ES2986817T3 - Aditivos para el suelo para promover la germinación de semillas la prevención de la evaporación, y métodos de uso de los mismos - Google Patents

Aditivos para el suelo para promover la germinación de semillas la prevención de la evaporación, y métodos de uso de los mismos Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a métodos para mejorar las tasas de germinación de plantas o cultivos, y para prevenir o detener la pérdida de agua por evaporación de áreas de suelo específicas mediante el uso de aditivos de suelo, que permiten una mejor utilización del agua por parte de cultivos, plantas, pastos, vegetación, etc. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aditivos para el suelo para promover la germinación de semillas la prevención de la evaporación, y métodos de uso de los mismos
Campo de la invención
Esta invención se refiere a aditivos para suelos y, en particular, a aditivos para suelos útiles en la promoción de la germinación de semillas, rendimiento de plantas y cultivos, así como también en la prevención de evaporación y/o drenaje, y a métodos de uso.
Antecedentes de la invención
La escasez de agua es una limitación importante para el desarrollo humano y agrícola. Aproximadamente el 70 % del agua dulce consumida se destina a usos relacionados con la agricultura, por ejemplo como agua de riego, que a su vez representa aproximadamente el 90 % del uso agrícola. A medida que aumenta la demanda de agua dulce mediante el desarrollo agrícola y el desarrollo humano, se hacen necesarios usos más efectivos del agua. Esta necesidad es aún más pronunciada a la luz del aumento de la escasez de agua dulce. En consecuencia, existe una necesidad creciente de un uso mejorado y más eficiente del agua dulce.
Parte del agua usada en la agricultura se pierde por evaporación, infiltración, drenaje y escorrentía. Lo que queda puede ser absorbido por plantas, pastos y árboles, que se utilizan para la producción de cosechas.
El uso efectivo del agua en la agricultura no sólo tiene un impacto ecológico considerable, sino que también tiene un impacto en las economías agrícolas, ya que existe una correlación directa entre la calidad del agua disponible para las plantas y su rendimiento. Si, en lugar de perder agua, el agua se confina a nivel de la raíz de la planta durante más tiempo, habrá una repercusión directa en la producción y el rendimiento de los cultivos. También, en condiciones críticas en términos de disponibilidad de agua
y temperaturas, un uso optimizado del agua puede proteger el cultivo de la destrucción completa y la pérdida de la cosecha.
Además, es deseable la disponibilidad de agua en el momento o durante la germinación de la semilla, ya que la fase de germinación es una fase muy importante en el crecimiento de una planta o cultivo. El ciclo de vida de cualquier planta se puede dividir en diferentes fases, y la germinación de la semilla es una etapa básica para iniciar el crecimiento de la planta. Las semillas a menudo están secas y necesitan cantidades significativas de agua, con respecto al peso en seco de la semilla, antes de que pueda producirse/reanudarse el metabolismo y el crecimiento celulares. Una variedad de estímulos abióticos, que incluyen luz, temperatura y nitratos, proporcionan información sobre el ambiente externo que afecta la germinación. Cantidades adecuadas de agua, oxígeno y temperatura pueden facilitar la germinación de la semilla. También, los mecanismos internos y el promotor/inhibidor químico influyen en la germinación y la tasa de germinación.
El documento US 2.751.367 (A) se refiere a composiciones que contienen compuestos poliacrílicos, en el que las composiciones son friables en presencia de humedad.
El documento US 2.751.368 (A) se refiere a composiciones solubles en agua que contienen compuestos poliacrílicos.
El documento WO 2007/047481 se refiere a polisacáridos modificados, copolímeros de acrilamida, copolímeros de aminoácidos solubles en agua, y combinaciones de los mismos, para su uso en la floculación de sólidos, y también métodos para preparar copolímeros de aminoácidos seleccionados y polisacáridos modificados.
El documento US 5.868.087 se refiere a una técnica para aumentar la retención de agua y nutrientes en el suelo para ayudar en el crecimiento de cultivos agrícolas.
En consecuencia, existe la necesidad de un aditivo para suelos mejorado que pueda ralentizar o detener la tasa de evaporación de los suelos, por ejemplo suelos que contienen predominantemente arcilla o suelos ubicados en áreas de alta temperatura o vientos fuertes. Esto, a su vez, ayuda para proporcionar una mejora en el uso del agua por parte de plantas y pastos. También existe la necesidad de un aditivo para suelos que sea útil en la promoción de la germinación de semillas, así como también en la promoción del rendimiento de plantas y cultivos.
Sumario de la invención
La invención se refiere a métodos para mejorar el rendimiento de cultivos, así como también a plantas, arbustos, árboles y pastos agrícolas y hortícolas (en lo sucesivo, a veces denominados colectivamente como "plantas"). Las aplicaciones buscadas incluyen usos agrícolas para aumentar el rendimiento de los cultivos o plantas o para asegurar el cultivo o planta en áreas muy hostiles (zonas no irrigadas, climas cálidos, áreas de viento, escasas precipitaciones, o una combinación de estos). Los mercados buscados incluyen, pero no limitan a: agricultura para cultivos de secano (incluidos, pero sin limitarse a, trigo, algodón, etc.); agricultura para cultivos de regadío (incluidas, pero sin limitarse a, plantas basadas en la horticultura); arboricultura, silvicultura y jardinería; cursos de golf; césped para deportes y parques; aditivo de siembra para viveros de plantas; y frutas, entre otros. Los métodos descritos aquí son capaces de aumentar el rendimiento agrícola, el rendimiento hortícola y/o el rendimiento de cultivos o plantas en un área de suelo diana.
La presente invención se refiere a un método para aumentar el rendimiento de los cultivos disminuyendo la evaporación de agua del suelo, comprendiendo el método los dos tratamientos de aplicación siguientes: mezclar un aditivo a granel en un área del suelo diana; y poner en contacto una capa superior del área del suelo diana con un aditivo de superficie, por lo que el aditivo de superficie forma una capa en la parte superior del suelo, y en el que poner en contacto la capa superior del suelo comprende pulverizar una mezcla acuosa que comprende el aditivo de superficie sobre el suelo,
en el que el aditivo a granel se selecciona del grupo que consiste en goma guar sin lavar, goma guar lavada, poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, polietilenglicol), polímeros con extremos encaperuzados con fosfonato, óxido de polietileno, poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, un derivado de cualquiera de los anteriores, y una combinación de cualquiera de los anteriores, y
en el que el aditivo de superficie se selecciona de poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, polietilenglicol), polímeros con extremos encaperuzados con fosfonato, óxido de polietileno, poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, guar, goma guar no lavada, goma guar lavada, guar catiónico, carboximetil guar (CM guar), hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), carboximetilhidroxipropil guar (CMHP guar), guar catiónico, guar modificado hidrófobamente (HM guar), carboximetil guar modificado hidrófobamente (HMCM guar), hidroxietil guar modificado hidrófobamente (HMHE guar), hidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMHP guar), hidroxipropil guar modificado catiónico (HMHP guar catiónico), carboximetilhidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMCMHPguar), guar catiónico modificado hidrófobamente (HM guar catiónico), cloruro de hidroxipropil trimonio guar, cloruro de hidroxipropil trimonio hidroxipropil guar, almidón, maíz, trigo, arroz, patata, tapioca, maíz ceroso, sorgo, sorgo ceroso, sagú, dextrina, quitina, quitosano, composiciones de alginato, goma xantana, goma de carragenina, goma karaya, goma arábiga, pectina, celulosa, hidroxicelulosa, hidroxialquilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, hidroxietilcelulosa catiónica, almidón catiónico, un derivado de cualquiera de los anteriores, o una combinación de cualquiera de los anteriores. En algunas realizaciones, el suelo es un suelo arcilloso caracterizado por un diámetro medio de partícula (D<50>) menor o igual a alrededor de 50 gm, o igual a alrededor de 45 gm en otras realizaciones, o igual a alrededor de 35 gm en otras realizaciones, o menor o igual a alrededor de 25 gm, o igual a alrededor de 10 gm en otras realizaciones, o menor o igual a alrededor de 5 gm en otras realizaciones.
En algunas realizaciones, el aditivo para suelos forma una capa semipermeable, membrana o corteza en la parte superior del suelo. El aditivo se caracteriza por un aumento a la resistencia de los lavados tal como lluvia, riego, etc.
El área de suelo diana puede estar bajo condiciones de estrés. Las condiciones de estrés incluyen, pero no se limitan a, condiciones de estrés hídrico o de restricción de agua, condiciones de sequía, temperatura extrema o prolongada, tal como calor o frío extremo o prolongado, condiciones de viento fuerte o extremo, y similares. El método puede incluir la etapa adicional de poner en contacto una semilla sobre o dentro del área de suelo diana. La semilla puede ser cualquier semilla de cultivo o planta útil o conocida. Las semillas usadas aquí pueden ser de cualquier cultivo o planta, incluyendo, pero no limita a, especies de los géneros Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Hordeum, Hyoscyamus, Heterocallis, Lactuca, Linum, Lolium, Lycopersicon, Malus, Majorana, Manihot, Medicago, Nicotiana, Oryza, Panieum, Pannesetum, Persea, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus, Secale, Senecio, Sinapis, Solanum, Sorghum, Trigonella, Triticum, Vitis, Vigna, y Zea. En una realización particular, la semilla de cultivo incluye Brassica rapa, Brassica chinensis y Brassica pekinensis.
La germinación es un evento crítico en el ciclo de vida de la planta, ya que el momento de la emergencia de la cubierta protectora de la semilla es crucial para la supervivencia y el éxito reproductivo. Romper la puerta de latencia de las semillas es la clave en esta fase. Un promotor de la germinación en la agricultura tiene una gran influencia en el momento de la cosecha. Una cinética más rápida corresponde a un tiempo más corto para que los cultivos maduren, lo que permite a los agricultores reducir el tiempo de cosecha y aumentar el ciclo de cultivo. Una tasa de germinación más alta proporciona más cultivos a partir de semillas determinadas, lo que da como resultado un mayor rendimiento.
En la presente invención, la etapa de poner en contacto la capa superior de suelo comprende pulverizar sobre el suelo una mezcla acuosa que comprende el aditivo de superficie. En una realización, una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 200 kg de aditivo de superficie por hectárea. En otra realización, una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 150 kg de aditivo de superficie por hectárea. En aún otra realización, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo en una tasa de, o equivalente a, menos de alrededor de 125 kg de aditivo de superficie por hectárea.
En otra realización, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 100 kg de aditivo de superficie por hectárea. En realizaciones adicionales, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 90 kg de aditivo de superficie por hectárea. En aún otras realizaciones, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se rocía sobre un área diana de suelo en una tasa de, o equivalente a, menos de 85 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 75 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 50 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 35 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 25 kg de aditivo de superficie por hectárea, o menos de 20 kg de aditivo de superficie por hectárea. En algunas realizaciones, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 15 kg de aditivo de superficie por hectárea. En otras realizaciones, la mezcla acuosa se pulveriza sobre el suelo en una tasa de, o equivalente a, menos de 10 kg de aditivo superficial por hectárea.
En la presente invención, el aditivo de superficie se selecciona de poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, polietilenglicol), polímeros con extremos encaperuzados con fosfonato, óxido de polietileno, poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, guar, goma guar no lavada, goma guar lavada, guar catiónico, carboximetil guar (CM guar), hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), carboximetilhidroxipropil guar (CMHP guar), guar catiónico, guar modificado hidrófobamente (HM guar), carboximetil guar modificado hidrófobamente (HMCM guar), hidroxietil guar modificado hidrófobamente (HMHE guar), hidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMHP guar), hidroxipropil guar modificado catiónico (HMHP guar catiónico), carboximetilhidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMCMHPguar), guar catiónico modificado hidrófobamente (HM guar catiónico), cloruro de hidroxipropil trimonio guar, cloruro de hidroxipropil trimonio hidroxipropil guar, almidón, maíz, trigo, arroz, patata, tapioca, maíz ceroso, sorgo, sorgo ceroso, sagú, dextrina, quitina, quitosano, composiciones de alginato, goma xantana, goma de carragenina, goma karaya, goma arábiga, pectina, celulosa, hidroxicelulosa, hidroxialquilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, hidroxietilcelulosa catiónica, almidón catiónico, un derivado de cualquiera de los anteriores, o una combinación de cualquiera de los anteriores.
En una realización, el aditivo de superficie se selecciona del grupo que consiste en guar, goma guar hidroxipropilada, goma guar carboximetilada, goma guar carboximetilhidroxipropilada, y una combinación de cualquiera de las anteriores. En otra realización, el aditivo de superficie se selecciona de cloruro de guar hidroxipropil trimonio, cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio, o una combinación de ambos.
El aditivo a granel puede estar en una mezcla acuosa, o en una forma seca o semiseca como, por ejemplo, gránulos. Una mezcla acuosa comprende el aditivo de superficie. Se entiende que semiseco significa que los aditivos a granel contienen menos del 15 % de humedad o agua, mientras que en algunas realizaciones semiseco significa que los aditivos a granel contienen menos del 10 % de humedad o agua, mientras que en otras realizaciones los aditivos a granel contienen menos del 8 % de humedad o agua (o solvente), mientras que en otras realizaciones los aditivos a granel contienen menos del 5 % de humedad o agua, mientras que en otras realizaciones los aditivos a granel contienen menos del 3 % de humedad o agua, aunque en otras realizaciones los aditivos a granel contienen menos del 2 % de humedad o agua, mientras que en otras realizaciones adicionales los aditivos a granel contienen menos del 1 % de humedad o agua, mientras que en realizaciones alternativas los aditivos a granel contienen menos del 0,5 % de humedad o agua, mientras que en otras realizaciones los aditivos a granel contienen menos del 0,1 % de humedad o agua.
En la presente invención, el aditivo a granel se selecciona del grupo que consiste en goma guar sin lavar, goma guar lavada, poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, polietilenglicol), polímeros con extremos encaperuzados con fosfonato, óxido de polietileno, poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, un derivado de cualquiera de los anteriores, y una combinación de cualquiera de los anteriores. Típicamente, el aditivo a granel es poli(ácido acrílico). La goma guar derivatizada incluye, pero no se limita a, goma guar catiónica.
En otro aspecto, el aditivo de superficie o aditivo a granel es un polímero según la fórmula:
en la que n es un número entero de 1 a 1000; en en la que R<1>comprende uno o múltiples grupos fosfonato, grupos silicato, grupos siloxano, grupos fosfato, grupos fosfinato o cualquiera de sus combinaciones; R<2>-R<3>pueden ser individualmente hidrógeno, o un hidrocarburo de C<1>-C<6>ramificado, lineal o cíclico con o sin heteroátomo; M<+>puede ser cualquier contraión adecuado o un hidrógeno; en el que "D" está ausente o representa un grupo hidrocarbonado de C<1>-C<5>lineal o ramificado, un grupo alcoxi de C<1>-C<5>, grupo oxi (-O-), iminilo (-NH-) o iminilo sustituido (-NR-), en el que R un alquilo de C<1>-C<6>, un alcoxilo de C<1>-C<6>, un hidroxilalquilo de C<1>-C<6>, un alcoxialquilo de C<1>-C<6>, o un alquilalcoxilo de C<1>-C<6>. En otra realización, n es un número entero de 1 a 5000. En otra realización, n es un número entero de 1 a 1000. En otra realización más, n es un número entero de 10 a 3000. En una realización adicional, n es un número entero de 40 a 750.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 es un gráfico que ilustra el tratamiento de superficie mediante la pulverización de la mezcla acuosa del aditivo de superficie.
La Figura 2 es un gráfico que muestra los resultados de la tasa de evaporación (tiempo para alcanzar el 1 % en peso de agua restante) en función del tiempo de pulverización (de una disolución al 0,1 % del aditivo de superficie).
La Figura 3 es un gráfico que ilustra la tasa de evaporación de los respectivos aditivos a granel de superficie y de volumen en función del contenido de agua (%).
La Figura 4 es un gráfico que ilustra la tasa de evaporación (mg/s/cm<2>) en función del contenido de agua (%).
La Figura 5 es un gráfico que ilustra la absorción de agua para diferentes aditivos a granel en suelo Shanxi lavado.
La Figura 6 es un gráfico que ilustra la absorción de agua inicial para diferentes aditivos a granel en suelo Shanxi sin lavar.
La Figura 7 ilustra el impacto de los aditivos a granel en la cinética de evaporación en suelos lavados (suelos Shanxi), en el que el tiempo de evaporación es el tiempo necesario para alcanzar el 1 % en peso del agua restante.
La Figura 8 ilustra el impacto de los aditivos a granel en la cinética de evaporación en suelo sin lavar (suelo de Shanxi), en el que el tiempo de evaporación es el tiempo necesario para alcanzar el 1 % en peso del agua restante.
La Figura 9 es un gráfico que ilustra la resistencia de un aditivo a múltiples ciclos de lavado.
La Figura 10 es un gráfico que muestra el estudio de germinación en invernadero de segunda ronda.
La Figura 11 es un gráfico que muestra el rendimiento de diferentes aditivos en las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis).
La Figura 12 es un gráfico que muestra las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis) en la condición de riego 2 (WC2) en función de los días.
La Figura 13 es un gráfico que muestra las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis) en la condición de riego 3 (WC3) en función de los días.
La Figura 14 es un gráfico que muestra las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis) en la condición de riego 4 (WC4) en función de los días.
La Figura 15 es un gráfico que muestra el estudio de germinación en condiciones naturales de la cuarta ronda.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a aditivos que se usan para limitar la pérdida de agua por evaporación (es decir, control de la evaporación). Muchos de los métodos y aditivos conocidos para controlar la pérdida de agua difieren de la invención reivindicada aquí en que su principal objetivo es limitar la pérdida de agua por drenaje (es decir, control del drenaje).
Sin embargo, los métodos son fundamentalmente diferentes a los métodos aquí descritos, ya que los mecanismos para evitar la pérdida de agua son diferentes en estos casos. Sin embargo, se entiende que se puede controlar la pérdida de agua (y así aumentar el rendimiento de la planta/cultivo en un suelo diana) a través de una combinación de control de la evaporación y control del drenaje.
La pérdida de agua puede atribuirse a la transpiración, la evaporación o la escorrentía a través de canales de drenaje en el suelo. Muchos de los métodos conocidos que previenen la pérdida de agua a través del drenaje están relacionados con la naturaleza de los suelos diana y también con las condiciones climáticas locales. Por ejemplo, las tierras arables y cultivables en los Estados Unidos de América son predominantemente del tipo arenoso. Sin embargo, en China y el sudeste asiático, las tierras son principalmente de tipo arcilloso. Los suelos arcillosos en general tienen una estructura de suelo diferente a la de los suelos arenosos, ya que el tamaño promedio de partículas de los suelos arcillosos, y por tanto el tamaño de los poros, es menor. Generalmente, los suelos arcillosos tienen un diámetro medio de partícula (D<50>) de menos de 50 micrómetros. Típicamente, los suelos arcillosos tienen un diámetro medio de partícula (D<50>) de alrededor de o menos de 25 micrómetros. Más típicamente, los suelos arcillosos tienen un diámetro medio de partículas de alrededor de o menos de 5 micrómetros. Por el contrario, el suelo arenoso se caracteriza generalmente por granos redondos con tamaños de partículas que oscilan de 100 micrómetros a 2000 micrómetros. Existen otras diferencias entre suelos arenosos, arcillosos, así como también otros tipos de suelos, como se describe generalmente a continuación.
Suelos arenosos: Generalmente, los suelos arenosos tienen una textura arenosa, y se forman a partir de rocas erosionadas tales como piedra caliza, cuarzo, granito y pizarra. Los suelos arenosos pueden contener materia orgánica de suficiente a sustancial, lo que hace que sea relativamente fácil de cultivar. Los suelos arenosos, sin embargo, son propensos al drenaje excesivo y la deshidratación, y pueden tener problemas para retener la humedad y los nutrientes.
Suelo limoso: Generalmente, se considera que el suelo limoso se encuentra entre los suelos más fértiles. El suelo limoso generalmente está compuesto de minerales (predominantemente cuarzo) y partículas orgánicas finas, y tiene más nutrientes que el suelo arenoso que ofrece un buen drenaje. Cuando está seco, tiene una textura más bien suave y parece arena oscura. Su estructura de suelo débil significa que es fácil trabajar con él cuando está húmedo y retiene bien la humedad.
Suelo de arcilla (o arcilloso): Cuando los suelos de arcilla están húmedos, generalmente son pegajosos, grumosos y flexibles, pero cuando se secan generalmente forman coágulos duros. Los suelos de arcilla están compuestos de partículas muy finas con pocos espacios de aire, por lo que son difíciles de trabajar y a menudo drenan mal; también son propensos a anegarse en primavera. Las arcillas azules o grises tienen poca aireación, y deben aflojarse para soportar un crecimiento saludable. El color rojo en el suelo arcilloso indica una buena aireación y un suelo "suelto" que drena bien. Como la arcilla contiene altos niveles de nutrientes, las plantas crecen bien si el drenaje es adecuado.
Suelo turboso: El suelo turboso generalmente contiene más material orgánico que otros suelos porque su acidez inhibe el proceso de descomposición. Este tipo de suelos contiene menos nutrientes que muchos otros suelos, y es propenso a retener agua en exceso.
Suelo margoso: Generalmente, los suelos margosos son una combinación de aproximadamente 40 % de arena, 40 % de limo y 20 % de arcilla. Los suelos margosos pueden variar desde suelos fértiles fácilmente trabajables llenos de materia orgánica hasta césped densamente compacto. Generalmente, drenan, pero retienen la humedad y son ricos en nutrientes.
Suelo calcáreo: Los suelos calcáreos son generalmente alcalinos, y pueden contener una variedad de piedras de diferentes tamaños. Estos tipos de suelo pueden secarse rápidamente, y tienden a bloquear elementos traza tales como el hierro y el manganeso. Esto puede provocar un crecimiento deficiente y el color amarillento de las hojas, ya que los nutrientes generalmente no están disponibles para las plantas. El suelo calcáreo generalmente se considera de mala calidad, y necesita una adición sustancial de fertilizantes y otros mejoradores del suelo.
Como el tamaño de los poros o la distancia entre dos partículas adyacentes es menor, por ejemplo, en suelos de arcilla en comparación con suelos arenosos, la pérdida de agua por drenaje es una preocupación menor. En suelos de arcilla, la pérdida de agua por escorrentía o, en particular, evaporación es más preocupante, ya que algunos cultivos están adaptados para crecer en lechos de agua. Esta diferencia en el tipo de suelo (por ejemplo, arcilloso frente a arenoso) es la razón principal por la que en muchos países asiáticos, por ejemplo el sur de China y los países del sudeste asiático, es posible cultivar arroz, que se cultiva en lechos de agua.
Generalmente, para cosechar tales cultivos tolerantes al agua, incluido el arroz, se requieren suelos que son sólo ligeramente permeables o moderadamente permeables al agua. Los tipos de suelo necesarios para cultivar arroz o plantas tolerantes al agua son los tipos que bloquean naturalmente el drenaje del agua, es decir, mínima pérdida de agua por drenaje. El arroz, sin embargo, no es factible en América del Norte debido a que, como se explicó anteriormente, el tipo de suelo es arenoso y no arcilloso. Por lo tanto, al contrario de los suelos de tipo de EE. UU. y de América del Norte, la limitación de la pérdida de agua por evaporación es la principal preocupación en los suelos de arcilla, como se puede encontrar, por ejemplo, en muchas partes de Asia. (En los EE. UU. y América del Norte, la pérdida de agua por drenaje o escorrentía es más preocupante que la pérdida por evaporación) Se entiende, sin embargo, que la pérdida por evaporación no sólo se limita a los suelos de arcilla sino igualmente a otros tipos de suelos, especialmente cuando se consideran todos los factores tal como el clima local, la altitud, la humedad, así como también el tipo de suelo y la estratificación de diferentes tipos de suelo, que pueden afectar el tipo predominante de pérdida de agua. Por lo tanto, otros tipos de suelo pueden tener problemas con la evaporación, e incluyen, pero no se limitan a, suelos arenosos, suelos turbosos, suelos limosos, suelos calcáreos, suelos arcillosos o cualquier combinación.
Se describen aquí uno o más métodos para poner en contacto o mezclar diferentes aditivos sobre y/o en suelos típicamente para ralentizar la cinética de evaporación del agua del área de suelo diana (es decir, un área de suelo en la que el usuario desea aplicar la aplicación/sistema/métodos descritos aquí). Se pueden apuntar a diferentes tipos de suelos, incluidos, pero sin limitarse a, suelos de arcilla, suelos arenosos, suelos turbosos, suelos limosos, suelos calcáreos, y suelos arcillosos, en los que existe el deseo de ralentizar la cinética de evaporación. Como resultará evidente a partir de la siguiente descripción detallada, algunas realizaciones comprenden métodos que utilizan aditivos para suelos que son fáciles de sintetizar y, en algunas realizaciones, resisten la degradación o están altamente estabilizados de cualquier otra manera.
La presente invención comprende dos tratamientos de aplicación en o sobre el suelo, siendo uno un tratamiento de superficie que utiliza un aditivo de superficie, y siendo el otro un tratamiento a granel que utiliza un aditivo a granel. En una realización, tanto el tratamiento de superficie como el tratamiento a granel se aplican al área de suelo diana, simultáneamente o en secuencia entre sí. En algunos casos, el enfoque de tratamiento a granel y de superficie es capaz de ralentizar hasta un 30 % la cinética de evaporación.
Tratamiento de superficie: Los aditivos de superficie entran en contacto o se aplican a la superficie del suelo y crean una capa que reduce la pérdida de agua por evaporación. La capa, en algunas realizaciones, puede ser una capa semipermeable. La forma de poner en contacto el aditivo de superficie con la superficie del suelo es pulverizar una disolución acuosa sobre la superficie del suelo. Sin estar limitados por la teoría, esta capa puede verse como una "costra" que puede taponar suficiente o sustancialmente los poros del suelo en los alrededores de la superficie del área de suelo diana. Por lo tanto, la cinética de evaporación se ve afectada por la capa de aditivo en la superficie superior del suelo.
En una realización, los tratamientos de superficie descritos aquí mejoran la tasa de germinación de una planta o cultivo al poner en contacto un aditivo de superficie con una capa superior de un área de suelo diana. En algunas realizaciones, los tratamientos de superficie descritos aquí mejoran la tasa de germinación de una planta o cultivo durante condiciones de estrés hídrico al poner en contacto, antes o durante las condiciones de estrés hídrico, un aditivo de superficie con una capa superior de un área de suelo diana. Por lo tanto, el aditivo de superficie forma una capa en el área de suelo diana. La capa puede, en algunas realizaciones, ser permeable, semipermeable. El método descrito puede incluir además poner en contacto una semilla en o dentro del área de suelo diana. En una realización, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 1 mm desde la superficie del suelo. En otra realización, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 2 mm desde la superficie del suelo. En otra realización, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 4 mm desde la superficie del suelo. En aún otra realización, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 5 mm desde la superficie del suelo. En aún otra realización, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 7 mm desde la superficie del suelo.
La semilla puede ser cualquier semilla de cultivo o planta útil o conocida. En una realización, la semilla usada en los métodos descritos aquí se clasifican en una de tres categorías: (1) ornamentales (tales como rosas, tulipanes, etc.), hierbas y semillas no cultivadas; (2) semillas de cereales y cultivos amplios ,y (3) semillas de horticultura y hortalizas. En una realización particular, la semilla de cultivo se selecciona de la semilla de la especie o subespecie Brassica rapa, Brassica chinensis y Brassica pekinensis.
En una realización, la semilla es de la especie de cultivo o planta que incluye, pero no se limita a, maíz (Zea mays), Brassica sp. (por ejemplo, B. napus, B. rapa, B. juncea), alfalfa (Medicago sativa), arroz (Oryza sativa), centeno (Secale cereale), sorgo (Sorghum bicolor, Sorghum vulgare), mijo (por ejemplo, mijo perla (Pennisetum glaucum), mijo proso (Panicum miliaceum), mijo cola de zorra (Setaria italica), mijo dedo (Eleusine coracana)), girasol (Helianthus annuus), cártamo (Carthamus tinctorius), trigo (Triticum aestivum), soja (Glycine max), tabaco (Nicotiana tabacum), papa (Solanum tuberosum), cacahuete (Arachis hypogaea), algodón (Gossypium barbadense, Gossypium hirsutum), batata (Ipomoea batatus), mandioca (Manihot esculenta), café (Cofea spp.), coco (Cocos nucifera), piña (Ananas comosus), cítricos (Citrus spp.), cacao (Theobroma cacao), té (Camellia sinensis), plátano (Musa spp.), aguacate (Persea americana), higo (Ficus casica), guayaba (Psidium guajava), mango (Mangifera indica), olivo (Olea europaea), papaya (Carica papaya), anacardo (Anacardium occidentale), macadamia (Macadamia integrifolia), almendro (Prunus amygdalus), remolacha azucarera (Beta vulgaris), caña de azúcar (Saccharum spp.), avena, cebada, hortalizas, ornamentales, plantas leñosas tales como coníferas y árboles de hoja caduca, calabacín, calabaza, cáñamo, calabacín, manzano, pera, membrillo, melón, ciruela, cereza, melocotón, nectarina, albaricoque, fresa, uva, frambuesa, mora, soja, sorgo, caña de azúcar, colza, trébol, zanahoria y Arabidopsis thaliana.
En una realización, la semilla es de cualquier especie vegetal que incluye, pero no se limita a tomates (Lycopersicon esculentum), lechuga (p. ej., Lactuca sativa), judías verdes (Phaseolus vulgaris), carauta (Phaseolus limensis), guisantes (Lathyrus spp.), coliflor, brócoli, nabo, rábano, espinacas, espárragos, cebolla, ajo, pimiento, apio y miembros del género Cucumis, tales como pepino (C. sativus), melón cantalupo (C. cantalupensis) y melón almizclero (C. melo).
En una realización, la semilla es de cualquier especie ornamental que incluye, pero no se limita a hortensias (Macrophylla hydrangea), hibiscos (Hibiscus rosasanensis), petunias (Petunia hybrida), rosas (Rosa spp.), azaleas (Rhododendron spp.), tulipanes (Tulipa spp.), narcisos (Narcissus spp.), clavel (Dianthus caryophyllus), flor de pascua (Euphorbia pulcherrima) y crisantemo.
En una realización, la semilla es de cualquier especie de conífera, que incluye pero sin limitarse a pinos de coníferas tales como el pino taeda (Pinus taeda), el pino oblicuo (Pinus elliotii), el pino ponderosa (Pinus ponderosa), el pino lodgepole (Pinus contorta) y el pino de Monterrey (Pinus radiata); abeto de Douglas (Pseudotsuga menziesii); cicuta occidental (Tsuga canadensis); abeto sitka (Picea glauca); secoya (Sequoia sempervirens); abetos verdaderos tales como el abeto plateado (Abies amabilis) y el abeto balsámico (Abies balsamea); y cedros tales como el cedro rojo occidental (Thuja plicata) y el cedro amarillo de Alaska (Chamaeeyparis nootkatensis).
En una realización, la semilla es de cualquier especie de planta leguminosa, incluyendo, pero no limitados a judías y guisantes. Las judías incluyen guar, algarrobo, alholva, soja, judías de jardín, judía de vaca, judía mungba, judía de lima, judía de fava, lentejas, garbanzo, guisante, judía polilla, judía ancha, judía de riñón, lenteja, judía seca, etc. Las legumbres incluyen, pero no se limitan a, Arachis, por ejemplo cacahuete, Vicia, por ejemplo arveja corona, arveja vellosa, haba adzuki, haba mungo y garbanzo, Lupinus, por ejemplo lupino, trifolium, Phaseolus, por ejemplo haba común y haba lima, Pisum, por ejemplo haba de campo, Melilotus, por ejemplo trébol, Medicago, por ejemplo alfalfa, Lotus, por ejemplo trébol, lente, por ejemplo lenteja y falso índigo. El forraje y el césped típicos para uso en los métodos descritos en esta memoria incluyen, pero no se limitan a alfalfa, pasto de huerto, festuca alta, raigrás perenne, pasto curvado rastrero, alfalfa, loto corniculado, trébol, especies de stylosanthes, lotononis bainessii, esparceta y redtop. Otras especies de pasto incluyen cebada, trigo, avena, centeno, pasto de huerto, pasto de Guinea, sorgo, o planta de pasto.
En otra realización, la semilla se selecciona de los siguientes cultivos o vegetales: maíz, trigo, sorgo, soja, tomate, coliflor, rábano, repollo, canola, lechuga, centeno, pasto, arroz, algodón, girasol y similares.
Condiciones de estrés hídrico significa que el área de suelo diana se riega con menos de 2,6 mm (10 ml) de agua durante al menos un período de 2 días en algunas realizaciones, durante al menos un período de 3 días en otras realizaciones, durante al menos un período de 4 días en otras realizaciones, durante al menos un período de 5 días en otras realizaciones, durante al menos un período de 7 días en otras realizaciones, durante al menos un período de 9 días en otras realizaciones, durante al menos un período de 10 días en otras realizaciones, o durante al menos un período de 20 días en otras realizaciones. Las condiciones de estrés hídrico también pueden significar que el área de suelo diana se riega mediante riego o lluvia natural (o una combinación de ambos) durante un período de 30 días con menos de 52 mm de agua en una realización, con menos de 47 mm de agua en otra realización, con menos de 42 mm de agua en otra realización, con menos de 37 mm de agua en otra realización más, con menos de 32 mm de agua en otra realización, con menos de 27 mm de agua en otra realización, con menos de 22 mm de agua en otra realización, con menos de 11 mm de agua en otra realización, con menos de 7 mm de agua en otra realización, o con menos de 3 mm de agua en otra realización más.
Tratamiento a granel: Los aditivos se introducen en el volumen del suelo. En una realización, el suelo y los aditivos se mezclan conjuntamente a granel, y los aditivos impiden que el agua migre hacia la superficie del suelo para que sea susceptible a la evaporación. En otras palabras, en lugar de perder agua por drenaje en dirección descendente al taponar los poros del suelo, el método de tratamiento a granel bloquea el transporte de agua en dirección ascendente. Los aditivos a granel también pueden retener agua, lo que permite su posterior utilización por parte de la vegetación a medida que el agua se separa de los aditivos mediante gradiente de presión, flujo capilar, etc. Además, sin estar ligados a ninguna teoría, en algunas realizaciones, el aditivo a granel (por ejemplo, guar catiónico) puede romper los puentes capilares en el suelo y así evitar que la humedad o el agua migren a la superficie del suelo.
Adm inistración de aditivos para suelos sobre o en los suelos
Hay varias formas de aplicar los aditivos para suelos (por ejemplo, el aditivo a granel o el aditivo de superficie) al suelo.
Típicamente, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con el suelo en forma granular. Esto se hace típicamente antes de plantar el cultivo, arbusto, planta, semilla de césped u otro follaje deseado mediante laboreo u otros métodos generalmente conocidos en la técnica. En algunas realizaciones, sin embargo, el aditivo a granel se aplica concurrentemente con la plantación del cultivo, semilla de césped, u otro follaje. En otras realizaciones, el aditivo a granel se aplica después de la siembra del cultivo, semilla de pasto, arbusto, otro follaje, que por ejemplo podría ser 1 día después de la siembra, 1 semana o 1 mes después de la siembra, o hasta 7 meses después de la siembra. Se entiende que el aditivo a granel se puede aplicar (por sí mismo o en relación con el aditivo de superficie) a la planta, arbusto o suelo en diferentes etapas del crecimiento o ciclo de vida de la planta, y no se limita necesariamente a la implantación previa o a cualquier etapa determinada del crecimiento de las plantas. Esto permite que un usuario de la invención reivindicada tenga flexibilidad a la hora de aplicar el aditivo a granel, lo que puede depender de factores externos tales como, por ejemplo, sequía y otras condiciones meteorológicas.
En algunas realizaciones, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con el suelo como una mezcla acuosa, en la que el aditivo se diluye en agua o en una disolución acuosa que contiene otros ingredientes. Por ejemplo, en una realización, el aditivo a granel se introduce en el agua de riego que se aplica al área de suelo o cultivos diana. Típicamente, el aditivo a granel se diluye con una cantidad significativa de agua o se reticula suficientemente, de manera que no se produce la gelificación. Típicamente, tales mezclas acuosas fluidas de aditivo a granel masa tienen una viscosidad que oscila entre 1 y 200.000 centipoises.
En otras realizaciones, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con el suelo junto a la vegetación existente. Se entiende que se pueden utilizar diversos métodos para aplicar los aditivos para suelos. Algunos métodos incluyen, pero no se limitan a: crear un orificio en el suelo con agua a presión e introducir después el aditivo para suelos en el orificio con aire a presión; eliminar pequeños tapones del suelo (por ejemplo, aireación de los campos de golf) e introducir el aditivo para suelos en el orificio. Otros métodos incluyen cortar y desarraigar temporalmente secciones de vegetación y soplar o de cualquier otra manera aplicar el aditivo para suelos al suelo debajo de la vegetación, tal como el césped.
Aún otros métodos también incluyen mezclar aplicando el aditivo para suelos en la superficie del área de suelo diana, y después mezclar, o mezclar homogéneamente, el área de suelo diana, que incluye la superficie del área de suelo diana en la que le introduce el aditivo para suelos. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el área de suelo diana puede incluir un área de tierra, por ejemplo 1 hectárea de tierra agrícolamente viable, pero también puede comprender una profundidad predeterminada. En algunas realizaciones, la profundidad predeterminada que se incluye en el área de suelo diana puede ser menos de 3 pies de profundidad del suelo, en otra realización menos de 2 pies de profundidad del suelo, en otra realización menos de 18 pulgadas de profundidad del suelo, en otra realización menos de 16 pulgadas de profundidad del suelo, en otra realización menos de 12 pulgadas de profundidad del suelo, en otra realización menos de 9 pulgadas de profundidad del suelo, en otra realización menos de 7 pulgadas de profundidad del suelo, en otra realización menos de 5 pulgadas de profundidad del suelo, en otra realización menos de 3 pulgadas de profundidad del suelo, en otra realización menos de 2 pulgadas de profundidad del suelo, o en aún otra realización, menos de 1 pulgada de profundidad del suelo.
El mezclamiento se puede lograr de varias formas, y puede incluir la utilización de un arado o labranza. (Se entiende que algunos cultivadores están equipados con un sistema que permite la inyección en el subsuelo de aditivos (principalmente fertilizantes) a través de un orificio). Las técnicas de labranza que se pueden aplicar a cualquiera de las realizaciones de la invención como se reivindica incluyen, pero no se limitan a, labranza en franjas, labranza con mantillo y labranza en crestas, y pueden usarse en labranza primaria o secundaria. Estas técnicas de labranza se pueden implementar usando una o cualquier combinación de equipos que incluyen, pero no se limitan a, azada, pala, arado, rastra, arado de disco, arado, aradoras rotativas, subsolador, crestas, aradoras de formación de cumbreras o lechos, o rodillo.
Otro método más para aplicar los aditivos para suelos al área de suelo diana es mediante colada o pulverización. Algunas técnicas pueden ser similares a las técnicas de aplicación de fertilizantes, que incluyen, pero no se limitan a, difusión (distribución sobre la mayor parte o parte de un campo cultivado), colocación (aplicación en bandas o en bolsas cerca de las plantas o hileras de plantas), así como también la aplicación usando pulverizadores de bajo o alto volumen. En algunas de las realizaciones mencionadas anteriormente, se cree que los aditivos a granel migran (típicamente, en la mayoría de las realizaciones, permaneciendo en la zona de la raíz) por debajo de la superficie del área de suelo diana al ser transportados a través del flujo de agua a través de, por ejemplo, lluvia o irrigación.
Otro método incluye premezclar el aditivo a granel con suelo, y después aplicar la mezcla a la superficie del área de suelo diana. En una realización, el suelo premezclado forma una capa, o una capa suficientemente uniforme, sobre el área de suelo diana de al menos 1 pulgada, o en otras realizaciones al menos 2 pulgadas, o en otras realizaciones al menos 3 pulgadas, o en otras realizaciones al menos 4 pulgadas, o en otras realizaciones al menos 6 pulgadas, o en otras realizaciones al menos 8 pulgadas. Este método es similar a las técnicas de "acolchado", en las que se coloca una mezcla sobre un lecho, es decir, un área diana, de suelo en una capa uniforme o algo consistente.
En una realización adicional, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con un área de suelo diana a una profundidad predeterminada formando una "capa de aditivo a granel". La capa de aditivo a granel puede ser, en algunas realizaciones, una capa de al menos 1 pulgada, o en otras realizaciones una capa de al menos 2 pulgadas, o en otras realizaciones una capa de al menos 3 pulgadas, o en otras realizaciones una capa de al menos 4 pulgadas, o en otras realizaciones una capa de al menos 6 pulgadas, o en otras realizaciones una capa de al menos 8 pulgadas. Después de aplicar o mezclar el aditivo a granel con un área de suelo diana, el área de "capa de aditivo a granel" se cubre con una capa de suelo no tratado, o suelo sin el aditivo a granel, para formar una capa libre. Se cree, en tales realizaciones, sin estar limitados por la teoría, que el aditivo a granel a través de la capa de aditivo a granel puede romper los puentes capilares en el suelo y así evitar que la humedad o el agua migren a la superficie del suelo, o a la capa libre, desde capas en o debajo de las capas de aditivo a granel, debido a tal interrupción o rotura del puente capilar.
En otra realización, la capa de aditivo a granel se crea mediante inyección sub-superficial del aditivo a granel a la capa de aditivo a granel, de manera que hay una capa libre encima de dicha capa de aditivo a granel. De esta forma, la capa libre no tiene por qué ser suelo extraño o desplazado que cubre la capa de aditivo a granel. En cambio, la capa libre es suelo sin tratar que ya está presente en el área diana.
En aún otra realización, el aditivo a granel encapsula toda o una parte de una semilla que se siembra, o alternativamente el aditivo a granel encapsula toda o una parte de un fertilizante o gránulo de fertilizante.
Si bien no se está limitado por la teoría, se cree que hay al menos dos factores que explican el aumento del tiempo de evaporación cuando los aditivos a granel se introducen en el suelo (por ejemplo, guar sin derivatizar, PAANa, almidón): 1) absorción de agua inicial y 2) cinética de evaporación.
Absorción de agua inicial: Los aditivos a granel ayudan a absorber y retener más agua en el suelo en comparación con el suelo no tratado sin aditivo. Los aditivos actúan como esponjas, ya que pueden hidratar, hinchar y evitar que el agua drene.
Cinética de evaporación: Se cree que un segundo factor relacionado con el aumento del tiempo de evaporación de los suelos se debe al cambio de la estructura interna de los suelos, en el que la humedad en el suelo asciende por capilaridad o es arrastrada a la superficie (es decir, frente de evaporación) y se pierde por evaporación. Los aditivos pueden obstruir algunos de los poros del suelo, y por lo tanto pueden ralentizar el transporte de agua hacia el frente de evaporación.
En la presente invención, los aditivos de superficie se aplican al área de suelo diana en una mezcla acuosa. Típicamente, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración menor que 5 % en peso (porcentaje en peso). En algunas realizaciones, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración de menor que 2 % en peso. En algunas realizaciones, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración de menor que 1 % en peso. En algunas realizaciones, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración de menor que 0,5 % en peso. En algunas realizaciones, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración de menos del 0,4 % en peso. En algunas realizaciones, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración de menos del 0,3 % en peso. En otras realizaciones, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración de menos del 0,1 % en peso. La mezcla acuosa de aditivo de superficie se pulveriza sobre el área de suelo diana. Pueden usarse bombas de riego, brazos de pulverización y similares, pero se puede emplear cualquier método generalmente conocido para aplicar un líquido o pulverización sobre tierras agrícolas. En algunas realizaciones, la mezcla acuosa se aplica durante un tiempo de alrededor de 4 segundos en el área de suelo diana (4 segundos para el 0,4 % equivale a 65 kg/ha). En algunas realizaciones, la mezcla acuosa se aplica durante un tiempo igual o menor que 10 segundos en el área de suelo diana. En otras realizaciones, la mezcla acuosa se aplica durante un tiempo igual o menor que 2 segundos en el área de suelo diana.
En algunas realizaciones, una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 150 kg de aditivo de superficie por hectárea. En aún otra realización, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo en una tasa de, o equivalente a, menos de alrededor de 125 kg de aditivo de superficie por hectárea. En otra realización, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 100 kg de aditivo de superficie por hectárea. En realizaciones adicionales, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 90 kg de aditivo de superficie por hectárea. En aún otras realizaciones, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se rocía sobre un área diana de suelo en una tasa de, o equivalente a, menos de 85 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 75 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 50 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 35 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 25 kg de aditivo de superficie por hectárea, o menos de 20 kg de aditivo de superficie por hectárea. En algunas realizaciones, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área diana de suelo a una tasa de, o equivalente a, menos de 15 kg de aditivo de superficie por hectárea. En otras realizaciones, la mezcla acuosa se pulveriza sobre el suelo en una tasa de, o equivalente a, menos de 10 kg de aditivo superficial por hectárea. En algunas realizaciones, la mezcla acuosa que comprende un aditivo de superficie puede contener otros ingredientes.
Se entiende que, de forma similar al aditivo a granel, el aditivo de superficie se puede aplicar (solo o en relación con el aditivo a granel) a la planta, hierba arbustiva o suelo en diferentes etapas de crecimiento de la planta. Esto permite que un usuario tenga flexibilidad a la hora de aplicar el aditivo de superficie, cuya conveniencia puede depender de factores externos tales como, por ejemplo, la sequía y otras condiciones meteorológicas.
Los compuestos adecuados como ingredientes adicionales de la mezcla acuosa pueden incluir compuestos usados para controlar plagas agrícolas, e incluyen, por ejemplo, herbicidas, reguladores del crecimiento de plantas, desecantes de cultivos, fungicidas, bactericidas, bacteriostáticos, insecticidas, y repelentes de insectos. Los plaguicidas adecuados incluyen, por ejemplo, herbicidas de triazina; herbicidas de sulfonilurea; uracilos; herbicidas de urea; herbicidas de acetanilida; y herbicidas de organofosfonatos tales como sales y ésteres de glifosato. Los fungicidas adecuados incluyen, por ejemplo, fungicidas de nitrilo oxima; fungicidas de imidazol; fungicidas de triazol; fungicidas de sulfenamida; fungicidas de ditiocarbamato; aromático clorado; y fungicidas de dicloroanilina. Los insecticidas adecuados incluyen, por ejemplo, insecticidas de carbamato; insecticidas organotiofosforados; e insecticidas orgánicos perclorados tales como metoxicloro. Los acaricidas adecuados incluyen, por ejemplo, sulfito de propinilo; acaricidas de triazapentadieno; acaricidas aromáticos clorados tales como tetradifan; y acaricidas de dinitrofenol tales como binapacrilo. Otros ingredientes pueden comprender adyuvantes, tensioactivos y fertilizantes.
Aditivos del suelo: polímeros sintéticos, polímeros naturales
En una realización, los aditivos a granel y/o aditivos de superficie comprenden uno o más polímeros sintéticos, polímeros naturales o derivados de los mismos. Estos polímeros no están particularmente limitados, y pueden ser homopolímeros, así como también copolímeros aleatorios o de bloques o de cualquier otro tipo fabricados a partir de cualquier monómero polimerizable.
En una realización, los monómeros polimerizables son típicamente monómeros cargables solubles en agua que tienen grupos carboxílicos, grupos sulfonato, grupos fosfonato y similares. En una realización, los monómeros polimerizables que tienen uno o más grupos carboxílicos incluyen, pero no se limitan a, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido sórbico, ácido maleico, ácido itacónico, ácido cinámico, su sal o similar, o un anhídrido de los mismos (anhídrido maleico o similar).
El contraión de tales sales de monómero polimerizable incluye cualquier contraión adecuado, incluyendo, pero sin limitarse a, alquilamonio, sodio, calcio, potasio, bario, litio, magnesio, catión de amonio, y similares.
Los monómeros polimerizables también incluyen monómeros o monómeros neutros, típicamente solubles en agua, tales como acrilatos, metacrilatos, acrilamidas, metacrilamidas, alcohol vinílico, alcoholes alílicos, acetatos de vinilo, monómeros de vinilo que contienen betaína (incluidas, pero sin limitarse a, carboxil betaínas y sulfobetaínas) y otros monómeros etilénicamente insaturados. Los polímeros también pueden incluir polímeros componentes de otras técnicas de polimerización tales como condensación, polimerización aniónica, polimerización catiónica, polimerización por apertura de anillo, polimerización por coordinación, polimerización por metátesis, etc., como se ejemplifica por poli(óxidos de alquileno) (que incluyen pero no se limitan a poli(etilenglicol), polipropilenglicol), y politetrahidrofurano), poliglicerol, poliamina, poliéster, poliamida, derivados de cualquiera de los anteriores y/o copolímeros de cualquiera de los anteriores. Familia de Met(acrilamido): como MAPTAC (cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio, familia de alilo como DADMAC (cloruro de dialildimetilamonio), familia de vinilo: N-vinilformamida (precursor de vinilamina) o cloruro de vinilbenceno trimetil amonio, familia de Met(acrilato): como cloruro de metacrilato de trimetilamonio etilo.
En una realización ejemplar, los polímeros sintéticos incluyen, pero no se limitan a, poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, polietilenglicol), polímeros terminados con fosfonato, poli(óxido de etileno), poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano y poliamida. Los polímeros con extremos encaperuzados con fosfonato, por ejemplo, pueden ser cualquiera de los polímeros o copolímeros descritos aquí que contienen un grupo o grupos con extremos que terminan en fosfonato o fosfato.
En otra realización, el aditivo de superficie o aditivo a granel es un polímero según la fórmula:
en la que n es un número entero de 1 a 1000; en en la que R<1>comprende uno o múltiples grupos fosfonato, grupos silicato, grupos siloxano, grupos fosfato, grupos fosfinato o cualquiera de sus combinaciones; R<2>-R<3>pueden ser individualmente hidrógeno, o un hidrocarburo de C<1>-C<6>ramificado, lineal o cíclico con o sin heteroátomo; M<+>puede ser cualquier contraión adecuado o un hidrógeno; en el que "D" está ausente o representa un grupo hidrocarbonado de C<1>-C<5>lineal o ramificado, un grupo alcoxi de C<1>-C<5>, grupo oxi (-O-), iminilo (-NH-) o iminilo sustituido (-NR-), en el que R un alquilo de C<1>-C<6>, un alcoxilo de C<1>-C<6>, un hidroxilalquilo de C<1>-C<6>, un alcoxialquilo de C<1>-C<6>, o un alquilalcoxilo de C<1>-C<6>. En otra realización, n es un número entero de 1 a 5000. En otra realización, n es un número entero de 1 a 1000. En otra realización más, n es un número entero de 10 a 3000. En una realización adicional, n es un número entero de 40 a 750.
El aditivo de superficie y/o aditivo a granel puede ser cualquier polisacárido adecuado que incluye, pero no se limita a, polímeros de galactomanano, goma guar (lavada o sin lavar), guar derivatizada, almidón, dextrinas, quitina/quitosano, composiciones de alginato, goma de casia, goma de tara, goma xantano, goma de algarrobo, goma carragenina, goma karaya, goma arábiga, ácidos hialurónicos, succinoglicano, pectina, polisacáridos cristalinos, polisacárido ramificado, celulosa, así como también otros derivados de los mismos, tales como derivados iónicos y/o no iónicos, y otros derivados de cualquiera de los anteriores.
En una realización, el guar derivatizado puede incluir pero no se limita a hidroxialquil guar, incluyendo hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), hidroxibutil guar (HB guar) e hidroxilalquil guares superiores, carboxilalquil guar, incluyendo carboximetil guar (CM guar), carboxilpropil guar (CP guar), carboxibutil guar (CB guar), y alquil carboxi guares superiores, cloruro de guar hidroxipropiltrimonio o cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropiltrimonio. Por ejemplo, el Jaguar HP es un hidroxipropil guar.
La cationización puede lograrse:
1) por polimerización de los monómeros citados anteriormente e injerto directo en la cadena de polisacárido. Como PQ4 = hidroxietilcelulosa injertada con poli(DADMAC)
2) injertando uno de los monómeros citados anteriormente a través de la reacción de Michael
3) injertando reactivos conocidos por los científicos expertos: haluros (Quat188, quab342), epóxidos (quab151), cloruros de ácido, ácidos carboxílicos, o ésteres o anhídridos, aminas, cada uno de los cuales tiene un grupo reactivo frente al polisacárido y un grupo catiónico (trialquil amonio como trimetilamonio)
En una realización particular, los guares derivatizados incluyen, pero no se limitan a, carboximetil guar (CM guar), hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), carboximetilhidroxipropil guar (CMHP guar), guar catiónico, guar modificado hidrófobamente (HM guar), carboximetil guar modificado hidrófobamente (HMCM guar), hidroxietil guar modificado hidrófobamente (HMHE guar), hidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMHP guar), hidroxipropil guar catiónico modificado hidrófobamente (HMHP guar catiónico), carboximetilhidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMCMHP guar), y guar catiónico modificado hidrófobamente (HM guar catiónico).
En el caso de guares catiónicos modificados hidrófobos o no hidrófobos, el grupo catiónico es un grupo amonio cuaternario portador de tres radicales, que pueden ser idénticos o diferentes, escogidos de hidrógeno, un radical alquilo que contiene 1 a 22 átomos de carbono, más particularmente 1 a 14, y ventajosamente 1 a 3 átomos de carbono. El contraión es un halógeno, que en una realización es cloro.
En el caso de derivados de polisacáridos catiónicos (por ejemplo, guar), el grado de hidroxialquilación (sustitución molar o MS) está entre 0 y 1,2 en una realización, está entre 0 y 1,7 en otra realización, está entre 0 y 2 en otra realización, o está entre 0 y 3 en otra realización. El grado de sustitución (DS) está en una realización entre 0 y 3, típicamente entre 0 y 2, más típicamente entre 0,01 y 1, incluso más típicamente entre 0,01 y 0,6.
Entre los derivados de guar catiónico que se pueden mencionar específicamente están: Agrho ExPol 2 (cloruro de guar hidroxipropil trimonio, DS = 0,05-0,15, peso molecular medio ponderal (Mw) de 1 millón a 2 millones); Agrho ExPol 3 (cloruro de guar hidroxipropil trimonio, DS = 0,05-0,15, peso molecular medio ponderal (Mw) de 100.000 a 500.000); y Agrho ExPol 1 (cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio, DS = 0,05-0,15, MS = 0,4-0,8, peso molecular medio ponderal (Mw) de 1 millón a 2 millones). En una realización, los polisacáridos típicos usados son polvos de guar catiónico o guar catiónico hidroxipropilado.
Los ejemplos de celulosa adecuada incluyen, pero no se limitan a, hidroxicelulosas, hidroxialquilcelulosa, incluyendo hidroxietilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, carboximetilcelulosa, éteres de celulosa y otras celulosas modificadas.
En una realización particular, los éteres de celulosa incluyen hidroxietilcelulosa (HEC), hidroxipropilcelulosa (HPC), etilhidroxietilcelulosa soluble en agua (EHEC), carboximetilcelulosa (CMC), carboximetilhidroxietilcelulosa (CM H EC), hidroxipropilhidroxietilcelulosa (HPEC), metilcelulosa (MC), metilhidroxipropilcelulosa (MHPC), metilhidroxietilcelulosa (MHEC), carboximetilmetilcelulosa (CMMC), carboximetilcelulosa modificada hidrófobamente (HMCMC), hidroxietilcelulosa modificada hidrófobamente (HMHEC), hidroxipropilcelulosa modificada hidrófobamente (HMHPC), etilhidroxietilcelulosa modificada hidrófobamente (HMEHEC), carboximetilhidroxietilcelulosa modificada hidrófobamente (HMCMHEC), hidroxipropilhidroxietilcelulosa modificada hidrófobamente (HMHPEC), metilcelulosa modificada hidrófobamente (H MMC), metilhidroxipropilcelulosa modificada hidrófobamente (HMMHPC), metilhidroxietilcelulosa modificada hidrófobamente (HMMHEC), carboximetilmetilcelulosa modificada hidrófobamente (HMCMMC), hidroxietilcelulosa catiónica (HEC catiónica) e hidroxietilcelulosa catiónica modificada hidrófobamente (HMHEC catiónica). Los éteres de celulosa preferidos son carboximetilcelulosa e hidroxietilcelulosa, e hidroxietilcelulosa catiónica.
En el caso de celulosas catiónicas modificadas hidrófobas o no hidrófobas, el grupo catiónico es un grupo amonio cuaternario que porta tres radicales, que pueden ser idénticos o diferentes, escogidos de hidrógeno y un radical alquilo que contiene 1 a 10 átomos de carbono, más particularmente 1 a 6, y ventajosamente 1 a 3 átomos de carbono. El contraión es un halógeno, que en una realización es cloro.
Ejemplos de fuentes de almidón adecuadas incluyen, pero no se limitan a, maíz, trigo, arroz, patata, tapioca, maíz ceroso, sorgo, sorgo ceroso, sagú y almidones modificados. Los ejemplos de almidones modificados incluyen almidones dextrinados, hidrolizados, oxidados, reticulados, alquilados, hidroxialquilados, acetilados, fraccionados (por ejemplo, amilosa y amilopectina), y físicamente modificados, incluidos almidones catiónicos, entre otros.
En una realización, la composición adecuada de aditivo para suelos se compone de cualquier polímero natural, polímero sintético o sus combinaciones, así como también material inorgánico, típicamente un material inorgánico poroso. Los materiales inorgánicos adecuados incluyen, pero no se limitan a, arcillas, diatomeas, silicatos, sílice, carbonatos, yeso, y cualquiera de sus combinaciones. Estos materiales inorgánicos pueden ser porosos o no porosos, y, en una realización, se utilizan para aumentar la eficacia del aditivo a granel o del aditivo de superficie.
En una realización, el aditivo a granel o aditivo de superficie es un polímero que tiene un peso molecular medio ponderal de entre alrededor de 5000 daltons y 500000 daltons. En otra realización, el aditivo para suelos es un polímero que tiene un peso molecular medio ponderal de entre alrededor de 200.000 daltons y 1.000.000 daltons. En aún otra realización, el aditivo para suelos es un polímero que tiene un peso molecular medio ponderal de entre alrededor de 500.000 daltons y 1.500.000 daltons. En otra realización, el aditivo para suelos es un polímero que tiene un peso molecular medio ponderal de entre alrededor de 800.000 daltons y 2.000.000 daltons. En otra realización, el aditivo para suelos es un polímero que tiene un peso molecular medio ponderal de hasta alrededor de 5.000.000 daltons. En otra realización, el aditivo para suelos es un polímero que tiene un peso molecular medio ponderal de hasta alrededor de 25.000.000 daltons. En aún otra realización, el aditivo para suelos es un polímero que tiene un peso molecular medio ponderal de hasta alrededor de 50.000.000 daltons. En una realización particular, los aditivos de superficie descritos aquí tienen un peso molecular medio ponderal de menos de alrededor de 1.000.000 de daltons. En otra realización particular, los aditivos de superficie descritos aquí tienen un peso molecular medio ponderal de entre alrededor de 1.200.000 daltons y 1.900.000 daltons.
Los polímeros también pueden estar reticulados o no reticulados, o hasta cierto punto una combinación de ambos. Los agentes de reticulación utilizados pueden incluir, pero no se limitan a, compuestos de cobre, compuestos de magnesio, bórax, glioxal, compuestos de circonio, compuestos de titanio (por ejemplo, compuestos de titanio IV, tales como lactato de titanio, malato de titanio, citrato de titanio, lactato de titanio y amonio, polihidroxi complejos de titanio, trietanolamina de titanio, y acetilacetonato de titanio), compuestos de calcio, compuestos de aluminio (tales como, por ejemplo, lactato de aluminio o citrato de aluminio), p-benzoquinona, ácidos dicarboxílicos y sus sales, compuestos de fosfito y compuestos de fosfato. En otra realización, el agente de reticulación es un compuesto químico que contiene un ion polivalente tal como, pero no necesariamente limitado a, boro o un metal tal como cromo, hierro, aluminio, titanio, antimonio y circonio, o mezclas de iones polivalentes.
Aditivo de superficie o a granel como tensioactivo
El aditivo de superficie y/o aditivo a granel, en alguna realización, puede ser un tensioactivo bipolar, aniónico, no iónico, anfótero, o catiónico. En una de tales realizaciones, el aditivo de superficie o aditivo a granel es uno o más tensioactivos catiónicos, que son compuestos tensioactivos iónicos que tienen una carga eléctrica positiva asociada con la porción hidrófila del tensioactivo. Los tensioactivos catiónicos adecuados se pueden escoger de sales de aminas grasas primarias, secundarias o terciarias, opcionalmente polietoxiladas, sales de amonio cuaternario tales como cloruros o bromuros de tetraalquilamonio, alquilamidoalquilamonio, trialquilbencilamonio, trialquilhidroxialquilamonio o alquilpiridinio, derivados de imidazolina y óxidos de amina de naturaleza catiónica.
En otra realización, los ejemplos de tensioactivos catiónicos adecuados incluyen compuestos según la fórmula (I) a continuación:
en la que:
R<1>, R<2>, R<3>y R<4>, son cada uno independientemente hidrógeno, un grupo orgánico, un grupo hidrocarbonado, con la condición que de al menos uno de R<1>, R<2>, R<3>y R<4>, no sea hidrógeno.
X- es un anión.
Los aniones adecuados incluyen, por ejemplo, cloruro, bromuro, metosulfato, etosulfato, lactato, sacarinato, acetato o fosfato. Si uno a tres de los grupos R<1>, R<2>, R<3>y R<4>son hidrógeno, entonces el compuesto puede denominarse sal de amina. Algunos ejemplos de sales de amina catiónica incluyen oleil/estearil amina polietoxilada (2), amina de sebo etoxilada, cocoalquilamina, oleilamina, y alquilamina de sebo.
Para compuestos de amonio cuaternario, R<1>, R<2>, R<3>y R<4>pueden ser, cada uno independientemente, el mismo o diferente grupo orgánico, o alternativamente, pueden estar fusionados con otro de los grupos R<1>, R<2>, R<3>y R<4>para formar, junto con el átomo de nitrógeno al que están unidos, un anillo heterocíclico, pero no pueden ser hidrógeno. Los grupos orgánicos adecuados incluyen, por ejemplo, alquilo, alcoxi, hidroxialquilo y arilo, cada uno de los cuales puede estar sustituido adicionalmente con otros grupos orgánicos. Los compuestos de amonio cuaternario adecuados incluyen derivados de monoalquilamina, derivados de dialquilamina y derivados de imidazolina.
Los derivados de monoalquilamina adecuados incluyen, por ejemplo, bromuro de cetil trimetil amonio (también conocido como CETAB o bromuro de cetrimonio), cloruro de cetil trimetil amonio (también conocido como cloruro de cetrimonio), bromuro de miristil trimetil amonio (también conocido como bromuro de mirtrimonio o Quaternium-13), cloruro de estearil dimetil bencil amonio (también conocido como cloruro de estearalconio), cloruro de oleil dimetil bencil amonio (también conocido como cloruro de olealconio), metosulfato de lauril/miristil trimetil amonio (también conocido como metosulfato de cocotrimonio), dihidrogenofosfato de cetil-dimetil-(2 )hidroxietil amonio (también conocido como fosfato de hidroxietilcetildimonio), cloruro de bassuamidopropilconio, cloruro de cocotrimonio, cloruro de diestearildimonio, cloruro de germen de trigo-amidopropalconio, metosulfato de estearil octildimonio, cloruro de isoestearaminopropalconio, cloruro de dihidroxipropil PEG-5 linoleaminio, cloruro de PEG-2 estearmonio, Quaternium 18, Quaternium 80, Quaternium 82, Quaternium 84, cloruro de behentrimonio, cloruro de dicetildimonio, metosulfato de behentrimonio, cloruro de sebotrimonio, y etosulfato de behenamidopropiletildimonio.
Los derivados de dialquilamina adecuados incluyen, por ejemplo, cloruro de diestearildimonio, cloruro de dicetildimonio, metosulfato de esteariloctildimonio, metosulfato de palmitoiletilhidroxietilamonio dihidrogenado, metosulfato de dipalmitoiletilhidroxietilamonio, metosulfato de dioleoiletilhidroxietilamonio, cloruro de hidroxipropilbisestearildimonio y mezclas de los mismos.
Los derivados de imidazolina adecuados incluyen, por ejemplo, cloruro de isoestearil bencilimidonio, cloruro de cocoil bencil hidroxietil imidazolinio, fosfato de cloruro de cocoil hidroxietilimidazolinio PG, Quaternium 32, y cloruro de estearil hidroxietilimidonio, y mezclas de los mismos.
Método para crear de polímeros
Hay varios procedimientos de producción para obtener los polímeros, es decir, los aditivos a granel y de superficie. Los métodos para obtener un polímero sintético adecuado se documentan en la patente de EE. UU: núm. 5,202,400. El polímero se puede preparar a partir de polimerización por radicales, condensación, polimerización aniónica, polimerización catiónica, polimerización de apertura de anillo, polimerización por coordinación, y polimerización por metátesis, y similares. Los ejemplos de procedimientos adecuados de polimerización por radicales incluyen, pero no se limitan a, procedimiento de polimerización en disolución, procedimiento de polimerización en emulsión, procedimiento de polimerización en suspensión, procedimiento de polimerización en suspensión de fase inversa, procedimiento de polimerización de película fina, y procedimiento de polimerización por pulverización, y similares. El tamaño de partícula se puede controlar gestionando ciertas condiciones de polimerización y/o siguiendo un procedimiento de pulverización. Los métodos para obtener derivados de polímeros naturales adecuados también se conocen generalmente en la técnica. Los procedimientos de reticulación de polisacáridos se describen en publicación de EE. UU. núm. 20030027787 y en la patente de EE. UU. núm. 5.532.350.
Ejemplos
Experimento - efecto de la superficie y/o aditivo a granel
Generalmente, una muestra de suelo se trata con un aditivo para suelos (tratamiento a granel o de superficie), y después se coloca en un recipiente (placa de Petri o maceta de plástico) encima de una balanza. En algunos casos, para acelerar el proceso de evaporación, el suelo tratado se expone a un ventilador y una lámpara (por ejemplo, 100 W) cercanos, para asegurar una temperatura constante de calentamiento en la superficie del suelo de alrededor de 30 °C a alrededor de 60 °C. Típicamente, la superficie del suelo se mantiene a una temperatura constante de calentamiento de alrededor de 35 °C a alrededor de 45 °C. La pérdida de peso durante un cierto período de tiempo se puede registrar manualmente, o automáticamente con la ayuda de una computadora.
La preparación de la muestra para el tratamiento a granel es generalmente como sigue:
1. introduzca el aditivo a granel con la muestra de suelo;
2. mezcle la muestra de suelo tratada agitando o mezclando (por ejemplo, con una cuchara);
3. transfiera la muestra de suelo tratada a un tejido o bolsa semipermeable;
4. moje la bolsa de tejido en una placa de remojo durante 30 minutos hasta casi la saturación;
5. retire la bolsa de tejido de la placa de remojo, y permita que el exceso de agua gotee fuera de la bolsa de tejido; y
6. transfiera la muestra de suelo tratado saturado desde la bolsa de tejido a la placa de Petri, y mida la pérdida de agua en función del tiempo como se explicó anteriormente (las velocidades de evaporación se calculan a partir de los datos de la cinética de pérdida de agua).
La preparación de la muestra para el tratamiento de superficie es generalmente la siguiente:
1. pulverice una mezcla acuosa del aditivo de superficie sobre la muestra de suelo, que está contenida en un recipiente que tiene orificios o perforación en o alrededor de la parte inferior, de manera que el aditivo de superficie forme una capa superior;
2. coloque la parte inferior del recipiente en una placa de remojo durante alrededor de 30 minutos hasta casi la saturación;
3. retire el recipiente de la placa de remojo, y permita que el exceso de agua gotee fuera del recipiente; y
4. mida la pérdida de agua en función del tiempo como se ha explicado anteriormente (las velocidades de evaporación se calculan a partir de los datos de la cinética de pérdida de agua).
Se pulverizó una disolución acuosa al 0,1% en peso sobre la superficie de una muestra de suelo. Cuando se pulveriza un suelo arcilloso real de la provincia de Shaanxi (China) durante 4 segundos con una disolución acuosa de Jaguar S (goma guar no modificada lavada, Rhodia Inc.) al 0,1 % en peso, la cinética de evaporación del agua se ralentiza en un 30 %. Con referencia a la Fig. 1, se ilustra el impacto del tiempo de pulverización sobre la cinética de evaporación. Como se muestra en la Fig. 1, el suelo sin tratamiento de superficie mostró un período de tiempo más corto en el que retuvo el contenido de agua con respecto al suelo tratado en la superficie. El volumen del 0,4 % mostró que retuvo el contenido de agua durante un tiempo relativo más largo.
Es deseable que la mezcla se aplique por pulverización a la tierra (antes, durante o después del cultivo de la cosecha). En forma de pulverización, se pueden introducir y aplicar igualmente plaguicidas, fertilizantes, otros activos/adyuvantes. En una realización, se usa un tiempo de pulverización de 4 segundos, ya que proporciona la eficiencia óptima en términos de ralentización de la cinética de evaporación del agua. Como se puede ver en la Fig. 2, se obtiene un 30 % de mejora cuando estas condiciones se aplican al suelo (umbral: 1% en peso de agua restante). Si el tiempo de evaporación se mide en un umbral de 0,1 % en peso de agua restante, se obtiene una mejora del 40 %. En las condiciones de temperatura y viento en el laboratorio (temperatura de la superficie = 45 °C, circulación suave del viento en la superficie del suelo), la cantidad total de agua que se evapora en un día es de 4,25 cm de agua (velocidad de evaporación total 4,25 cm/día, equivalente a regiones de condiciones de temperatura muy calientes). Después de la aplicación de la disolución de Jaguar S (0,1 % en peso), la velocidad de evaporación total es de 3,35 cm/día (mejora de alrededor de 20 %). El uso del aditivo de superficie (Jaguar S) por hectárea (Ha) después de la aplicación de tratamiento de superficie es alrededor de 50 kg (coste de alrededor de 50 USD/Ha), en línea con los requisitos agrícolas y de labranza.
Con respecto al tratamiento a granel de los suelos con los aditivos a granel, los 0-20 cm superiores de suelo se mezclan homogéneamente con uno o más de los aditivos a granel. La aplicación y mezcla del aditivo con el suelo se realiza, en una realización, introduciendo el aditivo en forma sólida (polvo o gránulos). El aditivo se puede introducir antes de sembrar los suelos, y/o puede introducirse conjuntamente con fertilizantes y otros activos. Las concentraciones típicas de aditivos que podrían introducirse oscilan en el intervalo de 10-4 a 0,5 % en peso.
Con referencia a las Figs. 3 y 4, Jaguar S muestra ser capaz de ralentizar la cinética de evaporación en casi un factor de 3 cuando se introduce el 0,4 % en peso de guar (Jaguar S) en el suelo. La Fig. 3 compara el tratamiento a granel (utilizando el aditivo a granel) con el tratamiento de superficie (utilizando el aditivo de superficie) en suelo Shanxi no tratado. Los diversos aditivos para los experimentos llevados a cabo aquí fueron: Óxido de polietileno (PEO, Mw = 20.000 g/mol); Óxido de polietileno (PEO, Mw - 1.000 g/mol); Aquarite ESL (Rhodia, polímero con extremos encaperuzados con fosfonato); Almidón (harina comercial de supermercado de Shanghai); Jaguar S (de Rhodia); Agrho ExPol 1 (cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio); Poliacrilato (PAA, Mw = 1.000.000 g/mol, nombre comercial: KL-300, proveedor chino); Poliacrilato (<p>A<a>, Mw = 3.000.000 g/mol, nombre comercial: KL-120B, proveedor chino).
Como se ha explicado anteriormente, en la absorción inicial de agua, los aditivos a granel ayudan a absorber y retener más agua en el suelo en comparación con el suelo no tratado sin aditivo. Los aditivos actúan como esponjas y evitan que el agua drene. El gráfico mostrado en la Fig. 5 ilustra la ganancia de agua inicialmente absorbida en el suelo para diferentes aditivos. Todos estos aditivos se usan en las mismas condiciones al 0,4 % en peso en suelo lavado de Shaanxi. Se observa que Jaguar S muestra una retención de agua de alrededor de 25 % en comparación con el suelo no tratado. Con referencia a la Fig. 6, en suelos no lavados, PAANa de alto peso molecular (KL-120B) se comportó mejor que Jaguar S.
Como se ha explicado anteriormente, se cree que un segundo factor relacionado con el aumento del tiempo de evaporación de los suelos (es decir, aumento de la absorción de agua) se debe al cambio de la estructura interna de los suelos, en el que la humedad en el suelo asciende por capilaridad o es arrastrada a la superficie (es decir, frente de evaporación) y se pierde por evaporación. Los aditivos pueden obstruir algunos de los poros del suelo, y por lo tanto pueden ralentizar el transporte de agua hacia el frente de evaporación. En las siguientes figuras se muestran guares no modificados y modificados que son capaces de reducir la evaporación en suelos lavados y en suelos no lavados con respecto a este segundo factor, como se muestra en las Figs. 7 y 8.
Con referencia a la Fig. 9, la Fig. 9 es un gráfico que ilustra la estabilidad o resistencia al agua de Jaguar S (goma guar no modificada lavada) usada como aditivo de superficie. Se ha encontrado sorprendentemente que las gomas guar tienen interesantes propiedades de retención de agua. Tales aditivos, cuando se pulverizan sobre la superficie de un área de suelo diana, sólo pierden mínimamente la capacidad de retención de agua después de varios ciclos. Además, la capa formada por los aditivos no es propensa a degradabilidad física, el área del suelo sólo pierde mínimamente la capacidad de retención de agua después de varios ciclos. Además, la capa formada por los aditivos no es propensa a degradabilidad física, en la que el polímero se disuelve en agua desestabilizando la capa semipermeable después de ciclos sucesivos de lluvia y secado. Por lo tanto, se puede formar sobre un área de suelo diana una capa superior semipermeable que sea de alta estabilidad o altamente estable a la degradación física. En la Fig. 9 se muestra que el Jaguar S resiste diferentes ciclos de lluvia/secado, y ha demostrado que la capa semipermeable (película) es estable hasta seis ciclos (lavados con agua).
Experimento de referencia - efecto del aditivo de superficie a la velocidad de germinación
La preparación de la muestra para el tratamiento de superficie es generalmente como sigue para experimentos de campaña de 1a, 2a y 3a ronda:
1: Coloque la semilla en suelo seco bajo la superficie 1 mm.
2: Pulverice una disolución acuosa de polímero (con un polímero tal como Agrho ExPol 1) sobre la superficie del suelo
3: Sumerja la maceta en agua (30 minutos)
4: Filtre el exceso de agua
5: Coloque el tiesto en invernadero y comience la siembra
La preparación de la muestra para el tratamiento de superficie es generalmente como sigue para experimentos de campaña de 4a ronda:
1: Sumerja suelo seco en agua (30 minutos)
2: Filtre el exceso de agua
3: Coloque la semilla en suelo húmedo bajo la superficie 1 mm.
4: Pulverice una disolución acuosa de polímero (con un polímero tal como Agrho ExPol 1) sobre la superficie del suelo
5: Coloque el tiesto en condiciones naturales (luz solar y temperatura ambiente y comience la siembra) 1 mm dentro del suelo. Las condiciones de riego fueron las siguientes:
o 10 ml de agua todos los días para todas las muestras en tres protocolos. o Se usaron cinco macetas en cada protocolo, y 110 g de suelo en cada maceta.
o Este estudio se llevó a cabo libre de fertilizante para hacer que el modelo fuera sencillo, incluyendo sólo suelo, agua, semillas y aditivo (requerido en algunas muestras).
o Las semillas se colocaron sin excepción 1 mm bajo la superficie del suelo. o La temperatura en el invernadero se mantuvo a 25 grados C.
Bajo el enfoque descrito anteriormente, se observa que Agrho ExPol 1 (guar catiónico) aporta una cinética de germinación más rápida y la mayor tasa de germinación final a la semilla de Brassica chinensis en comparación con la muestra de control (que no contenía aditivo para suelos). El suelo usado en este ensayo procede de la provincia de ShanXi, y pertenece al tipo de suelo arcilloso. En los primeros 10 días, las semillas de Brassica chinensis germinan con diferentes cinéticas. La muestra con pulverización superficial de 12,5 ml de disolución acuosa de Agrho ExPol 1 (Agrho ExPol 1(1); 0,05 g de Agrho ExPol 1 en disolución acuosa) muestra la cinética de germinación más rápida, lo que indica que el aditivo Agrho ExPol 1 es capaz de aumentar el potencial de germinación de la semilla de Brassica chinensis. El rendimiento del refuerzo de la siembra también depende de las concentraciones de aditivo. Si la dosificación se eleva una vez más alta (Agrho ExPol 1(2); 0,1 g de Agrho ExPol 1 en disolución acuosa), el rendimiento es todavía mayor que el suelo de control, pero menor que la muestra de Agrho ExPol 1 (1). Agrho ExPol 1(1) y Agrho ExPol 1(2) pueden dar una tasa de germinación final del 70 % y 50 % respectivamente, mientras que el suelo de control da sólo una tasa del 35 %. El área superficial del suelo es alrededor de 30 cm2, correspondientes a dosis aproximadas de alrededor de 150 y alrededor de 300 kg por hectárea para Agrho ExPol 1(1) y Agrho ExPol 1(2), respectivamente.
Las pruebas de germinación se llevaron a cabo en condiciones de riego suficientes, que son 10 ml de agua al día para descartar la influencia de la escasez de agua en la germinación. Una vez que el cultivo germina más rápido, puede crecer más rápido. En el día 10o, se observó que las muestras tratadas, Agrho ExPol 1(1) y Agrho ExPol 1 (2), crecen más altas y parecen más sanas.
Con referencia a la Fig. 11, el número de cultivos germinados (de col china) en la primera semana se representa gráficamente en función de días para diferentes protocolos.
Condiciones de riego:
• 10 ml de agua todos los días para todas las muestras en tres protocolos.
• Se usaron cinco macetas en cada protocolo, y 50 g de suelo en cada maceta.
• Este estudio se llevó a cabo libre de fertilizante para hacer que el modelo fuera sencillo, incluyendo sólo suelo, agua, semillas y aditivo (requerido en algunas muestras).
• La dosis de aditivos es alrededor de 150 kg/ha a alrededor de 175 kg/ha.
• Las semillas se colocaron sin excepción 1 mm bajo la superficie del suelo.
• La temperatura en el invernadero es 25 grados.
Con referencia de nuevo a la Fig. 11, se observa que el guar catiónico, tal como Agrho ExPol 1 y Agrho ExPol 2, así como Agrho ExPol 3, mostraron una cinética de germinación y tasas de germinación crecientes en comparación con el control y los guares no catiónicos o no derivatizados tales como Jaguar HP y Jaguar S, respectivamente.
Con referencia a las Figs. 12-14, también se probó el rendimiento de la tasa de germinación aumentada (es decir, refuerzo de la siembra) de Agrho ExPol 1 en diferentes condiciones de riego. La condición de riego 2 (WC2) proporciona 25 ml de agua cada 3 días. La condición de riego 3 (WC3) proporciona 25 ml de agua cada 4 días. La condición de riego 4 (WC4) proporciona 25 ml de agua cada 5 días. A partir de las Figs. 12-14, Agrho ExPol 1 es capaz de promover la cinética de germinación de semillas y el porcentaje de germinación final en todas las condiciones de riego en comparación con el control. En condiciones de riego suficientes, se cree que el aditivo actúa como un estimulador de la semilla. En condiciones de riego rigurosas, el aditivo puede retener agua en el suelo, reduciendo la velocidad de evaporación, y también estimular la germinación de la semilla.
Con referencia a la Fig. 15, el número de cultivos germinados (col china) fue
Con referencia a la Fig. 15, el número de cultivos germinados (de col china) se representó gráficamente en función de días para un experimento de cuarta ronda. Dos tratamientos son suelo de control de ShanXi, pulverización superficial 0,04 g de Agrho ExPol 1. La dosificación es aproximadamente 100 kg/ha.
Condiciones de riego:
• 10 ml de agua todos los días para todas las muestras en tres protocolos.
• Se usaron 45 semillas en cada tratamiento.
• Se usaron tres macetas en cada tratamiento, y 100 g de suelo en cada maceta.
• Este estudio se llevó a cabo libre de fertilizante. Las semillas se colocaron sin excepción 1 mm bajo la superficie del suelo.
• Este ensayo se realizó en condiciones naturales (luz natural y temp. ambiente ~20C. ) (Se usó un lote diferente de semillas de semillas conectadas con la Fig. 10).
Con referencia de nuevo a la Fig. 15, se observa que Agrho ExPol 1 (guar catiónico) en condiciones naturales (en comparación con la Fig. 10 en condiciones de invernadero) aporta una cinética de germinación más rápida y la mayor tasa de germinación final a la semilla de Brassica chinensis en comparación con la muestra de control (que no contenía aditivo para suelos).

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un método para disminuir la evaporación de agua del suelo, comprendiendo el método los dos tratamientos de aplicación siguientes: introducir un aditivo a granel en un área de suelo diana; y poner en contacto una capa superior del área de suelo diana con un aditivo de superficie, con lo que el aditivo de superficie forma una capa en la parte superior del suelo, y en el que poner en contacto la capa superior del suelo comprende pulverizar una mezcla acuosa que comprende el aditivo de superficie sobre el suelo, en el que el aditivo a granel se selecciona del grupo que consiste en goma guar sin lavar, goma guar lavada, poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, polietilenglicol), polímeros con extremos encaperuzados con fosfonato, óxido de polietileno, poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, un derivado de cualquiera de los anteriores, y una combinación de cualquiera de los anteriores, y en el que el aditivo de superficie se selecciona de poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, poli(etilenglicol), polímeros con extremos encaperuzados con fosfonato, óxido de polietileno, poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, guar, goma guar no lavada, goma guar lavada, guar catiónico, carboximetil guar (CM guar), hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), carboximetilhidroxipropil guar (CMHP guar), guar catiónico, guar modificado hidrófobamente (HM guar), carboximetil guar modificado hidrófobamente (HMCM guar), hidroxietil guar modificado hidrófobamente (HMHE guar), hidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMHP guar), hidroxipropil guar modificado catiónico (HMHP guar catiónico), carboximetilhidroxipropil guar modificado hidrófobamente (HMCMHPguar), guar catiónico modificado hidrófobamente (HM guar catiónico), cloruro de hidroxipropil trimonio guar, cloruro de hidroxipropil trimonio hidroxipropil guar, almidón, maíz, trigo, arroz, patata, tapioca, maíz ceroso, sorgo, sorgo ceroso, sagú, dextrina, quitina, quitosano, composiciones de alginato, goma xantana, goma de carragenina, goma karaya, goma arábiga, pectina, celulosa, hidroxicelulosa, hidroxialquilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, hidroxietilcelulosa catiónica, almidón catiónico, un derivado de cualquiera de los anteriores, o una combinación de cualquiera de los anteriores.
  2. 2. El método de la reivindicación 1, en el que la etapa de introducir el aditivo a granel en un área de suelo diana comprende: aplicar el aditivo a granel a la superficie del área de suelo diana, mezclar después el aditivo a granel en el área de suelo diana a una profundidad predeterminada, o preparar una mezcla que comprende el aditivo a granel y un suelo de premezcla, y posteriormente poner en contacto la mezcla con el área de suelo diana.
  3. 3. El método de la reivindicación 1, en el que el suelo se selecciona del grupo que consiste en suelo arcilloso, suelo arenoso, suelo limoso, suelo turboso, suelo margoso, suelo calcáreo y cualquier combinación de los mismos, preferiblemente suelo arcilloso.
  4. 4. El método de la reivindicación 1, en el que el suelo es suelo caracterizado por un diámetro medio de partícula (D<50>) de menos de o igual a alrededor de 50 pm, o menos de o igual a alrededor de 25 pm, o menos de o igual a alrededor de 5 pm.
  5. 5. El método de la reivindicación 1, en el que la mezcla acuosa comprende además un adyuvante, tensioactivo, fertilizante, plaguicida, o una combinación de cualquiera de los anteriores.
  6. 6. El método de la reivindicación 1, en el que el aditivo a granel está en una forma semiseca, en el que el aditivo a granel en una forma semiseca es un aditivo a granel que contiene menos del 15 % de humedad o agua.
  7. 7. El método de la reivindicación 1, en el que el aditivo a granel es poli(ácido acrílico).
  8. 8. El método de la reivindicación 1, en el que el aditivo a granel es un polímero según la fórmula:
    en la que n es un número entero de 1 a 1000; en en la que R<1>comprende al menos un grupo fosfonato, grupo silicato, grupo siloxano, grupo fosfato, grupo fosfinato o cualquiera de sus combinaciones; R<2>o R<3>son cada uno independientemente hidrógeno, o un hidrocarburo de C<1>-C<6>ramificado, lineal o cíclico con o sin heteroátomo; M<+>es un contraión o hidrógeno; en la que "D" está ausente, es un grupo hidrocarbonado de C<1>-C<5>lineal o ramificado, un grupo alcoxi de C<1>-C<5>, grupo oxi (-O-), iminilo (-NH-) o iminilo sustituido (-NR-), en el que R un alquilo de C<1>-C<6>, un alcoxilo de C<1>-C<6>, un hidroxilalquilo de C<1>-C<6>, un alcoxialquilo de C<1>-C<6>, o un alquilalcoxilo de C<1>-C<6>.
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