KR20220044758A - 제자리 형성된 수분 흡수 히드로겔을 사용한 식물 건강의 개선 - Google Patents

제자리 형성된 수분 흡수 히드로겔을 사용한 식물 건강의 개선 Download PDF

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첸시 장
에일린 쉬에
제임스 엠. 루트레지
크리슈난 팔라니차미
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바이엘 크롭사이언스 엘피
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Abstract

히드로겔-형성 성분은 건조 또는 습윤 제제로 토양에 적용될 수 있다. 식물, 특히 잔디의 뿌리 구역과 같은 표적화 영역으로 이동한 후, 및 농도 변화와 같은 촉발 사건 후, 히드로겔-형성 성분은 표적화 영역에서 제자리 히드로겔을 형성한다. 본 개시내용의 조성물 및 방법은 유리하게는, 조성물이 적용되는 식물을 틸링하거나 파괴하지 않으면서 기존 장비 (예컨대, 예를 들어 분무기)를 사용하여 히드로겔-형성 성분의 직접 적용을 가능하게 한다. 히드로겔-형성 성분은 1종 이상의 백본, 1종 이상의 가교제 및 임의로 1종 이상의 아주반트를 포함한다.

Description

제자리 형성된 수분 흡수 히드로겔을 사용한 식물 건강의 개선
본 개시내용은 토양 첨가제에 관한 방법 및 조성물, 특히 전통적인 분무 장비를 통해 뿌리구역 내로 전달되어 토양-부동성 히드로겔 중합체가 제자리 형성되도록 할 수 있는 토양-이동성 중합체 형성 성분에 관한 것이다. 본 개시내용의 조성물 및 방법에서, 관심 히드로겔 중합체는 표면을 파괴하지 않으면서 지하 표적 구역으로 전달될 수 있다.
식물 요구량을 충족시키기에 충분한 식물-이용가능한 토양 수분을 보유하도록 하는 것은 높은 증발산 (ET 또는 증기압 부족) 조건 (예를 들어, 온난 건조 또는 다른 높은 증기압 부족 조건) 하에서 또는 감소된 수분 및 노동 투입 하에서 어려운 과제이다. 이는 특히 잎 시들음에 대한 내성이 거의 없는 집중적으로 관리되는 다년생 또는 일년생 식물 시스템, 특히 뿌리가 얕게 퍼져있고 시들음을 전형적으로 견디지 못하는 잘게-절단된 잔디의 경우에 그러하다. 고된 필드 정찰 및 반복된 수동 급수는 시들음을 극복하고, 고갈되어 가는 뿌리구역 수분을 보충하며, 토양 소수성에 의해 야기되는 국부 건조 반점 (LDS)의 형성을 방지하기 위한 표준 실시이다. 이는 특히 온난 건조 환경 조건 하에서 또는 감소된 수분 및 노동 투입 하에서 그러하다. 예를 들어 관리되는 골프 코스에서, 이러한 조건은 1년 중 적어도 3-4개월 동안 만연하다. 한편, 시들음 및 토양 건조는 토양 소수성을 초래할 수 있고, 따라서 이러한 조건은 영향받는 영역이 효과적으로 재습윤될 수 있기 전에 추가의 교정을 필요로 한다.
뿌리구역 수분을 고갈시키는 문제를 해결하기 위한 산업계의 하나의 시도는 1년 중 취약한 기간 동안 토양 계면활성제 (약간의 차이가 있지만 습윤제로도 공지됨)를 반복 적용하는 것이다. 토양 계면활성제 적용이 일부 이익을 제공하지만, 이들은 주로 뿌리구역 내의 토양 소수성을 교정하여 관개 사건 동안 보다 균일한 토양 습윤을 촉진하는 역할을 한다. 그러나, 제품 주장에도 불구하고, 토양 계면활성제는 토양의 수분-보유 능력에는 영향을 미치지 않는다. 실제로, 토양 계면활성제는 토양 프로파일 내로 더 깊게 수분을 유입시킴으로써 상부 뿌리구역 내의 식물-이용가능한 토양 수분을 감소시킬 수 있다. 따라서, 시들음을 방지하기 위해서는 동등한 또는 훨씬 더 빈번한 필드 정찰 및 수동-급수가 필요하다.
초흡수제 중합체 (SAP)를 혼입시키는 것은 식물-이용가능한 토양 수분을 개선시키고, 건강을 개선시키며, 뿌리구역 내에 추가의 토양 수분을 보유시킴으로써 가뭄 조건 하의 수확량 손실을 감소시킬 수 있다. SAP는 원래 SAP 부피의 수배 내지 수백배의 수분을 보유할 수 있는 가교된 중합체 네트워크 구조를 갖는다. SAP는, 예를 들어 전분-아크릴로니트릴 그라프트 중합체, 카르복시메틸셀룰로스, 가교된 폴리아크릴레이트, 가교된 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리에틸렌 옥시드의 가수분해 생성물을 포함한다.
연간 경작 시스템 사용 (즉, 식재 전 또는 식재 시 물리적 뿌리구역 혼입)을 위해 설계된 상업용 SAP가 존재한다. 이러한 사용에서, SAP는 토양 첨가제로서 적용되고, 전형적으로 뿌리 구역 근처 내에 수동으로 또는 기계적으로 매립된다. 이에 따라, 이들 SAP는 관개수가 적용되는 경우에 팽윤하고 수분을 보유할 수 있으며, 이후에 관개 사이 또는 건조 기간 동안 수분을 방출할 수 있다. SAP의 매립은 전형적으로 토양으로부터 임의의 식물을 일시적으로 제거함으로써 (이는 전형적으로 원예-유형 적용을 통해 수행됨) 달성될 수 있다. 그러나, 광범위한 잔디 및 지중 작물 적용과 같은 대규모 시행에서의 단점은, 일반적으로 모든 또는 대부분의 식물 및/또는 토양의 상부 층을 제거하는 것이 비현실적이거나 재정적으로 실행불가능하기 때문에, 명백하다. 추가로, 충분한 성능을 달성하기 위해서는 일반적으로 다량의 SAP가 필요하기 때문에, 이러한 적용과 연관된 비용이 비교적 높다.
SAP와 같은 수분-저장 개량제의 토양 혼입이 식물 요구량을 충족시킬 필요를 해결하는데 가치있는 것으로 입증되었지만, 이는 오히려 토양 혼입이 실행가능하고 연관된 파괴가 허용되는 시스템에 대해서는 폭좁은 해결책이다. 또한, 이는 토양 혼입 및 표면 파괴가 선택사항이 아닌 식물 시스템에는 적합하지 않다. 즉, SAP의 틸-인(till-in) 적용 방법은 전형적으로, 예를 들어 이러한 표면 파괴를 허용할 수 없는 관리되는 잔디와 같은 다년생 시스템에는 적합하지 않다.
일부는 제자리에서 SAP를 주입하기 위한 장치를 구현함으로써 이들 결점을 해결하려고 노력하였다. 예를 들어, 일부는 중합체를 토양에 주입하기 위한 시도로 변형된 또는 표준의 틸링 기계, 워터-제트 주입기, 시드 드릴 및 코어링 기계를 사용하였다. 그러나, 이러한 방법은 문제가 있는 것으로 입증되었다. 이들 이전에 기재된 방법은 표토를 건드리고, 식물 또는 잔디에 충격을 주어 그를 파괴할 수 있다. 이에 따라, 이들 방법은 대체로 부적합하고, 잔디 및/또는 식물이 놓이기 전, 식재되기 전 또는 성장하기 전에 SAP 삽입이 요구된다. 추가로, 이들 이전에 기재된 방법은 종종 중합체를 고르게 또는 효율적으로 분포시키지 않거나, 또는 SAP를 가장 많이 필요로 하는 영역에 분포시키지 않는다. 이는 역사적으로 적합한 중합체가 비교적 고가일 수 있고, 이전에 기재된 적용이 이들을 비용-효과적인 방식으로 적용할 수 없다는 사실에 의해 심화된다. 마지막으로, 이러한 방법은 이전에 논의된 바와 같이, 기계적 매립에 의해서든 또는 주사에 의해서든, 물리적 뿌리구역 혼입으로 인한 파괴를 허용할 수 없는 관리되는 잔디와 같은 다년생 시스템에는 적합하지 않다 (이는 잔디 및/또는 식물이 놓이기 전, 식재되기 전 또는 성장하기 전에 SAP 삽입이 종종 요구됨).
따라서, 토양 수분 보유를 개선시키고 소수성을 방지하는 생분해성 히드로겔 중합체를 다년생 뿌리구역 내로 그의 표면 또는 그의 기존 뿌리계를 물리적으로 파괴하지 않으면서 전달하기 위한 해결책이 필요하다.
본 개시내용에 따르면, 뿌리구역 수분을 고갈시키는 문제를 해결하기 위한 해결책은 분무가능한 또는 확산가능한 식물-안전성 히드로겔-형성 성분 (즉, "백본" 및 "가교제")을, 임의로 다른 아주반트 (예컨대, 예를 들어 1종 이상의 살생물제 및/또는 계면활성제)와 조합하여, 통상적인 적용 장비를 통해 표면 아래의 토양 프로파일로 전달하는 것이다. 한 실시양태에서, 성분은 통상적인 장비를 통해 표면- 또는 잎-적용된 다음, 적용후 관개 또는 강우에 의해 토양 프로파일로 운반된다. 제자리 히드로겔-형성 반응은 전달된 히드로겔-형성 성분이 위치하는 곳에서 발생하는 특정 물리적 또는 화학적 과정에 의해 촉발된다. 한 실시양태에서, 촉발 사건의 예는 토양 수분의 자연 증발로 인한 성분 농도의 증가이다.
또 다른 실시양태에서, 성분은 통상적인 적용 장비를 사용하지 않고 전달된다. 예를 들어, 성분은 표면 파괴를 최소화하면서 토양 프로파일 내로 직접 전달될 수 있다.
본 개시내용과 관련하여, 히드로겔은, 예를 들어 가교된 친수성 중합체, (공)중합된 친수성 단량체의 중합체, 적합한 그라프트 기재 상의 1종 이상의 친수성 단량체의 그라프트 (공)중합체, 가교된 셀룰로스 에테르 또는 전분 에테르, 가교된 카르복시메틸-셀룰로스, 부분 가교된 폴리알킬렌 옥시드 또는 수성 액체 중에서 팽윤가능한 천연 생성물, 예를 들어 구아 유도체를 포함하는 것으로 이해된다. 이러한 친수성 중합체 및 단량체의 추가의 예는 U.S. 2010/0050506에 기재되어 있으며, 이는 그 전문이 참조로 포함된다. 본 개시내용의 목적상, 히드로겔로서 기능할 수 있는 임의의 것이 본 개시내용의 범주 내에 있다.
한편으로, 히드로겔 중합체는 계면활성제 또는 습윤제와 매우 상이한 유형의 화학물질이다. 식생 유형에 따라 최적량의 히드로겔을 뿌리구역 내로 도입함으로써, 히드로겔은 관개 및/또는 강우 사건 동안 식물-이용가능한 토양 수분을 보유하고, 이후 토양 수분의 증발 및 침출 손실에 저항하는 것을 돕는다. 그 결과, 이러한 처리된 뿌리구역 토양은 보다 긴 기간 동안 높은 증발산 조건 하에 정상 식물 기능을 뒷받침하고, 다음 수분 투입 사건 전 시들음을 지연시킨다. 히드로겔의 추가의 이익은, 예를 들어 잔디 사용에서 비-식물 경로 수분 손실에 저항하는 것을 포함한다.
다른 한편으로, 히드로겔 중합체 및 SAP는 토양 수분 보유 능력을 개선시키기 위해 연간 경작 시스템에서 이용되어 왔다. 그러나, 전통적인 적용에는 토양-부동성 중합체의 뿌리구역 내로의 물리적 혼입이 요구된다. 이들 혼입 절차로 인한 표면 방해는 관리되는 잔디와 같은 다년생 시스템에서 허용되지 않는다.
그러나, 본 개시내용의 방법은 전통적인 분무 장비를 통해 토양-이동성 성분을 뿌리구역 내로 전달하고, 후속적으로 토양-부동성 히드로겔 중합체가 제자리 형성되도록 한다. 그 결과, 히드로겔 중합체는 표면을 파괴하지 않으면서 지하 표적 구역으로 전달된다.
한 실시양태에서, 토양 계면활성제는 토양 소수성을 해결하기 위해 본 개시내용의 조성물 내로 혼입된다. 본 개시내용의 히드로겔 중합체 조성물 내로 혼입되는 경우에, 적용 용량은, 조합된 조성물이 토양 내의 소수성 포켓을 재습윤시키고 또한 제제 성분이 토양의 뿌리구역 내에 머무르도록 최적화될 수 있다. 그 결과, 최종 제제는 토양 수분 보유 및 토양 소수성 활성 둘 다를 동시에 해결한다.
형성되는 히드로겔은 토양-부동성이고, 다년생 뿌리구역 내로 침착되기 어렵다. 그러나, 형성 성분이 식물-안전성 및 토양-이동성인 경우에, 이들을 통상적인 장비 (예를 들어, 분무기)에 의해 표적화 다년생 뿌리구역 내로 효과적으로 침착시켜, 히드로겔이 뿌리구역에서 후속 반응으로 제자리 형성되도록 하는 것이 가능하다. 이러한 혁신적인 접근법은 다년생 표면을 파괴하지 않으면서 토양-부동성 생성물 (예를 들어, 히드로겔)을 뿌리구역에 배치하는 것을 가능하게 한다. 이러한 개념은 실험실, 제어 환경 및 필드 시험에서의 개념 증명 시험에 의해 뒷받침되었으며, 고객 요구사항을 해결하는 혁신적이고 차별화된 수분 관리 도구로 개발될 잠재력이 있다. 한 실시양태에서, 본 개시내용의 조성물 및 방법의 표적은 집중적으로 관리되는 골프 잔디이다.
본 개시내용은 식물-이용가능한 토양 수분의 보유를 개선시키기 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.
본 개시내용에 따르면, 식물-이용가능한 토양 수분의 보유를 개선시키는 방법은
a. 히드로겔-형성 성분을 포함하는 조성물을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계, 및
b. 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수하는 단계
를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지며,
여기서 (b) 후에, 히드로겔-형성 성분은 표적화 영역, 임의로 식물의 뿌리 구역에서 제자리 히드로겔을 형성한다.
본 개시내용에 따른 히드로겔-형성 성분은 또한 단계적으로 적용될 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 식물-이용가능한 토양 수분의 보유를 개선시키는 방법은 또한
a. 제1 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계,
b. 제2 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계,
c. 임의로 1종 이상의 추가의 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계, 및
d. 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수하는 단계
를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지며,
여기서 제1 및 제2 히드로겔-형성 성분은 독립적으로 1종 이상의 백본 모이어티 또는 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지고,
여기서 제1 히드로겔-형성 성분이 1종 이상의 백본 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진 경우에, 제2 히드로겔-형성 성분은 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지고,
여기서 제1 히드로겔-형성 성분이 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진 경우에, 제2 히드로겔-형성 성분은 1종 이상의 백본 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지고,
여기서 단계 (a) - (d)는 임의의 순서로 수행될 수 있고, 단계 (a) - (d) 중 임의의 것이 임의로 반복될 수 있다.
본 개시내용의 조성물 및 방법에서, 관심 히드로겔 중합체 - 또는 그의 개별 성분 - 은 표면을 파괴하지 않으면서 지하 표적 구역으로 전달될 수 있다. 대안적으로, 관심 히드로겔 중합체 - 또는 그의 개별 성분 - 은 토양 표면이 파괴된 후에 지하 표적 구역에 적용될 수 있다.
본 개시내용의 비제한적 실시양태는 이제 단지 예로서 및 하기 도면을 참조하여 기재될 것이다:
도 1은 실시예 1로부터의 연구 데이터의 뿌리구역 수분 보유에 대한 필드 용량의 백분율을 도시한다.
도 2는 실시예 2로부터의 연구 데이터의 뿌리구역 부피 수분 함량을 도시한다.
도 3a-d는 실시예 2로부터의 평가 제5일 (도 3a), 제9일 (도 3b), 제13일 (도 3c) 및 제22일 (도 3d)에 시간-영역 반사측정법에 의해 측정된 샘플 토양 수분 데이터를 도시한다.
도 4는 실시예 3으로부터의 잔디 품질의 시각적 평가를 도시한다.
도 5a-b는 실시예 4로부터의 시험구(plot) 면적의 퍼센트 단위의 국부 건조 반점의 발생률을 도시한다.
본 개시내용에 따르면, 식물-이용가능한 토양 수분의 보유를 개선시키는 방법은
a. 히드로겔-형성 성분을 포함하는 조성물을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계, 및
b. 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수하는 단계
를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지며,
여기서 (b) 후에, 히드로겔-형성 성분은 표적화 영역, 임의로 식물의 뿌리 구역에서 제자리 히드로겔을 형성한다.
본 개시내용에 따른 히드로겔-형성 성분은 또한 단계적으로 적용될 수 있다. 본 개시내용에 따르면, 식물-이용가능한 토양 수분의 보유를 개선시키는 방법은 또한
a. 제1 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계,
b. 제2 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계,
c. 임의로 1종 이상의 추가의 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계, 및
d. 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수하는 단계
를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지며,
여기서 제1 및 제2 히드로겔-형성 성분은 독립적으로 1종 이상의 백본 모이어티 또는 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지고,
여기서 제1 히드로겔-형성 성분이 1종 이상의 백본 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진 경우에, 제2 히드로겔-형성 성분은 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지고,
여기서 제1 히드로겔-형성 성분이 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진 경우에, 제2 히드로겔-형성 성분은 1종 이상의 백본 모이어티를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어지고,
여기서 단계 (a) - (d)는 임의의 순서로 수행될 수 있고, 단계 (a) - (d) 중 임의의 것이 임의로 반복될 수 있다.
예를 들어, 제1 추가의 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용할 수 있고; 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수할 수 있고; 제1 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용할 수 있고; 제2 추가의 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용할 수 있고; 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수할 수 있고; 제2 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용할 수 있고; 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수할 수 있다.
본 개시내용의 조성물 및 방법에서, 관심 히드로겔 중합체 - 또는 그의 개별 성분 - 은 표면을 파괴하지 않으면서 지하 표적 구역으로 전달될 수 있다. 대안적으로, 관심 히드로겔 중합체 - 또는 그의 개별 성분 - 은 토양 표면이 파괴된 후에 지하 표적 구역에 적용될 수 있다.
한 실시양태에서, 조성물은 1종 이상의 아주반트를 추가로 포함한다. 한 실시양태에서, 1종 이상의 아주반트는 습윤제, 토양 계면활성제 또는 그의 혼합물을 포함한다.
한 실시양태에서, 조성물은 1종 이상의 살생물제, 소포제, 살충제, 살곤충제, 제초제 및/또는 살진균제를 추가로 포함한다.
한 실시양태에서, 1종 이상의 추가의 성분은 1종 이상의 아주반트, 살생물제, 살충제, 살곤충제, 제초제 및/또는 살진균제를 포함한다. 한 실시양태에서, 1종 이상의 아주반트는 습윤제, 토양 계면활성제 또는 그의 혼합물을 포함한다.
백본 및 가교 모이어티
히드로겔의 합성에 적합한 중합체의 비제한적 예는 화학적으로 또는 물리적으로 가교된 관능화 또는 비-관능화 폴리알킬옥시-기재 중합체, 예컨대 폴리(프로필렌 글리콜) 또는 폴리(에틸렌 글리콜), 덱스트란, 키토산, 히알루론산 및 유도체, 알기네이트, 크실란, 만난, 카라기난, 아가로스, 셀룰로스, 전분, 히드록시에틸 전분 (HES) 및 다른 탄수화물-기재 중합체, 폴리(비닐 알콜), 폴리(옥사졸린), 폴리(무수물), 폴리(오르토 에스테르), 폴리(카르보네이트), 폴리(우레탄), 폴리(아크릴산), 폴리(아크릴아미드), 예컨대 폴리(히드록시프로필메타크릴아미드) (HMPA), 폴리(아크릴레이트), 폴리(메타크릴레이트), 예컨대 폴리(히드록시에틸메타크릴레이트), 폴리(오르가노포스파젠), 폴리(실록산), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(시아노아크릴레이트), 폴리(에스테르), 예컨대 폴리(락트산) 또는 폴리(글리콜산), 폴리(이미노카르보네이트), 폴리(아미노산), 예컨대 폴리(글루탐산) 또는 폴리 리신, 콜라겐, 젤라틴, 공중합체, 그라프팅된 공중합체, 가교된 중합체, 히드로겔 및 상기 열거된 중합체로부터의 블록 공중합체이다.
이들 중합체는 백본 모이어티 또는 가교 모이어티로서의 역할을 할 수 있다. 올리고머 또는 중합체 가교 모이어티에 추가로, 특히 친수성 고분자량 백본 모이어티가 히드로겔 형성에 사용되는 경우에, 저분자량 가교 모이어티가 사용될 수 있다.
적합한 물리적 또는 화학적 가교 방법은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 공지되어 있고, 문헌 [W. E. Hennink and C. F. van Nostrum, Adv. Drug Del. Rev. 2002, 54, 13-36]에 기재되어 있으며, 이는 참조로 포함된다.
한 실시양태에서, 백본 모이어티는 폴리비닐 알콜 (PVA)을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진다.
분자량, 중합도 및 가수분해도가 상이한 다양한 PVA가 존재한다. 또한 분자량의 차이는 산업에서 용액 점도의 관점에서 통상적으로 표현된다. 본 개시내용에 따르면, PVA를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진 백본 모이어티는 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 허용되는 임의의 일반적 분자량, 중합도 및 가수분해도를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, PVA의 중합도는 약 150 내지 약 2200의 범위일 수 있다. 한 실시양태에서, 20℃에서 4% w/w PVA 용액의 점도는 약 3 내지 약 72 cps의 범위일 수 있다 (브룩필드 동기화-모터 회전 유형에 의해 결정됨). 한 실시양태에서, PVA의 가수분해도는 약 70% 내지 약 99.8%의 범위일 수 있다. 한 실시양태에서, PVA의 평균 분자량 범위는 약 13,000 내지 약 186,000의 범위일 수 있다.
한 실시양태에서, 본 개시내용의 PVA는 중간 정도의 중합도 및 가수분해도를 가지며, 예를 들어 PVA는 20℃에서 4% 수용액의 5 cps의 점도와 88% 가수분해도를 갖는다.
한 실시양태에서, PVA는 카르복실레이트 측쇄를 함유하는 PVA 대안물과 같이 변형될 수 있다.
가교 모이어티 또는 가교제는 2개 이상의 중합성 관능기를 갖는 화합물이다. 가교제의 예는 지방족 디알데히드, 예컨대 글루타르알데히드 및 글리옥살, 지방족 디카르복실산, 예컨대 말레산, 푸마르산 및 술포숙신산, 방향족 디카르복실산, 예컨대 프탈산 및 테레프탈산, 지방족 트리카르복실산, 예컨대 시트르산 및 아코니트산, 지방족 디이소시아네이트, 예컨대 헥사메틸렌 디이소시아네이트 및 비-선형 가교제, 예컨대 붕산 및 다른 보레이트-함유 화합물, 그의 조합 등을 포함한다.
다른 가교제는 TEGDMA (테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트), TrEGDMA (트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트), EGDMA (에틸렌글리콜 디메타크릴레이트) 및 그의 조합과 같은 예를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
한 실시양태에서, 가교제는 보레이트-함유 화합물이다. 한 실시양태에서, 보레이트-함유 화합물은 붕산칼륨, 사붕산칼륨, 과붕산칼륨, 붕산나트륨, 사붕산나트륨 또는 과붕산나트륨을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진다.
한 실시양태에서, 보레이트-함유 화합물은 붕산칼륨을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진다. 붕산칼륨은, 예를 들어 수산화칼륨을 수용액 중에서 붕산과 반응시키거나 또는 붕산칼륨을 물 중에 용해시킴으로써 수득될 수 있다. 폴리비닐 알콜과 붕산칼륨의 조합은 우수한 효율을 제공하고, 큰 식물 안전성을 제공하며, 환경 친화적이다.
또 다른 실시양태에서, 보레이트-함유 화합물은 사붕산칼륨 4수화물을 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진다. 또 다른 실시양태에서, 보레이트-함유 화합물은 다른 반대-양이온, 예컨대, 예를 들어 나트륨 (즉, 붕산나트륨, 사붕산나트륨, 과붕산나트륨, 보락스 등)을 포함한다.
아주반트
한 실시양태에서, 본 개시내용의 조성물은 1종 이상의 아주반트를 추가로 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진다. 대안적으로, 적어도 1종의 추가의 성분은 1종 이상의 아주반트를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나 또는 그로 이루어진다. 한 실시양태에서, 1종 이상의 아주반트는 토양 계면활성제, 습윤제 또는 그의 혼합물을 포함한다.
한 실시양태에서, 토양 계면활성제는 유화 또는 습윤 유형의 것일 수 있고, 양이온성, 음이온성 또는 비이온성일 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 토양 계면활성제는 음이온성 또는 비이온성인 것이 바람직하다.
음이온성 토양 계면활성제의 예는 폴리아크릴산 또는 리그노술폰산의 염; 페노술폰산 또는 나프탈렌술폰산의 염; 술포숙신산의 염 또는 에스테르-염; 또는 포스페이트 에스테르, 예컨대 폴리에톡실화 포스페이트 에스테르를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
비이온성 토양 계면활성제의 예는 에틸렌 옥시드와 지방 알콜 또는 지방산 또는 지방 아민 또는 치환된 페놀 (특히 알킬페놀 또는 아릴페놀)의 중축합물; 직쇄형 블록 공중합체 및 역 블록 공중합체 둘 다를 포함하는 블록 공중합체, 뿐만 아니라 변형된 메틸 캡핑된 블록 공중합체; 알킬 폴리글루코시드 계면활성제; 흄산 물질 재분포 분자 및 다중분지형 재생 습윤제, 예컨대 랜덤 공중합체 및 별형 중합체 계면활성제를 포함하나 이에 제한되지는 않는다. 블렌딩된 비이온성 토양 계면활성제, 예컨대, 예를 들어 알킬 폴리글루코시드 및 블록 공중합체 둘 다를 함유하는 것이 또한 비이온성 토양 계면활성제의 예로서 고려된다. 한 실시양태에서, 계면활성제는 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌 블록 중합체를 포함한다. 한 실시양태에서, 계면활성제는 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함한다:
HO(C2H4O)x(C3H6O)y(C2H4O)zH (I)
여기서 y는 적어도 15이고, x 및 z는 대략 동일하고, 폴리옥시에틸렌 함량은 화합물의 총 중량의 10 내지 80%이다. 한 실시양태에서, 계면활성제는 x가 8이고, y가 30이고, z가 8인 화학식 (I)의 화합물을 포함한다.
계면활성제는, 예를 들어 발수성 또는 소수성 토양 층 또는 층들이 존재하는 토양 내로의 수분 침윤을 용이하게 하기 위해 일부 적용에서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 수분은 소수성 층 위에서 측면으로 유동하는 경향이 있고, 이어서 배수 채널 (예를 들어, 우선적 유동 채널)로 재지시되어, 수분이 소수성 층을 통하도록 유도한다. 이러한 효과 (분포 유동 또는 핑거드 플로우로도 공지됨)는 소수성 층 아래의 균일한 습윤을 감소시키지만, 표면 활성제로서의 계면활성제 사용을 통해 상쇄될 수 있다. 본 개시내용의 조성물을 소수성 표면 또는 소수성 포켓을 갖는 토양에 적용하는 경우에, 상기 조성물에 함유된 아주반트는 표적화 뿌리구역 및 모이어티 내로의 진입 및 국부 건조 반점으로의 전달 둘 다를 용이하게 한다.
뿌리 구역
식물의 뿌리 구역은 일반적으로, 다른 인자들 중에서도 특히, 식물, 토양 유형, 토양 이력, 재배 활동 등에 따라 달라지지만, 전형적으로 토양 표면 약 6 m 미만 아래이다. 한 실시양태에서, 본 개시내용의 히드로겔-형성 성분이 제자리에서 히드로겔을 형성하는 깊이는 토양 표면 6 m 이하 아래, 보다 전형적으로 0.3 내지 1.8 m 이내이다.
식물 또는 식물 부분
"식물"은 전체 식물, 식물 기관 (예를 들어, 잎, 줄기, 뿌리 등), 종자, 식물 세포, 번식체, 배아 및 그의 자손인 것으로 의도된다. 식물 세포는 분화 또는 미분화될 수 있다 (예를 들어, 캘러스, 현탁 배양 세포, 원형질체, 잎 세포, 뿌리 세포, 체관부 세포, 화분). "식물 부분"은 지상 및 지하 식물의 모든 부분 및 기관, 예컨대 싹, 잎, 꽃 및 뿌리를 의미하는 것으로 이해될 것이며, 주어지는 예는 잎, 침엽, 줄기, 꽃, 과실체, 과실 및 종자 및 또한 뿌리, 괴경 및 근경이다.
처리된 식물
본원에 제시된 조성물, 성분 및 방법은 원예, 농장, 도시 삼림, 잔디, 조경, 골프 코스, 스포츠 경기장, 공원 및 상업 지역에 사용되는 식물에 적용될 수 있다.
잔디
본 발명은 잔디밭 또는 다른 관상 목적을 위해 사용되는 것, 예컨대 잔디, 및 인간 또는 동물 소비를 위한 식품으로서 또는 곡물을 생산하기 위해 사용되는 것을 비롯한 모든 풀에 대해 실시될 수 있다. 일부 풀, 예컨대 라이그래스는 식품 및 미적 목적 둘 다를 위해 사용될 수 있다.
한 실시양태에서, 본 발명의 조성물, 성분 및 방법은 전형적으로 한지형 잔디 및 난지형 잔디로서 특징화되는 잔디에 적용된다. 본 발명의 조성물, 성분 및 방법은 난지형 또는 한지형 잔디에 적용될 수 있다.
사용될 수 있는 잔디 종은 크리핑 벤트그래스, 콜로니얼 벤트그래스, 애뉴얼 블루그래스, 다른 포아(Poa) 종의 풀, 버뮤다그래스, 라이그래스, 및 골프 코스, 스포츠 경기장, 상업적 유원지 및 잔디밭 농장의 다른 통상의 풀을 포함한다.
한지형 잔디의 예는 블루그래스 (포아 종), 예컨대 켄터키 블루그래스 (포아 프라텐시스 엘.(Poa pratensis L.)), 러프 블루그래스 (포아 트리비알리스 엘.(Poa trivialis L.)), 캐나다 블루그래스 (포아 콤프레사 엘.(Poa compressa L.)), 애뉴얼 블루그래스 (포아 안누아 엘.(Poa annua L.)), 업랜드 블루그래스 (포아 글라우칸타 가우딘(Poa glaucantha Gaudin)), 우드 블루그래스 (포아 네모랄리스 엘.(Poa nemoralis L.)) 및 불보스 블루그래스 (포아 불보사 엘.(Poa bulbosa L.)); 벤트그래스 및 레드톱 (아그로스티스(Agrostis) 종), 예컨대 크리핑 벤트그래스 (아그로스티스 팔루스트리스 후즈.(Agrostis palustris Huds.)), 콜로니얼 벤트그래스 (아그로스티스 테누이스 시브스.(Agrostis tenuis Sibth.)), 벨벳 벤트그래스 (아그로스티스 카니나 엘.(Agrostis canina L.)), 사우스 저먼 믹스드 벤트그래스 (아그로스티스 테니우스 시브스.(Agrostis tenius Sibth.), 아그로스티스 카니나 엘.(Agrostis canina L.) 및 아그로스티스 팔루스트리스 후즈.(Agrostis palustris Huds.)를 포함한 아그로스티스 종) 및 레드톱 (아그로스티스 알바 엘.(Agrostis alba L.)); 페스큐 (페스투카(Festuca) 종), 예컨대 레드 페스큐 (페스투카 루브라 엘. 종 루브라(Festuca rubra L. spp. rubra)), 크리핑 페스큐 (페스투카 루브라 엘.(Festuca rubra L.)), 츄잉스 페스큐 (페스투카 루브라 콤뮤타타 가우드.(Festuca rubra commutata Gaud.)), 쉽 페스큐 (페스투카 오비나 엘.(Festuca ovina L.)), 하드 페스큐 (페스투카 롱기폴리아 투일.(Festuca longifolia Thuill.)), 헤어 페스큐 (페스투카 카필라타 람.(Festuca capillata Lam.)), 톨 페스큐 (페스투카 아룬디나세아 슈레브.(Festuca arundinacea Schreb.)), 메도우 페스큐 (페스투카 엘라노르 엘.(Festuca elanor L.)); 라이그래스 (롤리움(Lolium) 종), 예컨대 애뉴얼 라이그래스 (롤리움 물티플로룸 람.(Lolium multiflorum Lam.)), 퍼레니얼 라이그래스 (롤리움 페렌네 엘.(Lolium perenne L.)), 이탈리언 라이그래스 (롤리움 물티플로룸 람.(Lolium multiflorum Lam.)); 및 휘트그래스 (아그로피론(Agropyron) 종), 예컨대 페어웨이 휘트그래스 (아그로피론 크리스타툼 (엘.) 개르튼.(Agropyron cristatum (L.) Gaertn.)), 크레스티드 휘트그래스 (아그로피론 데세르토룸 (피쉬.) 슐트.(Agropyron desertorum (Fisch.) Schult.)) 및 웨스턴 휘트그래스 (아그로피론 스미시이 리드브.(Agropyron smithii Rydb.))를 포함한다. 다른 한지형 잔디는 비치그래스 (암모필라 브레빌리굴라타 페른.(Ammophila breviligulata Fern.)), 스무스 브로메그래스 (브로무스 이네르미스 레이스.(Bromus inermis Leyss.)), 카탈리, 예컨대 티모시 (플레움 프라텐세 엘.(Phleum pratense L.)), 샌드 카탈리 (플레움 수불라툼 엘.(Phleum subulatum L.)), 오차드그래스 (닥틸리스 글로메라타 엘.(Dactylis glomerata L.)), 위핑 알칼리그래스 (푸치넬리아 디스탄스 (엘.) 파를.(Puccinellia distans (L.) Parl.) 및 크레스티드 독스-테일 (시노수루스 크리스타투스 엘.(Cynosurus cristatus L.))을 포함한다.
난지형 잔디의 예는 버뮤다그래스 (시노돈 종 엘. 씨. 리치(Cynodon spp. L. C. Rich)), 조이시아그라스 (조이시아 종 윌드.(Zoysia spp. Willd.)), 세인트 오구스틴 그래스 (스테노타프룸 세쿤다툼 왈트 쿤츠(Stenotaphrum secundatum Walt Kuntze)), 센티피드그라스 (에레모클로아 오피우로이데스 뮌로 하크.(Eremochloa ophiuroides Munro Hack.)), 카펫그래스 (악소노푸스 아피니스 체이스(Axonopus affinis Chase)), 바히아그라스 (파스팔룸 노타툼 플러그(Paspalum notatum Flugge)), 키쿠야그라스 (펜니세툼 클란데스티눔 호크스트. 엑스 키오브.(Pennisetum clandestinum Hochst. ex Chiov.)), 버팔로 그래스 (부클로에 닥틸로이드스 (너트.) 엔겔름.(Buchloe dactyloids (Nutt.) Engelm.)), 블루 그람마 (보우텔로우아 그라실리스 (에이치.비.케이.) 래그. 엑스 그리피스(Bouteloua gracilis (H.B.K.) Lag. ex Griffiths)), 시쇼어 파스팔룸 (파스팔룸 바기나툼 스와르츠(Paspalum vaginatum Swartz)) 및 사이드오츠 그라마 (보우텔로우아 쿠르티펜둘라 (미크스. 토르.)(Bouteloua curtipendula (Michx. Torr.))를 포함한다.
기재된 조성물 및 성분은 건강한 또는 이환된 잔디에 적용될 수 있다. 감소된 관개수의 조건 전 잔디에 대한 예방적 적용은 수분 스트레스를 감소시키고 잔디 품질, 밀도, 색상 및/또는 식물 세포 팽창을 개선시키는데 도움이 될 수 있다. 임의의 특정한 이론에 의해 제한되지 않으면서, 잔디에 대한 본 발명의 조성물 및 성분의 적용은 또한 1종 이상의 잔디 질병, 예컨대 동전 반점, 갈색 엽부병, 탄저병, 회색 잎점무늬병, 및 골프 코스, 스포츠 경기장 및 잔디밭 농장의 질병을 치료하는데 도움이 될 수 있다. 기재된 조성물 및 성분은 또한 여름에 감소된 수분 조건 동안 잔디 품질, 밀도, 색상 및/또는 식물 세포 팽창을 개선시키는데 도움이 될 수 있다.
적용률
본 발명의 조성물 및 성분을 사용하는 경우에, 적용률은 적용의 종류에 따라 비교적 넓은 범위 내에서 달라질 수 있다. 조성물의 적용률은 일반적으로 약 0.1 내지 약 50,000 g/ha이다. 한 실시양태에서, 조성물의 적용률은 약 0.5 내지 약 20,000 g/ha일 수 있다.
추가로, 조성물의 실시양태는 헥타르당 약 9 내지 약 935 리터, 또는 헥타르당 약 9 내지 약 470 리터, 또는 헥타르당 약 1 내지 약 94 리터, 또는 헥타르당 약 1 내지 약 47 리터, 또는 헥타르당 약 1 내지 약 37 리터, 또는 헥타르당 약 1 내지 약 28 리터, 또는 헥타르당 약 19 내지 약 94 리터, 또는 헥타르당 약 19 내지 약 47 리터, 또는 헥타르당 약 9 내지 37 리터, 또는 헥타르당 약 9 내지 약 28 리터로 적용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 조성물은 1,000 제곱미터당 약 41 내지 약 4,100 리터, 또는 1,000 제곱미터당 약 41 내지 약 2,050 리터, 또는 1,000 제곱미터당 약 41 내지 약 410 리터, 또는 1,000 제곱미터당 약 41 내지 약 205 리터, 또는 1,000 제곱미터당 약 41 내지 약 82 리터로 적용될 수 있다.
다른 실시양태에서, 조성물은 약 31 내지 31,800 ml/1,000 제곱미터, 또는 약 310 내지 약 15,900 ml/1,000 제곱미터, 또는 약 310 내지 약 3,100 ml/1,000 제곱미터, 또는 약 310 내지 약 1,900 ml/1,000 제곱미터로 적용될 수 있다.
조성물 제제
본 개시내용에 따르면, 백본 및 가교제는 수성 또는 건조 제제에서 다양한 농도로 조합될 수 있다. 1종 이상의 아주반트가 제제에 임의로 첨가된다.
한 실시양태에서, 백본 및 가교제는 조성물로서가 아니라 개별적으로 (예를 들어, 단계적으로) 적용될 수 있다.
한 실시양태에서, 백본 대 가교제의 중량비는 약 20:1 내지 약 1:10의 범위이다. 한 실시양태에서, 백본의 중량비는 약 15:1 내지 약 1:5의 범위; 또는 약 12:1 내지 약 1:2의 범위; 또는 약 10:1 내지 약 1:1의 범위이다. 한 실시양태에서, 백본 대 가교제의 중량비는 약 12:1, 약 11:1, 10:1, 약 9:1, 약 8:1, 약 7:1, 약 6:1, 약 5:1, 약 4:1, 약 3:1, 약 2:1; 약 1.5:1; 약 1:1; 약 0.5:1; 약 1:0.5, 약 1:1.5, 약 1:2, 약 1:3, 약 1:4, 약 1:5, 약 1:6, 약 1:7, 약 1:8, 약 1:9, 약 1:10, 약 1:11 또는 약 1:12이다.
히드로겔-형성 성분 (즉, 백본 및 가교제 및 임의로 1종 이상의 계면활성제)을 포함하는 수성 또는 건조 제제는 임의로 분무에 의해 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 국소적으로 적용되고, 뿌리구역 내로 급수된다. 본 개시내용의 성분은 표적화 영역, 임의로 식물의 뿌리 구역으로 이동한다.
한 실시양태에서, 히드로겔-형성 성분 또는 개별 히드로겔-성분 및 1종 이상의 임의적인 추가의 성분을 포함하는 조성물은 파괴된 토양에 적용될 수 있다. 한 실시양태에서, 조성물 또는 개별 성분은 식물의 뿌리 구역에 직접 적용될 수 있다.
촉발 사건, 예컨대, 예를 들어 수분 제거 (예를 들어, 침출, 증발, 증산 등)로 인한 백본 및 가교제의 농도의 증가 후에, 백본과 가교제 사이의 가교가 발생하여 히드로겔을 생성한다. (농도의 변화 이외에, 다른 촉발 사건은 pH 값, 온도, 표면 특성, 방사선, 미세환경 파라미터 및 토양 또는 외부 공급원으로부터의 다른 물리적-화학적 특성의 변화를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.) 한 실시양태에서, 생성된 히드로겔은 그의 원래 부피의 약 10배 초과의 수분을 흡수할 수 있다. 다른 실시양태에서, 생성된 히드로겔은 그의 원래 부피의 약 10 내지 약 100배 초과의 수분을 흡수할 수 있다.
존재하는 경우에, 임의로 첨가된 계면활성제는 토양 프로파일 내로의 다른 성분의 진입을 용이하게 하고, 토양 내의 토양 소수성 포켓을 교정한다.
한 실시양태에서, 예를 들어 분무 장비, 확산/살포 장비를 사용하여 또는 관개수 (예를 들어, 관개 라인 주입)를 통해 액체 형태의 히드로겔 형성 성분을 뿌리구역 또는 토양 표면에 적용 및 배치하는 것은 단계적으로 이루어진다. 또 다른 실시양태에서, 적용 및 배치는 동시에 이루어진다. 중합체 (히드로겔)의 제자리 형성은 적용 및 배치 후에 발생한다.
또 다른 실시양태에서, 백본 모이어티, 가교 모이어티 및 임의적인 아주반트(들)는 건조 제제로서 제조 및 적용된다.
본원에 명백하게 기재된 것 이외의 실시양태가 본 발명의 청구범위의 취지 및 범주 내에 속한다는 것은 분명하다. 따라서, 본 발명은 상기 설명에 의해 정의되는 것이 아니라, 임의의 및 모든 등가의 조성물 및 방법을 포괄하도록 청구범위의 전체 범주에 따라야 한다.
실시예
본 개시내용에 따른 비제한적 실시예가 본원에 기재된다.
실시예 1: PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔로 처리된 칼럼에서 지연된 토양 수분 고갈을 나타내는, 제어 환경에서의 구축된 뿌리구역 칼럼 연구. 비교 처리는 비처리 검사, 19,000 g/ha x 3회 적용의 사용률로의 토양 계면활성제 검사 (알킬화 EO/PO 블록 공중합체), 및 20,000 g/ha x 3회 적용의 사용률로의 PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔을 포함하였다. 모든 처리를 압축 공기 작동식 표준 분무 노즐로 표면 적용하고, 적용 후 토양 프로파일 내로 가볍게 급수하였다. 정밀 중량측정 방법을 사용하여 토양 수분을 결정하였다. 필드 용량에서의 구축된 칼럼의 토양 수분 (포화 수분 함량 마이너스 중력 수분 함량)은 최적 토양 수분 상태의 기준으로서 사용된다. 연구 설계는 4개의 복제물을 갖는 무작위화 완전 블록이었다.
모의 토양 건조 공정 동안, PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔 처리된 뿌리구역은 이러한 부과된 높은 증발산 조건 (예를 들어, 2 kPa 근처 또는 그 초과의 증기압 부족) 하에 지연된 수분 고갈을 나타냈다. 이러한 관찰 이익은 잎 시들음이 전형적으로 발생하는 토양 수분 고갈의 중간 단계 동안 특히 현저하였다. 추가 건조시, 보류된 토양 수분이 결국 방출되었다. 연구 데이터는 도 1에 예시되며, 이는 뿌리구역 수분 보유에 대한 필드 용량의 백분율을 특징으로 나타낸다.
실시예 2: 정착된 '챔피온(Champion)' 울트라드워프 버뮤다그래스 퍼팅 그린에 대한 부족 관개 연구. 전이대 기후 (노스 캐롤라이나주 중부)에서 여름에 2개월 기간에 걸쳐 표면 2-인치 (5-cm) 아래의 뿌리구역 수분 함량을 모니터링하였다. 비교 처리는 비처리 검사, 14일 간격으로 9,500 g/ha의 사용률로의 토양 계면활성제 검사 (알킬화 EO/PO 블록 공중합체) 및 14일 간격으로 20,000 g/ha의 사용률로의 PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔을 포함하였다. 모든 처리를 압축 CO2-작동식 표준 분무 장비로 표면 적용하였다. 필드 시험구에 각각의 적용 사건 후 1/10 인치 (2.5 mm)의 관개수를 제공하였다. 시간-영역 반사측정법 (TDR) 기반 토양 수분 프로브를 사용하여 토양 수분을 부피 수분 함량으로서 정량적으로 결정하였다. 설계는 4개의 복제물을 갖는 무작위화 완전 블록이었다.
시험에서 관찰된 넓은 범위의 토양 수분 함량에 걸쳐, PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔 처리된 시험구는 특히 부족 관개로 인한 토양 건조 단계 동안 보다 높은 뿌리구역 수분을 유지하였다. 이러한 이익은 토양 수분이 ~10% 부피 수분 함량에 근접하거나 그 미만으로 감소한 경우에 특히 현저하였다 (연구 데이터는 도 2에 예시되며, 이는 뿌리구역 부피 수분 함량을 도시함). 이는 대략 임계 토양 수분 수준이며, 이 수준 근처에서 본 연구 장소에서 시들음이 발생할 가능성이 매우 높다. 토양 건조 동안 보다 잘 유지되는 토양 수분은 과다급수를 방지하도록 돕고, 시들음을 지연시키며, 수동-급수 사건을 감소시킨다. 몇몇 평가일에 시간-영역 반사측정법에 의해 측정된 샘플 토양 수분 데이터가 도 3a-d에 도시되어 있다.
실시예 3. 정착된 '프로클라메이션(Proclamation)' 크리핑 벤트그래스 리서치 퍼팅 그린에 대한 여름 스트레스 및 부족 관개 연구. 전이대 기후 (노스 캐롤라이나주 중부)에서 2개월 기간 동안 연구를 수행하였다. 비교 처리는 비처리 검사, 28일 간격으로 19 kg/ha의 사용률로의 토양 계면활성제 검사 (알킬화 EO/PO 블록 공중합체) 및 14일 간격으로 20 kg/ha의 사용률로의 PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔을 포함하였다. 모든 처리를 압축 CO2-작동식 표준 분무 장비로 표면 적용하였다. 필드 시험구에 각각의 적용 사건 후 2/10 인치 (5 mm)의 관개수를 제공하였다. 설계는 4개의 복제물을 갖는 무작위화 완전 블록이었다.
자연 여름 스트레스 및 참조 증발산의 ~80%의 부족 관개로, PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔 처리된 시험구는 시험 지속기간 전반에 걸쳐 보다 우수한 전체 잔디 품질을 유지하였다 (연구 데이터는 도 4에 예시됨). 잔디 품질 시각적 평가는 색상, 밀도, 균일성, 질병 발생률, 환경적 스트레스 또는 다른 인자에서의 시각적 차이를 반영하는 산업 표준 평가 방법이다 (국립 잔디 평가 프로그램 (NTEP), http://www.ntep.org/reports/ratings.htm#quality 참조). 이는 잔디의 미적 및 기능적 측면을 고려한다. 대부분의 시각적 등급화는 1 내지 9 등급화 척도에 기초한다. 품질은 탁월하거나 이상적인 잔디인 9 및 가장 불량하거나 죽은 잔디인 1을 기초로 한다. 6 이상의 등급이 일반적으로 허용되는 것으로 간주된다. 9의 품질 등급 값은 완벽하거나 이상적인 잔디에 대해 주어지지만, 이는 또한 절대적으로 탁월한 처리 시험구를 반영할 수 있다. 또한, 토양 계면활성제 검사 (알킬화 EO/PO 블록 공중합체) 처리가 적용 후 단기 (수일) 변색을 초래한 한편 이러한 유해 효과는 PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔과 연관되지 않았다는 관찰이 이루어졌다.
실시예 4. USGA-규격에 따라 뿌리구역이 구축된 정착된 'L-93' 크리핑 벤트그래스 리서츠 퍼팅 그린에 대한 여름 스트레스 및 부족 관개 연구. 전이대 기후 (미국 미주리주 중부)에서 3개월 기간 동안 연구를 수행하였다. 비교 처리는 비처리 검사, 토양 계면활성제 (알킬화 EO/PO 블록 공중합체) - 28일 간격으로 19 kg/ha의 사용률 (EOPO-28) 및 14일 간격으로 9.5 kg/ha의 사용률 (EOPO-14)로의 검사, 2종 제제의 PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔 (F1 & F2) - 28일마다 10 kg/ha의 사용률 (F1-28 & F2-28) 및 14일마다 10 kg/ha의 사용률 (F1-14 & F2-14)로의 검사를 포함하였다. 모든 처리를 압축 CO2-작동식 표준 분무 장비로 표면 적용하였다. 필드 시험구에 각각의 적용 사건 후 2.5 mm 깊이의 관개수를 제공하였다. 설계는 4개의 복제물을 갖는 무작위화 완전 블록이었다.
자연 여름 스트레스 및 부과된 뿌리구역 수분 부족 (14일마다 참조 증발산의 최적량과 60%를 교대함) 하에, PVA 및 보레이트 기반 제자리 가교된 히드로겔 처리된 시험구는 시험 지속기간 전반에 걸쳐 처리된 시험구 내에서 국부 건조 반점의 발생을 유의하게 감소시켰다 (도 5a: 처리를 시작한 후 처음 30일; 도 5b: 처리를 시작한 후 70일 내지 80일). PVA 및 보레이트 기재 제자리 가교된 히드로겔과 연관된 관찰된 이익은 제제 둘 다 (F1 & F2), 적용 요법 둘 다 (10 kg/ha로 14일 & 28일) 및 시점 둘 다에서 명백하였다 (도 5a: 중간 스트레스; 도 5b: 심한 스트레스).

Claims (15)

  1. a. 히드로겔-형성 성분을 포함하는 조성물을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계, 및
    b. 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수하는 단계
    를 포함하며,
    여기서 (b) 후에, 히드로겔-형성 성분은 표적화 영역, 임의로 식물의 뿌리 구역에서 제자리 히드로겔을 형성하는 것인,
    식물-이용가능한 토양 수분의 보유를 개선시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 히드로겔-형성 성분이 1종 이상의 백본 모이어티, 1종 이상의 가교 모이어티 및 임의로 1종 이상의 아주반트를 포함하는 것인 방법.
  3. a. 제1 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계,
    b. 제2 히드로겔-형성 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계,
    c. 임의로 1종 이상의 추가의 성분을 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 적용하는 단계, 및
    d. 토양 표면 또는 토양 위 식물 부분에 급수하는 단계
    를 포함하며,
    여기서 제1 및 제2 히드로겔-형성 성분은 독립적으로 1종 이상의 백본 모이어티 또는 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하고,
    여기서 제1 히드로겔-형성 성분이 1종 이상의 백본 모이어티를 포함하는 경우에, 제2 히드로겔-형성 성분은 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하고,
    여기서 제1 히드로겔-형성 성분이 1종 이상의 가교 모이어티를 포함하는 경우에, 제2 히드로겔-형성 성분은 1종 이상의 백본 모이어티를 포함하고,
    여기서 단계 (a) - (d)는 임의의 순서로 수행될 수 있고, 단계 (a) - (d) 중 임의의 것이 임의로 반복될 수 있는 것인,
    식물-이용가능한 토양 수분의 보유를 개선시키는 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 1종 이상의 백본 모이어티가 폴리비닐 알콜을 포함하고, 1종 이상의 가교 모이어티가 보레이트-함유 화합물을 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, (a)에서, 히드로겔-형성 성분이 수성 제제 또는 건조 제제 중에 존재하는 것인 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 보레이트-함유 화합물이 붕산칼륨, 사붕산칼륨, 과붕산칼륨, 붕산나트륨, 사붕산나트륨 또는 과붕산나트륨을 포함하는 것인 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 보레이트-함유 화합물이 붕산칼륨을 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 1종 이상의 아주반트가 존재하고, 토양 계면활성제, 습윤제 또는 그의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 토양 계면활성제가 존재하고, 에틸렌-옥시드/프로필렌 옥시드 (EO/PO) 공중합체를 포함하는 것인 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 토양 계면활성제가 존재하고, 비이온성 삼블록 공중합체를 포함하는 것인 방법.
  11. 제8항에 있어서, 토양 계면활성제가 존재하고, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌 블록 중합체를 포함하는 것인 방법.
  12. 제8항, 제9항 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 토양 계면활성제가 존재하고, 하기 화학식 (I)의 화합물을 포함하며:
    HO(C2H4O)x(C3H6O)y(C2H4O)zH (I)
    여기서 y는 적어도 15이고, x 및 z는 대략 동일하고, 폴리옥시에틸렌 함량은 화합물의 총 중량의 10 내지 80%인 방법.
  13. 제12항에 있어서, x가 8이고, y가 30이고, z가 8인 방법.
  14. 제1항에 있어서, (b) 후에, 히드로겔-형성 성분이 식물의 뿌리 구역에서 제자리 히드로겔을 형성하는 것인 방법.
  15. 제14항에 있어서, 식물이 잔디인 방법.
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