【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、土壤是矿质、气体、液体、有机物质和微生物的复杂混合物。特定类型土壤的具体组成基于诸如人类活动、地理位置和气候等因素而变化。
2、土壤有机碳(soc)是土壤物质的重要组分，主要由植物和动物组织残留物、活微生物生物质和微生物过程的副产物以及有机-矿质复合物组成。作为更广泛的碳交换循环的一部分，即便是soc的微小变化都可以对区域中大气二氧化碳的水平产生巨大影响(1pg土壤碳储量＝0.47ppm大气co2)。当co2通过植物和微生物残余物和其他有机材料从大气转移到土壤中时，发生soc的隔离，这些植物和微生物残余物和其他有机材料以长的平均停留时间(mrt)储存在土壤中。soc隔离可以通过例如增加植物生长、保留地上和地下植物生物质以及/或者保护和稳定soc以防侵蚀和分解来实现。
3、退化、压实、疏水性以及低效的水和营养物运输都是在某些土壤中可能出现的问题的示例，每种问题都可能导致负面的环境影响以及对农民不利的结果。因此，对于生态学家和农民，土壤再生都已成为土壤管理的一个重要部分。土壤再生涉及通过最小化表层土的退化和侵蚀、保持比所耗尽更多的soc、增加土壤生物多样性以及保持适当的水和营养物循环来恢复土壤健康。
4、土壤的退化是一个日益严重的问题，特别是对于高有机质含量的土壤诸如腐殖质土。某些类型的土壤可能由于排水而随时间退化(有时被称为“下沉”)，这导致土壤环境的氧化并加速土壤微生物和/或它们的胞外酶对有机物质的有氧分解。此外，干燥的表层土壤可能被风蚀。
5、另外，随着土壤中富碳
6、通过增加生物质碳(biomass carbon)的输入以超过由侵蚀和分解引起的soc损失，产生正土壤碳预算。生物质的分解速率受许多因素影响，这些因素包括例如气候、水分含量和土壤中存在的植物物质(活的或死的)的类型(lal2018)。
7、影响土壤碳累积速率的另一个重要因素是土壤团聚体的形成和稳定性。健康且健壮的根系对于形成和稳定碳捕获土壤团聚体是有效的，其中有机物质和矿质浸入根中。土壤微生物(例如真菌菌丝)及其生长副产物(例如多糖)也可以促进碳与土壤矿质颗粒缔合以形成和稳定这些团聚体。此外，研究已表明，土壤团聚体的尺寸越大，由消耗土壤中有机物质的微生物产生的胞外酶引起的土壤退化程度越低(trivedi,p.等人，2017；trivedi,p.等人，2015；possinger等人，2020；grandy 2007)。
8、颗粒尺寸分布、有机物质含量、矿物学和水含量也可能是导致土壤压实的原因，在土壤压实的情况下土壤颗粒被压在一起，从而缩小了其间的孔空间。分选良好的细砂壤土和具有高细砂部分和低碳含量的壤质细砂特别容易压实。
9、压实也可能由例如牲畜踩踏、使用重型机械、某些灌溉实践和管理不良的耕作实践引起。虽然免耕实践被认为可以通过增加土壤聚集来改善soc堆积，但免耕或减耕实践实际上可能在其使用的最初几年增加土壤压实。可能需要几年由减耕引起的soc的堆积和土壤微团聚体的生长才开始抵消因此带来的土壤压实的负面影响。
10、随着时间的推移，压实导致物理土壤退化，微生物群体减少，soc减少，以及孔的尺寸、结构和数量改变。继而，土壤强度随堆密度增加而增加，而水和空气的传导性、渗透性和扩散性降低。具有高渗透阻力的土壤层降低了生根深度和密度，这导致植物营养物摄取、水摄取和水利用效率的下降。此外，低效的水和营养物运输可能引起磷酸盐和硝酸盐的流失，从而导致例如有害的藻类大量繁殖。
11、土壤疏水性是土壤中可能出现的另一个问题。土壤在本质上可能是天然疏水的，并且当土壤保持长时间干燥或具有高有机质含量时，这通常会加剧。火也可以诱导或加强土壤斥水性，因为土壤和落叶中的疏水物质挥发、热解并重新分布到土壤剖面的更深处。
12、土壤的疏水性质可以限制基于灌溉的应用的渗透和浸润。土壤疏水性可以导致水汇聚、蒸发和表面流失，这通过限制水浸润和供应至植物的根区而对植物生长具有直接后果。
13、可以对农业和畜牧业都有显著影响的另一个问题是水的利用。在国内某些地区，过度耕作、过度工业化和/或过度开发导致地下水和含水层水位的下降。在其他地区，会出现干旱，从而导致普遍的水资源短缺和作物产量减少。灌溉大面积农田所需的水量以及供家畜动物饮用所需的水量使得两个行业都需要增加水利用效率，在增加水利用效率的情况下需要较少的水来实现期望的生产水平。
14、已利用土壤表面活性剂(或润湿剂)来抵消土壤斥水性和低水利用效率的有害影响。作用模式因商业产品而不同，但通常，表面活性剂由具有疏水性尾部和亲水性头部的有机分子组成。这种化学结构允许降低水的表面张力，因此增加水在土壤颗粒之间的浸润。此外，表面活性剂使得土壤可润湿，因为润湿剂的疏水性尾部化学键合到土壤颗粒上的疏水性涂层，而亲水性头部吸引水分子并将它们运输到土壤中。虽然土壤表面活性剂可以是用于管理水的利用和土壤健康的有效工具，但是这些化合物中的许多化合物是可以在环境中持续存在的合成化学品。一些化合物甚至可能对人类和/或动物有毒。
15、生产作物以及护理草坪和花园的现有方法的经济成本和环境影响继续成为农业和园艺工业的可持续性的负担。土壤健康以及水和营养物利用效率是造成这种负担的重要方面。因此，需要改善的、安全的方法来解决农民、园林学家和日常消费者对土壤和水的管理。
技术实现思路
1、本专利技术提供了组合物及其用于改善土壤灌溉的方法。有利地，本专利技术的组合物和方法可以表述为环境友好的、无毒的和具有成本效益的解决方案，以解决日益严重的例如水资源短缺、水利用效率低、土壤健康状况下降、营养物浸出和流失以及土壤产生的温室气体排放问题。
2、在某些实施方案中，本专利技术的组合物和方法可以用于以下示例性有益效果中的任一种有益效果：
3、a)改善水和营养物在整个土壤层中的分散、渗滤和/或保留，从而改善植物根对水和营养物的摄取并降低对水和肥料的使用需求；
4、b)改善植物脉管系统内水和营养物的循环，甚至在较冷的气候下；
5、c)减少和/或防止土壤压实，从而改善水、营养物、根和微生物在整个土壤中的移动；
6、d)减少水在土壤上和土壤中的汇聚，从而减少蒸发、流失和内涝；以及
7、e)增加土壤有机质含量(soc)和减少土壤产生的温室气体排放。
8、在某些实施方案中，本专利技术提供了包含表面活性分子的灌溉添加剂。表面活性分子可以是合成表面活性剂、微生物或植物来源的生物表面活性剂和/或使用天然来源的基质产生的表面活性剂。在优选的实施方案中，表面活性分子用作润湿剂，当与土壤中的水接触时，其增强植物(包括作物、草皮和观赏植物)的灌溉效率。
9、在优选的实施方案中，本专利技术组合物的表面活性剂具有小于1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种灌溉土壤和/或改善土壤的一种或多种性质的方法，所述方法包括将灌溉添加剂施用于土壤，其中所述灌溉添加剂包含表面活性分子，并且其中所述灌溉添加剂降低了施用于所述土壤的水性流体的表面张力，从而改善了所述水性流体在整个所述土壤中的分散、渗透和/或渗滤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性分子是合成表面活性剂、微生物或植物来源的生物表面活性剂或源自天然存在的基质的表面活性剂，并且其中所述表面活性分子具有小于25nm的胶束尺寸。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性分子是选自糖脂、脂肽、黄酮脂、磷脂、脂肪酸酯、脂蛋白、脂多糖-蛋白质复合物和多糖-蛋白质-脂肪酸复合物的生物表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述生物表面活性剂是槐糖脂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述灌溉添加剂与所述水性液体混合，并通过灌溉系统施用于所述土壤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在用水性液体灌溉所述土壤之前或之后将所述灌溉添加剂施用于土壤。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述灌溉添加剂以
8.根据权利要求1所述的方法，其中被改善的土壤的所述性质是土壤压实，并且其中所述灌溉添加剂通过渗透所述土壤内的孔并增加所述土壤的孔隙度来改善所述土壤的压实。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括将微生物土壤处理组合物施用于所述土壤，其中所述微生物土壤处理组合物包含一种或多种能够定殖于土壤和/或植物根的有益微生物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在施用所述灌溉添加剂后约30天施用所述微生物土壤处理组合物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在施用所述微生物土壤处理组合物后约30天再次施用所述灌溉添加剂，随后在又30天后再施用所述微生物土壤处理组合物，并且其中这一过程无限重复，直到实现期望的灌溉水平和/或土壤的所述一种或多种性质的改善水平。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述一种或多种有益微生物选自哈茨木霉、绿色木霉、康宁木霉、贵州木霉、解淀粉芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、侧孢短芽孢杆菌(Brevibacillus laterosporus)、季也蒙迈耶氏酵母、西方毕赤酵母、库德里阿兹威毕赤酵母、异常威克汉姆酵母和汉斯德巴氏酵母。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述有益微生物是解淀粉芽孢杆菌NRRL B-67928和哈茨木霉。
14.根据权利要求9所述的方法，其中所述有益微生物是异常威克汉姆酵母NRRL Y-68030。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述有益微生物是枯草芽孢杆菌B4 NRRL B-68031。
16.根据权利要求1所述的方法，其中与不使用所述灌溉添加剂灌溉的土壤相比，用水量减少至少25％。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种灌溉土壤和/或改善土壤的一种或多种性质的方法，所述方法包括将灌溉添加剂施用于土壤，其中所述灌溉添加剂包含表面活性分子，并且其中所述灌溉添加剂降低了施用于所述土壤的水性流体的表面张力，从而改善了所述水性流体在整个所述土壤中的分散、渗透和/或渗滤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性分子是合成表面活性剂、微生物或植物来源的生物表面活性剂或源自天然存在的基质的表面活性剂，并且其中所述表面活性分子具有小于25nm的胶束尺寸。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述表面活性分子是选自糖脂、脂肽、黄酮脂、磷脂、脂肪酸酯、脂蛋白、脂多糖-蛋白质复合物和多糖-蛋白质-脂肪酸复合物的生物表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述生物表面活性剂是槐糖脂。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述灌溉添加剂与所述水性液体混合，并通过灌溉系统施用于所述土壤。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在用水性液体灌溉所述土壤之前或之后将所述灌溉添加剂施用于土壤。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述灌溉添加剂以相对于水性流体的量为10ppm至100ppm的浓度施用。
8.根据权利要求1所述的方法，其中被改善的土壤的所述性质是土壤压实，并且其中所述灌溉添加剂通过渗透所述土壤内的孔并增加所述土壤的孔隙度来改善所述土壤的压实。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·法默，卡蒂克·N·卡拉瑟尔，
申请(专利权)人：轨迹方案IPCO有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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