專利名稱：防止生理失調(diào)而不減弱光合作用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及保護植物不受極端環(huán)境條件的傷害并且防止包括曬傷的生理失調(diào)而不減弱光合作用的方法。
背景技術(shù)：
陸地上的糧食生產(chǎn)在上述土地環(huán)境中會經(jīng)歷極端的環(huán)境條件。環(huán)境條件包括氣溫、風速、光照水平、相對濕度和有效養(yǎng)分與水的變化。由于保護植物不受極端環(huán)境條件傷害的方法能增加糧食生產(chǎn)的產(chǎn)量和穩(wěn)定性，因此需要這樣的方法。
當葉片反射率被公認是緩和環(huán)境極端的方式時，這種技術(shù)導致光合作用降低。一般來說，葉面噴灑引起CO2吸收(光合作用)率的長期降低并促進了葉的衰老。因此，盡管葉面施用反射材料可增加植物的存活率，但會出現(xiàn)不希望的蒸騰作用降低和光合作用降低。植物中的光合作用和蒸騰作用確實相關(guān)連，表現(xiàn)在蒸騰作用下降通常導致光合作用下降。
例如，為了防治稱為“曬傷”的情況，向水果和蔬菜表面涂布反射涂層以減少水果表面過量的熱和光(包括紫外線(UV)和紅外線(IR))。盡管曬傷的確切原因是未知的，但曬傷是一種失調(diào)，表現(xiàn)為水果和蔬菜表面的變黑區(qū)。在曬傷區(qū)域下，水果組織被破壞并可能發(fā)展成病癥。變色和罹病性增加使水果不適宜出售。施用反射處理的對策是為了通過反射熱或通過阻擋包括UV和IR的光而降低水果的溫度。
通過用水噴灑水果蒸發(fā)冷卻降低水果溫度可減少其他的蘋果生理失調(diào)如水心病、木栓化和苦陷病。蒸發(fā)冷卻也被用于減少曬傷。施用蒸發(fā)冷卻通過增加植物可用水分和增加光合作用而使產(chǎn)量增加。然而，高成本、高維持費用和受水限制支配的可能性的負面是與蒸發(fā)冷卻相聯(lián)系的。
在多年生作物如喬性果樹的生產(chǎn)中，當前生長季節(jié)的果實正在發(fā)育時，次年的花芽開始發(fā)端。實際上，植物可能或不能產(chǎn)生次年的花芽?；ㄑ堪l(fā)育的許多生化信號之一是光合作用速率和光合衍生的碳水化合物對花芽發(fā)育的可用性。
碳水化合物的可用性受植物光合能力的限制，碳水化合物庫在木質(zhì)組織、葉片組織、發(fā)育中的花芽和發(fā)育中的果實的競爭碳水化合物需求之間分配。如果在花芽發(fā)端期，光合作用受到過熱或缺水的限制，花芽發(fā)端減少，下一季產(chǎn)生的花較少。花數(shù)減少導致果實數(shù)減少。次年中，樹木的果實數(shù)減少，因為當花芽發(fā)端時缺少競爭發(fā)育的果實，樹木會長出過多數(shù)目的花芽。大量和少量果實的交替生產(chǎn)是不希望的情況，稱為隔年結(jié)果”。
與隔年結(jié)果相關(guān)的問題被稱為“過量落果”。在果實發(fā)育、樹木生長和花芽發(fā)端的同時出現(xiàn)正常的落果。在生長季節(jié)中此時光合衍生的碳水化合物對所有生長組織是有限的，植物異常中斷發(fā)育中的果實并限制花芽發(fā)端。當環(huán)境條件有害地影響或減少光合作用，落果過多。此外，紫外線和紅外線輻照損害植物的光合機制并減少植物生產(chǎn)率。
使用了各種物質(zhì)來(1)減少冬害；(2)為避免春凍延遲開花；和(3)防治紫外線損傷。然而，與向果實施用各種物質(zhì)相關(guān)有許多問題。例如，盡管各種物質(zhì)可解決上述三種問題的一種或多種，但這些物質(zhì)易于減少光合作用。另一個問題涉及向植物提供使用惰性和低毒物質(zhì)的困難。然而另一問題是容易地和/或徹底地清洗或漂洗水果表面的物質(zhì)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供通過減少植物表面的過量的熱和光并不減少光合作用來緩解曬傷和其他生理失調(diào)如水心病、木栓化和苦陷病的方法。本發(fā)明提供減少熱應(yīng)激和缺水的方法，由此降低產(chǎn)生隔年結(jié)果的可能。本發(fā)明還提供限制降低光合作用的極端環(huán)境的方法，由此增加碳水化合物的可用性，因此減少落果。
本發(fā)明提供增加植物細胞內(nèi)含溶質(zhì)的方法，由此增加細胞對凍結(jié)脫水的抵抗力。換句話說，增加細胞溶質(zhì)內(nèi)容物可在發(fā)生細胞死亡的溫度以下降低出現(xiàn)凍結(jié)使細胞脫水的可能性。本發(fā)明還提供減少植物表面的紫外線輻照和降低這一環(huán)境應(yīng)力并增加光合作用的方法。
本發(fā)明涉及增強植物如園藝作物的光合作用的方法，包括向植物表面施用有效量的一種或多種高反射性顆粒材料，該顆粒材料是細分散的，并且其中施用的顆粒能容許植物表面的氣體交換。
在一個實施方案中，本發(fā)明涉及一種防止曬傷和其他生理紊亂如水心病、木栓化和苦陷病，而不減少植物的光合作用的方法，該方法包括向植物表面的至少一部分施用有效量的細分散顆粒物質(zhì)以防止曬傷和植物中的其他生理紊亂如水心病、木栓化和苦陷病，其中的顆粒物質(zhì)包含曾被加熱至約300-1200℃的熱處理過的顆粒物質(zhì)并且施用的顆粒物質(zhì)能容許植物表面的氣體交換，該顆粒物質(zhì)膜的厚度是大約1-1000μm。
在另一實施方案中，本發(fā)明涉及一種減少落果的方法，包括向植物表面的至少一部分施用有效量的細分散顆粒材料以增加植物中碳水化合物的可用性，該顆粒材料包含至少25重量％的煅燒高嶺土，其中施用的顆粒物質(zhì)能容許果樹表面的氣體交換，并且顆粒物質(zhì)在其施用的植物表面部分形成連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜，在連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜中最大平均孔徑小于約100μm。
在另一實施方案中，本發(fā)明涉及一種增加植物細胞對凍結(jié)脫水的抵抗力的方法，包括向植物包括植物細胞表面的至少一部分施用有效量的細分散顆粒材料以增加植物中植物細胞內(nèi)溶質(zhì)的含量，該顆粒物質(zhì)包含至少25重量％的煅燒高嶺土，其中施用的顆粒物質(zhì)能容許植物表面的氣體交換，并且顆粒物質(zhì)在其施用的果樹表面部分形成連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜，，覆蓋該表面的大約75％至大約100％。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及增強植物光合作用的方法，如在不減少光合作用的情況下保護植物不受極端環(huán)境條件傷害的方法。在一個實施方案中，本發(fā)明涉及向植物上施用可形成保護膜的顆粒物質(zhì)，由此降低極端環(huán)境條件對植物的影響，同時增強園藝效果。在另一實施方案中，本發(fā)明涉及保護植物不受極端環(huán)境條件的傷害，其中植物的表面被涂布包含一層或多層顆粒物質(zhì)的膜，該顆粒物質(zhì)是細分散的。當植物光合作用未被減弱時，極端環(huán)境條件對植物的影響被降低或消除。
光合作用是光合植物使用太陽能由二氧化碳和水制造碳水化合物和其他有機分子的過程。二氧化碳轉(zhuǎn)化成上述有機分子通常被稱為固碳作用或光合作用，在大多數(shù)植物中表現(xiàn)為戊糖磷酸還原循環(huán)，稱為C-3循環(huán)。另外一種固碳生化途徑通常被稱為C-4循環(huán)。增強光合作用的結(jié)果通常可觀察到產(chǎn)量/生產(chǎn)率增加，例如水果尺寸或產(chǎn)量(一般以重量/英畝為單位測量)增加，色澤改善，可溶性固體如糖、酸度等增加，和植物溫度下降。
本發(fā)明涉及的植物包括園藝作物，如活躍生長的農(nóng)業(yè)作物、結(jié)果農(nóng)業(yè)作物、活躍生長的觀賞作物、結(jié)果觀賞作物及其產(chǎn)品。具體實例包括水果、蔬菜、樹木、花、草和景觀植物和景觀植物和觀賞植物。特別優(yōu)選的植物包括蘋果樹、梨樹、桃樹、李樹、檸檬樹、柚子樹、鱷梨樹、桔樹、杏樹、胡桃樹、番茄植物、花椰菜植物、葡萄樹和胡椒植物。
在一個實施方案中，適用于本發(fā)明的顆粒物質(zhì)是高反射性的。如本文所用，“高反射性”表示一種物質(zhì)，其具有根據(jù)TAPPI標準T452測量的至少約80的“Block Brightness”，優(yōu)選至少約90，更優(yōu)選至少約95。測量是在Technidyne Corporation制造的ReflectanceMeter Technidyne S-4 Brightness Tester上進行的，在儀器在不超過60天內(nèi)使用由Institute of Paper Science或TechnidyneCorporation提供的亮度標樣(紙片和乳白玻璃標樣)進行過內(nèi)部校準。顆粒塊或片一般是由12克干粉(游離水分＜1％)制備的。將樣本松散地放在圓筒容器中，將一個活塞緩慢降低到樣本上至壓力達29.5-30.5psi并保持約5秒。釋放壓力并檢查盤上的疵點?？偣仓苽淙齻€盤，通過在讀數(shù)儀之間將片旋轉(zhuǎn)約120度，在每個片上記錄三個亮度值。然后平均九個數(shù)值并記錄。
適用于本發(fā)明的顆粒物質(zhì)是熱處理過的顆粒物質(zhì)。對本發(fā)明來說，熱處理過的顆粒物質(zhì)是曾被加熱至高溫的顆粒物質(zhì)，并包括烘焙過的顆粒物質(zhì)、煅燒過的顆粒物質(zhì)和燃燒過的顆粒物質(zhì)。熱處理過的顆粒物質(zhì)是親水的。具體實例包括煅燒碳酸鈣、煅燒滑石、煅燒高嶺土、烘焙高嶺土、燃燒過的高嶺土、煅燒膨潤土、煅燒粘土、煅燒葉蠟石、煅燒硅石、煅燒長石、煅燒沙、煅燒石英、煅燒白堊、煅燒石灰石、煅燒沉積碳酸鈣、烘焙碳酸鈣、煅燒硅藻土、煅燒重晶石、煅燒三水合鋁、鍛燒的氣相法二氧化硅、和煅燒二氧化鈦。
本發(fā)明的熱處理包括在約300-1200℃的溫度下加熱顆粒物質(zhì)約10秒至約24小時。在一個優(yōu)選實施方案中，熱處理包括在約400-1100℃溫度下加熱顆粒物質(zhì)約1分鐘至約15小時。在一個更優(yōu)選的實施方案中，熱處理包括在約500-1000℃溫度下加熱顆粒物質(zhì)約10分鐘至約10小時。熱處理可在空氣中、惰性氣氛中或真空下進行。
在大多數(shù)實施方案中，顆粒物質(zhì)含有至少約25重量％，特別是約25-100重量％的熱處理顆粒物質(zhì)。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)含有至少約40重量％，特別是約40-99重量％的熱處理顆粒物質(zhì)。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)含有至少約60重量％，特別是約60-95重量％的熱處理顆粒物質(zhì)。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)含有至少約70重量％，特別是約70-90重量％的熱處理顆粒物質(zhì)。
在一個實施方案中，熱處理顆粒物質(zhì)包括熱處理過的高嶺土，如煅燒高嶺土。在另一實施方案中，熱處理顆粒物質(zhì)包括疏水處理過的熱處理過的高嶺土?？蓮腅ngelhard Corporation，Iselin，NJ買到的優(yōu)選熱處理顆粒物質(zhì)的實例是商標為Satinone的煅燒高嶺土和商標為Translink的硅氧烷處理的煅燒高嶺土。
除熱處理顆粒物質(zhì)以外，顆粒物質(zhì)還可選擇包括補充顆粒物質(zhì)如親水或疏水物質(zhì)，疏水物質(zhì)可以是本身疏水的，例如礦物滑石，或者可以是親水物質(zhì)，通過施加合適的疏水潤濕劑外涂層變成疏水的(例如具有親水核和疏水外表面的顆粒物質(zhì))。
在一個實施方案中，顆粒物質(zhì)含約1-75重量％的補充顆粒物質(zhì)。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)含約5-60重量％的補充顆粒物質(zhì)。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)含約10-30重量％的補充顆粒物質(zhì)。
適用于本發(fā)明的典型的補充粒狀親水物質(zhì)包括礦物，如碳酸鈣、滑石、含水高嶺土、膨潤土、粘土、葉蠟石、硅石、長石、沙、石英、白堊、石灰石、沉淀的碳酸鈣、硅藻土和重晶石；功能性填料如三水合鋁、氣相法二氧化硅和二氧化鈦。
疏水的補充物質(zhì)或熱處理物質(zhì)的表面可通過與疏水潤濕劑接觸而變成疏水的。許多工業(yè)礦物應(yīng)用，特別是在有機系統(tǒng)中如塑料復合材料、膜、有機涂層或橡膠，恰恰取決于上述表面處理使礦物表面疏水化；參見例如Jesse Edenbaum，塑料添加劑和改良劑手冊，VanNostrand Reinhold，紐約，1992，第497-500頁，由于該書教導上述表面處理物質(zhì)和其涂布，在此引用作為參考。通常所說的偶聯(lián)劑如脂肪酸和硅烷一般用于表面處理固體顆粒作為用于這些工業(yè)的填料或添加劑。這種疏水劑是本領(lǐng)域已知的，一般實例包括有機鈦酸鹽，如得自Tioxide Chemicals的Tilcom；有機鋯酸鹽或鋁酸鹽偶聯(lián)劑，得自Kenrich Petrochemical，Inc.；有機官能的硅烷，如得自Witco的Silquest或得自PCR的Prosil；改性硅酮油，如得自Shin Etsu的DM-Fluids；和脂肪酸，如得自Witco Corporation的Hysterne或Industrene或得自henkel Corporation的Emersol產(chǎn)品(硬脂酸和硬脂酸鹽是能使顆粒表面疏水化特別有效的脂肪酸及其鹽)。
可從市場上買到的優(yōu)選的補充顆粒物質(zhì)的實例包括可從EnglishChina Clay買到的商標為Atomite和Supermite的碳酸鈣，和可從English China Clay買到的商標為Supercoat和Kotamite的硬脂酸處理的碳酸鈣粉。
在一個實施方案中，顆粒物質(zhì)不包括氫氧化鈣。換句話說，在一個實施方案中，植物處理包括向植物施用氫氧化鈣以及任選的其他顆粒物質(zhì)。
當在本文使用時，術(shù)語“細分散的”表示顆粒物質(zhì)具有的平均粒徑低于約10微米，優(yōu)選低于約3微米，更優(yōu)選平均粒徑是大約1微米或更小。本文所用粒徑和粒徑分布是用Micromeritics Sedigraph5100 Particle Size Analyzer測量的。親水顆粒的測量在去離子水中進行。稱重4克干樣本，加入塑料燒杯中，加入分散劑并用去離子水稀釋到80ml標記來制備分散體。然后將稀漿攪拌并放置在超聲波浴中290秒。通常對于高嶺土，使用0.5％焦磷酸四鈉作為分散劑；對于碳酸鈣，使用1.0％Calgon T。將各種粉末的特征密度編制成沉降圖表(sedigraph)，例如高嶺土是2.58g/ml。用樣本稀漿充滿樣本小室并記錄X-射線，通過Stokes方程將X-射線轉(zhuǎn)化成粒徑分布曲線。平均粒徑是在50％水平上測定。
在一個實施方案中，顆粒物質(zhì)具有至多90重量％的顆粒的粒徑低于約10微米的粒徑分布。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)具有至多90重量％的顆粒的粒徑低于約3微米的粒徑分布。在一個優(yōu)選實施方案中，顆粒物質(zhì)具有至多90重量％的顆粒的粒徑為約1微米或更小的粒徑分布。就此而言，本發(fā)明的顆粒物質(zhì)具有較窄的粒徑分布。
特別適用于本發(fā)明的顆粒物質(zhì)是惰性的且低毒的。本文所用的惰性”顆粒物質(zhì)是無植物毒性的顆粒。顆粒物質(zhì)優(yōu)選具有極低的毒性，這表示在有效增強園藝效果所需量下，認為該顆粒物質(zhì)對動物、環(huán)境、施用者和最終消費者是無害的。
如前所述，本發(fā)明涉及園藝作物，其中該作物的表面用一種或多種顆粒物質(zhì)處理。這一處理應(yīng)不顯著影響所述作物表面的氣體交換。透過顆粒處理的氣體是一般通過活植物的表層交換的氣體。這種氣體一般包括水蒸氣、二氧化碳、氧氣、氮氣和揮發(fā)性有機物。
用一定量的一種或多種高反射性細分散的顆粒物質(zhì)處理植物如園藝作物的表面，這能有效保護植物不受極端環(huán)境條件的傷害而且不減弱植物的光合作用。處理的覆蓋度可由本領(lǐng)域技術(shù)人員決定。優(yōu)選完全覆蓋。完全覆蓋直接陽光下的面積也是優(yōu)選的。未完全覆蓋植物是在本發(fā)明范圍內(nèi)的，并且可以是高效的，例如植物的下表面(該表面未直接暴露于光源下)不需要通過本發(fā)明的方法處理，而且植物的上表面也不必須完全覆蓋；盡管完全或基本完全覆蓋植物底物是優(yōu)選的。特別是當植物的其他區(qū)域不需這種處理時，完全或基本完全覆蓋水果(或需保護的區(qū)域)是優(yōu)選的。完全或基本完全覆蓋植物底物能提供額外利益如有效防治病害、光滑水果表面、減少樹皮和水果干裂和減少褐斑。參考U.S.08/972648，于1997年11月11日申請，名稱為“處理過的園藝底物”，由于該文獻教導獲得這些額外利益的有關(guān)方法而在此引用作為參考。本發(fā)明的方法可導致在植物表面形成一層或多層高反射性顆粒物質(zhì)膜的處理的殘余物。
適用于本發(fā)明的顆粒物質(zhì)可以以細分散顆粒在揮發(fā)性液體中的稀漿形式施用，所述揮發(fā)性液體如水、低沸點有機溶劑或低沸點有機溶劑/水混合物。可加入助劑如表面活性劑、分散劑、鋪展劑/粘著劑(粘合劑)、潤濕劑、消泡劑和/或減少漂移劑(drift reducing agent)制備本發(fā)明顆粒物質(zhì)的含水稀漿。
在一個實施方案中，細分散顆粒的稀漿基本由顆粒物質(zhì)和水以及可選的至少一種補充顆粒物質(zhì)、低沸點有機溶劑、表面活性劑、分散劑、鋪展劑/粘著劑、潤濕劑、消泡劑和減少漂移劑組成。
表面活性劑和分散劑包括非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑和/或兩性表面活性劑，并增進顆粒物質(zhì)在噴灑過程中保留在溶液中的能力(有助于形成優(yōu)質(zhì)的稀漿)。表面活性劑和分散劑還起到分散顆粒物質(zhì)附聚物的作用。
鋪展劑/粘合劑增進顆粒物質(zhì)粘附到植物表面的能力。潤濕劑降低水在稀漿中的表面張力并因此增加一定量的稀漿可涂布的表面積。消泡劑減少噴灑過程中形成泡沫。減少漂移劑防治液滴變得過小，因此降低了稀漿液滴在噴灑過程中漂移的能力。
可將一層或多層稀漿噴灑或涂布到植物表面上。優(yōu)選令揮發(fā)性液體在兩次涂布間揮發(fā)。這一處理的殘留物可以是親水或疏水的。盡管由于漂移、吸入危險和較差的殘效性而不能在商業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用，但以粉塵或刷涂的形式施用顆粒是實施本發(fā)明方法的可供選擇的方法。噴灑是優(yōu)選的施用方法。
可與親水性顆粒(水中3％或更多固體)混和以幫助向植物或園藝底物上噴灑均勻處理的鋪展劑/粘著劑是改性的鄰苯二甲酸甘油醇酸樹脂，如Rohm & Haas Co.的Latron B-1956；植物油基礦物(cocodithalymide)與乳化劑，如Salsbury lab，Inc.的Sea-wet；聚萜烯如Drexel Chem.Co.的Pinene II；非離子清潔劑(乙氧基化妥爾油脂肪酸)如Steppan的Toximul 859和Ninex MT-600系列。在一個實施方案中，鋪展劑/粘合劑不包括乳膠型物質(zhì)。
在另一實施方案中，助劑在顆粒物質(zhì)含水稀漿中的含量是大約0.01-20重量％。在另一實施方案中，助劑在顆粒物質(zhì)含水稀漿中的含量是大約0.1-10重量％。在另一實施方案中，助劑在顆粒物質(zhì)含水稀漿中的含量是大約0.5-5重量％。
顆粒處理可以涂布成一層或多層細分散顆粒物質(zhì)層。顆粒物質(zhì)的涂布量在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的技能范圍內(nèi)。該用量應(yīng)足以保護植物不受極端環(huán)境條件的傷害并且不減弱這些顆粒施用的植物的光合作用。通常，當植物表面看上去是白色時，這一處理是最有效的。例如，這可通過以約25到至多約5000微克顆粒物質(zhì)/cm2植物表面的量向植物表面施用比重約2-3g/cm3的顆粒來實現(xiàn)，更有代表性的是以約100到至多約3000微克顆粒物質(zhì)/cm2植物表面的量向植物表面施用比重約2-3g/cm3的顆粒，優(yōu)選以約100到至多約500微克顆粒物質(zhì)/cm2植物表面的量向植物表面施用比重約2-3g/cm3的顆粒。當高反射性顆粒的亮度增加時，有效達成本發(fā)明目的必需的這些較亮的顆粒的量更少。此外，環(huán)境條件如風和雨可降低高反射性顆粒物質(zhì)的植物覆蓋度，因此在所述園藝植物生長季節(jié)內(nèi)一次或多次施用高反射性顆粒是在本發(fā)明范圍內(nèi)的，以便保持本發(fā)明的預(yù)期效果。
在本發(fā)明的處理能防止曬傷和其他生理紊亂如水心病、木栓化和苦陷病而且不減弱光合作用的實施方案中，優(yōu)選將顆粒物質(zhì)施用到植物接收直接陽光的部分。這可通過將顆粒物質(zhì)施用到整株植物或植物的向陽面來實現(xiàn)。作為選擇，可通過將顆粒物質(zhì)施用到整只水果或水果的向陽面來實現(xiàn)。
可用于本發(fā)明的低沸點有機液體優(yōu)選是水溶性的并且含1至大約6個碳原子。本文所用術(shù)語“低沸點”應(yīng)表示其沸點通常不高于約100℃的有機液體。這些液體有助于顆粒物質(zhì)保持細分散形式而無顯著結(jié)塊的能力。這種低沸點有機液體例如是醇類如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、異丁醇等，酮類如丙酮、甲乙酮等和環(huán)狀醚類如環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷和四氫呋喃。也可使用上述液體的組合物。甲醇是優(yōu)選的低沸點有機液體。
對本發(fā)明來說，可使用低沸點有機液體將顆粒施用到植物底物上。通常，液體的用量應(yīng)足以形成顆粒物質(zhì)的分散體。低沸點有機液體的量一般至多為分散體的約30體積％，優(yōu)選約3到至多約5體積％，最優(yōu)選約3.5至約4.5體積％。優(yōu)選將顆粒物質(zhì)加入到低沸點有機液體中形成稀漿，然后用水稀釋稀漿形成水分散體。最終得到的稀漿保持這細分散形式的顆粒，其中大多數(shù)顆粒被分散至粒徑小于約10微米。
將稀漿施用到植物上后，令稀漿干燥(揮發(fā)性液體揮發(fā))，在此過程中形成連續(xù)或基本連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜。連續(xù)的意思是當施用時，干膜是連續(xù)的(或基本連續(xù)的)。例如，在一個果實的上面三分之一被本發(fā)明的顆粒物質(zhì)覆蓋的實施方案中，覆蓋該果實上面三分之一的膜是連續(xù)的或基本連續(xù)的，而果實的下面三分之二沒有被顆粒物質(zhì)覆蓋。
在植物表面被覆蓋的部分，顆粒物質(zhì)膜是連續(xù)的，即其覆蓋了表面積的大約75-100％，因此顆粒物質(zhì)膜的孔或非連續(xù)區(qū)占表面積的大約0-25％。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)膜是連續(xù)的在于其覆蓋了表面積的大約90-99.9％，因此顆粒物質(zhì)膜的孔或非連續(xù)區(qū)占表面積的大約0.1-10％。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)膜是連續(xù)的在于其覆蓋了表面積的大約95-99％，因此顆粒物質(zhì)膜的孔或非連續(xù)區(qū)占表面積的大約5-1％。
在連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜中，膜中孔或非連續(xù)區(qū)的最大平均尺寸(平均直徑)一般小于約100微米。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)膜中孔或非連續(xù)區(qū)的最大平均尺寸(平均直徑)一般小于約10微米。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)膜中孔或非連續(xù)區(qū)的最大平均尺寸(平均直徑)一般小于約5微米。
使用稀漿涂布的顆粒物質(zhì)膜的厚度范圍是約1-1000微米。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)膜的厚度范圍是約3-750微米。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)膜的厚度范圍是約5-500微米。
盡管是連續(xù)的，顆粒物質(zhì)膜容許其涂布的植物表面部分上的氣體交換(水和二氧化碳分別的蒸騰作用和光合作用)。在這一關(guān)系中，連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜是可透過氣體的或多孔的，但非不連續(xù)的。
根據(jù)本發(fā)明形成的顆粒物質(zhì)膜能有效阻擋(吸收、散射和/或反射)對植物組織有破壞作用的過量的紫外線和/或紅外線輻照。在一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明形成的顆粒物質(zhì)膜能阻擋(吸收、散射和/或反射)其暴露的紫外線和/或紅外線的大約1-10％。在另一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明形成的顆粒物質(zhì)膜能阻擋其暴露的紫外線和/或紅外線的大約2-5％。結(jié)果，植物的光合機制和生化機制基本未受到紫外線和/或紅外線的破壞。在這一實施方案中本發(fā)明提供了一種減少植物表面的紫外線和/或紅外線輻照，又減少了環(huán)境壓力和增加了光合作用的方法。
本發(fā)明形成的顆粒物質(zhì)膜降低了植物上的熱負荷并防止在晚冬期間由于植物溫度上升出現(xiàn)休眠中斷。
根據(jù)本發(fā)明形成的顆粒物質(zhì)膜通過增加植物組織的碳水化合物含量防御植物中的水凍結(jié)，從而防止凍傷。這是因為當植物凍結(jié)時，植物細胞起初過度冷卻至0℃以下，之后細胞外的水分凍結(jié)，冰擴散至整個細胞外空間。當冰擴散時，細胞內(nèi)的水分移出細胞并在細胞外凍結(jié)。當凍結(jié)繼續(xù)時，水分持續(xù)移出細胞，并且這一過程濃縮了細胞的溶質(zhì)并使細胞脫水。嚴重的脫水會殺死細胞、組織和整株植物。由于高溶質(zhì)含量能減少脫水，植物細胞的溶質(zhì)含量能控制有多少水分喪失。因此，在一些實施方案中顆粒物質(zhì)膜通過增加光合作用增加細胞溶質(zhì)含量和降低在發(fā)生細胞死亡的溫度以下發(fā)生凍結(jié)使細胞脫水的可能。在一個實施方案中，本發(fā)明包括一種減少環(huán)境壓力，增加光合作用和植物細胞溶質(zhì)含量的方法，因此增強細胞對凍結(jié)脫水的抵抗力。
根據(jù)本發(fā)明形成的顆粒物質(zhì)膜可以容易地從如此處理的植物上除掉。在一個實施方案中，顆粒物質(zhì)膜可以使用高壓噴水器從植物上除掉，其中的水含有或不含合適的表面活性劑。表面活性劑的特性取決于顆粒物質(zhì)的具體特性，是否存在任何助劑和如果有助劑的話，任何助劑的含量。在另一實施方案中，顆粒物質(zhì)膜可以使用水浴或噴水器從植物或果實上除掉，其中的水含有或不含合適的表面活性劑，并且可選擇刷涂植物或果實。
盡管顆粒物質(zhì)被涂布到植物上，顆粒物質(zhì)不會減弱植物的光合作用。換句話說，與能防止生理紊亂，但同時不受歡迎地減弱了光合作用的常規(guī)處理相反，本發(fā)明提供的被施用到植物上的顆粒物質(zhì)能防止一種或多種生理紊亂，同時不會減弱光合作用。在一個實施方案中，根據(jù)本發(fā)明施用顆粒物質(zhì)能增強被處理植物的光合作用。
下面的實施例是本發(fā)明的實施方案的說明，而非旨在限制本發(fā)明，本發(fā)明的范圍由本申請權(quán)利要求部分涵蓋。
實施例1“Red Delicious”蘋果樹接受下列處理1)根據(jù)害蟲的經(jīng)濟水平施用常規(guī)的農(nóng)藥應(yīng)用，使用Virginia、West Virginia and MarylandCooperative Extension 1997 Spray Bulletin for Commercial treeFruit Growers publication 456-419，2)無處理，3)自1997年3月11日開始，每周施用Translink77一次，4)自1997年4月29日開始，每周施用煅燒高嶺土(Satintone5HP)一次，和5)自1997年4月29日開始，每周施用處理過的碳酸鈣一次(SuperCoat-可自English China Clay買到)。處理(3)和(5)施用25磅物質(zhì)，該物質(zhì)先懸浮于4加侖甲醇中并被加入到100加侖水中。處理(4)施用25磅物質(zhì)，該物質(zhì)懸浮于100加侖水中并添加27盎司NinexMT-603和2品脫Toximul。這些處理使用果園噴霧機以125加侖/英畝的用量施用。這一混合物是使用果園噴霧機以125加侖/英畝的用量施用的。處理以完全區(qū)組設(shè)計排列，四次重復，每個小區(qū)3棵樹。處理不進行灌溉，自1997年5月1日至8月30接受21.58cm的降雨量。到成熟期收獲水果；測定水果數(shù)目、重量和色澤。色澤的測定使用Hunter比色計。色值代表Hunter“a”值單位，其中數(shù)值增加代表紅色增加。在1997年8月6日和8日測定光合作用和氣孔傳導性。使用Licor6300光合作用系統(tǒng)收集光合作用和氣孔傳導性數(shù)據(jù)。光合作用值和氣孔傳導性值的增加分別代表同化大氣中二氧化碳增加和水分從葉片的蒸騰增加；當數(shù)值增加，這兩個數(shù)值均反映了植物產(chǎn)量的提高。處理(1)和(3)在上午10-11時和下午2-3時每天測定兩次。每個小區(qū)中的三棵樹測定每棵樹上的2片被陽光照射的葉子。測定樹冠溫度使用EverestInterscience(110型)紅外線溫度計，其精確度±0.5℃，其中測定樹木陽光直射面上直徑約1米的植物表面溫度。樹冠溫度的數(shù)值表示葉片和空氣的溫差。負樹冠溫度表示由于蒸騰作用和熱反射，樹冠的溫度低于空氣溫度。數(shù)值列于表1中。
表1
與常規(guī)處理相比，使用疏水高嶺土(Translink77)增加產(chǎn)量(43.7Kg對51.6Kg)且水果尺寸無顯著降低(136g對135g/水果)。
與常規(guī)處理相比，使用疏水高嶺土(Translink77)改善水果色澤(19.7對23.9)。與常規(guī)處理相比，處理過的CaCO3(SuperCoat)和煅燒高嶺土(Satintone5HB)也能改善色澤(19.7對24.1和21.0)。與常規(guī)處理相比，未處理的對照也改善了色澤(19.7對23.2)，但這可能是由于未施用農(nóng)藥導致對害蟲的防治較差而使樹木落葉所至(參見Lord and Greene，Ibid.)害蟲損傷導致的落葉增加了到達水果表面的陽光，這提高了顯色。在所有其他處理中，害蟲防治是充分的，不會導致落葉。
自4月1日至8月30日的平均降雨量是大約35.6cm；降雨量比正常低40％。
施用Translink77增加了光合作用、氣孔傳導性和降低了植物的溫度。氣孔傳導性是測量葉片下表面的氣孔寬度。以蒸騰作用的形式散失水分通過氣孔發(fā)生，并通過氣孔口的大小來控制?？椎某叽缭酱?，氣孔傳導性越強，因此蒸騰作用越強。同樣地，氣孔口的尺寸越大，光合作用必需的二氧化碳流入得越多。施用Translink77降低了樹冠溫度，這要歸因于與由施用Translink77引起氣孔傳導性增加以及紅外線反射率增加相聯(lián)系的葉片蒸騰冷卻增加。施用碳酸鈣(SuperCoat)也降低了植物的溫度，這大概是由于與氣孔傳導性和紅外線反射率增加相聯(lián)系的葉片的蒸騰冷卻增加。
實施例2Yakima，WA“Red Delicious”蘋果樹接受下列處理1)無處理；這個未處理對照的害蟲壓力未超過需施用農(nóng)藥的極限，2)在4月5日、5月8日、29日；6月25日；7月14日；9月4日施用Translink77，3)在與“(2)”相同的日期和5月22日、6月9日和7月31日施用Translink77。處理(2)和(3)施用25磅物質(zhì)，該物質(zhì)先懸浮于4加侖甲醇中并被加入到96加侖水中。使用果園噴霧機以125加侖/英畝的用量施用這一混合物。處理以完全區(qū)組設(shè)計排列，設(shè)三次重復，每個小區(qū)3棵樹。使用設(shè)置在樹下的噴灌鉆桿對各處理每周進行灌溉以滿足植物的需水量。在1997年7月17日至20日測定光合作用和氣孔傳導性。使用Licor6300光合作用系統(tǒng)收集光合作用數(shù)據(jù)。處理(1)、(2)和(3)在上午10-11時和下午2-3時每天測定兩次。每個小區(qū)中的三棵樹測定每棵樹上的2片被陽光照射的葉子。數(shù)值均為全天采樣的平均值。測定樹冠溫度使用Everest Interscience紅外線(110型)溫度計，其精確度±0.5℃，其中測定樹木陽光直射面上直徑約1米的植物表面溫度。樹冠溫度的數(shù)值表示葉片和空氣的溫差。負樹冠溫度表示由于蒸騰作用和熱反射，樹冠的溫度低于空氣溫度。在1997年8月17-20日收集樹冠溫度值。列于表II的數(shù)據(jù)是整個數(shù)據(jù)集的代表。收獲時，每個小區(qū)的3棵樹上分別隨機收集20個水果(總共180個水果/處理)。稱重果實并測定顏色。用Hunter比色計測定顏色。色值代表Hunter“a”值。這些數(shù)據(jù)未列于表II中。
表II
隨著Translink77施用的增加，水果尺寸增加。
由于使用灌溉，本研究中果樹的果實尺寸大于Kearneysville，WV的研究。兩項Translink77處理的樹冠溫度均降低說明施用這些顆粒能降低植物溫度。
施用Translink77能增加光合作用、氣孔傳導性和降低植物溫度。施用Translink77降低了樹冠溫度，這要歸因于與由施用Translink77引起氣孔傳導性增加以及紅外線反射率增加相聯(lián)系的葉片蒸騰冷卻增加。
與施用10次相比，施用頻率降低到7次并未使光合作用、氣孔傳導性和樹冠溫度降低，這證明增加Translink77覆蓋量有有益反應(yīng)。
實施例3圣地亞哥，智力
“September Lady”桃樹，間隔4m×6m，接受下列處理1)根據(jù)害蟲存在的經(jīng)濟水平施用常規(guī)的農(nóng)藥應(yīng)用，2)無處理，3)自1996年10月29日開始，每周施用Translink77一次。處理(3)施用25磅物質(zhì)，該物質(zhì)先懸浮于4加侖甲醇中并被加入到96加侖水中。使用高壓手動噴霧器以100加侖/英畝的用量施用這一混合物。各處理使用表面灌溉每周灌溉一次。到成熟期收獲水果并稱重。數(shù)據(jù)列于表III中。
表III
與常規(guī)處理和對照相比，使用疏水高嶺土(Translink77)通過增加果實數(shù)目/樹增加產(chǎn)量。盡管并不令人滿意，由于桃樹上果實的數(shù)目較多，果實的尺寸降低了(94對156)。
實施例4Biglerville，Pan-Dan Pack Orchard“Golden Delicious”蘋果接受3種處理1)根據(jù)害蟲存在的經(jīng)濟水平施用商品農(nóng)藥應(yīng)用，使用Virginia、West Virginia and MarylandCooperative Extension 1997 Spray Bulletin for Commercial treeFruit Growers publication 456-419，2)施用全量Translink，和3)施用半量Translink77。處理(2)和(3)分別施用25磅和12.5磅顆粒物質(zhì)，該物質(zhì)分別懸浮于4加侖和2加侖甲醇中，并被加入到100加侖水中。使用果園噴霧機以200加侖/英畝的用量施用這一混合物。在完全區(qū)組設(shè)計中，每個處理重復2次，小區(qū)處理面積大約1英畝。到成熟期通過商業(yè)化分級傳送帶對各小區(qū)進行商品化采集和加工。在分級時，每個小區(qū)隨機選擇100只果實測定果實尺寸、色澤和表面瑕疵。施用Hunter比色計測定顏色。綠色值代表Hunter“a”值，其中值越高代表綠色越淺，這是“Golden Delicious”蘋果中的有益特性。數(shù)據(jù)列于表IV中。
表IV
全量和半量施用Translink77能減少綠色，并且與半量和常規(guī)處理相比，全量的Translink77能增加果實尺寸。
“Stayman”蘋果接受2種處理1)根據(jù)害蟲存在的經(jīng)濟水平施用商品農(nóng)藥應(yīng)用，使用Virginia、West Virginia and MarylandCooperative Extension 1997 Spray Bulletin for Commercial treeFruit Growers publication 456-419，2)Translink處理施用25磅顆粒物質(zhì)，該物質(zhì)懸浮于4加侖中，并被加入到96加侖水中。使用果園噴霧機以200加侖/英畝的用量施用這一混合物。每種處理非隨機化施用到1英畝區(qū)塊中。在商業(yè)化分級傳送帶上商品化采集和加工蘋果。所示數(shù)據(jù)代表從商業(yè)化分級傳送帶上挑選出的百分比。數(shù)據(jù)列于表V中。
表V
與常規(guī)處理性比，施用Translink77增加了較大果實的選出率和降低了由于小果實造成的損失(＜2.5英寸)。
當相對于優(yōu)選實施方案解釋本發(fā)明時，很清楚在閱讀了本說明書的基礎(chǔ)上，其各種改變對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯然的。因此，很清楚本文公開的發(fā)明旨在將上述改變覆蓋在附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種防止至少一種曬傷、水心病、木栓化和苦陷病而不減弱光合作用的方法，包括向植物表面至少一部分施用有效量的細分散顆粒物質(zhì)以防止植物中的至少一種曬傷、水心病、木栓化和苦陷病，其中的顆粒物質(zhì)含有一種曾被加熱到約300-1200℃的熱處理顆粒物質(zhì)，施用該顆粒物質(zhì)能容許植物表面的氣體交換，且該顆粒物質(zhì)的厚度是約1-1000μm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中的顆粒物質(zhì)通過噴灑被施用到植物表面的至少一部分。
3.權(quán)利要求1的方法，其中的熱處理顆粒物質(zhì)是疏水的。
4.權(quán)利要求1的方法，其中的熱處理顆粒物質(zhì)不包含氫氧化鈣。
5.權(quán)利要求1的方法，其中的顆粒物質(zhì)具有的粒徑分布為至多90％的顆粒的粒徑小于約10微米。
6.權(quán)利要求1的方法，其中的顆粒物質(zhì)包含親水核和疏水外表面。
7.權(quán)利要求1的方法，其中的顆粒物質(zhì)還包含一種或多種碳酸鈣、云母、含水高嶺土、膨潤土、粘土、葉蠟石、二氧化硅、長石、沙、石英、白堊、石灰石、硅藻土、重晶石、三水合鋁和二氧化鈦。
8.權(quán)利要求1的方法，其中的熱處理顆粒物質(zhì)包含煅燒碳酸鈣、煅燒滑石、煅燒高嶺土、煅燒膨潤土、煅燒粘土、煅燒葉蠟石、煅燒硅石、煅燒長石、煅燒沙、煅燒石英、煅燒白堊、煅燒石灰石、煅燒沉積碳酸鈣、煅燒硅藻土、煅燒重晶石、煅燒三水合鋁、鍛燒的氣相法二氧化硅、和煅燒二氧化鈦。
9.權(quán)利要求6的方法，其中所述疏水外表面物質(zhì)選自有機鈦酸鹽，有機鋯酸鹽或鋁酸鹽偶聯(lián)劑，有機官能的硅烷，改性硅酮油和脂肪酸及其鹽。
10.權(quán)利要求1的方法，其中的植物選自活躍生長或結(jié)果的農(nóng)業(yè)作物和觀賞作物。
11.權(quán)利要求1的方法，其中的植物選自水果、蔬菜、樹木、花、草、根、種子和景觀植物和觀賞植物。
12.權(quán)利要求1的方法，其中的細分散顆粒物質(zhì)的平均個體粒徑低于約3微米。
13.權(quán)利要求1的方法，其中的顆粒物質(zhì)包含約25-100重量％的熱處理顆粒物質(zhì)。
14.權(quán)利要求1的方法，其中的顆粒物質(zhì)包含約40-99重量％的熱處理顆粒物質(zhì)。
15.一種減少落果和隔年結(jié)果中至少一種的方法，包括向果樹表面至少一部分施用有效量的細分散顆粒物質(zhì)以增加果樹中碳水化合物的可用性，該顆粒物質(zhì)包含至少約25重量％的煅燒高嶺土，其中的顆粒物質(zhì)在施用時能容許果樹表面的氣體交換，該顆粒物質(zhì)在其施用的果樹表面形成連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜，連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜中孔的最大平均粒徑小于約100μm。
16.權(quán)利要求15的方法，其中的細分散顆粒物質(zhì)在所述園藝作物的生長季節(jié)中被施用一次或多次。
17.一種增強植物細胞對凍結(jié)脫水的抵抗力的方法，包括向植物表面的至少一部分包括植物細胞施用有效量的細分散顆粒物質(zhì)以增加植物中植物細胞的溶質(zhì)含量，該顆粒物質(zhì)包含至少約25重量％的煅燒高嶺土，其中的顆粒物質(zhì)在施用時能容許植物表面的氣體交換，該顆粒物質(zhì)在其施用的果樹表面形成連續(xù)的顆粒物質(zhì)膜，覆蓋該表面的約75-100％。
18.權(quán)利要求17的方法，其中的植物選自水果、蔬菜、樹木、花、草、根、種子，景觀植物和觀賞植物。
19.權(quán)利要求17的方法，其中的顆粒物質(zhì)還包含至少一種碳酸鈣、滑石、含水高嶺土、膨潤土、粘土、葉蠟石、二氧化硅、長石、沙、石英、白堊、石灰石、沉淀碳酸鈣、硅藻土、重晶石、三水合鋁、氣相法二氧化硅和二氧化鈦。
20.權(quán)利要求17的方法，其中的顆粒物質(zhì)是以稀漿的形式通過噴灑施用的。
21.一種防止曬傷、水心病、木栓化和苦陷病中至少一種，而不減弱光合作用的方法，包括向植物表面至少一部分施用有效量的稀漿以防止植物中的至少一種曬傷、水心病、木栓化和苦陷病，其中的稀漿基本由熱處理顆粒物質(zhì)和水構(gòu)成，并可選至少一種補充顆粒物質(zhì)、低沸點有機溶劑、表面活性劑、分散劑、鋪展劑/粘著劑、潤濕劑、消泡劑、和減少漂移劑，該稀漿在施用時能容許植物表面的氣體交換并且施用的稀漿的厚度是約1-1000μm。
全文摘要
在一個實施方案中,本發(fā)明涉及一種在不減少光合作用的條件下防止曬傷和其他生理失調(diào)如水心病、木栓化和苦陷病的方法,包括向植物表面的至少一部分施用有效量的細分散的顆粒物質(zhì)以防止曬傷和植物中的其他生理失調(diào)如水心病、木栓化和苦陷病,其中的顆粒物質(zhì)含有熱處理過的顆粒物質(zhì)并且施用該顆粒物質(zhì)時能使植物表面上的氣體交換,該顆粒物質(zhì)的厚度為大約1μm至大約1000μm。
文檔編號A01N25/04GK1332607SQ99815163
公開日2002年1月23日 申請日期1999年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月2日
發(fā)明者D·M·戈萊恩, D·G·塞庫托夫斯基, G·J·普特卡 申請人:恩格爾哈德公司