CN107529729A - 膨润土用于提高植物生长相关性状的用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包含水、膨润土以及选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂和杀虫剂的化合物的浆料。本发明还涉及包含浆料和植物繁殖材料的农业产品，所述浆料包含水和膨润土。还描述了使用膨润土来增强植物中的生长相关性状(如耐旱性)的方法。

Description

膨润土用于提高植物生长相关性状的用途
相关申请
本申请要求2015年2月19日提交的美国临时专利申请No.62/118,198的优先权权益，将其内容特意全部按引用并入本文中。
技术领域
本发明涉及膨润土用于增强植物中的生长相关性状的用途。
背景技术
建植(stand establishment)是指产生农作物的健康秧苗的均匀群体。可以通过直接播种至田地中，或通过种植移栽株来进行农作物的建植。只有在获得最大建植时，才能实现成功的作物生产和最佳产量(Grassbaugh等，1998，Sci.agric.，Piracicaba，55(Especial):116-120)。植株群丛减少(stand reduction)通常导致降低的产量和变化的作物品质。几个因素影响农作物生产中的建植。环境因素，如干旱、温度应激和不利的土壤条件，以及侵袭种子和秧苗的病原体和昆虫，全部可引起减少的植株群丛(Orzolek，1991，HortTechnology 1:78-81)。对于直接播种的作物，不均匀的萌发导致各种大小的秧苗和种植行间隙，这最终可能导致降低的产量。对于移栽的作物，差的移栽存活率或移栽后植物生长的缓慢启动可能导致减少的植物群体和不均匀的植株群丛。此外，栽培操作，如移栽或种子出苗后除草剂和杀虫剂的施用，在具有不均一生长的田间可能是不太有效的(Bennett等，1992，HortTechnology 2(3):345-349)。田间群体内不同大小的植物也可能引起肥料的定时侧施(sidedress)中的问题((Ford，1987，Crops and Soils Magazine，p.12-13，Apr/May，1987)。因此，减轻环境应激和各种害虫的影响的措施在农作物植株群丛的成功建植中是至关重要的。植物能够在由环境条件和虫害施加的应激下存活的能力很大程度上取决于建植时植株群丛的初始活力。
干种子包衣是已经研发来提高直接播种作物的建植的一种方法。例如，US 2012/0220454描述了可以包含超过一个层的种子包衣组合物，例如，包含成膜层的第一层、包含粘合剂的第二层和包含润湿剂的第三层。参见US 2012/0220454，[0019]段。此外，US 2012/0220454教导了种子包衣组合物可以通过播种机械更好地流动，因为其表面比未包衣的种子更平滑。参见，US 2012/0220454，[0021]段。
US 2010/0267554描述了用润湿剂涂覆种子用于种植在疏水性土壤中，所述润湿剂如共聚物、嵌段共聚物、醇乙氧基化物、壬基苯酚乙氧基化物、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物和烷基多糖苷。参见US2010/0267554，[0022]和[0023]段。
尽管种子包衣技术具有潜在的优势，但对于提高直接播种的和移栽的粮食作物和观赏植物的建植仍然存在需求。
发明内容
在一个方面中，本发明提供了包含浆料和植物繁殖材料的组合物，所述浆料包含至少约50％w/w的水和约1％至约50％w/w的膨润土。在一个实施方案中，所述浆料进一步包含选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂、杀虫剂、氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。在一个实施方案中，所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素(giberellins)、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。在另一个实施方案中，所述浆料进一步包含肥料(所述肥料包含氮)，并且所述氮的浓度为浆料的约10ppm(w/w)至浆料的约2000ppm(w/w)。在另一个实施方案中，所述浆料进一步包含浓度为约10ppm至约1000ppm的植物生长调节剂。在一个实施方案中，所述植物繁殖材料是种子。
在另一个方面中，本发明提供了一种包含超饱和膨润土浆料和植物繁殖材料的组合物，所述浆料包含膨润土和水。
在另一个方面中，本发明提供了包含膨润土、水以及选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂和杀虫剂的化合物的超饱和膨润土浆料。
在另一个方面中，本发明提供了包含水、约10％(w/w)至约50％(w/w)的膨润土以及选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂和杀虫剂的化合物的浆料。
在一个实施方案中，所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。在另一个实施方案中，所述浆料包含肥料(所述肥料包含氮)，并且所述氮的浓度为浆料的约10ppm(w/w)至浆料的约2000ppm(w/w)。在另一个实施方案中，所述浆料包含约10ppm至约1000ppm的植物生长调节剂。
在另一个方面中，本发明提供了相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括a)将包含膨润土和水的浆料施用于植物生长介质；和b)将植物繁殖材料引入含有所述浆料的植物生长介质中，其中所述植物繁殖材料的生长相关性状相对于没有用浆料处理的对照植物繁殖材料得到增强。
在一个实施方案中，所述生长相关性状选自总的种子萌发、种子萌发速率、植物生物量、耐虫性、食草动物耐受性和耐旱性。在另一个实施方案中，所述生长相关性状在干旱条件下得到增强。在另一个实施方案中，所述浆料进一步包含至少一种选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂、杀虫剂、氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。在另一个实施方案中，所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
在一个实施方案中，膨润土选自钠基膨润土和钙基膨润土。在一个实施方案中，所述植物繁殖材料是种子。
在另一个实施方案中，所述浆料是超饱和的膨润土浆料。在另一个实施方案中，将浆料施用于植物生长介质的离散区域。
在另一个方面中，本发明提供了相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括a)将包含膨润土和水的浆料接触植物繁殖材料；和b)将与浆料接触的植物繁殖材料引入植物生长介质中；其中所述植物繁殖材料的生长相关性状相对于没有用浆料处理的对照植物繁殖材料得到增强。
在一个实施方案中，所述生长相关性状选自总的种子萌发、种子萌发速率、植物生物量、耐虫性、食草动物耐受性和耐旱性。在另一个实施方案中，所述生长相关性状在干旱条件下得到增强。
在一个实施方案中，所述浆料进一步包含至少一种选自肥料、植物生长调节剂、杀虫剂、杀真菌剂、氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。在一个实施方案中，所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
在一个实施方案中，膨润土选自钙基膨润土和钠基膨润土。在一个实施方案中，所述植物繁殖材料是种子。在一个实施方案中，所述浆料是超饱和的膨润土浆料。在一个实施方案中，所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
在一个实施方案中，所述浆料进一步包含选自氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。
在另一个实施方案中，本发明提供了相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括a)将膨润土施用于植物生长介质的离散区域；和b)将植物繁殖材料引入含有所述膨润土的植物生长介质的离散区域中，其中所述植物繁殖材料的生长相关性状相对于没有用膨润土处理的对照植物繁殖材料得到增强。
在一个实施方案中，膨润土以低于约1000kg/英亩的比率施用。在另一个实施方案中，膨润土施用于低于50％的植物生长介质的表面。
附图说明
图1显示了在播种向日葵种子之前，布置在盆栽土的栽植穴中的包含膨润土和水的浆料。
图2显示了播种后12天的向日葵秧苗。向日葵种子是未处理的(对照)或是在播种时用绿色膨润土(green bentonite)和200ppm IAA浆料(绿色膨润土+IAA)，或膨润土和MIRACLE-GRO肥料浆料(膨润土+肥料)处理的。在膨润土+肥料处理组中，上面三盆中的种子是用白色膨润土和肥料处理的，且下面三盆中的植物是用绿色膨润土和肥料处理的。
图3显示了播种后12天的向日葵秧苗。向日葵种子在播种时用白色膨润土浆料、绿色膨润土浆料或者白色膨润土和200ppm IAA浆料(白色膨润土+IAA)处理。
图4显示了播种后18天的向日葵秧苗。向日葵种子是未处理的(对照)或是用绿色膨润土和200ppm IAA浆料(绿色膨润土+IAA)，或膨润土和MIRACLE-GRO肥料浆料(膨润土+肥料)处理的。在膨润土+肥料处理组中，上面三盆中的种子是用白色膨润土和肥料处理的，和下面三盆中的植物是用绿色膨润土和肥料处理的。
图5显示了播种后18天的向日葵秧苗。向日葵种子在播种时用白色膨润土浆料、绿色膨润土浆料或白色膨润土和200ppm IAA浆料(白色膨润土+IAA)处理。
图6A显示了在向日葵种子播种之前，布置在盆栽土的栽植穴中的包含膨润土和水的浆料。图6B显示了播种后大约10天的向日葵秧苗。
图7显示了用于测量膨润土浆料的保水能力的填充盆栽土的杯子的图示。
具体实施方式
本发明涉及膨润土浆料用于增强植物中的生长相关性状的用途。与之前使用的种子包衣不同，包含本发明的膨润土的水基浆料立即引入诱导种子萌发的水化小生境(microcosm)。例如，所述浆料对种子提供了水化微环境，其保持种皮潮湿并促进水吸收至种皮中。这转而允许种皮膨胀和最终破裂并开始萌发。间歇性干旱应激减轻，因为浆料体积保持水化环境以促进种皮膨胀和萌发。一旦种皮膨胀并破裂，浆料中的植物生长调节剂和肥料可以增强萌发和生根活性，并且加速秧苗从土壤中出苗和发育的秧苗的早期生长。
膨润土是主要由蒙脱土(montmorillonite)组成的天然吸附性粘土，蒙脱土是粘土的绿粘土(smectite)组的部分。其是夹杂了阳离子(例如，Na、Ca或Mg)的硅酸盐双层，并且具有不同程度的吸湿性。不同类型的膨润土按照包含的主要元素来命名，例如，钾(K)、钠(Na)、钙(Ca)、铝(Al)或镁(Mg)。存在两种用于工业目的的主要膨润土类别：钠基膨润土和钙基膨润土。当与水混合时，钠基膨润土比钙基膨润土呈现出更大程度的溶胀、更大程度的分散以及更好的塑性和流变特性。参见Inglethorpe等，1993，Bentonite，IndustrialMineral Laboratory Manual，Technical Report WG/93/20，Mineralogy and PetrologySeries，British Geological Survey，第1-116页。例如，钠基膨润土具有吸收其自身重量四到五倍水的能力，并且在完全无限制(full-unconfined)饱和下可以膨胀其干体积的五至十五倍。
膨胀指数或自由膨胀测试程序通常用于测定膨润土的膨胀特征。几种方法本领域公知用来测定膨润土的膨胀特征，包括膨胀指数或自由膨胀测试。例如，一种测试方法涉及将100克膨润土样品放置在配备了多孔平板/刻度盘指示器的六英寸直径的圆筒中。将装置放置于一盘水中二十四小时，在此时阅读刻度盘的膨胀增加。将这个指数测试的结果用于确定膨润土样品的膨胀特征。由于其胶体特性，膨润土常常用于油气井以及用于土工和环境研究的钻孔的钻探泥浆中。钾基膨润土是从火山灰的改造形成的富含钾的伊利石粘土。白色膨润土源自风化的火山灰并且主要是具有高阳离子交换能力和低晶体二氧化硅(方石英)的钙基膨润土。绿色膨润土可以是钠基膨润土或可以含有其他阳离子。绿色膨润土的绿色由膨润土中包含的Fe++离子产生。膨润土中的可交换离子是容易替换的。例如，从Ca+至Na+的离子交换只需要混合，并且钙基膨润土可以通过添加碳酸氢钠转化成钠基膨润土，以提高膨胀特性。在天然膨润土沉积物中，Na+在沥滤条件下容易地被Ca+和Mg+替代。参见Inglethorpe等，以上引用的。下表1提供了各种钙基膨润土和钠基膨润土的化学组成。
表1.膨润土样品的X-射线衍射分析
Na/Ca 蒙脱土 云母 石膏 蛋白石 石英 长石 方解石
样品
1 Ca 76％ 0％ 10％ 6％ 4％ 4％ 0％
2 Na 73％ 0％ 0％ 3％ 9％ 15％ 0％
3 Ca 83％ 0％ 5％ 2％ 9％ 2％ 0％
4 Ca 82％ 0％ 6％ 2％ 9％ 2％ 0％
5 Na 82％ 0％ 0％ 0.7％ 15％ 3％ 0％
6 Ca 81％ 0％ 0％ 0％ 14％ 5％ 0％
7 Na 78％ 0％ 7％ 0％ 14％ 1％ 0％
下表2显示了其中添加了3％碳酸氢钠的各种膨润土的膨胀指数和比重。
表2.用碳酸氢钠处理的各种膨润土的膨胀指数和比重
如以下实施例1中所述的，申请人已经发现了将润湿的膨润土浆料在栽植穴中与种子混合时，水化的微环境提高了萌发速率和总萌发，并且提高了干旱应激条件下的秧苗生长。相对于未用膨润土处理的对照种子，对于膨润土处理的种子也观察到更强健的植物发育(例如，根、茎和叶发育)和提高的食草动物(蜗牛)耐受性。在用单独的膨润土或与肥料(例如，基于氮的肥料或基于氮、磷和钾的肥料，如MIRACLE-GRO，或有机肥)、植物生长调节剂吲哚-3-乙酸(IAA)或肥料和植物生长调节剂的组合结合的膨润土处理的种子中，观察到萌发和植物生长的这些提高。因此，申请人已经证明了用水基膨润土浆料处理植物增强了植物生长相关性状。水基膨润土浆料也允许从自动料斗和分配器的流动性以增大种植规模。
在某些实施方案中，本发明涉及农业产品，其包含：a)包含膨润土和水的浆料；和b)植物繁殖材料。在一个实施方案中，所述植物繁殖材料至少部分地接触浆料。例如，可以将所述植物繁殖材料置于浆料顶部。可替换地，可以将所述植物繁殖材料置于浆料下。在另一个实施方案中，所述植物繁殖材料(例如，种子)浸没在浆料中。
冠词“一(a)”和“一个(an)”在本文中用于指一个或超过一个(即，至少一个)该冠词的语法对象。例如，“一种元素”表示一种元素或超过一种元素。
如本文中使用的，术语“浆料”是指粉碎的固体与液体(通常是水)的稀薄流体混合物。浆料的性能在某些方面与稠的流体相似并且能够在重力下流动，但如果不太稠，也能够泵送。本发明的浆料可以包含膨润土和水。本发明的水基膨润土浆料还允许从自动料斗和分配器的流动性以提高播种速度和种植规模。使用料斗施用的膨润土允许种植者将膨润土浆料施加于仅需要其的田地部分，例如，干燥区域。因此，膨润土浆料的使用与精确的(GPS指引的)农业“最佳实施”相适应。这与在所有种子上使用膨润土的干种子包衣相反，包括膨润土不需要或不理想的区域中，如易水浸的田地部分。浆料的使用允许离散地施用膨润土，这与通过仅处理需要处理的区域的现代“精准耕种”最佳实施相适应。
如本文中使用的，术语“植物繁殖材料”是指可以用于植物繁殖的植物的所有生殖部分。植物繁殖材料包括，但不限于种子、根、块茎、球茎、根状茎、叶、秧苗、移栽体、扦插苗(plug)、树苗以及树木和灌木的出圃苗。在一个实施方案中，植物繁殖材料是种子。
如本文中使用的，术语“扦插苗”是指在填充植物生长介质的浅盘(例如，由泡沫聚苯乙烯或聚乙烯制成的浅盘)的小的、单个单元中生长的秧苗。扦插苗通常是在用于移栽至土壤或其他更大的容器中的小的、单个单元中生长的幼小植物。在生长的头几天或几周，扦插苗通常在受控条件下生长。在一些实施方案中，扦插苗在移栽前，例如通过将浆料施加至生长介质，用膨润土浆料处理。在一些实施方案中，扦插苗在移栽后，例如通过在将扦插苗放置在土壤中后将浆料添加到栽植穴中，用膨润土浆料处理。用膨润土浆料处理扦插苗在干旱条件下尤其有利于提高秧苗建植。
本发明中特别有用的植物包括单子叶植物和双子叶植物，包括但不限于豆类饲料或豆科牧草、观赏植物、粮食作物、树木或灌木，选自槭属(Acer spp.)、葱属(Alliumspp.)、苋属(Amaranthus spp.)、菠萝(Ananas comosus)、芹菜(Apium graveolens)、花生属(Arachis spp)、芦笋(Asparagus officinalis)、甜菜(Beta vulgaris)、芸苔属(Brassica spp.)(例如，甘蓝型油菜(Brassica napus)、芜菁(Brassica rapa ssp.)[加拿大油菜(canola)、油菜籽、白菜型油菜])、茶树(Camellia sinensis)、美人蕉(Cannaindica)、***(Cannabis saliva)、辣椒属(Capsicum spp.)、栗属(Castanea spp.)、苦苣(Cichorium endivia)、西瓜(Citrullus lanatus)、柑橘属(Citrus spp.)、椰子属(Cocosspp.)、咖啡属(Coffea spp.)、芫荽(Coriandrum sativum)、榛属(Corylus spp.)、山楂属(Crataegus spp.)、南瓜属(Cucurbita spp.)、黄瓜属(Cucumis spp.)、胡萝卜(Daucuscarota)、山毛榉属(Fagus spp.)、无花果(Ficus carica)、草莓属(Fragaria spp.)、银杏(Ginkgo biloba)、大豆属(Glycine spp.)(例如，大豆(Glycine max)、Soja hispida或Soja max)、陆地棉(Gossypium hirsutum)、向日葵属(Helianthusspp.)(例如，向日葵(Helianthus annuus))、木槿属(Hibiscus spp.)、大麦属(Hordeum spp.)(例如，大麦(Hordeum vulgare))、甘薯(Ipomoea batatas)、胡桃属(Juglans spp.)、莴苣(Lactucasativa)、亚麻(Linum usitatissimum)、荔枝(Litchi chinensis)、莲属(Lotus spp.)、棱角丝瓜(Luffa acutangula)、羽扇豆属(Lupinus spp.)、番茄属(Lycopersicon spp.)(例如，西红柿(Lycopersicon esculenturn)、Lycopersicon lycopersicum、Lycopersiconpyriforme)、苹果属(Malus spp.)、紫花苜蓿(Medicago sativa)、薄荷属(Mentha spp.)、中国芒(Miscanthus sinensis)、黑桑(Morus nigra)、芭蕉属(Musa spp.)、烟草属(Nicotiana spp.)、木犀榄属(Olea spp.)、稻属(Oryza spp.)(例如，水稻(Oryzasativa)、阔叶稻(Oryza latifolia))、黍(Panicum miliaceum)、柳枝稷(Panicumvirgatum)、西番莲(Passiflora edulis)、皱叶欧芹(Petroselinum crispum)、菜豆属(Phaseolus spp.)、松属(Pinus spp.)、阿月浑子(Pistacia vera)、豌豆属(Pisum spp.)、早熟禾属(Poa spp.)、杨属(Populus spp.)、李属(Prunus spp.)、西洋梨(Pyruscommunis)、栎属(Quercus spp.)、萝卜(Raphanus sativus)、波叶大黄(Rheumrhabarbarum)、醋栗属(Ribes spp.)、蓖麻(Ricinus communis)、悬钩子属(Rubus spp.)、甘蔗属(Saccharum spp.)、柳属(Salix sp.)、接骨木属(Sambucus spp.)、黑麦(Secalecereale)、胡麻属(Sesamum spp.)、白芥属(Sinapis spp.)、茄属(Solanum spp.)(例如，马铃薯(Solanum tuberosum)、红茄(Solanum integrifolium)或番茄(Solanumlycopersicum))、高粱(Sorghum bicolor)、假高粱(Sorghum halepense)、菠菜属(Spinacia spp.)、罗望子(Tamarindus indica)、可可(Theobroma cacao)、三叶草属(Trifolium spp.)、Triticosecale rimpaui、小麦属(Triticum spp)(例如，小麦(Triticum aestivum)、硬粒小麦(Triticum durum)、圆锥小麦(Triticum turgidum)、Triticum hybernum、马卡小麦(Triticum macha)、Triticum sativum或普通小麦(Triticum vulgare)、越橘属(Vaccinium spp.)、蚕豆属(Vicia spp.)、豇豆属(Vignaspp.)、香堇菜(Viola odorata)、葡萄属(Vitis spp.)和玉米(Zea mays)。尤其优选的是水稻、油菜籽、加拿大油菜、大豆、玉米(玉蜀黍)、棉花、甘蔗、苜蓿、高粱和小麦。
在某些实施方案中，所述浆料包含约1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，35％，40％，45％，50％，60％，70％，80％，90％，95％，96％，97％，98％或99％(w/w)的膨润土。在一些实施方案中，浆料中的膨润土的浓度为至少约1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，35％，40％，45％，50％，60％，70％，80％，90％，95％，96％，97％，98％或99％(w/w)。这些值中的任何一个可以用于限定浆料中的膨润土浓度的范围。例如，浆料中的膨润土浓度可以为约1％(w/w)至约10％(w/w)，或约10％(w/w)至约50％(w/w)，或约25％至约75％。
在某些实施方案中，浆料包含约10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％或95％(w/w)的水。在一些实施方案中，浆料中水的浓度为至少约10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％，21％，22％，23％，24％，25％，26％，27％，28％，29％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％或95％(w/w)。这些值中的任何一个可以用于限定浆料中的水浓度的范围。例如，浆料中的水的浓度可以为约1％(w/w)至约10％(w/w)，或约10％(w/w)至约50％(w/w)。
在一些实施方案中，浆料是基于膨润土的膨胀指数饱和的膨润土浆料。如本文中使用的，术语“饱和浆料”或“饱和膨润土浆料”是指含有至少膨润土完全饱和(如通过膨胀指数确定的)需要的液体量的浆料。例如，对于具有24ml/2g的膨胀指数的膨润土，每克膨润土使用约12ml流体以形成饱和浆料。
在一些实施方案中，所述浆料是超饱和浆料。如本文中使用的，术语“超饱和浆料”或“超饱和膨润土浆料”是指含有超过膨润土完全饱和(如通过膨胀指数确定的)需要的液体量的浆料。例如，对于具有24ml/2g的膨胀指数的膨润土，每克膨润土使用至少约12ml流体以形成超饱和浆料。
在一些实施方案中，所述浆料包含选自绿色膨润土、白色膨润土、灰白色膨润土、红色膨润土或棕色膨润土的膨润土。
包含膨润土和水的浆料可以进一步包含选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂和杀虫剂的化合物。
在特定实施方案中，包含膨润土的浆料进一步包含选自肥料和植物生长调节剂的化合物。肥料可以包含一种或多种对于植物生长重要的元素，包括，但不限于，宏量营养素氮(N)、磷(P)和钾(K)；次级宏量营养素钙(Ca)、硫(S)和镁(Mg)；以及微量营养素硼(B)、氯(Cl)、锰(Mn)、铁(Fe)、锌(Zn)、铜(Cu)、钼(Mo)、镍(Ni)和钴(Co)。
对于植物生长重要的元素的来源是本领域公知的并且描述于例如US2010/0267554中。可以加入浆料中以提供氮的物质包括，但不限于硫酸铵、硝酸铵、鱼蛋白消化物、磷硫酸铵、硝酸磷酸盐(phosphatenitrate)、磷酸二铵、氨化单过磷酸盐、氨化三过磷酸盐、硝酸磷酸盐(nitric phosphates)、氯化铵、硝酸钙、氰氨化钙、硝酸钠、脲、脲-硝酸铵溶液、硝酸钾钠、硝酸钾及其组合。
可以加入浆料中的磷酸盐化合物包括，但不限于，磷酸二氢钾、过磷酸盐(单/双或三过磷酸盐)、磷酸、磷硫酸铵、磷酸氢二铵、氨化过磷酸盐(单、双或三过磷酸盐)、硝酸磷酸盐、焦磷酸钾、焦磷酸钠及其组合。
可以加入浆料中的钾化合物包括，但不限于磷酸二氢钾、氯化钾、硫酸钾、葡糖酸钾、钾镁硫酸盐(sulfate of potash magnesia)、碳酸钾、醋酸钾、柠檬酸钾、氢氧化钾、锰酸钾、钼酸钾、硫代硫酸钾、硫酸锌钾及其组合。
可以加入浆料中的含钙材料包括，但不限于硝酸铵钙、硝酸钙、氰氨化钙、醋酸钙、乙酰水杨酸钙、硼酸钙、硼葡糖酸钙、碳酸钙、氯化钙、柠檬酸钙、亚铁柠檬酸钙、甘油磷酸钙、乳酸钙、氧化钙、泛酸钙、丙酸钙、蔗糖酸钙(calcium saccharate)、硫酸钙、酒石酸钙及其混合物。
可以加入浆料中的镁化合物包括，但不限于硫酸镁、氧化镁、白云石、醋酸镁、苯甲酸镁、硫酸氢镁、硼酸镁、氯化镁、柠檬酸镁、硝酸镁、磷酸镁、水杨酸镁，及其组合。
可以加入浆料中的硫化合物包括，但不限于硫酸镁、磷硫酸铵、硫酸钙、硫酸钾、硫酸、硫酸钴、硫酸铜、硫酸铁、硫酸亚铁、硫、半胱氨酸、甲硫氨酸及其组合。
可以加入浆料中的含锌化合物包括，但不限于螯合的锌、硫酸锌、氧化锌、醋酸锌、苯甲酸锌、氯化锌、双(二甲基二硫代氨基甲酸)锌、柠檬酸锌、硝酸锌、水杨酸锌及其组合。
可以加入浆料中的含铁化合物包括，但不限于螯合的铁、氯化铁、柠檬酸铁、果糖铁、甘油磷酸铁、硝酸铁、氧化铁、氯化亚铁、柠檬酸亚铁、富马酸亚铁、葡糖酸亚铁和琥珀酸亚铁及其组合。
可以加入浆料中的锰化合物包括，但不限于硫酸锰、醋酸锰、氯化锰、硝酸锰、磷酸锰及其组合。
可以加入浆料中的钴材料包括，但不限于氰钴胺、醋酸钴、氯化钴、草酸钴、硫酸钴钾、硫酸钴及其组合。
在某些实施方案中，浆料中对于植物生长重要的一种或多种元素的浓度为约0.001，0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，25，50，75，100，125，150，175，200，225，250，275，300，325，350，375，400，425，450，475，500，600，700，800，900，1000，2000，3000，4000或5000ppm(w/w)。在一些实施方案中，浆料中对于植物生长重要的一种或多种元素的浓度为至少约0.001，0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，25，50，75，100，125，150，175，200，225，250，275，300，325，350，375，400，425，450，475，500，600，700，800，900，1000，2000，3000，4000或5000ppm(w/w)。这些值中的任何一个可以用于限定浆料中对于植物生长重要的元素的浓度范围。例如，浆料中对于植物生长重要的元素的浓度范围可以为约1ppm(w/w)至约1000ppm(w/w)，或约10ppm(w/w)至约100ppm(w/w)。
可以加入包含膨润土和水的浆料中的植物生长调节剂包括，但不限于植物生长素(例如，吲哚-3-乙酸(IAA)、1-萘乙酸(NAA)和吲哚-3-丁酸(IBA))、吉贝素(例如，ProGibb4％)、细胞***素、乙烯相关化合物(例如，乙烯利)、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺和karrikins。在本发明的一个实施方案中，植物生长调节剂是IAA。
如本文中使用的，术语“乙烯相关化合物”是指在施用于植物时释放乙烯的化合物(例如，乙烯利)或调节乙烯敏感性的化合物(例如，硫代硫酸银(STS))。
可以加入包含膨润土和水的浆料中的其他化合物包括，但不限于氨基酸、肽、蛋白质和基因调节剂(例如，转录和翻译调节剂)。
在某些实施方案中，浆料中的植物生长调节剂的浓度为约0.001，0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，25，50，75，100，125，150，175，200，225，250，275，300，325，350，375，400，425，450，475，500，600，700，800，900，1000，2000，3000，4000或5000ppm。在一些实施方案中，浆料中的植物生长调节剂的浓度为至少约0.001，0.005，0.01，0.05，0.1，0.5，1，5，10，25，50，75，100，125，150，175，200，225，250，275，300，325，350，375，400，425，450，475，500，600，700，800，900，1000，2000，3000，4000或5000ppm。这些值中的任何一个可以用于限定浆料中的植物生长调节剂的浓度范围。例如，浆料中的植物生长调节剂的浓度范围可以为约10ppm至约500ppm，约1ppm至约25ppm，或约0.1ppm至约10ppm。
可以加入包含膨润土和水的浆料中的杀真菌剂包括，但不限于肟菌酯(trifloxystrobin)、甲霜灵(metalaxyl)、戊唑醇(tebuconazole)、抑霉唑(imazalil)、唑菌胺酯(pyraclostrobin)和环戊唑醇(ipconazole)。
可以加入包含膨润土和水的浆料中的杀虫剂包括，但不限于，吡虫啉(imidacloprid)(例如，MACHO 600ST、GAUCHO 600FS)、噻虫胺(clothianidin)(例如，BELAY、PONCHO)、特丁磷(terbufos)(例如，COUNTER)、噻虫嗪(thiamethoxam)(例如，CRUISER)、丁香、百里香和肉桂油(例如，ECOTROL)、七氟菊酯(tefluthrin)(例如，FORCE)、氯氧磷(chlorethoxyfos)(例如，FORTRESS)、苄氯菊酯(permethrin)和萎锈灵(carboxin)。
还可以将增强植物生长的微生物加入浆料中。例如，可以将根瘤菌(Rhizobium)接种物加入浆料中以增强豆类的固氮作用。
可以通过将粉末形式的膨润土加入水中并随后手动或使用自动混合器混合来制备浆料。在一些实施方案中，可以在加入粉末状膨润土之前，将如上所述的另外的化合物如肥料、植物生长调节剂、杀虫剂和杀真菌剂与水混合。在其他实施方案中，首先将粉末状膨润土与水混合，并随后加入如上所述的另外的化合物，如肥料、植物生长调节剂、杀虫剂和杀真菌剂。从粘土粉末制备水基浆料的方法是本领域已知的并且描述于例如US 8,691,052中。
在某些方面中，本发明涉及相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括将包含膨润土和水的浆料施用于植物生长介质；以及将植物繁殖材料接触植物生长介质中的浆料，其中植物繁殖材料的生长相关性状相对于未用浆料处理的对照植物繁殖材料得到增强。在特定实施方案中，在环境应激条件(例如，干旱条件)下，生长相关性状得到增强。在特定实施方案中，在没有灌溉的作物中，生长相关性状得到增强。在另一个实施方案中，在依赖于天然水源(例如，雨水)的作物中，生长相关性状得到增强。
在另一个实施方案中，可以使用自动料斗和分配器来施用包含膨润土和水的浆料，这提高了种植速度。在一个实施方案中，可以使用机械方法、压迫方法、气压方法、射流方法、重力方法、离心方法、计量泵方法、水力方法或其他方法来分配浆料。在一些实施方案中，可以使用针对浆料的施用定制设计的施用器。例如，可以使用定制设计的施用器来施用包含膨润土和水的浆料，例如，用于膨润土包埋的种植穴盘(plug)，这提高了种植速度。
可以通过本发明的方法增强的生长相关性状包括，但不限于总的种子萌发、种子萌发速率、植物生物量、耐病性、耐虫性、食草动物耐受性(例如，对动物(如蜗牛、兔子、鹿或土拨鼠)采食的耐受性)、耐旱性、耐热性、耐寒性、耐盐性、重金属耐受性、总产量、种子产量、开花时间(例如，早花时间)、根生长、早期活力、植物生物量、植物大小、总植物干重、地上部分干重、地上部分鲜重、叶面积、茎体积、植株高度、莲座丛直径、叶长、根长、根质量、分蘖数和叶数。
在特定实施方案中，所述生长相关性状选自总的种子萌发、种子萌发的速率、植物生物量、耐虫性、早花时间、食草动物耐受性和耐旱性。
如本文中使用的，术语“生物量”是指植物的总重量。在生物量的定义内，可以在植物的一个或多个部分的生物量之间形成区别，所述部分可以包括以下的任何一种或多种：地上部分，包括但不限于，芽生物量、种子生物量、叶生物量；地上可采收部分，包括但不限于，芽生物量、种子生物量、叶生物量；地下部分，包括但不限于，根生物量、块茎、球茎；地下可采收部分，包括但不限于，根生物量、块茎、球茎；部分地下的可采收部分，包括但不限于，甜菜根和植物的其他下胚轴区域、根茎、匍匐枝或爬行根茎；营养性生物量，包括但不限于，根生物量、芽生物量；繁殖器官；和繁殖体，包括但不限于，种子。
如本文中使用的，术语“早花时间”是指开始开花早于对照植物的植物。因此，这个术语是指显示出更早的开花开始的植物。可以通过计数播种和第一花序出现之间的天数(“到开花的时间”)来评价植物的开花时间。植物的“开花时间”可以例如使用WO07/093444中所述的方法来测定，将上述文献的全部内容按引用并入本文中。
如本文中使用的，术语“干旱条件”是指导致植物中含水量缺乏、植物的水可利用性的缺乏、植物中水吸收能力的缺乏或植物的水供应减少的任何应激。具体地，“干旱”是指由短期或长期天气模式引起的降水缺乏。本领域普通技术人员容易确定干旱条件。例如，Palmer干旱指数(PDSI)(其是土壤水分的一种量度)、作物水分指数(CMI)和Z指数可以用于测定干旱条件。
可以使用本发明的方法增强生长相关性状。例如，在一些实施方案中，相对于未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料，已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，本文中所述的任一种生长相关性状可以提高至少约5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95，100，150，200，300，400，500，600，700，800，900或1000％。
例如，在一些实施方案中，相对于未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料，已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，总的种子萌发可以提高至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用了包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，总的种子萌发可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用了包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，总的种子萌发可以增强3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
在特定的实施方案中，总的种子萌发在干旱条件下提高至少3倍(例如，从33％萌发提高到至少99％萌发)。干旱条件下的这种总种子萌发的提高水平可以防止由于干旱引起的作物歉收并消除重新种植的需要。
在另一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，种子萌发速率可以减少1天。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，种子萌发速率可以减少0.5天、1天、1.5天、2天、3天、4天、5天、6天、7天、8天、9天、10天或14天。
在另一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，种子萌发的百分比可以提高10％。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，种子萌发的百分比可以提高10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。
在另一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，植物生物量可以增加至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，植物生物量可以增加至少约2-倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，植物生物量可以增加1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐虫性可以增强至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐虫性可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐虫性可以增强1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
可以通过测量本文中所述的任一种生长相关性状来测量耐虫性、耐病性和环境应激耐受性(例如，耐旱性)。例如，可以通过测量干旱条件下的萌发百分比、萌发速率、植物生物量、产量或种子产量来确定耐旱性。可以通过测量在合适条件下的生长相关性状来定量耐虫性、耐病性或环境应激耐受性。例如，用包含膨润土和水的浆料处理的植物繁殖材料相对于未用浆料处理的植物繁殖材料呈现出10％的产量增加，则确定为呈现出10％的耐旱性提高。作为另一个实例，用包含膨润土和水的浆料处理的植物繁殖材料与未用浆料处理的植物繁殖材料相比呈现出10％的生叶率增加，则确定为呈现出10％的耐虫性提高。具有提高的生叶率的植物繁殖材料对昆虫侵扰或侵袭具有更高抗性。
在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐病性或食草动物耐受性可以提高至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在另一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐病性或食草动物耐受性可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐病性或食草动物耐受性可以增强1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐旱性可以提高至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐旱性可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐旱性可以增强1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐热性或耐寒性可以提高至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐热性或耐寒性可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐热性或耐寒性可以增强1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐盐性或重金属耐受性可以提高至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐盐性或重金属耐受性可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，耐盐性或重金属耐受性可以增强1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。可以使用本领域的标准方法来测定耐盐性或重金属耐受性。例如，通过测量阳离子交换(例如，钙阳离子至钠阳离子)来测定盐度。
在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，总产量可以提高至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，总产量可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，总产量可以增强1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。在本发明的一个实施方案中，施用膨润土/水浆料的种子总数的至少75％萌发。在另一个实施方案中，施用膨润土/水浆料的种子总数的至少80％、85％、90％、95％或100％萌发。
在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，根生长、早期活力、植物大小、总植物干重、地上部分干重、地上部分鲜重、叶面积、茎体积、植株高度、莲座丛直径、叶长、根长、根质量、分蘖数和叶数可以提高至少约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95％。在一些实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，根生长、早期活力、植物大小、总植物干重、地上部分干重、地上部分鲜重、叶面积、茎体积、植株高度、莲座丛直径、叶长、根长、根质量、分蘖数和叶数可以增强2倍。在一个实施方案中，与未施用膨润土/水浆料的对照植物繁殖材料相比，在已经施用包含膨润土和水的浆料的植物繁殖材料中，根生长、早期活力、植物大小、总植物干重、地上部分干重、地上部分鲜重、叶面积、茎体积、植株高度、莲座丛直径、叶长、根长、根质量、分蘖数和叶数可以增强1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
通常，“增强的生长相关性状”或“生长相关性状的提高”是指高于用于评价性状水平的测定方法的标准误的测试植物繁殖材料的性状水平，并且优选是对照样品(例如，没有接触膨润土/水浆料的植物繁殖材料的样品)中的性状水平，并且优选几个对照样品中性状的平均表达水平的至少两倍，并且更优选三倍、四倍、五倍或十倍。
包括在本文中所列范围内的值和范围和/或本文中所列范围内的中间值也打算是在本发明公开的范围内。具有本文中作为上限或下限描述的值的范围也打算是在本发明公开的范围内。
与种子包衣不同，包含膨润土的水基浆料立即引入诱导种子萌发的持久水化小生境。例如，所述浆料对种子提供水化微环境，其保持种皮潮湿并促进水吸收至种皮中。这进而允许种皮膨胀并最终破裂并开始萌发。减轻了间歇性干旱应激，因为浆料体积保持水化环境以促进种皮膨胀和萌发。膨润土是极其吸湿的，并且不会轻易地将水释放至周围的土壤中。然而，植物繁殖材料，如种子，是多孔性的。因此，在被本发明的膨润土浆料包围时，膨润土提供了用于植物繁殖材料的水化小生境，并且毛细管作用将水吸入种皮中，这诱导了种子萌发。一旦种皮膨胀并破裂，浆料中的植物生长调节剂和肥料可以增强萌发和生根活性，并且加速秧苗从土壤中出苗和发育秧苗的早期生长。在一个实施方案中，包含膨润土和水以及植物繁殖材料(例如，种子)的浆料可以使用自动料头和分配器施加于植物生长介质(例如，土壤)，这提高了种植速度。
在某些实施方案中，生长相关性状在不利环境条件下增强，所述不利环境条件包括，但不限于干旱条件、高盐度条件、冷应激条件和热应激条件。如本文中使用的，术语“干旱条件”是指区域接受不足的水供给的条件，不管是大气水、地表水或地下水。由于浆料提供的水化微环境，浆料特别适合于在干旱条件下或高盐度条件下增强生长相关性状。所述浆料还可以增强其他环境应激条件下的生长相关性状，如高温或低温条件。例如，浆料对萌发和秧苗生长的积极作用可以抵消由不利温度引起的负面影响。
在一些实施方案中，在种植植物繁殖材料之前将浆料添加到植物生长介质。例如，在一些实施方案中，将浆料施加于植物生长介质(例如，土壤)，并随后在施加浆料后将植物繁殖材料(例如，种子)引入植物生长介质中。在一些实施方案中，将植物繁殖材料(例如，种子)直接接触已经添加到植物生长介质(例如，土壤)的浆料。例如，对于种子播种，可以将浆料滴引入栽植穴中，并且随后将种子接触浆料。随后用另外的植物生长介质覆盖含有种子和浆料的栽植穴。
在一个实施方案中，可以使用自动料斗和分配器将包含膨润土和水的浆料以及植物繁殖材料(例如，种子)施加于植物生长介质(例如，土壤)，这提高了种植速度。在一个实施方案中，可以使用自动料斗和分配器同时将浆料和植物繁殖材料施加于植物生长介质。在另一个实施方案中，可以使用自动料斗和分配器按序将浆料和植物繁殖材料施加于植物生长介质。例如，自动料斗和分配器可以用于首先施加浆料，接着施加植物繁殖材料。或者，自动料斗和分配器可以用于首先施加种子，接着施加浆料。
对于移栽(例如，蔬菜移栽、花移栽、树木或灌木)，可以将浆料施加于植物生长介质(例如，土壤)的洞穴，并且随后可以将移栽体施加于含有浆料的洞穴中。还可以在种植植物繁殖材料之前，将浆料混入植物生长介质中。例如，对于田间生产，可以在种植种子或移栽体之前，将浆料播撒在田间并混入土壤中。在其他实施方案中，在将植物繁殖材料引入介质中之前，浆料不混入植物生长介质中。可以手动或使用设备(如撒布机或种植器)将浆料施加于植物生长介质，接着施加植物繁殖材料。
在一些实施方案中，将浆料施加于其中将种植植物繁殖材料的离散的田间区域，如栽植穴或种植行，而不是播撒在整个田地上。将浆料离散地施加于种植区域减少了需要的浆料量并且防止可能由于膨润土播撒引起的土壤组成的变化。在某些实施方案中，可以以低于约1000、900、800、700、600、500、400、300、200、100、90、80、70、60、50、40、30、20或10kg/英亩的比率将浆料施加于种植介质。这些值中的任何一个可以用于限定施加于田地的浆料量的范围。例如，浆料可以以约100至约1000kg/英亩，约50至约500kg/英亩，或约10至约100kg/英亩的比率施加于田地。
在某些实施方案中，将浆料施加于低于90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％的植物生长介质的表面积，例如，田地的表面积。
在一些实施方案中，将植物繁殖材料引入植物生长介质中之前，将浆料施加于植物繁殖材料。例如，可以将种子与浆料混合以形成种子/浆料混合物，并且将这种混合物施加于植物生长介质。在一个实施方案中，可以使用自动料斗和分配器将种子/浆料混合物施加于植物生长介质。在一些实施方案中，例如，通过将植物根浸渍或浸没在浆料中将浆料施加于秧苗或移栽体的根，并且随后将处理的秧苗或移栽体引入植物生长介质中。在一些实施方案中，例如，对于园艺或景观美化应用，可以将浆料和植物繁殖材料的混合物手动施加于植物生长介质。在一些实施方案中，例如，对于大规模作物生产，使用市售种植器或撒布机，如用于蔬菜生产的自动化移栽机或用于免耕耕作***中的播种机，在田间施加浆料和植物繁殖材料的混合物。对于自动化种子播种，可以将种子和浆料的混合物加入播种机的种子料斗中。
在一个实施方案中，可以使用自动料斗和分配器施加包含膨润土和水的浆料，这提高了种植速度。在一个实施方案中，可以使用机械方法、压迫方法、气压方法、射流方法、重力方法、离心方法、计量泵方法、水力方法或其他方法来分配浆料。在一些实施方案中，可以使用针对浆料的施用定制设计的施加器。例如，可以使用定制设计的施用器来施用包含膨润土和水的浆料，例如，用于膨润土包埋的种植穴盘，这提高了种植速度。
还可以使用工业施肥器来在间歇压力下施加包含膨润土和水的浆料，以将离散量的浆料施加于栽植穴，或在恒定压力下施加以将浆料流施加于播种行。施肥器是可商业购得的，例如，从John Deere(Moline，Illinois)购得。
还可以将浆料或种子/浆料混合物施加于花盆中包含的植物生长介质，例如，包含泥炭苔或合成植物生长介质的花盆。在一些实施方案中，将包含膨润土和水的浆料掺入预形成的包含泥炭苔和任选地其他植物生长介质的用于穴盘生产的种植容器中。预形成的用于穴盘生产的包含泥炭苔的种植容器是可商业购得的，例如，从Grow-Tech LLC(SouthPortland，Maine)购得。
如本文中使用的，术语“植物生长介质”是指能够支持植物的介质，包括但不限于，田间土壤、盆栽土壤、珍珠岩、蛭石、泥炭苔、矿棉、堆肥或其混合物。在一个实施方案中，植物生长介质是土壤。在另一个实施方案中，植物生长介质是田间土壤。
在一些实施方案中，将包含膨润土和水的浆料施加于扦插苗，例如，填充生长介质的浅盘(例如，发泡聚苯乙烯或聚乙烯浅盘)中生长的秧苗。可以通过将扦插苗的根浸渍在本发明的膨润土浆料中或通过用膨润土浆料注满或浸泡扦插苗在其中生长的浅盘来将浆料施加于扦插苗。一旦用本发明的膨润土浆料处理扦插苗，可以将处理过的扦插苗种植在田间或受控的生长环境中。在另一个实施方案中，将包含膨润土和水的浆料施加于扦插苗，例如，在填充生长介质的浅盘(例如，发泡聚苯乙烯或聚乙烯浅盘)中生长的种子。一旦用本发明的膨润土浆料处理扦插苗，可以将处理过的扦插苗种植在田间或受控的生长环境中。或者，植物生长介质，如种子，可以机械地***到膨润土泥煤(或泥煤类似物)穴盘中，并随后人工或使用机械种植在土壤或花盆中。
在特定实施方案中，将处理的扦插苗使用水培***在广谱LED照明下生长。在优选实施方案中，扦插苗是草本植物，例如，罗勒、欧芹或芫荽。在一些实施方案中，也可以通过本文中所述的方法用浆料处理用于扦插苗生产的播种到浅盘中的种子。例如，可以在播种种子前将浆料添加到生长介质，或可以在播种前用浆料处理种子。
本发明的浆料也可以用于土地复垦中(例如，在造林后)以提高植物(如草或树)在不利环境条件(如，差的土壤品质、洪水或干旱)下的存活和生长。因此，在一个实施方案中，本发明提供了用于促进重新造林的方法，包括将包含膨润土和水的浆料施加于土壤。对于重新造林，可以在种植前通过将树苗或草的根浸入浆料中来施用包含膨润土和水的浆料。或者，可以将包含膨润土和水的浆料施加于植物生长介质，接着将植物繁殖材料引入含有浆料的植物生长介质中。
在一些方面中，本发明涉及通过将上述任一种包含水和膨润土的浆料施加于受污染的土壤来修复被重金属离子或其他污染物污染的土壤的方法。
在一些实施方案中，可以将膨润土施加于植物生长介质的离散区域而不形成浆料。例如，可以以干粉的形式将膨润土施加于植物生长介质的离散区域(例如，栽植穴或种植行)。然后可以将水或肥料加入植物生长介质中以使膨润土水化。
在一些方面中，本发明涉及相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括a)将膨润土施加于植物生长介质的离散区域；和b)将植物繁殖材料引入含有膨润土的植物生长介质的离散区域中，其中相对于未用膨润土处理的对照植物繁殖材料，植物繁殖材料的生长相关性状得到增强。
上述任一种用于将浆料施加于植物生长介质的方法也可以用于将干的膨润土施加于植物生长介质的离散区域。
在某些实施方案中，以低于约1000、900、800、700、600、500、400、300、200、100、90、80、70、60、50、40、30、20或10kg/英亩的比率施加于种植介质。这些值中的任何一个可以用于限定施加于田间的浆料量的范围。例如，可以以约100至约1000kg/英亩，约50至约500kg/英亩，或约10至约100kg/英亩的比率将浆料施加于田间。
在某些实施方案中，将膨润土施加于少于90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％的植物生长介质的表面积，例如，田地的表面积。
以下实施例中进一步限定了本发明。应当理解这个实施例，尽管表示了本发明的优选实施方案，但只是通过说明的方式给出。
实施例
实施例1-膨润土、吲哚-3-乙酸(IAA)和肥料对水应激下的向日葵种子萌发和生长 的作用
选择具有同等大小和均匀性的向日葵种子(栽培品种‘Mammoth’，W.AtleeBurpee&Co.，Warminster，PA)。丢弃具有裂缝的种子。将种子种入不含生长促进剂的统一的商店购买的盆栽土中。
评价了几个处理组：
1)对照，仅盆栽土而没有膨润土；
2)绿色膨润土浆料；
3)白色膨润土浆料；
4)绿色膨润土/IAA(吲哚-3-乙酸)浆料；
5)白色膨润土/IAA浆料；
6)绿色膨润土/肥料浆料；
7)白色膨润土/肥料浆料。
处理组1-5包含6个花盆，每花盆一颗种子。处理组6个7包含3个花盆，每花盆一颗种子。用水制备白色膨润土和绿色膨润土浆料(处理组2和3)。加入充足的水以形成超饱和浆料。例如，每2克膨润土加入超过24ml的水，并且用周期性的搅拌使膨润土在12小时内饱和。12小时后，浆料沉降至容器的底部，而过量的水汇集在浆料顶部。将过量的水倒掉。如上所述制备膨润土/IAA浆料(处理组4和5)，除了在加入水之前，将IAA粉加入膨润土中以在浆料中产生200ppm IAA的终浓度。如上所述制备膨润土/肥料浆料，除了将肥料溶液替代水与膨润土混合。使用的肥料为MIRACLE-GRO(Scotts Miracle-Gro Company，Marysville，OH)，以制造商推荐的每加仑水1汤匙MIRACLE-GRO肥料的浓度来使用。稀释的肥料溶液中植物营养素的浓度显示于以下表1中。
表3.添加到浆料的肥料溶液中的植物营养素的浓度
营养素 浓度(ppm)
氮 937.5
钾 312.5
磷 625
硼 0.78
铜 2.73
铁 5.85
锰 1.95
钼 0.02
锌 2.34
以相等的测量深度在盆栽土中形成洞穴，并且用注射器将至少种子两倍大小的一滴(约2ml)浆料加入栽植穴中。参见图1。将每颗向日葵种子包埋在浆料液滴中间并用土覆盖。
使秧苗在在水应激条件下生长以测定膨润土浆料在干旱应激过程中的作用。栽种后，将盆栽土均匀浇水直至完全饱和，并随后四天不再浇水直至土壤完全干燥。四天后，将土壤轻微浇水，并然后使其完全干燥而另外四天不再浇水。在研究的整个过程中重复这个轻微浇水接着4天不浇水的4天浇水循环。
结果
膨润土对水应激条件下的种子萌发和植物生长具有积极作用。
例如，用单独的或与肥料或IAA结合的膨润土处理的种子在5-7天中萌发并且呈现100％萌发，而没有用膨润土处理的对照种子在12-15天中萌发并且只呈现33％萌发。因此，膨润土处理提高了水应激条件下的萌发速率和总萌发百分比两者。
此外，相对于对照植物，用膨润土处理的植物呈现出加速的生长、更大并且具有更强壮的茎干和叶发育。例如，一些秧苗从土壤露出但未能“生叶”，即产生子叶和/或真叶。如以下表2中所示，用膨润土处理的植物比对照植物呈现出更高的生叶百分比。还观察到了对照植物更易于受到蜗牛的损害，可能是由于其较慢的生长速率。因此，用膨润土处理的种子的更快速的早期生长还可以提高对在新萌发种子上摄食的动物和昆虫的植食作用的耐受性。
表4.用或未用膨润土、IAA或肥料处理的向日葵秧苗的萌发和生长。处理组1-7如上所述。
处理组 1 2 3 4 5 6 7
总萌发百分比 33％ 100％ 100％ 100％ 100％ 100％ 100％
萌发天数 7-12 5-7 5-7 5-7 5-7 5-7 5-7
生叶百分比 33％ 100％ 50％ 100％ 83％ 100％ 100％
实施例2-膨润土对向日葵种子萌发和土壤保水性的作用
选择同等大小和均匀性的向日葵种子(栽培品种‘Mammoth’，W.Atlee Burpee&Co.，Warminster，PA)。丢弃具有裂缝的种子。将种子种植到不含生长促进剂的统一的商店购买的盆栽土中。评价了两个处理组：
1)仅盆栽土而不含膨润土(对照)；和
2)膨润土浆料。
按照以上实施例1中所述的，用蒸馏水制备膨润土浆料。浆料中没有添加肥料或生长激素。将种子种植到含有8个花盆的浅盘中(参见图6A和6B)。每个盆用盆栽土填充到一半，在盆栽土形成缺口，并将缺口填充大约1ml膨润土浆料。然后将一颗种子***膨润土浆料中，并且将花盆填充盆栽土并浇水至饱和。通过每四天给花盆浇水并且在灌溉之间使盆栽土彻底干燥来使秧苗在干旱应激条件下生长。秧苗在室内暴露于自然光生长。每日测量萌发，直至所有种子萌发。如以下表5所示的，与未用膨润土处理的种子的36％的平均总萌发百分比相比，用膨润土浆料处理的种子在干旱应激条件下呈现出85％的平均总萌发百分比。
表5.具有和没有膨润土的向日葵种子的萌发百分比。每个重复包含四个具有膨润土浆料和土壤的花盆以及四个具有仅土壤的花盆(对照)。
此外，用膨润土浆料处理的种子比没用膨润土处理的种子更快速地萌发。例如，如以下表6中所示的，用膨润土浆料处理的97％的重复具有至少一颗在5-7天中萌发的种子，而在单独土壤中生长的含对照种子的重复仅7％具有在这个时间段内萌发的至少一颗种子。因此，膨润土浆料的处理提高了干旱应激条件下的总萌发和萌发速率。
表6.有和没有膨润土的向日葵种子的萌发天数。每个重复包含四个具有膨润土浆料和土壤的花盆以及四个仅具有土壤的花盆(对照)。百分比反映出含有至少一颗在所示时间段内萌发的种子的重复的数量。“x”表示膨润土+土壤和“+”表示单独土壤(对照)。
实施例3-盆栽介质中膨润土浆料穴盘的保水性
测定了包埋于盆栽土中的膨润土浆料穴盘的保水能力。评价了三个处理组：
1.润湿的土壤+膨润土浆料；
2.不含膨润土的润湿土壤(对照)；和
3.不含膨润土的未润湿土壤(对照)。
按照以上实施例1中所述的，用蒸馏水制备了膨润土浆料。在塑料杯的底部形成四个孔用于排水。将筛选的不含蛭石的市售盆栽土用于所有处理组。对于润湿的土壤+膨润土浆料处理组，将塑料杯用盆栽土填充大约一半，并在盆栽土中形成缺口。将缺口填充大约10ml膨润土浆料以形成包埋于盆栽土中的膨润土浆料穴盘。参见图7。然后将杯子填充盆栽土并浇水至饱和。对于对照组，杯子填充盆栽土而没有添加膨润土浆料。对于润湿的土壤对照，杯子浇水至饱和。非润湿的土壤对照没有添加水。在整个实验过程中，杯子没有再次浇水。将杯子室温下存储在室内。使用HSM50土壤水分计(Omega，Stamford，CT)每日测量土壤水分百分比，持续30天。对于膨润土浆料+土壤处理组，将土壤水分计探头***膨润土浆料穴盘中用于测量水分含量。如以下表7和8所示，在整个实验过程中，润湿的盆栽土中包埋的膨润土浆料保持比单独的润湿土壤或非润湿盆栽土对照更高的水含量。这些结果证明了膨润土浆料的保水性能。
表7.有或没有膨润土的盆栽介质中的保水。值是土壤水分百分比并且是三次测量的平均。
表8.有或没有膨润土浆料的土壤中的平均土壤保水性。

Claims (34)

1.一种组合物，其包含：
a)包含至少约50％w/w的水和约1％至约50％w/w的膨润土的浆料；和
b)植物繁殖材料。
2.权利要求1的组合物，其中所述浆料进一步包含选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂、杀虫剂、氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。
3.权利要求2的组合物，其中所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
4.权利要求1的组合物，其中所述浆料进一步包含含氮的肥料，并且氮浓度为浆料的约10ppm(w/w)至浆料的约2000ppm(w/w)。
5.权利要求1的组合物，其中所述浆料进一步包含浓度为约10ppm至约1000ppm的植物生长调节剂。
6.权利要求1的组合物，其中所述植物繁殖材料是种子。
7.一种组合物，包含：
a)包含膨润土和水的超饱和膨润土浆料；和
b)植物繁殖材料。
8.一种超饱和膨润土浆料，其包含膨润土、水以及选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂和杀虫剂的化合物。
9.一种浆料，其包含水，约10％(w/w)至约50％(w/w)的膨润土以及选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂和杀虫剂的化合物。
10.权利要求9的浆料，其中所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
11.权利要求9的浆料，其中所述浆料包含含氮的肥料，并且氮浓度为浆料的约10ppm(w/w)至浆料的约2000ppm(w/w)。
12.权利要求9的浆料，其中所述浆料包含约10ppm至约1000ppm的植物生长调节剂。
13.一种相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括：
a)将包含膨润土和水的浆料施用于植物生长介质；和
b)将所述植物繁殖材料引入含有所述浆料的所述植物生长介质中，
其中所述植物繁殖材料的生长相关性状相对于没有用所述浆料处理的对照植物繁殖材料得到增强。
14.权利要求13的方法，其中所述生长相关性状选自总的种子萌发、种子萌发速率、植物生物量、耐虫性、食草动物耐受性和耐旱性。
15.权利要求13的方法，其中所述生长相关性状在干旱条件下得到增强。
16.权利要求13的方法，其中所述浆料进一步包含至少一种选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂、杀虫剂、氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。
17.权利要求16的方法，其中所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
18.权利要求13的方法，其中所述膨润土选自钠基膨润土和钙基膨润土。
19.权利要求13的方法，其中所述植物繁殖材料是种子。
20.权利要求13的方法，其中所述浆料是超饱和的膨润土浆料。
21.权利要求13的方法，其中所述浆料施用于植物生长介质的离散区域。
22.一种相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括：
a)将包含膨润土和水的浆料接触植物繁殖材料；和
b)将与所述浆料接触的所述植物繁殖材料引入植物生长介质中，
其中所述植物繁殖材料的生长相关性状相对于没有用所述浆料处理的对照植物繁殖材料得到增强。
23.权利要求22的方法，其中所述生长相关性状选自总的种子萌发、种子萌发速率、植物生物量、耐虫性、食草动物耐受性和耐旱性。
24.权利要求22的方法，其中所述生长相关性状在干旱条件下得到增强。
25.权利要求22的方法，其中所述浆料进一步包含至少一种选自肥料、植物生长调节剂、杀真菌剂、杀虫剂、氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。
26.权利要求25的方法，其中所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
27.权利要求22的方法，其中所述膨润土选自钙基膨润土和钠基膨润土。
28.权利要求22的方法，其中所述植物繁殖材料是种子。
29.权利要求22的方法，其中所述浆料是超饱和膨润土浆料。
30.权利要求22的方法，其中所述植物生长调节剂选自植物生长素、吉贝素、细胞***素、乙烯相关化合物、脱落酸、油菜素甾醇、茉莉酮酸酯、多胺、karrikins及其任意组合。
31.权利要求22的方法，其中所述浆料进一步包含选自氨基酸、肽、蛋白质和核酸的化合物。
32.一种相对于对照植物繁殖材料增强植物繁殖材料中的生长相关性状的方法，包括：
a)将膨润土施用于植物生长介质的离散区域；和
b)将所述植物繁殖材料引入含有所述膨润土的所述植物生长介质的离散区域中，
其中所述植物繁殖材料的生长相关性状相对于没有用所述膨润土处理的对照植物繁殖材料得到增强。
33.权利要求32的方法，其中以低于约1000kg/英亩的比率施用膨润土。
34.权利要求32的方法，其中所述膨润土施用于低于50％的所述植物生长介质的表面。
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