用于促進種子發(fā)芽、抑制蒸發(fā)的土壤添加劑及其使用方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2011年4月26日，發(fā)明名稱為"用于促進種子發(fā)芽、抑制蒸發(fā)的 土壤添加劑及其使用方法"的中國專利申請No. 2011800498420的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及土壤添加劑及其使用方法，并且特別涉及可用于促進種子發(fā)芽、提高 植物和農(nóng)作物產(chǎn)量、以及抑制蒸發(fā)和/或排水的土壤添加劑。
【背景技術(shù)】
[0003] 水缺乏是對人類和農(nóng)業(yè)發(fā)展的最大束縛。約70%的淡水消費被用于與農(nóng)業(yè)相關(guān)的 用途，例如，用作灌溉水，而灌溉水幾乎占農(nóng)業(yè)用水量的90%。隨著農(nóng)業(yè)發(fā)展以及人類發(fā)展， 對于淡水的需求隨之增加，人們需要對水進行更加有效的利用。而淡水的缺乏愈加嚴重，使 得這種需求變得更加顯著。因此，人們越來越需要更好地且更加有效地利用淡水。
[0004] 部分農(nóng)業(yè)用水通過蒸發(fā)、滲透、排水和水分流失而損失掉。留下的水可被用于采收 的植物、草和樹木吸收。
[0005] 水在農(nóng)業(yè)中的有效利用不僅會對生態(tài)產(chǎn)生相當(dāng)大的影響，而且由于可供植物利用 的水量與其產(chǎn)量密切相關(guān)，因此還會對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)生影響。如果水分不損失，而是使水限制 在植物根部更長的時間，那么這將對農(nóng)作物生產(chǎn)和產(chǎn)量產(chǎn)生直接影響。同時，在水利用率和 溫度條件嚴苛的情況下，優(yōu)化用水可以保證農(nóng)作物不會被完全毀壞和收獲受損。
[0006] 另外，由于發(fā)芽期是植物或農(nóng)作物生長中非常重要的時期，因此在發(fā)芽前后或在 發(fā)芽期間的水利用率是非常重要的。任何植物的生命周期可被劃分為不同階段，并且發(fā)芽 期是植物開始生長的基礎(chǔ)時期。通常種子是干燥的，并且在細胞代謝和生長發(fā)生/恢復(fù)時， 種子需要大量(相對于種子干重而言）的水。包括光、溫度和硝酸鹽在內(nèi)的各種非生物性刺 激提供了會影響發(fā)芽的外部環(huán)境信息。適量的水、氧氣和溫度有利于種子發(fā)芽。同時，內(nèi)部 機制和化學(xué)促進劑/抑制劑也會影響發(fā)芽和發(fā)芽率。
[0007] 因此，需要一種能夠減緩或抑制土壤（例如主要含有粘土的土壤或位于高溫和高 風(fēng)量區(qū)域的土壤）中的蒸發(fā)率的改進的土壤添加劑。這進而有助于提高植物和草的水利用 性。還需要一種有利于促進種子發(fā)芽并提高植物和農(nóng)作物產(chǎn)量的土壤添加劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明涉及提高農(nóng)作物、以及農(nóng)業(yè)和園藝植物、灌木、樹和草（以下有時統(tǒng)稱為"植 物"）的產(chǎn)量的方法。針對的應(yīng)用包括用以提高農(nóng)作物或植物的產(chǎn)量或保護在不利區(qū)域(非 灌溉區(qū)、溫?zé)釟夂颉⒍囡L(fēng)區(qū)域、降水稀缺區(qū)域或是這些區(qū)域的組合）的農(nóng)作物或植物的農(nóng)業(yè) 用途。針對的市場包括(但不限于）：非灌溉農(nóng)作物(包括(但不限于)小麥、棉花等）的農(nóng)業(yè)； 灌溉農(nóng)作物的農(nóng)藝(包括(但不限于）園藝類植物）；樹藝、林藝和園藝;高爾夫球場;運動場 和公園草坪;苗圃的播種添加劑；以及水果等等。本發(fā)明所述的方法能夠提高目標土壤區(qū)域 的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量、園藝產(chǎn)量和/或農(nóng)作物或植物產(chǎn)量。
[0009]在一方面中，一個要求保護的實施方案為一種通過減少土壤中的水分蒸發(fā)來提高 農(nóng)作物產(chǎn)量的方法，所述方法包括:將本體添加劑(bulk additive)混入目標土壤區(qū)域;并 使所述目標土壤區(qū)域的表層與表面添加劑接觸。在一些實施方案中，所述土壤為以平均粒 徑(D 5Q)小于或等于約50μπι為特征的粘質(zhì)土，或者在其它實施方案中為以平均粒徑(D5Q)等 于約45μηι為特征的粘質(zhì)土，或在其它實施方案中為以平均粒徑(D5Q)等于約35μηι為特征的粘 質(zhì)土，或在其它實施方案中為以平均粒徑(D 5Q)小于或等于約25μπι為特征的粘質(zhì)土，或在其 它實施方案中為以平均粒徑(D5Q)等于約ΙΟμπι為特征的粘質(zhì)土、或在其它實施方案中為以平 均粒徑(D50)小于或等于約5μηι為特征的粘質(zhì)土。
[0010]在另一方面中，一個實施方案為通過減少土壤中的水分蒸發(fā)來提高農(nóng)作物產(chǎn)量的 方法，所述方法包括使目標土壤區(qū)域的表層與表面添加劑接觸，由此所述表面添加劑在所 述土壤的表面形成層。在一些實施方案中，所述土壤添加劑在土壤的表面形成半滲透層、膜 或表殼。所述添加劑的特征在于對諸如降雨、灌溉等沖刷具有更強的抵抗力。
[0011] 在另一方面中，本文描述了通過將表面添加劑施用至種有植物或農(nóng)作物種子的目 標土壤區(qū)域、或使表面添加劑與該目標土壤接觸，從而提高植物或農(nóng)作物的發(fā)芽率的方法。 在一個實施方案中，所述目標土壤區(qū)域處于受脅迫條件下。所述受脅迫條件包括(但不限 于）缺水或水受限的條件、干旱條件、極端溫度或長期溫度條件（如極度或長期炎熱或寒 冷）、大風(fēng)或強風(fēng)條件等。另一個實施方案包括使種子接觸所述目標土壤區(qū)域的表面或內(nèi) 部。所述種子可以為任何可使用的或已知的植物或農(nóng)作物種子。本發(fā)明所用的種子可以來 自任何農(nóng)作物或植物，包括(但不限于）以下種類:天門冬屬、顛茄屬、燕麥屬、蕓苔屬、柑桔 屬、西瓜屬、辣椒屬、黃瓜屬(Cucumis)、南瓜屬、胡蘿卜屬、草莓屬、大豆屬、棉屬、向日葵屬、 大麥屬、天仙子屬、萱草屬、萵苣屬、亞麻屬、黑麥草屬、番茄屬、蘋果屬、馬郁蘭、木薯屬、苜 蓿屬、煙草屬、稻屬、稷屬、狼尾草屬(Pannesetum)、鱷梨屬、豌豆屬、梨屬、李屬、蘿卜屬、黑麥 屬、千里光屬、白芥屬、茄屬、高粱屬、胡盧巴屬、小麥屬、葡萄屬、豇豆屬和玉蜀黍?qū)?。在一個 特定的實施方案中，所述農(nóng)作物種子包括憲菁（Bras si ca rapa)、青菜（Bras si ca chinensis)和白菜(Brassica pekinensis)。在又另一方面中，本文描述了通過將表面添加 劑施用至種有植物或農(nóng)作物種子的目標土壤區(qū)域、或使表面添加劑與該目標土壤區(qū)域接觸 來提高植物或農(nóng)作物產(chǎn)量的方法。
[0012] 由于從保護性種皮中萌出的時機對存活和繁殖成功率是至關(guān)重要的，因此萌芽是 植物生命周期中的關(guān)鍵事件。打破種子休眠的周期時限是該期間的關(guān)鍵。在農(nóng)業(yè)中，發(fā)芽促 進劑對收獲時間有著很大的影響。更快的動力學(xué)能使農(nóng)作物在更短的時間內(nèi)成熟，這能夠 縮短農(nóng)夫或種植者的收獲時間并加快耕作循環(huán)。更高的發(fā)芽率使得可以由給定的種子獲得 更多的農(nóng)作物，從而獲得更高的產(chǎn)量。
[0013] 在一個實施方案中，與土壤的表層接觸的步驟可以采取這樣的形式：向土壤噴灑 含有表面添加劑的水性混合物。在一個實施方案中，以小于200kg表面添加劑/公頃的比率、 或者以相當(dāng)于小于200kg表面添加劑/公頃的比率向目標土壤區(qū)域噴灑含有表面添加劑的 水性混合物。在另一個實施方案中，以小于150kg表面添加劑/公頃的比率、或者以相當(dāng)于小 于150kg表面添加劑/公頃的比率向目標土壤區(qū)域噴灑含有表面添加劑的水性混合物。在又 另一個實施方案中，以小于125kg表面添加劑/公頃的比率、或者以相當(dāng)于小于125kg表面添 加劑/公頃的比率向目標土壤區(qū)域噴灑含有表面添加劑的水性混合物。在另一個實施方案 中，以小于100kg表面添加劑/公頃的比率、或者以相當(dāng)于小于100kg表面添加劑/公頃的比 率向目標土壤區(qū)域噴灑含有表面添加劑的水性混合物。在另一個實施方案中，以小于90kg 表面添加劑/公頃的比率、或者以相當(dāng)于小于90kg表面添加劑/公頃的比率向目標土壤區(qū)域 噴灑含有表面添加劑的水性混合物。在另一個實施方案中，以小于85kg表面添加劑/公頃的 比率、小于75kg表面添加劑/公頃的比率、小于50kg表面添加劑/公頃的比率、小于35kg表面 添加劑/公頃的比率、小于25kg表面添加劑/公頃的比率或小于20kg表面添加劑/公頃的比 率(或以相當(dāng)于小于85kg表面添加劑/公頃的比率、小于75kg表面添加劑/公頃的比率、小于 50kg表面添加劑/公頃的比率、小于35kg表面添加劑/公頃的比率、小于25kg表面添加劑/公 頃的比率、小于20kg表面添加劑/公頃的比率)向目標土壤區(qū)域噴灑含有表面添加劑的水性 混合物。在一些實施方案中，以小于15kg表面添加劑/公頃的比率、或者以相當(dāng)于小于15kg 表面添加劑/公頃的比率向目標土壤區(qū)域噴灑含有表面添加劑的水性混合物。在其它實施 方案中，以小于l〇kg表面添加劑/公頃的比率、或者以相當(dāng)于小于10kg表面添加劑/公頃的 比率向目標土壤區(qū)域噴灑含有表面添加劑的水性混合物。
[0014] 在一個實施方案中，所述表面添加劑選自聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、 聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或鹽封端的聚合物、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氫 呋喃、聚酰胺、瓜爾膠、未經(jīng)過清洗的瓜爾豆膠、經(jīng)過清洗的瓜爾豆膠、陽離子瓜爾膠、羧甲 基瓜爾膠(CM guar)、輕乙基瓜爾膠(HE guar)、輕丙基瓜爾膠(HP guar)、羧甲基輕丙基瓜 爾膠(CMHP g u a r)、陽離子瓜爾膠、疏水改性的瓜爾膠(HM g u a r)、疏水改性的羧甲基瓜爾膠 (HMCM guar)、疏水改性的羥乙基瓜爾膠（HMHE guar)、疏水改性的羥丙基瓜爾膠（HMHP guar)、陽離子疏水改性的輕丙基瓜爾膠(cationic HMHP guar)、疏水改性的羧甲基輕丙基 瓜爾膠(HMCMHP guar)、疏水改性的陽離子瓜爾膠(HM cationic guar)、瓜爾膠羥丙基三甲 基氯化銨、羥丙基瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨、淀粉、玉米、小麥、水稻、馬鈴薯、木薯、糯玉 米、高粱、糯高粱、西米、糊精、殼多糖、殼聚糖、藻酸鹽組合物、黃原膠、角叉菜膠、肉桂膠、羅 望子膠、陽離子纖維素、陽離子聚丙烯酰胺、陽離子淀粉、刺梧桐樹膠、阿拉伯樹膠、果膠、纖 維素、羥基纖維素、羥烷基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、任 意前述物質(zhì)的衍生物或任意前述物質(zhì)的組合。
[0015] 在一個實施方案中，所述表面添加劑選自由瓜爾膠、羥丙基瓜爾豆膠、羧甲基瓜爾 豆膠、羧甲基羥丙基瓜爾豆膠、以及任意前述物質(zhì)的組合構(gòu)成的組。在另一個實施方案中， 所述表面添加劑選自瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨、羥丙基瓜爾膠羥丙基三甲基氯化銨、或 者它們的組合。
[0016] 本體添加劑和/或表面添加劑可以為水性混合物、或是為干燥或半干燥形式(如顆 粒）。應(yīng)當(dāng)理解，半干燥是指本體添加劑含有小于15%的水汽或水;而在一些實施方案中，半 干燥是指本體添加劑含有小于10%的水汽或水;而在其它實施方案中，半干燥是指本體添 加劑含有小于8%的水汽或水(或溶劑）；而在另外的實施方案中，半干燥是指本體添加劑含 有小于5%的水汽或水;而在另外的實施方案中，半干燥是指本體添加劑含有小于3%的水 汽或水;而在其它的實施方案中，半干燥是指本體添加劑含有小于2%的水汽或水;而在其 它的實施方案中，半干燥是指本體添加劑含有小于1 %的水汽或水;而在可供選擇的其他實 施方案中，半干燥是指本體添加劑含有小于0.5%的水汽或水;而在其它的實施方案中，半 干燥是指本體添加劑含有小于〇. 1 %的水汽或水。
[0017] 在一個實施方案中，所述本體添加劑選自由瓜爾豆膠、衍生化的瓜爾豆膠（包括 (但不限于)但不限于陽離子瓜爾豆膠）、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸 酯、聚乙二醇、膦酸酯或鹽封端的聚合物、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氫呋喃、聚酰 胺、任意前述物質(zhì)的衍生物以及任意前述物質(zhì)的組合。通常，所述本體添加劑為聚丙烯酸。
[0018] 在另一個方面，表面添加劑或本體添加劑為下式表示的聚合物：
[0019]
[0020] 其中η為1至1000的整數(shù);其中心包括一個或多個膦酸酯或鹽基團、硅酸酯基團、硅 氧烷基團、磷酸酯或鹽基團、次磷酸酯或鹽基團、或是它們的任何組合;R2-R3獨立地為氫、或 者為具有或不具有雜原子的支鏈、直鏈或環(huán)狀Ci-C 6烴基;M+可以為任何合適的平衡離子或 氫；其中"D"不存在或者表示直鏈或支鏈Q(jìng)-C5烴基、Q-C5烷氧基、氧代基(-0-)、亞氨基(-NH-)、或被取代的亞氨基(-NR-)，其中1?為&-〇5烷基、&-C6烷氧基、&-C6羥烷基、&-C6烷氧基 烷基或&-C6烷基烷氧基。在另一個實施方案中，η為1至5000的整數(shù)。在另一個實施方案中，η 為1至1000的整數(shù)。在另一個實施方案中，η為10至3000的整數(shù)。在另一個實施方案中，η為40 至750的整數(shù)。
【附圖說明】
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