吸水材料(2),其布置在所述頂片(1)與所述底片(4)之間,

至少一粒種子(7),其放置在所述吸水材料與所述底片之間。

46.根據項34所述的方法,其中將所述種子(7)放置在所述頂片與所述底片之間的所述吸收材料中的空腔中或孔中。

47.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述孔具有適合優選種子的尺寸的直徑,比如松樹種子直徑可為1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm或5.0mm或1.0-5.0mm之間的任何尺寸。

48.根據項34所述的方法,其中將所述種子(7)放置在所述吸水材料與所述底片之間。

49.根據項34至35中的任一項所述的方法,其中所述播種單元包括緊固到所述底片(4)的種子保持片(3),且所述種子(7)放置在所述底片與所述種子保持片(3)之間。

50.根據項34至36中的任一項所述的方法,其中所述片中的一個或多個包括短纖維素,優選地,羧甲基纖維素。

51.根據項34至37中的任一項所述的方法,其中所述頂片和/或所述底片具有一系列孔。

52.根據項34至38中的任一項所述的方法,其中所述頂片(2)大體上由易于被水分解的材料組成。

53.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述養分包括對應于每粒種子2-50mg氮,優選地5-20mg的氮。

54.根據先前方法項中的任一項所述的方法,其中所述播種單元如在項1-18中的任一項中所限定的。

定義

吸水材料是吸水到高程度的材料。吸水材料可吸收的水的重量是吸水材料的重量的至少30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%、120%、140%、160%、200%或300%。吸水材料的實例是泥炭、蛭石、沸石、腐殖土以及聚合物。

吸濕性材料:吸濕性材料從大氣或地面吸收水分子。該術語包括纖維素、木質素和木質纖維諸如棉花及紙、許多化肥化學品、許多鹽以及各種其它物質。許多吸濕性材料還是良好的吸水材料,諸如珍珠巖、硅土、蛭石以及沸石。

吸濕性帶負電荷礦物質的實例是硅土、蛭石及沸石。蛭石是來自非膨脹黑云母層的惰性天然礦物質。蛭石是在礦藏中發現的,并且通過加熱其呈現被稱為膨脹的蛭石的非緊湊結構。蛭石具有相當高的陽離子交換能力。存在具有不同吸水性質的若干種不同質量的蛭石。

其它形式的吸濕性材料可為膨脹或溶脹化合物,其在暴露于水/濕氣時將膨脹。膨脹或溶脹化合物的實例是丙烯酰胺及蓄水顆粒。一些蓄水顆粒是以商標名Swellgel出售的。

取決于蛭石是在自然界中何處發現的,蛭石以若干種不同變體存在。在本發明中,壓縮的蛭石可為任何變體的蛭石,其可在模具中壓在一起以形成固態干燥單元。該單元應牢固得足以用手來操作。干燥蛭石是指以重量計具有最多1、2、3、4、5、6、7、8、9或最多10%水的蛭石。在吸水后,壓縮的蛭石溶脹并分離以形成使得種子能夠穿透材料的松散基質。

能夠鍵合帶正電荷養分離子的帶負電荷材料在本發明的上下文中意味著在就pH及鹽濃度而言在關于植物生長的水條件下大致能夠保持帶正電荷養分離子的任何材料。應理解,這種鍵合是可逆的。

將帶正電荷養分(例如,氮)鍵合到帶負電荷材料是一種將帶電離子分子鍵合到帶電基質的方式。帶電離子分子的實例是K+、NH4+、堿性氨基酸,其在中性pH下帶正電荷,存在有可用作養分的許多其它帶正電荷的組。因此,養分的鍵合是離子-離子相互作用并且不是永久的。帶正電荷養分離子因此可從帶負電荷基質釋放并且可用于生長中植物。

快速地水可分解的材料(即,易于被水分解的材料)在使用標準ISO3781:1983或稍后版本“紙與紙板-在浸沒于水后的抗張強度的確定”測量時具有極低的濕抗張強度。

快速地水可分解的材料可為在半天、一天或幾天內被水或水分溶解的片、紙或類似物。還可使用更快速地可溶解材料。詞語可解析的、可分解的及可溶解的是可互換的。

通過混合意味著當一種材料與另一材料混合時,其還可意味著當一種材料浸透或浸漬于包括溶解材料(諸如鹽)的溶液中時。

在大體覆蓋距種子給定半徑內的土壤的上下文中,大體覆蓋可視為意味著以種子作為中心并且以給定半徑畫出的假想圓圈的覆蓋區域的至少70%。更優選地,覆蓋區域為至少80%、甚至更優選地至少90%、進一步更優選地至少95%、仍優選地大于99%并且最優選地100%。

在大體上包封吸水材料的上下文中,大體上可視為意味著在運輸及使用的正常操作期間大多數吸水材料保持在包封物內。這樣的大體上包封并不排除包封物可具有一個或多個孔或開口,或包封物經構造使得其可容易被開口和/或釋放的可能性。還應理解,在操作和/或運輸期間,一些吸水材料可能泄漏到包封物外。

術語發芽率是指已發芽的種子的數量除以栽植的種子的數量,以百分比表示。當看到第一附葉或葉針并且種子殼消失時,室外生長的種子計為發芽了。在溫室中,當新芽已達到種子的長度時種子就發芽了。最重要的因素是如何使種子在實地中發出芽。

附圖說明

圖1是播種單元和不同部分的實例。(1)包封物的頂部分,(2)吸水材料,(3)種子保持部分,(4)包封物的底部分,(5)和(6)孔,以及(7)種子。

圖2是最佳距離;A:種子與播種單元的邊界之間;B:兩粒種子之間。

圖3是大體圓形播種單元和不同部分的實例。

圖3A示出包封物(1)的頂部分、可選地壓縮的吸水材料(2)、包封物(4)的底部分以及在吸水材料中用以保持種子(7)的可選孔(8)。

圖3B(上部變體)示出大體圓形播種單元(呈橫截面圖),其中種子放置在壓縮的吸水材料的“板”下面。

圖3B(下部變體)示出大體圓形播種單元(呈橫截面圖),其中種子放置在形成在壓縮的吸水材料的底部中的空腔中。

圖3C示出大體圓形播種單元(呈橫截面圖),其中種子放置在孔內。

圖3D示出來自土壤(9)的毛細管水如何輸送到壓縮的吸水材料(2)中,由此壓縮的吸水材料(2)將膨脹并覆蓋種子。箭頭指示毛細管水的流動。

圖3E示出溶脹的(膨脹的吸水材料)播種單元。

圖3F示出發芽的種子。

圖4是干燥的拉伸強度kN/m。所用紙的不同紙漿限定在實例12、表3中。

圖5是潮濕的拉伸強度kN/m。

圖6是干燥的拉伸指數Nm/g。

圖7是潮濕的拉伸指數Nm/g。

圖8是潮濕的/干燥的拉伸強度之間的比率,以%為單位。

具體實施方式

本發明的目標是提供方法及設備,所述方法及設備提供一種對上述問題中的一個或多個問題的改進的解決方案。

本發明的方法及設備尤其適合于在用于室外干旱環境中時結合提供良好的長期養分供應來提供用于發芽種子的穩定的潮濕微氣候。

播種可在多數地形上進行,且尤其適合于中粗質地粉砂、細沙及沙粉質磧的土壤。

播種單元可形成有大致為平面構件的頂部分(1)及底部分(4),且其可為圓形的或方形的、矩形的或在實際中可操作和存儲的任何形狀。

方形播種單元的尺寸可為6x6cm、7x7cm、8x8cm、9x9cm、10x10cm、10x15cm、10x20cm、10x30cm、10x40cm或10x50cm。播種單元還可具有其它尺寸組合。

大致圓形播種單元的尺寸可為例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14cm的直徑。在少數情況下,其可具有高達50cm的直徑。該單元的底部分是在使用播種單元時旨在抵靠土壤放置的部分。在此位置中,水收集材料(2)將覆蓋種子和土壤兩者。距種子的半徑取決于種子、土壤及旨在使用播種單元的氣候區。

在針對森林復壯的栽植中,重要的是水收集材料的區域是足夠大的以便收集上升的毛細管水。意外地發現,具有半徑約為5cm的區域的水收集材料是足夠大的以便收集上升的毛細管水以發起松樹種子的發芽。在距種子5cm半徑范圍內的此區域的25年檢驗的模型研究中確認了該結果。這些計算是在瑞典針對松樹種子得出的。

其它種子或其它棲息地可需要圍繞種子的較小區域或較大區域以便收集毛細管水。

因此,重要的是每個種子具有圍繞種子的充足的吸水材料區域,參見圖2。此區域可為1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18、20或高達25cm的直徑。出于實用原因,此區域可不超出20cm,但在少數情況下,其可不超出25cm的半徑。

在現場實驗期間,結合用于覆蓋新栽植種子的泥炭來測試養分的不同供應。與僅用泥炭或腐殖土進行覆蓋相比,在用混合有摻雜了L-精氨酸的蛭石的泥炭進行的一次測試中,發芽率出乎預料(在現場測試中高于70%),詳情參見實驗3。

為了尋找用于播種的方法,從而尋求某種類型的工具。在市場上及在文獻中都發現了不同類型的播種設備,但沒有一種能夠滿足易于操作的需要并且具有使得例如泥炭的吸水材料在放置在種子上面的土壤上時覆蓋種子的設計。

開發了一種播種單元。第一樣機由紙制成,其具有信封的尺寸并且填充有水收集材料、泥炭及帶負電荷材料、摻雜有L-精氨酸的蛭石。此樣機能夠運轉,但在現場測試中往往會被風吹走。這種紙太硬且不能遵循土壤上的紋理。在下一型式中,播種單元由樺木、紙皮樺制成。選擇此類型的紙是因為期望其在接觸水時易于溶解。這也在實例2中得以驗證。

此外,由短纖維紙制成的播種單元填充有吸水材料、混合有吸濕性帶負電荷材料的泥炭、摻雜有氨基酸L-精氨酸的蛭石。

播種單元的其它樣機由具有壓縮的蛭石盤的頂部及底部可溶解紙制成。一個播種單元制造成具有用于種子的孔。此型式的優點在于:哪一側向上或向下不重要,因為種子將總是向下落到孔內。一旦壓縮的蛭石盤開始從土壤吸收毛細管水,壓縮的蛭石將膨脹且種子將被蛭石覆蓋,參見圖3C到圖F,由此種子將被覆蓋且保護其免受太陽及干旱。另一種播種單元制造成像倒置的轉向板,其中種子放置在底部紙與壓縮的蛭石盤之間,參見圖3B(上部變體)。更具體地,在此實施例中,播種單元可具有覆蓋種子的扁平大體上圓形中心部分,和外周向大體上圓形部分,其中外周向部分大體上設計成與土壤接觸。同樣,在另一實施例(圖3B(下部變體))中,播種單元可為具有覆蓋種子的大體上圓形空腔的大體圓形盤,其中圓形盤大體上設計成與土壤接觸。這些樣機的優點是易于制造且方便操作。

壓縮的蛭石盤可含有1g、2g、3g、4g、5g、6g、7g、8g、9g、10g、11g、12g、13g、14g、15g、16g、17g、18g、19g、20g、21g、22g、23g、24g、25g、26g、27g、28g、29g或30g(克)的蛭石,優選的壓縮蛭石盤可含有6到8g、6到9g、6到10g、6到11g、6到12g、6到13克的蛭石。使用能夠鍵合帶正電荷養分離子的吸濕性帶負電荷材料的優點是帶負電荷材料與帶正電荷養分離子之間的強離子相互作用。預期此相互作用就是帶正電荷養分離子從帶負電荷材料緩慢釋放的原因。緩慢釋放的養分(尤其是氮)在幼苗的最初兩年生長期間對于幼苗的生長及培植是極為重要的。由于松樹種子在第一年生長期間正常地使用所存儲的種子氮且第二年使用來自土壤的氮,所以長期持續的養分供應對于保持冒芽幼苗的高生長及發育是至關重要的。

基于實驗,已示出在兩年的時間周期期間使用的所釋放的氮,實例3。這與常規化肥極為不同,其中養分被雨水稀釋且相當迅速地從發芽的植物排離。因此,在該長周期內看不到施肥效果。

在現場實驗中,由作為包封物的短纖維紙、摻雜有L-精氨酸的蛭石制成的播種單元超乎預料地效果良好,其中發芽率約為70%。

因此,播種單元中的包封物優選地由紙片制成。播種單元中的紙應極易被水,主要是雨水、濕氣或毛細管水溶解。濕氣可來自周圍空氣或來自地面。紙應在幾天內或多或少地完全被溶解。水可解析紙可包括具有或不具有木質素的短纖維素纖維。也可使用改性的短纖維素纖維,諸如羧甲基改性的纖維素CMC。快速溶解紙的一個優點是風將不容易使播種單元移動。并且一旦包封物被溶解,(多個)種子將由吸水材料覆蓋,從而不會留下動物定位種子的明顯痕跡,進而防止鳥兒或其它動物吃掉種子。另一優點是將沒有材料被留下以弄亂再植區域,因為播種單元的所有部件都是天然的且將被分解。

比較圖4與圖5,優選的紙應具有干燥時高于0.5kN/m的拉伸強度及潮濕時低于0.1kN/m的拉伸強度。比較圖6與圖7,優選的紙還可具有干燥時高于10Nm/g的拉伸指數,并且在潮濕時拉伸指數應低于2Nm/g。拉伸指數與紙的重量有關。

應注意,一些紙在潮濕時完全溶解,并且這些紙可為作為播種單元的部分的最佳紙張。對于溶解(潮濕)的紙,拉伸強度或指數可能無法計算且被設定為零。

以下紙是可在本發明中使用的有用紙或紙漿的實例。有用紙是干燥或非干燥的漂白樺木硫酸鹽紙、機械木漿紙、未漂白的軟木硫酸鹽紙及由CTMP紙漿1或2制成的紙。根據本發明,優選的紙由未漂白樺木或軟木硫酸鹽紙漿、或漂白的干燥樺木硫酸鹽紙漿制成。非有用紙是用于印刷的普通紙。

使用標準ISO3781:1983或后續版本“在浸入水后紙及紙板抗張強度的確定”,通過浸入水后的抗張強度來測量可解析或可溶解紙的性質。抗張強度與纖維長度及木質素的含量有關。術語“拉伸強度”及“抗張強度”是指用于確定紙的強度的相同方法,且這些詞語可互換使用。

具有包括木質素的短纖維素纖維的可溶解紙優選用于播種單元。濕抗張強度可在0.0001-0.01kN/m、0.0001-0.02kN/m、0.0001-0.03kN/m、0.0001-0.04kN/m、0.0001-0.05kN/m或0.0001-0.1kN/m的范圍內。抗張強度可為0.0001到0.001kN/m。對于一些可解析或可溶解紙而言,可不測量抗張強度,因為這些紙一旦與水或水分接觸便或多或少地完全溶解。

包封物的底部分可比包封物的頂部分更易溶解。這樣的優點是風將不易使播種單元移動,因為底部分將更快地溶解且由此更快地黏貼到地面。此外,其將遵循土壤的表面輪廓且由此較好地收集毛細管水。

包封物的頂部分及底部分可為褐色的或與地面匹配的顏色,這可有助于防止吃種子的鳥兒或動物定位到種子,優選地,頂部分可為褐色的。底部分可為白色的。不同顏色的頂部分及底部分可用來幫助操作員以正確的定向將播種單元放置在地面上。

極為重要的是,當放置在地面上時要將種子放置在吸水材料下面(即,當從上面觀察時種子被吸水材料覆蓋)。由于此定向,種子將定向在最適宜水分條件的區域中。水分或水的獲取對發芽率是極為重要的。

重要的是,包封物的強度在干燥階段是充分牢固的,以便在運輸及將其放置在地面上期間防止播種單元斷裂。

包封物可由單個件或可由相同或不同材料制成的數個單獨件制成。

包封物可在種子附近具有一系列孔(6)。

種子可借助于小的種子保持部分(3)的支撐而保持在最佳位置中。這些孔可改善種子發芽的幾率且在包封物在極端干旱條件期間尚未分解的情況下使嫩芽容易穿透包封物。

為了驗證播種單元對不同類型的種子都是有用的,用來自羅勒(Ocimumbasilicum)及紫羊茅(Festucarubra)的種子來設置實驗。實驗10中示出的結果顯示發芽率增加。

種子保持部分(3)可固定到包封物(4)的底部分以防止種子在運輸及操作期間移動。如果在播種單元中使用一粒以上的種子,那么種子保持部分(3)將使種子保持彼此分離。對于種子之間的距離,最佳距離大約為10cm,但其也可為6、7、8、9、11、12、13及14、最大高達50cm的距離。使用種子保持部分的另一優點是其防止種子與對發芽可具有不利影響的膠水或其它化學品接觸。組裝播種單元可需要膠水。

可在包封物的頂部分、底部分和/或種子保持部分中使用不同類型的可溶解材料。這些部分可例如由來自綠葉樹的纖維素,優選地用短纖維素纖維制成。這樣的可溶解紙可包括木質素,其可為優選的,因為木質素可賦予薄片褐色且包括木質素的紙顯示為易于溶解。

如果包封物(1)的頂部分和/或種子保持部分(3)由可溶解材料制成,則這可促進幼苗的生長。

在未壓縮時,播種單元中的吸水材料(2)可為0.1到1cm、0.5到2cm、0.5到5cm、1到2cm、1到3cm、1到4cm、1到5cm厚,或2到3cm、2到4cm、2到5cm厚。可選擇地,甚至可使用更厚的吸水材料。在未壓縮時優選厚度為1cm。在運輸期間可壓縮吸水材料。如果為了運輸而壓縮或在運輸期間壓縮,則本申請中給出的厚度是指在吸水材料已濕透(例如,在播種后被雨水濕透)后實現的未壓縮狀態。

吸水材料應是松散或顆粒狀的(至少呈未壓縮狀態),使得在包封物的底部分溶解后,吸水材料分布在土壤上,從而確保材料與土壤之間的良好接觸。這具有改善水分收集且使動物及風更難以移動單元或種子的效果。

重要的是,吸水材料的厚度與所栽植的種子有關,因為該種子具有穿透土壤層的不同能量。在本發明中,基質厚度與所使用的種子相關地加以定義。對于松樹種子,在未壓縮時,播種單元中吸水材料的厚度優選地在1cm范圍內。

播種單元中的吸水材料可具有50-200ml、50-100ml、50-200ml、50-300ml、100-200ml、100-300ml、150-200ml、50-300、50-400ml、50-500ml、50-600ml、50-700ml、50-800ml的體積。優選體積是150ml。

可通過添加額外的吸濕性材料來增強吸水材料的吸水效果。吸水材料可與吸濕性材料混合,以便促進播種單元的制造。

播種單元中的額外吸濕性材料可具有25-100ml、25-150ml、25-200ml、50-100ml、50-150ml、50-200ml、100-150ml、100-200ml、50-300、50-400ml、50-500ml、50-600ml、50-700ml、50-800ml的體積。優選體積是50ml。

額外吸濕性材料在吸水材料中的比例可為5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或99%,優選地約20%。

吸水材料與吸濕性材料也可是相同的(例如,在泥炭的情況下)或是分離的(如在使用泥炭與蛭石的組合的情況下)。

根據前述項目,播種單元的優選版本然后將填充蛭石作為唯一吸濕性帶負電荷材料。播種單元的甚至更優選版本將包括壓縮的蛭石作為唯一吸濕性帶負電荷材料。

壓縮的吸水材料(2)可具有與種子的直徑相關的厚度。壓縮的吸水材料可具有至少為所關注種子的直徑的厚度,即,厚度可為所選種子的最大直徑的1到1.1、1到1.2、1到1.3、1到1.4、1到1.5、1到1.6、1到1.7、1到1.8、1到1.9或1到2、1到2.5、1到3倍之間。例如,具有大約3mm直徑的種子(松樹種子在2與4mm之間),厚度可為3.3mm到9.0mm,優選地,對于松樹,壓縮的蛭石盤的厚度可為4到7mm,最優選可為5或6mm厚的壓縮蛭石盤。

蛭石作為唯一吸濕性帶負電荷材料具有數個優點。其將易于制作播種單元。蛭石是礦物質且非常穩定,因此其可存儲非常長期限而不分解。蛭石可按壓在一起形成薄層、壓縮的蛭石,其在暴露于水分時將膨脹,從而形成用來收集毛細管水所需的厚度。使用壓縮的蛭石的另一優點將是在存儲及操作許多播種單元時將具有較低體積。

吸水和/或吸濕性材料可摻雜有養分。取決于土壤,養分可包括最重要的元素N、P及K或組合。優選的養分為堿性氨基酸或硝酸銨。優選地在需要鹽、鹽酸精氨酸、Arg-HCl的階段時,每粒種子可需要約10mg的氮。可選擇地,可添加例如生長增強劑、殺蟲劑或殺菌劑的其它添加劑。

本發明得到以下一系列實驗的支持。

實例

實例1

摻雜L-精氨酸的蛭石的制作

在以下實驗中,將55g的L-精氨酸溶解于1000ml水中。將60克蛭石添加為該溶液并在室溫下攪拌1小時。在攪拌后,通過真空過濾隨后在40℃下干燥1小時來移除蛭石。這在所制作的摻雜的蛭石中賦予大約5%的氮濃度。也可使用其它氮濃度,詳情參見以下實驗。

實例2

將養分鍵合到蛭石的驗證

該實驗使用摻雜精氨酸的經膨脹蛭石,其中L-精氨酸具有以重量計為10.3%的含量的L-精氨酸。將摻雜有30毫升L-精氨酸的蛭石放置在底部具有過濾紙的漏斗中。分步添加水,每次30ml,在每次添加30ml水后在流通溶液中測量導電率。結果匯總在下表1中。

結果清晰地示出L-精氨酸比其它養分更強地鍵合到蛭石。導電率不能區分帶負電荷離子或帶正電荷離子。因此,良好估計是硝酸根離子NO3-是在前幾次添加水期間被洗出的首先離子。

實例3

通過使用摻雜精氨酸的蛭石來增加發芽率

在大多數商業植物生產中,施肥是關鍵因素。施肥可關于劑量、時間、頻率等數種方式來實施。一種施肥策略是在播種或插條生根之前對生長基質進行預施肥。借助預施肥,可給生長基質裝載相對大量的養分。養分的量應足以在較長時間內保持植物生長,因此消除對連續施肥的需要,繼而節省工作量,并且在樹林的復壯時這實際上是根本不可能的。然而,在用大量化肥對任何植物基質進行預施肥時的關鍵問題是影響發芽及幼苗發育的鹽脅迫的風險。

在以下實驗中,在預施肥試驗中使用摻雜L-精氨酸的蛭石。作為參考處理,制作摻雜銨的蛭石。選擇銨作為對照物,因為銨是可獲得的唯一陽離子性商用氮肥且并且其通常用于使松樹幼苗生長。然而,應注意,摻雜銨的蛭石本身并非商用品,因此并且僅為試驗目的而制備。在試驗中,選擇每盆40mg氮的劑量。為使松樹幼苗生長,40mg的氮應足以保持生長6個月。

實驗中使用摻雜精氨酸的經膨脹蛭石,其L-精氨酸含量以重量計為10.3%。使用氮含量為2.6%的摻雜銨的膨脹蛭石作為對照物。使用9%銨溶液以與針對摻雜精氨酸的蛭石所描述相同的方式來制備摻雜銨的蛭石。

使用以下基質混合物(每盆50ml):

摻雜精氨酸的蛭石,其等效于每盆40mg氮:

1.2g摻雜精氨酸的蛭石+Xml未摻雜蛭石,總計10ml蛭石及57ml水蘚泥炭。

通過相對于除氮以外的所有養分添加匹配arGrowComplete?的成分的1.89ml的溶液來供應其它養分,由于在填充盆時要壓緊基質,因此原配料的總體積超過60ml。

氮的摻雜銨的蛭石,其等效于每盆40mg:

1.73g摻雜銨的蛭石+Xml未摻雜蛭石,總計10ml蛭石計57ml水蘚泥炭。

通過相對于除氮以外的所有養分添加匹配arGrowComplete?的成分的1.89ml的溶液來供應其它養分,由于在填充盆時要壓緊基質,因此原配料的總體積超過50ml的盆體積。

對于兩種處理,用含有宏量養分及微量養分的溶液來噴灑水蘚泥炭。然后,將水蘚泥炭與摻雜及未摻雜蛭石的混合物混合。然后,將成品基質填充到具有60個盆的生長箱中,每一盆具有50ml的體積。

用來自瑞典P?lberget的松樹樟子松種子來進行播種,其中每容器一粒種子。

定期澆灌容器,并且初期用塑料覆蓋以維持高空氣濕度。在播種后的大約1周移除塑料覆蓋物。生長溫度約為20℃且日長為16小時。以規律間隔給生長容器澆水,但不能接收任何額外施肥。

在播種后的5、7及38天后,計數發芽種子/成活幼苗的數量(表1)。

表1是播種后5及7天發芽種子以及播種后38天成活幼苗的數量,表示為發芽種子的百分比。n=360粒播種的種子。

播種后的天數5738

發芽率,以%計

40mgN精氨酸547683

40mgN銨365650。

此實驗結論為使用摻雜精氨酸的蛭石作為預施肥基質導致比使用摻雜銨的蛭石高得多的幼苗數量。發芽率極佳,至少為83%。

實例4

在從2011年開始在接近瑞典拉普蘭的G?llivare的干旱地區進行的現場試驗中,在用以下方式栽植的種子之間進行了發芽、幼苗形成及幼苗發育(生長)的效果比較:1)用精氨酸預處理的基質;2)微制備,微制備在當時被認為是用于室外栽植的最佳方法。

該實驗還測試應用具有精氨酸的經預處理基質的不同方式。

具有精氨酸的經預處理基質由兩種重要成分-蛭石及泥炭(水蘚)制成。蛭石與泥炭的混合物組合兩種有利特征,泥炭與其重量相比可保存大量水,重量的220-325%,并且蛭石可鍵合大量堿性氨基酸、L-精氨酸以及水。蛭石的額外優點是:與硝酸鉀及硝酸銨相比,極小量的精氨酸泄露到地面。

材料及實驗設置:

給蛭石裝載L-精氨酸以達到氮(N)濃度,即,總重量的3.7%氮的濃度。以20份L-精氨酸處理的蛭石與80份泥炭的比率將L-精氨酸處理的蛭石與泥炭混合,從而產生碳泥中20%體積/體積L-精氨酸處理的蛭石。

總氮裝載計算為200mlL-精氨酸處理的蛭石–泥炭混合物中100毫克N,在以下實驗中其對應于每粒種子20mgN。

設置六種不同播種方法,其包括不同的土壤處理:

對所有六次播種而言土壤為沙質的。

1.在播種之前不處理土壤且不添加L-精氨酸處理的蛭石–泥炭混合物。

2.在播種之前通過用棍棒混合土壤來處理土壤,且不添加L-精氨酸處理的蛭石–泥炭混合物。

3.在播種之前通過微制備來處理土壤,且不添加L-精氨酸處理的蛭石–泥炭混合物。

4.在播種之前,通過微制備來處理土壤,且在微制備期間添加L-精氨酸處理的蛭石–泥炭混合物。

5.不處理土壤,且在種子頂部上添加1cm層的L-精氨酸處理的蛭石–泥炭混合物。

6.通過微制備處理土壤,且在種子頂部上添加1cm層的L-精氨酸處理的蛭石–泥炭混合物。

結果:

植物形成及生長持續兩年。在播種后的兩年,從所有處理物收割植物的一部分,以便確定在處理物之間是否發現生長差異。

與未處理的礦物質(沙質)土壤相比,所有處理物顯示較高發芽率及植物形成率。

稍高的植物形成率是針對微制備的土壤及混合有以精氨酸預處理的基質的土壤而言。

最佳植物形成率結果來自已用以精氨酸預處理的基質覆蓋的土壤,并且其中種子已栽植在首先經微制備并且然后用以精氨酸預處理的基質覆蓋的土壤中。結果總結于表2中。

土壤 處理 非干旱地面 干旱地面 總結 1. 礦物質(沙質)土壤(未處理的) 無 29% 25% 26% 2. 混合的礦物質(沙質)土壤 無 36% 18% 27% 3. 礦物質(沙質)土壤 微制備 43% 50% 46% 4. 礦物質(沙質)土壤 混合有以精氨酸預處理的基質的土壤 51% 48% 49% 5. 礦物質(沙質)土壤 用以精氨酸預處理的基質覆蓋的土壤 66% 57% 61% 6. 礦物質(沙質)土壤 用以精氨酸預處理的基質覆蓋的微制備土壤 74% 66% 70%

表2兩年后植物形成的百分比。

實例5

播種單元的制備

制備兩張短纖維(樺木纖維)薄紙,其尺寸約為12x17cm。

所使用紙的抗張強度無法采用所使用的儀器來測量,因為該紙在數秒內便易于溶解在水中。當遵循標準ISO3781:1983中的方法時,抗張強度為0.00kgN/m。

根據在圖1中的圖畫來制作孔。為尺寸約為5x5cm的每個播種單元制作具有孔的兩張種子保持紙。

在瑞典使用的種子購自SkogForsk,類型為:TallV?ge,預期發芽率99.5%,1000kv8.01。

在芬蘭,種子來自Norfor的Hanke7504,預期發芽率99.5%。

播種單元的制備,首先將兩粒種子放置在底部紙上并且用基于纖維素的膠水將兩張種子保持紙粘合在每粒種子的頂部上。兩粒種子之間的距離約為10cm。

然后,將基于纖維素的膠水應用到底部紙的三個側面并且與頂部紙粘合在一起,從而形成袋子,該袋子填充有127.5ml泥炭(由水蘚制成)、42.5ml蛭石及10mgL-精氨酸-HCl的混合物。最后,粘合袋子的四個側面,從而形成看似像信封的播種單元。

此方法進一步與瑞典?rnsk?ldsvik的MoRe研究所合作開發以便生產數以百計的單元。

實例6

頂部紙及底部紙的溶解。

5月31日,在瑞典的Bullmark、Ume?,制備根據實驗2制作的十一個播種單元并且將其放置在樹栽植測試區域的室外沙質土壤上。四天后,紙已開始溶解并且所有單元現在牢固地附著到土壤。一周后,紙完全溶解。紙的該快速分解是重要的,因為其消除播種單元被吹走或被動物(鳥兒)移動的風險,以及其形成與地面基質的完美接觸層以收集上升的毛細管水。與常規播種種子的9%相比,超過73%的高發芽結果還驗證了該單元為種子發芽及生長創造良好環境的有效性。

實例7

6月24日,在瑞典Bullmark、Ume?,將根據實例5制作的五十個播種單元放置在樹栽植測試區域的室外沙質土壤上。在仲夏(21/6)后直接進行播種通常是不實際的,因為認為條件溫暖和干燥。該實驗的目標是測試單元在7月期間的極干燥條件下的性能。如在實例6中,播種單元的紙快速溶解且沒有單元被風或動物移動。一周后,紙完全溶解。如在實例6中,使用該單元產生超過79%的高且穩定的發芽結果。

實例8

2013年6月13日,在瑞典的Agnsj?n、Bjurholm,將根據實例5制作的五十個播種單元放置在樹栽植測試區域的室外中粒度沙質土壤上。如在實例6中,播種單元的紙快速溶解且沒有單元被風或動物移動。一周后,紙完全溶解。使用該單元產生超過75%的高且穩定的發芽結果及發育良好的幼苗。

實例9

在芬蘭的Ruonivaara進行了大規模現場實驗。其中在六月(50個單元)、七月(50個單元)、八月(50個單元)、九月(50個單元)、十月(50個單元)對播種單元進行栽植,該播種單元還放置在具有不同水分條件的土壤中以便調查不同土壤是否影響發芽率。結果顯示在40天后,播種單元的發芽率約為70%。2014年的額外盤存(inventory)也揭示在十月份及十一月份栽植且在2014年期間發芽的播種單元的高發芽率。記錄的十月份發芽率為69%,十一月份為76%。

實例10

除松樹種子外,還對香蔥、牛至、羅勒、紫羊茅進行了溫室試驗。2013年期間,在溫室中進行了該試驗。在潮濕沙質土壤中在播種單元下播種每種物種的20粒種子。作為參考,將20粒種子直接播種在潮濕沙質土壤中,未進行覆蓋。未給種子供應額外的水,且每周跟蹤幼苗發芽。結果清晰地顯示在使用播種單元時,對于所有種子來說發芽率都要高的多,從而再次驗證了單元為種子發芽及生長創造良好環境的有效性。

實例11

為產生更有效水分保持能力的播種單元,將蛭石作為單一填充材料進行測試。將三個不同體積50、100及150ml的蛭石填充到如實例5中描述的相同信封狀袋子中。測試了三種不同粒級的蛭石:1-2mm、2-4mm及2-5mm。在溫室試驗中評估這些播種單元,且結果揭示:與填充有如實例5使用的蛭石與泥炭混合物的播種單元相比,水分保持能力顯著增加且更重要的是頂部紙層更快地分解。進一步測試顯示具有尖銳邊緣的蛭石的結構連同其高的吸水性質一起增加了頂部紙層的分解速率。頂部紙層的快速分解是使萌芽的幼苗容易穿透并且防止播種單元被風或動物(鳥兒)移動的重要特征。在溫室設置中,使用100%蛭石不影響種子的發芽性質,并且所有栽植的種子能夠發芽并穿透播種單元的頂部層。

實例12

在開發播種單元期間,證明不同性能的紙是重要的。為了識別這些性能的范圍,進行測試,其包括由不同類型紙漿、處理及厚度制成的不同類型的紙。使用一種普通復印紙作為參考。

通過紙漿的量(每m2使用的克(g))來測量厚度。

所測試紙中使用的紙漿類型為經漂白和未經漂白的樺木硫酸鹽紙漿(其可為干燥或潮濕的)、未經漂白的軟木硫酸鹽紙漿、機械木漿以及兩種類型的化學-熱機械紙漿(CTMP)。

在室溫(20℃)且水分約為50%以及在浸入水中后,使用標準ISO3781:1983來測量抗拉強度/拉伸強度。簡單地說,在兩端固定10cm的紙并逐漸增加力,并且在紙斷裂時記錄所述力。

表3.用于制作可溶解紙的不同紙漿。

實例13

在2014年夏季期間,在瑞典北部進行了更大規模現場實驗,其中在從Norrbotten的北部到V?sterbotten的四個不同地點栽植了超過4000個播種單元。這些單元由如前文所述的漂白樺木硫酸鹽紙漿制成的紙制成,其中具有50ml蛭石但未添加任何養分。松樹種子放置在10cm寬的播種單元的中間,種子在所有側面上具有2-5cm的蛭石以便覆蓋大的面積,從而能夠盡可能多地收集水分。所使用的種子是:AlvikT1FP-626,Stambrev:S04/012,發芽率為99.75%;以及Sl?ttholmenT7FP-619,Stambrev:S08/051,發芽率為98.25%。

2014年夏季是瑞典北部150年以來有記錄的最溫暖夏季且也非常干旱。然而,在稍后八月的盤存期間,在四個試驗地點中的每一處記錄到高發芽率。四個地點平均來說,播種單元的發芽率為67%,然而參考的發芽率僅達到27%。參見下表4。

表4.來自瑞典北部四個不同地點的發芽率。

實例14

在2014年的夏季期間,繼續在芬蘭Ruonivaara進行現場實驗(參見實例9)。2014年試驗中使用了兩種類型的播種單元,一種類型的播種單元具有由漂白樺木硫酸鹽紙漿制成的紙的前述成分,以及50ml摻雜精氨酸的蛭石(5mgN/單元)和一粒種子。另一類型的播種單元由如在實例5中描述的兩粒種子制成,但采用60ml泥炭及60ml摻雜精氨酸的蛭石(5mgN/單元)作為基質混合物。在六月(50個單元)、七月(50個單元)、八月(50個單元)、九月(50個單元)、十月(50個單元),在現場各自栽植兩種類型的播種單元。對于兩種類型的播種單元,七月的盤存揭示兩種類型的播種單元的高發芽率,具有兩粒種子和相應一粒種子的播種單元的發芽率值分別為65%及74%(圖X)。作為參考,使用微制備,其當時被視為用于室外栽植的最佳方法。此處理給出45%發芽率。參見下表5。

表5.來自芬蘭Ruonivaara的發芽率。

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