[发明专利]聚醚改性的短链硅氧烷在农业中增加收获产量的用途

说明书

本发明涉及聚醚改性的短链硅氧烷在农业中用以增加农艺产量的用途，涉及用于灌溉的方法，以及包含至少一种聚醚改性的短链硅氧烷和灌溉系统的成套设备。

背景技术

过去，例如，借助于增加的杀害虫剂(pesticide)使用或更高的每公顷肥料使用，或借助于更有效的灌溉系统一直在不断提高农业生产率。然而，这些的全球增长率在过去20年里变得小得多。相比之下，全球粮食需求显著增加，因此存在差异。全球农业增长率下降的原因首先归因于城市化可耕地的流失，其次是土壤肥力的下降。后者可归因于越来越多的极端天气条件，如大雨或极端干旱及人的影响，如过度施肥和集约式农业。这导致雨水溢流、土壤侵蚀、土壤养分流失和土壤盐化，并导致较低的每公顷总生产力。(Alexandratos和Bruinsma，“通向2030年/2050年的世界农业(World Agriculture Towards 2030/2050)”，ESA第12-03号工作文件(ESA Working Paper No.12-03)，www.fao.org)

在确定每公顷生产力方面至关重要的一个因素是水分的渗透，尤其是对根区的渗透。根区的均匀水分含量对于大多数植物的生长和产量是重要的。水分的这种渗透首先取决于降水或灌溉的频率、持续时间和均匀性。因此，例如，在一些情况下，即使与常规的灌溉系统相比，微滴灌溉也可使产量明显增加。然而，除灌溉方式外，水分的渗透还取决于土壤成分(soil profile)的化学、物理和生物性质。它们影响水和含水液体在所述土壤成分中的渗入和保留。

水的渗入和保留在疏水性土壤中特别减少。疏水性土壤已在中纬度地区广泛存在，并将在气候变化过程中进一步扩大。处于特别风险之下的是针叶林、落叶林和草地下面的砂质土壤。因此，过去已经研究了通过添加润湿剂来增加水的渗入和保留，特别是对于疏水性土壤。在疏水性土壤中，植物生长在一些情况下受到高度限制，因为土壤的表面化学性质抵抗水合。在数十年的过程中，已利用阴离子型润湿剂如皂类或温和洗涤剂来改善疏水性土壤中的水渗入。然而，这些物质中的许多具有植物毒性，且可能对土壤结构具有不利影响(US2015/045225)。在集中利用的区域以及还有在疏水性植物基质的领域，使用非离子型润湿剂，如烷氧基化多元醇、葡糖醚(glucoether)、乙氧基化和/或丙氧基化和/或芳族醇/C8-C22脂肪醇、烷基聚糖苷，例如烷基聚糖苷的阴离子型羧酸酯、烷基化聚糖苷醚羧酸酯、烷基化聚糖苷磷酸酯、甜菜碱、硫酸酯、烷基化磺基琥珀酸酯、磺酸酯、具有高萜烯浓度的油、萜烯烷氧基化物或非离子型氧化烯(嵌段)共聚物(WO 2013110552)。

三硅氧烷表面活性剂具有一般结构Me₃SiO-SiMeR-OSiMe₃，其中R基团是聚醚基团。三硅氧烷表面活性剂例如Evonik Industries AG的S-240的主要用途是其在作物保护中的应用。它们将水的静态表面张力降低至显著大于上述产品的程度。术语“表面张力”在现有技术中应理解为意指静态表面张力。例如，在三硅氧烷的情况下，水中0.05重量％剂量下的静态表面张力为约20-25mN/m。

除了在绿地灌溉领域使用润湿剂之外，润湿剂也被少得多用于农业应用中的灌溉领域。润湿剂在农业部门的应用尤其集中于作物保护领域(US2014/0242197)，但也集中于使水分更好地渗透至根区(CA2769988)，集中于植物健康的总体改善以及更好的植物和/或根生长(US 2010/0144534、AU2013201540)，集中于更好的植物存活以及集中于土壤中的增强的微生物活性。在这些应用中，描述了5-100l/ha的用量，优选10-20l/ha(AU2013201540)。