用于土壤碳截存和恢复的组合物及其制备和使用方法
技术领域
[0001] 本
发明总体上涉及土壤科学,
土壤学和
微生物学。在替代实施方案中,本发明提供了通过碳截存或者以稳定和可持续的形式储存碳(例如,储存在耗竭土壤中)来恢复土壤碳含量的组合物和方法。在替代实施方案中,本发明组合物和本发明实施方法的使用导致了土壤有机碳(SOC)的净增加。在替代实施方案中,本发明提供了包含以下或者由以下组成的组合物:
种子的混合物或组合,其中所述组合或混合物包含至少一种C4光合作用途径草和至少一种滨藜属(Atriplex)任意成员的种子,或者可选地,所述组合或混合物包含至少两种C4光合作用途径草和至少一种滨藜属任意成员的种子。
[0002] 背景
[0003]
气候变化和气候变率是所有国家
正面对的长期环境问题。在这样的背景下,政府以及各种发展性组织和私人部
门的科学家正日益认识到,旱地、草地和牧场应受到更多关注,不仅因为它们组成了世界的大面积区域,而且因为其存在着普遍的退化和荒漠化。
[0004] 土壤代表着世界上最大的碳汇,并且当与农业技术结合时,使用截存碳的
植物来再种植这些土地的活动将为缓和
气候变化带来巨大帮助。土地
基础的退化负面影响了碳在土壤中的累积。因此,通过改善的适当物种的种植来阻止和逆转土地退化(尤其是在旱地区域的土地退化),将有助于土壤碳的恢复,而且也提高基于
畜牧业的经济。
[0005] 碳汇可以以多种方式发展。近年来,空气中的二
氧化碳聚积已经缓慢升高,主要是由于人类在逐渐破坏植物和通过工业活动(其追溯至“工业革命”开始)产生CO2的活动。大气中的CO2已经从AD 1750的约278mol-1升高至目前的几乎百万分之393的环境
水平(Maunaloa气象台,Hawaii:NOAA-ESRL)。目前预测到2100年CO2浓度持续升高至高达500-1000ppm的水平(IPCC 2007)。
[0006] 对大气中CO2聚积的认识刺激了可导致减少二氧化碳排放和通过增加碳截存过程的方法的活动。在全球基础上,已经充分测量了大气CO2浓度并且不存在争议,但对于来源的理解以及二氧化碳如何能返回土壤是不确定的并且是一种挑战。此外,存在着这样的认识,即存在每年约1.4×10/15gCy的巨大失汇(Schimel等人,1995)。土地上存在着可以起到碳汇来源作用的天然生物系统,其主要组分是土壤有机碳(SOC)储存。约2%至6%的地球的植被能够截存大量CO2以成为碳土壤。由于需要找到有效的碳汇,对找到最佳的植物与化学品的组合和组合物存在着增长的研究活动,以增加碳截存。
[0007] 概述
[0008] 在替代实施方案中,本发明提供了包含以下或者由以下组成的组合物:种子的混合或组合,或多种种子,其中所述种子的混合物或组合或多种种子包含至少一种C4光合作用途径草和至少一种滨藜属任意成员的种子,
[0009] 其中任选地所述混合物或组合是约50%的C4光合作用途径草和50%的滨藜属,或是约1%至99%的C4光合作用途径草与相应的1%至99%的滨藜属,
[0010] 以及任选地所述混合物或组合包含至少两种不同的C4光合作用途径草和至少一种滨藜属任意成员的种子。
[0011] 在替代实施方案中,本发明提供了包含以下或者由以下组成的制造的产品:种子的混合物或组合,或多种种子,其中所述种子的混合物或组合或多种种子包含至少一种C4光合作用途径草和至少一种滨藜属任意成员的种子,
[0012] 其中任选地所述混合物是约50%的C4光合作用途径草和50%的滨藜属,或是约1%至99%的C4光合作用途径草与相应的1%至99%的滨藜属,
[0013] 以及任选地所述混合物或组合包含至少两种不同的C4光合作用途径草和至少一种滨藜属任意成员的种子。
[0014] 在本发明的组合物或制造的产品的替代实施方案中,至少一种滨藜属任意成员选自,
[0015] ·四翅滨藜(Atriplex canescens(Pursh)Nutt.)-Chamiso,Chamiza,四翅滨藜(Four-winged Saltbush),灰山
艾(Grey Sagebrush),产于北美洲,
[0016] ·中亚滨藜(Atriplex centralasiatica Iljin),产于亚洲,
[0017] ·蓝灰滨藜(Atriplex cinerea Poir),灰滨藜(Grey Saltbush),Truganini,产于澳大利亚,
[0018] ·Atriplex codonocarpa P.G.Wilson,产于澳大利亚,
[0019] ·Atriplex conduplicata F.Muell,产于澳大利亚,
[0020] ·密叶滨藜(Atriplex confertifolia(Torr.&Frem.)S.Watson),Shadscale(滨藜(Saltbush)),产于北美洲,
[0021] ·Atriplex cordobensis Gand.&Stuck,产于南美洲,
[0022] ·沙生滨藜(Atriplex deserticola Phil),产于南美洲,
[0023] ·
犁苞滨藜(Atriplex dimorphostegia Kar.&Kir),产于北非,
[0024] ·Atriplex eardleyae Aellen,产于澳大利亚,
[0025] ·Atriplex elachophvlla F.Muell,产于澳大利亚,
[0026] ·Atriplex fissivalvis F.Muell,产于澳大利亚,
[0027] ·扇叶滨藜(Atriplex flabellum Bunge ex Boiss),产于欧亚大陆,
[0028] ·努塌滨藜(Atriplex gardneri(Moq.)D.Dietr),加德滨藜(Gardner’s saltbush),Moundscale,产于北美洲,
[0029] ·灰绿滨藜(Atriplex glauca L),产于葡萄牙、西班牙和北非,
[0030] ·地中海滨藜(Atriplex halimus L),地中海滨藜(Mediterranean Saltbush),海滨藜(Sea Orache),灌木滨藜(Shrubby Orache),产于南部、欧州、北非和西南亚洲,[0031] ·Atriplex herzogii Standl,产于北美洲,
[0032] ·Atriplex holocarpa F.Muell,产于澳大利亚,
[0033] ·Atriplex hymenelytra(Ton.)S.Watson,沙漠冬青(Desert Holly),产于北美洲,
[0034] ·Atriplex hymenotheca Moq,产于澳大利亚,
[0035] ·覆瓦滨藜(Atriplex imbricata(Moq.)D.Dietr),产于南美洲,
[0036] ·Atriplex inamoena Aellen,产于欧亚大陆,
[0037] ·中间滨藜(Atriplex intermedia Anderson),产于澳大利亚,
[0038] ·Atriplex isatidea Moq,产于澳大利亚,
[0039] ·裂叶滨藜(Atriplex laciniata L.),霜滨藜(Frosted Orache),产于西欧和南欧,
[0040] ·Atriplex lampa(Moq.)Gillies ex Small,产于南美洲,
[0041] ·Atriplex lehmanniana Bunge,产于欧亚大陆,
[0042] ·豆状滨藜(Atriplex lentiformis(Ton.)S.Watson),Quail Bush,产于北美洲,[0043] ·薄荚滨藜(Atriplex leptocarpa F.Muell),产于澳大利亚,
[0044] ·Atriplex leucoclada Boiss,产于欧亚大陆,
[0045] ·白叶滨藜(Atriplex leucophylla(Moq.)D.Dietr),产于北美洲,
[0046] ·Atriplex lindleyi Moq,产于澳大利亚,
[0047] ·Atriplex moneta Bunge ex Boiss,产于欧亚大陆,
[0048] ·Atriplex muelleri Benth,产于澳大利亚,
[0049] ·Atriplex nessorhina S.W.L.Jacobs,产于澳大利亚,
[0050] ·Atriplex obovata Moq,产于北美洲,
[0051] ·帕米尔滨藜(Atriplex pamirica Iljin),产于欧亚大陆,
[0052] ·Atriplex parishii S.Watson,产于北美洲,
[0053] ·Atriplex parryi S.Watson,产于北美洲,
[0054] ·小叶滨藜(Atriplex parvifolia Kunth),产于南美洲,
[0055] ·Atriplex patagonica(Moq.)D.Dietr,产于南美洲,
[0056] ·Atriplex phyllostegia(Torn ex S.Watson)S.Watson,产于北美洲,[0057] ·多果滨藜(Atriplex polycarpa(Torr.)S.Watson)-Allscale(滨藜(Saltbush)),沙滨藜(Desert Saltbush),多果滨藜(Cattle Saltbush),Cattle Spinach,产于北美洲,
[0058] ·Atriplex powellii S.Watson-Powell滨藜(Powell's Saltbush),产于北美洲,
[0059] ·Atriplex pseudocampanulata Aellen,产于澳大利亚,
[0060] ·Atriplex quinii F.Muell,产于澳大利亚,
[0061] ·Atriplex recurva d’Urv,产于欧亚大陆,爱琴海特有,
[0062] ·Atriplex rhagodioides F.Muell,产于澳大利亚,
[0063] ·红滨藜(Atriplex rosea L.)-Tumbling滨藜,产于欧亚大陆和北非,
[0064] ·Atriplex rusbyi Britton ex Rusby,产于南美洲,
[0065] ·四叶滨藜(Atriplex schugnanica Iljin),产于亚洲,
[0066] ·澳洲滨藜(Atriplex semibaccata R.Br.),澳大利亚滨藜(Australian Saltbush),浆果滨藜(Berry Saltbush),匍匐滨藜(Creeping Saltbush),产于澳大利亚,[0067] ·半月滨藜(Atriplex semilunaris Aellen),产于澳大利亚,
[0068] ·Atriplex serenana A.Nelson ex Abrams,产于北美洲,
[0069] ·西伯利亚滨藜(Atriplex sibirica L.);产于亚洲,移植至欧洲,
[0070] ·Atriplex sphaeromorpha Iljin,产于俄罗斯,乌克兰和高加索,
[0071] ·Atriplex spinibractea Anderson,产于澳大利亚,
[0072] ·海绵状滨藜(Atriplex spongiosa F.Muell),产于澳大利亚,
[0073] ·柄荚滨藜(Atriplex stipitata Benth),产于澳大利亚,
[0074] ·Atriplex sturtii S.W.L.Jacobs,产于澳大利亚,
[0075] ·Atriplex suberecta I.Verd.-蔓生滨藜(sprawling saltbush),湖滨藜(lagoon saltbush),产于澳大利亚,
[0076] ·鞑靼滨藜(Atriplex tatarica Aellen),产于欧洲、北非和亚洲,
[0077] ·Atriplex turbinata(Anderson)Aellen,产于澳大利亚,
[0078] ·波纹滨藜(Atriplex undulata(Moq.)D.Dietr),产于南美洲,
[0079] ·Atriplex velutinella F.Muell,产于澳大利亚,
[0080] ·胀囊滨藜(Atriplex vesicaria Heward ex Benth.)-囊状滨藜(Bladder Saltbush),产于澳大利亚,以及
[0081] ·其任意混合物或组合。
[0082] 在本发明的组合物或制造产品的替代实施方案中,所述至少一种C4途径草选自:
[0083]
[0084]
[0085]
[0086] 其任意混合物或组合。
[0087] 在本发明的组合物或制造的产品的替代实施方案中,种子或种子的混合物是发芽的或经预处理的,或者使种子或种子混合物经历预处理,或者种子或种子混合物与非种子组合物混合,任选地与活性或非活性成分混合。种子或种子混合物的预处理可以包括将种子包衣置于种子或种子混合物上,或者施用于种子或种子混合物,并且任选地所述种子包衣包含活性成分。
[0088] 在本发明的组合物或制造的产品的替代实施方案中,种子包衣包含吸水性
聚合物或超吸水性聚合物,或者种子或种子混合物与吸水性聚合物或超吸水性聚合物混合,并且任选地种子包衣还包含结合剂或
粘合剂化合物或溶液,或者种子与结合剂或粘合剂化合物或溶液混合。
[0089] 在本发明的组合物或制造的产品的替代实施方案中,活性成分包含营养素、
植物生长调节剂、植物
激素、
杀虫剂、杀
真菌剂、
除草剂、
生物材料、分离物质(singulating substance)或其任意组合;并且任选地,种子或种子混合物或种子包衣还包含:促植物生长的活性成分,例如,
肥料、
农药等;基于土壤的营养素,例如,固体、晶体,水性或液体形式的营养素;农药;
杀螨剂;杀藻剂;拒食剂;杀
鸟剂;
杀菌剂;鸟类驱避剂;化学不育剂;杀真菌剂;
除草剂安全剂;昆虫
引诱剂或昆虫驱避剂;
哺乳动物驱避剂;杀软体动物剂;
杀线虫剂;植物激活剂;植物生长调节剂;杀鼠剂;增效剂;杀病毒剂及其任意组合。
[0090] 在本发明的组合物或制造的产品的替代实施方案中,吸水性聚合物或超吸水性聚合物包含:聚丙烯酰胺;聚
丙烯酸酯;
淀粉;淀粉接枝共聚物;淀粉-g-聚(2-丙烯酰胺-共-2-丙烯酸)
钾;或者所述吸水性聚合物或超吸水性聚合物,在涂布种子后,或在与种子或种子混合物混合后,以种子重量的约0.01%至约3.0%、约0.02%至约2.0%、约0.05%至约1.5%、约0.5%至约1.0%、约0.05%至约0.50%的量存在。
[0091] 在本发明的组合物或制造的产品的替代实施方案中,分离物质包含:滑石、碳酸
钙、
硫酸钠、
云母、
硫酸镁、木粉、
二氧化硅或其任意组合;并且任选地,所述分离物质在涂布种子后,以种子重量的约0.01%至约3.0%、约0.02%至约2.0%、约0.05%至约1.5%、约0.5%至约1.0%、约0.05%至约0.50%的量存在。
[0092] 本发明提供了增加土壤中的土壤有机碳(SOC)的方法,包括种植本发明的种子、组合物或制造的产品,任选地,为了测量SOC截存以便在UNCCC(联合国气候变化
框架公约)方案下进行评估的目的。
[0093] 在本发明方法的替代实施方案中,在滨藜种植后种植C4途径草,其中任选地所述C4途径草在滨藜种植后的以下时间种植:滨藜种植后的约第一年内的任一时间,或在滨藜的第一次放牧后,或在滨藜的第一次放牧后的12个月的时间内。
[0094] 在替代实施方案中,所述方法还包括通过以下准备待种植的土壤:使用肥料或成熟的
有机肥料和/或无毒的惰性液体
着色剂以确定实际的种植点;和/或,应用除草剂或应用休耕制;并且任选地还可以包括通过以下准备待种植的土壤:最初应用除草剂或应用休耕制,和/或应用肥料和/或成熟有机
浆液;并且任选地应用无毒的惰性液体着色剂以确定实际的种植点,以便在滨藜属种子种植后进行精确的
水处理和浆液处理。
[0095] 在本发明方法的替代实施方案中,顺序地种植种子的混合物或组合以配合年度放牧;并且任选地种植种子的混合物或组合的目标为每年每公顷约1至40公吨(公制吨)的地下碳(CO2e)截存目标或每年每公顷0.5至80公吨(公制吨)的地下碳(CO2e)截存目标。
[0096] 在本发明方法的替代实施方案中,在种植时,所述混合物或组合建立了以均匀的行植入的每公顷约20至2000株滨藜属植物,以及在一定
密度种植以对场所提供完整的植被
覆盖的C4草地。种植顺序和/或植物选择可以根据种植地的地理因素、季降雨量和/或土壤因素来确定。
[0097] 在本发明方法的替代实施方案中,所述混合物或组合所建立了以均匀的行植入的每公顷约20至2000株滨藜属植物,以及在一定密度种植以对场所提供完整的植被覆盖的C4草地。
[0098] 在本发明方法的替代实施方案中,在降雨量较高的区域,种植的C4草选自以下的成员:蝶形花科(Fabaceae)成员;豆科(Leguminosae)成员;狼尾草属(Pennisetum)成员;隐花狼尾草(Kikuyu grass);铺地狼尾草(Penniselum Clandestinum);车轴草属(Trifolium)成员;三叶草(clover);埃及车轴草(Trifolium alexandrinum)及其组合。
[0099] 以下描述中阐述了本发明的一个或多个实施方案的详细内容。依据该描述和
权利要求,本发明的其他特点、目的和优点将是显而易见的。
[0100] 本文所引用的所有出版物、
专利、专利
申请在此明确地为所有目的通过引用并入。
[0101] 现将详细参考本发明的各种示例性实施方案。提供以下详细描述以便使读者更好地理解本发明的方面和实施方案的某些详细内容,并且不应被理解为对本发明范围的限定。
[0102] 详细描述
[0103] 在替代实施方案中,本发明提供了通过碳截存或者以稳定和可持续的形式储存碳(例如,储存在耗竭土壤中)来恢复土壤碳含量的组合物和方法。在替代实施方案中,本发明组合物的使用和本发明方法的实施导致了土壤有机碳(SOC)的净增加。在替代实施方案中,通过使用本发明的示例性组合物,并且在一些实施方案中,还使用了植物和将返回至土壤碳(提取自空气中的二氧化碳)中的化学品,本发明的组合物和方法增加了SOC(例如,通过土壤中的碳截存来恢复土壤碳含量)。在替代实施方案中,本发明的组合物包括植物和营养素以及吸收二氧化碳并使二氧化碳返回土壤(例如,包括使二氧化碳返回经由人为活动和自然活动在数个世纪内淋失了碳的土壤)的相关土壤细菌。在替代实施方案中,将本发明的组合物用于土壤中(例如,在旱地、草地和牧场的土壤中)截存和储存碳,并同时维持数百万人的畜牧或农牧生计。
[0104] 本发明提供了包括种植C4植物的组合或混合物的方法,所述C4植物在许多研究中被认为是比绝大多数(96%)已知表现C3光合作用途径的植物更好的大气碳的吸收剂。在替代实施方案中,本发明提供了包括种植C4植物的组合或混合物的方法,所述C4植物已被发现特别强有
力地将碳截存至土壤中,在一个实施方案中其包含至少两种C4光合作用途径草和至少一种滨藜属(也用通用名称滨藜(saltbush)和滨藜(orache)称呼)任意成员(例如大洋洲滨藜(Atriplex nummalaria))。在替代实施方案中,本发明的方法包括连续地和以不同组合种植组合或混合物,并且还可以包括种植其他植物,例如,可以在最初的种植后增加以便进一步提高截存和/或提供动物
饲料或生长出可销售植物的植物。在替代实施方案中,本发明的方法包括在植物稀少或无植物的区域(例如,在沙漠土壤、受污染的土壤和盐含量增加的土壤中)种植组合或混合物。在替代实施方案中,本发明的实践方法和组合物提供了可以永久地降低CO2e的大规模植被恢复。
[0105] 滨藜C4植物的选择
[0106] 在替代实施方案中,本发明提供了组合物和方法,包括使
用例如作为植物或种子的至少一种滨藜属(也用通用名称滨藜(saltbush)和滨藜(orache)称呼)任意成员、至少一种C4光合作用途径草。滨藜是已知的C4植物光合作用途径的植物,并且是深根的、耐干旱的和高耐盐的。滨藜属成员可以通过其C4途径截存大量的大气碳。滨藜属成员可以在深和宽的根系中储存大量的碳。
[0107] 在替代实施方案中,本发明提供了组合物和方法,包括组合(例如,通过混合种子,共种植或协同培养)至少一种滨藜属任意成员与至少一种伴生C4草。在替代实施方案中,本发明的方法包括使用特定的应用过程来增强生长和碳储存。
[0108] 在替代实施方案中,本发明提供了组合物和方法,包括使用例如作为植物或种子的至少一种滨藜属任意成员,例如大洋洲滨藜和其他相关物种,所有所述物种在大量的根系中是碳的重要截存物。在替代实施方案中,可以用于实践本发明的滨藜的物种包括例如以下的任一物种或组合:
[0109] ·四翅滨藜-Chamiso,Chamiza,四翅滨藜,灰山艾:产于北美洲
[0110] ·中亚滨藜:产于亚洲
[0111] ·蓝灰滨藜-灰滨藜,Truganini:产于澳大利亚
[0112] ·Atriplex codonocarpa P.G.Wilson:产于澳大利亚
[0113] ·Atriplex conduplicata F.Muell.:产于澳大利亚
[0114] ·密叶滨藜-Shadscale(滨藜):产于北美洲
[0115] ·Atriplex cordobensis Gand.&Stuck.:产于南美洲
[0116] ·沙生滨藜:产于南美洲
[0117] ·犁苞滨藜:产于北非
[0118] ·Atriplex eardleyae Aellen:产于澳大利亚
[0119] ·Atriplex elachophvlla F.Muell.:产于澳大利亚
[0120] ·Atriplex fissivalvis F.Muell.:产于澳大利亚
[0121] ·扇叶滨藜:产于欧亚大陆
[0122] ·努塌滨藜–-加德滨藜,Moundscale:产于北美洲
[0123] ·灰绿滨藜:产于葡萄牙、西班牙和北非
[0124] ·地中海滨藜(Atriplex halimus L.)-地中海滨藜(Mediterranean Saltbush),海滨藜,灌木滨藜:产于南部、欧州、北非和西南亚洲
[0125] ·Atriplex herzogii Standl.:产于北美洲
[0126] ·Atriplex holocarpa F.Muell.:产于澳大利亚
[0127] ·Atriplex hymenelytra(Ton.)S.Watson-沙漠冬青:产于北美洲
[0128] ·Atriplex hymenotheca Moq.:产于澳大利亚
[0129] ·覆瓦滨藜:产于南美洲
[0130] ·Atriplex inamoena Aellen:产于欧亚大陆
[0131] ·中间滨藜:产于澳大利亚
[0132] ·Atriplex isatidea Moq.:产于澳大利亚
[0133] ·裂叶滨藜-霜滨藜:产于西欧和南欧
[0134] ·Atriplex lampa(Moq.)Gillies ex Small:产于南美洲
[0135] ·Atriplex lehmanniana Bunge:产于欧亚大陆
[0136] ·豆状滨藜-Quail Bush:产于北美洲
[0137] ·薄荚滨藜:产于澳大利亚
[0138] ·Atriplex leucoclada Boiss.:产于欧亚大陆
[0139] ·白叶滨藜:产于北美洲
[0140] ·Atriplex lindleyi Moq.:产于澳大利亚
[0141] ·Atriplex moneta Bunge ex Boiss.:产于欧亚大陆
[0142] ·Atriplex muelleri Benth.:产于澳大利亚
[0143] ·Atriplex nessorhina S.W.L.Jacobs:产于澳大利亚
[0144] ·Atriplex obovata Moq.:产于北美洲
[0145] ·帕米尔滨藜:产于欧亚大陆
[0146] ·Atriplex parishii S.Watson:产于北美洲
[0147] ·Atriplex parryi S.Watson:产于北美洲
[0148] ·小叶滨藜:产于南美洲
[0149] ·Atriplex patagonica(Moq.)D.Dietr.:产于南美洲
[0150] ·Atriplex phyllostegia(Torn ex S.Watson)S.Watson:产于北美洲
[0151] ·多果滨藜(Atriplex polycarpa(Torr.)S.Watson)-Allscale(滨藜),沙滨藜,多果滨藜(Cattle Saltbush),Cattle Spinach:产于北美洲
[0152] ·Atriplex powellii S.Watson-Powell滨藜:产于北美洲
[0153] ·Atriplex pseudocampanulata Aellen:产于澳大利亚
[0154] ·Atriplex quinii F.Muell.:产于澳大利亚
[0155] ·Atriplex recurva d’Urv.:产于欧亚大陆,爱琴海特有
[0156] ·Atriplex rhagodioides F.Muell.:产于澳大利亚
[0157] ·红滨藜-Tumbling滨藜:产于欧亚大陆和北非
[0158] ·Atriplex rusbyi Britton ex Rusby:产于南美洲
[0159] ·四叶滨藜:产于亚洲
[0160] ·澳洲滨藜-澳大利亚滨藜,浆果滨藜,匍匐滨藜:产于澳大利亚
[0161] ·半月滨藜:产于澳大利亚
[0162] ·Atriplex serenana A.Nelson ex Abrams:产于北美洲
[0163] ·西伯利亚滨藜;产于亚洲,移植至欧洲
[0164] ·Atriplex sphaeromorpha Iljin:产于俄罗斯、乌克兰和高加索
[0165] ·Atriplex spinibractea Anderson:产于澳大利亚
[0166] ·海绵状滨藜:产于澳大利亚
[0167] ·柄荚滨藜:产于澳大利亚
[0168] ·Atriplex sturtii S.W.L.Jacobs:产于澳大利亚
[0169] ·Atriplex suberecta I.Verd.-蔓生滨藜,湖滨藜:产于澳大利亚
[0170] ·鞑靼滨藜:产于欧洲、北非和亚洲
[0171] ·Atriplex turbinata(Anderson)Aellen:产于澳大利亚
[0172] ·波纹滨藜:产于南美洲
[0173] ·Atriplex velutinella F.Muell:产于澳大利亚
[0174] ·胀囊滨藜-囊状滨藜:产于澳大利亚
[0175] C4草的选择
[0176] 在替代实施方案中,本发明提供了组合物和方法,包括使用例如作为植物或种子的至少一种C4光合作用途径草和至少一种滨藜属任意成员;或者在替代实施方案中,使用至少两种C4光合作用途径草和至少一种滨藜属任意成员。在替代实施方案中,伴生C4草提高了种植场所的碳截存成果,防止了水和
风引起的侵蚀,为放牧提供了有价值的饲料,有助于重要有机物的聚积并且促进土壤微生物的生长。
[0177] 在替代实施方案中,本发明提供了种植和培养的方法,其中在滨藜种植后种植所述“伴生”C4途径草,例如,在滨藜种植后的约第一年内的任一时间,或在滨藜的第一次放牧后,或在滨藜的第一次放牧后的12个月的时间内。
[0178] 用于实践本发明的伴生草中的任一种或组合可以例如根据诸如土壤、降雨量、地理等场所特征而变化。种子可用性也可以是一个因素。在替代实施方案中,可以用于实践本发明的至少一种或至少两种C4光合作用途径草包括例如以下的任一物种或组合:
[0179] 在干旱地带,可以使用以下C4草中的任一种或组合(例如,其中两种至三种):
[0180]
[0181]
[0182] 可以使用任意C4草,参见,例如,“Understanding C3and C4Native Grass Species”,Native Grass Resources Group Inc.。可以将其他饲料生产性C4草用于实践本发明,并且在适当的情况下,可以针对碳截存物组合中的内含物评估每一种。
[0183] 在降雨量较高的区域,可以使用蝶形花科或豆科的任意C4草成员,例如,可以使用狼尾草属任意成员(例如,隐花狼尾草,或铺地狼尾草),或者可以使用车轴草属任意成员,即,任意三叶草(例如埃及车轴草)。
[0184] 在替代实施方案中,本发明的C4光合作用途径草和滨藜属碳截存物组合可以提高半干旱地和草地(例如,穿过澳大利亚的半干旱地和草地)中的预计的土壤碳基线。在这些区域的最近的研究已经计算出预计地上为每公顷5公吨(公制吨)碳,而地下约一米处为每公顷25公吨(公制吨)碳,并且实践本发明的方法可以显著增大碳储存量,例如,单独种植滨藜每年将为土壤碳分布增加预计每公顷40公吨。
[0185] 碳基线
[0186] 在替代实施方案中,本发明组合物的使用,和本发明方法的实施,导致了土壤有机碳(SOC)的净增加。在替代实施方案中,通过使用本发明的示例性组合物,并且在一些实施方案中,还使用了植物和将返回至土壤碳(提取自空气中的二氧化碳)中的化学品,本发明的组合物和方法增加了SOC(例如,通过土壤中的碳截存来恢复土壤碳含量)。
[0187] 在替代实施方案中,本发明的方法从通过对所选场所进行钻芯取样来测量土壤中的碳和各种元素的基线水平开始。该测试可以遵照UNCCC(联合国气候变化框架公约)方案来建立场所的碳基线。
[0188] 在替代实施方案中,将使用确定土壤碳水平的国际标准。在替代实施方案中,使用了经澳大利亚政府土壤碳研究计划(Australian Government Soil Carbon Research Program)确定的方案;例如,其公开了大量用于确定土壤碳水平的方法,包括
中红外光谱仪(MIR),包括
水解反应计算,可持续自然资源部门发布的对于有机碳的土壤调查标准测试方法,以及用于确定土壤脱氢酶活性(DHA)的标准测试。在替代实施方案中,在“A flexible,practical,local method”中所述的由Peter Donovan先生(2013年10月)推荐的方法也将应用于所述场所,即使用又称为“元素分析”的“干燥组合法”(Donovan,12)。实验室酸测试可以区分有机碳和无机碳。UNCCC批准的最佳实践方法可以用于基线的计算。一经确定待种植场所的“碳”水平,将该结果记录为“基线碳”。
[0189] 在替代实施方案中,本发明的方法包括测量沙或现有土壤中以下物质的水平:盐(例如,钠);
铝;诸如铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、锌(Zn)、镉(Cd)、
铜(Cu)、汞(Hg)和镍(Ni)的重金属;和/或其他污染物和致污物,例如,石油
烃、多核芳烃(例如
萘和苯并(a)芘)、
溶剂、农药。
[0190] 场所准备
[0191] 在替代实施方案中,本发明的方法包括增加土壤中的土壤有机碳(SOC),包括种植本发明组合物的种子的组合,或种植本发明的制造的产品。在替代实施方案中,本发明的方法包括准备种植场所;例如,场所可以是经过清除的或未种植任何竞争的野草或草。这可能需要应用强力的除草剂和/或在种植前休耕至少6个月。可以构筑适当的
围栏以防止迷路的动物进入该场所。
太阳能电围栏可以是有效的威慑。
[0192] 在替代实施方案中,本发明的方法包括“深翻土”,其在实践中可以有助于促进碳吸收(“Productivity of old man saltbush in relation to rainfall and economic considerations”,Australian Society of Agronomy,R.W.Condon和A.L.Sippell)。
[0193] 在替代实施方案中,在种植前,必须做出以下决定,即是否将在种植的土地上进行放牧或者这是否将用于种植其他
农作物。
[0194] 在替代实施方案中,本发明的方法包括降雨量建模和测试以确定土壤剖面,将有助于确定待种植的草与滨藜草的组合。可以进行
生物多样性研究以确定补偿的需要(如果存在)。
[0195] 肥料
[0196] 在替代实施方案中,本发明的方法包括通过使用成熟有机“肥料”以及使用无毒的惰性液体着色剂确定实际的种子种植点,来准备用于种植的场所。例如,对于各个滨藜(例如,大洋洲滨藜)种子,可以将着色的肥料液体喷洒在10cm的空白区域。
[0197] 在适当情况下,将使用
厌氧消化池以将
粪肥和植物分解成为浆液。结合有腐烂植物(草、植物
剪枝和植物性食物残渣)的动物粪肥可以在厌氧消化池中组合。也可以引入动物粪肥,虽然其总是含有一部分挥发性的有机组分,即挥发性
脂肪酸(VFA)。在有机浆液的使用不实用的情况下,可以用有效的商业肥料代替。
[0198] 种子和种子混合物的准备
[0199] 在种植草或滨藜(例如,大洋洲滨藜)之前,种子或种子混合物可以用另一物质预处理、涂布,和/或与另一物质混合,所述另一物质例如活性或非活性成分,例如,吸水性聚合物或超吸水性聚合物(例如,作为种子包衣)、营养素、植物生长调节剂、植物激素、杀虫剂、杀真菌剂、除草剂、生物材料、分离物质或其任意组合。例如,可以将种子置于孵育器中。所述孵育有助于发芽(优选最初设置在20±1℃)。这对于种子发芽具有显著效果。用于准备发芽的其他
试剂包括
硝酸钾(0.2%浓度)、赤霉酸(100ppm和150ppm)以及硫酸(25%持续
10min,50%持续10min和20min)。在替代实施方案中,在与未经过这种预发芽处理的种植相对比时,改善了种子发芽。
[0200] 在替代实施方案中,预发芽后,将种子或种子混合物离心,或者在不存在离心机单元时,使用容器(例如,铝袋)进行振摇。干燥的种子能够使单个种子更容易地从种植机掉落,否则,如果未完全干燥,其可能粘连。
[0201] 在替代实施方案中,将本发明的种子或种子混合物与分离物质混合,或者种子包衣包含分离物质,可以将该分离物质混入吸水性聚合物或超吸水性聚合物种子处理。在替代实施方案中,分离物质减轻了种子聚集,并且促使经处理的种子相互分离。在替代实施方案中,分离物质包含任何有助于种子相互分离的物质(例如,当种子基本上湿润时)。在替代实施方案中,分离物质包含滑石或任何干燥的固体或粉末,例如,碳酸钙、硫酸钠、云母、硫酸镁、木粉和
二氧化硅或其混合物。
[0202] 在替代实施方案中,所述吸水性聚合物或超吸水性聚合物包含淀粉、淀粉接枝共聚物,淀粉-g-聚(2-丙烯酰胺-共-2-丙烯酸)
钾盐淀粉接枝共聚物,例如,ZEBATM(Absorbent Technologies,Inc)。
[0203] 在替代实施方案中,本发明的种子或种子混合物还包含生物材料,例如,细菌或真菌,例如,根瘤菌属(Rhizobium)、杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)和/或沙雷氏菌属(Serratia)的细菌;木霉属(Trichoderma)、球囊霉属(Glomus)、白僵菌属(Beauveria)、胶霉属(Gliocladium)和/或青霉属(Penicillium)的真菌;和/或菌根真菌,所述生物材料任选地是种子包衣的一部分。
[0204] 在替代实施方案中,本发明的种子或种子混合物或种子包衣还包含:促植物生长的活性成分,例如,肥料、农药等;基于土壤的营养素,例如,固体、晶体、水性或液体形式的营养素;农药;杀螨剂;杀藻剂;拒食剂;杀鸟剂;杀菌剂;鸟类驱避剂;化学不育剂;杀真菌剂;除草剂安全剂;昆虫引诱剂或昆虫驱避剂;哺乳动物驱避剂;杀软体动物剂;
杀线虫剂;植物激活剂;植物生长调节剂;杀鼠剂;增效剂;杀病毒剂及其任意组合。
[0205] 在替代实施方案中,本发明的种子或种子混合物或种子包衣还包含:杀虫剂或杀虫剂型活性成分,例如,硫丹、二嗪农、
马拉硫磷、吡虫啉、噻虫胺、噻虫嗪、硫双威、β-赛扶宁、阿维菌素、噻虫胺、β-赛扶宁、硫双威、吡虫啉或其任意组合。
[0206] 在替代实施方案中,本发明的种子或种子混合物或种子包衣还包含:杀真菌剂,例如,克菌丹、福美双、甲霜灵、种菌唑、灭菌唑、丙硫菌唑、氟酰胺、腈菌唑、三唑醇、唑菌胺酯、啶酰菌胺、三(邻乙基
磷酸)铝、异菌脲、醚菌酯、肟菌酯、精甲霜灵、甲氧基乙酰
氨基-(R)-2-2[2,6-二甲基苯基-丙酸甲酯]、苯醚甲环唑、百菌清、萎锈灵、咯菌腈、嘧菌酯、戊唑醇、丙硫菌唑、戊唑醇、甲霜灵、肟菌酯、三唑醇、甲霜灵、萎锈灵、福美双、啶酰菌胺、唑菌胺酯、苯醚甲环唑、精甲霜灵或其任意组合。
[0207] 在替代实施方案中,本发明的种子或种子混合物或种子包衣还包含:营养素或基于土壤的营养素、钙、镁、钾、磷、
硼、锌、锰、铜、
铁、硫、氮、钼、鱼粉或其任意组合或混合。
[0208] 在替代实施方案中,吸水性聚合物包括聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯,或合成的超吸水性聚合物,例如,如在美国专利申请公开文本第20120277099号中描述的物质;或者通过在引发剂的存在下将
单体接枝聚合至淀粉上以形成淀粉接枝共聚物、交联淀粉接枝共聚物、调整交联的淀粉接枝共聚物的pH值(例如通过中和)、分离并干燥该交联的淀粉接枝共聚物而制成的那些物质。
[0209] 在替代实施方案中,用于吸水性聚合物或超吸水性聚合物的示例性单体或成分包含丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-丙磺酸(AMPS)、乙烯基磺酸、丙烯酸酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸钾及其组合。
[0210] 在替代实施方案中,形成吸水性聚合物(包括超吸水性聚合物,例如,淀粉接枝共聚物超吸水性聚合物)的示例性方法包括在例如美国专利第6,800,712;7,423,090号(USPN)和美国专利申请公开文本第20120277099号中描述的那些方法。
[0211] 种植滨藜
[0212] 在替代实施方案中,为了种植的目的,使用
播种机将种子掉落至土地中,例如,特别地掉落在着色的肥料指示剂的放置处。在替代实施方案中,然后由约2至3mm的土壤或沙覆盖种子,例如,以保护种子以防鸟类或风。在替代实施方案中,在使种子掉入间隔用于其种植之前,将一股水流导向肥料地带,以对种子给予早期的水供给。
[0213] 种植数与土壤应用是用于放牧木还是用于种植农作物有关。沙漠区域中的主要应用是用于放牧。当应用于农作物种植地带时,在种植密度上可以有一些变化。在替代实施方案中,目标是每公顷约2000株植物。对于
绵羊,所述种植可以以4.5米(m)的间距排成行;这允许将粪肥和/或肥料置于中心行。种植种子后,可以将另一更精确的喷射水注入种子地带。
[0214] 在替代实施方案中,当种植的目标是提供用于放牧的饲料以及使碳截存最大化时,出于控制放牧的目的,成排地进行种植。可以使每行后移来进行排行,以便使牲畜沿着所述行吃草。种植后的三(3)天,可以根据土壤
质量对着色地带进行另外的喷水,并且可以重复共3次,每次间隔3天。
[0215] 种子的催芽可以进行一周至四周。根据降雨量和各种气象条件,然后所述行可以在将来进行放牧。平均生长周期是每年一次。成熟的植物可以为平均1.86m,具有大的叶面积。这种植物生长可以支持生产水平比草地生产的历史速率提高5至7倍。
[0216] 在替代实施方案中,在种植后的平均12个月引入牲畜进行轻度放牧。这使得树叶覆盖的消耗可以每年增大,直至2至3年,届时植物已成熟;在放牧后可以保留5%至10%的树叶覆盖。这是绵羊通过该行垄后的最佳平均残余覆盖。可以需要在每个第二行末端的给水槽,以满足放牧牲畜的需求。
[0217] 伴生草的种植
[0218] 在替代实施方案中,本发明的方法包括种植至少两种C4光合作用途径草与至少一种滨藜属任意成员;或者,包括种植至少一种C4光合作用途径草与至少一种滨藜属任意成员。在替代实施方案中,在选择待使用的C4光合作用途径草时,评估了每一种伴生草在结合适当的滨藜物种时对于牲畜的
营养品质,以平衡动物的饮食需求、适口性和季节性植物生长因素。
[0219] 在替代实施方案中,本发明的方法包括以约20cm的间隔将植物设置成排或种植成排。对于C4光合作用途径草的场所准备可以与如以上所述的滨藜植入相似,包括肥料和水的应用。可以通过离心式散布机应用种子。所述应用可以为约10kg/公顷的草种子。可以需要成熟的草在第3年作为本文所述的放牧/截存系统组合的一部分。牲畜可以在单独的区
块或行放牧,以使伴生草生长并蔓延。上述轮流放牧方案的优点提供了绵羊、山羊和羊驼属动物的恒定的肉类高产量。
[0220] 根据场所的目标,可以需要增大的每公顷种植密度。这一过程将转化为碳的增加。在合并种植的植被阵列(本发明的组合)后,然后其有可能支持例如林业发展。这可能需要进一步的预种植评估,包括例如土壤碳水平,并且种植可以重复,例如,在第3年、第6年和第
10年重复。
[0221] 碳截存评估
[0222] 在第3年、第6年和第10年后,以及之后的每几年如以上所述进行土壤测试,以确定土壤中碳的累积。该数据可以在UN方案下为碳交易提供基础。
[0223] 已描述了本发明的许多实施方案。然而,应理解,在不偏离本发明主旨和范围的情况下,可以进行各种
修改。因此,其他的实施方案在以下权利要求的范围内。