ES2880031T3 - Acondicionador de suelo para reducir la acumulación de sales de sodio y la dispersión para mejorar la movilidad del agua en diferentes suelos - Google Patents
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Abstract
Acondicionador de suelo que comprende componentes de siloxano seleccionados de entre el grupo de componentes de siloxano que tienen la fórmula general I o la fórmula general II, en los que la fórmula general I se representa por **(Ver fórmula)** en la que n es un número entero de 0 a 200, m es un número entero de 0 a 50, o es un número entero de 0 a 25 m+o es un número entero de 1 a 75, x es un número entero de 1 a 12, y es un número entero de 0 a 25, z es un número entero de 2 a 6 R1 indica un radical alifático con 1 a 3 átomos de carbono o un radical fenilo, R2 indica un radical alifático con 1 a 30 átomos de carbono o un radical fenilo, R3 indica hidrógeno o un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, R4 indica un radical alifático con 10 a 18 átomos de carbono y en la que A- es un anión orgánico o inorgánico derivado de un ácido HA fisiológicamente tolerable habitual, y la fórmula general II se representa por **(Ver fórmula)** en la que m es un número entero de 5 a 200, n es un número entero de 0 a 25, k es un número entero de 0 a 25, R1 indica un radical alifático con 1 a 3 átomos de carbono o un radical fenilo, R2 indica un radical alifático con 9 a 30 átomos de carbono y/o un radical poliéter de la fórmula general (CH2)3O- (C2H4O)x-(C3H6O)yQ, en la que x y y son enteros de 0 a 50 que tienen los mismos o diferentes valores, y Q es hidrógeno o un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono, R3 indica un radical epoxi o un radical MZ, E indica un radical MZ, R3 o R2, en la que el al menos un radical MZ está presente por molécula, en la que el radical epoxi es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, **(Ver fórmula)** en la que M es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, **(Ver fórmula)** en la que Z es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, **(Ver fórmula)** en la que el átomo cuaternario de nitrógeno del grupo Z está unido a un átomo de carbono del grupo M que es adyacente al grupo C-OH del mismo grupo M, en la que R4, R5, R6 pueden ser los mismos o diferentes y son seleccionados de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, hidrógeno, radicales alquilo con 1 a 22 átomos de carbono, radicales alquileno con 1 a 22 átomos de carbono, en la que los radicales alquilo y alquileno pueden comprender grupos hidroxilo, en la que R5 y R9 pueden ser los mismos o diferentes y son seleccionados de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, R4, R5, R6 y radicales alquilo con 1 a 10 átomos de carbono que están sustituidos por flúor, cloro o bromo, en la que R10 indica -O- o -NR11-, en la que R11 indica hidrógeno, un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono o un radical hidroxialquilo con 1 a 4 átomos de carbono, en la que o es un número entero de 1 a 4, p es un número entero de 2 a 6, y en la que A- es un anión orgánico o inorgánico derivado de un ácido HA fisiológicamente tolerable habitual, caracterizado porque los componentes de siloxano comprenden al menos un siloxano A modificado con poliéter y al menos uno siloxano B modificado catiónicamente, en la que el siloxano A modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente pueden ser los mismos o diferentes, y en la que al menos uno de los siloxanos A y B corresponde a la fórmula I.
Description
DESCRIPCIÓN
Acondicionador de suelo para reducir la acumulación de sales de sodio y la dispersión para mejorar la movilidad del agua en diferentes suelos
La presente invención se refiere a un acondicionador de suelo en base a siloxanos modificados de modo orgánico y usos de este, así como procedimientos para el acondicionamiento del suelo, particularmente de tierra para cultivo, el cual reduce la acumulación de sales de sodio y dispersión para mejorar la movilidad del agua a través del suelo.
Actualmente están disponibles comercialmente muchos acondicionadores, que reivindican la mejora de varias propiedades físicas del suelo. Todos ellos son promocionados con mejora en el crecimiento de la planta, en respuesta a sus efectos de acondicionamiento del suelo.
Los aditivos más comunes para la mejora de las estructuras del suelo son materiales orgánicos, como el compost. Los efectos benéficos de la materia orgánica en la mejora o mantenimiento de las propiedades físicas del suelo han sido conocidos desde hace tiempo. En la mayoría de los casos deben aplicarse grandes cantidades de materiales orgánicos para cambiar la estructura del suelo. Frecuentemente, en el sector agrícola esta clase de acondicionamiento del suelo no es económica.
Los polímeros sintéticos como poliacrilatos y poliacrilamidas forman otro grupo. Estos polímeros tienen un muy elevado peso molecular, que pueden unir partículas juntas y formar agregados estables. Esto da como resultado mejoras en la estructura del suelo. Bajo condiciones de campo, tales polímeros no han mostrado mejoras consistentes en la condición física del suelo. Adicionalmente, hay preocupaciones en torno a que la poliacrilamida usada en la agricultura pueda contaminar alimentos con acrilamida, que es una neurotoxina conocida.
Otro grupo de acondicionadores de suelos son los acondicionadores minerales como yeso. Ellos pueden ser usados para desplazar el sodio intercambiable de los sitios de intercambio catiónico de los suelos con elevado contenido de sodio.
La acumulación de sales de sodio es un término dado a la cantidad de sodio retenido en un suelo. El sodio es un catión (ion positivo) que es retenido libremente en las partículas de arcilla en el suelo. Es uno de muchos tipos de cationes que están unidos a las partículas de arcilla. Otros tipos unidos a las partículas de arcilla incluyen calcio, magnesio, potasio e hidrógeno. La cantidad de sodio, como una proporción de todos los cationes, en un suelo es la medida más importante de acumulación de sales de sodio. Cuando el sodio totaliza más de aproximadamente 5% de todos los cationes enlazados a las partículas de arcilla, comienza la ocurrencia de problemas estructurales, y el suelo es considerado sódico. Tales suelos se hinchan y pierden integridad estructural cuando están húmedos, dando como resultado una pobre aireación y exacerbando la anegación con agua. También se tornan duros cuando están secos, impidiendo el crecimiento de la raíz y la emergencia de las plántulas a través de la superficie seca de la corteza del suelo.
Estas propiedades presentan limitaciones significativas en el rendimiento potencial de los cultivos. Por ejemplo, aproximadamente 30% del área de suelo cultivable de Australia es sódico. La acumulación de sales de sodio ocurre frecuentemente junto con la salinidad del suelo, que es una medida de la concentración de las sales solubles contenidas en el suelo. Éstas sales están libres para moverse en el agua del suelo y pueden ser tomadas fácilmente por las plantas. Éstas sales que se mueven libremente en la solución de suelo, están hechas de cationes y aniones. En cualquier momento, muchos cationes están unidos libremente a las superficies de las partículas de arcilla y no están libres para moverse en la solución de suelo.
Frecuentemente los cationes en solución se intercambiarán con aquellos unidos a las partículas de arcilla. Por ello, si a un suelo se aplica agua salina con una elevada proporción de sodio, la proporción de sodio unido a las partículas de arcilla puede aumentar debido al intercambio de sodio en solución sobre las partículas de arcilla. De modo similar, si a un suelo se aplica una solución elevada en cationes calcio, la proporción de calcio unido a las partículas de arcilla puede aumentar. Si a un suelo sódico se añade una fuente de cationes calcio, tal como yeso, puede mejorar la acumulación de sales de sodio y reducir los efectos adversos asociados desplazando el sodio de la arcilla. Son desventajas de este tratamiento que se requieren elevadas tasas de aplicación y que la infiltración de iones calcio dentro del suelo es un proceso lento, debido a la baja solubilidad del yeso. En ciertas situaciones, el riesgo de anegación con agua aumenta durante el periodo de consumo de nuevo Calcio del tratamiento con Yeso.
Dado que el agua permanece como un recurso limitado que tiene que ser gestionado para las necesidades inmediatas y de largo plazo, la aplicación de agua representa un factor importante en la elevación de la productividad en la agricultura y el aseguramiento de la probabilidad de rendimientos. La mayoría de las industrias que tratan con el suelo tienen un problema común en la inhabilidad para mover agua a áreas en las que es requerida. Ha habido muchos intentos para abordar este problema a través del uso de material orgánico, yeso y poliacrilamidas, pero estos han probado ser muy ineficientes.
Con estas dificultades presentes, se postuló que probablemente cuando son aplicados al suelo, los siloxanos modificados de modo orgánico ofrezcan humectación superior y aumento en el movimiento de agua a través del suelo.
El documento GB 1.180.733 describe un procedimiento para la modificación de las propiedades de retención de humedad de una formación de suelo, en el que dentro de la formación de suelo se dispone un material sólido orgánico o inorgánico finamente dividido, que ha sido convertido en hidrófobo mediante contacto con un material de organosilicio. Mediante el procedimiento divulgado se disminuyó significativamente la pérdida de contenido de agua, dependiente del tiempo, por evaporación en una muestra de arena.
El documento DE 102012010012 A1 divulga una formulación líquida de microorganismos en trisiloxano modificado con poliéter, para ser usada como un pesticida. Se divulga la aplicación de la formulación al suelo, particularmente a cultivos.
El documento US 2004/0030024 A1 menciona que los tensioactivos en base a trisiloxano son excelentes agentes humectantes. Sin embargo, el uso de ellos es descrito como desventajoso debido a su coste y supuesta inestabilidad en agua.
A. Michel et al. (A. Michel, C. Dietschweiler, M. Boni et al. Water Air Soil Pollut (2016) 227: 66. doi:10.1007/s11270-016-2755-9) explica cómo los tensioactivos de trisiloxano modificados con poliéter son ampliamente usados como adyuvantes agrícolas, porque incrementan la actividad y la resistencia a la lluvia de los pesticidas. Se argumenta que sólo hay un pequeño riesgo de que tales siloxanos modificados de modo orgánico alcancen el agua subterránea y por ello planteen una amenaza para el ambiente después de la aplicación sobre campos agrícolas.
El documento US 2002/068689 A1 divulga el uso de polisiloxanos cuaternarios específicos y/o polisiloxanos cuaternarios cíclicos y/o polisiloxanos cuaternarios lineales en formulaciones detergentes para lavandería.
El documento US 2004/219371 A1 describe un polisiloxano específico que tiene por lo menos un radical epoxídico y por lo menos un átomo cuaternario de nitrógeno y también un auxiliar textil que comprende por lo menos un polisiloxano. El polisiloxano es capaz de dar entrecruzamiento con o sobre la fibra.
El documento US 2012/168664 A1 divulga un polisiloxano ramificado novedoso que tiene grupos de amonio cuaternario, como un agente suavizante para materiales de lámina textil y fibras, y un procedimiento para la fabricación y uso de ellos.
El documento US 2011/003936 A1 describe aditivos para el suelo capaces de hacer hidrofílicas las partículas de suelo y/o incrementar la capacidad de agua disponible en el suelo. Los aditivos para el suelo son capaces de incrementar el contenido/capacidad de agua disponible (AWC) en suelos, comprendiendo el aditivo en una realización una composición de polímero que tiene una porción hidrofílica y una porción hidrófoba, en el que la porción hidrófoba del copolímero se enlaza con la superficie de partícula de suelo y la porción hidrofílica del copolímero puede enlazarse con agua. Esto da como resultado la prevención, detención o desaceleración en la pérdida de agua del área objetivo, por ejemplo la zona de la raíz de la planta, lo cual permite mejora en la eficiencia de uso de agua por las plantas, pastos, vegetación, etc.
El acondicionador de suelos de la técnica anterior ha gestionado aparentemente para mejorar de alguna manera la retención de agua en diferentes suelos, pero ha fallado en el suministro de una vía para reducir su acumulación de sales de sodio o en la mejora de su potencial de drenaje. Así, el problema de la presente invención es superar las limitaciones mencionadas previamente de la técnica anterior. Particularmente, el problema de la invención es el suministro de medios para acondicionamiento de los suelos, particularmente tierra para cultivo, capaces de reducir su acumulación de sales de sodio y mejorar su permeabilidad al agua.
En un primer aspecto de la invención, el problema es solucionado mediante un acondicionador de suelo que comprende componentes de siloxano seleccionados de entre el grupo de componentes de siloxano que tienen la fórmula general I o la fórmula general II, caracterizado porque los componentes de siloxano comprenden por lo menos un siloxano A modificado con poliéter y por lo menos un siloxano B modificado catiónicamente, en el que el siloxano A modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente pueden ser los mismos o diferentes, y en el que por lo menos uno de los siloxanos A y B corresponde a la fórmula I. De acuerdo con este aspecto de la invención, la fórmula general I es representada por
en la que
n es un número entero de 0 a 200,
m es un número entero de 0 a 50,
o es un número entero de 0 a 25,
m+o es un número entero de 1 a 75,
x es un número entero de 1 a 12,
y es un número entero de 0 a 25,
z es un número entero de 2 a 6,
R1 indica un radical alifático con 1 a 3 átomos de carbono o un radical fenilo,
R2 indica un radical alifático con 1 a 30 átomos de carbono o un radical fenilo,
R3 indica hidrógeno o un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
R4 indica un radical alifático con 10 a 18 átomos de carbono
y en la que A- es un anión orgánico o inorgánico derivado de un ácido HA fisiológicamente tolerable habitual. La fórmula general II es representada por
en la que
m es un número entero de 5 a 200,
n es un número entero de 0 a 25,
k es un número entero de 0 a 25,
R1 indica un radical alifático con 1 a 3 átomos de carbono o un radical fenilo,
R2 indica un radical alifático con 9 a 30 átomos de carbono y/o un radical poliéter de la fórmula general (CH2)3O-(C2H4O)x-(C3H6O)yQ,
en la que x y y son enteros de 0 a 50 que tienen los mismos o diferentes valores, y Q es hidrógeno o un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
R3 indica un radical epoxi o un radical MZ,
E indica un radical MZ, R3 o R2,
en la que por lo menos un radical MZ está presente por molécula, en la que el radical epoxi es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en,
en la que M es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en,
en la que Z es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en,
en la que el átomo cuaternario de nitrógeno del grupo Z está unido a un átomo de carbono del grupo M que es adyacente al grupo C-OH del mismo grupo M,
en la que R4, R5, R6 pueden ser los mismos o diferentes y son seleccionados de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, hidrógeno, radicales alquilo con 1 a 22 átomos de carbono, radicales alquileno con 1 a 22 átomos de carbono, en la que los radicales alquilo y alquileno pueden comprender grupos hidroxilo, en la que R8 y R9 pueden ser los mismos o diferentes y son seleccionados de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, R4, R5, R6 y radicales alquilo con 1 a 10 átomos de carbono que están sustituidos por flúor, cloro o bromo,
en la que R10 indica -O- o -NR11-,
en la que R11 indica hidrógeno, un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono o un radical hidroxialquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
en la que o es un número entero de 1 a 4, p es un número entero de 2 a 6,
y en la que A- es un anión orgánico o inorgánico derivado de un ácido HA fisiológicamente tolerable habitual. El Siloxano A y el Siloxano B pueden ser los mismos o diferentes. Si el siloxano A y el siloxano B son los mismos, el grupo funcional poliéter y el grupo funcional catiónico son parte de la misma molécula.
Preferentemente, por lo menos uno de los siloxanos A y B no contiene radicales epoxi o corresponde a la fórmula I o la fórmula II con k igual a 0.
En una realización alternativa, el siloxano A y/o el siloxano B contiene uno o más radicales epoxi.
Un siloxano modificado catiónicamente que comprende radicales epoxi con una fórmula general similar a la fórmula II es conocido a partir del documento EP 1448 648 B1 como un complemento textil, sin embargo hasta ahora es desconocido como un acondicionador de suelo en combinación con dicho siloxano A modificado con poliéter.
De manera sorprendente se encontró que el acondicionador de suelo de acuerdo con el primer aspecto de la invención es capaz de mejorar la estructura y aireación del suelo, así como de aumentar su capacidad de retención de agua. Además, la estructura catiónica del siloxano B cuida de la buena recuperación del suelo y una liberación de nutrientes bloqueados, particularmente en suelos alcalinos.
Consecuentemente, es lograble un mejor desarrollo de la raíz y mayores rendimientos y calidad de los cultivos. Éstas propiedades son muy útiles para el manejo de problemas en cultivos que están plantados en suelos sódicos.
El componente A de siloxano modificado con poliéter del acondicionador de suelo de la invención reduce la tensión superficial y actúa como un agente humectante, mientras el componente B de siloxano modificado catiónicamente realiza sorprendentemente un intercambio iónico, particularmente de iones sodio presentes en suelos sódicos. Entre las propiedades más importantes del componente de siloxano A modificado con poliéter está su excelente efecto humectante sobre casi cualquier superficie, a niveles muy elevados de dilución (por ejemplo, 0,1%). Dependiendo del tamaño de partícula del suelo que se está tratando, la humectación superior puede incrementar la retención de agua o mejorar el drenaje del suelo. En principio, un mayor drenaje está asociado con mayores tamaños de partícula e incremento en la retención de agua con suelos ricos en arcilla. Además, sorprendentemente dicho agente humectante mejora el transporte del siloxano B modificado catiónicamente dentro del suelo.
Inesperadamente, el acondicionador de suelo de la invención promueve la creación de nuevos capilares y activa los capilares existentes en el suelo para un mayor movimiento de agua, particularmente en suelos con pequeño tamaño de partícula, tales como arcillas. De este modo mejora la disponibilidad de agua más allá del punto de irrigación en el
suelo, incrementando consecuentemente la capacidad de reserva de agua en el suelo y alentando la propagación de raíces activas de las plantas.
El hallazgo subsiguiente es que, debido al mayor movimiento de agua a través del suelo, sorprendentemente el agua es capaz de disolver y expulsar una mayor cantidad de sales y materia orgánica. Este comportamiento es acelerado inesperadamente por el efecto sinérgico del componente de siloxano B modificado catiónicamente del acondicionador de suelo de la invención, que actúa en un mecanismo de intercambio iónico con sodio y aluminio, e incrementa la disolución de estas sales y su lixiviación a través del permeado.
El agua potable es la más adecuada como agua de irrigación, pero hoy para propósitos de irrigación se usa mucha agua reciclada y agua subterránea cargada con sales de sodio. Sorprendentemente, la presente invención mejora los riesgos del uso de tal agua salina, y controla la deposición de sodio en el suelo.
Las siguientes realizaciones preferidas de la invención son ejemplares y no se pretende que limiten el alcance de la invención.
En una realización preferida de la invención el siloxano B modificado catiónicamente corresponde a la fórmula II. En una realización alternativa de la invención, el siloxano B modificado catiónicamente corresponde a la fórmula I, en la que o es un número entero de 1 a 25.
En una realización preferida de la invención, cuando el siloxano B modificado catiónicamente corresponde a la fórmula II, la fracción de radicales alquilo que tienen de 2 a 30 átomos de carbono del componente B de siloxano modificado catiónicamente del acondicionador de suelo de la invención, es mayor que 10 % molar del número total de radicales en dicho siloxano B modificado catiónicamente.
Preferentemente, cuando el siloxano B modificado catiónicamente corresponde a la fórmula II, el grupo R2 de dicho siloxano B modificado catiónicamente es un radical alifático con 10 a 20 átomos de carbono.
En una realización alternativa del acondicionador de suelo de la invención, cuando el siloxano B modificado catiónicamente corresponde a la fórmula II, el radical poliéter en el grupo R2 de dicho siloxano B modificado catiónicamente es un radical poliéter de la fórmula general (CH2)O(C2H4O)x(CaH6O)yQ, en la que x y y son los mismos o diferentes y x es un número entero de 8 a 15, y es un número entero de 0 a 25 y Q es hidrógeno o un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono.
Con máxima preferencia el siloxano B modificado catiónicamente tiene la fórmula
R1 = CH3
R2 = (CH2)3NHCO(CH2)10/12CH3
Z =Ac
En una realización preferida, el siloxano A modificado con poliéter corresponde a la fórmula I, en la que m es un número entero de 1 a 50. En una realización alternativa, el siloxano A modificado con poliéter corresponde a la fórmula II, en la que n es un número entero de 1 a 25.
Cuando el siloxano A modificado con poliéter corresponde a la fórmula I, los grupos R1 y/o R3 del siloxano A modificado con poliéter son preferentemente radicales metilo. Con máxima preferencia, el siloxano A modificado con poliéter tiene la fórmula ...
En una realización alternativa de la invención, el siloxano A y el siloxano B tienen la misma fórmula, preferentemente la fórmula
En una realización preferida, el acondicionador sólido comprende adicionalmente un solvente, particularmente agua. El acondicionador sólido puede comprender también una emulsión del siloxano A modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente en un solvente y un emulsificante, particularmente agua. Preferentemente, tal emulsión comprende 20 a 70 % el volumen de dichos componentes A y B de siloxano, particularmente 50 % el volumen. Más preferentemente el acondicionador de suelo consiste en una emulsión del siloxano A modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente en un solvente, particularmente agua.
Las emulsiones mencionadas anteriormente comprenden un emulsificante. Puede emplearse cualquier emulsificante adecuado para crear una emulsión de siloxanos en un solvente, particularmente agua. La siguiente lista es ejemplar y no se pretende que limite el alcance de la invención.
Los emulsificantes no iónicos adecuados comprenden alquil poliglicol éteres, preferentemente aquellos con 4 a 40 unidades de óxido de etileno y/o radicales alquilo con 8 a 20 átomos de carbono, alquilaril poliglicol éteres, preferentemente aquellos con 4 a 40 unidades de óxido de etileno y/o con 8 a 20 átomos de carbono en los radicales alquilo, copolímeros de bloque de óxido de etileno/óxido de propileno, preferentemente aquellos con 4 a 40 unidades de óxido de etileno/óxido de propileno, ácidos grasos saturados e insaturados con 6 a 24 átomos de carbono, productos naturales y sus derivados tales como lecitina, lanolina, saponinas y celulosa, alquil éteres de celulosa y carboxialquilcelulosa con grupos alquilo con no más que 4 átomos de carbono, polidiorganosiloxanos lineales que comprenden grupos polares, preferentemente grupos poliéter y aminas grasas alcoxiladas saturadas e insaturadas con 8 a 24 átomos de carbono.
Los emulsificantes catiónicos adecuados comprenden sales de aminas grasas primarias, secundarias y terciarias con 8 a 24 átomos de carbono, particularmente sales con ácido acético, ácido clorhídrico y ácido fosfórico, sales de alquilbencilamonio cuaternario, particularmente aquellas con grupos alquilo de 6 a 24 átomos de carbono como halogenuros, fosfatos, sulfatos y acetatos, sales de alquilpiridinio, alquilimidazolio y alcoxiazolinio, preferentemente aquellas con cadenas alquilo de no más que 18 átomos de carbono como halogenuros, sulfatos, fosfatos y acetatos. Los emulsificantes adecuados comprenden además poliglicol éteres de ácido graso, glicéridos de polietoxi ácido graso y ésteres de sorbitano, alquil poliglicósidos, alcoxi amidas de ácido graso, ácidos alqui éter carboxílicos, ácidos alcaril éter carboxílicos, sales de amonio cuaternario etoxiladas, óxidos de amina, betainas, sulfobetainas y sulfosuccinatos.
En una realización alternativa de la invención, el acondicionador de suelo comprende de 0,5 a 1 % el volumen de dichos componentes A y B de siloxano.
Preferentemente, el siloxano B modificado catiónicamente y el siloxano A modificado con poliéter son diferentes y la relación molar del componente B de siloxano modificado catiónicamente al componente A de siloxano modificado con poliéter en el acondicionador de suelo de la invención es menor que 0,5, más preferentemente menor que 0,125, con máxima preferencia menor que 0,08.
En otro aspecto de la invención, el problema es solucionado mediante un procedimiento para el tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo. En el procedimiento de la invención, el siloxano B modificado catiónicamente mencionado anteriormente es aplicado al suelo. Preferentemente, dicho siloxano B modificado catiónicamente es aplicado al suelo en forma de una emulsión. Con máxima preferencia, el suelo es tratado con una emulsión de dicho siloxano B modificado catiónicamente en agua.
Mediante el tratamiento del suelo con el siloxano B modificado catiónicamente, debido a sus capacidades de intercambio iónico, sorprendentemente se reduce la acumulación de sales de sodio del suelo. Este efecto es particularmente benéfico en el tratamiento del suelo sódico que va a ser usado como tierra para cultivo.
Preferentemente, el suelo es tratado con el siloxano B modificado catiónicamente mencionado anteriormente y el siloxano A modificado con poliéter mencionado anteriormente. Dichos componentes A y B de siloxano pueden ser aplicados al suelo simultánea o sucesivamente, en lo que en el caso de tratamiento sucesivo, el componente A de siloxano modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente son diferentes.
Sorprendentemente, la aplicación adicional de dicho siloxano A modificado con poliéter incrementa la movilidad del agua y mejora el drenaje del suelo. Además, sorprendentemente la aplicación de dicho siloxano A modificado con poliéter mejora el transporte dentro del suelo de dicho siloxano B modificado catiónicamente.
Es posible tratar primero el suelo con dicho siloxano A modificado con poliéter y a continuación tratar el suelo con dicho siloxano B modificado catiónicamente. De modo alternativo, también es posible tratar primero el suelo con dicho siloxano B modificado catiónicamente y a continuación tratar el suelo con dicho siloxano A modificado con poliéter.
En una realización preferida, el suelo es tratado con el acondicionador de suelo mencionado anteriormente, comprendiendo dicho siloxano A modificado con poliéter y dicho siloxano B modificado catiónicamente, preferentemente en combinación con un solvente, particularmente agua, más preferentemente en forma de una emulsión en un solvente, con máxima preferencia en forma de una emulsión en agua. Dicha emulsión comprende además un emulsificante.
Sin limitarse al alcance de la invención, el suelo puede ser tratado con un acondicionador de suelo que tiene cualquiera de los rasgos mencionados anteriormente del acondicionador de suelo, de acuerdo con el primer aspecto de la invención.
Preferentemente el suelo es tratado con una cantidad de 20 a 180 kg por hectárea, más preferentemente 50 a 160 kg por hectárea, con máxima preferencia 100 a 150 kg por hectárea, de los componentes activos de siloxano o con una cantidad de 50 a 200 ppm, respecto al volumen de suelo que va a ser tratado.
En un aspecto adicional de la invención, el problema es resuelto mediante el uso del siloxano B modificado catiónicamente mencionado anteriormente, en el tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo. En una realización alternativa el acondicionador de suelo de acuerdo con el primer aspecto de la invención es usado en el tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo. Preferentemente dicho siloxano B modificado catiónicamente, y/o dicho acondicionador de suelo es usado en el tratamiento de suelo sódico.
El suelo sódico que va a ser tratado puede ser una arcilla sódica, definida como una arcilla que contiene más que 5% en peso de sodio. Sin embargo, el tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo, con dicho siloxano B modificado catiónicamente y/o dicho acondicionador de suelo no está limitado a suelos sódicos, particularmente arcillas sódicas, que contienen más que 5% en peso de sodio. Cualquier suelo que contiene sodio puede ser tratado de acuerdo con la invención.
En un aspecto adicional de la invención, dicho siloxano B modificado catiónicamente, y/o dicho acondicionador de suelo es usado para disminuir generalmente el contenido de sodio de los suelos, particularmente arcillas, más particularmente tierra para cultivo. Dichos siloxanos y/o dicho acondicionador de suelo pueden ser usados para disminuir el contenido de sodio de un suelo sódico, que es un suelo que contiene más que 5% en peso de sodio. Dichos siloxanos y/o dicho acondicionador de suelo puede ser usado también para disminuir el contenido de sodio de suelos que contienen menos que 5% en peso de sodio. Una concentración de partida más baja conduce a una mejora más efectiva de la estructura del suelo.
Se pretende que las realizaciones preferidas de la invención descritas anteriormente sean ejemplares y no se pretende que limiten el alcance de la invención.
Ejemplo 1
El objetivo del ejemplo fue determinar si el tratamiento previo a la plantación de un área de suelo sódico de Werribee South, Victoria, Australia, con el acondicionador de suelo de la invención está asociado con cambios en las concentraciones de cationes en el suelo, salinidad, pH y permeabilidad al agua en un cultivo de brócoli comercial, en comparación con áreas de suelo no tratadas y enmendadas con yeso. Las raíces de brócoli alcanzan una profundidad de aproximadamente 20 cm.
El ensayo fue establecido como tres parcelas grandes, comprendiendo cada parcela 5 bahías a través de la totalidad del ancho del campo. El ancho de cada bahía era de 12 m. Cada bahía fue irrigada mediante aspersores fijos localizados con separación de 9 m en filas, al borde de cada bahía. Los tratamientos del suelo fueron como sigue:
• acondicionador de suelo de la invención@ 16 g/m2 (160 kg/ha) de ingrediente activo
• yeso @ 2000 kg/ha
• no tratado
En el sitio del ensayo hubo también un tratamiento de enmienda del suelo con estiércol, que no fue vigilado en este estudio. Todos los tratamientos fueron aplicados antes de plantar el cultivo, al comienzo de octubre de 2016. El acondicionador de suelo de la invención fue aplicado en dos etapas, siendo la última aplicación el 5 de octubre. El hecho de que la tasa de aplicación del acondicionador de suelo de la invención sea sólo un décimo de la tasa de aplicación de yeso en el ensayo es de considerable interés, así como el hecho de que el acondicionador de suelo de la invención sea entregado vía el sistema de fertilización-irrigación, más que por el aspersor mecánico.
El acondicionador de suelo de la invención consistió en una emulsión de 25 % en peso de siloxano A y 25 % en peso de siloxano B en agua, correspondiente a una relación molar de siloxano A a siloxano B de 8 a 1. El acondicionador de suelo de la invención fue aplicado mediante el siguiente protocolo:
Fase 1 - Aplicación de producto después de la primera labranza (20 de septiembre de 2016)
1. Para asegurar que el producto alcanza su zona objetivo, la parte superior del suelo tiene que ser humectada. Si no hay evento reciente de lluvia, irrigue por 30 minutos a 1.200 l/hr por aspersor.
2. Luego se inyecta el acondicionador de suelo de la invención, dentro de la línea de fertilización-irrigación -tubería de 0,5 km con un principal de 6 pulgadas que tomará aproximadamente 15 minutos para llegar al sitio del ensayo. Tasa de dosificación de aproximadamente 6 l/min (160 kg del acondicionador de suelo de la invención) durante 30 minutos.
3. Seguido por irrigación con agua solamente durante 30 minutos.
Fase 2 - Aplicación de segundo lote de producto - 160 kg (5 de octubre de 2016)
Se tomaron muestras de suelo de 500 g cada una, usando un vaciador de suelos, de los 5 a 20 cm superiores en veinte ubicaciones dentro de las 3 bahías centrales en cada parcela. Las muestras fueron tomadas a lo largo de dos transectos diagonales por parcela, y empacados en bolsa y etiquetados para análisis químico. Las coordenadas de la ubicación de cada muestra fueron determinadas usando GPS y fueron registradas. La razón para la omisión de los 5 cm superiores fue evitar anomalías resultantes de los gránulos de fertilizante que había sido esparcido sobre la superficie. El 7 de octubre de 2016 (tratamiento y yeso) y el 12 de octubre de 2016 (no tratado) se tomó un primer lote de muestras. En el momento de la toma de muestra, el cultivo había sido plantado sólo recientemente y las plantas tenían una altura de aproximadamente 10 cm. Un segundo lote de muestras fue tomado antes de la cosecha, el 15 de diciembre de 2016.
Se analizaron la acumulación de sales de sodio (Fig. 1) y dispersión (Fig. 2) de las muestras. El promedio de los resultados muestra un incremento en el porcentaje de sodio de yeso a 0,56 % mientras las áreas de control y tratadas indican una disminución a 0,12 y 0,39 respectivamente. Este resultado indica que el yeso ayuda a liberar el sodio presente en el suelo, pero es incapaz de purgarlo. Por otro lado, el tratamiento con el acondicionador de suelo de la invención ha movilizado los iones sodio mientras se crean capilares para purgarlo a través del suelo. El uso del acondicionador de suelo de la invención es 3 veces más efectivo que el control y 8 veces más efectivo que el yeso, para la purga de sodio fuera del suelo. En este ambiente, el yeso es un tratamiento ineficiente y tiene un retardo en la mejora de la estructura del suelo.
Se vigilaron constantemente los parámetros del suelo, de contenido de agua y conductividad eléctrica, a profundidades de 30, 60 y 80 cm, en cada suelo usando colectores continuos de datos Wildeye® equipados con sensores Decagon GS3. El sistema Wildeye® ofrece acceso remoto a cada colector continuo de datos, vía el internet. Los datos son descargados fácilmente como archivos MS Excel y también pueden ser vistos de forma gráfica en línea. Abajo en las Figuras 3 a 10 se muestran los datos colectados.
La Fig. 3 muestra una comparación de datos de contenido volumétrico de agua (VWC) para suelo tratado (yeso y acondicionador de suelo de la invención) y no tratado a una profundidad de 30 cm.
La Fig. 4 muestra una comparación de datos de contenido volumétrico de agua (VWC) para suelo tratado (yeso y acondicionador de suelo de la invención) y no tratado a una profundidad de 60 cm.
La Fig. 5 muestra una comparación de datos de contenido volumétrico de agua (VWC) para suelo tratado (yeso y acondicionador de suelo de la invención) y no tratado a una profundidad de 80 cm.
La Fig. 6 muestra una comparación de datos de conductividad eléctrica (EC) de agua del suelo para suelo tratado (yeso y acondicionador de suelo de la invención) y no tratado a una profundidad de 30 cm.
La Fig. 7 muestra una comparación de datos de conductividad eléctrica (EC) de agua del suelo para suelo tratado (yeso y acondicionador de suelo de la invención) y no tratado a una profundidad de 60 cm.
La Fig. 8 muestra una comparación de datos de conductividad eléctrica (EC) de agua del suelo para suelo tratado (yeso y acondicionador de suelo de la invención) y no tratado a una profundidad de 80 cm.
La Fig. 9 muestra una comparación del promedio de contenido volumétrico de agua para diferentes profundidades y tratamientos.
La Fig. 10 muestra una comparación del promedio de conductividad eléctrica para diferentes profundidades y tratamientos.
Desde una perspectiva del contenido volumétrico de agua, se observó que a niveles de 60 cm y 80 cm, el tratamiento con el acondicionador de suelo de la invención ha incrementado la cantidad de agua encontrada en el suelo, al crear capilares que permiten que más agua permee a los niveles inferiores. Por un lado, la aplicación de yeso aún tiene que cosechar los beneficios de la mejora de la estructura del suelo y, debido a su retardo en el mecanismo, muestra niveles significativamente menores de contenido de agua en cualquier profundidad. La conductividad eléctrica describe los cambios en los niveles de salinidad, respecto a otros factores tales como disponibilidad de nutriente, salinidad, contenido de agua y textura del suelo. Habiendo dicho esto, los menores niveles de conductividades indican una cantidad limitada de sales solubles para las áreas de control y de prueba con yeso, mientras el tratamiento con el acondicionador de suelo de la invención muestra un incremento significativo en la conductividad eléctrica. Esto tiene una elevada correlación con los datos de retención de agua.
Ejemplo 2
Los ensayos de laboratorio han mostrado que dentro de un periodo de tiempo corto, el tratamiento de un suelo sódico de Werribee South, Australia con el acondicionador de suelo de la invención empleado en el Ejemplo 1 redujo su acumulación de sales de sodio. Los resultados de análisis del suelo usado en un ensayo de mesa de trabajo muestran que al final del ensayo, las concentraciones de sodio en suelo no tratado fueron sustancialmente mayores que aquellas en suelo tratado con el acondicionador de suelo de la invención. Abajo en la Tabla 1 se resumen las diferencias clave en concentraciones de cationes halladas en esta prueba.
Tabla 1. Resultados clave de un ensayo de mesa de trabajo de un suelo sódico tratado con el acondicionador de suelo de la invención y no tratado, de Werribee South, Victoria, Australia.
Nótese que la concentración de calcio no difirió apreciablemente entre el suelo tratado y no tratado, mientras la concentración de sodio y su porcentaje de cationes totales disminuyó a la mitad.
Claims (15)
1. Acondicionador de suelo que comprende componentes de siloxano seleccionados de entre el grupo de componentes de siloxano que tienen la fórmula general I o la fórmula general II, en los que la fórmula general I se representa por
en la que
n es un número entero de 0 a 200,
m es un número entero de 0 a 50,
o es un número entero de 0 a 25
m+o es un número entero de 1 a 75,
x es un número entero de 1 a 12,
y es un número entero de 0 a 25,
z es un número entero de 2 a 6
R1 indica un radical alifático con 1 a 3 átomos de carbono o un radical fenilo,
R2 indica un radical alifático con 1 a 30 átomos de carbono o un radical fenilo,
R3 indica hidrógeno o un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
R4 indica un radical alifático con 10 a 18 átomos de carbono y en la que A- es un anión orgánico o inorgánico derivado de un ácido HA fisiológicamente tolerable habitual,
y la fórmula general II se representa por
en la que
m es un número entero de 5 a 200,
n es un número entero de 0 a 25,
k es un número entero de 0 a 25,
R1 indica un radical alifático con 1 a 3 átomos de carbono o un radical fenilo,
R2 indica un radical alifático con 9 a 30 átomos de carbono y/o un radical poliéter de la fórmula general (CH2)3O-(C2H4O)x-(C3H6O)yQ,
en la que x y y son enteros de 0 a 50 que tienen los mismos o diferentes valores, y Q es hidrógeno o un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
R3 indica un radical epoxi o un radical MZ,
E indica un radical MZ, R3 o R2,
en la que el al menos un radical MZ está presente por molécula, en la que el radical epoxi es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en,
en la que M es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en,
------(CH2)3CHC H 2- — (CH2)3CH C H 2O H
i
OH
en la que Z es seleccionado de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en,
en la que el átomo cuaternario de nitrógeno del grupo Z está unido a un átomo de carbono del grupo M que es adyacente al grupo C-OH del mismo grupo M, en la que R4, R5, R6 pueden ser los mismos o diferentes y son seleccionados de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, hidrógeno, radicales alquilo con 1 a 22 átomos de carbono, radicales alquileno con 1 a 22 átomos de carbono, en la que los radicales alquilo y alquileno pueden comprender grupos hidroxilo,
en la que R5 y R9 pueden ser los mismos o diferentes y son seleccionados de entre el grupo que comprende, en particular que consiste en, R4, R5, R6y radicales alquilo con 1 a 10 átomos de carbono que están sustituidos por flúor, cloro o bromo,
en la que R10 indica -O- o -NR11-,
en la que R11 indica hidrógeno, un radical alquilo con 1 a 4 átomos de carbono o un radical hidroxialquilo con 1 a 4 átomos de carbono,
en la que o es un número entero de 1 a 4, p es un número entero de 2 a 6,
y en la que A- es un anión orgánico o inorgánico derivado de un ácido HA fisiológicamente tolerable habitual, caracterizado porque los componentes de siloxano comprenden al menos un siloxano A modificado con poliéter y al menos uno siloxano B modificado catiónicamente, en la que el siloxano A modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente pueden ser los mismos o diferentes, y en la que al menos uno de los siloxanos A y B corresponde a la fórmula I.
2. Acondicionador de suelo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el siloxano A modificado con poliéter corresponde a la fórmula I, en la que m es un número entero de 1 a 50.
3. Acondicionador de suelo de acuerdo con una o ambas de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el siloxano A modificado con poliéter corresponde a la fórmula II, en la que n es un número entero de 1 a 25.
4. Acondicionador de suelo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el siloxano B modificado catiónicamente corresponde a la fórmula I, en la que o es un número entero de 1 a 25.
5. Acondicionador de suelo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el siloxano B modificado catiónicamente corresponde a la fórmula II.
6. Acondicionador de suelo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el acondicionador de suelo comprende un solvente, particularmente agua.
7. Acondicionador de suelo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el acondicionador de suelo comprende una emulsión, particularmente una emulsión que comprende 30 % del volumen de los componentes A y B de siloxano, un emulsificante y agua.
8. Acondicionador de suelo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el acondicionador de suelo comprende de 0,5 a 1 % del volumen de los componentes A y B de siloxano.
9. Acondicionador de suelo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el componente A de siloxano modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente son diferentes y la relación molar del componente B de siloxano modificado catiónicamente respecto al componente A de siloxano modificado con poliéter es 0,5 o menos, particularmente 0,125.
10. Procedimiento de tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo, caracterizado porque el suelo es tratado con el siloxano B modificado catiónicamente como se define en una o más de las reivindicaciones 1 a 5, particularmente una emulsión del siloxano B modificado catiónicamente en agua.
11. Procedimiento de tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo, de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el suelo es tratado sucesiva o simultáneamente con ambos componentes A y B de siloxano de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 5, en el que en el caso del tratamiento sucesivo, el componente A de siloxano modificado con poliéter y el siloxano B modificado catiónicamente son diferentes.
12. Procedimiento de tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo, de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el suelo es tratado con el acondicionador de suelo como se define en una o más de las reivindicaciones 1 a 9.
13. Procedimiento de tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo, de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el suelo es tratado con una cantidad de 20 a 180 kg por hectárea, de los componentes de siloxano (Ay/o B) activos o con una cantidad de 50 a 200 ppm, respecto al volumen de suelo que va a ser tratado.
14. Uso del siloxano B modificado catiónicamente de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 4, y/o del acondicionador de suelo de acuerdo con una o más de las reivindicaciones 1 a 9, en el tratamiento del suelo, particularmente tierra para cultivo.
15. Uso de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el suelo es un suelo sódico.
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