JP5015767B2 - メチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルを用いる植物成長媒体環境の改良による植物生産性の向上 - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は一般的に、植物の生産性を増加させる方法に関する。より具体的には、本発明は、メチルオキシラン−オキシシラン共重合体界面活性剤の特定のエーテルの媒体に適用することによって、植物の根圏中又はその周囲の改良植物成長媒体の提供に関する。
本方法は、媒体への水の浸潤及び媒体における水の均一性を迅速に増強させ、更に撥水性媒体の長期間の疎水性を改良する点で、特に有効である。

発明の背景
大部分の植物は、それらが成長する植物媒体から栄養必要量のほとんどを得ている。植物成長媒体は、イオンを交換するその能力によって特徴付けられる。植物の根は、媒体内の栄養イオンの、植物の根の部位への交換によって、成長媒体からその栄養素をとる。水性移送媒体、すなわち水分、の非存在下では、植物は大きく成長することができずあるいは生存さえしなかった。

農業者及び農学者は、植物成長媒体、例えば砂、天然土、園芸土、及び様々な土壌を模倣した土の少ない植物培養基材の全ての種類に関して取り組まなければならなかった。以下、これらは全て、総称的に土壌と称される。しかしながら、現場で働く全ての人の悩みの種は、基本的には撥水性土壌（WRS）である。撥水性土壌は、土壌マトリックスに水の浸潤を遅らせ；これは、部分的乾燥スポット（LDS）として存在することがあり；基本的に通さない土壌基材の上層の領域全体に、水を浸透させることができる。降雨又は潅漑条件下では、ひどい環境的結果、例えば表面流出液又は元の地域への浸出、及び/又は水及び殺虫剤及び/又は肥料を含む水性組成物の移動可能なリザーバは、土壌の撥水性から起こり得る。

土壌、特に野原土壌の特徴は、乾期、すなわちほとんど又は全く雨が降らない期間には、土壌が、雨又は潅漑のみによる水の適用によって再湿化することができず、そのため土壌がもはや、許容される植物成長媒体でなくなる点まで、土壌の含水量が非常に低レベルに近づき得る、ということである。当業者であれば理解できようが、土壌は、限界含水量（CWC）未満に落ちてしまう。

土壌の撥水性は、土壌の元の含水量という機能だけでなく、土壌粒子径の機能でもある。例えば、砂は、粘度及び土壌に含まれる有機物系よりも撥水傾向が強い。この有機物は、様々な方法で、例えば植物残物から浸出した疎水性有機物質、不可逆的に乾燥された有機物質；及び/又は疎水性の微生物による副産物を提供することによって、土壌に撥水性を引き起こす。

水が土壌マトリックスに終に浸潤し、又は浸透する前に、土壌粒子上に水の連続性フィルムが存在するに違いない。言い換えれば、土壌は、水がそこに流れ込む前に、まず湿るに違いない。農業者は、限界含水量レベルは変更することができ、これらの土壌の撥水性は、湿潤剤、界面活性剤組成物、特に非イオン性界面活性剤を含む組成物の使用を通じて減じることができる、と理解している。しかしながら、界面活性剤の化学及び調合物における有効の程度は、著しく変化してきた。撥水性を緩和し及び/又は浸潤を向上させるために、高比率の湿潤剤が適用されることが多い；かかる高比率は植物に有害である。例えば、土壌の水レベルを増やすために利用される界面活性剤は、土壌に深く浸透しない傾向がある。すなわち、土壌の上域に残留し、迅速に分解する、そのため、何度も適用しなければならない。更に、元々撥水性土壌に必要とされる現行の界面活性剤の濃度の増加は、周囲の環境に辛辣でマイナスの影響、特に、植物組織への毒性を与えることが多く、土壌の植物成長性に負の効果を有することが多い。

「多数の研究者は、幅広い土壌における撥水性の発生及び結果に気づいているが、土壌学では無視されたままである」(Deklcer他, International Turfgrass Society Research Journal, 第9巻, 2001, 第498-505頁)。

農業者は、許容できないような乾燥を受けやすい植物成長媒体に適用する場合に、i) 媒体マトリックスに迅速かつ均一に深く浸透し; ii) 媒体を著しく再湿化することができ、すなわち、特に根圏の限界含水量を変更し；iii) 長時間持続効果を提供し、頻繁に適用する必要性を減じ；及び、iv) 現在使用されている界面活性剤よりもより低濃度レベルで効果的であり、よって、化学物質が環境に対して有する負の影響を減少する、ことになる組成物を探求し続ける。

本発明は、上記の利点を提供し、意外にも、肥料を適用する必要なしに、植物成長、特に植物密度、色彩及び品質を向上させる。

発明の概要
本発明は、植物成長媒体のある所望の性質を改良することによって植物生産性を向上させる方法を提供する。
メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁-C₄アルキルエーテルを含む組成物の有効量を媒体に適用することを含む。これらの組成物は、意外にも、当該分野で従来達成されたよりも、著しく高い水性再湿浸潤率、深度及び長寿命を、特に撥水性土壌中で示す。

発明の詳細な説明
本発明は、具体的には、植物成長媒体が、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁-C₄アルキルエーテルの生物有効量の媒体への添加によって著しく改善できる、という発見に関する。これらの界面活性剤は、媒体マトリックスに水分を迅速かつ深く浸透させる、ことが見出された。更に、元々乾燥媒体、特に、高撥水性として定義される媒体、の顕著な再湿化を実現できる。組成物は、ヒドロキシルが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体の組成物よりも遅い生分解性も示し、そのため、固有の遅い放出性を提供する。最後に意外にも、得られる成長媒体は植物、特に単子葉植物を生産し、最も特には、芝生は、ヒドロキシルが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体の農業用湿潤剤を利用する類似の従来技術で得られた芝生に比べて、非常に改善された品質及び濃度を示した。

更に、これらの化合物を含む組成物は、農耕上及び/又は水文学上の最大の利益を得る点で極めて重要である幅広い濃度範囲で非常に有効であり、同時に負の環境的影響を最小限に抑える、ことが見出された。

メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁-C₄アルキルエーテルは、例えば米国特許第4,922,029号明細書に教示されているように、当該分野で公知のエステル化法によって簡便に達成できる。具体例として、ヒドロキシルが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体の、当該共重合体のメチルエーテルへの変換は、水酸化ナトリウムの代わりに金属ナトリウム、及び/又は塩化メチルの代わりに他のハロゲン化メチル又は硫酸ジメチルを使用することができるが、水酸化ナトリウム及び塩化メチルとそれとの反応により容易に達成される。いずれにしろ、メチルエーテルの形成は、生成物から分離される副生成物塩の形成を伴う。塩は、一般的方法、例えば、濾過、デカンテーション、抽出及び/又は蒸留によって分離できる。場合によっては、2以上のステップにおいて、各ステップ後の塩分離と共に、メチル化を行うことが有利である。

メチルオキシラン−オキシラン共重合体のエーテルが、溶剤、工業用洗浄剤、作動液、促進剤又はイオン性有機反応の触媒、合成繊維の潤滑剤、無機塩の溶解剤、及び殺虫剤を高めるための補助剤、すなわち、葉への適用における不利な作用−本発明の反対、として使用できることが先行技術で示唆されている。しかしながら、本発明の化合物を植物成長媒体に適用することによって実現される再湿化改善、及び/又は撥水性土壌及びこのような改善媒体マトリックスを利用する植物の品質及び密度の点で得られる向上は、全く予期しないことである。メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁-C₄アルキルエーテルがかかる方法で用いられ、又はかかる驚くべき結果を達成することになることを先行技術では全く示唆していないからである。

本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁-C₄アルキルエーテルは、エステル化の前に、例えばエチレンオキシドのプロピレンオキシドへの添加によって得られる直鎖ポリマー性グリコールを含む。疎水性であるポリメチルオキシランコアは、少なくとも約9のユニットを有し、通常、約950〜約4,000の範囲の質量平均分子量である。オキシランは、約10重量パーセント〜約80重量パーセントでコアに添加される。好ましい実施態様では、約20〜約40重量パーセントのオキシランを添加すると、ポリメチルオキシランコアの質量平均分子量は、約1,500〜約2,000である。

それぞれの具体的なヒドロキシルが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体構造系、すなわち、直鎖共重合体；逆共重合体（reverse copolymer）；ジアミン型共重合体；及びジアミン型逆共重合体において、疎水性物質の分子量が増えるに従い、及びHLB値が減少するに従い、土壌湿潤速度は増加する（湿潤時間が減少する）傾向にある、ことが当該分野で見出されている。

言い換えれば、一般的に、低いHLB値及び高い平均分子量を有するヒドロキシルが末端に付いたメチルメチルオキシラン−オキシラン界面活性剤は、疎水性土壌のカラムを通る最短浸潤時間を示す。これは、4つの全ての界面活性剤構造系に当てはまり、本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルにも当てはまると予測される。

本発明で使用するための、好ましいメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルは、10以下のHLB；2,000〜8,000の平均分子量及び10〜40のパーセント親水性物質を有するものである。最も好ましいブロック共重合体は、10以下のHLB；2,000〜8,000の平均分子量及び10〜20のパーセント親水性物質を有するものである。

植物成長媒体に適用すべき、本発明のポリマーエーテル湿潤剤組成物の水性調合物中の濃度は、重要ではない。本発明では、最高200,000 ppmの湿潤剤組成物レベルがその濃度として考慮されるが、ほとんどの植物に対して有害ではない。よって、ポリマー性湿潤剤の水性調合物中の濃度は、約200,000〜約2 ppmの範囲、好ましくは約120,000〜約5 ppmの範囲となろう。

植物成長媒体へのポリマーエーテルの最も効果的な適用率は、約0.001〜約128液量オンス/1000平方フィートの範囲；好ましくは約0.1〜約32液量オンス/1000平方フィートの範囲；及び最も好ましくは約0.2〜約16液量オンス/1000平方フィートの範囲であることが分かった。これらの適用率は、限られた生物的有効期間内で、個々の適用又は複数回の適用から生じる蓄積量を反映している。

これらのメチルオキシラン−オキシラン共重合体組成物のアルキルエーテルの使用の驚くべき特徴の1つは、非常に低濃度での顕著な有効性；非常に望ましい環境性である。いずれにしろ、好適な濃度レベルは、当業者により容易に決定される。

さておき、ヒドロキシルが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体は、それらを利用する生合成能を発達させてきた微生物現場では非常に速く生分解する傾向がある。微生物は各末端のヒドロキシルを攻撃する。微生物は、反復ブロック間の分子鎖は開裂しないようである。これらのメチルオキシラン−オキシラン共重合体の骨格がアルキルエーテルで終結している場合には、あまり速くない生分解性が遅い放出現象を起こす、ことを見出した。事実、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテルの生分解性は、まさに中程度、すなわち28日後に約30〜40% CO₂であることが見出された。

本発明を用いることによって実現される結果は、以下のように例示される：しかしながら、定義及び使用する試験化合物をまず明確にしよう。

土壌の撥水性を分類する一般的に許容される方法は、水滴透過性試験(WDPT)の使用による。この試験では、蒸留水の水滴を土壌試料の平滑表面に置き、水滴が完全に吸収されるまでの時間を測定する。一般的に約20℃の一定温度及び約50%の相対的空気湿度の制御された条件下で、全てのWDPTを行う。これらの試験は通常、少なくとも3回反復する。

フィールド試料についてWPDTを行うためには、土壌コアは2 cmの土壌プローブを用いて深さ15 cmまで収集される。5コアは各プロットから収集される。コアは室温で2週間乾燥される。コアはワークベンチに水平に置かれ、35マイクロリットルの蒸留水の水滴がピペットによって供給され、コアに沿って1 cm間隔で置かれ、サッチ（thatch）−空気境界面で始まりかつ6 cmで終わる。水滴が土壌コアを完全に浸透するためにかかる時間（秒）を測定するために、ストップウォッチが使用される。土壌撥水性は濃度によって変化する相対的な特性であるが、一般的に、WPDTが5秒を越える場合には土壌は撥水性と考える、と当該分野では理解されている。これは、土壌を定性的に分類させ、湿潤可能か又は撥水性であるかについて言及させる。本発明は、撥水性土壌の親水性を急激に増加させる点で特に効果的である。

植物成長媒体の撥水性の程度を測定するために用いられる別の方法は、エタノール液滴モル濃度試験(MED)である。この試験は、水性エタノール液滴が10秒以内に土壌に浸透する濃度を測定する。これは、撥水性を測定する最も簡便かつ最も時間のかからない方法の1つであるので、一般的に使用される。これは、濃度が増加するに伴い、エタノールは液体−基材接触角を下げ、その結果、土壌への浸透率を上げる、という事実に因る。従って、成長媒体粒子上の疎水性コーティングは、エタノールによって直ちに湿潤化し、水性溶液中のエタノール濃度が上がるにつれ、媒体の湿潤能も上がる。撥水性はモル濃度が約2.1を越えると影響し始め、3.0より大きい場合に非常に重大な影響を及ぼす。

米国のAquatrols社によって開発された簡便な研究用「ストロー試験」は、撥水性土壌に対する湿潤剤組成物の最初の有効性を記録するために使用できる。(International Turfgrass Society Research Journal 7. Intertec Pubishing社 1993 第67章, 第485-488頁)。ストロー試験は、透明なプラスチックの飲用ストロー（長さ19 cm及び径0.5 cm）を使い、「V」型の形状、すなわち平らなクリップ（flat crimps）がない形状をつくるために、中心で折り畳む、ことからなる。粘着テープは、ストローの2つのアームをこの「V」位置に維持するために使用する。ストローの1アームは、疎水性土壌で満たされ、同時にストロー中の土壌を一様に落ち着かせるために、ストローの土壌表面を緩やかに叩く。得られる土壌カラムを綿栓し、ストローを平らな支持体上に並べる。パスツールキャピラリーピペットでストローの空いたアームの各々に、選ばれた濃度の試験溶液をそれぞれ入れる。疎水性土壌カラムを含むアームを支持体表面に水平に置き；粘着テープを剥がし；そして、アームが支持体表面に対して25°になるまで、アームを支持体表面方向に下げる。

ストロー角度が試験の間、確実に維持されるように、ウェッジ又は支持体を表面に固定する。試験溶液を疎水性土壌に接触させたら直ちに、ストップウォッチをスタートさせ、6 cmの土壌カラムを湿潤させる時間を記録する。一般的には、蒸留水を標準物質として使用する。このストロー試験は、10 ppmのような低濃度でも感度がよい。

フィールドプロット、特に芝生フィールドプロットを評価する1つの方法は、農学者及び/又は農学研究者が、各処理領域での植物を評価する多数の「品質」を帰属することである。品質評価は、農学者/研究者の経験に主に基づき、無数の因子は考慮しない。考慮される因子は、芝生の色、密度、膨張、病気又は部分的乾燥スポットがないこと、及び葉身がどのくらい真直ぐに立つか、を含む。評価は、一般的に、1〜9のスケールに基づき、これは以下の例で用いられるスケールである。1が死芝生/茶芝生であるとすると、6.5は、ゴルフ又は他の上質の芝生状態に関する最小限許容される評価であり、9は、可能な最高品質の芝生である。

用語「再湿潤的に有効な量」とは、土壌と接触するメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルの量が、測定可能な、土壌の湿潤性の増加が見られる程度、を意味する。

用語「生物効果的有効量」とは、土壌と接触するメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルの量が、植物成長の測定可能な増加、例えば処理土壌の使用から得られる品質及び/又は密度、が見られる程度、を意味する。

実施例以外又は特に示さない限りは、本明細書で使用される成分の品質又は反応条件を表す全ての要素は、全ての場合において、用語「約」によって修飾されると、理解されたい。オンスでの全ての測定は、特に示さない限り、液量オンスを意味する。

本発明を、単に本発明の方法及び組成物の例であって、その範囲の限定するものではない、多数の具体例を参考にして記載する。全てのパーセンテージが特に示さない限り、重量で示す。

実施例 I
土壌試料の成分を溶解する化合物の相対的能力を決定するための撥水性土壌試料に関して、いずれも約2,500の分子量を有する、商業的に入手可能な、ヒドロキシルが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体(以下、比較化合物1、別名CP1として定義する）及びメチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテル（本明細書ではACAと定義する）を用いて、マイクロスケールのソックスレー抽出を実施した。

疎水性土壌をニュージャージー州のPine Barrensの敷地から得、70℃で7日間、対流式オーブンで乾燥した。次いで土壌を篩にかけ、不要の残骸を除き、500マイクロメートル未満の粒子サイズを集めた。約2.50重量%の界面活性剤を土壌に入れ、空気乾燥した。

マイクロスケールのソックスレー抽出器具を構築した。これは、3つの主な成分、すなわち、セルロース抽出試料金属筒を維持し、溶媒をサイフォンして、その上に中央チャンバーが設置されている丸底蒸留フラスコに抽出物を落とすためのサイドアームを有する中央チャンバーを含む。蒸留フラスコは、蒸気をコンデンサーまで運ぶサイドアームを有する。コンデンサーは、サイドアームに直接設置され、中央チャンバーに結合している。

4グラムの界面活性剤処理土壌を10 x 50 mmの金属筒に置き、上記器具を用いて蒸留水を溶媒として抽出した。この金属筒は、中央チャンバー内にまず置き、蒸留フラスコ中で水を加熱した。蒸気は、フラスコのサイドアームを通って上昇し、蒸気が液化するコンデンサーに入り、コンデンサーの先端から界面活性剤処理土壌を含む金属筒内に落ちる。液体は中央チャンバー内に残り、液体がサイドアームの上面に到達するまで、体積を増やし、処理土壌から原料を抽出した。この時点で、チャンバー内の静水圧は、水及び抽出物を蒸留フラスコに逆サイフォンさせた。このプロセスを、処理土壌から全ての抽出物を抽出するまで続けた。このプロセスの標準的操作方法は、1時間の抽出時間が可能なことである。界面活性剤処理土壌から抽出した不揮発性原料の量を定量するために、パーセント固体分析を使用した。このデータは後でパーセント収率に変換した。これは、パーセンテージで表した、抽出された量対抽出された界面活性剤の総量の比である。結果を以下の表Iに示す。

上記の結果は、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテルで処理した疎水性土壌から、より多くの固体が抽出された、ことを示す。すなわち、ヒドロキシルを末端に有するメチルオキシラン−オキシラン共重合体よりも、メチルオキシラン−オキシラン共重合体で処理した土壌から、ACAが多く抽出された、ことを示す。驚くべきことに、土壌に最初から含まれていたよりも多くの固体が、ACA処理土壌から抽出された。表面的には、メチルエーテルが末端に付いた共重合体は、土壌内の特定の化合物の溶解性を増加させ、抽出による除去を促進した。

実施例 II
以下の試験に用いられる撥水性土壌は、Bauters他, 1998 Soil Sci. Soc. Am. J. 62: 1185-1190に記載されているように、オクタデシルトリクロロシラン（OTS）で親水性の砂をコーティングすることによって作製した。

上記のストロー試験を用いて、蒸留水が、この撥水性土壌の6センチメートルカラムを通して浸潤する時間（秒）を3回反復して測定した。結果を表IIに示す。

これらの数値は、この鉱物土壌の基準的疎水性を示し、試験した湿潤剤組成物の能力の定量化における対照として働く。

湿潤時間値は、とりわけ7日間（86,400秒/日）を越えて調製した本鉱物土壌を用いて得られたので、この土壌は明らかに高疎水性、すなわち明らかに撥水性である。

上記の撥水性土壌カラムの浸潤時間に影響を与える界面活性剤の能力を確認するために、上記ストロー試験を用いて、以下で示される濃度のCPI及びACAを測定した。試験結果を以下の表IIAに示す。

実施例 III
実施例IIに記載のようにオクタデシルトリクロロシラン（OTS）で、実施例IIで用いたロットとは異なり同一でないロットから選択される基材砂をコーティングすることによって作製した高撥水性土壌を用いて、ストロー試験の第二シリーズを行った。

上記の第二撥水性土壌の浸潤率に影響を与える界面活性剤能を確認するために、ストロー試験を用いて、以下に示す濃度のCP1及びACAを再度試験した。各試験は3回繰り返した。試験結果を以下の表IIIに秒で示す。

実施例 IV
ストロー試験の第三シリーズは、上記実施例II及びIIIで使用したロットと同様の、基材砂の第三ロットを選択することによって各々作製される別の高撥水性土壌を用い、そして、上記実施例IIに記載のようにOTSでそれを処理して実施した。

上記の第三撥水性土壌の浸潤率に影響を与えるその能力を確認するために、ストロー試験を用いて、再度、8000 ppmの濃度のCP1及びACAを試験した。試験は6回繰り返した。試験結果を以下の表IVに秒で示す。

上記ストロー試験結果は、撥水性土壌に適用する場合に、試験濃度において、類似の、ヒドロキシルが末端に付いた共重合体に比べて、本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテルを用いて得られる浸潤率の顕著かつ予期しない増加を明確に示す。

実施例 V
ACA、すなわち実施例Iのメチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテルで実現可能な土壌における、撥水性に与える相対的効果と、ヒドロキシルが末端に付いたポリマー性ポリオキシアルキレンとオキソアルケニルヒドロキシポリオキシアルカンジイルとを95:5パーセントで混合した土壌界面活性剤の混合物である商業的界面活性剤（以下、比較生成物2、別名CP2という）で得られるものを用いる実現可能な土壌における、撥水性に与える相対的効果とを比較するために、最初から砂性である土壌について、フィールド試験を行った。CP2は、6 oz（オンス）/1000 sq ft(平方フィート）の割合で、ACAは、2、4、6及び8 oz（オンス）/1000 sq ft(平方フィート）の割合で適用した。各処理は、約4ケ月間に渡り月に1回適用した。試験をフェアウェイ用の長いベント芝で行った。2週間毎に2000データポイントをそれぞれ集め；計約18,000データポイントを集めた。試料の浸潤時間をWDPT法で測定した。これらのフィールド試験から得られた平均結果を表Vに示し、図1に最初の処理（DAT）後の日数に対する浸潤時間（秒)として図式化した。

実施例 VI
ACA、すなわち実施例Iのメチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテルで実現可能な土壌における、撥水性に与える相対的効果と、100%ヒドロキシルが末端に付いたポリマー性ポリオキシアルキレン（比較生成物3、以下CP3という）である生成物である商業的界面活性剤で得られるものを用いる実現可能な土壌における、撥水性に与える相対的効果とを比較するために、一連のフィールド試験を行った。CP3は、6 oz（オンス）/1000 sq ft(平方フィート）の割合で、ACAは、2、4及び6 oz（オンス）/1000 sq ft(平方フィート）の割合で適用した。この試験は、撥水性であるUSGA規格の根圏で行った。芝の種類はベント芝であった。4〜4ケ月半の間、毎2週間で、2,000のデータポイントを集めた；計約18,000データポイントを集めた。

試料の浸潤時間をMED法により測定した。これらのフィールド試験から得られた平均結果を表VIに示し、図2に日数に対する撥水（モル濃度）として図式化した。

実施例V及びVIは、土壌撥水性の減少及び管理において、CP2法及びCP3法に比べて、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテルが優れることを示す。本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルは、CP2及びCP3界面活性剤よりも顕著に低い割合で適用することができ、これらの商業的共重合体界面活性剤能と同等以上の能力を示す。この試験は、処理率に関連して土壌撥水性を減少させる効果をも示した。すなわち、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のメチルエーテルの割合が増すにつれて、土壌撥水性の減少効果も増加した、ことも示した。

実施例 VII
米国ゴルフ協会（USGA）規格に従って構築された撥水性砂グリーンについて4ケ月間のフィールド試験を行った。芝生の種類はベント芝であった。最初から撥水性の芝生媒体の撥水性をシーズン中、長く減少させる点で、商業的界面活性剤の使用により達成した効果と比べて、ACAの効果に近づくように、試験を設計した。比較商業的界面活性剤は、10%親水性で、分子量が約2,000でHLBが3を有するヒドロキシ末端の直鎖メシルオキシラン−オキシラン共重合体と、アルコールエトキシレートとのそれぞれ9：10の混合物からなると考えられる組成物であった。この商業的界面活性剤は、以下、比較生成物4、別名CP4と定義される。ACAを、4 oz（オンス）/1000 sq ft（平方フィート）の割合でシーズン中に4回、適用した。試験期間の初め及び1週間後に、CP4を8 oz（オンス）/1000 sq ft（平方フィート）の割合で適用した。MED法によって測定された4ケ月シーズンでのこれらの試験の撥水性結果を表VIIに示し、図3に図式化した。

より高率での処理は一般的に土壌撥水を最初に大きく減少させたが、その効果はシーズンが進むにつれてかなり急激に減少した。

ヒドロキシルが末端に付いた商業的メチルオキシラン−オキシラン共重合体界面活性剤調合物の高割合での分割適用に対して、上記結果は、本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルの複数回の低率での適用によって達成できる、長時間持続型撥水性の高められた減少を説明する。

実施例 VIII
本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルが植物成長の品質に測定可能な影響を与えるか否か、及びもしそうならばどの程度であるかについて確認するために、撥水USGA規格グリーン混合物について、フィールド試験を行った。比較目的のために、何も界面活性剤処理しないプロット及びCP2の適用を受けたプロットについても結果を測定した。試験題材である芝生は、ベント芝生を這う「クレンショウ（Crenshaw）」によって元々は播種された。結果を表VIIIA、VIIIB及びVIIICに示し、図4〜6は、2週間毎の芝処理（WAT）を評価する「品質」を図式的に示す。適用率を表及び図に示す。各界面活性剤をシーズン中、4回適用した。

表VIIIB及び表VIIICは、図5及び6に示すそれらの各図示と共に、処理後の週の数を2週間おきに示す。これは、ベント芝がそれぞれ6.5以上及び7.0以上の品質を維持したことを示す。

上記結果は、最も類似したメチルオキシラン−オキシラン共重合体ホモローグ、すなわちヒドロキシが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体を用いて得られる結果と比べた場合に、本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルの適用によって得られかつ持続する芝生の品質に顕著な改善を示す。適用率が増えるに従い品質評価が増加するだけでなく、4及び6 オンス/1000平方フィートの割合で劇的に品質評価が増した。商業的重要性の中で、最も驚くべきことに。6オンスの割合では、4ケ月間優れた芝生品質が維持された。

実施例 IX
本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルの適用による部分的乾燥スポット（Local Dry Spots (LDS)）に対する効果を測定するために、元々砂性土壌からなる芝生プロットについてフィールド試験を行った。比較のために、別のプロットを非処理すなわち、対照プロット、及びCP2界面活性剤組成物による6オンス/1000平方フィート面積の処理を準備した。ACA界面活性剤を表IX記載の割合で適用した。4ケ月間、毎月処理を行った。部分的乾燥スポットを含むプロットの初期パーセンテージを6%と測定した。LDSパーセンテージ測定を6月〜9月まで2.5月間行った。表IXは試験の最後に観察された平均LDSレベルを示す。

明らかに、本発明のメチルオキシラ−オキシラン共重合体のメチルエーテルは、試験したプロットの部分的乾燥スポットのパーセンテージを著しく減少させることに成功し、その結果、芝生の均一性及び一貫性を改善した。特筆すべきことは、2オンス/1000平方フィート面積でのACA適用は、6オンス/1000平方フィート面積での商業的界面活性剤CP2によって提供されるよりも、遥かに優れたLDS調整を提供した。

実施例 X
土壌への土壌撥水性を強く減少させる化学は、土壌表面から水の移動を奪い、そのため植物の根圏に水をより深く入れる。この水分浸透は、植物成長媒体において非常に望ましい特質であり、表面の水を土壌に浸透させるようにすることにおいて、本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルがCP2界面活性剤及びCP4界面活性剤と比べてどのくらい効果的であるかを測定するために、一連の試験を設計した。

USGA規格を構築する撥水性グリーンについて多数のフィールド試験を行い、対照プロットを特定した後、あるプロットをCP2で処理した(4及び6オンス/1000平方フィートを4ケ月間毎月適用した)；試験開始及び1週間後に、8オンス/1000平方フィーの適用率で他のプロットをCP4で処理し；及び、4ケ月間毎月、2、4、6及び8オンス/1000平方フィートの適用率で、ACAでプロットのバランスを処理した。試験開始後2週間毎に、及び20週の全試験期間中、湿潤が対照よりも著しく速い最深度（センチメートル）を測定するために、集めた土壌コアで1 cm間隔でWDPT測定を行った。各処理について14日間隔での、上で定義した測定に記載の試験の結果を下記表Xに記録した。

以下の意味は、非処理「対照」とは顕著に異なるコアの最深場所を示し；「0」は、空気/サッチ（thatch）境界面でのコア上部を示し、各負の値は、撥水が対照よりも著しく低い最深の連続した深さ（センチメートル）を示す。

深度測定試験の結果は、CP2及びCP4法を用いる場合に比べ、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルが、水分を土壌マトリックスにより深く吸収し；そして、土壌をより迅速かつより長い持続時間、湿潤化するように改善した、ことを示す。

実施例 XI
土壌マトリックスを浸透し、表面下の実質的深度で撥水性の減少を持続する、本発明の共重合体のアルキルエーテルの能力を更に特徴づけるために、撥水性に関して一連の試験、ACA及びCPIを適用するUSGA規格グリーンを行った。2つの適用において、8オンス/1000平方フィートの割合で、各々1週間毎に適用した。2種類の深度すなわち0〜1 cm及び1〜2 cmで、20週の全試験期間に2週間毎に、処理（及び非処理対照）から得られた試料について、エタノール液滴試験のモル濃度を使用した。非処理対照に比べた、各深度及び処理についてのMED結果を表XIに示した。留意されたいが、MED値に伴う文字の末尾が一致しない場合には、数値は有意に異なる95%の信頼レベルであると言える。

CP1及びACAは、根圏の0〜1及び1〜2 cm深度で土壌撥水性を減少させた。0〜1 cm深度では、CP1は（対照と比較すると）、10測定日数の内の6日目に（最高12週）効果的であり、一方、ACAは、10測定日数の内の計7日目に（最高12〜16週）効果的であった。より深い根圏（1〜2 cm）では、10日間の内の6日目にCP1によって顕著に減少したが、ACAは10日間の内の7日目に撥水性を減少させた。いずれの場合にも、ACAは、改変しない態様に比べて長期間実行した。このより長期間の実行は、ACAの生分解性のより遅い速度に起因するようである。

実施例 XII
ACAは、ゆっくりと生分解することが証明された（28日間で30〜40%）。以下の試験は、試験土壌における界面活性剤能の結果を測定するものである。

場所を変えて、砂性土壌で成長するフェアウェイ用の長いベント芝生について、反復試験を行った。5月初期に最初に界面活性剤を適用し、次の4ケ月間に約28日間隔で界面活性剤適用を行い、9月初期に最終適用を行った。6ケ月後(3月)、処理及び非処理プロットから土壌コアを採取し、土壌撥水性をWDPTによって測定した。以下の表VIIには、土壌プロファイルの0.1 cm領域でのWDPT試験の結果を纏めた。留意されたいが、WDPTの秒値に伴う文字の末尾が一致しない場合には、数値は有意に異なっている95%の信頼レベルであると言える。

最終処理適用の6ケ月後、土壌撥水性の統計的有意差（(LSD, p=0.1)が、処理群において観察された。CP2（4オンス及び6オンス/1000平方フィート）及びAC（2オンス/1000平方フィート）処理土壌の土壌撥水性は、非処理対照と統計的に等価であった。

しかしながら、より高率のACA（4オンス/1000平方フィート以上)で処理した土壌では、著しく低い土壌撥水性が見られた。この発見の重要性は、潅漑装置が停止する冬期の間、4オンス以上のACAによって「シーズン中」5回の処理を受ける土壌が、湿度を維持する、ということである。農業的かつ水文学的には、観察された土壌撥水性の「長期間」減少は、限界水分量がこの化学によって長期間改変することができる、ことを明確に示す。これは、処理土壌に効果的かつ迅速に浸透する高い能力を引き起こす雨を意味する。水の制限が同じ場所で又は渇水下で起こる地域では、この湿潤性の増加は、水分維持及び根圏再チャージにかなりの影響を与える。

水分の供給を最小限に抑え及び排出を制限しようと努力すれば、本発明に関するこれらの観察の派生的影響は減少する。

実施例 XIII
元々砂性の土壌で成長するフェアウェイ用芝生を含む土壌の3つの8' x 10'プロットを選択し、2.5ケ月間試験した。試験期間の初期には、第1プロットは、6オンス/1000平方フィートの割合のCP2界面活性剤で処理し；第2プロットも、6オンス/1000平方フィートの割合のACA界面活性剤で処理し；そして、第3プロットは、対照として処理しなかった。全試験期間で、継続的測定は、場所が受けた自然の雨の降水、及び表面下4センチメートルのレベルでの体積パーセントの土壌水分から成った。継続的データプロットの結果を図7に示す。更に、ミリリットルの水分で表される水分増加の総量が試験期間全体を通じて実現し、その総量を土壌の4種の層、すなわち、0〜7 cm層; 7〜15 cm層; 15〜25 cm層; 及び25〜35 cm層について測定し、計算した。このデータを図8に棒グラフで示す。

何日もの降水があった場合でさえ、非処理プロットの4 cmレベルの土壌は、水分のみで再湿化することができないポイントまで乾燥した、すなわち限界水分量に達した。しかしながら、界面活性剤で処理したプロットでは、全ての降水事象の後で、土壌中の水体積が増加し、すなわち土壌が再湿化した。界面活性剤はいずれも土壌のCWCレベルを改変することができた。

興味深いことに、各々の新しい降水事象と共に、ヒドロキシが末端に付いたCP2界面活性剤組成物で処理した土壌によって維持される水分体積は、ACA共重合体のアルキルエーテルで処理した土壌よりも、元々多く；しかし、短期間では、前者のレベルは低く、水体積レベルは2つの処理レベルで比較可能であった。

図8のデータは、4層での試験期間中の水分の総増加を反映し、4 cmレベルでの上記観察を確認した。全試験期間で測定した場合に、CP2界面活性剤は、ACA界面活性剤で処理した土壌よりもより多くの水分を土壌に保持させた。

追加の水分が芝生品質及び密度を増加することになると期待されるが、驚くべきことに、これは正確にはそのような状況でないことが観察された。メチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルACAで処理した土壌で成長する芝生を評価する品質は、CP2、ヒドロキシルが末端に付いたメチルオキシラン−オキシラン共重合体で処理した土壌で成長する芝生の品質よりも、遥かに優れていた。

視覚的観察を客観的に確認するために、試験プロットの各々について50 cm x 50 cm領域の輪郭を描き、実査は芝生の束数/平方インチ/各領域であった。結果は以下の表XIIに示すように著しかった。

従って、i) CP2及びACA界面活性剤組成物はいずれも土壌の撥水性を減少させることができ、土壌の限界水分量を変更することができ；そして、ii) ACA処理土壌はCP2処理土壌よりも小さい水体積を保持し；ACA処理土壌の芝生品質及び密度は、CP2処理土壌で得られるよりも顕著に優れた。言い換えれば、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC1-C4アルキルエーテルは、土壌に添加した場合に、土壌の植物成長性を著しくかつ意外にも改善した。

土壌水分量の分析は、水平地で5cmの深度までは、非常に均一な水分レベルが、ACA処理土壌では存在した、すなわち、90%の水分量の測定は、16〜24体積パーセンテージの範囲であった、ことも示した。思いがけなく、これは、USGAグリーンセクション物性（USGA Greens Section Physical Properties）推薦の、根圏中15〜25%の水分量に近い。

発明者らは、以下によって拘束又は制限されるものではないが、上に記載の「実施例」で提出した実験データが、メチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルで処理した土壌の特徴及び/又は性質を促進する多数の成長が予期しないことに亢進されたことを示す、ことを示唆している。

冒頭で、実施例Iのマイクロ抽出の結果は、本発明のアルキルエーテル共重合体が土壌中のある成分、おそらく植物の栄養化合物を溶解した、ことを強く示唆する。実施例II、III、IV、X、XI、XII及びXIIIは、アルキルエーテル共重合体に関連する迅速かつ浸透性再湿化特性を示すが、土壌中に過剰の水分を保持しない。すなわち、当該土壌は、飽和した水浸しの土壌−多数の農業用界面活性剤の使用に関連する一般的問題−よりも、おそらく通気性がよい。

纏めると、これらの現象の結果として、本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルが植物成長媒体に添加されると、植物の根圏周囲の媒体及びの根圏中の媒体は、追加の溶解性栄養分に、i) 植物に水そのものを継続的に提供するために、及びii) 追加の溶解性栄養分のための運搬メカニズムとして働くために十分な水分を、迅速かつ均一に提供することによって、著しく亢進される、ことを示唆する。あるいは又は追加的に、アルキルエーテル共重合体は、根運搬メカニズムに直接的に影響を及ぼすことができる。

これらのアルキルエーテル共重合体の遅い放出特性は、先に議論したように、付随する増加特性を有する土壌中の濃度の連続性に関し、植物の品質及び密度の増加の一因ともなり、急激に及び/又は常に変化する環境で植物が経験するストレスを除外する、ことも示唆される。

本発明のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のアルキルエーテルは土壌活性又は土壌向け殺虫剤と混合することもできる。

予測できることであるが、分配可能な農芸化学用水分野又は乾燥分布技術の当業者によって周知の方法において、不活性な充填剤、生物活性物質、例えば殺虫剤、及び/又は他の添加剤、例えば補足剤、を添加する及び/又はそれらと混合することによって、本発明の液体組成物が、固体形態、例えば粉末又は顆粒形態でも利用される。このような方法で、組成物は、植物成長媒体に固体形態で送達することができ、必要であれば、組成物の追加的な放出制御が達成できる。

本発明をその好ましい実施態様を具体的に参考にして詳細に述べてきたが、変更及び改変、上で記載した及び添付クレームで定義した本発明の思想及び範囲内で効果を奏することを理解されたい。

図１は、実施例V及び表Vで示される試験によって得られたWDPT浸潤時間結果の図式である。 図２は、実施例VI及び表VIで示される試験によって得られたMED浸潤時間結果の図式である。 図３は、実施例VII及び表VIIで示される試験によって説明される芝生で得られるMED潤結果の図式である。 図４は、実施例VIII、及び表VIIIA、B及びCで示される試験によって得られる芝生品質の図式である。 図５は、実施例VIII、及び表VIIIA、B及びCで示される試験によって得られる芝生品質の図式である。 図６は、実施例VIII、及び表VIIIA、B及びCで示される試験によって得られる芝生品質の図式である。 図７は、実施例XIIIで説明されるフェアウェイ芝生に関する試験によって得られる、水体積パーセントと降水結果の図式である。 図８は、実施例XIIIで説明されるフェアウェイ芝生に関する試験によって得られる、水体積パーセントと降水結果の図式である。

Claims (16)

1. 植物成長媒体中での植物成長の促進方法であって、以下：
   i） メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁−C₄アルキルエーテルを含む界面活性剤組成物を製造するステップ；及び
   ii） 当該植物成長媒体を、当該界面活性剤組成物の0.001〜128液量オンス／1000平方フィートの生物有効量に接触させるステップ
   を含む、方法。
2. 前記界面活性剤組成物の生物有効量が、0.2〜16液量オンス／1000平方フィートである、請求項１記載の方法。
3. 前記植物成長媒体が撥水性土壌である、請求項１記載の方法。
4. 前記界面活性剤組成物が水を更に含む、請求項１記載の方法。
5. 前記のメチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁−C₄アルキルエーテルが、ポリメチルオキシランへのオキシランの添加によって得られる直鎖ポリマー性グリコールを含む共重合体のエステル化によって製造される、請求項１記載の方法。
6. 前記界面活性剤組成物が、土壌用殺虫剤を更に含む、請求項１記載の方法。
7. i） 植物成長媒体；及び
   ii） メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁−C₄アルキルエーテルを含む界面活性剤組成物の0.001〜128液量オンス／1000平方フィートの生物有効量
   を含む、改良植物成長媒体。
8. 前記植物成長媒体が撥水性土壌である、請求項７記載の改良植物成長媒体。
9. メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁−C₄アルキルエーテルが、ポリメチルオキシランへのオキシランの添加によって得られる直鎖ポリマー性グリコールを含むポリマーのエステル化によって製造される、請求項７記載の改良植物成長媒体。
10. 前記界面活性剤組成物が、土壌用殺虫剤を更に含む、請求項７記載の改良植物成長媒体。
11. 植物成長媒体の改良方法であって、以下：
    i） メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁−C₄アルキルエーテルを含む界面活性剤組成物を製造するステップ；及び
    ii） 当該界面活性剤組成物の0.001〜128液量オンス／1000平方フィートの生物有効量を、当該植物成長媒体に接触させるステップ
    を含む、方法。
12. 前記界面活性剤組成物の生物有効量が、0.2〜16液量オンス／1000平方フィートである、請求項１１記載の方法。
13. 前記植物成長媒体が撥水性土壌である、請求項１１記載の方法。
14. 前記界面活性剤組成物が、水を更に含む、請求項１１記載の方法。
15. 前記メチルオキシラン−オキシラン共重合体のC₁−C₄アルキルエーテルが、ポリメチルオキシランへのオキシランの添加によって得られる直鎖ポリマー性グリコールを含む共重合体のエステル化によって製造される、請求項１１記載の方法。
16. 前記界面活性剤組成物が、土壌用殺虫剤を更に含む、請求項１１記載の方法。

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