ES2890928T3 - Aditivos para el suelo para promover la germinación de semillas y métodos de uso de los mismos - Google Patents

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

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Abstract

Un método para poner en contacto o mezclar un aditivo a granel sobre y/o en el suelo que comprende la aplicación del aditivo a granel al suelo, en donde el aditivo a granel encapsula todo o una porción de un gránulo de fertilizante y en donde el aditivo a granel comprende un hidroxipropil guar catiónico.

Description

DESCRIPCIÓN
Aditivos para el suelo para promover la germinación de semillas y métodos de uso de los mismos
Campo de la invención
Esta invención se refiere a aditivos para suelos y, en particular, a aditivos para suelos útiles en la promoción de la germinación de semillas, rendimiento de plantas y cultivos, así como también en la prevención de evaporación y/o drenaje y métodos de uso.
Antecedentes de la invención
La escasez de agua es una limitación importante para el desarrollo humano y agrícola. Aproximadamente el 70 % del agua dulce consumida se destina a usos relacionados con la agricultura, por ejemplo, como agua de riego, que a su vez representa aproximadamente el 90 % del uso agrícola. A medida que aumenta la demanda de agua dulce mediante el desarrollo agrícola y el desarrollo humano, se hacen necesarios usos más efectivo del agua. Esta necesidad es aún más pronunciada a la luz del aumento de la escasez de agua dulce. En consecuencia, existe una necesidad creciente de un uso mejorado y más eficiente del agua dulce.
Parte del agua usada en la agricultura se pierde por evaporación, infiltración, drenaje y el agua residual. Lo que queda puede ser absorbido por plantas, pastos y árboles, que se utilizan para la producción de cosechas.
El uso efectivo del agua en la agricultura no solo tiene un impacto ecológico considerable, sino que también tiene un impacto en las economías agrícolas, ya que existe una correlación directa entre la calidad del agua disponible para las plantas y su rendimiento. Si, en lugar de perder agua, el agua se confina a nivel de la raíz de la planta durante más tiempo, habrá una repercusión directa en la producción y el rendimiento de los cultivos. También, en condiciones críticas en términos de disponibilidad de agua y temperaturas, un uso optimizado del agua puede proteger el cultivo de la destrucción completa y la pérdida de la cosecha.
Además, la disponibilidad de agua en el momento o durante la germinación de la semilla es conveniente, ya que la fase de germinación es una fase muy importante en el crecimiento de una planta o cultivo. El ciclo de vida de cualquier planta se puede dividir en diferentes fases y la germinación de la semilla es una etapa básica para iniciar el crecimiento de la planta. Las semillas a menudo están secas y necesitan cantidades significativas de agua, con relación al peso en seco de la semilla, antes de que el metabolismo celular y el crecimiento puedan producirse/reanudarse. Una variedad de estímulos abióticos, que incluyen luz, temperatura y nitratos, proporcionan información sobre el ambiente externo que afecta la germinación. Cantidades adecuadas de agua, oxígeno y temperatura pueden facilitar la germinación de la semilla. También, los mecanismos internos y el promotor/inhibidor químico influyen en la germinación y la tasa de germinación.
El documento JP 2003 261872 describe un inhibidor de secado para el suelo que contiene una resina absorbible en agua y un tensioactivo.
US 2004/072699 describe un método de irradiación mediante haces de electrones de alta energía de polímeros de polisacáridos para despolimerizar estos polímeros, y los polímeros despolimerizados producidos de acuerdo con este método.
En consecuencia, existe la necesidad de un aditivo de suelo mejorado que pueda ralentizar o detener la tasa de evaporación de los suelos, por ejemplo suelos que contienen predominantemente arcilla o suelos ubicados en áreas de alta temperatura o vientos fuertes. Esto, a su vez, ayuda para proporcionar una mejora en el uso del agua por parte de plantas y pastos. También existe la necesidad de un aditivo para el suelo que sea útil en la promoción de la germinación de semillas, así como también en la promoción del rendimiento de plantas y cultivos.
Resumen de la invención
La invención se refiere a métodos para mejorar el rendimiento de cultivos, así como también a plantas, arbustos, árboles y pastos agrícolas y hortícolas (en lo sucesivo, a veces denominadas colectivamente como "plantas"). Las aplicaciones dirigidas incluyen usos agrícolas para aumentar el rendimiento de los cultivos o plantas o para asegurar el cultivo o planta en áreas muy hostiles (zonas no irrigadas, climas cálidos, áreas de viento, escasas precipitaciones o una combinación de estos). Los mercados objetivo incluyen, pero no limitan a: agricultura para cultivos de secano (incluidos, pero sin limitarse a, al trigo, al algodón, etc.); agricultura para cultivos de regadío (incluidas, pero sin limitarse a, a plantas basadas en la horticultura); arboricultura, silvicultura y jardinería; cursos de golf; césped para deportes y parques; aditivo de siembra para viveros de plantas; y frutas, entre otros. Los métodos descritos en la presente descripción son capaces de aumentar el rendimiento agrícola, el rendimiento hortícola y/o el rendimiento de cultivos o plantas en un área de suelo objetivo.
En un aspecto, una modalidad reivindicada es un método para poner en contacto o mezclar un aditivo a granel sobre y/o dentro del suelo que comprende la aplicación del aditivo a granel al suelo, en donde el aditivo a granel encapsula todo o una porción de un gránulo de fertilizante y en donde el aditivo granel comprende un hidroxipropil guar catiónico.
En algunas modalidades, el suelo seleccionado del grupo que consiste en suelo arcilloso, suelo arenoso, suelo limoso, suelo turboso, suelo margoso, suelo calcáreo y cualquiera de sus combinaciones.
En un aspecto, una modalidad reivindicada es un aditivo a granel que comprende un hidroxipropil guar catiónico, en donde el aditivo a granel encapsula todo o una porción de un gránulo de fertilizante.
En algunas modalidades, el hidroxipropil guar catiónico comprende: cloruro de hidroxipropil guar trimonio que tiene un DS de 0,05-0,15 y un peso promedio o peso molecular ponderado (Mw) de 1 millón a 2 millones; cloruro de hidroxipropil guar trimonio que tiene un DS de 0,05-0,15 y un peso promedio o peso molecular ponderado (Mw) de 100000 a 500 000; o cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio que tiene un DS de 0,05-0,15, MS de 0,4-0,8 y un peso promedio o peso molecular ponderado (Mw) de 1 millón a 2 millones.
En un aspecto, una modalidad reivindicada es el uso de un aditivo a granel de acuerdo con la invención para mejorar la germinación de semillas.
En la presente descripción se describe un método para aumentar el rendimiento de la cosecha disminuyendo la evaporación del agua del suelo, que comprende el método: de mezclar un aditivo a granel en un área de suelo objetivo; y poner en contacto una capa superior del área de suelo objetivo con un aditivo de superficie.
En algunas modalidades, el suelo es un suelo arcilloso caracterizado por un diámetro medio de partícula (D50) menor o igual a aproximadamente 50 pm, o igual a aproximadamente 45 pm en otras modalidades, o igual a aproximadamente 35 pm en otras modalidades, o menor o igual a aproximadamente 25 pm, o igual a aproximadamente 10 pm en otras modalidades, o menor o igual a aproximadamente 5 pm en otras modalidades.
En la presente descripción se describe un método para aumentar el rendimiento del cultivo disminuyendo la evaporación del agua del suelo, comprendiendo el método de poner en contacto una capa superior de un área de suelo objetivo con un aditivo de superficie, mientras que el aditivo de superficie forma una capa en la parte superior del suelo. El aditivo del suelo puede formar una capa semipermeable, membrana o costra en la parte superior del suelo. El aditivo se caracteriza por un aumento a la resistencia de los lavados tal como lluvia, riego, etc.
En la presente descripción se describen métodos para mejorar las tasas de germinación de una planta o cultivo, aplicando o poniendo en contacto un aditivo de superficie en un área de suelo objetivo en la que se planta una planta o semilla de cultivo. El área de suelo objetivo puede estar bajo condiciones de estrés. Las condiciones de estrés incluyen, pero no se limitan a, condiciones de estrés hídrico o de restricción de agua, condiciones de sequía, temperatura extrema o prolongada tal como calor o frío extremo o prolongado, condiciones de viento fuerte o extremo y similares. En la presente descripción se describe etapas adicionales para poner en contacto una semilla sobre o dentro del área de suelo objetivo. La semilla puede ser cualquier semilla de cultivo o planta útil o conocida. Las semillas pueden ser de cualquier cultivo o planta, incluida pero no limita a otras especies de los géneros Asparagus, Atropa, Avena, Brassica, Citrus, Citrullus, Capsicum, Cucumis, Cucurbita, Daucus, Fragaria, Glycine, Gossypium, Helianthus, Hordeum, Hyoscyamus Heterocallis, Lactuca, Linum, Lolium, Lycopersicon, Malus, Majorana, Manihot, Medicago, Nicotiana, Oryza, Panieum, Pannesetum, Persea, Pisum, Pyrus, Prunus, Raphanus, Secale, Senecio, Sinapis, Solanum, Sorghum, Trigumonella, Vitis, Vigna y Zea. La semilla del cultivo puede incluir Brassica rapa, Brassica chinensis y Brassica pekinensis. En la presente descripción se describen además métodos para mejorar el rendimiento de plantas o cultivos, aplicando o poniendo en contacto un aditivo de superficie a un área de suelo objetivo en la que se planta una semilla de planta o semilla de cultivo.
La germinación es un evento crítico en el ciclo de vida de la planta, ya que el momento de la emergencia de la cubierta protectora de la semilla es crucial para la supervivencia y el éxito reproductivo. Romper la puerta de latencia de las semillas es la clave en esta fase. Un promotor de la germinación en la agricultura tiene una gran influencia en el momento de la cosecha. Una cinética más rápida corresponde a un tiempo más corto para que los cultivos maduren, lo que permite a los agricultores reducir el tiempo de cosecha y aumentar el ciclo de cultivo. Una tasa de germinación más alta proporciona más cultivos a partir de semillas determinadas, lo que da como resultado un mayor rendimiento.
En la presente descripción se describe la etapa de poner en contacto la capa superior de suelo que puede tomar la forma de pulverizar una mezcla acuosa que contiene un aditivo de superficie sobre el suelo. En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie que se puede pulverizar sobre un área objetivo de suelo a una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 200 kg de aditivo de superficie por hectárea.
En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie que se puede pulverizar sobre un área objetivo de suelo en una tasa o en una tasa equivalente a menos de 150 kg de aditivo de superficie por hectárea. En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie que se puede pulverizar sobre un área objetivo de suelo en una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de aproximadamente 125 kg de aditivo de superficie por hectárea. En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie que puede pulverizarse sobre un área objetivo de suelo en una tasa de, o una tasa equivalente a, menos de 100 kg de aditivo de superficie por hectárea. En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie que se puede pulverizar sobre un área objetivo de suelo a una tasa de, o en una tasa equivalente, menos de 90 kg de aditivo de superficie por hectárea. En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie que se puede pulverizar sobre un área objetivo de suelo en una de, o en una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 85 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 75 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 50 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 35 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 25 kg de aditivo de superficie por hectárea o menos de 20 kg de aditivo de superficie por hectárea. En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie que se puede pulverizar sobre un área objetivo de suelo a una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 15 kg de aditivo de superficie por hectárea. En la presente descripción se describe una mezcla acuosa que se puede pulverizar sobre el suelo en una tasa o en una tasa equivalente a menos de 10 kg de aditivo superficial por hectárea.
El aditivo de superficie se puede seleccionar entre poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, poli(etilenglicol), polímeros con terminación fosfonato, óxido de polietileno, poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, guar, goma guarsin lavar, goma guar lavada, guar catiónica, carboximetil guar (CM guar), hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), carboximetilhidroxipropil guar (CMHP guar), guar catiónica, guar modificada hidrofóbicamente (guar HM), carboximetil guar hidrofóbicamente modificado (HMc M guar), hidroxietil guar hidrofóbicamente modificado (HMHE guar), hidroxipropil guar hidrofóbicamente modificado (HMHP guar), hidroxipropil guar catiónico hidrofóbicamente modificado (catiónico HMHP guar), hidrofóbicamente modificado carboximetil guar catiónico (HM guar catiónico), cloruro de hidroxipropil guar trimonio, cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio, almidón, maíz, trigo, arroz, papa, tapioca, maíz ceroso, sorgo, sargo ceroso, sagú, dextrina, quitina, quitosano, composiciones de alginato, goma xantana, goma carragenina, goma casia, goma tamarindo, celulosa catiónica, poliacrilamida catiónica, almidón catiónico, goma karaya, goma arábiga, pectina, celulosa, hidroxicelulosa, hidroxialquilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, un derivado de cualquiera de los anteriores o una combinación de cualquiera de los anteriores.
El aditivo de superficie puede seleccionarse del grupo que consiste en guar, goma guar de hidroxipropilo, goma guar de carboximetil, goma guarde carboximetilhidroxipropilo y una combinación de cualquiera de los anteriores. El aditivo de superficie puede seleccionarse entre cloruro de hidroxipropil guar trimonio, hidroxipropil cloruro de hidroxipropil guar trimonio o una combinación de ambos.
El aditivo a granel y/o aditivo de superficie puede estar en una mezcla acuosa o en forma seca o semiseca como, por ejemplo, gránulos. Se entiende que semiseco significa que los aditivos a granel contienen menos del 15 % de humedad o agua, mientras que en algunas modalidades semiseco significa que los aditivos a granel contienen menos del 10 % de humedad o agua, mientras que en otras modalidades los aditivos a granel contienen menos del 8 % de humedad o agua (o solvente), mientras que en otras modalidades los aditivos a granel contienen menos del 5 % de humedad o agua, mientras que en otras modalidades los aditivos a granel contienen menos del 3 % de humedad o agua, aunque en otras modalidades los aditivos a granel contienen menos del 2 % de humedad o agua, mientras que en otras modalidades adicionales los aditivos a granel contienen menos del 1 % de humedad o agua, mientras que en modalidades alternativas los aditivos a granel contienen menos del 0,5 % de humedad o agua, mientras que en otras modalidades los aditivos a granel contienen menos del 0,1 % de humedad o agua.
El aditivo a granel puede incluir el grupo que consiste en goma guar, goma guar derivatizada que incluye, entre otros, goma guar catiónica, poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, poli(etilenglicol), fosfonato con terminación polímeros, poli(óxido de etileno), poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano, poliamida, un derivado de cualquiera de los anteriores y una combinación de cualquiera de los anteriores. Típicamente, el aditivo a granel puede incluir poli(ácido acrílico).
El aditivo de superficie o aditivo a granel puede incluir un polímero de acuerdo con la fórmula:
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en donde n es un número entero de 1 a 1000; en donde Ri comprende uno o múltiples grupos fosfonato, grupos silicato, grupos siloxano, grupos fosfato, grupos fosfinato o cualquiera de sus combinaciones; R2-R3 puede ser individualmente hidrógeno, o un C ramificado, lineal o cíclicoi-C6 hidrocarburo con o sin heteroátomo; M+ puede ser cualquier contraión adecuado o un hidrógeno; en donde "D" está ausente o representa una C lineal o ramificada-i-C5 grupo hidrocarburo, a C1-C5 grupo alcoxi, grupo oxi (-O-), iminilo (-NH-) o iminilo sustituido (-NR-), en donde R a C1-C6 alquilo, una C1-C6 alcoxilo, una C1-C6 hidroxilalquilo, a C1-C6 alcoxialquilo o una C1-C6 alquilalcoxilo n. puede ser un número entero de 1 a 5000 n. puede ser un número entero de 1 a 1000. n puede ser un número entero de 10 a 3000 n. puede ser un número entero de 40 a 750.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 es un gráfico que ilustra el tratamiento de superficie mediante la pulverización de la mezcla acuosa del aditivo de superficie.
La Figura 2 es un gráfico que muestra los resultados de la tasa de evaporación (tiempo para alcanzar el 1 % en peso de agua restante) en función del tiempo de pulverización (de una solución al 0,1 % del aditivo de superficie).
La Figura 3 es un gráfico que ilustra la tasa de evaporación de los respectivos aditivos a granel de superficie y de volumen en función del contenido de agua (%).
La Figura 4 es un gráfico que ilustra la tasa de evaporación (mg/s/cm2) en función del contenido de agua (%).
La Figura 5 es un gráfico que ilustra la absorción de agua para diferentes aditivos a granel en suelo Shanxi lavado. La Figura 6 es un gráfico que ilustra la absorción de agua inicial para diferentes aditivos a granel en suelo Shanxi sin lavar.
La Figura 7 ilustra el impacto de los aditivos a granel en la cinética de evaporación en suelos lavados (suelos Shanxi), donde el tiempo de evaporación es el tiempo necesario para alcanzar el 1 % en peso del agua restante.
La Figura 8 ilustra el impacto de los aditivos a granel en la cinética de evaporación en suelo sin lavar (suelo de Shanxi), donde el tiempo de evaporación es el tiempo necesario para alcanzar el 1 % en peso del agua restante.
La Figura 9 es un gráfico que ilustra la resistencia de un aditivo para múltiples ciclos de lavado.
La Figura 10 es un gráfico que muestra el estudio de germinación en invernadero de la segunda ronda.
La Figura 11 es un gráfico que muestra el rendimiento de diferentes aditivos en las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis).
La Figura 12 es un gráfico que muestra las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis) en la condición de riego 2 (WC2) en función de los días.
La Figura 13 es un gráfico que muestra las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis) en la condición de riego 3 (WC3) en función de los días.
La Figura 14 es un gráfico que muestra las tasas de germinación de la col china (Brassica chinensis) en la condición de riego 4 (WC4) en función de los días.
La Figura 15 es un gráfico que muestra el estudio de germinación en condiciones naturales de la cuarta ronda. Descripción detallada de la invención
Se describen en la presente descripción aditivos que son útiles para mejorar las tasas de germinación de plantas y cultivos que comprenden poner en contacto, antes o durante condiciones de estrés hídrico, una capa superior de un área de suelo objetivo con un aditivo de superficie, de manera que el aditivo de superficie forma una capa sobre el suelo del área de suelo objetivo. En la presente descripción se describen aditivos que se usan para limitar la pérdida de agua por evaporación (es decir, control de la evaporación). Muchos de los métodos y aditivos conocidos para controlar la pérdida de agua difieren de la invención reivindicada en la presente descripción en que su principal objetivo es limitar la pérdida de agua por drenaje (es decir, control de drenaje).
Sin embargo, los métodos son fundamentalmente diferentes a los métodos aquí descritos en la presente descripción, ya que los mecanismos para evitar la pérdida de agua son diferentes en estos casos. Sin embargo, se entiende que se puede controlar la pérdida de agua (y así aumentar el rendimiento de la planta/cultivo en un suelo objetivo) a través de una combinación de control de evaporación y control de drenaje.
La pérdida de agua puede atribuirse a la transpiración, la evaporación o los residuales a través de canales de drenaje en el suelo. Muchos de los métodos conocidos que previenen la pérdida de agua a través del drenaje están relacionados con la naturaleza de los suelos objetivo y también con las condiciones climáticas locales. Por ejemplo, las tierras arables y cultivables en los Estados Unidos son predominantemente del tipo arenoso. Sin embargo, en China y el sudeste asiático, las tierras son principalmente de tipo arcilloso. Los suelos arcillosos en general tienen una estructura de suelo diferente a la de los suelos arenosos, ya que el tamaño promedio de partículas de los suelos arcillosos y, por tanto, el tamaño de los poros es menor. Generalmente, los suelos arcillosos tienen un diámetro medio de partícula (D50) de menos de 50 micrómetros. Típicamente, los suelos arcillosos tienen un diámetro medio de partícula (D50) de aproximadamente o menos de 25 micrómetros. Más típicamente, los suelos arcillosos tienen un diámetro medio de partículas de aproximadamente 5 micrómetros o menos. Por el contrario, el suelo arenoso se caracteriza generalmente por granos redondos con tamaños de partículas que van desde 100 micrómetros hasta 2000 micrómetros. Existen otras diferencias entre suelos arenosos, arcillosos, así como también otros tipos de suelos, como se describe generalmente a continuación.
Suelos arenosos: Generalmente, los suelos arenosos tienen una textura arenosa y se forman a partir de rocas erosionadas tales como piedra caliza, cuarzo, granito y pizarra. Los suelos arenosos pueden contener suficiente o sustancial materia orgánica, lo que hace que sea relativamente fácil de cultivar. Los suelos arenosos, sin embargo, son propensos al drenaje excesivo y la deshidratación, y pueden tener problemas para retener la humedad y los nutrientes.
Suelo limoso: Generalmente, se considera que el suelo limoso se encuentra entre los suelos más fértiles. El suelo limoso generalmente está compuesto de minerales (predominantemente cuarzo) y partículas orgánicas finas, y tiene más nutrientes que el suelo arenoso que ofrece un buen drenaje. Cuando está seco, tiene una textura más bien suave y parece arena oscura. Su estructura de suelo débil significa que es fácil trabajar con él cuando está húmedo y retiene bien la humedad.
Suelo de arcilla (o arcilloso): Cuando los suelos de arcilla están húmedos, generalmente son pegajosos, grumosos y flexibles, pero cuando se secan generalmente forman coágulos duros. Los suelos de arcilla están compuestos de partículas muy finas con pocos espacios de aire, por lo que son difíciles de trabajar y a menudo drenan mal; también son propensos a anegarse en primavera. Las arcillas azules o grises tienen poca aireación y deben aflojarse para soportar un crecimiento saludable. El color rojo en el suelo arcilloso indica una buena aireación y un suelo "suelto" que drena bien. Como la arcilla contiene altos niveles de nutrientes, las plantas crecen bien si el drenaje es adecuado.
Suelo turboso: El suelo turboso generalmente contiene más material orgánico que otros suelos porque su acidez inhibe el proceso de descomposición. Este tipo de suelos contiene menos nutrientes que muchos otros suelos y es propenso a retener agua en exceso.
Suelo margoso: Generalmente, los suelos arcillosos son una combinación de aproximadamente 40 % de arena, 40 % de limo y 20 % de arcilla. Los suelos arcillosos pueden variar desde suelos fértiles fácilmente trabajables llenos de materia orgánica hasta césped densamente compacto. Generalmente, drenan pero retienen la humedad y son ricos en nutrientes.
Suelo calcáreo: Los suelos calcáreos son generalmente alcalinos y pueden contener una variedad de piedras de diferentes tamaños. Estos tipos de suelo pueden secarse rápidamente y tienden a bloquear traza de elementos tales como el hierro y el manganeso. Esto puede provocar un crecimiento deficiente y el color amarillento de las hojas, ya que los nutrientes generalmente no están disponibles para las plantas. El suelo calcáreo generalmente se considera de mala calidad y necesita una adición sustancial de fertilizantes y otros mejoradores del suelo.
Como el tamaño de los poros o la distancia entre dos partículas adyacentes es menor, por ejemplo, en suelos de arcilla en comparación con suelos arenosos, la pérdida de agua por drenaje es una preocupación menor. En suelos de arcilla, la pérdida de agua por escorrentía o, en particular, la evaporación es más preocupante, ya que algunos cultivos están adaptados para crecer en lechos de agua. Esta diferencia en el tipo de suelo (por ejemplo, arcilloso frente a arenoso) es la razón principal por la que en muchos países asiáticos, por ejemplo, el sur de China y los países del sudeste asiático, es posible cultivar arroz, que se cultiva en lechos de agua.
Generalmente, se requieren suelos que son solo ligeramente permeables o moderadamente permeables al agua para cosechar tales cultivos tolerantes al agua, incluido el arroz. Los tipos de suelo necesarios para cultivar arroz o plantas tolerantes al agua son los tipos que bloquean naturalmente el drenaje del agua, es decir, mínima pérdida de agua por drenaje. El arroz, sin embargo, no es factible en América del Norte porque, como se explicó anteriormente, el tipo de suelo es arenoso y no arcilloso. Por lo tanto, al contrario de los suelos de tipo estadounidense y norteamericano, la limitación de la pérdida de agua por evaporación es la principal preocupación en los suelos de arcilla, como se puede encontrar, por ejemplo, en muchas partes de Asia. (En los EE. UU. Y América del Norte, la pérdida de agua por drenaje o escorrentía es más preocupante que la pérdida por evaporación) Se entiende, sin embargo, que la pérdida por evaporación no solo se limita a los suelos de arcilla sino a otros tipos de suelos como, especialmente cuando se consideran todos los factores tal como el clima local, la altitud, la humedad, así como también el tipo de suelo y las capas de diferentes tipos de suelo que pueden afectar el tipo predominante de pérdida de agua. Por lo tanto, otros tipos de suelo pueden tener problemas con la evaporación e incluyen, entre otros, suelos arenosos, suelos turbosos, suelos limosos, suelos calcáreos, suelos arcillosos o cualquier combinación.
En la presente descripción se describen uno o más métodos para poner en contacto o mezclar diferentes aditivos en y/o en suelos típicamente para ralentizar la cinética de evaporación del agua del área de suelo objetivo (es decir, un área de suelo donde el usuario desea aplicar la aplicación/sistema/métodos descritos en la presente descripción). Se pueden apuntar a diferentes tipos de suelos, incluidos, entre otros, suelos de arcilla, suelos arenosos, suelos turbosos, suelos limosos, suelos calcáreos y suelos arcillosos, en los que existe el deseo de ralentizar la cinética de evaporación. Como resultará evidente a partir de la siguiente descripción detallada, algunas modalidades comprenden métodos que utilizan aditivos para el suelo que son fáciles de sintetizar y, en algunas modalidades, resisten la degradación o están altamente estabilizados de cualquier otra manera.
En la presente descripción se describen dos tratamientos de aplicación en o sobre el suelo, siendo uno un tratamiento de superficie que utiliza un aditivo de superficie y el otro un tratamiento a granel que utiliza un aditivo a granel. En una modalidad, tanto el tratamiento de superficie como el tratamiento a granel se aplican al área de suelo objetivo, simultáneamente o en secuencia entre sí. En algunos casos, el enfoque de tratamiento a granel y de superficie es capaz de ralentizar hasta un 30 % la cinética de evaporación.
En la presente descripción se describe la aplicación que comprende únicamente el tratamiento de superficie del área de suelo objetivo. En otra modalidad más, la aplicación comprende únicamente el tratamiento a granel en el área de suelo objetivo.
Tratamiento de superficie: Los aditivos de la superficie entran en contacto o se aplican a la superficie del suelo y crean una capa que reduce la pérdida de agua por evaporación. La capa, en algunas modalidades, puede ser una capa semipermeable. Típicamente, la forma de poner en contacto el aditivo superficial con la superficie del suelo es pulverizar una solución acuosa sobre la superficie del suelo. Sin pretender imponer ninguna teoría, esta capa puede verse como una "costra" que puede tapar suficiente o sustancialmente los poros del suelo en los alrededores de la superficie del área de suelo objetivo. Por lo tanto, la cinética de evaporación se ve afectada por la capa de aditivo en la superficie superior del suelo.
En una modalidad, los tratamientos de superficie descritos en la presente descripción mejoran la tasa de germinación de una planta o cultivo al poner en contacto un aditivo de superficie con una capa superior de un área de suelo objetivo. En algunas modalidades, los tratamientos de superficie descritos en la presente descripción mejoran la tasa de germinación de una planta o cultivo durante condiciones de estrés hídrico al poner en contacto, antes o durante las condiciones de estrés hídrico, un aditivo de superficie a una capa superior de un área de suelo objetivo. Por lo tanto, el aditivo de superficie forma una capa en el área de suelo objetivo. La capa puede, en algunas modalidades, ser permeable, semipermeable. El método descrito puede incluir además poner en contacto una semilla dentro o dentro del área de suelo objetivo. En una modalidad, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 1 mm desde la superficie del suelo. En otra modalidad, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 2 mm desde la superficie del suelo. En otra modalidad, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 4 mm desde la superficie del suelo. En otra modalidad más, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 5 mm desde la superficie del suelo. En otra modalidad más, la semilla se coloca a una profundidad de menos de 7 mm desde la superficie del suelo.
La semilla puede ser cualquier semilla de cultivo o planta útil o conocida. En una modalidad, la semilla utilizada en los métodos descritos en la presente descripción se clasifican en una de tres categorías: (1) ornamentales (tales como rosas, tulipanes, etc.), hierbas y semillas no cultivadas; (2) semillas de cereales y cultivos amplios y (3) semillas de horticultura y hortalizas. En una modalidad particular, la semilla de cultivo se selecciona de la semilla de la especie o subespecie Brassica rapa, Brassica chinensis y Brassica pekinensis.
En una modalidad, la semilla es de la especie de cultivo o planta que incluye, pero no se limita a, maíz (Zea mays), Brassica sp. (por ejemplo, B. napus, B. rapa, B. juncea), alfalfa (Medicago sativa), arroz (Oryza sativa), centeno (Secale cereale), sorgo (Sorghum bicolor, Sorghum vulgare), mijo (p. ej., mijo perla (Pennisetum glaucum), mijo proso (Panicum miliaceum), mijo cola de zorra (Setaria italica), mijo dedo (Eleusine coracana)), girasol (Helianthus annuus), cártamo (Carthamus tinctorius), trigo (Triticum aestivum), soja (Glycine max), tabaco (Nicotiana tabacum), papa (Solanum tuberosum), maní (Arachis hypogaea), algodón (Gossypium barbadense, Gossypium hirsutum), camote (Ipomoea batatus), mandioca (Manihot esculenta), café (Cofea spp.), coco (Cocos nucifera), piña (Ananas comosus), cítricos (Citrus spp.), cacao (Theobroma cacao), té (Camellia sinensis), plátano (Musa spp.), aguacate (Persea americana), higo (Ficus casica), guayaba (Psidium guajava), mango (Mangifera indica), olivo (Olea europaea), papaya (Carica papaya), anacardo (Anacardium occidentale), macadamia (Macadamia integrifolia), almendro (Prunus amygdalus), remolacha azucarera (Beta vulgaris), caña de azúcar (Saccharum spp.), avena, cebada, hortalizas, ornamentales, plantas leñosas tales como coníferas y árboles de hoja caduca, calabacín, zapallo, cáñamo, calabacín, manzano, pera, membrillo, melón, ciruela, cereza, melocotón, nectarina, albaricoque, fresa, uva, frambuesa, mora, soja, sorgo, caña de azúcar, colza, trébol, zanahoria y Arabidopsis thaliana.
En una modalidad, la semilla es de cualquier especie vegetal que incluye, entre otros, tomates (Lycopersicon esculentum), lechuga (por ejemplo, Lactuca sativa), judías verdes (Phaseolus vulgaris), habas de lima (Phaseolus limensis), guisantes (Lathyrus spp.), coliflor, brócoli, nabo, rábano, espinaca, espárrago, cebolla, ajo, pimiento, apio y miembros del género Cucumis tales como pepino (C. sativus), melón (C. cantalupensis) y melón almizclero (C. melo).
En una modalidad, la semilla es de cualquier especie ornamental que incluye, entre otros, hortensias (Macrophylla hydrangea), hibiscos (Hibiscus rosasanensis), petunias (Petunia hybrida), rosas (Rosa spp.), Azalea (Rhododendron spp.), Tulipanes (Tulipa spp.), Narcisos (Narcissus spp.), Clavel (Dianthus caryophyllus), flor de pascua (Euphorbia pulcherrima) y crisantemo.
En una modalidad, la semilla es de cualquier especie de conífera, que incluye pero sin limitarse a los pinos de coníferas tales como el pino taeda (Pinus taeda), el pino oblicuo (Pinus elliotii), el pino ponderosa (Pinus ponderosa), el pino lodgepole (Pinus contorta) y el pino de Monterrey (Pinus radiata); abeto de Douglas (Pseudotsuga menziesii); cicuta occidental (Tsuga canadensis); abeto sitka (Picea glauca); secoya (Sequoia sempervirens); abetos verdaderos tales como el abeto plateado (Abies amabilis) y el abeto balsámico (Abies balsamea); y cedros tales como el cedro rojo occidental (Thuja plicata) y el cedro amarillo de Alaska (Chamaeeyparis nootkatensis).
En una modalidad, la semilla es de cualquier especie de planta leguminosa, incluidos, entre otros, frijoles y guisantes. Los frijoles incluyen guar, algarroba, fenogreco, soja, frijoles de jardín, caupí, frijol mungo, frijol lima, habas, lentejas, garbanzos, guisantes, frijoles polilla, habas, frijoles, lentejas, frijoles secos, etc. Las legumbres incluyen, pero no se limitan a, Arachis, por ejemplo, maní, Vicia, por ejemplo, arveja corona, arveja vellosa, frijol adzuki, frijol mungo y garbanzo, Lupinus, por ejemplo, lupino, trifolium, Phaseolus, por ejemplo, frijol común y lima. frijol, Pisum, por ejemplo, frijol, Melilotus, por ejemplo, trébol, Medicago, por ejemplo, alfalfa, Lotus, por ejemplo, trébol, lente, por ejemplo, lenteja y falso índigo. Los pastos forrajeros y de césped típicos para usar en los métodos descritos en la presente descripción incluyen, pero no se limitan a, alfalfa, pasto de huerto, festuca alta, raigrás perenne, pasto doblado rastrero, alfalfa, trébol de patas de pájaro, trébol, especies de stylosanthes, lotononis bainessii, esparceta y redtop. Otras especies de pasto incluyen cebada, trigo, avena, centeno, pasto de huerto, pasto de Guinea, sorgo o planta de pasto.
En otra modalidad, la semilla se selecciona de los siguientes cultivos o vegetales: maíz, trigo, sorgo, soja, tomate, coliflor, rábano, repollo, canola, lechuga, centeno, pasto, arroz, algodón, girasol y similares.
Condiciones de estrés hídrico significa que el área de suelo objetivo se riega con menos de 2,6 mm (10 ml) de agua durante al menos un período de 2 días en algunas modalidades, durante al menos un período de 3 días en otras modalidades, durante al menos 4 días período en otras modalidades, durante al menos un período de 5 días en otras modalidades, durante al menos un período de 7 días en otras modalidades, durante al menos un período de 9 días en otras modalidades, durante al menos un período de 10 días en otras modalidades, o durante al menos un período de 20 días en modalidades adicionales. Las condiciones de estrés hídrico también pueden significar que el área de suelo objetivo se riega mediante riego o lluvia natural (o una combinación de ambos) durante un período de 30 días calendario con menos de 52 mm de agua en una modalidad, con menos de 47 mm de agua en otra modalidad, con menos de 42 mm de agua en otra modalidad, con menos de 37 mm de agua en otra modalidad más, con menos de 32 mm de agua en otra modalidad, con menos de 27 mm de agua en otra modalidad, con menos de 22 mm de agua en otra modalidad, con menos de 11 mm de agua en otra modalidad, con menos de 7 mm de agua en otra realización 0 con menos de 3 mm de agua en otra modalidad más.
Tratamiento a granel: Los aditivos se introducen en el volumen del suelo. En una modalidad, el suelo y los aditivos se mezclan conjuntamente a granel y los aditivos impiden que el agua migre hacia la superficie del suelo para que sea susceptible a la evaporación. En otras palabras, en lugar de perder agua por drenaje en dirección descendente al taponar los poros del suelo, el método de tratamiento a granel bloquea el transporte de agua en dirección ascendente. Los aditivos a granel también pueden retener agua, lo que permite su posterior utilización por parte de la vegetación a medida que el agua se separa de los aditivos mediante gradiente de presión, flujo capilar, etc. Además, sin estar ligado a ninguna teoría, en algunas modalidades, el aditivo a granel (por ejemplo, guar catiónico) puede romper los puentes capilares en el suelo y así evitar que la humedad o el agua migren a la superficie del suelo.
Entrega de aditivos de suelo sobre o dentro de los suelos.
Hay varias formas de aplicar los aditivos del suelo (por ejemplo, el aditivo a granel o el aditivo de superficie) al suelo.
Típicamente, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con el suelo en forma granular. Esto se hace típicamente antes de plantar el cultivo, arbusto, planta, semilla de césped u otro follaje deseado mediante laboreo u otros métodos generalmente conocidos en la técnica. En algunas modalidades, sin embargo, el aditivo a granel se aplica simultáneamente tiempo que la plantación del cultivo, semilla de césped u otro follaje. En otras modalidades, el aditivo a granel se aplica después de la siembra del cultivo, semilla de pasto, arbusto, otro follaje, que por ejemplo podría ser 1 día después de la siembra, 1 semana o 1 mes después de la siembra, o hasta 7 meses después de la siembra. Se entiende que el aditivo a granel se puede aplicar (por sí mismo o en relación con el aditivo de superficie) a la planta, arbusto o suelo en diferentes etapas del crecimiento o ciclo de vida de la planta, y no se limita necesariamente a la implantación previa o al cualquier etapa determinada del crecimiento de las plantas. Esto permite que un usuario de la invención reivindicada tenga flexibilidad a la hora de aplicar el aditivo a granel, lo que puede depender de factores externos tales como, por ejemplo, sequía y otras condiciones meteorológicas.
En algunas modalidades, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con el suelo como una mezcla acuosa, donde el aditivo se diluye en agua o en una solución acuosa que contiene otros ingredientes. Por ejemplo, en una modalidad, el aditivo a granel se introduce en el agua de riego que se aplica al área de suelo o cultivos objetivo. Típicamente, el aditivo a granel se diluye con una cantidad significativa de agua o se reticula suficientemente, de manera que no se produce la gelificación. Típicamente, las mezclas acuosas de aditivos a granel fluidas tienen una viscosidad que varía entre 1 y 200000 mPa.s (1 y 200 000 centipoise).
En otras modalidades, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con el suelo junto a la vegetación existente. Se entiende que se pueden utilizar varios métodos para aplicar los aditivos al suelo. Algunos métodos incluyen, pero no se limitan a: crear un agujero en el suelo con agua a presión y luego introducir el aditivo de suelo en el agujero con aire a presión; retirar pequeños tapones del suelo (por ejemplo, aireación de los campos de golf) e introducir el aditivo de suelo en el hoyo. Otros métodos incluyen cortar y desarraigar temporalmente secciones de vegetación y soplar o de cualquier otra manera aplicar el aditivo de suelo al suelo debajo de la vegetación, tal como el césped.
Otros métodos más también incluyen mezclar aplicando el aditivo de suelo en la superficie del área de suelo objetivo y luego mezclar o mezclar homogéneamente el área de suelo objetivo, que incluye la superficie del área de suelo objetivo en la que le introduce el aditivo de suelo. Por ejemplo, en algunas modalidades, el área de suelo objetivo puede incluir un área de tierra, por ejemplo, 1 hectárea de tierra agrícolamente viable, pero también puede comprender una profundidad predeterminada. En algunas modalidades, la profundidad predeterminada que se incluye en el área de suelo objetivo puede ser menos de 0,91 m (3 pies) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 0,61 m (2 pies) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 45,7 cm (18 pulgadas) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 40,6 cm (16 pulgadas) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 30,5 cm (12 pulgadas) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 22,9 cm (9 pulgadas) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 17,8 cm (7 pulgadas) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 12,7 cm (5 pulgadas) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 7,62 cm (3 pulgadas) de profundidad del suelo, en otra modalidad menos de 5,08 cm (2 pulgadas) de profundidad del suelo, o en otra modalidad más, menos de 2,54 cm (1 pulgada) de profundidad del suelo.
La mezcla se puede lograr de varias formas y puede incluir la utilización de un arado o labranza. (Se entiende que algunos cultivadores están equipados con un sistema que permite la inyección en el subsuelo de aditivos (principalmente fertilizantes) a través de un hoyo). Las técnicas de labranza que se pueden aplicar a cualquiera de las modalidades de la invención como se reivindica incluyen, entre otras, las tiras-labranza, labranza con mantillo y labranza en crestas, y puede usarse en labranza primaria o secundaria. Estas técnicas de labranza se pueden implementar usando una o cualquier combinación de equipos que incluyen, pero no se limitan a, azada, pala, arado, rastra, arado de disco, arado, aradoras rotativas, subsolador, crestas, aradoras de formación de cumbreras o lechos, o rodillo.
Otro método más para aplicar los aditivos del suelo al área de suelo objetivo es mediante fundición o pulverización. Algunas técnicas pueden ser similares a las técnicas de aplicación de fertilizantes, que incluyen, entre otras, la difusión (distribución sobre la mayor parte o parte de un campo cultivado), la colocación (aplicación en bandas o en bolsas cerca de las plantas o hileras de plantas), así como también la aplicación utilizando pulverizadores de bajo o alto volumen. En algunas de las modalidades mencionadas anteriormente, se cree que los aditivos a granel migran (típicamente, en la mayoría de las modalidades, permaneciendo en la zona de la raíz) por debajo de la superficie del área de suelo objetivo al ser transportados a través del flujo de agua a través, por ejemplo, de lluvia o irrigación.
Otro método incluye premezclar el aditivo a granel con suelo y luego aplicar la mezcla a la superficie del área de suelo objetivo. En una modalidad, el suelo premezclado forma una capa o una capa suficientemente uniforme sobre el área de suelo objetivo de al menos 2,54 cm (1 pulgada), o en otras modalidades al menos 5,08 cm (2 pulgadas), o en otras modalidades al menos 7,62 cm (3 pulgadas), o en otras modalidades al menos 10,2 cm (4 pulgadas), o en otras modalidades al menos 15,2 cm (6 pulgadas), o en otras modalidades al menos 20,3 cm (8 pulgadas). Este método es similar a las técnicas de "acolchado" en donde se coloca una mezcla sobre un lecho, es decir, un área objetivo, de suelo en una capa uniforme o algo consistente.
En una modalidad adicional, el aditivo a granel se aplica o se mezcla con un área de suelo objetivo a una profundidad predeterminada formando una "capa de aditivo a granel". La capa de aditivo a granel puede ser, en algunas modalidades, una capa de al menos 2,54 cm (1 pulgada), o en otras modalidades una capa de al menos 5,08 cm (2 pulgadas), o en otras modalidades una capa de al menos 7,62 cm (3 pulgadas). capa, o en otras modalidades al menos una capa de 10,2 cm (4 pulgadas), o en otras modalidades una capa de al menos 15,2 cm (6 pulgadas), o en otras modalidades una capa de al menos 20,3 cm (8 pulgadas). Después de que el aditivo a granel se aplica o se mezcla con un área de suelo objetivo, el área de la "capa de aditivo a granel" se cubre con una capa de tierra sin tratar, o tierra sin el aditivo a granel, para formar una capa libre. Se cree, en tales modalidades, sin estar limitado por la teoría, el aditivo a granel a través de la capa de aditivo a granel puede romper los puentes capilares en el suelo y así evitar que la humedad o el agua migren a la superficie del suelo, o a la capa libre, de capas en o debajo de las capas de aditivo a granel, debido a tal rotura o rotura del puente capilar.
En otra modalidad, la capa de aditivo a granel se crea mediante inyección sub-superficial del aditivo a granel a la capa de aditivo a granel, de manera que hay una capa libre encima de dicha capa de aditivo a granel. De esta forma, la capa libre no tiene por qué ser suelo extraño o desplazado que recubre la capa de aditivo a granel. En cambio, la capa libre es suelo sin tratar que ya está presente en el área objetivo.
En otra modalidad más, el aditivo a granel encapsula la totalidad o una porción de una semilla que se planta. El aditivo a granel encapsula todo o una porción de un fertilizante o gránulo de fertilizante.
Si bien no está limitado por la teoría, se cree que hay al menos dos factores que explican el aumento del tiempo de evaporación cuando los aditivos a granel se introducen en el suelo (por ejemplo, guar sin derivatizar, PAANa, almidón): 1) absorción de agua inicial y 2) cinética de evaporación.
Absorción de agua inicial: Los aditivos a granel ayudan a absorber y retener más agua en el suelo en comparación con el suelo no tratado sin aditivo. Los aditivos actúan como esponjas, ya que pueden hidratar, hinchar y evitar que el agua se escurra.
Cinética de evaporación: Se cree que un segundo factor relacionado con el aumento del tiempo de evaporación de los suelos se debe al cambio de la estructura interna de los suelos, en donde la humedad en el suelo es malvada o arrastrada a la superficie (es decir, evaporación frontal) y se pierde por evaporación. Los aditivos pueden obstruir algunos de los poros del suelo y, por lo tanto, pueden ralentizar el transporte de agua hacia la evaporación frontal.
En algunas modalidades, los aditivos superficiales se aplican al área de suelo objetivo en forma fluida. Típicamente, los aditivos de superficie se dispersan en agua a una concentración de menos del 5 % en peso (porcentaje en peso). En algunas modalidades, los aditivos superficiales se dispersan en agua a una concentración de menos del 2 % en peso. En algunas modalidades, los aditivos superficiales se dispersan en agua a una concentración de menos del 1 % en peso. En algunas modalidades, los aditivos superficiales se dispersan en agua a una concentración de menos del 0,5 % en peso. En algunas modalidades, los aditivos superficiales se dispersan en agua a una concentración de menos del 0,4 % en peso. En algunas modalidades, los aditivos superficiales se dispersan en agua a una concentración de menos del 0,3 % en peso. En otras modalidades, los aditivos superficiales se dispersan en agua a una concentración de menos del 0,1 % en peso. La mezcla acuosa de aditivo de superficie generalmente se pulveriza sobre el área de suelo objetivo. Pueden usarse bombas de riego, brazos de pulverización y similares, pero se puede emplear cualquier método generalmente conocido para aplicar un líquido o pulverización sobre tierras agrícolas. En algunas modalidades, la mezcla acuosa se aplica durante un tiempo de aproximadamente 4 segundos en el área de suelo objetivo (4 segundos para el 0,4 % equivale a 65 kg/ha). En algunas modalidades, la mezcla acuosa se aplica durante un tiempo igual o inferior a 10 segundos en el área de suelo objetivo. En otras modalidades, la mezcla acuosa se aplica durante un tiempo igual o inferior a 2 segundos en el área de suelo objetivo.
En algunas modalidades, una mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área objetivo de suelo a una tasa de o equivalente a menos de 150 kg de aditivo de superficie por hectárea. En otra modalidad más, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área objetivo de suelo en una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de aproximadamente 125 kg de aditivo de superficie por hectárea. En otra modalidad, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área objetivo de suelo a una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 100 kg de aditivo de superficie por hectárea. En modalidades adicionales, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área objetivo de suelo a una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 90 kg de aditivo de superficie por hectárea. En otras modalidades más, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se rocía sobre un área objetivo de suelo en una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 85 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 75 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 50 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 35 kg de aditivo de superficie por hectárea, menos de 25 kg de aditivo de superficie por hectárea o menos de 20 kg de aditivo de superficie por hectárea. En algunas modalidades, la mezcla acuosa que contiene el aditivo de superficie se pulveriza sobre un área objetivo de suelo a una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 15 kg de aditivo de superficie por hectáreas. En otras modalidades, la mezcla acuosa se pulveriza sobre el suelo en una tasa de, o en una tasa equivalente a, menos de 10 kg de aditivo superficial por hectárea. En algunas modalidades, la mezcla acuosa que comprende un aditivo de superficie puede contener otros ingredientes.
Se entiende que, de forma similar al aditivo a granel, el aditivo de superficie se puede aplicar (solo o en relación con el aditivo a granel) a la planta, hierba arbustiva o suelo en diferentes etapas de crecimiento de la planta. Esto permite que un usuario tenga flexibilidad a la hora de aplicar el aditivo de superficie, cuya conveniencia puede depender de factores externos tales como, por ejemplo, la sequía y otras condiciones meteorológicas.
Los compuestos adecuados como ingredientes adicionales de la mezcla acuosa pueden incluir compuestos usados para controlar plagas agrícolas e incluyen, por ejemplo, herbicidas, reguladores del crecimiento de plantas, desecantes de cultivos, fungicidas, bactericidas, bacteriostáticos, insecticidas y repelentes de insectos. Los pesticidas adecuados incluyen, por ejemplo, herbicidas de triazina; herbicidas de sulfonilurea; uracilos; herbicidas de urea; herbicidas de acetanilida; y herbicidas organofosfonatos tales como sales y ésteres de glifosato. Los fungicidas adecuados incluyen, por ejemplo, fungicidas de nitrilo oxima; fungicidas de imidazol; fungicidas de triazol; fungicidas de sulfenamida; fungicidas de ditiocarbamato; aromático clorado; y fungicidas de dicloroanilina. Los insecticidas adecuados incluyen, por ejemplo, insecticidas de carbamato; insecticidas organotiofosforados; e insecticidas orgánicos perclorados tales como metoxicloro. Los acaricidas adecuados incluyen, por ejemplo, propinil sulfito; acaricidas de triazapentadieno; acaricidas aromáticos clorados tales como tetradifan; y acaricidas de dinitrofenol tales como binapacrilo. Otros ingredientes pueden comprender adyuvantes, tensioactivos y fertilizantes.
Aditivos del suelo: Polímeros sintéticos, polímeros naturales
El aditivo a granel comprende un hidroxipropil guar catiónico y el aditivo a granel encapsula todo o una porción de un gránulo de fertilizante.
En una modalidad, los aditivos a granel y/o aditivos de superficie comprenden además uno o más polímeros sintéticos, polímeros naturales o derivados de los mismos. Estos polímeros no están particularmente limitados y pueden ser homopolímeros, así como también copolímeros aleatorios o de bloques o de cualquier otro tipo fabricados a partir de cualquier monómero polimerizable.
En una modalidad, los monómeros polimerizables son típicamente monómeros cargables solubles en agua que tienen grupos carboxílicos, grupos sulfonato, grupos fosfonato y similares. En una modalidad, los monómeros polimerizables que tienen uno o más grupos carboxílicos incluyen pero no se limitan a ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido crotónico, ácido sórbico, ácido maleico, ácido itacónico, ácido cinámico, su sal o similar, o un anhídrido de los mismos (anhídrido maleico o similar).
El contraión de tales sales de monómero polimerizable incluye cualquier contraión adecuado incluyendo, pero sin limitarse a, alquilamonio, sodio, calcio, potasio, bario, litio, magnesio, catión de amonio y similares.
Los monómeros polimerizables también incluyen monómeros o monómeros neutros, típicamente solubles en agua, tales como acrilatos, metacrilatos, acrilamidas, metacrilamidas, alcohol vinílico, alcoholes alílicos, acetatos de vinilo, monómeros de vinilo que contienen betaína (incluidas, entre otras, carboxil betaínas y sulfobetaínas) y otros monómeros etilénicamente insaturados. Los polímeros también pueden incluir polímeros componentes de otras técnicas de polimerización tales como condensación, polimerización aniónica, polimerización catiónica, polimerización por apertura de anillo, polimerización por coordinación, polimerización por metátesis, etc., como se ejemplifica por poli(óxidos de alquileno) (que incluyen pero no se limitan a poli(etilenglicol), poli(propilenglicol) y politetrahidrofurano), poliglicerol, poliamina, poliéster, poliamida, derivados de cualquiera de los anteriores y/o copolímeros de cualquiera de los anteriores. Familia Met (acrilamido): como MAPTAC (cloruro de metacrilamidopropiltrimetilamonio, familia alilo como DADMAC (cloruro de diAlil dimetil amonio), familia de vinilo: N-vinilformamida (precursor de vinil amina) o cloruro de vinilbenceno trimetil amonio, familia Met (acrilato): como cloruro de trimetilamonio etil metacrilato.
En una modalidad ejemplar, los polímeros sintéticos incluyen, pero no se limitan a, poliacrilamida, poli(ácido metacrílico), poli(ácido acrílico), poliacrilato, poli(etilenglicol), polímeros terminados en fosfonato, poli(óxido de etileno), poli(alcohol vinílico), poliglicerol, politetrahidrofurano y poliamida. Los polímeros con terminación terminal de fosfonato, por ejemplo, pueden ser cualquiera de los polímeros o copolímeros en la presente descripción se describen que contienen un grupo terminal o grupos terminales que terminan con fosfonato o fosfato.
En otra modalidad, el aditivo de superficie o aditivo a granel comprende además un polímero de acuerdo con la fórmula:
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en donde n es un número entero de 1 a 1000; en donde Ri comprende uno o múltiples grupos fosfonato, grupos silicato, grupos siloxano, grupos fosfato, grupos fosfinato o cualquiera de sus combinaciones; R2-R3 puede ser individualmente hidrógeno, o un C ramificado, lineal o cíclico1-C6 hidrocarburo con o sin heteroátomo; M+ puede ser cualquier contraión adecuado o un hidrógeno; en donde "D" está ausente o representa una C lineal o ramificada1-C5 grupo hidrocarburo, a C1-C5 grupo alcoxi, grupo oxi (-O-), iminilo (-NH-) o iminilo sustituido (-NR-), donde R a C1-C6 alquilo, una C1-C6 alcoxilo, una C1-C6 hidroxilalquilo, a C1-C6 alcoxialquilo o una C1-C6 alquilalcoxilo. En otra modalidad, n es un número entero de 1 a 5000. En otra modalidad, n es un número entero de 1 a 1000. En otra modalidad más, n es un número entero de 10 a 3000. En una modalidad adicional, n es un número entero de 40 a 750.
El aditivo de superficie y/o aditivo a granel puede comprender además cualquier polisacárido adecuado que incluye, entre otros, polímeros de galactomanano, goma guar (lavada o sin lavar), guar derivatizado, almidón, dextrinas, quitina/quitosano, composiciones de alginato, goma de casia, goma de tara, goma xantano, goma de algarrobo, goma carragenina, goma karaya, goma arábiga, ácidos hialurónicos, succinoglicano, pectina, polisacáridos cristalinos, polisacárido ramificado, celulosa, así como también otros derivados de los mismos tales como derivados iónicos y/o no iónicos y otros derivados de cualquiera de los anteriores.
En una modalidad, el guar derivatizado puede incluir pero no se limita a hidroxialquil guar, incluyendo hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), hidroxibutil guar (HB guar) y guars de hidroxilalquilo superiores, carboxilalquil guar, incluyendo guar de carboximetil guar (CM guar), carboxilpropil guar (CP guar), carboxibutil guar (CB guar) y alquil carboxi guars superiores, cloruro de guar hidroxipropiltrimonio o cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropiltrimonio. Por ejemplo, el Jaguar HP es un guar hidroxipropílico.
La cationización puede lograrse:
1) por polimerización de los monómeros citados anteriormente e injerto directo en la cadena de polisacárido. Como PQ4 = hidroxietilcelulosa injertada con poli(DADMAC)
2) injertando uno de los monómeros citados anteriormente a través de la reacción de Michael
3) por injerto de reactivos conocidos por los científicos expertos: haluros (Quat188, quab342), epóxidos (quab151), cloruros de ácido, ácidos carboxílicos o ésteres o anhídridos, aminas, cada una de las cuales tiene un grupo reactivo frente al polisacárido y un grupo catiónico (trialquil amonio como trimetilamonio)
En una modalidad particular, los guar derivatizados incluyen, pero no se limitan a, carboximetil guar (CM guar), hidroxietil guar (HE guar), hidroxipropil guar (HP guar), carboximetilhidroxipropil guar (CMHP guar), guar catiónico, guar modificado hidrofóbicamente (HM guar).), carboximetil guar hidrofóbicamente modificado (HMCM guar), hidroxietil guar hidrofóbicamente modificado (HMHE guar), hidroxipropil guar hidrofóbicamente modificado (HMHP guar), hidroxipropil guar catiónico hidrofóbicamente modificado (HMHP catiónico), hidrofóbicamente modificado carboximetil guar catiónico modificado (guar catiónico HM).
En el caso de guars catiónicos modificados hidrófobos o no hidrófobos, el grupo catiónico es un grupo amonio cuaternario portador de tres radicales, idénticos o diferentes, elegidos entre hidrógeno, un radical alquilo que contiene 1 a 22 átomos de carbono, más particularmente 1 a 14 y ventajosamente de 1 a 3 átomos de carbono. El contraión es un halógeno, que en una modalidad es cloro.
En el caso de derivados de polisacáridos catiónicos (por ejemplo, guar), el grado de hidroxialquilación (sustitución molar o MS) está entre 0 y 1,2 en una modalidad, está entre 0 y 1,7 en otra modalidad, está entre 0 y 2 en otra modalidad, o está entre 0 y 3 en otra modalidad. El grado de sustitución (DS) está en una modalidad entre 0 y 3, típicamente entre 0 y 2, más típicamente entre 0,01 y 1, incluso más típicamente entre 0,01 y 0,6.
Entre los derivados catiónicos de guar que se pueden mencionar específicamente están: Agrho ExPol 2 (cloruro de hidroxipropil guar trimonio, DS = 0,05-0,15, peso molecular promedio en peso (Mw) de 1 millón a 2 millones); Agrho ExPol 3 (cloruro de hidroxipropil guar trimonio, DS = 0,05-0,15, peso molecular promedio en peso (Mw) de 100000 a 500 000); y Agrho ExPol 1 (cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio, DS = 0,05-0,15, Ms = 0,4-0,8, peso molecular promedio en peso (Mw) de 1 millón a 2 millones). En una modalidad, los polisacáridos típicos usados son guar catiónico o guar catiónico hidroxipropilado en polvo.
Los ejemplos de celulosa adecuada incluyen, pero no se limitan a, hidroxicelulosas, hidroxialquilcelulosa, que incluyen hidroxietilcelulosa, carboximetilhidroxietilcelulosa, hidroxipropilcelulosa, carboximetilcelulosa, éteres de celulosa y otras celulosas modificadas.
En una modalidad particular, los éteres de celulosa incluyen hidroxietilcelulosa (HEC), hidroxipropilcelulosa (HPC), etilhidroxietilcelulosa soluble en agua (EHEC), carboximetilcelulosa (CMC), carboximetilhidroxietilcelulosa (CM H EC), hidroxipropilhidroxietilcelulosa (HPC) (MC), metilhidroxipropilcelulosa (MHPC), metilhidroxietilcelulosa (MHEC), carboximetilmetilcelulosa (CMMC), carboximetilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMCMC), hidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMHEC), hidroxietilcelulosa modificada hidrofóbicamente (HMEHEC), carboximetilhidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMCMHEC), hidroxipropilhidroxietilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMHPHEC), metilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMC), metilhidroxipropilcelulosa hidrofóbicamente modificada, metilhidroxipropilcelulosa hidrofóbicamente modificada (HMMHPCbietilcelulosa) carboximetilmetilcelulosa modificada (HMCMMC), hidroxietilcelulosa catiónica (HEC catiónica) e hidroxietilcelulosa catiónica modificada hidrofóbicamente (HMHEC catiónica). Los éteres de celulosa preferidos son carboximetilcelulosa e hidroxietilcelulosa e hidroxietilcelulosa catiónica.
En el caso de celulosas catiónicas modificadas hidrófobas o no hidrófobas, el grupo catiónico es un grupo amonio cuaternario portador de tres radicales, idénticos o diferentes, elegidos entre hidrógeno y un radical alquilo que contiene de 1 a 10 átomos de carbono, más concretamente de 1 a 6 y ventajosamente de 1 a 3 átomos de carbono. El contraión es un halógeno, que en una modalidad es cloro.
Ejemplos de fuentes de almidón adecuadas incluyen, pero no se limitan a, maíz, trigo, arroz, patata, tapioca, maíz ceroso, sorgo, sorgo ceroso, sagú y almidones modificados. Los ejemplos de almidones modificados incluyen almidones dextrinados, hidrolizados, oxidados, reticulados, alquilados, hidroxialquilados, acetilados, fraccionados (por ejemplo, amilosa y amilopectina) y físicamente modificados, incluidos almidones catiónicos, entre otros.
En una modalidad, la composición adecuada de aditivo para el suelo se compone de cualquier polímero natural, polímero sintético o sus combinaciones, así como también material inorgánico, típicamente un material inorgánico poroso. Los materiales inorgánicos adecuados incluyen, entre otros, arcillas, diatomeas, silicatos, sílice, carbonatos, yeso y cualquiera de sus combinaciones. Estos materiales inorgánicos pueden ser porosos o no porosos y, en una modalidad, se utilizan para aumentar la eficacia del aditivo a granel o del aditivo de superficie.
En una modalidad, el aditivo a granel o aditivo de superficie es un polímero que tiene un peso molecular promedio en peso de entre aproximadamente 5000 daltonsy 500000 daltons. En otra modalidad, el aditivo de suelo es un polímero que tiene un peso molecular promedio en peso de entre aproximadamente 200 000 daltons y 1000 000 daltons. En otra modalidad más, el aditivo para el suelo es un polímero que tiene un peso molecular promedio en peso de entre aproximadamente 500 000 daltons y 1500 000 daltons. En otra modalidad, el aditivo del suelo es un polímero que tiene un peso molecular promedio en peso de entre aproximadamente 800 000 daltons y 2000 000 daltons. En otra modalidad, el aditivo del suelo es un polímero que tiene un peso molecular promedio en peso de hasta aproximadamente 5 000 000 daltons. En otra modalidad, el aditivo del suelo es un polímero que tiene un peso molecular promedio en peso de hasta aproximadamente 25 000 000 daltons. En una modalidad adicional, el aditivo del suelo es un polímero que tiene un peso molecular promedio en peso de hasta aproximadamente 50 000 000 daltons. En una modalidad particular, los aditivos de superficie descritos en el presente descripción tienen un peso molecular promedio en peso de menos de aproximadamente 1 000 000 de daltons. En otra modalidad particular, los aditivos de superficie descritos en la presente descripción tienen un peso molecular promedio en peso de entre aproximadamente 1 200 000 daltons y 1900000 daltons.
Los polímeros también pueden estar reticulados o no reticulados, o hasta cierto punto una combinación de ambos. Los agentes de reticulación utilizados pueden incluir, entre otros, compuestos de cobre, compuestos de magnesio, bórax, glioxal, compuestos de circonio, compuestos de titanio (por ejemplo, compuestos de titanio IV tales como lactato de titanio, malato de titanio, citrato de titanio, lactato de amonio y titanio, complejos polihidroxi de titanio, trietanolamina de titanio y acetilacetonato de titanio), compuestos de calcio, compuestos de aluminio (tales como, por ejemplo, lactato de aluminio o citrato de aluminio), p-benzoquinona, ácidos dicarboxílicos y sus sales, compuestos de fosfito y compuestos de fosfato. En otra modalidad, el agente de reticulación es un compuesto químico que contiene un ion polivalente tal como, pero no necesariamente limitado a, boro o un metal tal como cromo, hierro, aluminio, titanio, antimonio y circonio, o mezclas de iones polivalentes.
Aditivo de superficie o a granel como tensioactivo
El aditivo de superficie y/o aditivo a granel, en alguna modalidad, puede ser un tensioactivo bipolar, aniónico, no iónico, anfótero o catiónico. En una de tales modalidades, el aditivo de superficie o aditivo a granel es uno o más tensioactivos catiónicos, que son compuestos tensioactivos iónicos que tienen una carga eléctrica positiva asociada con la porción hidrófila del tensioactivo. Los tensioactivos catiónicos adecuados se pueden elegir entre sales primarias, secundarias o terciarias, opcionalmente polietoxiladas de amina grasa, sales de amonio cuaternario tales como tetraalquilamonio, alquilamidoalquilamonio, trialquilbencilamonio, trialquilhidroxialquilamonio o alquilpiridinio, cloruros o bromuros de derivados de la naturaleza de amicinazolina, y derivados de la amicinazolina.
En otra modalidad, los ejemplos de tensioactivos catiónicos adecuados incluyen compuestos de acuerdo con la fórmula (I) a continuación:
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Rij
( I )
en donde:
Ri, R2, R3y R4, son cada uno independientemente hidrógeno, un grupo orgánico, un grupo hidrocarbonado, siempre y cuando al menos uno de R1, R2, R3y R4 no es hidrógeno.
X- es un anión.
Los aniones adecuados incluyen, por ejemplo, cloruro, bromuro, metosulfato, etosulfato, lactato, sacarinato, acetato o fosfato. Si uno a tres de los Ri, R2, R3 y R4 los grupos son hidrógeno, entonces el compuesto puede denominarse sal de amina. Algunos ejemplos de sales de amina catiónica incluyen polietoxilada (2) oleil/estearil amina, amina de sebo etoxilada, cocoalquilamina, oleilamina y alquilamina de sebo.
Para compuestos de amonio cuaternario, R1, R2, R3y R4 cada uno puede ser independientemente el mismo o diferente grupo orgánico, o alternativamente, puede estar fusionado con otro de los R1, R2 , R3 y R4 grupos para formar, junto con el átomo de nitrógeno al que están unidos, un anillo heterocíclico, pero no puede ser hidrógeno. Los grupos orgánicos adecuados incluyen, por ejemplo, alquilo, alcoxi, hidroxialquilo y arilo, cada uno de los cuales puede estar sustituido adicionalmente con otros grupos orgánicos. Los compuestos de amonio cuaternario adecuados incluyen derivados de monoalquil amina, derivados de dialquil amina y derivados de imidazolina.
Los derivados de monoalquil amina adecuados incluyen, por ejemplo, bromuro de cetil trimetil amonio (también conocido como CETAB o bromuro de cetrimonio), cloruro de cetil trimetil amonio (también conocido como cloruro de cetrimonio), bromuro de miristil trimetil amonio (también conocido como bromuro de mirrimonio o Quaternium-13), cloruro de estearil dimetil bencil amonio (también conocido como cloruro de estearalconio), cloruro de oleil dimetil bencil amonio (también conocido como cloruro de olealconio), metosulfato de lauril/miristil trimetil amonio (también conocido como metosulfato de cocotrimonio), cetil-dimetil-(2 )hidroxietil dihidrogenofosfato de amonio (también conocido como fosfato de hidroxietilcetildimonio), cloruro de bassuamidopropilconio, cloruro de cocotrimonio, cloruro de diestearildimonio, germen de trigo-cloruro de amidopropaconio, metosulfato de estearil octildimonio, cloruro de isostearaminopropal-linolino, cloruro de dihidroxipropil PEG-5, cloruro de dihidroxipropil PEG-2, cloruro de dihidroxipropilo 18, Quaternium 80, Quaternium 82, Quaternium 84, cloruro de behentrimonio, cloruro de dicetil dimonio, metosulfato de behentrimonio, cloruro de trimonio de sebo y etosulfato de behenamidopropiletildimonio.
Los derivados de dialquil amina adecuados incluyen, por ejemplo, cloruro de diestearildimonio, cloruro de dicetil dimonio, metosulfato de estearil octildimonio, metosulfato de palmoiletil hidroxietilmonio dihidrogenado, metosulfato de dipalmitoiletil hidroxietilmonio, metosulfato de dipalmitoiletil hidroxietilmonio, cloruro de dioleoiletilhidroxietilmonio metosulfato de dihidroxietilmonio y sus mezclas.
Los derivados de imidazolina adecuados incluyen, por ejemplo, cloruro de isoestearil bencilimidonio, cloruro de cocoil bencil hidroxietil imidazolinio, cloruro fosfato de cocoil hidroxietilimidazolinio PG, Quaternium 32 y cloruro de estearil hidroxietilimidonio y sus mezclas.
Método de creación de polímeros
Hay varios procesos de producción para fabricar los polímeros, es decir, los aditivos a granel y de superficie. Los métodos para hacer un polímero sintético adecuado se documentan en patente de Estados Unidos núm. 5,202,400. El polímero se puede preparar a partir de polimerización por radicales, condensación, polimerización aniónica, polimerización catiónica, polimerización de anillo abierto, polimerización por coordinación y polimerización por metátesis, y similares. Los ejemplos de procesos de polimerización por radicales adecuados incluyen, entre otros, el proceso de polimerización en solución, el proceso de polimerización en emulsión, el proceso de polimerización en suspensión, el proceso de polimerización en suspensión en fase inversa, el proceso de polimerización en película fina y el proceso de polimerización por pulverización, y similares. El tamaño de partícula se puede controlar gestionando determinadas condiciones de polimerización y/o siguiendo un proceso de pulverización. Los métodos para preparar derivados poliméricos naturales adecuados también se conocen generalmente en la técnica. Los procesos de reticulación de polisacáridos se describen en Publicación de EE. UU. No. 20030027787 y Patente de Estados Unidos núm. 5,532,350.
EJEMPLOS
Experimento: efecto de la superficie y/o aditivo a granel
Generalmente, una muestra de suelo se trata con un aditivo de suelo (tratamiento a granel o de superficie) y luego se coloca en un recipiente (placa de Petri o maceta de plástico) encima de una balanza. En algunos casos, para acelerar el proceso de evaporación, el suelo tratado se expone a un ventilador y una lámpara cercanos (por ejemplo, 100 W) para asegurar una temperatura constante de calentamiento en la superficie del suelo de aproximadamente 30 °C a aproximadamente 60 °C. Típicamente, la superficie del suelo se mantiene a una temperatura constante de calentamiento de aproximadamente 35 °C a aproximadamente 45 °C. La pérdida de peso durante un cierto período de tiempo se puede registrar a mano o automáticamente con la ayuda de una computadora.
La preparación de la muestra para el tratamiento a granel es generalmente la siguiente:
1. introducir el aditivo a granel con la muestra de suelo;
2. mezclar la muestra de suelo tratada agitando o mezclando (por ejemplo, con una cuchara);
3. transferir la muestra de suelo tratada a un tejido o bolsa semipermeable;
4. Remoje la bolsa de tejido en un plato de remojo durante 30 minutos hasta que esté casi saturada;
5. retire la bolsa de tejido del plato de remojo y deje que el exceso de agua gotee de la bolsa de tejido; y
6. transferir la muestra de suelo tratado saturado de la bolsa de tejido a la placa de Petri y medir la pérdida de agua en función del tiempo como se explicó anteriormente (las tasas de evaporación se calculan a partir de los datos cinéticos de la pérdida de agua).
La preparación de la muestra para el tratamiento de la superficie es generalmente la siguiente:
1. pulverizar una mezcla acuosa del aditivo de superficie sobre la muestra de suelo, que está contenida en un recipiente que tiene orificios o perforaciones en o alrededor de la parte inferior, de manera que el aditivo de superficie forme una capa superior;
2. coloque la parte inferior del contenedor en una fuente de remojo durante unos 30 minutos hasta que esté aproximadamente saturada;
3. retire el contenedor del plato de remojo y deje que el exceso de agua gotee fuera del recipiente; y
4. medir la pérdida de agua en función del tiempo como se explicó anteriormente (las tasas de evaporación se calculan a partir de los datos cinéticos de la pérdida de agua).
Se pulverizó una solución acuosa al 0,1 % en peso sobre la superficie de una muestra de suelo, cuando se pulverizó un suelo arcilloso real de la provincia de Shaanxi (China) durante 4 segundos con una solución acuosa de Jaguar S (goma guar no modificada lavada, Rhodia Inc.) al 0,1 % en peso, la cinética de evaporación del agua se ralentiza en un 30 %. Con referencia a la Figura 1, se ilustra el impacto del tiempo de pulverización sobre la cinética de evaporación. Como se muestra en la Figura 1, el suelo sin tratamiento de superficie mostró el período de tiempo más corto en el que retuvo el contenido de agua con relación al suelo tratado en la superficie. El 0,4 % a granel mostró que retuvo el contenido de agua el tiempo relativo más largo.
Es conveniente que la mezcla se aplique por aspersión a la tierra (antes, durante o después del cultivo). En forma de pulverización, se pueden introducir y aplicar igualmente pesticidas, fertilizantes y otros activos/adyuvantes. Se usa un tiempo de pulverización de 4 segundos, en una modalidad, ya que está logrando la eficiencia óptima en términos de ralentización de la cinética de evaporación del agua. Como puede verse en la Figura 2, se obtiene un 30 % de mejora cuando se aplican estas condiciones al suelo (umbral: 1 % en peso de agua restante). Si el tiempo de evaporación se mide a un umbral de 0,1 % en peso de agua restante, se obtiene una mejora del 40 %. En las condiciones de temperatura y viento del laboratorio (temperatura superficial=45 °C, suave circulación del viento en la superficie del suelo) la cantidad total de agua que se evapora en un día es de 4,25 cm de agua (tasa de evaporación total equivalente a 4,25 cm/día a regiones de condiciones de temperatura muy caliente). Después de la aplicación de la solución Jaguar S (0,1 % en peso), la tasa de evaporación total es de 3,35 cm/día (mejora de alrededor del 20 %). El uso en el aditivo de superficie (Jaguar S) por hectárea (Ha) después de la aplicación del tratamiento de superficie es de aproximadamente 50 kg (costo de aproximadamente 50 USD/Ha) en línea con los requisitos agrícolas y ganaderos.
Con respecto al tratamiento a granel de los suelos con los aditivos a granel, los 0-20 cm superiores de suelo se mezclan homogéneamente con uno o más de los aditivos a granel. La aplicación y mezcla del aditivo con la tierra se realiza en una modalidad introduciendo el aditivo en forma sólida (polvo o gránulos). El aditivo se puede introducir antes de la siembra de los suelos y/o se puede introducir conjuntamente con fertilizantes y otros activos. Las concentraciones típicas de aditivos que podrían introducirse oscilan en el rango de 10-4 a un intervalo de 0,5 % en peso.
Con referencia a las Figuras 3 y 4, Jaguar S demuestra ser capaz de ralentizar la cinética de evaporación en casi un factor 3 cuando se introduce 0,4 % en peso de guar (Jaguar S) en el suelo. La Figura 3 compara el tratamiento a granel (utilizando el aditivo a granel) con el tratamiento de superficie (utilizando el aditivo de superficie) en suelo Shanxi sin tratar. Los diversos aditivos para los experimentos llevados a cabo en la presente descripción fueron: poli(óxido de etileno) (PEO, Mw = 20000 g/mol); poli(óxido de etileno) (PEO, Mw-1000 g/mol); Aquarite Es L (Rhodia, polímero con extremo de fosfonato); Almidón (harina comercial del supermercado de Shanghai); Jaguar S (de Rhodia); Agrho ExPol 1 (cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio); Poliacrilato (PAA, Mw = 1000000 g/mol, nombre comercial: KL-300, proveedor chino); Poliacrilato (PAA, Mw = 3000000 g/mol, nombre comercial: KL-120B, proveedor chino).
Como se explicó anteriormente, en la absorción inicial de agua, los aditivos a granel ayudan a absorber y retener más agua en el suelo en comparación con el suelo no tratado sin aditivo. Los aditivos actúan como esponjas y evitan que el agua se escurra. El gráfico que se muestra en la Figura 5 ilustra la ganancia de agua absorbida inicialmente en el suelo para diferentes aditivos. Todos estos aditivos son utilizados en las mismas condiciones al 0,4 % en peso en suelo lavado de Shaanxi. Se ve que Jaguar S muestra una retención de agua de alrededor del 25 % en comparación con el suelo no tratado. Con referencia a la Figura 6, en suelos no lavados, PAANa de alto peso molecular (KL-120B) se desempeñó mejor que Jaguar S.
Como se explicó anteriormente, se cree que un segundo factor relacionado con el aumento del tiempo de evaporación de los suelos (es decir, el aumento de la absorción de agua) se debe al cambio de la estructura interna de los suelos, en donde la humedad en el suelo es perversa o arrastrado a la superficie (es decir, evaporación frontal) y se pierde por evaporación. Los aditivos pueden obstruir algunos de los poros del suelo y, por lo tanto, pueden ralentizar el transporte de agua hacia la evaporación frontal. En las siguientes figuras mostramos que los guars modificados y no modificados son capaces de reducir la evaporación en suelos lavados y en suelos no lavados con respecto a este segundo factor, como se muestra en las Figuras 7 y 8.
Con referencia a la Figura 9, la Figura 9 es un gráfico que ilustra la estabilidad o resistencia al agua de Jaguar S (goma guar lavada no modificada) utilizada como aditivo de superficie. Se ha descubierto sorprendentemente que las gomas guar tienen interesantes propiedades de retención de agua. Estos aditivos, cuando se rocían sobre la superficie de un área de suelo objetivo, solo pierden mínimamente la capacidad de retención de agua después de varios ciclos. Además, la capa formada por los aditivos no es propensa a la degradación física, donde el polímero se disuelve en agua desestabilizando la capa semipermeable después de sucesivos ciclos de lluvia y secado. Por tanto, se puede formar una capa superior semipermeable que sea de alta estabilidad o muy estable a la degradación física sobre un área de suelo objetivo. El Jaguar S se muestra en la Figura 9 para soportar diferentes ciclos de lluvia/secado y ha demostrado que la capa semipermeable (película) es estable hasta seis ciclos (lavados con agua).
Experimento: efecto del aditivo superficial en la tasa de germinación
La preparación de la muestra para el tratamiento de la superficie es generalmente la siguiente para 1er, 2do y 3er experimentos de campaña redonda:
1: Coloque la semilla en tierra seca debajo de la superficie 1 mm.
2: Pulverice una solución acuosa de polímero (con un polímero tal como Agrho ExPol 1) sobre la superficie del suelo 3: Remojar la olla en agua (30 minutos)
4: Filtra el exceso de agua
5: Ponga la maceta en invernadero y comience a plantar
La preparación de la muestra para el tratamiento de la superficie es generalmente la siguiente para 4to experimentos de campaña redonda:
1: Remojar la tierra seca en agua (30 minutos)
2: Filtra el exceso de agua
3: Coloque la semilla en suelo húmedo debajo de la superficie 1 mm.
4: Pulverice una solución acuosa de polímero (con un polímero tal como Agrho ExPol 1) sobre la superficie del suelo 5: Ponga la maceta en condiciones naturales (luz solar y temperatura ambiente y comience a sembrar)
Con referencia a la Figura 10, el gráfico ilustra la pulverización de una solución acuosa al 0,4 % en peso de aditivo superficial sobre la superficie del suelo en el que se colocaron semillas a una profundidad de 1 mm dentro del suelo. Las condiciones de riego fueron las siguientes:
• 10 ml de agua todos los días para todas las muestras en tres protocolos.
• Se utilizaron cinco macetas en cada protocolo y 110 g de suelo en cada maceta.
• Este estudio se realizó sin fertilizante para simplificar el modelo, incluyendo solo suelo, agua, semilla y aditivo (requerido en algunas muestras).
• Las semillas se colocaron excepcionalmente 1 mm bajo la superficie del suelo.
• La temperatura en el invernadero se mantuvo a 25 grados C.
Bajo el enfoque descrito anteriormente, se observa que Agrho ExPol 1 (guar catiónico) aporta una cinética de germinación más rápida y una tasa de germinación final más alta a la semilla de Brassica chinensis en comparación con la muestra de referencia (que no contenía aditivo de suelo). El suelo utilizado en esta prueba proviene de la provincia de ShanXi y pertenece al tipo de suelo arcilloso. En los primeros 10 días, las semillas de Brassica chinensis germinan con diferentes cinéticas. La muestra con pulverización superficial de 12,5 ml de solución acuosa de Agrho ExPol 1 (Agrho ExPol 1 (1); 0,05 g de Agrho ExPol 1 en solución acuosa) muestra la cinética de germinación más rápida, lo que indica que el aditivo Agrho ExPol 1 es capaz de aumentar el potencial de germinación de Semilla de Brassica chinensis. El rendimiento del impulso de siembra también depende de las concentraciones de aditivos. Si la dosis se eleva una vez más (Agrho ExPol 1 (2); 0,1 g de Agrho ExPol 1 en solución acuosa), el rendimiento sigue siendo superior al del suelo de control pero inferior al de la muestra Agrho ExPol 1 (1). Agrho ExPol 1 (1) y Agrho ExPol 1 (2) pueden dar una tasa de germinación final del 70 % y 50 % respectivamente, mientras que el suelo de control proporciona solo una tasa del 35 %. El área superficial del suelo es de unos 30 cm2, correspondientes a dosis aproximadas de aproximadamente 150 y aproximadamente 300 kg por hectárea para Agrho ExPol 1 (1) y Agrho ExPol 1 (2), respectivamente.
Las pruebas de germinación se llevaron a cabo en condiciones de riego suficientes, que son 10 ml de agua por día para descartar la influencia de la escasez de agua en la germinación. Una vez que el cultivo germina más rápido, puede crecer más rápido. A las 10mo día, se observó que las muestras tratadas, Agrho ExPol 1 (1) y Agrho ExPol 1 (2), crecen más altas y parecen más saludables.
Con referencia a la Figura 11, el número de cultivos germinados (de col china) en la primera semana se representa en función de los días para diferentes protocolos.
Condiciones de riego:
• 10 ml de agua todos los días para todas las muestras en tres protocolos.
• Se utilizaron cinco macetas en cada protocolo y 50 g de suelo en cada maceta.
• Este estudio se realizó sin fertilizante para simplificar el modelo, incluyendo solo suelo, agua, semilla y aditivo (requerido en algunas muestras).
• La dosis de aditivos es de aproximadamente 150 kg/ha a aproximadamente 175 kg/ha.
• Las semillas se colocaron excepcionalmente 1 mm bajo la superficie del suelo.
• La temperatura en el invernadero es de 25 grados.
Volviendo a la Figura 11, se observa que el guar catiónico, tales como Agrho ExPol 1 y Agrho ExPol 2, así como también Agrho ExPol 3, mostraron un aumento de la cinética de germinación y las tasas de germinación en comparación con el control y los guar no catiónicos o no derivatizados tales como Jaguar HP y Jaguar S, respectivamente.
Con referencia a las Figuras 12-14, también se probó el rendimiento de mayortasa de germinación (es decir, impulso de siembra) de Agrho ExPol 1 en diferentes condiciones de riego. La condición de riego 2 (WC2) proporciona 25 ml de agua cada 3 días. La condición de riego 3 (WC3) proporciona 25 ml de agua cada 4 días. La condición de riego 4 (WC4) proporciona 25 ml de agua cada 5 días. De las Figuras 12-14, Agrho ExPol 1 es capaz de promover la cinética de germinación de las semillas y el porcentaje de germinación final en todas las condiciones de riego en comparación con el control. En condiciones de riego suficientes, se cree que el aditivo actúa como un estimulador de la semilla. En condiciones de riego severas, el aditivo puede retener agua en el suelo al reducir la tasa de evaporación y también estimular la germinación de la semilla.
Con referencia a la Figura 15, se representó gráficamente el número de cultivos germinados (col china) en función de los días para un experimento de cuarta ronda. Dos tratamientos son suelo de control de ShanXi, pulverización superficial de 0,04 g de Agrho ExPol 1. La dosis es de aproximadamente 100 kg/ha.
Condiciones de riego:
• 10 ml de agua todos los días para todas las muestras en tres protocolos.
• Se utilizaron 45 semillas en cada tratamiento.
• Se utilizaron tres macetas en cada tratamiento y 100 g de tierra en cada maceta.
• Este estudio se realizó sin fertilizante. Las semillas se colocaron excepcionalmente 1 mm bajo la superficie del suelo.
• Esta prueba se realizó en condiciones naturales (luz natural y temperatura ambiente. ~20C.) (Se utilizó un lote de semilla diferente de la semilla relacionada con la Figura 10).
Volviendo a la Figura 15, se observa que Agrho ExPol 1 (guar catiónico) en condiciones naturales (en comparación con la Figura 10 en condiciones de invernadero) aporta una cinética de germinación más rápida y una tasa de germinación final más alta para la semilla de Brassica chinensis en comparación con la muestra de referencia (que no contenía aditivos para el suelo).

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un método para poner en contacto o mezclar un aditivo a granel sobre y/o en el suelo que comprende la aplicación del aditivo a granel al suelo, en donde el aditivo a granel encapsula todo o una porción de un gránulo de fertilizante y en donde el aditivo a granel comprende un hidroxipropil guar catiónico.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el suelo se selecciona del grupo que consiste en suelo arcilloso, suelo arenoso, suelo limoso, suelo turboso, suelo margoso, suelo calcáreo y cualquiera de sus combinaciones.
3. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 1-2, en donde el hidroxipropil guar catiónico comprende: cloruro de hidroxipropil guartrimonio que tiene un DS de 0,05-0,15 y un peso molecular promedio en peso (Mw) de 1, millón a 2, millones; cloruro de hidroxipropil guartrimonio que tiene un DS de 0,05-0,15 y un peso molecular promedio en peso (Mw) de 100 000 a 500 000; o cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio que tiene un DS de 0,05-0,15, MS de 0,4-0,8 y un peso molecular promedio en peso (Mw) de 1 millón a 2 millones.
4. Un aditivo a granel que comprende un hidroxipropil guar catiónico, en donde el aditivo a granel encapsula todo o una porción de un gránulo de fertilizante.
5. Un aditivo a granel de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el hidroxipropil guar catiónico comprende:
cloruro de hidroxipropil guartrimonio que tiene un DS de 0,05-0,15 y un peso molecular promedio en peso (Mw) de 1 millón a 2 millones; cloruro de hidroxipropil guartrimonio que tiene un DS de 0,05-0,15 y un peso molecular promedio en peso (Mw) de 100 000 a 500 000; o cloruro de hidroxipropil guar hidroxipropil trimonio que tiene un DS de 0,05-0,15, MS de 0,4-0,8 y un peso molecular promedio en peso (Mw) de 1 millón a 2 millones.
6. Uso de un aditivo a granel de acuerdo con las reivindicaciones 4-5 para mejorar la germinación de semillas.
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