专利名称：增加作物产量的方法
技术领域：
本发明涉及保护植物组织免受应力影响，更具体涉及增加作物产量的方法。相关技术说明种植者大量种植玉米、大豆、加拿大芸苔(canola)、向日葵、小麦、甜菜和棉花之类 的作物，通常利润率很低。对于每英亩耕种的土地，农业生产的大部分成本是固定的，而农 场主的利润取决于产量(即，每英亩收获的产品量)。(以下)表1中给出典型的例子成本
种玉米$50
肥料$200
耕作$100
农药$50
收割$50
杂项$50
总计$500每英亩
收入
产量140蒲式耳
市场价格$5每蒲式耳
总计$700每英亩
利润
总计$200每英亩
在表1中所示的例子中，产量I
亩147蒲式耳，或5%)将使利润明显增加(例如，15%)。相反，产量减少(例如，从每英 亩140蒲式耳减少到每英亩100蒲式耳)将使利润消失。因此农场主期望增加作物产量。
发明概述
本文提供增加作物产量的示例性方法。一种增加作物产量的示例性方法包括通过 用一种组合物至少部分地涂布植物组织来控制植物组织应力，所述组合物包含农用遮光制 剂和第二农用化学剂。可以从分开的容器将所述农用遮光制剂和第二农用化学剂施用于作 物，其中各容器包含农用遮光制剂或第二农用化学剂。此外，可以同时或几乎同时将所述农 用遮光制剂和第二农用化学剂施用于作物。或者，可以从共享容器将所述农用遮光制剂和 第二农用化学剂施用于作物，其中所述共享容器包含农用遮光制剂和第二农用化学剂。除了其他因素之外，植物组织应力可能至少部分地因为太阳应力(solar stress)、真菌、昆虫、杂草和/或细菌或病毒病原体引起。根据一些示例性实施方式，第二 农用化学剂是农药，其可进一步包括除草剂、杀真菌剂或杀虫剂。可以用有效量的农用遮光 制剂和/或有效量的农药至少部分地涂布植物组织。或者，可以用有效量的农用遮光制剂 和第二农用化学剂的组合物至少部分地涂布植物组织，其中所需的第二农用化学剂的有效 量小于单独施用第二农用化学剂(不同时施用农用遮光制剂)时所需的量。农用遮光制 剂可包含以重量比重量基准计约40-80%的碳酸钙，约1-5%的碳酸氢钠或碳酸氢钾盐，约 15-59%的水。此外，农用遮光制剂的粘度约为1000-45000厘泊。另一种示例性实施方式可包括选自大田作物、水果、蔬菜、树木、花、草、根、风景和 装饰植物的植物组织基材，其中用包含农用遮光制剂和第二农用化学剂的组合物至少部分 地涂布植物组织基材。附图简要说明
图1显示维生素B6、己烷中的德乐丹(diludan)和己烷中的β -胡萝卜素的示例 性吸收光谱。图2是增加作物产量的一种示例性方法的流程图。图3-4是显示示例性的通过实施例1得到的增加的作物产量的照片。图5是显示示例性的通过实施例2得到的增加的作物产量的图表。发明详述全世界对商品作物的需求的增加导致市场价格急剧提高。从玉米生产乙醇是这些 驱动力中的一项。因此，农场主在不太优选用于成功耕种的区域中种植作物。例如，农场主 试图在比特定作物所优选的热得多的气候条件中种植作物。即使在良好开发的农业区域 中，全球气候变化导致天气更炎热，太阳辐射增加。在植物中，由太阳辐射产生的热应力导 致蒸腾作用和光合作用降低，结果使暴露于热应力的植物死亡或产出较少种子(即，产量 减少)。作物生产周期中的一个关键阶段是植物籽苗萌发和作物足够成熟能够通过形成 伞盖为自身提供保护之间的时间。一般来说，这是萌发后约6-10周的时期。在这段时间中， “规划”产量的因素得以锁定。例如，玉米秧苗抽穗(set cob)，容易受到可能产生应力的各 种因素的影响。各种有害物产生应力。有害物包括杂草、真菌(霉)、昆虫、细菌和病毒。农场主 经常在生长周期中的某些关键时刻施用农药喷雾剂，以控制由有害物产生的应力和植物破 坏。农药包括但并不限于除草剂(以减少或杀死杂草)、杀真菌剂(以减少或杀死真菌)和 杀虫剂(以减少或杀死昆虫)。对于本说明书的目的，农药定义为能减少或杀死有害物的任 何物质，包括直接作用以及间接作用(例如，使得植物对昆虫的吸引力降低)。
一种最重要的应力产生因素(stressor)是杂草。如果不控制杂草，则杂草会与作 物籽苗竞争阳光和营养素。缺乏杂草控制会导致植物秧苗死亡或该植物产量减少。已经开 发了复杂的方法来对应这个问题。一种方法包括除草剂施用方法，例如含草甘膦制剂，以及 能耐受这些除草剂的植物种子。单一的除草剂喷雾处理可能就足以获得所需的效果，由于 成本的原因，额外的喷雾处理是不利的。另一种重要的应力产生因素的例子是植物病原体。如果不控制植物病原体，则植 物病原体会显著减少可出售的产量。缺乏控制导致总产量显著减少，出售的产品品质降低。 已经开发了复杂的方法来应对这个问题。一种方法包括杀真菌剂施用方法，例如施用含唑 菌胺酯(pyraclostrobin)的制剂，以便控制或减轻植物病原体对作物的负面影响。另外，太阳应力日益严重成为一个考虑因素。太阳应力包括高紫外(“UV”)和红 外(“顶”)辐射的有害影响，它们会杀死活细胞或破坏DNA，使细胞改变其功能。由于吸收 热辐射(长波辐射)使植物温度升高也会产生太阳应力，所述热辐射将植物部分的温度升 高到环境空气温度以上，使得收获的产量减少。通过遮阴可以减小太阳应力，但是遮阴对于 大英亩数种植而言在经济上是不可行的。因此，期望具有保护作物免受太阳应力影响同时 保护作物免受杂草、有害物和/或病原体影响的手段。已经发现，在植物生长的关键阶段施用提供太阳防护的颗粒膜对增加作物产量具 有令人吃惊的益处。在应力作用期间，同时一般来说在生长阶段中，植物能从施用于叶片的微量营养
-M- Λ Λ
素犾 。对于农场主而言，采取同时施加农药处理和营养素处理的手段是非常有利的，能 节约成本。例如，对于杀真菌剂而言，空气喷雾的一般成本为$12/英亩，对于空中喷药为 $12/英亩。因此不论是叶片微量营养素还是颗粒膜，同时施用其他物质都是合理的。本文提供的各种示例性方法能增加作物产量。一种增加作物产量的示例性方法包 括通过用一种组合物至少部分地涂布植物组织来控制植物组织应力，所述组合物包含颗粒 膜，例如农用遮光制剂和第二农用化学剂。可以从分开的容器向作物施用农用遮光制剂和 第二农用化学剂，其中各容器包含农用遮光制剂或第二农用化学剂。此外，可以同时或几乎 同时向作物施用农用遮光制剂和第二农用化学剂。或者，可以从共享容器向作物施用农用 遮光制剂和第二农用化学剂，其中该共享容器包含农用遮光制剂和第二农用化学剂。还可 以通过施用农用遮光制剂以减小太阳应力，同时使用含草甘膦的除草剂制剂，来增加耐草 甘膦作物的产量。所述施用物是农用遮光制剂和含草甘膦除草剂的同时桶混制剂，或者是 分开容器的顺序施用物。由于成本较低，因此优选前者。根据另一种示例性实施方式，将除草剂与遮光制剂组合使用，以保护中耕作物免 受太阳应力影响并增加产量。已经证明颗粒膜遮光剂能特别有效地通过阻挡或散射太阳辐 射(包括破坏性UV辐射)从而保护植物组织(例如叶、种子和果实)免受太阳辐射影响。对于田野喷洒施用，有两种可行的方法。在优选的实施方式中，在单一制剂中提供 遮光剂和除草剂，或者在即将喷洒田野中的植物之前由分开的组分混合在一起。在另一种 实施方式中，首先施用农药，然后施用遮光制剂，或者反之亦然。所述制剂通常作为浓缩剂 提供，在填充喷洒罐时用水稀释。所述制剂优选作为液体浓缩剂或可润湿细粒提供，以最大程度地减轻重量，降低运输成本，和提供操作简易性。但是，各组分可以混合在一起，或者以多种不同方式施用。不 考虑施用方法，根据各种示例性实施方式，喷洒的颗粒总量约为1-50磅/英亩以产生效果。在优选的实施方式中，所述制剂包含以重量比重量基准计至少10% w/w的细颗 粒，优选占浓缩剂的大于50% w/w。中等颗粒直径小于10微米，优选小于4微米。尺寸小于 4微米的颗粒是优选的，因为它们对于散射和反射紫外光特别有效。它们也能较容易地保 持在水性悬浮液中，以便进行简单的混合和施用；较大的颗粒会快速沉降。在优选的实施方 式中，颗粒材料是碳酸钙，但是也可以使用其他材料，例如高岭土、斑脱土、卡布蜡(carruAa wax)或其各种组合。同样，可以使用氧化硅和硅酸盐作为主要、痕量或惰性组分。
图1显示微生物B6、己烷中的德乐丹和己烷中的β-胡萝卜素的示例性吸收光谱。 这三种材料代表了示例性的选择性吸光材料。颗粒的防护作用可以通过加入在特定波长范 围中具有最大吸光率的波长选择性吸光材料来加强。对吸光材料进行选择，使其最大吸光 率位于能特别有效地防止农药降解和/或防止植物受损的波长。期望吸光材料是一种常见 的能安全用于农业生产的材料。如果以组合方式使用分开的遮光剂和农药制剂，则吸光材 料优选是遮光组分的一部分，但是也可以是农药制剂的一部分。许多物质和植物细胞会受到紫外光的影响，因此根据各示例性实施方式，吸光材 料应当能有效用于紫外范围中。许多抗氧化剂能满足这个要求，例如，吸收光谱如
图1中所 示的德乐丹或维生素Β6。在这两种物质中，维生素Β6是优选的，因为其能溶于水，更为成本 有效。相反，对于另一种常用的抗氧化剂胡萝卜素，即使其在紫外范围中具有一定的吸 光性，但是其大部分光吸收位于可见光范围中，所以不太优选用于紫外防护施用。但是，如 果要防护的农药对约400-500纳米光合作用活性波长范围中的太阳辐射敏感，则β -胡萝
卜素将是优选的。本文所述的制剂或组合物可以进一步包含加入的减小应力的化合物或营养素。另外，中耕作物中的应力可以通过在即将萌发之前或恰好萌发之后用反射性遮光 制剂喷洒播种田野来减小。土地外观将是其正常颜色，加上白色或乳白色区域。从空中观 察，以这种方式处理过的田野比周围田野看上去颜色更亮和更白。由于太阳辐射的反射，土 地的温度、以及土地紧邻上方的空气温度将降低。在优选的实施方式中，在籽苗萌发和形成伞盖之间、或者在萌发后的第6-10周时 间内与农药一起施用。图2是一种增加作物产量的示例性方法的流程图。在步骤210，将农用遮光制剂和第二农用化学剂组合形成组合物。另一种示例性方 法包括从分开的容器施用农用遮光制剂和第二农用化学剂，其中各容器包含农用遮光制剂 或第二农用化学剂。以下是天然(即，允许有机使用)和常规农用遮光制剂的例子。制剂6、14和15 代表农用遮光制剂和第二农用化学剂(即，百菌清或三氯杀螨醇)的示例性组合物。可润湿的粉末(“WP”)制剂1 80-90% 的碳酸钙。1.0-20%的碳酸氢钠或碳酸氢钾。0-5 %的分散剂(二辛基磺基琥珀酸钠)。
制剂2 80-90% 的碳酸钙。2-20%的木质素磺酸钠或木质素磺酸钙。0-5%的分散剂。制剂3 80-90% 的碳酸钙。2-20%的甲壳质。0-5%的分散剂。制剂4 80-90% 的碳酸钙。2-20% 的硫。0-5%的分散剂。制剂5 80-90% 的碳酸钙。2-30%的硫酸铜。0-5%的分散剂。制剂6 50-90 %的碳酸钙(遮光剂)。50-80 %的百菌清(杀真菌剂)。0-5 %的分散剂(二辛基磺基琥珀酸盐)。制剂7 50-90% 的碳酸钙。2_30% 的铜皂(copper soap)(辛酸铜)。0-5%的分散剂。水分散性细粒(“WDG”)制剂8 50-90% 的碳酸钙。0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。10-20%的碳酸氢钾或碳酸氢钠。制剂9:50-90% 的碳酸钙。0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。10-20%的木质素磺酸钠或木质素磺酸钙。制剂10 50-90% 的碳酸钙。
0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。2-20%的甲壳质。制剂11:50-90% 的碳酸钙。0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。2-30% 的硫。制剂12 50-90% 的碳酸钙。0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。2-30%的硫酸铜。制剂13:50-90% 的碳酸钙。0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。2-30 %的铜皂(辛酸铜)。制剂14:50-90 %的碳酸钙(遮光剂)。50-80 %的百菌清(杀真菌剂)。0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。制剂15:50-90 %的碳酸钙(遮光剂)。50-80 %的三氯杀螨醇(杀虫剂)。0. 5-5%的分散剂，二辛基磺基琥珀酸钠。0.5-10% 的水。0-20%的粘结剂(粘土，斑脱土)。根据一些示例性实施方式，第二农用化学剂是农药，其可进一步包括除草剂、杀真 菌剂或杀虫剂。在步骤220，用步骤210形成的组合物至少部分地涂布植物组织。在各种示例性实施方式中，可以从分开的容器向植物组织施用农用遮光制剂和第 二农用化学剂，其中各容器包含农用遮光制剂或第二农用化学剂。此外，可以同时或几乎同时向作物施用农用遮光制剂和第二农用化学剂。或者，可以从共享容器向作物施用农用遮 光制剂和第二农用化学剂，其中该共享容器包含农用遮光制剂和第二农用化学剂。可以用 有效量的农用遮光制剂和/或用有效量的农药至少部分地涂布植物组织。或者，可以用有 效量的农用遮光制剂和第二农用化学剂的组合物至少部分地涂布植物组织，其中第二农用 化学剂的所需有效量小于单独施用第二农用化学剂(不同时施用农用遮光制剂)时的所需 量。在步骤230，对植物组织进行监控。根据各种示例性实施方式，植物组织的监控包 括采集数据。这些数据可通过一个或多个植物组织传感器获得。这些数据可包括土壤湿度 数据，蒸腾作用数据，灌溉数据和/或阳光通量数据。例如，基于热平衡原则的汁液流动测 量可以提供对蒸腾作用的直接测量，可以进行远程监控。其他方法可提供类似数据，包括测 量气孔传导率、茎流水势等。可以获得其他种类的数据(尤其是涉及植物组织水损耗的数 据)，这些测量在本文所述各种实施方式的范围之内。在另一种实施方式中，可以通过天气传感器获得当前的植物组织应力数据。这些 数据可包括空气温度数据，土地温度数据，湿度数据，太阳辐射数据，和/或风速和方向数 据。可以获得其他种类的数据，这些测量在本文所述各种实施方式的范围之内。图3-4是显示示例性的实施例1产生的作物产量增加的照片。在死亡和衰老的花部分中发生真菌感染，并通过雄蕊侵入花器。真菌还会侵入植 物组织的坏死区域。真菌例如葡萄孢属的爆发会受到复杂因素组的影响。晚季气候条件如 高湿度、结露和间歇下雨会影响爆发。植物组织的破损(例如，因为风、鸟和/或昆虫引起) 起到应力因素的作用，为真菌进入植物组织提供途径。在受伤情况中，新鲜伤口和游离水的 组合会促进真菌感染。已经发现施用颗粒膜提供太阳防护也会降低植物病原体的活性。这表明种植者通 过施用颗粒膜可以施用较少的农药(杀真菌剂)同时仍然实现可接受的对植物病原体的控 制。实施例1参见图3，在实施例1中，用杀真菌剂(汉德莱(Headline) )305处理玉米，或者 用农用遮光制剂(皮杀得(Purshade) )和杀真菌剂(汉德莱(Headline) )310的组合 处理玉米。汉德莱(Headline)是巴斯夫公司(BASF)的注册商标。具体来说，该玉米在美 国肯塔基州的鲍林格林(Bowling Green, Kentucky)在2008年8月14日进行处理。参见图4，显示了玉米芯405和410。玉米芯405用农用遮光制剂(皮杀得 (Purshade) )和杀真菌剂(汉德莱(Headline) )的组合进行处理。玉米芯410用杀真 菌剂(汉德莱(Headline) )进行处理。农用遮光制剂和第二农用化学剂(杀真菌剂)的 组合产生优良的结果。图5是显示示例性的实施例2产生的作物产量增加的图表。实施例2参见图5，草莓植物用变化浓度的农用遮光制剂(皮杀得(Purshade) )进行处理。 具体来说，处理浓度为3%的皮杀得(Purshade) ，5%的皮杀得(Purshade) ，和10%的皮 杀得(Purshade) 。一些草莓植物没有用农用遮光制剂进行处理(“未处理的”)。根据各 种处理组计算葡萄孢属真菌感染的发生率(百分比)。用农用遮光制剂处理过的所有组都产生优良(即，葡萄孢属感染发生率较低)的结果，优于未处理的组。因此，采集的数据显示单独使用农用遮光制剂能减少葡萄孢属发生率。农用遮光 制剂与现有杀真菌剂的组合的协同作用能产生广谱真菌处理和改善的植物生长，包括作物产量。虽然本文已经描述了各种实施方式，但是应该理解，这些实施方式只是作为例子 体现，而非限制性的。因此，优选实施方式的宽度和范围不应受到任何上述示例性实施方式 的限制。
权利要求
1.一种控制植物组织应力的方法，所述植物组织选自大田作物、水果、蔬菜、树木、花、 草、根、风景和装饰植物，其中该植物组织至少部分地用包含农用遮光制剂和第二农用化学 剂的组合物涂布。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物组织应力至少部分地由太阳应力 引起。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物组织应力至少部分地由真菌引起。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述真菌是葡萄孢属。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物组织应力至少部分地由昆虫引起。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物组织应力至少部分地由杂草引起。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二农用化学剂是农药。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二农用化学剂是除草剂。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二农用化学剂是杀真菌剂。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物组织至少部分地用有效量的农用 遮光制剂涂布。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述植物组织至少部分地用有效量的农药 涂布。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述植物组织至少部分地用有效量的除草 剂涂布。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述植物组织至少部分地用有效量的杀真 菌剂涂布。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物组织至少部分地用有效量的农用 遮光制剂和第二农用化学剂的组合物涂布。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述农用遮光制剂以重量比重量基准计包含约40-80%的碳酸钙； 约1-5%的碳酸氢钠或碳酸氢钾；和 约15-59%的水。
16.如权利要求15所述的农用遮光制剂，其特征在于，所述农用遮光制剂的粘度约为 1000-45000 厘泊。
17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述农用遮光制剂以重量比重量基准计包含约40-80%的碳酸钙； 约0-8%的甘油；约0. 1-0. 5%的碳酸氢钠或碳酸氢钾；和 约 11. 5-59. 9% 的水。
18.如权利要求17所述的农用遮光制剂，其特征在于，所述农用遮光制剂的粘度约为 10000-35000 厘泊。
19.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括减小植物组织上的应力。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物组织应力至少部分地由病原体引起。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述病原体是细菌或病毒来源的病原体。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述病原体是白粉病或苹果黑星病。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，作为所述组合物一部分的第二农用化学剂 的有效量小于在没有农用遮光制剂的情况下施用第二农用化学剂时该第二农用化学剂的有效量。
24.一种植物组织基材，该植物组织基材选自大田作物、水果、蔬菜、树木、花、草、根、风 景和装饰植物，其中该植物组织基材至少部分地用包含农用遮光制剂和第二农用化学剂的 组合物涂布。
25.如权利要求M所述的植物组织基材，其特征在于，所述农用遮光制剂包含约 40-80%的高岭土。
26.一种增加作物产量的方法，所述作物选自大田作物、水果、果树、蔬菜和谷物，其中 该作物的植物组织至少部分地用包含农用遮光制剂和第二农用化学剂的组合物涂布。
27.如权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述农用遮光制剂和第二农用化学剂从 分开的容器向作物施用，其中形成所述分开的容器的各容器包含农用遮光制剂或第二农用 化学剂。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述农用遮光制剂和第二农用化学剂同 时或几乎同时向作物施用。
29.如权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述农用遮光制剂和第二农用化学剂从 共享容器向作物施用，其中该共享容器包含农用遮光制剂和第二农用化学剂。
30.如权利要求四所述的方法，其特征在于，所述共享容器还包含营养素混合物。
31.如权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述农用遮光制剂和第二农用化学剂在 籽苗萌发之后向作物施用。
32.如权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述作物是转基因作物。
33.如权利要求沈所述的方法，其特征在于，所述作物是玉米、谷类、棉花或大豆。
全文摘要
本文提供增加作物产量的示例性方法。一种增加作物产量的示例性方法包括通过用一种组合物至少部分地涂布植物组织来控制植物组织应力，所述组合物包含农用遮光制剂和第二农用化学剂。可以从分开的容器将所述农用遮光制剂和第二农用化学剂施用于植物组织，其中各容器包含农用遮光制剂或第二农用化学剂。此外，所述农用遮光制剂和第二农用化学剂可以同时或几乎同时施用于作物。或者，可以从共享容器将所述农用遮光制剂和第二农用化学剂施用于作物，其中该共享容器包含所述农用遮光制剂和第二农用化学剂。
文档编号A01N59/06GK102131392SQ200980133676
公开日2011年7月20日 申请日期2009年6月23日 优先权日2008年6月23日
发明者D·寇普, M·韦伯, R·侯伯乐尔, T·奈特, T·杰斯特曼 申请人:净鲜股份有限公司