專利名稱：一種施用塑料土壤覆蓋物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種將液態(tài)塑料聚合物施用到土壤表面而形成連續(xù)薄膜以作為土壤覆蓋物的方法。該塑料覆蓋物特別用于提高作物產(chǎn)量、通過曝曬而將土壤消毒以及防止土壤侵蝕。本發(fā)明包括一套有效且經(jīng)濟成膜的施用程序和噴霧裝置，它由兩階段組成a)適宜的土壤整理，b)通過新型的噴霧裝置和噴霧程序，將適宜聚合物噴霧配劑至少施用兩層。
本發(fā)明的背景在不同的將塑料薄膜用于農(nóng)用土壤覆蓋中，塑料覆蓋物為一種廣泛使用的基本方法。在寒冷的季節(jié)進行土壤覆蓋導致土壤溫度升高、促進幼苗出露、植物生長及提高作物產(chǎn)量。夏季作物如玉米、花生和棉花不能在季節(jié)的早期種植。因此定植推遲到晚春，這樣生長季節(jié)延長到晚秋。因此作物受到早期雨水的嚴重損害。提高土壤溫度的方法就允許在季節(jié)的早期進行定植，并具有提高作物產(chǎn)量的潛能。土壤覆蓋物在作物生長過程中提供各種益處。覆蓋物能用于防蟲的目的。銀白色或黃色覆蓋物用于防止蚜蟲，并且防止因蚜蟲的進食及病毒的傳播而導致?lián)p害。白色薄膜能在炎熱的季節(jié)用于降低土壤的溫度。覆蓋物還能提供保護以防止與土壤接觸的果實如西紅柿、甜瓜和西瓜腐爛。
在夏天土壤曝曬為一種將土壤進行消毒的方法，它包括用透明的塑料薄膜將土壤進行覆蓋。將土壤加熱幾個星期，從而有效控制各種土壤害蟲。
將塑料薄膜施用進行土壤覆蓋為復雜的過程。它需要特殊的覆蓋設(shè)備和特別的程序。薄膜的邊必須埋起來以將薄膜進行固定，且在連續(xù)的覆蓋物中，片與片要膠在一起。當耕作和覆蓋的面積有限時，不可能改變覆蓋的方式。當施用到定植的田地時，在出苗后須將片材馬上進行穿孔或移開，以使幼苗進行生長。在作物的生長過程中或其后期須將塑料覆蓋物從田地移開。將塑料移開既費錢又費力。常常在田地留下的一些塑料殘渣會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、機器和將來的作物產(chǎn)生不良的影響。本發(fā)明克服了這些不足，從而提供一種將膠乳基聚合物進行噴霧而將土壤進行覆蓋的新型方法。雖然以前批準了一些涉及到噴霧聚合物分散體的專利，但是這些專利的注意力在于聚合物的類型和配方、組成和用途，且所有的這些專利考慮的是用那些不適于在低噴霧率下形成薄膜的商用噴霧器。因此進行有效覆蓋所需的實際噴霧量為200～2000ml/m2，而這是很高的。
美國專利2,961,799公開了一種將土壤進行處理而防止侵蝕的方法。該方法包括將一種組合物以0.25～5盎司/碼2的施用率施用到土壤上，該組合物包括約0.5～5wt％、優(yōu)選為約2～4wt％的水不溶性橡膠和0.005～0.5wt％、優(yōu)選約0.05～0.15wt％的防滲透劑。防滲透劑是用于防止該配料明顯地滲透到土壤的頂層。只要能施用均勻的涂層且相對容易控制，所用的噴霧器類型并不重要。
英國專利1,007,671公開了一種控制土壤侵蝕的方法。該方法包括將充油橡膠的膠乳施用到土壤上。該橡膠膠乳可用每100重量份的橡膠50～1000重量份的油進行填充。膠乳的施用率為約40～300克/米2。施用膠乳的固含量為約5～30％。
美國專利4,705,816中的固體量比上述第一項美國專利的固體量明顯高。較高的固體量是通過加入填料化合物而實現(xiàn)的。該配劑迅速干燥而在土壤表面形成殼層。商用的噴霧裝置如在別的發(fā)明中所述一樣可用于該發(fā)明。
施用聚合物分散體以進行土壤覆蓋并不簡單，且不能認為是噴霧其它的化學物質(zhì)如除草劑。土壤表面不平整且為多孔的。為了承載噴霧薄膜及防止分散體的滲漏，土壤表面必須平整且致密。膠乳分散體為粘性的，以不同于常見的液體噴霧器的方式流過噴霧器。所以商用噴霧器的設(shè)計不適于在低到30克/米2的施用率下形成均勻的薄膜。
上述專利提到了用商用噴霧器來施用分散體。在實際中，為了達到農(nóng)用要求，得到均勻適宜涂層，所有的這些發(fā)明須用較多量的噴霧液。
本發(fā)明提供一種將液態(tài)塑料聚合物施用到土壤表面而形成連續(xù)薄膜的新型方法。該噴霧的覆蓋物特別用于提高作物產(chǎn)量、通過曝曬而將土壤消毒以及防止土壤侵蝕。噴霧施用聚合物覆蓋物的本發(fā)明方法提供了一種可行的、成本較低的塑料覆蓋物的替代品。用于本發(fā)明的方法使所需的噴霧量有了顯著降低。
根據(jù)本發(fā)明的聚合物可用所需的量進行噴霧而施用。為了在不平整的土壤表面形成均勻的連續(xù)薄膜，本發(fā)明的噴霧器由提供適宜的液滴大小及使噴霧液在土壤上的每一點進行多重迭蓋的噴霧單元和布局組成。依據(jù)本發(fā)明所用噴嘴型號的靈活性的優(yōu)點為使噴桿的高度隨田地條件及天氣可進行調(diào)整。
在本說明書中所用術(shù)語“土壤覆蓋”包括施用涂層而將栽種在溫室中的花或蔬菜的盤中土壤、如在蔬菜和水果農(nóng)場種植谷類(包括玉米和高粱)的田地、樹、灌木和植物的室外苗圃以及包括高設(shè)苗床、平坦區(qū)和其它等的各種農(nóng)業(yè)實施田地進行覆蓋。
在本說明書中所用術(shù)語-“將液態(tài)聚合物施用到土壤表面而形成連續(xù)薄膜”意指當將配料以所需施用率施用到土壤或人工介質(zhì)的表面上時，它會隨聚合物配劑及特性而形成彈性薄膜。該薄膜為多孔膜，能夠承受在作物生長時所預期的正常農(nóng)業(yè)操作。薄膜的滲透能力可通過配料的噴霧量而進行調(diào)整。
在本說明書中所用術(shù)語“適宜的聚合物”指任何能用于形成塑料薄膜的聚合物。
除非另有說明，“聚合物的稀釋配劑”指任何百分比的聚合物，但在底涂層中優(yōu)選配劑含有8％的聚合物，因為它最經(jīng)濟。
本發(fā)明概要本發(fā)明提供一種將液態(tài)塑料聚合物施用到土壤表面而形成連續(xù)薄膜以作為土壤覆蓋物的新型方法。在本發(fā)明中涉及的方法包括a)平整土壤表面并使其浸透，b)通過用噴霧裝置將在所述土壤上形成塑料涂層的適宜聚合物配劑進行噴霧而用所述塑料涂層涂敷上述土壤，其中聚合物配劑至少施用兩層，第一層為底涂層，它由聚合物的稀釋配劑組成，接下來的其它涂層由高達40％的聚合物組成，且其中的噴霧裝置包括由噴桿組成的噴霧單元，其噴霧管道裝有相互距離短的扁平扇形噴嘴。
用本發(fā)明的方法制備的塑料覆蓋物特別用于提高作物產(chǎn)量、通過曝曬而將土壤消毒以及防止土壤侵蝕。
本發(fā)明的詳細說明本發(fā)明提供了一種將膠乳基液態(tài)聚合物進行噴霧而進行土壤覆蓋的新型方法。本發(fā)明包括一套有效且經(jīng)濟成膜的施用程序和噴霧裝置，它包括適宜的土壤整理、雙層涂敷及具體設(shè)計的噴霧裝置。該施用程序能夠用少量的聚合物形成連續(xù)的薄膜。本發(fā)明所用的聚合物組合物在土壤上形成薄膜，而幼苗可以通過該薄膜而出露，且隨后在覆蓋物上進行生長。形成的膜保持其完整性，能夠用于提高土壤溫度、防止蒸發(fā)及促進幼苗在寒冷的季節(jié)出露。但是，膜是多孔的，允許栽種后的灌溉和施肥。另外，覆蓋防止了土壤侵蝕和因砂土中沙雹而使植物受到破壞。
根據(jù)本發(fā)明的方法包括形成薄膜而進行土壤覆蓋的基本階段a)土壤的整理和灌溉，b)將適宜的聚合物施用至少兩層。用新型的噴霧裝置和噴霧程序進行涂敷階段。a)土壤的整理聚合物配劑應當施用在整理好的土壤上。待覆蓋的土壤應當進行很好的粉碎(rotavated)，將所有的土塊打碎，得到平整、光滑的表面。優(yōu)選地，將土壤進行碾壓，使土壤表面壓實而得到光滑的表面。為了保證薄膜的形成，在施用覆蓋物之前，將土壤進行足夠的灌溉，使自由水在土壤表面聚積。將聚合物施用到干土和有土塊的土壤上會使聚合物滲漏，不利于薄膜的形成。根據(jù)作物的需要，田地可以以高設(shè)苗床形成或保持為平坦。如果覆蓋物是用于促進幼苗的出露，種子應當在田地進行碾壓和灌溉之前播下。由于薄膜是多孔的，除草劑和肥料可在覆蓋物施用后進行施加。如果覆蓋物是用于土壤曝曬，可以每一星期補充灌溉一次來補充在覆蓋物下的頂層蒸發(fā)的水分。本發(fā)明并不是用于土壤熏蒸，因為它形成的是多孔薄膜，絕大多數(shù)熏蒸劑可以透過。b)將適宜的聚合物施用至少兩層根據(jù)本發(fā)明所用的聚合物有許多種或許多類。施用時的土壤溫度會影響聚合物的選擇。在寒冷的季節(jié)使用的聚合物應當能在低于10℃的溫度下成膜。覆蓋的目的以及薄膜在土壤上的保留時間會影響聚合物及配方的選擇。
施用的聚合物配劑優(yōu)選包括下述一種或多種(高達40％)polyixprene、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、SBR、苯乙烯-丙烯?；簿畚锖捅揭蚁?丁二烯共聚物。配劑含有所有用于覆蓋目的所需的成分和紅外吸收成分(以后稱為IR成分)和染料如炭黑或其它染料。所用染料隨覆蓋目的而定。由于本發(fā)明的目的是形成薄膜而不是殼層，因此配劑不含有任何填料化合物。
聚合物應當以兩層或多層涂層施用到整理好的田地。第一層或底涂層最優(yōu)選由至多含有8％的聚合物的稀釋配劑組成。底涂層的目的是形成一涂層來載帶第二層和主要涂層，并防止涂料滲漏到土壤中。該程序可以使第二涂層的用量最少。第二層和主要涂層由高達40％的形成所希望的薄膜的聚合物組成。
在本發(fā)明的實施中，希望能噴霧的聚合物對環(huán)境沒有有害影響或其有害影響最小。在能噴霧的液體中的組分通常在土壤中停留預期的時間，而同時土壤將受到多種農(nóng)業(yè)處理。因此在選用覆蓋物的組分時，應當知道每一種組分及其殘留物對環(huán)境的影響方面的信息。
可用新型的噴霧裝置和程序施用聚合物噴霧液。用兩次噴霧器操作或用二元噴霧系統(tǒng)的一次噴霧操作可分別施用兩層涂層。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如下所述使用二元噴霧系統(tǒng)以使勞力和施用成本降至最小。
應當用具體調(diào)整的噴霧器來進行聚合物配劑的噴霧。膠乳覆蓋物是粘性的，以不同于常見噴霧器的方式流過噴霧器。因此，商用的噴霧器不能在低至30克/米2的施用率下形成均勻的薄膜。本發(fā)明的噴霧器由優(yōu)選包括帶有兩條噴霧管道的噴桿的噴霧單元組成。主管道裝有距離為25厘米的扁平扇形噴嘴。噴嘴的稠密布局使噴霧液在土壤的每一點形成三重重疊，這樣形成均勻的連續(xù)薄膜。如下面所述噴嘴的規(guī)格允許對噴霧器進行調(diào)整。當田地必須全部覆蓋時，在噴桿上的第二噴霧管道就用于覆蓋苗床之間的過道。這主要是應用在苗床較窄(如在土豆的生產(chǎn)中)時進行土壤曝曬或防止土壤侵蝕。在該管道上的噴嘴能夠沿管道進行移動以根據(jù)具體的苗床寬度而調(diào)整間距。位于該管道上的噴嘴應當為只用來噴霧過道的窄角度的扁平扇形噴嘴。
根據(jù)田地的規(guī)格，位于主噴桿上的噴嘴可以為寬角度的形式(950-1100)或窄角度的形式(650-800)，其容量為1-2升/分鐘。當給砂土進行覆蓋時，能夠得到高水平的光滑表面。因此用寬角度的噴嘴。如果將噴霧液應用在黃土或粘土上，土壤的表面顆粒狀更突出些。在這種情況下，用同樣容量的窄角度噴嘴。它能得到更大的液滴使顆粒狀的表面進行更好的覆蓋及以所希望的噴霧量形成薄膜。所用噴嘴類型的靈活性帶來的優(yōu)點是使噴桿的高度依田地條件(針對于噴灑)和天氣(風)而進行調(diào)整。
如同所注意到的，應用兩層噴霧液。這兩層涂層可用兩次連續(xù)的操作進行施用。優(yōu)選的施用是用二元系統(tǒng)噴霧器通過一次噴霧而實現(xiàn)。該噴霧器有兩個分開的系統(tǒng)(包括料槽、泵和噴桿)來獨立地進行每一涂層的噴霧。這些噴霧器可以與距離至少40厘米的噴桿組合在一起。該系統(tǒng)可含有將兩個噴桿安裝在拖拉機的前面和尾部而達到同樣結(jié)果的兩個分開的噴霧器。用所述的二元噴霧系統(tǒng)經(jīng)過一次操作就能夠連續(xù)地噴霧底涂層和主涂層。該程序省時省錢。另外，它還可以防止在用單一噴霧系統(tǒng)通過兩次操作而實現(xiàn)噴霧時拖拉機車輪對位于過道的底涂層薄膜產(chǎn)生的破壞。該噴霧器還可以包括用于洗滌噴霧器而防止管道和噴嘴堵塞的第三系統(tǒng)。
用于本發(fā)明的聚合物組合物、土壤整理和施用程序的結(jié)合導致了用明顯少量的噴霧液就能形成薄膜。在本發(fā)明中，為了促進幼苗出露和提高作物產(chǎn)量，膠乳聚合物可應用于農(nóng)業(yè)，同時可應用于曝曬。而且，該技術(shù)能用于范圍廣泛的土壤品種，并不象以前所述專利一樣只特定用于砂土。
通過下述試驗進一步說明本發(fā)明。這些試驗并不是有意限制本發(fā)明的范圍，而僅僅是為了說明和清楚起見。1)將在Nir-Oz的一田地進行整理用來種植花生。將該田地進行犁耕、成床(1.93米)，然后播種花生。
在三個不同的日期播下花生1995年的三月四日、三月二十日(對花生的播種而言過早)和四月四日(在以色列為花生播種的正常日期)。播種后，將田地苗床碾壓，得到光滑的表面，噴霧除草劑，并進行噴灌。將幾個區(qū)(四個床寬、36米長)進行如下處理a．沒有進行處理(對照)b．以30克/米2的施用率噴霧聚合物配劑。將該配料施用兩層底涂層由8％的聚苯乙烯-丙烯?；M成，主涂層由40％的同樣聚合物組成。
根據(jù)本發(fā)明施用這些組合物，形成連續(xù)的薄膜。覆蓋的區(qū)域為黑色。連續(xù)監(jiān)測5厘米深的空氣與土壤溫度。結(jié)果示于表1。
在作物的生長過程中，覆蓋區(qū)的最高土壤溫度要高5～8度。在所有播種日期下，覆蓋區(qū)的花生幼苗的出露得到了促進(表1)。最終的植株也要高些。如表2所示，花生莢在種植的早期就收獲，產(chǎn)量更高。結(jié)果表明，在季節(jié)早期播種且在聚合物覆蓋物上生長的花生的產(chǎn)量明顯增加。重要的是注意到即使在正常的播種日期下，土壤覆蓋物也有優(yōu)越性，且所得到的產(chǎn)量更高。
表1聚合物覆蓋物和播種日期對花生出苗的影響
<p>表2聚合物覆蓋物和播種日期對土壤溫度和花生產(chǎn)量的影響
2)將在Nir-Oz的一田地進行整理用來種植甜菜。將該田地進行犁耕、成床(1.93米寬)，然后播種甜菜。十一月二十日播下三種甜菜。播種后，將田地苗床碾壓，得到光滑的表面，噴霧除草劑，并進行噴灌。將幾個區(qū)(五個苗床寬、180米長)進行如下處理a．沒有進行處理(對照)b．以40克/米2的施用率噴霧聚合物配劑。將該配料施用兩層底涂層由8％的聚苯乙烯-丙烯?；M成，主涂層由40％的同樣聚合物組成。
根據(jù)本發(fā)明施用這些組合物，形成連續(xù)的薄膜。連續(xù)監(jiān)測5厘米深的空氣與土壤溫度。
表3聚合物覆蓋物和播種日期對土壤溫度和甜菜產(chǎn)量的影響
在作物的生長過程中，覆蓋區(qū)土壤的最高溫度要高3～5度。甜菜在一九九六年五月進行收割，如表3所示，所用測試的栽培品種的產(chǎn)量均要高一些。結(jié)果表明，覆蓋區(qū)的甜菜產(chǎn)量有了明顯增加。重要的是注意到即使冬天，涂層位于田地上并受到雨水和灌溉的影響，可是薄膜還是保持其完整性，并促進植物的生長和提高產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1．一種在土壤上施用塑料涂層的方法，它包括a)平整土壤表面并使其浸透，b)通過用噴霧裝置將在所述土壤上形成塑料涂層的適宜聚合物配劑進行噴霧而用所述塑料涂層涂敷上述土壤，其中聚合物配劑至少施用兩層，第一層為底涂層，它由聚合物的稀釋配劑組成，接下來的至少一個其它涂層由高達40％的聚合物組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中平整土壤表面是通過將土壤進行粉碎和碾壓而實現(xiàn)的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中土壤浸透是通過將土壤進行灌溉直到有自由水在土壤表面聚積而實現(xiàn)的。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中噴霧配劑由適于通過噴霧形成塑料涂層的一種或多種聚合物組成。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中噴霧配劑由適于通過噴霧形成塑料涂層的一種或多種聚合物及加入的IR成分和適宜的染料組成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中聚合物配劑噴霧施用兩層；第一層為底涂層，它包括加入了IR成分的含有至多8％聚合物的稀釋聚合物分散體，第二主涂層包括含有高達40％的聚合物的分散體。
7．根據(jù)權(quán)利要求4的噴霧配劑，其中用于噴霧的聚合物配劑選自下述材料中的一種或多種polyixprene、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、SBR、苯乙烯-丙烯?；簿畚锖捅揭蚁?丁二烯共聚物。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中噴霧裝置包括由噴桿組成的噴霧單元，其噴霧管道裝有相互距離短的扁平扇形噴嘴。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中兩層涂層的施用是用如權(quán)利要求8所定義的有二元或三元料槽和噴桿系統(tǒng)的噴霧裝置通過兩次操作或一次操作施用噴霧液，每一料槽都有其各自的噴桿，其中一個料槽用于底涂層，一個料槽用于主涂層，且一個料槽用于洗滌噴霧器。
10．在權(quán)利要求1和8所定義的方法中所使用的噴霧裝置，其中噴霧單元包括有兩條噴霧管道的噴桿，主管道裝有具有寬或窄角度且彼此之間距離短的扁平扇形噴嘴，第二噴霧管道裝有具有窄角度的扁平扇形噴嘴。
11．根據(jù)權(quán)利要求1和10的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中安裝在主單元噴桿上的噴嘴彼此之間的距離為25厘米或更小。
12．根據(jù)權(quán)利要求1和10的在土壤上施用塑料涂層的方法，其中在主噴桿上，扁平扇形噴嘴的角度為約650～1100，并且第二噴桿的扁平扇形噴嘴的角度為約500～800，兩者的容量為約1～2升/分鐘。
13．根據(jù)權(quán)利要求8的噴霧器，其中噴霧器可包含一個或多個泵。
14．基本上如隨后所述及說明的一種方法。
15．基本上如隨后所述及說明的噴霧裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種將液態(tài)塑料聚合物施用到土壤表面而形成連續(xù)薄膜以作為土壤覆蓋物的新型方法。本發(fā)明涉及的方法包括:a)平整土壤表面并使其浸透,b)通過用噴霧裝置將在所述土壤上形成塑料涂層的適宜聚合物配劑進行噴霧而用所述塑料涂層涂敷上述土壤,其中聚合物配劑至少施用兩層,第一層為底涂層,它由聚合物的稀釋配劑組成,接下來的其它涂層由高達40%的聚合物組成,且其中噴霧裝置包括由噴桿組成的噴霧單元,其噴霧管道裝有相互距離短的扁平扇形噴嘴。用本發(fā)明的方法制備的塑料覆蓋物特別用于提高作物產(chǎn)量、通過曝曬而將土壤消毒以及防止土壤侵蝕。
文檔編號A01G25/00GK1224441SQ97196070
公開日1999年7月28日 申請日期1997年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月4日
發(fā)明者A·加姆里爾, E·貝克 申請人:以色列國農(nóng)業(yè)部, N·A·N·A·尼爾公司