CN103314075A - 用于促进种子发芽、抑制蒸发的土壤添加剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过使用土壤添加剂来提高植物/农作物发芽率、并且抑制或阻止目标土壤区域的水蒸发损失的方法，该方法能够提高农作物、植物、草类、蔬菜等对水的利用。

Description

用于促进种子发芽、抑制蒸发的土壤添加剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及土壤添加剂及其使用方法，并且特别涉及可用于促进种子发芽、提高植物和农作物产量、以及抑制蒸发和/或排水的土壤添加剂。

背景技术

水缺乏是对人类和农业发展的最大束缚。约70%的淡水消费被用于与农业相关的用途，例如，用作灌溉水，而灌溉水几乎占农业用水量的90%。随着农业发展以及人类发展，对于淡水的需求随之增加，人们需要对水进行更加有效的利用。而淡水的缺乏愈加严重，使得这种需求变得更加显著。因此，人们越来越需要更好地且更加有效地利用淡水。

部分农业用水通过蒸发、渗透、排水和水分流失而损失掉。留下的水可被用于采收的植物、草和树木吸收。

水在农业中的有效利用不仅会对生态产生相当大的影响，而且由于可供植物利用的水量与其产量密切相关，因此还会对农业经济产生影响。如果水分不损失，而是使水限制在植物根部更长的时间，那么这将对农作物生产和产量产生直接影响。同时，在水利用率和温度条件严苛的情况下，优化用水可以保证农作物不会被完全毁坏和收获受损。

另外，由于发芽期是植物或农作物生长中非常重要的时期，因此在发芽前后或在发芽期间的水利用率是非常重要的。任何植物的生命周期可被划分为不同阶段，并且发芽期是植物开始生长的基础时期。通常种子是干燥的，并且在细胞代谢和生长发生/恢复时，种子需要大量（相对于种子干重而言）的水。包括光、温度和硝酸盐在内的各种非生物性刺激提供了会影响发芽的外部环境信息。适量的水、氧气和温度有利于种子发芽。同时，内部机制和化学促进剂/抑制剂也会影响发芽和发芽率。

因此，需要一种能够减缓或抑制土壤（例如主要含有粘土的土壤或位于高温和高风量区域的土壤）中的蒸发率的改进的土壤添加剂。这进而有助于提高植物和草的水利用性。还需要一种有利于促进种子发芽并提高植物和农作物产量的土壤添加剂。

发明内容

本发明涉及提高农作物、以及农业和园艺植物、灌木、树和草（以下有时统称为“植物”）的产量的方法。针对的应用包括用以提高农作物或植物的产量或保护在不利区域（非灌溉区、温热气候、多风区域、降水稀缺区域或是这些区域的组合）的农作物或植物的农业用途。针对的市场包括（但不限于）：非灌溉农作物（包括(但不限于)小麦、棉花等）的农业；灌溉农作物的农艺（包括(但不限于)园艺类植物）；树艺、林艺和园艺；高尔夫球场；运动场和公园草坪；苗圃的播种添加剂；以及水果等等。本发明所述的方法能够提高目标土壤区域的农业产量、园艺产量和/或农作物或植物产量。

在一方面中，一个要求保护的实施方案为一种通过减少土壤中的水分蒸发来提高农作物产量的方法，所述方法包括：将本体添加剂（bulk additive）混入目标土壤区域；并使所述目标土壤区域的表层与表面添加剂接触。在一些实施方案中，所述土壤为以平均粒径（D₅₀）小于或等于约50μm为特征的粘质土，或者在其它实施方案中为以平均粒径（D₅₀）等于约45μm为特征的粘质土，或在其它实施方案中为以平均粒径（D₅₀）等于约35μm为特征的粘质土，或在其它实施方案中为以平均粒径（D₅₀）小于或等于约25μm为特征的粘质土，或在其它实施方案中为以平均粒径（D₅₀）等于约10μm为特征的粘质土、或在其它实施方案中为以平均粒径（D₅₀）小于或等于约5μm为特征的粘质土。

在另一方面中，一个实施方案为通过减少土壤中的水分蒸发来提高农作物产量的方法，所述方法包括使目标土壤区域的表层与表面添加剂接触，由此所述表面添加剂在所述土壤的表面形成层。在一些实施方案中，所述土壤添加剂在土壤的表面形成半渗透层、膜或表壳。所述添加剂的特征在于对诸如降雨、灌溉等冲刷具有更强的抵抗力。

在另一方面中，本文描述了通过将表面添加剂施用至种有植物或农作物种子的目标土壤区域、或使表面添加剂与该目标土壤接触，从而提高植物或农作物的发芽率的方法。在一个实施方案中，所述目标土壤区域处于受胁迫条件下。所述受胁迫条件包括（但不限于）缺水或水受限的条件、干旱条件、极端温度或长期温度条件（如极度或长期炎热或寒冷）、大风或强风条件等。另一个实施方案包括使种子接触所述目标土壤区域的表面或内部。所述种子可以为任何可使用的或已知的植物或农作物种子。本发明所用的种子可以来自任何农作物或植物，包括（但不限于）以下种类：天门冬属、颠茄属、燕麦属、芸苔属、柑桔属、西瓜属、辣椒属、黄瓜属（Cucumis）、南瓜属、胡萝卜属、草莓属、大豆属、棉属、向日葵属、大麦属、天仙子属、萱草属、莴苣属、亚麻属、黑麦草属、番茄属、苹果属、马郁兰、木薯属、苜蓿属、烟草属、稻属、稷属、狼尾草属（Pannesetum）、鳄梨属、豌豆属、梨属、李属、萝卜属、黑麦属、千里光属、白芥属、茄属、高粱属、胡卢巴属、小麦属、葡萄属、豇豆属和玉蜀黍属。在一个特定的实施方案中，所述农作物种子包括芜菁（Brassica rapa）、青菜（Brassica chinensis）和白菜（Brassica pekinensis）。在又另一方面中，本文描述了通过将表面添加剂施用至种有植物或农作物种子的目标土壤区域、或使表面添加剂与该目标土壤区域接触来提高植物或农作物产量的方法。

由于从保护性种皮中萌出的时机对存活和繁殖成功率是至关重要的，因此萌芽是植物生命周期中的关键事件。打破种子休眠的周期时限是该期间的关键。在农业中，发芽促进剂对收获时间有着很大的影响。更快的动力学能使农作物在更短的时间内成熟，这能够缩短农夫或种植者的收获时间并加快耕作循环。更高的发芽率使得可以由給定的种子获得更多的农作物，从而获得更高的产量。

在一个实施方案中，与土壤的表层接触的步骤可以采取这样的形式：向土壤喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在一个实施方案中，以小于200kg表面添加剂/公顷的比率、或者以相当于小于200kg表面添加剂/公顷的比率向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在另一个实施方案中，以小于150kg表面添加剂/公顷的比率、或者以相当于小于150kg表面添加剂/公顷的比率向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在又另一个实施方案中，以小于125kg表面添加剂/公顷的比率、或者以相当于小于125kg表面添加剂/公顷的比率向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在另一个实施方案中，以小于100kg表面添加剂/公顷的比率、或者以相当于小于100kg表面添加剂/公顷的比率向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在另一个实施方案中，以小于90kg表面添加剂/公顷的比率、或者以相当于小于90kg表面添加剂/公顷的比率向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在另一个实施方案中，以小于85kg表面添加剂/公顷的比率、小于75kg表面添加剂/公顷的比率、小于50kg表面添加剂/公顷的比率、小于35kg表面添加剂/公顷的比率、小于25kg表面添加剂/公顷的比率或小于20kg表面添加剂/公顷的比率（或以相当于小于85kg表面添加剂/公顷的比率、小于75kg表面添加剂/公顷的比率、小于50kg表面添加剂/公顷的比率、小于35kg表面添加剂/公顷的比率、小于25kg表面添加剂/公顷的比率、小于20kg表面添加剂/公顷的比率）向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在一些实施方案中，以小于15kg表面添加剂/公顷的比率、或者以相当于小于15kg表面添加剂/公顷的比率向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在其它实施方案中，以小于10kg表面添加剂/公顷的比率、或者以相当于小于10kg表面添加剂/公顷的比率向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。

在一个实施方案中，所述表面添加剂选自聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃、聚酰胺、瓜尔胶、未经过清洗的瓜尔豆胶、经过清洗的瓜尔豆胶、阳离子瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶（CM guar）、羟乙基瓜尔胶（HE guar）、羟丙基瓜尔胶（HPguar）、羧甲基羟丙基瓜尔胶（CMHP guar）、阳离子瓜尔胶、疏水改性的瓜尔胶（HM guar）、疏水改性的羧甲基瓜尔胶（HMCM guar）、疏水改性的羟乙基瓜尔胶（HMHE guar）、疏水改性的羟丙基瓜尔胶（HMHP guar）、阳离子疏水改性的羟丙基瓜尔胶（cationic HMHPguar）、疏水改性的羧甲基羟丙基瓜尔胶（HMCMHP guar）、疏水改性的阳离子瓜尔胶（HM cationic guar）、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、淀粉、玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米、糊精、壳多糖、壳聚糖、藻酸盐组合物、黄原胶、角叉菜胶、肉桂胶、罗望子胶、阳离子纤维素、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、刺梧桐树胶、阿拉伯树胶、果胶、纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、任意前述物质的衍生物或任意前述物质的组合。

在一个实施方案中，所述表面添加剂选自由瓜尔胶、羟丙基瓜尔豆胶、羧甲基瓜尔豆胶、羧甲基羟丙基瓜尔豆胶、以及任意前述物质的组合构成的组。在另一个实施方案中，所述表面添加剂选自瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、或者它们的组合。

本体添加剂和/或表面添加剂可以为水性混合物、或是为干燥或半干燥形式（如颗粒）。应当理解，半干燥是指本体添加剂含有小于15%的水汽或水；而在一些实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于10%的水汽或水；而在其它实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于8%的水汽或水（或溶剂）；而在另外的实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于5%的水汽或水；而在另外的实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于3%的水汽或水；而在其它的实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于2%的水汽或水；而在其它的实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于1%的水汽或水；而在可供选择的其他实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于0.5%的水汽或水；而在其它的实施方案中，半干燥是指本体添加剂含有小于0.1%的水汽或水。

在一个实施方案中，所述本体添加剂选自由瓜尔豆胶、衍生化的瓜尔豆胶(包括(但不限于)但不限于阳离子瓜尔豆胶)、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃、聚酰胺、任意前述物质的衍生物以及任意前述物质的组合。通常，所述本体添加剂为聚丙烯酸。

在另一个方面，表面添加剂或本体添加剂为下式表示的聚合物：

其中n为l至1000的整数；其中R₁包括一个或多个膦酸酯或盐基团、硅酸酯基团、硅氧烷基团、磷酸酯或盐基团、次磷酸酯或盐基团、或是它们的任何组合；R₂-R₃独立地为氢、或者为具有或不具有杂原子的支链、直链或环状C₁-C₆烃基；M⁺可以为任何合适的平衡离子或氢；其中“D”不存在或者表示直链或支链C₁-C₅烃基、C₁-C₅烷氧基、氧代基(-O-)、亚氨基(-NH-)、或被取代的亚氨基(-NR-)，其中R

的整数。在另一个实施方案中，n为40至750的整数。

附图说明

图1示出了通过喷洒表面添加剂的水性混合物而进行的表面处理的图。

图2为示出了蒸发速度(残留的水达到1重量％的时间)作为(0.1％的表面添加剂溶液的)喷洒时间的函数的图。

图3为示出了本体添加剂和表面添加剂各自作为水含量(％)的函数的图。

图4为示出了蒸发速度（mg/s/cm²）作为水含量（%）的函数的图。

图5为示出了在洗过的陕西土壤中，不同本体添加剂的吸水率的图。

图6为示出了在未洗的陕西土壤中，不同本体添加剂的初始吸水率的图。

图7为示出了在洗过的土壤（陕西土壤）中，本体添加剂对蒸发动力学的影响的图，其中蒸发时间为残留的水达到1重量%所需的时间。

图8为示出了在未洗的土壤（陕西土壤）中，本体添加剂对蒸发动力学的影响的图，其中蒸发时间为残留的水达到1重量%所需的时间。

图9为示出了土壤添加剂对多次洗涤循环的抵抗性的图。

图10为示出了第二轮温室发芽研究的图。

图11为示出不同添加剂对青菜（Brassica chinensis）发芽率的影响的图。

图12为示出在灌溉条件2（WC2）下，青菜（Brassica chinensis）发芽率随天数变化的图。

图13为示出在灌溉条件3（WC3）下，青菜（Brassica chinensis）发芽率随天数变化的图。

图14为示出在灌溉条件4（WC4）下，青菜（Brassica chinensis）发芽率随天数变化的图。

图15为示出第四轮自然条件下的发芽研究的图。

具体实施方式

本发明涉及可用以提高植物和农作物发芽率的添加剂，包括：在水胁迫条件之前或过程中，使目标土壤区域的表层与表面添加剂接触，由此所述表面添加剂在所述目标土壤区域上形成层。本发明涉及用于限制由于蒸发而带来的水分损失（即，蒸发控制）的添加剂。许多已知用于控制水分损失的方法和添加剂与本文所要求保护的发明的不同之处在于，这些已知的方法和添加剂主要集中在限制由于排水而带来的水分损失（即，排水控制）。

然而，由于这些方法在避免水分损失的机制上与本文所述的方法不同，因此这些方法在基本原理上不同于本发明所述的方法。然而，应当理解，可以通过蒸发控制和排水控制相结合的方式来控制水分损失（并由此提高目标土壤中植物/农作物的产量）。

水分损失可以归因于蒸腾作用、蒸发或是通过土壤中的排水通道流失。许多抑制由排水而导致的水分损失的已知方法与目标土壤的性质以及当地气候条件相关。例如，美国可耕种和可栽培的土地主要为沙质型。然而，中国和东南亚的土壤大部分为粘土型。粘质土壤的平均粒度较小，因而其孔径也较小，因此粘质土壤通常具有与沙质土壤不同的土壤结构。通常，粘质土壤的平均粒径（D₅₀）小于50μm。典型地，粘质土壤的平均粒径（D₅₀）为约25μm或小于25μm。更典型地，粘质土壤的平均粒径（D₅₀）为约5μm或小于5μm。相反，通常沙质土壤的特征为粒径为100μm至2000μm的圆粒。以下概述了沙质土壤、粘质土壤以及其它类型土壤间的其它区别。

沙质土壤：通常，沙质土壤为砂砾质地，并且由诸如石灰岩、石英、花岗岩和页岩之类的风化岩石形成。沙质土壤可包括足量至大量的有机物质，这使得砂质土壤相对容易耕作。然而，沙质土壤容易过度排水和脱水，并且在保持水分和营养物方面存在问题。

粉质土：通常粉质土被认为是较为肥沃的土壤之一。粉质土一般由矿物质（主要为石英）和细的有机颗粒组成，并且比提供良好排水的沙质土具有更多的营养物。粉质土在干燥时，其具有平滑的质地，并且看上去像黑砂。其不明显的土壤结构意味着其在湿润时易于耕种并且能够良好地保持水分。

粘质（或黏性）土：粘质土在潮湿时通常是粘的、成块且柔软，但是，粘质土在干燥时通常会形成硬块。粘质土由非常细的颗粒构成，几乎没有空隙，因而粘质土难以耕种并且通常排水状况不好，粘质土在春天时也容易积水。蓝色或灰色粘土的透气性较差，并且必须使其变得松散以支持健康的生长。粘质土中的红色表明透气性良好并且为排水良好的“松散”土壤。由于粘土中营养物的水平较高，因此，如果排水合适的话，植物能够良好地生长。

泥炭土：由于泥炭土的酸性抑制了分解过程，因此其通常含有比其它土壤更多的有机物质。与其他许多土壤相比，该类土壤所包含的营养物较少，并且容易过度滞留水分。

壤质土：通常壤质土是由大致40%的砂子、40%的粉砂和20%的粘土构成的组合。壤质土可以涵盖从容易耕种的富含有机物的肥沃土壤到致密压紧的草皮的范围。通常，壤质土可排水但会滞留水汽，并且富含营养物。

白垩土：白垩土通常呈碱性，并且可包含各种大小不同的石头。该类型的土壤能很快变干，并且容易截留诸如铁和锰这样的微量元素。由于这样使得植物不能获得营养物，因此会导致植物生长不良和叶子变黄。通常认为白垩土的品质较差，需要大量施加肥料和其它土壤改良剂。

与沙质土相比，（例如）粘质土中两个相邻颗粒之间的孔径或距离更小，因此由排水而引起的水分损失的问题并不大。由于一些农作物适合种植在水床中，因此在粘质土中，由流失、尤其是蒸发引起的水分损失的问题更为严重。土壤类型间的差别（例如，粘质和沙质间的差别）是许多亚洲国家（如中国南部和东南亚国家）种植在水床中生长的水稻的主要原因。

通常需要用仅轻度渗水或中度渗水的土壤来种植包括水稻在内的耐水型农作物。种植水稻或耐水型植物所需的土壤类型是能够自然地阻碍排水（即，由排水引起的水损失降至最低）的类型。然而，由于上述原因，北美的土壤类型为沙质而非粘质，因此水稻在北美并不可行。而与美国和北美型土壤不同的是，例如在亚洲的许多地方可以发现，粘质土的主要问题是由蒸发引起的水分损失方面的限制。（在美国和北美，由排水或流失引起的水分损失较蒸发引起的水分损失而言更为严重。）然而，应当理解，由蒸发引起的损失不仅限于粘质土，还涉及其它土壤类型，特别是当考虑所有因素时，如当地的气候、海拔、湿度、以及土壤类型和能够水分损失的主要类型的不同土壤类型的分层情况。因此，其它的土壤类型可存在蒸发方面的问题，这些土壤类型包括（但不限于）沙质土、泥炭土、粉质土、白垩土、壤质土或这些土壤的任意组合。

本文描述了一种或多种使不同添加剂接触/混入土壤，以减缓目标土壤区域（即，使用者期望施加所述应用/体系/方法的土壤区域）的水分蒸发动力学的方法。可针对需要减缓蒸发动力学的不同类型的土壤，包括（但不限于）粘质土、沙质土、泥炭土、粉质土、白垩土和壤质土。由以下详细描述显而易见的是，一些实施方案包括使用容易合成的土壤添加剂的方法，并且在一些实施方案中，土壤添加剂能耐受降解或是高度稳定的。

一个实施方案包括在土壤内或土壤之上的两种施用处理，一种为利用表面添加剂的表面处理，另一种为利用本体添加剂的本体处理。在一个实施方案中，对目标土壤区域进行了表面处理以及本体处理，这两种处理同时进行或依次进行。在一些情况下，本体处理和表面处理能够将蒸发动力学降至至多30%。

在一个实施方案中，仅包括对目标土壤区域施加表面处理。在又另一个实施方案中，仅包括对目标土壤区域施加本体处理。

表面处理：使表面添加剂与土壤表面接触或是将表面处理剂施加至土壤表面，表面添加剂由此形成能够减少由蒸发引起的水分损失的层。在一些实施方案中，该层可以是半渗透层。通常，使表面添加剂与土壤表面接触的方式是向土壤表面喷洒水溶液。在不受理论的束缚下，该层可被视为“表壳”，其能够充分地或基本上阻塞位于目标土壤区域表面附近的土壤中的孔。因此，蒸发动力学受到位于土壤表层的添加剂层的影响。

在一个实施方案中，本文所述的表面处理通过使表面添加剂与目标土壤区域的表层接触，从而提高了植物或农作物的发芽率。在一些实施方案中，本文所述的表面处理通过在水胁迫条件之前或过程中使使表面添加剂与目标土壤区域的顶层接触，从而提高了植物或农作物在水胁迫条件下的发芽率。由此，表面添加剂在目标土壤区域上形成层。在一些实施方案中，该层可以为可渗透的、半渗透的。所述方法还可包括使种子接触目标土壤区域以进入或处于目标土壤区域之中。在一个实施方案中，种子位于距离土壤表面小于1mm的深度。在另一个实施方案中，种子位于距离土壤表面小于2mm的深度。在另一个实施方案中，种子位于距离土壤表面小于4mm的深度。在又另一个实施方案中，种子位于距离土壤表面小于5mm的深度。在又另一个实施方案中，种子位于距离土壤表面小于7mm的深度。

所述种子可以为任何可用的或已知的植物或农作物种子。在一个实施方案中，本发明所用的种子属于以下三类中的一类：(1)观赏植物（如玫瑰、郁金香等）、草和非农作物种子；(2)大面积种植的农作物和谷物种子，以及(3)园艺和蔬菜种子。在一个特定的实施方案中，农作物种子选自如下类别或亚类：芜菁（Brassica rapa）、青菜（Brassica chinensis）和白菜（Brassica pekinensis）。

在一个实施方案中，种子为农作物或植物类，其包括（但不限于）：玉米（Zea mays）、芸苔属（如甘蓝型油菜(B.napus)、白菜型油菜(B.rapa)、芥菜(B.juncea)）、紫苜蓿（Medicago sativa）、水稻（Oryzasativa）、黑麦（Secale cereale）、高粱（Sorghum bicolor、Sorghumvulgare）、粟（如珍珠粟(Pennisetum glaucum)、黍(Panicum miliaceum）、谷子（Setaria italica）、龙爪稷（Eleusine coracana））、向日葵（Helianthusannuus）、红花（Carthamus tinctorius）、小麦（Triticum aestivum）、大豆（Glycine max）、烟草（Nicotiana tabacum）、马铃薯（Solanumtuberosum）、花生（Arachis hypogaea）、棉花（Gossypium barbadense、Gossypium hirsutum）、甘薯（Ipomoea batatus）、木薯（Manihotesculenta）、咖啡（Cofea spp.）、椰子（Cocos nucifera）、凤梨（Ananascomosus）、柑橘树（Citrus spp.）、可可（Theobroma cacao）、茶（Camelliasinensis）、香蕉（Musa spp.）、鳄梨（Persea americana）、无花果（Ficus casica）、番石榴（Psidium guajava）、芒果（Mangifera indica）、橄榄（Olea europaea）、番木瓜（Carica papaya）、腰果（Anacardiumoccidentale）、澳洲坚果（Macadamia integrifolia）、杏仁（Prunusamygdalus）、甜菜（Beta vulgaris）、甘蔗（Saccharum spp.）、燕麦、大麦、蔬菜、观赏植物、诸如针叶树和落叶树之类的木本植物、倭瓜、南瓜、大麻、西葫芦、苹果、梨、榅桲、甜瓜、李子、樱桃、桃、油桃、杏、草莓、葡萄、覆盆子、黑莓、大豆、高粱、甘蔗、油菜籽、三叶草、胡萝卜和阿拉伯芥（Arabidopsis thaliana）。

在一个实施方案中，种子为任何蔬菜种类，其包括（但不限于）：番茄（Lycopersicon esculentum）、莴苣（如Lactuca sativa）、菜豆（Phaseolus vulgaris）、利马豆（Phaseolus limensis）、豌豆（Lathyrusspp.）、花椰菜、嫩径花椰菜、芜箐、萝卜、菠菜、芦笋、洋葱、大蒜、胡椒、旱芹以及黄瓜属中的成员（如黄瓜(C.sativus)）、罗马甜瓜(C.cantalupensis)和香瓜(C.melo)）。

在一个实施方案中，所述种子为任何观赏植物种类，其包括（但不限于）：绣球花（Macrophylla hydrangea）、芙蓉（Hibiscusrosasanensis）、矮牵牛花（Petunia hybrida）、蔷薇属（Rosa spp.）、杜鹃花属（Rhododendron spp.）、郁金香属（Tulipa spp.）、水仙属（Narcissus spp.）、石竹（Dianthus caryophyllus）、一品红（Euphorbiapulcherrima）和菊属。

在一个实施方案中，所述种子为任何针叶树种类，其包括（但不限于）：针叶类松树，如火炬松（Pinus taeda）、沼泽松（Pinus elliotii）、西黄松（Pinus ponderosa）、黑松（Pinus contorta）和辐射松（Pinusradiata）、花旗松（Pseudotsuga menziesii）；西部铁杉（Tsugacanadensis）；北美云杉（Picea glauca）；北美红杉（Sequoiasempervirens）；冷杉，如银枞（Abies amabilis）和香胶冷杉（Abiesbalsamea）；以及雪松，如美国西部侧柏（Thuja plicata）和黄扁柏（Chamaecyparis nootkatensis）。

在一个实施方案中，所述种子为任何豆科植物种类，其包括（但不限于）豆类和豌豆。豆类包括瓜尔豆、刺槐豆、胡芦巴、大豆、青刀豆、豇豆、绿豆、利马豆、蚕豆（fava bean）、小扁豆、鹰嘴豆、豌豆、乌头叶菜豆、蚕豆（broad bean）、芸豆、小扁豆、干菜豆等。豆科包括（但不限于）：花生属，如花生；蚕豆属，如小冠花、毛野豌豆、赤豆、绿豆和鹰嘴豆；羽扇豆属，如羽扇豆；车轴草属；菜豆属，如菜豆（common bean）和利马豆；豌豆属，如蚕豆（field bean）；草木犀属，如三叶草；苜蓿属，如苜蓿；莲属，如三叶草；滨豆，如小扁豆；以及紫穗槐。用于本文所述方法的常规饲料和草皮包括但不限于：苜蓿、鸭茅、牛尾覃、黑麦草、小糠草、紫苜蓿、牛角花、三叶草、笔花豆种、罗顿豆、红豆草和红顶草。其它牧草种类包括大麦、小麦、燕麦、黑麦、鸭茅、天竺草、高粱或草皮植物。

在另一个实施方案中，所述种子选自以下农作物或蔬菜：玉米、小麦、高粱、大豆、番茄、花椰菜、萝卜、甘蓝、油菜、莴苣、黑麦草、牧草、水稻、棉花、向日葵等。

在一些实施方案中，水胁迫条件表示在至少2天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在其他实施方案中，表示在至少3天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在其他实施方案中，表示在至少4天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在其他实施方案中，表示在至少5天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在其他实施方案中，表示在至少7天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在其他实施方案中，表示在至少9天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在其他实施方案中，表示在至少10天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在其他实施方案中，表示在至少20天的时间内，目标土壤区域被少于2.6mm（10ml）的水灌溉；在一些实施方案中，缺水条件还表示在30个公历日期间，通过灌溉或自然降水（或两者兼有），目标区域土壤被少于52mm的水灌溉；在另一个实施方案中，目标区域土壤被少于47mm的水灌溉；在另一个实施方案中，目标区域土壤被少于42mm的水灌溉；在又另一个实施方案中，目标区域土壤被少于37mm的水灌溉；在另一个实施方案中，目标区域土壤被少于32mm的水灌溉；在又另一个实施方案中，目标区域土壤被少于27mm的水灌溉；在另一个实施方案中，目标区域土壤被少于22mm的水灌溉；在另一个实施方案中，目标区域土壤被少于11mm的水灌溉；在另一个实施方案中，目标区域土壤被少于7mm的水灌溉；在又另一个实施方案中，目标区域土壤被少于3mm的水灌溉。

本体处理：向土壤容积中引入添加剂。在一个实施方案中，将土壤和添加剂共同大量地混合，并且添加剂阻碍水分迁移至土壤表面以免蒸发。也就是说，本体处理方法阻碍水向上转移，而不是通过堵塞土壤的孔而阻碍水分由于向下排水而损失。由于在压力梯度、毛细流动等的作用下，水分远离添加剂，因此，本体添加剂也可滞留水分，使得水分能够在后期被植物利用。此外，在不受理论的束缚下，在一些实施方案中，本体添加剂（如阳离子瓜尔胶）能够破坏土壤中的毛细管桥，从而防止水汽或水分迁移至土壤表面。

将土壤添加剂投放至土壤之上或之中

可以采用多种方式将土壤添加剂（如本体添加剂或表面添加剂）施用至土壤。

通常，本体添加剂以颗粒的形式被施用至土壤或混入土壤中。这种操作通常是在种植期望的农作物、灌木、植物、草种或其它植物之前通过耕作或是本领域公知的其它方法完成。然而，在一些实施方案中，这种操作在种植农作物、草种或其它植物的同时进行。在其它实施方案中，在种植农作物、草种、灌木、其它植物后施用本体添加剂，例如在种植之后1天、一周或一个月、或是至多7个月施用本体添加剂。应当理解的是，可以在植物生长或生命周期的不同阶段将本体添加剂施用至植物、灌草或地面（仅施用本体添加剂本身，或是与表面添加剂一同施用），而不必局限于在种植之前或是在植物生长的任何一个指定阶段。这使得本发明的使用者能够灵活地确定何时施用本体添加剂，这取决于外部因素，例如干旱和其它气候条件。

在一些实施方案中，将本体添加剂以水性混合物形式施用至或混入土壤中，在该水性混合物中，添加剂被水或者含有其它成分的水性溶液稀释。例如，在一个实施方案中，将本体添加剂引入施加至目标土壤区域或农作物的灌溉水中。通常，本体添加剂被大量的水稀释，或是充分地交联，从而不会发生胶凝。通常，这样的流动性的本体添加剂水性混合物的粘度在1厘泊至200,000厘泊之间。

在其它实施方案中，将本体添加剂施用至位于植被附近的土壤，或将其混入位于植被附近的土壤之中。应当理解的是，可以使用各种施用土壤添加剂的方法。一些方法包括（但不限于）：用加压水在土壤中形成洞，然后利用压缩空气将土壤添加剂引入所述洞中；除去土壤中的小堵塞物（plug）（如高尔夫果岭的通气），并向洞中引入土壤添加剂。其它方法包括分割和暂时挖出部分植被，并将土壤添加剂吹至、或以其他方式施用至位于植被（如草地）下方的土壤。

其它方法还包括将土壤添加剂施用至目标土壤区域的表面，然后混合或是均匀混合所述目标土壤区域，其中所述目标土壤区域包括引入有土壤添加剂的目标土壤区域的表面。例如，在一些实施方案中，目标土壤区域可包括土地面积（如1公顷的农用土地），但是也可包括预定的深度。在一些实施方案中，目标土壤区域所包括的预定深度可为土壤深度小于3英尺；在另一个实施方案中，土壤深度小于2英尺；在另一个实施方案中，土壤深度小于18英寸；在另一个实施方案中，土壤深度小于16英寸；在另一个实施方案中，土壤深度小于12英寸；在另一个实施方案中，土壤深度小于9英寸；在另一个实施方案中，土壤深度小于7英寸；在另一个实施方案中，土壤深度小于5英寸深；在另一个实施方案中，土壤深度小于3英寸；在另一个实施方案中，土壤深度小于2英寸；或者在另一个实施方案中，土壤深度小于1英寸。

可通过多种方式实现混合，所述混合可包括利用犁耕或耕作。（应当理解，一些耕作机配备有能通过孔而将添加剂(主要为肥料)注入下层土的系统。）本发明的任何实施方案可用的耕种技术包括（但不限于）：带状耕作（strip-tilling）、覆盖耕作（mulch-tilling）和垄作（ridge-tilling），并且这些耕作技术可用于初级耕作或是次级耕作中。这种耕作技术可通过使用如下设备中的一种或其任意组合来完成，所述设备包括（但不限于）锄、铲、犁、耙、圆盘犁、掘穴机、旋转式翻土机、深耕铲、垄、成畦翻土机（bed forming tiller）、或压土轮（roller）。

向目标土壤区域施用土壤添加剂的另一种方法为通过投放或喷洒进行施用。一些技术可能类似于施肥技术，其包括（但不限于）：撒播（在种有农作物的田地中的绝大部分或部分进行散布）、定点放置（placement）（在作物或作物行附近以带状或堆状形式施用）、以及使用低容量或高容量喷雾器施用。在上述的实施方案中，据信通过诸如雨水或灌溉之类的水流运送，本体添加剂在目标土壤区域表面下方移动（通常，在大部分实施方案中，本体添加剂保持在根部区域）。

另一方法包括将本体添加剂与土壤预先混合，然后将所述混合物施用至目标土壤区域的表面。在一个实施方案中，预混土壤在目标土壤区域上形成层或形成足够均匀的层，所述层厚度为至少1英寸，或在其它实施方案中为至少2英寸，或在其它实施方案中为至少3英寸，或在其它实施方案中为至少4英寸，或在其它实施方案中为至少6英寸，或在其它实施方案中为至少8英寸。该方法类似于将混合物以均匀或是大致连续的层的形式置于土壤的畦（即目标区域）上“覆盖”技术。

在另一个实施方案中，以预定深度将本体添加剂施用至或是混入目标土壤区域，从而形成“本体添加剂层”。在一些实施方案中，本体添加剂层可为至少1英寸的层；或者在其它实施方案中，为至少2英寸的层；或在其它实施方案中，为至少3英寸的层；或在其它实施方案中，为至少4英寸的层；或在其它实施方案中，为至少6英寸的层；或在其它实施方案中，为至少8英寸的层。将本体添加剂施用至或是混入目标土壤区域后，用一层未处理的土壤或不含本体添加剂的土壤覆盖“本体添加剂层”，以形成自由层（free layer）。据信，在这样的实施方案中，不期望受到理论的束缚，穿过本体添加剂层的本体添加剂可以破坏土壤中的毛细桥，由于这种毛细桥的破坏作用或阻断作用，从而抑制了水汽或水分从本体添加剂层处或从本体添加剂层下方移动至土壤表面或移动至自由层。

在另一个实施方案中，本体添加剂层是通过表面下注射（subsurface injection）的方式将本体添加剂注入本体添加剂层而形成的，由此在所述本体添加剂层的上方存在自由层。这样，覆盖本体添加剂层的自由层不需使用外源土壤或是置换的土壤。事实上，自由层为之前已经存在于目标区域的未处理土壤。

在又另一个实施方案中，本体添加剂封装了要种植的全部或部分种子，或者可供替代的方式是，本体添加剂封装了全部或部分肥料或肥料颗粒。

在不受到理论的束缚下，据信有至少两个因素能解释当本体添加剂（例如，未衍生化的瓜尔胶、PAANa、淀粉）引入到土壤中时蒸发时间延长的原因，这两个因素为：1)初始吸水率和2)蒸发动力学。

初始吸水率：与未经添加剂处理的土壤相比，本体添加剂有助于吸收更多的水并使其滞留在土壤中。由于本体添加剂能进行水合、膨胀并防止水排出，因此本体添加剂起到海绵的作用。

蒸发动力学：据信，与土壤蒸发时间延长相关的第二个因素为土壤内部结构的改变，其中在该土壤的内部结构中，土壤中的水汽依靠毛细作用被带到或是被拖至表面（即，蒸发界面），并通过蒸发而损失。添加剂能阻塞土壤中的孔，从而能减缓水分运送至蒸发界面。

在一些实施方案中，将表面添加剂以流动的形式施用至目标土壤区域。通常，表面添加剂以小于5重量%（重量百分比）的浓度分散在水中。在一些实施方案中，表面添加剂以小于2重量%的浓度分散在水中。在一些实施方案中，表面添加剂以小于1重量%的浓度分散在水中。在一些实施方案中，表面添加剂以小于0.5重量%的浓度分散在水中。在一些实施方案中，表面添加剂以小于0.4重量%的浓度分散在水中。在一些实施方案中，表面添加剂以小于0.3重量%的浓度分散在水中。在其它实施方案中，表面添加剂以小于0.1重量%的浓度分散在水中。通常将表面添加剂的水性混合物喷洒至目标土壤区域。可使用灌溉用泵、喷杆等，但是可采用任何已知用于向农业用地施用液体或喷雾的方法。在一些实施方案中，向目标土壤区域施用水性混合物的持续时间为约4秒（0.4%的浓度施用4秒相当于65kg/公顷）。在一些实施方案中，向目标土壤区域施用水性混合物的持续时间等于或小于10秒。在其它实施方案中，向目标土壤区域施用水性混合物的持续时间等于或小于2秒。

在一些实施方案中，以小于150kg表面添加剂/公顷的速度或与之相当的速度向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在又另一个实施方案中，以小于约125kg表面添加剂/公顷的速度或与之相当的速度向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在另一个实施方案中，以小于100kg表面添加剂/公顷的速度或与之相当的速度向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在另一个实施方案中，以小于90kg表面添加剂/公顷的速度或与之相当的速度向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在又另一个实施方案中，以小于85kg表面添加剂/公顷、小于75kg表面添加剂/公顷、小于50kg表面添加剂/公顷、小于每公顷35kg表面添加剂/公顷、小于25kg表面添加剂/公顷或小于20kg表面添加剂/公顷的速度或与之相当的速度向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在一些实施方案中，以小于15kg表面添加剂/公顷的速度或与之相当的速度向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在其它实施方案中，以小于10kg表面添加剂/公顷的速度或与之相当的速度向目标土壤区域喷洒含有表面添加剂的水性混合物。在一些实施方案中，所述含有表面添加剂的水性混合物可以包含其它成分。

应当理解，与本体添加剂类似，可在植物生长的不同阶段将表面添加剂（表面添加剂本身，或是与本体添加剂一同）施用至植物、灌草或地面。这使得使用者能够灵活决定何时施用表面添加剂，所期望的施用时间取决于外部因素（例如，干旱和其它气候条件）。

适合用作水性混合物中其他成分的化合物可以包括用于农业害虫防治的化合物，其包括（例如）：除草剂、植物生长调节剂、植物干燥剂、杀真菌剂、杀菌剂、抑菌剂、杀虫剂和驱虫剂。合适的杀虫剂包括（例如）：三嗪类除草剂；磺酰脲类除草剂；尿嘧啶；尿素类除草剂；乙酰苯胺类除草剂；以及有机膦类除草剂，如草甘磷的盐或酯。合适的杀真菌剂包括（例如）：次氮基肟杀真菌剂；咪唑类杀真菌剂；三唑类杀真菌剂；亚磺酰胺类杀真菌剂；二硫代氨基甲酸酯类杀真菌剂；氯代芳烃；以及二氯苯胺类杀真菌剂。合适的杀虫剂包括（例如）：氨基甲酸酯杀虫剂；有机硫代磷酸酯杀虫剂；以及全氯代有机杀虫剂，如甲氧氯。合适的杀螨剂包括（例如）：丙炔基亚硫酸酯；三氮杂戊二烯杀螨剂；氯代芳烃杀螨剂，如四氯杀螨砜；以及二硝基苯酚杀螨剂，如乐杀螨。其它成分可包括辅助剂、表面活性剂和肥料。

土壤添加剂：合成聚合物、天然聚合物

在一个实施方案中，本体添加剂和/或表面添加剂包括一种或多种合成聚合物、天然聚合物或是它们的衍生物。对所述聚合物没有特别的限制，其可为均聚物以及由任何可聚合单体制成的无规聚合物、或嵌段共聚物、或其它类型的共聚物。

在一个实施方案中，可聚合单体通常为具有羧基、磺酸酯或盐基、膦酸酯或盐基等的水溶性可带电单体。在一个实施方案中，具有一个或多个羧基的可聚合单体包括（但不限于）丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、山梨酸、马来酸、衣康酸、肉桂酸、其盐等、或它们的酸酐（马来酸酐等）。这些可聚合单体盐的平衡离子包括任何合适的平衡离子，其包括（但不限于）烷基铵阳离子、钠阳离子、钙阳离子、钾阳离子、钡阳离子、锂阳离子、镁阳离子、铵阳离子等。

可聚合单体还包括中性的、通常为水溶性的单体、或者为亲水性单元前体的单体，例如可自由基聚合的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯醇、烯丙醇、乙酸乙烯酯、含甜菜碱的乙烯基单体（包括但不限于羧基甜菜碱和磺基甜菜碱）和其它烯键式不饱和单体。聚合物网络还可包括通过诸如缩聚、阴离子聚合、阳离子聚合、开环聚合、配位聚合、置换聚合等其它聚合技术得到的组分聚合物（component polymer），可列举的有：聚氧化烯烃（包括但不限于聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃）、聚甘油、聚胺、聚酯、聚酰胺、任何上述物质的衍生物和/或任何上述物质的共聚物。甲基(丙烯酰胺基)类：如MAPTAC（甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化铵）；烯丙基类，如DADMAC（二烯丙基二甲基氯化铵)；乙烯基类：N-乙烯基甲酰胺（乙烯胺前体)、或苯乙烯基三甲基氯化铵；甲基(丙烯酸)类：如甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。

在一个示例性实施方案中，合成聚合物包括（但不限于）聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃和聚酰胺。例如，膦酸酯或盐封端的聚合物可以为本文所述的含有膦酸酯或盐或者磷酸酯或盐封端的基团的任意聚合物或共聚物。

在另一个实施方案中，所述表面添加剂或本体添加剂为下式表示的聚合物：

或是它们的任何组合；R₂-R₃独立地为氢、或者为具有或不具有杂原子的支链、直链或环状C₁-C₆烃基；M⁺可以为任何合适的平衡离子或氢；其中“D”不存在或者表示直链或支链C₁-C₅烃基、C₁-C₅烷氧基、氧代基(-O-)、亚氨基(-NH-)、或被取代的亚氨基(-NR-)，其中R为C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、C₁-C₆羟烷基、C₁-C₆烷氧基烷基或C₁-C₆烷基烷氧基。在另一个实施方案中，n为1至5000的整数。在另一个实施方案中，n为1至1000的整数。在又另一个实施方案中，n为10至3000的整数。在另一个实施方案中，n为40至750的整数。

所述表面添加剂和/或本体添加剂可为任何合适的多糖，包括(但不限于)半乳甘露聚糖聚合物、瓜尔豆胶(洗过或未洗的瓜尔豆胶)、衍生化的瓜尔胶、淀粉、糊精、壳多糖/壳聚糖、藻酸盐组合物、肉桂胶、他拉胶、黄原胶、刺槐豆胶、角叉菜胶、刺梧桐树胶阿拉伯树胶、透明质酸、琥珀酰聚糖、果胶、结晶多糖、支链多糖、纤维素、以及它们的其它衍生物(如离子化和/或非离子化的衍生物)、以及任意前述物质的其它衍生物。

在一个实施方案中，所述衍生化的瓜尔胶包括(但不限于)阳离子羟丙基瓜尔胶；羟烷基瓜尔胶，包括羟乙基瓜尔胶(HE guar)、羟丙基瓜尔胶(HP guar)、羟丁基瓜尔胶(HB guar)和更高级的羟烷基瓜尔胶；羧烷基瓜尔胶，包括羧甲基瓜尔胶(CM guar)、羧丙基瓜尔胶(CP guar)、羧丁基瓜尔胶(CB guar)和更高级的烷基羧基瓜尔胶；瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、或羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵。例如Jaguar HP为羟丙基瓜尔胶。

阳离子化可通过以下方式实现：

1)通过使上述单体进行聚合反应，并直接接枝至多糖链上。如PQ4=与聚(DADMAC)接枝的羟乙基纤维素；

2)通过迈克尔加成反应与上述单体之一接枝；

3)与本领域技术人员已知的试剂接枝：卤化物（Quat188、quab342）、环氧化物（quab151）、酸性氯化物、羧酸、或酯或酸酐、具有对多糖和阳离子基团的反应性基团的胺（三烷基铵，如三甲基铵）。

在一个特定的实施方案中，衍生化的瓜尔胶包括（但不限于）：羧甲基瓜尔胶（CM guar）、羟乙基瓜尔胶（HE guar）、羟丙基瓜尔胶（HP guar）、羧甲基羟丙基瓜尔胶（CMHP guar）、阳离子瓜尔胶、疏水改性的瓜尔胶（HM guar）、疏水改性的羧甲基瓜尔胶（HMCMguar）、疏水改性的羟乙基瓜尔胶（HMHE guar）、疏水改性的羟丙基瓜尔胶（HMHP guar）、阳离子疏水改性的羟丙基瓜尔胶（cationicHMHP guar）、疏水改性的羧甲基羟丙基瓜尔胶（HMCMHP guar）和疏水改性的阳离子瓜尔胶（HM cationic guar）。

在疏水改性或非疏水改性的阳离子瓜尔胶中，阳离子基团为带有三个基团的季铵基，所述三个基团可相同或不同，并且选自氢、含有1至22个碳原子（更特别为1至14个碳原子，并且有利地为1至3个碳原子）的烷基基团。平衡离子为卤素，其一个实施方案为氯。

在阳离子多糖（如瓜尔胶）衍生物的情况下，在一个实施方案中，羟烷基化的程度（摩尔取代度或MS）在0至1.2之间，在另一个实施方案中为0至1.7之间，在另一个实施方案中为0至2之间，在另一个实施方案中为0至3之间。在一个实施方案中，取代度（DS）为0至3之间，通常为0至2之间，更通常为0.01至1之间，甚至更通常为0.01至0.6之间。

在阳离子瓜尔胶衍生物中，可特别列举的有：Agrho ExPol2（瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，DS=0.05至0.15，重均分子量(Mw)为1,000,000至2,000,000）；Agrho ExPol3（瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，DS=0.05至0.15，重均分子量(Mw)为100,000至500,000）；以及AgrhoExPol1（羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，DS=0.05至0.15，MS=0.4至0.8，重均分子量（Mw)为1百万至2百万）。在一个实施方案中，通常使用的多糖为阳离子瓜尔胶或羟丙基化的阳离子瓜尔胶粉末。

合适的纤维素的例子包括（但不限于）羟基纤维素、羟烷基纤维素（包括羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素）、羧甲基纤维素、纤维素醚和其他改性纤维素。

在一个特定的实施方案中，纤维素醚包括羟乙基纤维素（HEC）、羟丙基纤维素（HPC）、水溶性乙基羟乙基纤维素（EHEC）、羧甲基纤维素（CMC）、羧甲基羟乙基纤维素（CMHEC）、羟丙基羟乙基纤维素（HPHEC）、甲基纤维素（MC）、甲基羟丙基纤维素（MHPC）、甲基羟乙基纤维素（MHEC）、羧甲基甲基纤维素（CMMC）、疏水改性的羧甲基纤维素（HMCMC）、疏水改性的羟乙基纤维素（HMHEC）、疏水改性的羟丙基纤维素（HMHPC）、疏水改性的乙基羟乙基纤维素（HMEHEC）、疏水改性的羧甲基羟乙基纤维素（HMCMHEC）、疏水改性的羟丙基羟乙基纤维素（HMHPHEC）、疏水改性的甲基纤维素(HMMC）、疏水改性的甲基羟丙基纤维素（HMMHPC）、疏水改性的甲基羟乙基纤维素（HMMHEC）、疏水改性的羧甲基甲基纤维素（HMCMMC）、阳离子羟乙基纤维素（cationic HEC）和阳离子疏水改性的羟乙基纤维素（cationicHMHEC）。优选的纤维素醚为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和阳离子羟乙基纤维素。

在疏水改性或非疏水改性的阳离子纤维素的情况下，阳离子基团为带有三个基团的季铵基，所述三个基团可相同或不同，并且选自氢、含有1至10个碳原子（更特别为1至6个碳原子，并且有利地为1至3个碳原子）的烷基基团。平衡离子为卤素，其一个实施方案为氯。

合适的淀粉来源的例子包括（但不限于）玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米和改性淀粉。改性淀粉的例子包括糊精化淀粉、水解淀粉、氧化淀粉、交联淀粉、烷基化淀粉、羟烷基化淀粉、乙酰化淀粉、分级淀粉（fractionated starch）（例如直链淀粉和支链淀粉）和物理改性淀粉（其中包括阳离子淀粉）等。

在一个实施方案中，土壤添加剂组合物由任何适合的天然聚合物、合成聚合物或其组合、以及无机材料（通常为多孔无机材料）构成。适合的无机材料包括（但不限于）粘土、硅藻、硅酸盐、二氧化硅、碳酸盐、石膏及其任何组合。这类无机材料可为多孔材料或非多孔材料，在一个实施方案中，这些无机材料被用以增强本体添加剂或表面添加剂的功效。

在一个实施方案中，所述本体添加剂或表面添加剂为重均分子量在约5,000道尔顿和500,000道尔顿之间的聚合物。在另一个实施方案中，所述土壤添加剂为重均分子量在约200,000道尔顿和1,000,000道尔顿之间的聚合物。在又另一个实施方案中，所述土壤添加剂为重均分子量在约500,000道尔顿和1,500,000道尔顿之间的聚合物。在另一个实施方案中，所述土壤添加剂为重均分子量在约800,000道尔顿和2,000,000道尔顿之间的聚合物。在另一个实施方案中，所述土壤添加剂为重均分子量最高达约5,000,000道尔顿的聚合物。在另一个实施方案中，所述土壤添加剂为重均分子量最高达约25,000,000道尔顿的聚合物。在另一个实施方案中，所述土壤添加剂为重均分子量最高达约50,000,000道尔顿的聚合物。在一个特定的实施方案中，本发明的表面添加剂的重均分子量小于约1,000,000道尔顿。在另一个特定的实施方案中，本发明的表面添加剂的重均分子量在约1,200,000道尔顿和1,900,000道尔顿之间。

所述聚合物可为交联的或非交联的、或是可在某种程度上为二者的组合。所用的交联剂可以包括但不限于铜化合物、镁化合物、硼砂、乙二醛、锆化合物、钛化合物（例如，四价钛化合物，如乳酸钛、苹果酸钛、柠檬酸钛、乳酸铵钛、钛的多羟基络合物、三乙醇胺钛和乙酰丙酮合钛）、钙化合物、铝化合物（例如，乳酸铝或柠檬酸铝）、对苯二醌、二元羧酸和它们的盐、亚磷酸盐化合物和磷酸盐化合物。在另一个实施方案中，交联剂为含有多价离子的化合物或是多价离子的混合物，例如，所述多价离子为（但不限于）硼或金属（例如，铬、铁、铝、钛、锑和锆）。

表面添加剂或本体添加剂为表面活性剂

在一些实施方案中，表面添加剂和/或本体添加剂可以为两性离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、两性表面活性剂或阳离子表面活性剂。在一个实施方案中，表面添加剂或本体添加剂为一种或多种阳离子表面活性剂，其为带有正电荷（与所述表面活性剂的亲水部分相关）的离子表面活性剂化合物。合适的阳离子表面活性剂可选自伯胺盐、仲胺盐或叔胺盐、可任选的聚乙氧基化脂肪胺盐、季铵盐，如四烷基氯化铵或四烷基溴化铵、烷基氨基烷基氯化铵或烷基氨基烷基溴化铵、三烷基苯甲基氯化铵或三烷基苯甲基溴化铵、三烷基羟烷基氯化铵或三烷基羟烷基溴化铵、烷基吡啶氯化物或烷基吡啶溴化物、具有阳离子性的咪唑啉衍生物和胺氧化物。

在另一个实施方案中，合适的阳离子表面活性剂的例子包括下式(I)表示的化合物：

其中：

R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地为氢、有机基团、烃基，条件是R₁、R₂、R₃和R₄中的至少一个不为氢。

X^-为阴离子。

合适的阴离子包括（例如）：氯离子、溴离子、甲基硫酸根、乙基硫酸根、乳酸根、糖精阴离子、乙酸根或磷酸根。如果R₁、R₂、R₃和R₄基团中的一者到三者为氢，则可以将该化合物称为胺盐。阳离子胺盐的一些例子包括聚乙氧基化(2)油胺/硬脂胺、乙氧基化牛油胺、椰油烷基胺、油胺和牛油烷基胺。

对于季铵化合物而言，R₁、R₂、R₃和R₄可各自独立地为相同或不同的有机基团，或者，R₁、R₂、R₃和R₄基团中的一者可以与另一者结合，并与它们所连接的氮原子一起形成杂环，但是可不为氢。合适的有机基团包括（例如）烷基、烷氧基、羟烷基和芳基，这些基团均可进一步被其它有机基团取代。合适的季铵化合物包括单烷基胺衍生物、二烷基胺衍生物和咪唑啉衍生物。

适宜的单烷基胺衍生物包括（例如）：十六烷基三甲基溴化铵（也称为CETAB或西曲溴铵）、十六烷基三甲基氯化铵（也称为西曲氯铵）、十四烷基三甲基溴化铵（也称为肉豆蔻基三甲基溴化铵或Quaternium-13）、十八烷基二甲基苄基氯化铵（也称为硬脂氯化物）、油基二甲基苄基氯化铵（也称为油基苄基二甲基氯化铵）、十二烷基/十四烷基三甲基甲硫酸铵（也称为椰油基三甲基铵甲硫酸盐）、十六烷基-二甲基-(2)羟乙基磷酸二氢铵（也称为羟乙基鲸蜡基二甲基磷酸铵）、巴西棕榈油酰氨基丙基二甲基氯化铵（bassuamidopropylkonium chloride）、椰油基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、麦胚芽油脂酰胺丙基苄基二甲基氯化铵、硬脂基辛基二甲基硫酸甲酯铵、异硬脂酰胺丙基苄基二甲基氯化铵、二羟丙基PEG-5亚油基氯化铵、PEG-2硬脂基甲基氯化铵、Quaternium18、Quaternium80、Quaternium82、Quaternium84、山嵛基三甲基氯化铵、二甲基双十六烷基氯化铵、山嵛基三甲基铵甲基硫酸盐、牛脂基三甲基氯化铵和山嵛酰胺丙基乙基二甲基铵乙基硫酸盐。

适宜的二烷基胺衍生物包括（例如）：双十八烷基二甲基氯化铵、二甲基双十六烷基氯化铵、硬脂基辛基二甲基硫酸甲酯铵、二(氢化棕榈油脂酰乙基)羟乙基甲铵甲基硫酸盐、二棕榈酰氧乙基羟乙基甲基铵甲基硫酸盐、二油酰乙基羟乙基甲基铵甲基硫酸盐、羟丙基双硬脂基二甲基氯化铵及其混合物。

适宜的咪唑啉衍生物包括（例如）：异硬脂基苄基咪唑氮鎓氯化物、椰油基苄基羟乙基咪唑啉氮鎓氯化物、椰油基羟乙基咪唑啉氮鎓PG-氯化物磷酸酯、Quaternium32、硬脂基羟乙基咪唑啉氮鎓氯化物及其混合物。

聚合物的制备方法

存在多种制备聚合物（即,本体添加剂和表面添加剂）的方法。在美国专利文献No.5,202,400中记载了制备合适的合成聚合物的方法。可通过自由基聚合反应、缩聚反应、阴离子聚合反应、阳离子聚合反应、开环聚合反应、配位聚合反应和易位聚合反应等制备聚合物。合适的自由基聚合反应方法的例子包括（但不限于）溶液聚合法、乳液聚合法、悬浮聚合法、反相悬浮聚合法、薄膜聚合法和喷雾聚合法等。可通过达到合适的聚合条件和/或随后进行的研磨来控制粒径。制备合适的天然聚合物衍生物的方法通常也是本领域公知的。美国专利公开No.20030027787和美国专利文献No.5,532,350中描述了多糖的交联法。

实施例

实验–表面添加剂和/或本体添加剂的作用

通常，用土壤添加剂处理土壤样品（本体处理或表面处理），然后将该土壤样品放到天平上的容器（培养皿或塑料瓶）中。在一些情况下，为了加速蒸发过程，使经处理的土壤暴露于位于附近的风扇和灯（例如，100W）下，从而保证土壤表面处于约30℃至约60℃的恒定加热的温度下。通常，土壤表面处于约35℃至约45℃的恒定加热温度。可手工记录或是在计算机的辅助下自动记录一定时间段内的重量损失。

用于本体处理的样品制备通常如下：

1.向土壤样品中引入本体添加剂；

2.通过摇动或搅拌（如，用匙子搅拌）混合已处理的土壤样品；

3.将已处理的土壤样品转移至薄膜袋或半透袋；

4.将所述薄膜袋在浸渍盘中浸渍30分钟直至大致饱和；

5.从浸渍盘中取出薄膜袋，并使薄膜袋中多余的水渗出；以及

6.将饱和的已处理土壤样品从薄膜袋中移至培养皿中，并根据上述方式测量作为时间的函数的水分损失（由水分损失动力学数据计算蒸发速率）。

用于表面处理的样品制备通常如下：

1.土壤样品容纳在底部或底部附近有洞或孔的容器中，将表面添加剂的水性混合物喷洒至所述土壤样品，从而使表面添加剂形成表层；

2.将容器底部在浸渍盘中放置约30分钟直至大致饱和；

3.将容器从浸渍盘中取出，并使多余的水从容器中渗出；以及

4.根据上述方式测量作为时间的函数的水分损失（由水分损失动力学数据计算蒸发速率）。

向土壤样品表面喷洒0.1重量%的水溶液。当用0.1重量%的JaguarS（洗过的非改性瓜尔豆胶，罗地亚公司）的水溶液喷洒来自陕西省（shaanxi Province）（中国）的天然粘质土时，水分蒸发动力学降低了30%。参照图1，示出了喷洒时间对挥发动力学的影响。如图1所示，相对于经过表面处理的土壤，没有经过表面处理的土壤所表现出的持水量时间最短。0.4%的本体添加剂示出其持水量时间相对最长。

有利的是，（在农作物栽培之前、栽培过程之中或之后）通过喷洒将混合物施用至土地。通过喷雾的形式，可引入并同时使用杀虫剂、肥料、其它活性剂/辅助剂。在一个实施方案中，使用了4秒的喷洒时间，这样在水分蒸发动力学降低方面具有最佳的效率。如图2所示，当向土壤施用这些条件时（阈值：1重量%的剩余水分），获得了30%的改进。如果测量达到1重量%的剩余水分的阈值时的蒸发时间，获得了40%的改进。在实验室的温度和风力条件（表面温度=45℃，土壤表面有微风循环）下，一天中蒸发的总水量为4.25cm（总蒸发速度为4.25cm/天，相当于具有非常热的温度条件的区域）。在施用JaguarS（1重量%）溶液后，总蒸发速度为3.35cm/天（提高了约20%）。表面处理应用中每公顷所使用的表面添加剂（Jaguar S）为约50Kg（成本约50美元/公顷），这符合农业和耕作的要求。

对于用本体添加剂对土壤进行本体处理，将表面0-20cm的土壤与一种或多种本体添加剂均匀混合。在一个实施方案中，添加剂的施用及其与土壤的混合是通过引入固体形式（粉末或颗粒）的添加剂而进行的。可在向土壤中播种之前引入添加剂，和/或与肥料和其它活性剂一起引入添加剂。添加剂的常用引入浓度的范围在10^-4重量%至0.5重量%之间。

参照图3和图4，当向土壤引入0.4重量%的瓜尔胶（Jaguar S）时，Jaguar S表现出能够以因数3使蒸发动力学降低。图3利用未处理的陕西土壤对本体处理（利用本体添加剂）和表面处理（利用表面添加剂）进行了对比。本文用于实验的数种添加剂为：PolyEthyleneOxyde（PEO，Mw=20,000g/摩尔）；PolyEthyleneOxyde（PEO，Mw-1,000g/摩尔）；Aquarite ESL（罗地亚公司，磷酸酯封端聚合物）；淀粉（购自上海超市的市售面粉）；Jaguar S（罗地亚公司）；Agrho ExPol1（羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵）；聚丙烯酸酯（PAA，Mw=1,000,000g/摩尔，商品名：KL-300，中国供应商）；聚丙烯酸酯（PAA，Mw=3,000,000g/摩尔，商品名：KL-120B，中国供应商）。

如上所述，初始吸水时，相比于不含添加剂的未处理土壤，本体添加剂有助于土壤吸附并滞留更多的水分。添加剂起到海绵的作用，并防止水分流失。图5的图示出了不同添加剂所得到的土壤中初始吸附水分的增量。所有添加剂均在相同条件下以0.4重量%的浓度用于洗过的陕西土壤中。可以看出相比于未处理土壤，Jaguar S表现出约25%的保水量。参照图6，在未洗的土壤中，高分子量的PAANa（KL-120B）的表现优于Jaguar S。

如上面所阐述的，据信，与土壤蒸发时间延长相关的第二个因素为土壤内部结构的改变，其中在该土壤的内部结构中，土壤中的水汽依靠毛细作用被带到或是被拖至表面（即，蒸发界面），并通过蒸发而损失。添加剂能阻塞土壤中的孔，从而能减缓水分运送至蒸发界面。在以下图中，对于第二因素，如图7和8所示，我们示出了未改性的瓜尔胶和改性的瓜尔胶能够削弱在洗过的土壤和未洗的土壤中的蒸发。

参照图9，图9为示出用作表面添加剂的Jaguar S（洗过的未改性瓜尔豆胶）的稳定性或耐水性的图。我们惊讶地发现，瓜尔豆胶具有引人注目的保水性。当向目标土壤区域的表面喷洒该添加剂时，在若干次循环后，其保水能力的损失极低。另外，添加剂形成的层不容易发生物理降解，其中所述物理降解为在连续的降雨和干燥循环后，聚合物溶解于水中并使半透层不稳定。因此，可以在目标土壤区域上形成具有高稳定性或对物理降解具有高稳定性的半渗透表层。图9中示出了Jaguar S能耐受不同的降雨/干燥循环，并且已经证实半渗透层（膜）在至多达六次循环（水洗）下都能保持稳定。

实验–表面添加剂对发芽率的影响

对于第一轮、第二轮和第三轮周期实验，通常按照如下方式制备用于表面处理的样品：

1：将种子放入干燥的土壤中表面以下1mm处。

2：向土壤表面喷洒聚合物（如Agrho ExPol1之类的聚合物）水溶液。

3：将瓶浸入水中（30分钟）。

4：滤去多余水分。

5：将瓶放在温室中开始育苗。

对于第四轮周期实验，通常如下制备用于表面处理的样品：

1：将干燥的土壤浸入水中（30分钟）。

2：滤去多余水分。

3：将种子放入湿润的土壤中表面以下1mm处。

4：向土壤表面喷洒聚合物（如Agrho ExPol1之类的聚合物）水溶液。

5：将瓶放在自然条件（日光和室温，并开始育苗）下。

参照图10，该图示出了在土壤表面喷洒0.4重量%的表面添加剂的水溶液，其中种子处于土壤内1mm的深处。灌溉条件如下：

-在3个实验方案中对所有样品每天浇水10mL。

-在每个实验方案中使用5个瓶，每个瓶中有110g的土壤。

-该研究是在不使用肥料的条件下进行的，仅包括土壤、水、种子和添加剂（某些样品中需要），从而简化模型。

-所有种子均种在土壤表面以下1mm处。

-温室中的温度保持在25℃。

在上述方法中，相比于对照样品（不含土壤添加剂），观察到Agrho ExPol1（阳离子瓜尔胶）使青菜种子产生了更快的发芽动力学和最高的最后发芽率。该测试中使用的土壤来自陕西省并且属于粘质土类型。在最初的10天，青菜种子以不同的动力学发芽。表面喷有12.5mL Agrho ExPol1的水溶液（Agrho ExPol1(1)；水溶液中含有0.05g的Agrho ExPol1）的样品表现出最快的发芽动力学，这表明Agrho ExPol1添加剂能够加快青菜种子的发芽势。促进播种的性能也取决于添加剂的浓度。如果剂量升高一倍（Agrho ExPol1(2)；水溶液中含有0.1g的Agrho ExPol1），其表现仍高于对照土壤，但是低于Agrho ExPol1(1)样品。Agrho ExPol1(1)和Agrho ExPol1(2)的最终发芽率分别为70%和50%，而对照土壤仅为35%。土壤的表面积为约30cm²，这相当于Agrho ExPol1(1)和Agrho ExPol1(2)的剂量分别接近约150kg/公顷和约300kg/公顷。

在充分的灌溉条件下（每天浇水10mL）进行发芽测试，以排除发芽期间缺水的影响。农作物一旦更快地发芽，就可以更快地生长。在第10天，观察到经处理的样品Agrho ExPol1(1)和Agrho ExPol1(2)长得更高，并且显得更健康。

参照图11，对不同实验方案，将第1周中发芽农作物（青菜）的数目绘制为天数的函数。

灌溉条件：

-在3个实验方案中对所有样品每天浇水10mL。

-在每个实验方案中使用5个瓶，每个瓶中有50g土壤。

-该研究是在不含肥料的条件下进行的，仅包括土壤、水、种子和添加剂（某些样品中需要），从而简化模型。

-添加剂的剂量为约150kg/公顷至约175kg/公顷。

-所有种子均种在土壤表面以下1mm处。

-将温室中的温度保持在25℃。

再次参照图11，观察到相比于对照例以及非阳离子瓜尔胶或未衍生化的瓜尔胶（例如，分别为Jaguar HP和Jaguar S），阳离子瓜尔胶（如Agrho ExPol1和Agrho ExPol2，以及Agrho ExPol3）表现出更高的发芽动力学和发芽率。

参照图12至14，还在不同的灌溉条件下测试了Agrho ExPol1的发芽率提高（即，播种增加）性能。灌溉条件2（WC2）每3天提供25mL水。灌溉条件3（WC3）每4天提供25mL水。灌溉条件4（WC4）每5天提供25mL水。从图12至14中可以看到，相比于对照例，在所有灌溉条件下，Agrho ExPol1均都能够提高发芽动力学以及最终发芽率。在充分灌溉的条件下，认为添加剂对种子起到刺激剂的作用。在苛刻的灌溉条件下，添加剂能通过降低蒸发速度来保留土壤中的水分，并同时刺激种子发芽。

参照图15，对第4轮实验，将发芽的农作物（青菜）的数目绘制为天数的函数。两种处理为来自陕西的对照土壤、表面喷有.04g的Agrho ExPol1。剂量为大约100kg/公顷。

灌溉条件：

-在3个实验方案中对所有样品每天浇水10mL。

-每种处理中使用45个种子。

-在每种处理中使用3个瓶，每个瓶中有100g土壤。

-该研究是在不使用肥料的条件下进行的。所有种子均种在土壤表面以下1mm处。

-该测试在自然条件下（日光和室温，约20℃）进行（用来自与图10相关种子中的不同批次的种子）。

再次参照图15，观察到相比于对照样品（不含土壤添加剂），在自然条件下（相比于图10的温室条件下），Agrho ExPol1（阳离子瓜尔胶）能为青菜种子带来更快的发芽动力学和最高的最终发芽率。

应当理解，除了本文中明确描述的实施方案之外的其他实施方案也在本权利要求书的精神和范围内。因此，本文所述的发明并不由上述说明限定，而是与权利要求书的全部范围一致，从而涵盖了任何和全部等同的组合物和方法。

Claims (30)

1.一种减少土壤中水分蒸发的方法，该方法包括：

向目标土壤区域引入本体添加剂；以及

使目标土壤区域的表层与表面添加剂接触。

2.权利要求1所述的方法，其中所述向目标土壤区域引入本体添加剂的步骤包括：向所述目标土壤区域的表面施用所述本体添加剂，然后将所述本体添加剂以预定深度混入所述目标土壤区域。

3.权利要求1所述的方法，其中所述向目标土壤区域引入本体添加剂的步骤包括：

制备包含所述本体添加剂和预混土壤的混合物，随后使所述混合物与目标土壤区域接触。

4.权利要求1所述的方法，其中所述土壤选自由粘质土、沙质土、粉质土、泥炭土、壤质土、白垩土以及它们的任意组合构成的组。

5.权利要求1所述的方法，其中所述土壤为粘质土。

6.权利要求1所述的方法，其中所述土壤为这样的土壤，该土壤的特征为平均粒径（D₅₀）小于或等于约50μm、或25μm、或5μm。

7.权利要求1所述的方法，其中与土壤的所述表层接触包括向所述土壤喷洒包含所述表面活性剂的水性混合物。

8.权利要求7所述的方法，其中所述水性混合物还包含辅助剂、表面活性剂、肥料、杀虫剂、或任意前述物质的组合。

9.权利要求1所述的方法，其中所述本体添加剂为半干燥形式。

10.权利要求1所述的方法，其中所述本体添加剂选自由以下物质构成的组：未洗的瓜尔豆胶、洗过的瓜尔豆胶、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃、聚酰胺、任意前述物质的衍生物以及任意前述物质的组合。

11.权利要求1所述的方法，其中所述本体添加剂为聚丙烯酸。

12.权利要求1所述的方法，其中所述表面添加剂选自聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃、聚酰胺、瓜尔胶、未洗的瓜尔豆胶、洗过的瓜尔豆胶、阳离子瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶（CM guar）、羟乙基瓜尔胶（HE guar）、羟丙基瓜尔胶（HP guar）、羧甲基羟丙基瓜尔胶（CMHP guar）、阳离子瓜尔胶、疏水改性的瓜尔胶（HM guar）、疏水改性的羧甲基瓜尔胶（HMCMguar）、疏水改性的羟乙基瓜尔胶（HMHE guar）、疏水改性的羟丙基瓜尔胶（HMHP guar）、阳离子疏水改性的羟丙基瓜尔胶（cationicHMHP guar）、疏水改性的羧甲基羟丙基瓜尔胶（HMCMHP guar）、疏水改性的阳离子瓜尔胶（HM cationic guar）、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、淀粉、玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米、糊精、壳多糖、壳聚糖、藻酸盐组合物、黄原胶、角叉菜胶、刺梧桐树胶、阿拉伯树胶、果胶、纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、阳离子羟乙基纤维素、阳离子淀粉、任意前述物质的衍生物或任意前述物质的组合。

13.一种通过减少土壤中水分蒸发来提高植物或农作物产量的方法，所述方法包括使目标土壤区域的表层与表面添加剂接触，由此所述表面添加剂在所述目标土壤区域上形成层。

14.一种提高植物或农作物的发芽率的方法，包括使目标土壤区域的表层与表面添加剂接触，由此所述表面添加剂在所述目标土壤区域上形成层。

15.权利要求14所述的方法，其中所述土壤选自由粘质土、沙质土、粉质土、泥炭土、壤质土、白垩土以及它们的任意组合构成的组。

16.权利要求15所述的方法，其中所述土壤为这样的土壤，该土壤的特征为平均粒径（D₅₀）小于或等于约50μm、或者小于或等于约25μm、或者小于或等于约5μm。

17.权利要求14所述的方法，其中与土壤的所述表层接触包括向所述土壤喷洒包含所述表面活性剂的水性混合物。

18.权利要求14所述的方法，其中所述水性混合物还包含辅助剂、表面活性剂、肥料、杀虫剂、或任意前述物质的组合。

19.权利要求14所述的方法，其中所述表面添加剂选自聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃、聚酰胺、瓜尔胶、未洗的瓜尔豆胶、洗过的瓜尔豆胶、阳离子瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶（CM guar）、羟乙基瓜尔胶（HE guar）、羟丙基瓜尔胶（HP guar）、羧甲基羟丙基瓜尔胶（CMHP guar）、阳离子瓜尔胶、疏水改性的瓜尔胶（HM guar）、疏水改性的羧甲基瓜尔胶（HMCMguar）、疏水改性的羟乙基瓜尔胶（HMHE guar）、疏水改性的羟丙基瓜尔胶（HMHP guar）、阳离子疏水改性的羟丙基瓜尔胶（cationicHMHP guar）、疏水改性的羧甲基羟丙基瓜尔胶（HMCMHP guar）、疏水改性的阳离子瓜尔胶（HM cationic guar）、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、淀粉、玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米、糊精、壳多糖、壳聚糖、藻酸盐组合物、黄原胶、角叉菜胶、刺梧桐树胶、阿拉伯树胶、果胶、纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、阳离子羟乙基纤维素、阳离子淀粉、任意前述物质的衍生物或任意前述物质的组合。

20.权利要求14所述的方法，其中所述使目标土壤区域的表层与表面添加剂接触是在缺水条件之前或缺水条件下进行的，其中缺水条件是指在至少为期3天的时间内、在至少为期4天的时间内、在至少为期5天的时间内、在至少为期7天的时间内、或在至少为期10天的时间内，所述目标土壤区域的水灌溉量少于8mm。

21.权利要求14所述的方法，还包括使种子与所述目标区域土壤或与所述目标区域土壤内部接触。

22.权利要求21所述的方法，其中所述种子为选自由芜菁、青菜和白菜构成的组中的类别或亚类。

23.权利要求14所述的方法，其中所述表面添加剂包含阳离子表面活性剂。

24.权利要求23所述的方法，其中所述阳离子表面活性剂为由下式(I)表示的化合物：

其中R₁、R₂、R₃和R₄分别独立地为相同或不同的有机基团；并且其中X^-为阴离子。

25.权利要求23所述的方法，其中所述阳离子表面活性剂选自由以下物质构成的组：十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、油基二甲基苄基氯化铵、十二烷基/十四烷基三甲基甲硫酸铵、十六烷基-二甲基-(2)羟乙基磷酸二氢铵、巴西棕榈油酰氨基丙基二甲基氯化铵、椰油基三甲基氯化铵、双十八烷基二甲基氯化铵、麦胚芽油脂酰胺丙基苄基二甲基氯化铵、硬脂基辛基二甲基硫酸甲酯铵、异硬脂酰胺丙基苄基二甲基氯化铵、二羟丙基PEG-5亚油基氯化铵、PEG-2硬脂基甲基氯化铵、Quaternium18、Quaternium80、Quaternium82、Quaternium84、山嵛基三甲基氯化铵、二甲基双十六烷基氯化铵、山嵛基三甲基铵甲基硫酸盐、牛脂基三甲基氯化铵、山嵛酰胺丙基乙基二甲基铵乙基硫酸盐、双十八烷基二甲基氯化铵、二甲基双十六烷基氯化铵、硬脂基辛基二甲基硫酸甲酯铵、二(氢化棕榈油脂酰乙基)羟乙基甲铵甲基硫酸盐、二棕榈酰氧乙基羟乙基甲基铵甲基硫酸盐、二油酰乙基羟乙基甲基铵甲基硫酸盐、羟丙基双硬脂基二甲基氯化铵、异硬脂基苄基咪唑氮鎓氯化物、椰油基苄基羟乙基咪唑啉氮鎓氯化物、椰油基羟乙基咪唑啉氮鎓PG-氯化物磷酸酯、Quaternium32、硬脂基羟乙基咪唑啉氮鎓氯化物及其任意组合。

26.一种通过减少目标土壤区域中水分蒸发来提高农业或园艺发芽率的方法，所述方法包括：

i)向目标土壤区域中混入本体添加剂，所述本体添加剂选自由以下物质构成的组：聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃、聚酰胺、未洗的瓜尔豆胶、洗过的瓜尔豆胶、羟丙基瓜尔豆胶、羧甲基瓜尔豆胶、羧甲基羟丙基瓜尔豆胶、淀粉、玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米、糊精、壳多糖、壳聚糖、藻酸盐组合物、黄原胶、角叉菜胶、刺梧桐树胶、阿拉伯树胶、果胶、纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、任意前述物质的衍生物以及任意前述物质的组合；以及

ii)向所述目标土壤区域的表层喷洒包含表面添加剂的水性混合物，所述表面添加剂选自由由以下物质构成的组：聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚乙二醇、膦酸酯或盐封端的聚合物、聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚甘油、聚四氢呋喃、聚酰胺、瓜尔胶、未洗的瓜尔豆胶、洗过的瓜尔豆胶、阳离子瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶（CM guar）、羟乙基瓜尔胶（HE guar）、羟丙基瓜尔胶（HP guar）、羧甲基羟丙基瓜尔胶（CMHP guar）、阳离子瓜尔胶、疏水改性的瓜尔胶（HM guar）、疏水改性的羧甲基瓜尔胶（HMCM guar）、疏水改性的羟乙基瓜尔胶（HMHE guar）、疏水改性的羟丙基瓜尔胶（HMHPguar）、阳离子疏水改性的羟丙基瓜尔胶（cationic HMHP guar）、疏水改性的羧甲基羟丙基瓜尔胶（HMCMHP guar）、疏水改性的阳离子瓜尔胶（HM cationic guar）、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、淀粉、玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米、糊精、壳多糖、壳聚糖、藻酸盐组合物、黄原胶、角叉菜胶、刺梧桐树胶、阿拉伯树胶、果胶、纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、任意前述物质的衍生物以及任意前述物质的组合。

27.权利要求1所述的方法，其中所述本体添加剂为下式表示的聚合物：

其中n为1至1000的整数；其中R₁包括至少一个膦酸酯或盐基团、硅酸酯基团、硅氧烷基团、磷酸酯或盐基团、次磷酸酯或盐基团、或是它们的任何组合；其中R₂或R₃各自独立地为氢、或者为具有或不具有杂原子的支链、直链或环状C₁-C₆烃基；M⁺为平衡离子或氢；其中“D”不存在或者表示直链或支链C₁-C₅烃基、C₁-C₅烷氧基、氧代基（-O-）、亚氨基（-NH-）、或被取代的亚氨基（-NR-），其中R为C₁-C₆烷基、C₁-C₆烷氧基、C₁-C₆羟烷基、C₁-C₆烷氧基烷基或C₁-C₆烷基烷氧基。

28.权利要求21所述的方法，其中所述种子选自由农作物种子、谷物种子、观赏植物种子、蔬菜种子、草皮种子、牧草种子、园艺种子、非农作物种子、以及它们的任意组合构成的组。

29.权利要求21所述的方法，其中所述种子来自于农作物或蔬菜，所述农作物或蔬菜选自玉米、小麦、高粱、大豆、番茄、花椰菜、萝卜、甘蓝、油菜、莴苣、黑麦草、牧草、水稻、棉花或向日葵。

30.权利要求21所述的方法，其中所述种子选自由玉米、芸苔属、苜蓿、水稻、黑麦、高粱、粟、黍、谷子、龙爪稷、向日葵、红花、小麦、大豆、烟草、马铃薯、花生、棉花、甘薯、木薯、咖啡、椰子、凤梨、柑橘树、可可、茶、香蕉、鳄梨、无花果、番石榴、芒果、橄榄、番木瓜、腰果、澳洲坚果、杏树、甜菜、甘蔗、燕麦、大麦、蔬菜、观赏植物、木本植物、倭瓜、南瓜、大麻、西葫芦、苹果、梨、榅桲、甜瓜、李子、樱桃、桃、油桃、杏、草莓、葡萄、覆盆子、黑莓、大豆、高粱、甘蔗、油菜籽、三叶草、胡萝卜、番茄、莴苣、菜豆、利马豆、豌豆、花椰菜、西兰花、芜箐、萝卜、菠菜、芦笋、洋葱、大蒜、胡椒、旱芹、黄瓜、罗马甜瓜、甜瓜、香瓜、绣球花、芙蓉、矮牵牛、蔷薇、杜鹃花、郁金香、水仙、石竹、一品红、菊、火炬松、沼泽松、西黄松、黑松、辐射松、花旗松、西部铁杉、北美云杉、北美红杉、银枞、香胶冷杉、美国西部侧柏、黄扁柏、豆类、豌豆、瓜尔豆、刺槐豆、胡芦巴、大豆、青刀豆、豇豆、绿豆、利马豆、野豌豆属、小扁豆类、鹰嘴豆、豌豆、乌头叶菜豆、蚕豆、芸豆、小扁豆、干菜豆、花生属、花生、蚕豆属、小冠花、毛野豌豆、赤豆、绿豆、鹰嘴豆、羽扇豆属、豌豆属、草木犀属、苜蓿属、莲属、滨豆、紫穗槐、草皮、鸭茅、牛尾覃、黑麦草、翦股颖、紫苜蓿、牛角花、笔花豆种、罗顿豆、红豆草以及它们的任意组合构成的组。

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