發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種作物營養(yǎng)強化組合物，其包含：單質(zhì)硫；一種或多種水不溶性鋅鹽、鋅其絡(luò)合物或衍生物；元素硒或其鹽、鋅絡(luò)合物、鋅衍生物或其混合物；以及至少一種表面活性劑；其中，所述組合物的微粒尺寸范圍為0.1至30微米。更具體地，本發(fā)明涉及一種顆粒劑或水性懸浮液形式的作物營養(yǎng)強化組合物，其包含：占組合物總重量1％至90％的單質(zhì)硫；一種或多種水不溶性鋅鹽、鋅其絡(luò)合物或衍生物，其中，元素鋅在組合物中的含量占組合物總重量的0.1％至50％；元素硒或其鹽、絡(luò)合物、衍生物或其混合物，其中，元素硒含量占總組合物重量的0.001％至10％，并且至少一種表面活性劑占總組合物重量的0.1％至40％；其中組合物具有尺寸范圍為0.1微米至30微米的微粒。本發(fā)明還涉及一種通過用本發(fā)明的作物營養(yǎng)和強化組合物處理植物、作物、植物繁殖材料、其場所或部分、種子、幼苗或周圍土壤來增強養(yǎng)分吸收并改善植物健康和產(chǎn)量的方法。本發(fā)明還涉及本發(fā)明的組合物用于提高作物對硫、硒和鋅的吸收的用途。

背景技術(shù)：

0、發(fā)明背景

1、在描述本發(fā)明的實施例時，為了清晰起見，我們選取了特定的術(shù)語。然而，本發(fā)明并不局限于所選的特定術(shù)語，并且應(yīng)當理解，每個特定術(shù)語均涵蓋所有以類似方式操作以實現(xiàn)類似目的的技術(shù)等效物。

2、眾所周知，植物的正常功能和生長需要最佳的營養(yǎng)水平。任何營養(yǎng)水平的波動都可能導(dǎo)致作物整體生長受阻，并因營養(yǎng)缺乏或毒性而導(dǎo)致其健康狀況下降，進而影響人類飲食所需的營養(yǎng)。此外，植物營養(yǎng)供應(yīng)不足也會導(dǎo)致生長不良，使植物更容易受到害蟲的侵害。因此，適當?shù)淖魑餇I養(yǎng)對于優(yōu)化作物的發(fā)育和代謝至關(guān)重要，這反過來又有助于提高作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量。

3、同時，眾所周知，植物作為人類和動物的食物來源，提供調(diào)節(jié)人體生化功能所必需的營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)缺乏是全球疾病負擔的重要原因。

4、硒是一種微量元素，雖然對植物而言并非必需，但它卻是動物和人類均衡營養(yǎng)所必需的微量營養(yǎng)素。硒(se)是一種必需的微量礦物質(zhì)，是負責重要酶功能的硒蛋白的組成部分。硒蛋白在人體代謝中的作用通常與免疫功能和癌癥預(yù)防有關(guān)。此外，硒還在生育和生殖、腦功能、情緒、甲狀腺健康和心血管疾病中發(fā)揮著重要作用(rayman,m.p.selenium?andhuman?health.lancet?2012,379,1256–1268)。由于飲食攝入不足，全球有5億至10億人缺硒(nda/bla多學(xué)科審查與評估nda?209379，美國fda)。人類缺乏硒與多種癌癥、心臟病和其他慢性和危及生命的疾病有關(guān)(gupta?et.al,seleniumin?soils?and?crops,itsdeficiencies?in?livestock?and?humans:implications?for?management,communications?in?soil?science?and?plant?analysis,31:11-14,1791-1807,2000)。

5、據(jù)估計，膳食硒攝入不足影響著全球多達10億人，并且已知會對牲畜健康產(chǎn)生不利影響。人類食物和動物飼料中硒的主要來源是土壤-植物系統(tǒng)，因為膳食硒攝入量很大程度上取決于土壤中的硒含量和作物的生物利用度。降雨、蒸發(fā)和ph值都會影響土壤中的硒濃度，這使得硒缺乏癥更加常見。

6、鋅(zn)除了在核酸和蛋白質(zhì)的合成中發(fā)揮關(guān)鍵作用外，還對維持多種酶的結(jié)構(gòu)和活性至關(guān)重要。全球約有20億人患有鋅缺乏癥，每年導(dǎo)致超過50萬5歲以下嬰幼兒因膳食攝入不足而死亡(ahsan?ak?et.al.,zinc?micronutrient?deficiency?and?its?prevalencein?malnourished?pediatric?children?as?compared?to?well-nourished?children:anutritional?emergency.glob?pediatr?health.2021oct?8)。

7、鋅在植物代謝中也至關(guān)重要，因為它在葉綠體的發(fā)育和功能中起著關(guān)鍵作用。盡管世界上大多數(shù)耕地土壤都含有足夠的鋅來維持其在植物可食用部分的積累，但鋅的植物有效性往往是限制根系吸收的一個因素。據(jù)估計，全球約有五分之一的人口患有鋅缺乏癥(white,p.j.；pongrac,p.；sneddon,c.c.；thompson,j.a.；wright,g.limits?to?thebiofortification?of?leafy?brassicas?with?zinc.agricultures?2018,8,32)。

8、盡管這些營養(yǎng)物質(zhì)的益處眾所周知，但在過去幾十年中，全球大多數(shù)農(nóng)業(yè)地區(qū)普遍存在營養(yǎng)缺乏的情況，導(dǎo)致這些營養(yǎng)物質(zhì)成為限制植物生長、提高產(chǎn)量和肥料利用率的因素。造成這些營養(yǎng)物質(zhì)缺乏的原因包括：

9、·由于過量和濫用尿素、磷酸二銨等化肥，導(dǎo)致土壤ph值嚴重失衡。

10、·環(huán)境條件，例如干旱、生物和非生物脅迫、土壤健康狀況。

11、·由于在灌溉施肥過程中濫用多種大量元素、次要大量元素、微量元素和微量元素，導(dǎo)致營養(yǎng)拮抗。

12、土壤中這些營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏或不足都會影響植物的代謝，導(dǎo)致生長不良或生理發(fā)育不良。因此，植物更容易受到病蟲害的侵害。植物缺乏這些營養(yǎng)物質(zhì)也會影響動物和人類的健康。

13、此外，硫(s)是植物必需的營養(yǎng)元素，長期以來因其肥料作用而聞名。過去幾十年來，世界大多數(shù)農(nóng)業(yè)區(qū)普遍存在硫缺乏現(xiàn)象，硫被認為是高產(chǎn)和肥料效率的限制因素。近年來硫缺乏日益嚴重的原因之一是，全球范圍內(nèi)為滿足嚴格的排放標準而強制使用脫硫燃料，導(dǎo)致土壤硫無法補充，而以前土壤硫的補充很大程度上是由于大氣中的硫以雨水的形式存在。硫缺乏的其他原因包括植物無法吸收可同化形式的硫、硫因淋溶和土壤ph值而損失以及單質(zhì)硫不溶于水。

14、因此，優(yōu)化土壤條件和管理作物養(yǎng)分利用一直是農(nóng)民提高作物養(yǎng)分利用效率的迫切需求。然而，既要滿足糧食產(chǎn)量和養(yǎng)分含量的需求，又要為農(nóng)民帶來更高的經(jīng)濟回報，這并非易事。為了改善土壤和植物健康，提高農(nóng)民的經(jīng)濟回報，并減少因大量使用傳統(tǒng)肥料和合成農(nóng)藥而對環(huán)境造成的負擔，人們正在進行大量研究。

15、作物生物強化是提高特定營養(yǎng)成分含量的有效策略。然而，不同類型植物營養(yǎng)成分之間的相互作用非常復(fù)雜，根據(jù)元素/營養(yǎng)成分的混合及其成分、濃度等，這種相互作用可能是拮抗性的，也可能是協(xié)同性的，這可能會影響營養(yǎng)利用效率。由于施用過量的營養(yǎng)成分，植物可能會出現(xiàn)“營養(yǎng)拮抗”，即某種元素的過量吸收會阻礙植物對另一種所需元素的吸收，這種情況也可能發(fā)生在大小和電荷(正電荷或負電荷)相似的元素上，從而導(dǎo)致植物營養(yǎng)素缺乏。例如，據(jù)報道，硫和硒在植物吸收過程中存在拮抗作用/競爭性質(zhì)(baraket.al,j.agric.food?chem.1997,45,4,1290–1294；murphy,et.al,(1997)；the?effect?ofsulphur/nitrogen/selenium?interactions?on?herbage?yield?and?quality.irishjournal?of?agricultural?and?food?research,36(1),31–38)。這可能是因為硒和硫具有相似的化學(xué)和物理性質(zhì)，因此在植物代謝中，硫可以被硒取代。這導(dǎo)致它們在植物的吸收、運輸和同化過程中產(chǎn)生競爭。此外，硒與微量營養(yǎng)素結(jié)合時具有拮抗作用的報道也有所報道(the?effects?of?selenium?and?other?micronutrients?on?the?antioxidantactivities?and?yield?of?corn(zea?mays?l.)under?drought?stress?nour?alisajedi&mohammad?reza?ardakani&hamid?madani&ahmad?naderi&mohammad?miransari,physiol?mol?biol?plants(july–september?2011)17(3):215–222)。此外，一篇評論文章(selenium?biofortification?and?interaction?with?other?elements?in?plants,front?plant?sci.2020；11:586421)報道，硝酸根、硒化物和亞硒酸根離子可以單獨或共同拮抗或競爭彼此的吸收，高氮施用會降低植物對硒的吸收。

16、因此，鑒于硒與其他元素結(jié)合時的不同性質(zhì)，很難提供包含硒組合的組合物。此外，活性成分的功效還取決于制劑類型以及組合物中使用的其他成分。許多作物營養(yǎng)物、肥料或植物生長促進產(chǎn)品的一個主要問題是，它們在施用時處于不可用狀態(tài)，并且由于其在土壤中的快速遷移或其物理形態(tài)和特性，無法被植物充分吸收或快速滲透到土壤中。因此，植物可利用的養(yǎng)分減少，這些產(chǎn)品的養(yǎng)分利用效率也較低。

17、一些現(xiàn)有技術(shù)公開了包含硫、鋅、硒以及其他元素的多營養(yǎng)組合物，其形式為粉劑、顆粒劑、丸劑等。然而，此類現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品要么由于其較差的物理特性而難以在田間施用，要么不易被植物吸收，因此其效果達不到預(yù)期。例如，粉劑組合物不僅在實際應(yīng)用方面存在諸如產(chǎn)生粉塵等問題，而且還會給使用者帶來風險，主要是由于眼睛刺激、吸入風險和皮膚刺激。此外，此類制劑的微粒尺寸分布較大，導(dǎo)致其懸浮性和分散性較差，并且在滴灌施用時容易堵塞噴嘴，因此不適用于灌溉系統(tǒng)。此外，這些組合物的懸浮性也較差，導(dǎo)致活性成分在目標區(qū)域隨機且不均勻地分布，從而產(chǎn)生不良影響，并影響營養(yǎng)物質(zhì)向植物或作物的有效輸送，導(dǎo)致植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收不良。由于這些問題，這些組合物也需要大量使用，從而導(dǎo)致其不經(jīng)濟且對環(huán)境不安全。

18、cn112321350公開了一種用于葉面施肥的可溶性肥料，該肥料含有亞硒酸鈉、硫酸鹽形式的硫、硫酸錳、硫酸鋅、硫酸鎂、氯化鈣、鉬酸銨、烷基多糖苷和殼聚糖季銨鹽。

19、這類以硫酸鹽形式提供硫(例如硫酸鈣和硫酸銨)和以水溶性形式提供鋅(例如醋酸鋅、硝酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅、氯酸鋅等)的組合物被發(fā)現(xiàn)效果不佳，因為這些組合物在暴雨或灌溉期間容易被淋失，無法被植物吸收，進而造成地下水污染。這不僅導(dǎo)致效率顯著下降，還會增加土壤的鹽分。隨著土壤鹽分不斷增加，植物無法從土壤中吸收足夠的水分和養(yǎng)分，因此需要反復(fù)施用大量肥料。這會導(dǎo)致嚴重的環(huán)境后果。此外，高劑量施用硒也會導(dǎo)致毒性。

20、cn109453736公開了一種多組分復(fù)合凹凸棒石壤改良劑，其是將硫和鈣以硫酸鈣的形式吸附在凹凸棒石粉上，然后將其與含硒和鋅以亞硒酸鋅的形式吸附的硅溶膠混合，經(jīng)膠凝、造粒、干燥，得到硅-硫-硒-鋅多元素復(fù)合土壤改良劑

21、這種硅溶膠包覆的顆粒經(jīng)過高溫煅燒后，可以釋放少量的營養(yǎng)成分和硅、硒、鋅等微量元素。由于它們的設(shè)計使得活性成分僅在高溫條件下緩慢釋放，活性成分會在土壤中滯留較長時間，無法被植物吸收，從而無法滿足植物對營養(yǎng)成分的即時需求。由于植物在幼苗期缺乏營養(yǎng)，它容易感染各種疾病，最終阻礙其生長和產(chǎn)量。

22、此外，現(xiàn)有技術(shù)中已報道了使用熔融硫或通過單質(zhì)硫與硫酸反應(yīng)制備的組合物。然而，此類產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝存在諸多缺點。其中最重要的缺點是火災(zāi)和爆炸危險。此類組合物的其他問題是顆粒大小和形狀不均勻。更重要的是，熔融單質(zhì)硫組合物一旦固化，就不會釋放硫，完整的顆粒還會殘留在土壤中，有時甚至在作物收獲一個季節(jié)后仍會殘留。

23、因此，我們需要開發(fā)一種包含硒、硫和鋅的組合物，使植物能夠快速有效地吸收這些營養(yǎng)物質(zhì)，從而滿足植物的均衡營養(yǎng)需求，并克服現(xiàn)有已知組合物存在的缺陷。此外，我們還需要一種能夠在降低施用量的同時提供高田間藥效的農(nóng)產(chǎn)品，并且該產(chǎn)品能夠解決上述其他缺陷。

24、本發(fā)明人意外地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的組合物包含：占組合物總重量1％至90％的單質(zhì)硫；一種或多種水不溶性鋅鹽、其絡(luò)合物或衍生物，其中元素鋅在組合物中的含量占組合物總重量的0.1％至50％；元素硒或其鹽、絡(luò)合物、衍生物或其混合物，其中，元素硒含量占組合物總重量的0.001％至10％；以及占組合物總重量的0.1％至40％的至少一種表面活性劑；以顆粒劑或水性懸浮液的形式，組合物的微粒尺寸范圍為0.1至30微米，不僅表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)，而且還能有效解決上述缺點。

25、發(fā)明人驚訝地發(fā)現(xiàn)，即使以顆粒狀或水性懸浮液形式配制，硫酸硫與鋅的水溶性鹽或衍生物的組合也未觀察到如此優(yōu)異的效果。此外，還觀察到，即使在植物生命周期的初始階段，本發(fā)明的組合物以特定的微粒尺寸配制時，也能進一步提高植物對硫、鋅和硒的吸收利用率。更令人驚訝的是，均衡的養(yǎng)分吸收使植物更健康，能夠抵御蟲害，在所有類型的土壤中都能獲得更高的養(yǎng)分產(chǎn)量，并最終改善土壤的整體健康狀況。本發(fā)明的組合物是一種高效的養(yǎng)分利用組合物，通過提供多營養(yǎng)溶液，以較低的劑量提高作物的吸收率，同時滿足作物的需求。進一步觀察到，本發(fā)明的組合物能夠防止這些養(yǎng)分的淋失，并使其最大限度地被作物吸收，從而提高總產(chǎn)量。

26、值得注意的是，當組合物由單質(zhì)硫和水不溶性鋅鹽或衍生物與元素形式的硒或其鹽或衍生物組成，并以顆粒劑或水性懸浮液的形式配制時，可以觀察到作物產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收以及生長特性方面的增強效果，其中組合物在水中或在土壤水分存在下容易分散成尺寸范圍為0.1-30微米的細微粒，使植物可以立即獲得養(yǎng)分。

27、本技術(shù)的發(fā)明人已確定，以水分散性顆粒、水崩解性顆粒劑或水性懸浮液形式存在的作物營養(yǎng)組合物包含單質(zhì)硫、一種或多種水不溶性鋅鹽或其衍生物以及一種或多種硒鹽或其衍生物以及至少一種表面活性劑；其中，該組合物包含尺寸范圍為0.1微米至30微米的微粒，即使在減少施用劑量的情況下也表現(xiàn)出優(yōu)異的田間藥效。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明涉及一種作物營養(yǎng)和強化組合物，包括：單質(zhì)硫；一種或多種水不溶性鋅鹽、其絡(luò)合物或衍生物；元素硒或其鹽、絡(luò)合物、衍生物或其混合物；以及至少一種表面活性劑；其中所述組合物包括尺寸范圍為0.1微米至30微米的微粒。

2、本發(fā)明涉及一種作物營養(yǎng)和強化組合物，其包含占組合物總重量1％至90％的單質(zhì)硫；一種或多種水不溶性鋅鹽、其絡(luò)合物或衍生物，其中組合物中元素鋅的含量占組合物總重量的0.1％至50％；元素硒或其鹽、絡(luò)合物、衍生物或其混合物，其中元素硒的含量占組合物總重量的0.001％至10％；以及占組合物總重量的0.1％至40％的至少一種表面活性劑；其中，所述組合物包含尺寸范圍為0.1微米至30微米的微粒，并且其中，所述組合物為顆粒劑或水性懸浮液的形式。

3、本發(fā)明還涉及一種制備顆粒劑或水性懸浮液形式的作物營養(yǎng)和強化組合物的方法，該組合物包含占組合物總重量1％至90％的單質(zhì)硫；一種或多種水不溶性鋅鹽、其絡(luò)合物或衍生物，其中組合物中元素鋅的含量占組合物總重量0.1％至50％；元素硒或其鹽、絡(luò)合物、衍生物或其混合物，其中，元素硒的含量占組合物總重量0.001％至10％；以及占組合物總重量0.1％至40％的至少一種表面活性劑；其中，組合物的微粒尺寸為0.1微米至30微米。

4、本發(fā)明還涉及一種增強養(yǎng)分吸收、改善植物健康和產(chǎn)量的方法，該方法通過用顆粒劑或水性懸浮液形式的作物營養(yǎng)和強化組合物處理植物、作物、植物繁殖材料、其場所或部分、種子、幼苗或周圍土壤，所述組合物包含占總組合物重量1％至90％的單質(zhì)硫；一種或多種水不溶性鋅鹽、其絡(luò)合物或衍生物，其中，組合物中元素鋅的含量占總組合物重量的0.1％至50％；元素硒或其鹽、絡(luò)合物、衍生物或其混合物，其中，元素硒的含量占總組合物重量的0.001％至10％；以及占總組合物重量的0.1％至40％的至少一種表面活性劑；其中，所述組合物包含尺寸范圍為0.1微米至30微米的微粒。

5、本發(fā)明還涉及一種處理植物并通過使植物能夠利用諸如硫、鋅和硒之類的營養(yǎng)物質(zhì)來滿足植物營養(yǎng)需求的方法。