DE602005002260T2

DE602005002260T2 - Verstärkung der Produktivität von Pflanzen durch Verbesserung des Pflanzenwachstumsmediums mit Alkylethern von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer-Surfactants

Info

Publication number: DE602005002260T2
Application number: DE602005002260T
Authority: DE
Inventors: Stanley J. Cherry Hill KOSTKA; Gregor Schuermann
Original assignee: Aquatrols Corp of America Inc; Aquatrol Corp
Current assignee: Aquatrols Holding Co Inc
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2025-04-02
Also published as: AU2005231468B2; ATE371370T1; ES2293567T3; CA2561860A1; DE602005002260D1; CA2561860C; NZ550900A; PL1740043T3; KR20070003997A; JP5015767B2; AU2005231468A1; PT1740043E; EP1740043B1; JP2007531521A; US20050221992A1; WO2005096816A2; US7399730B2; EP1740043A2; WO2005096816A3; DK1740043T3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zur Verstärkung der Produktivität von Pflanzen. Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Bereitstellung eines verbesserten Pflanzenwachstumsmediums in der Pflanzenwurzelzone oder um die Pflanzenwurzelzone durch die Applikation von bestimmten Ethern von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer-Surfactants auf das Medium. Dieses Verfahren ist speziell bei der schnellen Verstärkung der Infiltration von Wasser in das Medium und der Gleichmäßigkeit des Wassers durch das Medium wie auch bei der Verbesserung der Langzeithydrophilie von wasserabweisendem Medium wirksam.
Hintergrund der Erfindung
Die Mehrzahl der Pflanzen erhält den größten Teil ihres Nährstoffbedarfs aus dem Pflanzenmedium, indem sie wachsen. Das Pflanzenwachstumsmedium wird durch sein Vermögen, Ionen auszutauschen, charakterisiert. Pflanzenwurzeln beziehen ihre Nährstoffe aus dem Wachstumsmedium durch den Übergang von Nährstoffionen innerhalb des Mediums zu Stellen an den Wurzeln der Pflanzen. In Abwesenheit eines wässrigen Transfermediums, d.h. Feuchtigkeit, sind Pflanzen nicht fähig, gut zu wachsen oder auch zu überleben.
Landwirte und Agronome müssen mit allen Typen an Pflanzenwachstumsmedien, z.B. Sand, natürliche Erde, Gartenböden und verschiedene Boden-Mimetika, Boden-freie Pflanzenkultursubstrate, die alle allgemein im Folgenden als Boden bzw. Erde bezeichnet werden, arbeiten; allerdings ist wasserabweisender Boden ("water repellent soil" (WRS)) für alle, die auf diesem Gebiet arbeiten, von großem Nachteil. Wasserabweisender Boden verzögert die Wasserinfiltration in die Bodenmatrix; er liegt oft als lokale trockene Flecken ("local dry spots" (LDS)) vor und kann ganze Bereiche der oberen Schichten des Bodensubstrats für eine Wasserpenetration im Wesentlichen unzugänglich machen. Unter Regenfall- oder Bewässerungbedingungen können aus der Wasserabstoßung des Bodens entsetzliche Folgen für die Umwelt resultieren, z.B. Oberflächenablauf oder Lecken von Wasser und wässrigen Zusammensetzungen, die Pestizide und/oder Düngemittel enthalten, in ursprüngliche Gebiete und/oder Trinkwasserreservoire.
Ein Merkmal von Böden, speziell Ackerböden, ist, dass der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens während einer trockenen Periode, d.h., einer Periode von Tagen oder Wochen mit sehr wenig bis keinem Regen, einen sehr niedrigen Level erreichen kann, an welchem Punkt der Boden unfähig wird, durch die Aufbringung von Wasser über Regen oder Berieselung allein wieder befeuchtet zu werden, und somit wird der Boden nicht langer ein akzeptables Pflanzenwachstumsmedium. Unter Fachleuten bedeutet das, dass der Boden unter den kritischen Wassergehalt ("Critical Water Content" (CWC)) gefallen ist.
Das Wasserabweisungsvermögen eines Bodens ist nicht nur eine Funktion des Anfangswassergehalts des Bodens, sondern ist auch eine Funktion der Bodenteilchengröße, z.B. ist Sand für ein Wasserabweisungsvermögen anfälliger als Ton, sowie des Typs an organischem Material, das in dem Boden enthalten ist. Dieses organische Material induziert Wasserabweisungsvermögen in den Böden auf verschiedenen Wegen, z.B. durch Bereitstellung von hydrophoben organischen Substanzen, die aus Pflanzenabfall ausgeleckt sind; organischen Substanzen, die irreversibel getrocknet wurden; und/oder hydrophoben mikrobiellen Nebenprodukten.
Bevor Wasser gleichmäßig in eine Bodenmatrix infiltrieren oder durch diese perkolieren wird, muss ein kontinuierlicher Wasserfilm auf den Bodenpartikeln sein. Mit andere Worten, der Boden muss zuerst angefeuchtet werden, bevor Wasser durch ihn fließen wird. Landwirte haben realisiert, dass der Level des kritischen Wassergehalts modifiziert werden kann und das Wasserabweisungsvermögen dieser Böden durch die Verwendung von Netzmittel-Surfactant-Zusammensetzungen, speziell von Zusammensetzungen, die nicht-ionische Surfactants enthalten, verringert werden kann. Allerdings variiert der Wirksamkeitsgrad bei Surfactant-Chemikalien und -formulierungen signifikant. Um das Wasserabweisungsvermögen zu verbessern und/oder die Infiltration zu verstärken, werden häufig hohe Raten an Netzmitteln angewendet bzw. ausgebracht; solche erhöhten Raten können für Pflanzen schädlich werden. Beispielsweise tendieren die Surfactants, die zur Erhöhung der Feuchtigkeitslevel im Boden verwendet werden, dazu, nicht tief in den Boden einzudringen, d.h., sie bleiben in den oberen Regionen des Bodens und werden schnell biologisch abgebaut, was zahlreiche Ausbringungen erfordert. Darüber hinaus hat die Erhöhung der Konzentration der Surfactants, die derzeitig bei ursprünglich wasserabweisendem Boden als notwendig erachtet wird, einen schweren negativen Einfluss auf die Umgebung, speziell Toxizität für Pflanzengewebe, und hat eine negative Wirkung auf die Pflanzenwachstumseigenschaften des Bodens.
"Obgleich eine steigende Zahl von Forschern von dem Auftreten und den Folgen des Wasserabweisungsvermögens bei einem weiten Bereich von Böden Kenntnis haben, ist dies noch ein vernachlässigtes Gebiet in der Bodenwissenschaft" (Dekker et al., International Turfgrass Society Research Journal, Band 9, 2001, Seiten 498-505).
Landwirte bzw. Agrarwissenschaftler suchen weiter nach einer Zusammensetzung, die, wenn sie auf ein Pflanzenwachstumsmedium aufgetragen ist, welches für eine inakzeptable Trocknung empfindlich ist, i) schnell und gleichmäßig tief in die Mediummatrix penetrieren würde; ii) eine signifikante Rückfeuchtung bzw. Wiederbefeuchtung des Mediums ermöglichen würde, d.h., den kritischen Wassergehalt speziell um die Pflanzenwurzelzone modifizieren würde; iii) eine lang anhaltende Wirkung unter Reduzierung der Notwendigkeit für häufige Anwendungen bereitstellen würde, und iv) bei niedrigeren Konzentrationesleveln als derzeit verwendete Surfactants wirksam waren, wodurch die negativen Einflüsse, die Chemikalien auf die Umgbung haben können, verringert werden.
Die vorliegende Erfindung stellt die oben aufgezählten Vorteile bereit und verstärkt überraschenderweise Pflanzenwachstum, speziell Pflanzendichte, -farbe und -qualität, und zwar ohne die Notwendigkeit von Düngemittelanwendungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine graphische Darstellung der Resultate für die WDPT-Infiltrationszeit, die durch die Tests in Beispiel V erhalten wurden und die in Tabelle V angegeben sind.
2 ist eine graphische Darstellung der Resultate für die MED-Infiltrationszeit, die durch die Tests in Beispiel VI erhalten wurden und die in Tabelle VI angegeben sind.
3 ist eine graphische Darstellung der Resultate für die MED-Infiltration, die bei Straußgras-Rasen erhalten wurden, die in Beispiel VII erläutert sind und in Tabelle VII angegeben sind.
4-6 sind graphische Darstellungen der Straußgras-Rasen-Qualitätsresultate, die durch die Tests in Beispiel VIII erhalten wurden und in den Tabellen VIIIA, B und C angegeben sind.
Die 7 und 8 sind graphische Darstellungen der Volumenprozente an Wasser und der Präzipitationsresultate, die durch die Tests an Fairway-Rasen, die in Beispiel XIII erläutert sind, erhalten wurden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verstärkung der Pflanzenproduktivität durch Verbesserung bestimmter wünschenswerter Charakteristika des Pflanzenwachstumsmediums bereit. Das Verfahren besteht in der Anwendung einer wirksamen Menge einer Zusammensetzung, die einen C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer umfasst, auf das Medium. Diese Zusammensetzungen weisen unerwarteterweise deutlich erhöhte wässrige Rückfeuchtungsinfiltrationsraten, -tiefen und -langlebigkeit, speziell bei wasserabweisendem Boden, im Vergleich zu dem früher auf diesem Fachgebiet Erreichten auf.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich spezifisch auf die Entdeckung, dass Pflanzenwachstumsmedium durch den Zusatz einer biologisch wirksamen effektiven Menge von C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer zu dem Medium deutlich verbessert werden kann. Es wurde festgestellt, dass diese Surfactants es möglich machen, dass Feuchtigkeit schnell und tief in die Mediummatrix eindringt, und dass sie eine signifikante Rückfeuchtung eines ursprünglich trockenen Mediums, speziell eines Mediums, das als in hohem Maße wasserabweisend identifiziert wurde, realisieren können. Diese Zusammensetzungen weisen auch eine langsamere biologische Abbaufähigkeit auf als die der Hydroxyl-terminierten Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren und stellen somit inhärente Eigenschaften einer langsamen Freisetzung bereit. Schließlich und überraschenderweise produziert das resultierende Wachstumsmedium Pflanzen, speziell Monocotylen, und ganz speziell Gräser mit enorm verbesserter Qualität und Dichte im Vergleich zu denen, die mit den ähnlichen, im Stand der Technik verwendeten, landwirtschaftlichen Hydroxyl-terminierten Methyloxiran-Oxiran-Copolymer-Netzmitteln erhalten werden.
Zusätzlich wurde festgestellt, dass Zusammensetzungen, die diese Verbindungen enthalten, über einen weiten Konzentrationsbereich hochwirksam sind, was bei der Erreichung eines maximalen agronomischen und/oder hydrologischen Nutzens von kritischer Bedeutung ist, während gleichzeitig negative Umwelteinflüsse minimiert werden.
C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren können in einfacher Weise durch auf dem Fachgebiet bekannte Veretherungsverfahren, wie z.B. das, das im US-Patent Nr. 4 922 029 gelehrt wird, erreicht werden. Als spezifisches Beispiel wird die Umwandlung eines Methyloxiran-Oxiran-Copolymers, das eine Hydroxylterminierung hat, in einen Methylether des Copolymers in einfacher Weise durchgeführt, indem es mit Natriumhydroxid und Methylchlorid umgesetzt wird, obgleich es möglich ist, metallisches Natrium anstelle des Natriumhydroxid und/oder andere Methylhalogenide oder Dimethylsulfat anstelle von Methylchlorid zu verwenden. In jedem Fall wird die Methyletherbildung durch die Bildung eines Salzes als Nebenprodukt, das von dem Produkt abgetrennt wird, begleitet. Das Salz kann durch herkömmliche Mittel, z.B. Filtration, Dekantieren, Extraktion und/oder Destillation abgetrennt werden. In einigen Fällen ist es vorteilhaft, die Methylierung in zwei oder mehr Schritten mit einer Salzabtrennung nach jedem Schritt durchzuführen.
Im Stand der Technik wurde vorgeschlagen, dass Ether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren als Lösungsmittel, industrielle Reinigungsmittel, hydraulische Flüssigkeiten, Beschleuniger oder Katalysatoren für ionische organische Reaktionen, Gleitmittel für synthetische Textilien, Solubilisierungsmittel für anorganische Salze und Adjuvantien zur Verstärkung der pestizidalen, d.h., schädlichen Aktivität in Blattanwendungen – die Antithese der vorliegenden Erfindung – verwendet werden können; allerdings sind die Rückfeuchtungsverbesserungen, die durch Anwendung bzw. Ausbringung der Verbindungen dieser Erfindung auf Pflanzenwachstumsmedium und/oder wasserabweisende Böden verwirklicht werden und die resultierende Erhöhung in der Qualität und Dichte der Pflanzen, die eine solche verbesserte Mediummatrix verwenden, vollständig unerwartet, da es im Stand der Technik nichts gibt, was nahe legt, dass C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren in einer solchen Art verwendet werden könnten oder derartige überraschende Resultate erzielen würden.
Die C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren der vorliegenden Erfindung umfassen vor einer Veretherung die geradkettigen polymeren Glycole, die z.B. durch die Addition von Ethylenoxid an Propylenoxid erhalten werden. Die Polymethyloxirankerne, die hydrophob sind, haben Einheiten von wenigstens etwa 9 und haben massenmittlere Molekulargewichte im Bereich von etwa 950 bis etwa 4.000. Das Oxiran wird mit etwa 10 Gewichtsprozent bis etwa 80 Gewichtsprozent an den Kern addiert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das massenmittlere Molekulargewicht des Polymethyloxirankerns etwa 1500 bis etwa 2000 mit einer Oxiranaddition von etwa 20 bis etwa 40 Gewichtsprozent.
Auf dem Fachgebiet wurde beobachtet, dass die Bodenbenetzungsgeschwindigkeit mit Erhöhung des hydrophoben Molekulargewichts und Abnahme des HLB-Werts innerhalb jedes bestimmten Hydroxyl-terminierten Methyloxiran-Oxiran-Copolymer-Strukturtyps, d.h., die ge raden Copolymere, die Umkehrcopolymeren, die Copolymeren auf Diamin-Basis und die Umkehrpolymeren auf Diamin-Basis; leicht zunimmt (die Benetzungszeit nimmt ab).
Anders ausgedrückt, im Allgemeinen zeigen Hydroxyl-terminierte Methyloxiran-Oxiran-Surfactants mit einem niedrigeren HLB-Wert und einem höheren durchschnittlichen Molekulargewicht die kürzesten Infiltrationszeiten durch eine Säule mit hydrophobem Boden. Dieser Trend gilt für alle vier Surfactant-Strukturtypen, und es wird erwartet, dass er für die Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren dieser Erfindung gilt.
Die bevorzugten Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren zur Verwendung in dieser Erfindung sind solche, die einen HLB-Wert von kleiner als oder gleich 10, ein durchschnittliches Molekulargewicht von 2.000 bis 8.000 und einen Prozentwert der Hydrophilie von weniger als 10 bis 40 haben. Die am meisten bevorzugten Blockcopolymere sind solche, die einen HLB-Wert von kleiner als oder gleich 10, ein durchschnittliches Molekulargewicht von 2.000 bis 8.000 und eine prozentuale Hydrophilie von weniger als 10 bis 20 haben.
Die Konzentration der Polymerether-Netzmittelzusammensetzungen dieser Erfindung in den wässrigen Formulierungen, die auf das Pflanzenwachstumsmedium aufzubringen sind, ist nicht kritisch. Konzentrationen der Netzmittelzusammensetzung von bis zu 200.000 ppm werden in dieser Erfindung in Betracht gezogen, da solche Konzentrationen für die meisten Pflanzen unschädlich sind. Somit wird die Konzentration des Polymer-Netzmittels in wässrigen Formulierungen im Bereich von etwa 200.000 bis etwa 2 ppm, vorzugsweise von etwa 120.000 bis etwa 5 ppm, reichen.
Es wurde festgestellt, dass die wirksamsten Ausbringungsraten bzw. Anwendungsraten der Polymerether auf Pflanzenwachstumsmedien im Bereich von etwa 0,001 bis etwa 128 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß; vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 32 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß, und am bevorzugtesten von etwa 0,2 bis etwa 16 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß liegen. Diese Ausbringungsraten stellen einzelne Ausbringungen bzw. Anwendungen oder die kumulativen Mengen, die aus mehreren Anwendungen resultieren, innerhalb eines begrenzten, aber biologisch wirksamen Zeitraums dar.
Eines der überraschenden Merkmale der Verwendung dieser Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymer-Zusammensetzung ist die herausragende Wirksamkeit bei sehr niedrigen Konzentrationen: eine äußerst wünschenswerte umweltfreundliche Eigenschaft. In jedem Fall werden geeignete Konzentrationslevel leicht von Fachleuten bestimmt werden.
Außerdem besteht bei Hydroxyl-terminierten Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren die Tendenz, dass sie auf dem Feld ziemlich schnell durch Mikroben biologisch abgebaut werden, welche eine biosynthetische Fähigkeit entwickelt haben, sie zu nutzen. Die Mikroorganismen greifen die Hydroxylgruppen von jedem Ende an. Sie scheinen die Molekülkette nicht zwischen den Repetierblöcken zu spalten. Es wurde festgestellt, dass, wenn die Hauptkette dieser Methyloxiran-Oxiran-Copolymere als Alkylether terminiert ist, eine weniger schnelle biologische Abbaubarkeit auftritt, was in einem Phänomen der langsamen Freisetzung resultiert. In der Tat wur de festgestellt, dass der biologische Abbau der Methylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymere ziemlich moderat ist, d.h., etwa 30 bis 40% CO₂ nach 28 Tagen.
Resultate, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung erzielt wurden, werden unten beispielhaft angeführt; zunächst werden jedoch Definitionen und die Testverfahren, die verwendet wurden, erläutert.
Das allgemein anerkannte Verfahren zur Klassifizierung des Wasserabweisungsvermögens von Böden ist das unter Verwendung des Wassertröpfchenpenetrationstests (Water Droplet Penetration Test (WDPT)). Bei diesem Test werden Tropfen von destilliertem Wasser auf die geglättete Oberfläche einer Bodenprobe platziert, und die Zeit, die vergeht, bis die Tropfen vollständig absorbiert sind, wird bestimmt. Alle WDPTs werden unter kontrollierten Bedingungen üblicherweise bei einer konstanten Temperatur von etwa 20°C und bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von etwa 50% durchgeführt. Diese Tests werden normalerweise wenigstens dreimal wiederholt.
Um den WPDT an Feldproben durchzuführen, werden Bodenkerne mit einer 2 cm-Bodensonde in einer Tiefe von 15 cm gesammelt. Für jede Parzelle werden fünf Kerne gesammelt. Die Kerne werden für 2 Wochen bei Raumtemperatur getrocknet. Die Kerne werden horizontal auf einen Arbeitstisch gelegt und mit einer Pipette wird ein 35 Mikroliter-Tropfen destilliertes Wasser verteilt und in 1 cm-Intervallen entlang des Kerns platziert, beginnend an der Deckschicht-Luft-Grenzfläche und endend bei 6 cm. Es wird eine Stoppuhr verwendet, um die Zeit (in Sekunden) zu bestimmen, die es dauert, bis der Wassertropfen vollständig in den Bodenkern eingedrungen ist. Obgleich das Wasserabweisungsvermögen eine relative Eigenschaft ist, die in der Intensität schwankt, ist auf dem Fachgebiet allgemein anerkannt, dass ein Boden als wasserabweisend anzusehen ist, wenn der WPDT fünf Sekunden überschreitet. Dies erlaubt es, dass Böden qualitativ klassifiziert werden und als entweder benetzbar oder wasserabweisend bezeichnet werden. Die vorliegende Erfindung ist speziell bei der schnellen Erhöhung der Hydrophilie von wasserabweisendem Boden wirksam.
Ein anderes Verfahren, das verwendet wird, um den Grad des Wasserabweisungsvermögens eines Pflanzenwachstumsmediums zu bestimmen, ist der "Molarity of Ethanol Droplet"-Test (MED). Dieser Test bestimmt die Molarität, bei der ein wässriges Ethanoltröpfchen einen Boden in 10 Sekunden infiltrieren wird. Da dies eines der einfachsten und am wenigsten Zeit in Anspruch nehmenden Verfahrens zur Bestimmung des Wasserabweisungsvermögens ist, wird es üblicherweise verwendet. Es basiert auf der Tatsache, dass Ethanol bei steigender Konzentration den Flüssigkeit-Substrat-Kontaktwinkel verringert und dadurch die Infiltrationsrate in den Boden erhöht. So werden hydrophobe Überzüge auf Wachstumsmediumspartikeln rasch durch Ethanol befeuchtet, und die Fähigkeit des Mediums, zu benetzen, nimmt zu, wenn die Konzentration an Ethanol in der wässrigen Lösung zunimmt. Das Wasserabweisungsvermögen kann beginnen, zu einem Problem zu werden, wenn die Molarität etwa 2,1 übersteigt und wird als ein schwerwiegendes Problem angesehen, wenn sie über 3,0 liegt.
Ein einfacher Labortest, der "Stohhalm-Test" bzw. "Straw Test", der von Aquatrols Corporation of America entwickelt wurde, kann verwendet werden, um die Anfangswirksamkeit einer Netzmittelzusammensetzung auf wasserabweisendem Boden aufzuzeichnen. (International Turfgrass Society Research Journal 7. Intertec Pubishing corp. 1993, Kapitel 67, Seiten 485-488). Der Strohhalm-Test besteht darin, klare Plastiktrinkhalme (19 cm lang und 0,5 cm Durchmesser) zu nehmen und diese in der Mitte zu falten, so dass eine scharfe "V"-Form erhalten wird, d.h., keine flachen Falten. Es wird Klebeband verwendet, um die zwei Arme des Strohhalms in dieser "V"-Position zu halten. Ein Arm des Strohhalms wird mit hydrophobem Boden gefüllt, während der Strohhalm leicht auf eine feste Oberfläche geklopft wird, um ein gleichmäßiges Absetzen des Bodens in den Strohhalm sicherzustellen. Die resultierende Bodensäule wird mit Baumwolle zugestöpselt, und die Strohhalme werden auf einem flachen Träger angeordnet. Testlösungen mit ausgewählten Konzentrationen werden einzeln mit einer Pasteur-Kapillarpipette in jeden der leeren Arme der Strohhalme eingeführt. Der Arm, der die Säule aus hydrophobem Boden enthält, wird horizontal auf die Trägeroberfläche gelegt; das Klebeband wird entfernt und der Arm wird in Richtung der Trägeroberfläche gesenkt, bis der Arm in einem 25°-Winkel zur Oberfläche ist.
An der Oberfläche wird ein Keil oder Träger fixiert, um sicherzustellen, dass der Winkel des Strohhalms während des Tests aufrecht erhalten wird. Eine Stoppuhr wird gestartet, sobald eine Testlösung mit dem hydrophoben Boden in Kontakt kommt, und die Zeit wird aufgezeichnet, die benötigt wird, um eine Länge von 6 cm der Bodensäule zu befeuchten. Üblicherweise wird destilliertes Wasser als Standard verwendet. Dieser Strohhalm-Test ist gegenüber Konzentrationen, die so niedrig wie 10 ppm sind, empfindlich.
Es gibt ein Verfahren zur Evaluierung von Feldparzellen, speziell Rasengrasfeld-Parzellen, für Landwirte und/oder Forscher auf dem Gebiet der Agrarforschung, um den Pflanzen in jedem Behandlungsbereich ein numerisches "Qualitäts"-Rating zuzuordnen. Ein Qualitäts-Rating basiert in großem Umfang auf der Erfahrung des Landwirts/Forschers, berücksichtigt aber auch eine Unzahl von Faktoren. Betrachtete Faktoren umfassen Rasenfarbe, -dichte, -turgeszenz, Fehlen einer Erkrankung oder lokalisierter trockener Flecken und wie aufrecht die Blattspreiten stehen. Ratings basieren im Allgemeinen auf einer Skala von 1 bis 9, und dies ist auch die Skala, die in den folgenden Beispielen verwendet wird, wobei 1 ein toter/brauner Rasen wäre, 6,5 ein minimal akzeptables Rating für Golf oder andere Fälle für feinen Rasen wäre und 9 die höchstmögliche Rasenqualität wäre.
Mit dem Ausdruck "zur Rückbefeuchtung wirksame Menge" ist gemeint, dass die Menge des Alkylethers des Methyloxiran-Oxiran-Copolymers, die in Kontakt mit dem Boden ist, so ist, dass es eine messbare Verstärkung der Benetzungseigenschaften des Bodens gibt.
Mit dem Ausdruck "biologisch wirksame, effektive Menge" ist gemeint, dass die Menge des Alkylethers des Methyloxiran-Oxiran-Copolymers, das mit dem Boden in Kontakt ist, so ist, dass es eine messbare Verstärkung des Pflanzenwachstums, z.B. der Qualität und/oder der Dichte, die aus der Verwendung des behandelten Bodens resultiert, gibt.
Außer in den Durchführungsbeispielen oder wo es anders angegeben ist, sind alle Zahlen, die Mengen an Ingredientien oder Reaktionsbedingungen, die hierin verwendet werden, ausdrücken, so zu verstehen, als wären sie in allen Fällen mit dem Ausdruck "etwa" modifiziert. Alle Messungen in Unzen sollen Fluidunzen wiedergeben, wenn nichts anderes angegeben ist.
Die Erfindung wird nun anhand einer Reihe spezifischer Beispiele beschrieben, welche lediglich als für die Verfahren und Zusammensetzungen dieser Erfindung erläuternd anzusehen sind und nicht als beschränkend für den Umfang derselben anzusehen sind. Alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
Es wurde eine Soxhlet-Extraktion im Mikromaßstab an wasserabweisenden Bodenproben durchgeführt, wobei ein im Handel erhältliches Hydroxy-terminiertes Methyloxiran-Oxiran-Copolymer (im Folgenden als Vergleichsprodukt 1 aka CP1 identifiziert) und ein Methylether eines Methyloxiran-Oxiran-Copolymers (hierin als ACA identifiziert), beide mit einem Molekulargewicht von etwa 2500, an wasserabweisenden Bodenproben verwendet wurden, um die relative Fähigkeit der Verbindungen zu bestimmen, Komponenten einer Bodenprobe zu solubilisieren.
Hydrophober Boden wurde von einer Stelle in New Jersey Pine Barrens erhalten und in einem Konvektionsofen für sieben Tage bei 70°C getrocknet. Der Boden wurde dann gesiebt, um unerwünschtes Lockermaterial zu entfernen und eine Partikelgröße von weniger als 500 Mikrometer zu erreichen. Etwa 2,50 Gew.-% Surfactant wurde auf den Boden geladen und lufttrocknen gelassen.
Es wurde eine Soxhlet-Extraktionsapparatur im Mikromaßstab aufgebaut, die drei Hauptkomponenten umfasste, d.h., eine zentrale Kammer zur Aufnahme einer Celluloseextraktionsprobenhülse mit einem Seitenarm zum Siphonieren von Lösungsmittel und zum Extrahieren zurück in einen Destillationsrundkolben, an welchem die zentrale Kammer montiert ist. Der Destillationskolben hat einen Seitenarm, der die Dämpfe zu einem Kühler trägt, welcher direkt oberhalb der zentralen Kammer montiert und an dieser befestigt ist.
Vier Gramm des mit Surfactant-behandelten Boden wurden in die 10 × 50 mm-Hülse gegeben und mit destilliertem Wasser als Lösungsmittel unter Verwendung der obigen Apparatur extrahiert. Die Hülse wird zuerst in die zentrale Kammer gegeben, und das Wasser wird in Destillationskolben erhitzt. Die Dampfe steigen durch den Seitenarm des Kolbens und treten in den Kühler ein, wo sie sich verflüssigen, tropfen von der Spitze des Kühlers in die Hülse, welche den mit Surfactant behandelten Boden enthält. Die Flüssigkeit bleibt in der zentralen Kammer, nimmt an Volumen zu und extrahiert Material aus dem behandelten Boden, bis die Flüssigkeit den oberen Teil des Seitenarms erreicht. An diesem Punkt bewirkt der hydrostatische Druck im Inneren der Kammer, dass das Wasser und der Extrakt zurück in den Destillationskolben ablaufen. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis der gesamte Extrakt aus dem behandelten Boden entfernt ist. Das Standard-Vorgehen für dieses Verfahren besteht darin, eine Stunde extrahieren zu lassen. Eine Analyse des prozentualen Anteils an Feststoffen wurde eingesetzt, um die Menge an nicht-flüchtigem Material zu quantifizieren, die aus dem mit Surfactant behandelten Boden entfernt worden war. Diese Daten wurden dann in den Prozentwert der Ausbeute umgewandelt, welcher das Verhältnis der extrahierten Menge gegenüber der Gesamtmenge an Surfactant, die hätte extrahiert werden können, ausgedrückt als Prozent, ist. Die Resultate sind in Tabelle I unten angegeben. Tabelle I

Produkt Prozent Ausbeute

CP1 84,74

ACA 200,86
Die obigen Resultate zeigen, dass mehr Feststoffe aus dem hydrophoben Boden extrahiert wurden, der mit dem Methylether eines Methyloxiran-Oxiran-Copolymers, d.h. ACA, behandelt worden war, als aus dem Boden extrahiert wurden, der mit dem Methyloxiran-Oxiran-Copolymer behandelt worden war, welches Hydroxy-terminiert war. Überraschenderweise wurden mehr Feststoffe aus dem mit ACA behandelten Boden extrahiert als ursprünglich auf den Boden aufgeladen worden waren. Offensichtlich verstärkt das Methylether-terminierte Copolymer die Löslichkeit von bestimmten Verbindungen im Boden und erleichtert somit ihre Entfernung durch Extraktion.
Beispiel II
Der wasserabweisende Boden, der in den folgenden Tests eingesetzt wird, wird hergestellt, indem ein hydrophiler Sand mit Octadecyltrichlorsilan (OTS) beschichtet wird, wie es von Bauters et al., 1998, Soil Sci. Soc. Am. J. 62: 1185-1190, beschrieben wurde.
Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Strohhalm-Tests wird die Zeit in Sekunden bestimmt, die destilliertes Wasser benötigt, um durch eine 6 cm-Säule dieses wasserabweisenden Bodens zu penetrieren, und zwar erfolgte die Bestimmung in drei Wiederholungen.
Die Resultate sind in Tabelle II angegeben. Tabelle II

Behandlung Wiederholung 1 Wiederholung 2 Wiederholung 3 Mittelwert

Destilliertes Wasser 604.800 s 691.200 s 604.800 s 633.600 s
Diese Zahlen geben die Basislinien-Hydrophobie dieses Mineralbodens an und dienen als Kontrolle bei der Quantifizierung der Leistungsfähigkeit von getesteten Netzmittelzusammensetzungen.
Da die Werte für die Infiltrationszeit, die mit dem vorliegenden, oben hergestellten Mineralboden erhalten wurden, alle sieben Tage überschreiten (86.400 Sekunden pro Tag), ist dieser Boden offensichtlich extrem hydrophob, d.h., klar wasserabweisend.
CP1 und ACA werden in den unten angegebenen Konzentrationen unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Strohhalm-Tests untersucht, um die Fähigkeit der Surfactants, die Infiltration-Benetzungszeit der Säule aus wasserabweisendem Boden, die oben beschrieben wurde, zu bestimmen. Die Resultate der Tests sind in der Tabelle IIA unten angegeben. Tabelle IIA

Produkt Gesamtkonzentration in Wasser (ppm)

8000 6000 4000

ACA 24,86 55,33 76,33

CP1 44,80 62,33 97,33
Beispiel III
Es wird eine zweite Reihe von Strohhalm-Tests durchgeführt, wobei ein extrem wasserabweisender Boden verwendet wird, der durch Beschichten eines Basissandes, ausgewählt aus einer anderen, aber ähnlichen Charge wie der in Beispiel II verwendeten, mit Octadeyltrichlorsilan (OTS), wie in Beispiel II beschrieben.

CP1 und ACA werden in den unten angegebenen Konzentrationen erneut unter Verwendung des Strohhalm-Tests untersucht, um die Fähigkeit der Surfactants zu ermitteln, die Infiltrations-Benetzungsrate eines zweiten wasserabweisenden Bodens, der oben beschrieben wurde, zu beeinflussen. Jeder Test wird dreimal wiederholt. Die Resultate der Tests sind in der Tabelle III unten in Sekunden angegeben. Tabelle III

Produkt		Gesamtkonzentration in Wasser (ppm)

		8000	6000	4000

ACA	Wiederholung 1	145	150	285
	Wiederholung 2	189	155	122
	Wiederholung 3	175	220	201
	Mittelwert	170	175	202
CP1	Wiederholung 1	227	320	375
	Wiederholung 2	147	220	219
	Wiederholung 3	370	340	315
	Mittelwert	248	293	303

Beispiel IV
Eine dritte Serie von Strohhalm-Tests wird unter Verwendung eines anderen in hohem Maße wasserabweisenden Bodens durchgeführt, der einzeln durch Auswahl einer dritten Charge von Basissand, ähnlich dem in den Beispielen II und III oben verwendeten Chargen, und Behandeln desselben mit OTS, wie in Beispiel II oben beschrieben, hergestellt wurden.
CP1 und ACA werden in Konzentrationen von 8000 ppm erneut unter Verwendung des Strohhalm-Tests untersucht, um ihre Fähigkeit zu ermitteln, die Infiltrations-Benetzungsrate des dritten wasserabweisenden Bodens, der oben beschrieben wurde, zu beeinflussen. Der Test wird sechsmal wiederholt. Die Resultate der Tests sind in Tabelle IV unten in Sekunden angegeben. Tabelle IV

Produkt Wiederh. 1 Wiederh. 2 Wiederh. 3 Wiederh. 4 Wiederh. 5 Wiederh. 6 Mittelwert

ACA 10 11 15 14 8 18 12,67

CP1 41 30 28 23 24 42 31,33
Die obigen Resultate des Strohhalm-Tests zeigen die herausragenden und unerwarteten Zunahmen bei den Infiltrationsraten, die mit dem Methylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren dieser Erfindung im Vergleich zu ähnlichen Hydroxy-terminierten Copolymeren bei den getesteten Konzentrationen erzielt werden, wenn sie auf den wasserabweisenden Boden aufgetragen werden.
Beispiel V

Feldversuche wurden mit einem nativen Sandboden durchgeführt, um die relative Wirkung auf das Wasserabweisungsvermögen im Boden zu vergleichen, das mit ACA, dem Methylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer von Beispiel I erzielt wird, gegenüber dem, das mit einem handelsüblichen Surfactant erhältlich ist, welches eine 95:5%-Mischung eines Hydroxy-terminierten polymeren Polyoxyalkylen und Oxoalkenyl-Hydroxy-Polyoxyalkandiyl als Boden-Surfactant ist (im Folgenden als Vergleichsprodukt 2 aka CP2 bezeichnet). CP2 wurde mit einer Rate von 6 Unzen/1000 Quadratfuß aufgetragen, und ACA wurde in Raten von 2, 4, 6 und 8 oz (Unzen)/1000 Quadratfuß aufgetragen. Jede Behandlung wurde über einen ungeführen Zeitraum von vier Monaten monatlich angewendet. Die Versuche wurden an Straußgras mit Fairway-Höhe durchgeführt. Zweitausend Einzeldatenpunkte wurden alle zwei Wochen gesammelt, insgesamt etwa 18.000 Datenpunkte. Die Infiltrationszeiten für die Proben wurden durch das WDPT-Verfahren bestimmt. Die gemittelten Resultate dieser Feldversuche sind in Tabelle V angegeben und in 1 als Infiltrationszeiten in Sekunden versus Tage nach Anfangsbehandlung (DAT) graphisch dargestellt. Tabelle V WDPT-Infiltrationszeiten (s)

Produkt/DAT	11	30	45	58	72	86	100	114	125
CP2 @ 6 Unzen	122	191	124	137	116	79	95	62	57
ACA @ 2 Unzen	272	271	120	169	140	105	41	82	28
ACA @ 4 Unzen	212	168	54	102	54	57	19	40	10
ACA @ 6 Unzen	94	156	43	45	77	28	9	38	10
ACA @ 8 Unzen	138	252	34	31	21	18	13	8	8

Beispiel VI

Es wurde ein Satz von Feldversuchen durchgeführt, um die relative Wirkung auf das Wasserabweisungsvermögen bei Boden, der mit ACA, dem Methylether des Methyloxiran-Oxiran-Copolymers von Beispiel I realisierbar ist, gegenüber a) einer Kontrolle und b) derjenigen, die mit einem handelsüblichen Surfactant erhalten wird, welches ein Produkt ist, das 100% Hydroxy-terminierte polymere Polyoxyalkylene ist (Vergleichsprodukt 3, im Folgenden als CP3 bezeichnet), zu vergleichen. CP3 wurde mit einer Rate von 6 Unzen/1000 Quadratfuß angewendet, und ACA wurde in Raten von 2, 4 und 6 Unzen/1000 Quadratfuß angewendet. Dieser Versuch wurde an einer USGA-Spezifikations-Sandwurzelzone, die wasserabweisend war, durchgeführt. Der Rasentyp war Straußgras. Über einen Zeitraum von vier bis viereinhalb Monate wurden 2000 Einzeldatenpunkte alle zwei Wochen gesammelt, etwa 18.000 Datenpunkte insgesamt. Die Infiltrationszeiten für die Proben wurden durch das MED-Verfahren bestimmt. Die aus diesen Feldversuchen gemittelten Resultate sind in Tabelle VI angegeben und in 2 als Wasserabweisungsvermögen (Molarität) versus Daten graphisch dargestellt. Tabelle VI Wasserabweisungsvermögen (Molarität)

Produkt/Datum	Jun 8	Jun 22	Jul 6	Jul 20	Aug 3	Aug 17	Aug 31	Sep 14	Sep 28	Okt 12	Okt 26
Kontrolle	3,8	3,7	2,9	2,3	3,1	3,7	3,4	3,1	3,6	3,5	3,6
CP3 @ 6 Unzen	3,7	3,0	2,4	2,1	2,5	2,7	2,3	2,5	2,9	3,2	3,2
ACA @ 2 Unzen	3,7	3,3	2,9	2,2	2,5	2,4	2,3	2,3	2,7	2,9	3,0
ACA @ 4 Unzen	3,6	2,2	2,0	1,4	2,1	1,5	2,1	1,8	2,1	2,6	2,9
ACA @ 6 Unzen	3,7	1,9	1,9	1,0	1,7	1,3	1,5	1,5	1,9	2,2	2,7

Die Beispiele V und VI veranschaulichen die Überlegenheit des Methylethers des Methyloxiran-Oxiran-Copolymers gegenüber den CP2- und CP3-Technologien bei der Verringerung und der Behandlung des Boden-Wasserabweisungsvermögens. Die Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymere dieser Erfindung können in deutlich niedrigeren Raten als die der CP2- und CP3-Surfactants ausgebracht bzw. angewendet werden und erreichen noch eine Leistungsfähigkeit, die gleich derjenigen solcher im Handel verfügbaren Copolymer-Surfactants ist und diese sogar übersteigt. Die Versuche zeigen auch, dass die Wirksamkeit bei der Verringerung des Boden-Wasserabweisungsvermögens mit der Behandlungsrate in Korrelation steht, d.h., wenn die Rate des Methylethers des Methyloxiran-Oxiran-Copolymers zunimmt, nimmt auch die Wirksamkeit bei der Verringerung des Boden-Wasserabweisungsvermögens zu.
Beispiel VII

Ein viermonatiger Feldversuch wurde an einem Rasen auf wasserabweisendem Sand, angelegt entsprechend den Spezifikationen der U.S. Golf Association (USGA), durchgeführt. Der Rasentyp war Straußgras. Der Versuch wurde entwickelt, um die Wirksamkeit von ACA im Vergleich zu der, die durch die Verwendung eines handelsüblichen Surfactant bei der Bereitstellung einer Verringerung des Wasserabweisungsvermögens über eine Saison für dieses anfänglich wasserabweisende Rasenmedium zu bestimmen. Das im Handel verfügbare Vergleichs-Surfactant war eine Zusammensetzung, von der angenommen wird, dass sie eine Mischung 90:10 eines Hydroxy-terminierten, geradkettigen Methyloxiran-Oxiran-Copolymers mit 10% Hydrophilie, einem Molekulargewicht von etwa 2.000 und einem HLB-Wert von 3 und einem Alkoholethoxylat ist. Dieses im Handel verfügbare Surfactant wird im Folgenden als Vergleichsprodukt 4 aka CP4 identifiziert. ACA wurde während der Jahreszeit (Saison) viermal mit 4 Unzen/1000 Quadratfuß aufgebracht. CP4 wurde mit einer Rate von 8 Unzen/1000 Quadratfuß zum Beginn des Versuchszeitraums und eine Woche später angewendet bzw. aufgebracht. Die Resultate für das Wasserabweisungsvermögen dieser Tests über die viermonatige Saison, bestimmt durch das MED-Verfahren, sind in Tabelle VII unten angegeben und in 3 graphisch dargestellt. Tabelle VII

Produkt/Wochen	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
Kontrolle	2,9	2,8	2,9	2,7	2,8	2,9	2,6	2,6	2,7	2,9	3,0
CP4	3,0	0,8	1,4	1,6	1,7	2,0	2,3	2,3	2,3	2,7	2,6
ACA	3,0	1,8	2,5	1,2	1,7	1,1	1,4	1,4	1,8	1,9	2,4

Obgleich die Behandlung mit höherer Rate im Allgemeinen eine größere Anfangsverringerung beim Bodenabweisungsvermögen lieferte, nahm ihre Wirksamkeit mit Fortschreiten der Saison eher schnell ab.
Die obigen Resultate sind für die verstärkte, länger anhaltende Reduzierung des Wasserabweisungsvermögens typisch, welche durch die Verwendung von mehreren Anwendungen mit niedriger Rate mit den Alkylethern von Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren erreicht werden kann, im Gegensatz zu getrennten Anwendungen mit hoher Rate einer Surfactant-Formulierung eines handelsüblichen Hydroxy-terminierten Methyloxiran-Oxiran-Copolymers.
Beispiel VIII

Es wurden Feldversuche an einer wasserabweisenden Rasenmischung gemäß USGA-Spezifizierung durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren dieser Erfindung eine messbare Wirkung auf die Qualität des Pflanzenwachstums haben und, wenn dies der Fall ist, zu welchem Ausmaß. Zu Vergleichszwecken wurden auch Resultate für Parzellen ohne Surfactant-Behandlung und für Parzellen, die Ausbringungen bzw. Anwendungen von CP2 erhalten hatten, gemessen. Der Rasen, der Gegenstand der Versuche war, war ursprünglich mit "Crenshaw"-Flechtstraußgras gesät worden. Die Resultate sind in den Tabellen VIIIA, VIIIB und VIIIC angegeben und graphisch in den 4 bis 6 dargestellt, die das "Qualitäts"-Rating für den Rasen alle zwei Wochen nach Behandlung (WAT) zeigen. Die Anwendungsraten bzw. Ausbringungsraten waren wie in den Tabellen und Figuren angegeben. Jedes Surfactant wurde während der Jahreszeit bzw. der Saison viermal angewendet. Tabelle VIIIA

Produkt/WAT	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
Kontrolle	6,9	6,3	6,5	6,1	5,5	5,6	5,4	5,4	5,6	5,6
CP2 @ 4 Unzen	7,3	6,8	6,8	6,9	6,8	6,5	6,6	6,4	6,3	6,5
CP2 @ 6 Unzen	7,1	6,8	6,9	6,9	6,8	6,5	6,8	6,6	6,4	6,4
ACA @ 2 Unzen	7,3	6,9	6,9	6,8	6,4	6,3	6,6	6,4	6,3	6,3
ACA @ 4 Unzen	7,1	7,3	6,9	6,9	6,5	6,8	6,8	6,8	6,6	6,4
ACA @ 6 Unzen	7,1	7,0	7,1	7,4	7,4	7,1	7,1	7,4	7,0	6,9

Tabelle VIIIB und Tabelle VIIIC zeigen zusammen mit ihren jeweiligen graphischen Darstellungen, die in den 5 und 6 gezeigt sind, die Anzahl an Wochen nach Behandlung in Zwei-Wochen-Intervallen, die der Straußgras-Rasen ein Qualitäts-Rating von 6,5 oder höher bzw. 7,0 oder höher aufrecht hielt. Tabelle VIIIB

Produkt Wochen nach Behandlung mit Qualitäts-Rating von 6,5 oder höher

Kontrolle 2

CP2 @ 6 Unzen 16

ACA @ 2 Unzen 8

ACA @ 4 Unzen 18

ACA @ 6 Unzen 20

Tabelle VIIIC

Produkt Wochen nach Behandlung mit Qualitäts-Rating von 7,0 oder höher

Kontrolle 1

CP2 @ 6 Unzen 2

ACA @ 2 Unzen 2

ACA @ 4 Unzen 4

ACA @ 6 Unzen 18
Die obigen Resultate zeigen die signifikante Verbesserung der Rasenqualität, die durch die Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren der vorliegenden Erfindung erhalten und aufrecht erhalten werden können, im Vergleich zu den Resultaten, die mit den engsten Methyloxiran-Oxiran-Copolymer-Homologen, d.h., den Hydroxy-terminierten Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren, erhalten werden. Wenn die Anwendungsrate erhöht wird, nimmt nicht nur das Qualitäts-Rating zu, sondern das Qualitäts-Rating erhöht sich bei Raten von vier und sechs Unzen pro 1000 Quadratfuß dramatisch. Bei einer Rate von sechs Unzen wurde eine ausgezeichnete Rasenqualität für über vier Monate aufrecht erhalten, was von äußerster wirtschaftlicher Bedeutung und äußerst überraschend ist.
Beispiel IX
Es wurden Feldstudien an Rasenparzellen durchgeführt, die aus nativem Sandboden bestanden, um die Wirkungen von Ausbringungen der Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren der vorliegenden Erfindung auf lokale trockene Flecken (Local Dry Spots (LDS)) zu bestimmen. Zum Vergleich wurden außer für keine Behandlung weitere Diagramme erstellt, d.h., Kontrolldiagramme und solche für Behandlungen mit CP2-Surfactant-Zusammensetzungen mit 6 Unzen pro 1000 Quadratfuß Fläche. Das ACA-Surfactant wurde in den in Tabelle IX angegebenen Raten angewendet. Die Behandlungen wurden monatlich über vier Monate angewendet. Der Anfangsprozentwert der Parzellen, die die lokalen trockenen Flecken enthielten, wurde mit 6% bestimmt. Die Messungen des LDS-Prozentwerts wurden über einen Zeitraum von zweieinhalb Monaten von Juni bis September durchgeführt. Tabelle IX gibt die durchschnittlichen LDS-Level an, die am Ende der Versuche beobachtet wurden. Tabelle IX

Produkt Finale lokale trockene Flecken (Prozentwerte)

Kontrolle 11

CP2 @ 6 Unzen 6,7

ACA @ 2 Unzen 2,0

ACA @ 4 Unzen 1,0

ACA @ 6 Unzen 1,5
Offensichtlich gelang es dem Methylether des Methyloxiran-Oxiran-Copolymers der vorliegenden Erfindung, den Prozentwert der lokalen trockenen Flecken in den getesteten Parzellen signifikant zu verringern, wodurch die Gleichmäßigkeit und Konsistenz des Rasens verbessert wurde. Es sollte betont werden, dass die ACA-Anwendungen mit 2 Unzen pro 1000 Quadratfuß Fläche eine LDS-Bekämpfung lieferten, die derjenigen weit überlegen war, die durch das handelsübliche Surfactant CP2 mit 6 Unzen pro 1000 Quadratfuß Fläche erreicht wurde.
Beispiel X
Chemien, die das Boden-Wasserabweisungsvermögen tief im Boden verringern, verstärken die Wasserbewegung von der Oberfläche des Bodens und tiefer zu der Wurzelzone der Pflanzen. Diese Feuchtigkeitspenetration ist ein hochwünschenswertes Attribut bei jedem Pflanzenwachstumsmedium, und so wurde eine Reihe von Tests entwickelt, um zu bestimmen, wie wirksam die Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymere dieser Erfindung im Vergleich zu den CP2- und CP4-Surfactants dahingehend sind, dass sie die Penetration von Oberflächenwasser in den Boden fördern.
Eine Reihe von Feldparzellen wurde mit einem wasserabweisenden Grün, das gemäß den USGA-Spezifikationen angelegt worden war, entwickelt, und nachdem Kontrollparzellen identifiziert worden waren, wurden bestimmte Parzellen mit CP2 (4 und 6 Unzen/1000 Quadratfuß, angewendet monatlich über 4 Monate) behandelt; andere Parzellen wurden bei Versuchsbeginn und eine Woche später mit CP4 mit einer Anwendungsrate von 8 Unzen/1000 Quadratfuß behandelt, und der Rest der Parzellen wurde mit ACA mit Anwendungsraten bzw. Ausbringungsraten von 2, 4, 6 und 8 Unzen/1000 Quddratfuß monatlich für 4 Monate behandelt. Alle zwei Wochen nach Versuchsbeginn und während des gesamten Versuchszeitraums von 20 Wochen wurden WDPT-Messungen in 1 cm-Intervallen angesammelten Bodenkernen durchgeführt, um die tiefste Tiefe in Zentimeter zu bestimmen, bei der die Benetzung deutlich schneller war als bei der Kontrolle. Die Resultate dieser Tests, die die oben definierten Messungen in 14 Tage-Intervallen für jede Behandlung angeben, sind unten in Tabelle X angegeben.

Die folgende Bezeichnung gibt die tiefste Stelle am Kern an, die sich deutlich von der unbehandelten Kontrolle unterschied; "0" gibt den oberen Teil des Kerns an der Luft/Thatch-Grenzfläche an, und ein negativer Wert gibt die tiefste fortlaufende Tiefe (in Zentimetern) an, bei der das Wasserabweisungsvermögen signifikant niedriger ist als bei der Kontrolle. Tabelle X

Produkt/DAT	14	28	42	56	70	84	98	112	126	140

CP2 @ 4 Unzen	–2	–3	0	0	–2	–1	–2	–4	0	–3
CP2 @ 6 Unzen	–2	0	0	0	–2	–2	–2	–4	0	–2
CP4 @ 8 + 8 Unzen	–4	–2	0	0	–2	–1	0	0	0	0
ACA @ 2 Unzen	0	0	0	0	–2	–4	–1	–2	–1	–2
ACA @ 4 Unzen	–2	–1	–1	–1	–2	–2	–4	–4	–4	–3
ACA @ 6 Unzen	–2	–1	–1	–2	–4	–4	–4	–4	–4	–3
ACA @ 8 Unzen	–3	–3	–1	–3	–4	–4	–4	–4	–4	–3

Die Resultate der Tiefen-Messungsversuche zeigen, dass Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren das Aufnahmevermögen für Feuchtigkeit tiefer in Bodenmatrizes verbessern; und die Böden befeuchten sich leichter und über einen längeren Zeitraum als bei Verwendung der CP2- und CP4-Technologien.
Beispiel XI

Um die Fähigkeit der Alkylether der Copolymere dieser Erfindung, Bodenmatrizes zu durchdringen und ein verringertes Wasserabweisungsvermögen bei substanziellen Tiefen unterhalb der Oberfläche zu charakterisieren, wurde eine Reihe von Tests an wasserabweisenden Grüns gemäß USGA-Spezifikation mit Anwendungen von ACA und CP1 durchgeführt, wobei beide mit einer Rate von 8 Unzen pro 1000 Quadratfuß in zwei Ausbringungen, jeweils im Abstand von einer Woche, angewendet wurden. "Molarity of Ethanol Drop"-Tests wurden an Proben durchgeführt, die in verschiedenen Tiefen, d.h., 0-1 cm und 1-2 cm, von behandeltem Boden (und unbehandelter Kontrolle) alle zwei Wochen über einen Gesamttestzeitraum von 20 Wochen genommen wurden. Die MED-Resultate sind in Tabelle XI für jede Tiefe und Behandlung im Vergleich zu der unbehandelten Kontrolle angegeben. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Buchstabensuffizes, die die MED-Werte begleiten, nicht identisch sind, man mit einem 95% Konfidenzlevel feststellen kann, dass die Zahlen signifikant unterschiedlich sind. Tabelle XI

Produkt/Wochen	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
Tiefe: 0-1 cm
CP1	0 c	1,5 b	1,4 b	1,4 b	2,0 b	2,1 b	2,2 a	2,4 a	2,7 a	2,8 a
ACA	0,1 b	1,3 b	1,2 b	1,4 b	1,7 b	2,1 b	2,0 a	1,9 b	2,5 a	2,5 a
Kontrolle	2,8 a	2,9 a	2,7 a	2,8 a	2,9 a	2,6 a	2,6 a	2,7 a	2,9 a	3,0 a

Tiefe: 1-2 cm
CP1	0,2 b	0,5 b	0,5 b	0,1 b	0,5 b	1,1 a	1,3 a	0,7 b	1,1 a	1,0 a
ACA	0,1 b	0,4 b	0,5 b	0,2 b	0,8 b	0,8 b	1,0 a	0,7 b	1,2 a	1,2 a
Kontrolle	1,4 a	1,4 a	1,3 a	1,5 a	1,4 a	1,5 a	1,4 a	1,5 a	1,4 a	1,4 a

Sowohl CP1 als auch ACA verringerten das Boden-Wasserabweisungsvermögen in den Tiefen mit 0-1 und 1-2 cm in der Wurzelzone. In der Tiefe mit 0-1 cm war CP1 (im Vergleich zur Kontrolle) bei 6 von 10 Messdaten (bis zu 12 Wochen) wirksam, während ACA bei insgesamt 7 von 10 Daten (bis zu 12-16 Wochen) wirksam war. Tiefer in der Wurzelzone (1-2 cm) wurde das Boden-Wasserabweisungsvermögen durch CP1 bei 6 von 10 Daten signifikant reduziert, wohingegen ACA das Wasserabweisungsvermögen bei 7 von 10 Daten verringerte. In beiden Fällen lieferte ACA eine länger andauernde Leistungsfähigkeit als die nicht-modifizierte Version. Diese längere Leistungsfähigkeit ist wahrscheinlich durch die langsamere Rate des biologischen Abbaus für ACA bedingt.
Beispiel XII
Es wurde bewiesen, dass ACA langsam biologisch abgebaut wird (30-40% über 28 Tage). Der folgende Assay soll die Folge davon auf die Surfactant-Leistungsfähigkeit in behandelten Böden bestimmen.
Ein wiederholter Versuch wurde an einem Straußgras mit Fairway-Höhe, das auf einem sandigen Boden in der Übergangszone gewachsen war, durchgeführt. Surfactant-Anwendungen wurden monatlich, beginnend im frühen Mai, dann in Intervallen von etwa 28 Tagen für die nächsten vier Monate mit der letzten Ausbringung im späten September angewendet. Sechs Monate später (März) wurden Bodenkernproben aus behandelten und unbehandelten Parzellen entnommen und das Boden-Wasserabweisungsvermögen wurde durch WDPT bestimmt.

Die folgende Tabelle XII gibt die Resultate des WPDT-Tests in der 0,1 cm-Region des Bodenprofils an. Es wird betont, dass, wenn Buchstabensuffizes, die die zweiten WPDT-Werte begleiten, nicht identisch sind, man mit einem 95%-Konfidenzlevel feststellen kann, dass die Zahlen signifikant verschieden sind. Tabelle XII

Produkt	WPDT-Werte (s)	95% Konfidenzlevel
Kontrolle	111,4	b
CP2 @ 4 Unzen	78,5	ab
CP2 @ 6 Unzen	52,8	ab
ACA @ 2 Unzen	49,2	ab
ACA @ 4 Unzen	28,3	a
ACA @ 6 Unzen	20,7	a
ACA @ 8 Unzen	27,1	a

Sechs Monate nach der letzten Behandlungsausbringung wurden statistisch signifikante Unterschiede (LSD, p = 0,1) beim Boden-Wasserabweisungsvermögen zwischen Behandlungen beobachtet. Das Boden-Wasserabweisungsvermögen bei mit CP2 (4 Unzen und 6 Unzen/1000 Quadratfuß) und ACA (2 Unzen/1000 Quadratfuß) behandelten Böden war statistisch äquivalent zu der unbehandelten Kontrolle. Allerdings wurde bei Böden, die mit höheren Raten an ACA (4 Unzen/1000 Quadratfuß oder mehr) behandelt wurden, wurde ein signifikant niedrigeres Boden-Wasserabweisungsvermögen gefunden. Die Bedeutung dieser Feststellung ist, dass Böden, die fünf "In Saison"-Behandlungen von ACA mit 4 Unzen oder höher erhalten, während der Wintermonate benetzbar bleiben werden, wenn Berieselungssysteme abgestellt sind. Agronomisch und hydrologisch gibt die beobachtete "Langzeit"-Verringerung des Boden-Wasserabweisungsvermögens klar an, dass durch diese Chemie der kritische Wassergehalt über längere Zeiträume modifiziert werden kann. Dies bedeutet, dass ein Regenfall, der auftreten kann, ein höheres Potential hat, behandelte Böden wirksam und schnell zu infiltrieren. In Regionen, in denen es Wasserbeschränkungen gibt, oder bei Trockenheit kann diese Erhöhung der Benetzbarkeit einen beachtlichen Einfluss auf die Wasserkonservierung und die Wiederbeladung der Wurzelzone haben.
Wenn man versucht, die Wasser-Inputs zu maximieren und die Outputs zu beschränken, können die indirekten Folgen dieser Beobachtungen auf die Erfindung heftig sein.
Beispiel XIII
Drei Bodenparzellen mit 8' × 10', die ein Fairway-Rasengras enthalten, das auf einem sandigen nativen Boden gewachsen war, wurden über einen Zeitraum von zweieinhalb Monaten ausgewählt und beobachtet. Bei Beginn des Testzeitraums wurde eine Parzelle mit CP2-Surfactant in einer Rate von 6 Unzen pro 1000 Quadratfuß behandelt; die zweite Parzelle erhielt eine Anwendung bzw. Ausbringung von ACA-Surfactant, ebenfalls mit 6 Unzen/1000 Quadrat fuß; und die dritte Parzelle blieb als Kontrolle unbehandelt. Während des gesamten Testzeitraums wurden kontinuierliche Messungen des natürlichen als Regen fallenden Niederschlags, den die Flächen erhielten, sowie des Bodenwassers in Volumenprozent bei einem Level 4 cm unter der Oberfläche durchgeführt. Die Resultate der kontinuierlichen Daten-Auftragungen sind in 7 gezeigt. Darüber hinaus wurde die Gesamtmenge der Wasserzunahme, die während des gesamten Versuchszeitraums realisiert wurde, ausgedrückt in Millimeter Wasser, gemessen und für vier verschiedene Schichten des Bodens errechnet, d.h., in der Schicht 0-7 cm, der Schicht 7-15 cm, der Schicht 15-25 cm und der Schicht 25-35 cm. Diese Daten sind im Balkendiagramm in 8 dargestellt.
Es wurde beobachtet, dass selbst bei zahlreichen Niederschlagstagen der Boden beim 4 cm-Level in der unbehandelten Parzelle bis zu dem Punkt getrocknet war, bei dem er unfähig war, mit Wasser allein wieder befeuchtet zu werden, d.h., er hatte den kritischen Wassergehalt erreicht. Bei den Parzellen, die mit den Surfactants behandelt worden waren, erhöhte sich jedoch nach jedem Niederschlagsereignis der Volumenprozentwert des Wassers im Boden, d.h., der Boden wurde wieder befeuchtet. Beide Surfactants waren fähig, die CWC-Level des Bodens zu modifizieren.
Interessanterweise war bei jedem neuen Niederschlagsereignis das Wasservolumen, das von dem Boden gehalten wurde, welcher mit der Hydroxy-terminierten CP2-Surfactant-Zusammensetzung behandelt worden war, am Anfang mehr als das in dem Boden, der mit dem Alkylether-ACA-Copolymer behandelt worden war; allerdings fielen die zuerst genannten Level in einem kurzen Zeitraum ab und die Wasservolumenlevel wurden in den zwei behandelten Parzellen vergleichbar.
Die Daten von 8, welche die gesamte Zunahme an Wasser während des Testzeitraums in vier Schichten widerspiegeln, bestätigten die obige Beobachtung beim 4 cm-Level. Das CP2-Surfactant machte es möglich, dass der Boden mehr Wasser zurückhielt, wenn über den gesamten Testzeitraum gemessen wurde, als der Boden, der mit dem ACA-Surfactant behandelt worden war.
Man würde erwarten, dass das zusätzliche Wasser die Rasenqualität und -dichte erhöhen würde; es wurde allerdings beobachtet, dass dies überraschenderweise nicht der Fall war. Das Qualitäts-Rating des Rasens, der in dem Boden gewachsen war, der mit dem Alkylether des Methyloxiran-Oxiran-Copolymer ACA behandelt worden war, war demjenigen des Rasens, der in dem Boden gewachsen war, der mit CP2, dem Hydroxyl-terminierten Methyloxiran-Oxiran-Copolymer, behandelt worden war, weit überlegen.
Um die visuellen Beobachtungen objektiv zu bestätigen, wurden 50 cm × 50 cm-Flächen auf jeder der Testparzellen skizziert, und es wurde eine physikalische Zählung der Anzahl der Grasschösslinge pro Quadratinch für jede Fläche durchgeführt. Die Resultate waren eindrucksvoll, wie es in der folgenden Tabelle XII gezeigt ist. Tabelle XII

Rasenparzelle Schösslinge pro Quadratinch

Kontrolle 7

CP2-behandelt @ 6 Unzen/1000 Quadratfuß 14

ACA-behandelt @ 6 Unzen/1000 Quadratfuß 21

i) Obgleich beide, die CP2-Surfactant-Zusammensetzung und die ACA-Surfactant-Zusammensetzung, fähig waren, das Wasserabweisungsvermögen des Bodens zu verringern und den kritischen Wassergehalt des Bodens zu modifizieren; und ii) die mit ACA behandelten Böden weniger Wasser, ausgedrückt als Volumen, als die CP2-behandelten Böden hielten, waren die Rasenqualität und -dichte bei dem mit ACA behandelten Boden signifikant besser als die, die mit CP2-behandeltem Boden erreicht wurden. Mit anderen Worten, die C₁- bis C₄-Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymere verbessern, wenn sie zu Boden gegeben werden, die Pflanzenwachstumscharakteristika des Bodens signifikant und in unerwarteter Weise.

Eine Analyse des Bodenwassergehalts zeigte auch an, dass in der 5 cm-Tiefe in horizontalen Ebenen ein sehr homogener Feuchtigkeitsgehalt bei den mit ACA behandelten Böden existierte, d.h., 90% der Messungen des Feuchtigkeitsgehalts lagen im Bereich von 16 bis 24 Volumenprozent. Zufällig entspricht dies ziemlich genau der USGA-Empfehlung für physikalische Eigenschaften von 15-25% Feuchtigkeitsgehalt in der Wurzelzone.
Obgleich die Erfinder keine Bindung oder Beschränkung auf das Folgende eingehen möchten, wird angenommen, dass die in den Beispielen bereitgestellten experimentellen Daten, die oben angegeben sind, anzeigen, dass eine Reihe von das Wachstum begünstigenden Charakteristika und/oder Eigenschaften von Böden, die mit Alkylethern der Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren behandelt wurden, unerwartet verstärkt worden waren.
Zu Beginn legen die Mikroextraktionsresultate in Beispiel I stark nahe, dass die Alkylether-Copolymere dieser Erfindung bestimmte Komponenten im Boden möglicherweise Nährstoffverbindungen für die Pflanzen solubilisierten. Die Beispiele II, III, IV, X, XI, XII und XIII zeigen schnelle und penetrierende Wiederbenetzungseigenschaften, die mit den Alkylether-Copolymeren assoziiert sind, die jedoch keine übermäßigen Wassermengen im Boden halten, d.h., der Boden wird möglicherweise besser durchlüftet als gesättigter, wasserdurchtränkter Boden – ein allgemeiner Mangel, der mit der Verwendung von vielen agrochemischen Surfactants verbunden ist.
In der Summe und als Resultate dieser Phänome wird angenommen, dass, wenn die Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymere dieser Erfindung zu dem Pflanzenwachstumsmedium gegeben werden, das Medium, das die Pflanzenwurzelzone umgibt und in dieser ist, durch schnelles und gleichmäßiges Bereitstellen von zusätzlichen solubilisierten Nährstoffen mit ausreichend Feuchtigkeit verstärkt wird, i) um kontinuierlich Wasser per se der Pflanze zuzuführen und ii) um als Transportmechanismus für die zusätzlich solubilisierten Nährstoffe zu dienen. Alternativ oder zusätzlich können die Alkylether der Copolymere die Wurzeltransportmechanismen direkt beeinträchtigen.
Es wird auch nahe gelegt, dass die Charakteristika dieser Alkylether-Copoylmere der langsamen Freisetzung, wie sie oben diskutiert wurden, auch zu der erhöhten Qualität und Dichte der Pflanzen, zur Kontinuität der Konzentration im Boden mit seinen erwarteten Verstärkungseigenschaften beitragen, den Stress vermeiden, den Pflanzen bei einer schnellen und/oder konstanten Umgebungsveränderung durchmachen.
Es wird antizipiert, dass die Alkylether der Methyloxiran-Oxiran-Copolymeren dieser Erfindung auch mit Boden-Wirkstoffen oder auf den Boden gerichteten Pestiziden vermischt werden können.
Es wird auch antizipiert, dass die flüssigen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auch in fester Form, z.B. in Pulverform oder Granulatform, verwendet werden können, indem sie entweder mit inertem Füllstoffmaterial, biologischen Wirkstoffen, z.B. Pestiziden, und/oder anderen Additiven, z.B. Adjuvantien, in Verfahren, die dem Fachmann auf dem Gebiet der wasserdispergierbaren oder trocken ausbringbaren Agrochemikalien bekannt sind, versetzt und/oder vermischt werden. Auf diese Weise können die Zusammensetzungen in fester Form in das Pflanzenwachstumsmedium abgegeben werden, und es kann eine zusätzliche Kontrolle der Freisetzung der Zusammensetzungen erreicht werden, wenn diese gewünscht wird.

Claims

Verfahren zur Verstärkung des Pflanzenwachstums in Pflanzenwachstumsmedium, umfassend die Schritte: (i) Herstellen einer Surfactant-Zusammensetzung, die C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer umfasst; und (ii) inniges Inkontaktbringen des Pflanzenwachstumsmediums mit einer biologisch wirksamen effektiven Menge der Surfactant-Zusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die effektive Menge an Surfactant-Zusammensetzung 0,001 bis 128 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß ist, wobei eine Fluidunze 0,02957 l ist und 1 Quadratfuß 0,0929 Quadratmeter ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die effektive Menge an Surfactant-Zusammensetzung 0,2 bis 16 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß ist, wobei eine Fluidunze 0,02957 l ist und 1 Quadratfuß 0,0929 Quadratmeter ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pflanzenwachstumsmedium wasserabweisender Boden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Surfactant-Zusammensetzung zusätzlich Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer durch die Veretherung eines Copolymers, das ein geradkettiges polymeres Glycol umfasst, das durch die Addition von Oxiran an Polymethyloxiran erhalten wird, hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Surfactant-Zusammensetzung zusätzlich Boden-aktives oder auf Boden gerichtetes Pestizid enthält.
Verbessertes Pflanzenwachstumsmedium, umfassend (i) Pflanzenwachstumsmedium und (ii) eine biologisch wirksame effektive Menge einer Surfactant-Zusammensetzung, die C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer umfasst.
Verbessertes Pflanzenwachstumsmedium nach Anspruch 8, wobei die effektive Menge der Surfactant-Zusammensetzung 0,001 bis 128 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß ist, wobei eine Fluidunze 0,02957 l ist und 1 Quadratfuß 0,0929 Quadratmeter ist.
Verbessertes Pflanzenwachstumsmedium nach Anspruch 8, wobei das Pflanzenwachstumsmedium wasserabweisender Boden ist.
Verbessertes Pflanzenwachstumsmedium nach Anspruch 8, wobei der C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer durch die Veretherung eines Copolymers, das ein geradkettiges polymeres Glycol umfasst, das durch die Addition von Oxiran an Polymethyloxiran erhalten wird, hergestellt wird.
Verbessertes Pflanzenwachstumsmedium nach Anspruch 8, wobei die Surfactant-Zusammensetzung zusätzlich Boden-aktives oder auf Boden gerichtetes Pestizid enthält.
Verfahren zur Verbesserung der Rückfeuchtungseigenschaften von Pflanzenwachstumsmedium, umfassend die Schritte: (i) Herstellen einer Surfactant-Zusammensetzung, die C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer umfasst; und (ii) inniges Inkontaktbringen des Pflanzenwachstumsmediums mit einer zur Rückfeuchtung effektiven Menge der Surfactant-Zusammensetzung.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die effektive Menge an Surfactant-Zusammensetzung 0,001 bis 128 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß ist, wobei eine Fluidunze 0,02957 l ist und 1 Quadratfuß 0,0929 Quadratmeter ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die effektive Menge an Surfactant-Zusammensetzung 0,2 bis 16 Fluidunzen pro 1000 Quadratfuß ist, wobei eine Fluidunze 0,02957 l ist und 1 Quadratfuß 0,0929 Quadratmeter ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Pflanzenwachstumsmedium wasserabweisender Boden ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Surfactant-Zusammensetzung zusätzlich Wasser enthält.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der C₁-C₄-Alkylether von Methyloxiran-Oxiran-Copolymer durch die Veretherung eines Copolymers, das ein geradkettiges polymeres Glycol umfasst, das durch die Addition von Oxiran an Polymethyloxiran erhalten wird, hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Surfactant-Zusammensetzung zusätzlich Boden-aktives oder auf Boden gerichtetes Pestizid enthält.