提高的产量或植物生产率是园艺作物的所需园艺效果，而当病虫 害、水和营养得到充分的控制时，它通常受光量、温度、相对湿度和 其它不可控制的环境因素的限制。来源于多方面的颗粒状物质通常被 认为限制植物的生产率。参见，例如，Farmer，“粉尘对植物的影响- -综述”《环境污染》[“The Effects of Dust on Vegetation--A Review，”Environmental Pollution]79：63-75(1993)。
现有技术中曾讨论光合作用和环境压力对作物的影响。参见，例 如，Nonomora和Benson，“提高植物碳固定的方法和组合物”，US 5 597 400，Stanhill，G.，S.Moreshet和M.Fuchs.“增加叶子和土 壤反射对谷物高梁产量和水使用效力的影响”，《农艺学杂志》 [“Effect of Increasing Foliage and Soil Reflectivity on the Yield and Water Use Efficiency of Grain Sorghum”Agronomy Journal]68：329-332(1976)；Moreshet，S.，Y.Cohen和M. Fuchs， “增加叶子反射对旱地棉花作物的产量、生长和生理行为的影响”《作 物科学》[“Effect of Increasing Foliage Reflectance on Yield， Growth，and Physiological Behavior of a Dryland Cotton Crop” Crop Science]19：863-868(1979)，该文中强调“在喷洒高岭土2天内 后，降低14CO2吸收(光合作用)20％以上”和“喷洒高岭土会表现出更 多地降低蒸发而非光合作用”；Bar-Joseph，M.和J.Frenkel，“用 高岭土悬浮液喷雾柑桔树降低绣线菊蚜(Aphis citricola van der Goot)的群集”《作物保护》[“Spraying citrus plants with kaolin suspensions reduces colonization by the spiraea aphid(Aphis citricola van der Goot)”Crop Protection]2 (3)： 371-374(1983)，该文强调“此原因[Stanhill(同上)和Moeshet(同上) 提到的产量增加]是不确定的[因为光合作用降低了]，但蚜虫和病毒防 治会有助于此产量的增加”；Rao，N.K.S.，“蕃茄上抗蒸腾剂对叶水 状态、气孔抗性和产量的影响”《园艺科学杂志》[“The Effects of Antitranspirants on Leaf Water Status，Stomatal Resistance and Yield in Tomoto，”J.of Horticultural Science]60：89- 92(1985)；Lipton，W.J.和F.Matoba，“刷白防止‘Crenshaw’甜瓜灼 伤”《园艺科学》[“Whitewashing to Prevent Sunburn of ‘Crenshaw’Melons，”HortScience]6：434-345(1971)；Proctor，J. T.A.和L.L.Creasy，“补充光对‘旭’苹果的花青苷合成的影响” 《美国园艺科学学会杂志》[“Effect of Supplementary Light on Anthocyanin Sythesis in McIntosh Apples”，J.Amer.Soc.Hort. Sci.]96：523-526(1971)；Lord，W.J.和D.W.Greene，“夏季剪枝 对‘旭’苹果质量的影响”《园艺科学》[“Effects of Summer Pruning on the Quality of ‘McIntosh’Apples”HortScience] 17：372-373。
因此，仍需要提高园艺作物光合作用的费用低的惰性、无毒方法。 现有技术教授了不要使用本发明的高反射性惰性颗粒，因为增加的反 射性反射光合作用活性光，因此会降低光合作用。出人意外的是，本 发明产生相反的效果-提高光合作用。
发明概述
本发明涉及提高园艺作物光合作用的方法，该方法包含向所述的园 艺作物的表面施用有效量的一或多种高反射性颗粒状物料，所述的颗 粒状物料是细分散的，且其中施用的颗粒可让气体在所述作物表面上 交换。
发明详述
本发明涉及提高园艺作物光合作用的方法。光合作用是光合成植物 利用太阳能由二氧化碳和水产生碳氢化合物和其它有机分子的过程。 二氧化碳转化成这样的有机分子通常称为碳固定或光合作用，且在大 多数植物中，通过还原性戊糖磷酸酯循环(通常称作C-3循环)出现。四 十多年前的光合作用碳途径研究(A.A.Benson(1951)，“14CO2光合 作用产物中核酮酸的确定” 《美国化学学会杂志》 [“Identification of ribulose in 14CO2 photosynthesis products”J.Am.Chem.Soc.]73：2971；J.R.Quayle等(1954)， “核酮糖二磷酸酯的酶羧基化作用”《美国化学学会杂志》 [“Enzymatic carboxylation of ribulose diphosphate”J.Am. Chem.Soc.]76：3610)揭示了植物中二氧化碳固定过程的本质。提高 的光合作用效果典型地是观察增加的产量/生产率，例如增加的果实大 小或产量(通常以重量/英亩来衡量)、改善的色泽、增加的溶解固体， 例如糖、酸度等和降低植物温度。
本发明涉及的园艺作物是活的栽培和/或产果农业和观赏作物及其 产物，包括选自水果、蔬菜、树木、花卉、草、根、种子和风景植物 和观赏植物。
用于本发明目的的颗粒状物料是高反射性的。本文中所用的“高反 射性”一词是指用TAPPI标准T 646测定具有至少大约80和优选至少大 约90且更优选至少大约95的“块(block)亮度”。测定可以用由 Technidyne Corporation生产的Reflectance Meter Technidyne S-4 Brightness Tester进行，该仪器使用由纸科学研究所或Technidyne Corporation提供的亮度标准物(纸调整片和光学玻璃标准物)标准校 正，每次校正时间隔不超过60天。典型的是，颗粒块或板由12克干 (＜1％游离水份)粉制备。样品松散地放置在圆筒容器中，并用活塞以 29.5-30.5psi的压力缓慢向下压样品，并保持大约5秒钟。除去压力， 检查板的缺陷。制备出总共三块板，将每一块在读数仪上旋转大约120 度，记录三个亮度值。之后将九个值平均，并记录下来。
用于本发明目的的细分散的颗粒状物质可以是亲水或疏水性的物 料，且疏水物料可以是其本身为疏水的，例如，矿物滑石，或可以是 亲水物料，它可以通过在外部涂一层适合的疏水润湿剂而变为疏水性 的(例如，具有亲水芯核和疏水外层表面的颗粒状物料)。
可用本发明目的的典型的颗粒状疏水物料包括：矿物质如碳酸钙、 滑石、高岭土(水合或煅烧的高岭土二者，煅烧的高岭土是优选的)、 膨润土、粘土、叶腊石、二氧化硅、长石、砂、石英、白垩、石灰、 沉淀碳酸钙、硅藻土和重晶石；功能性填充剂如三水合铝、汽相二氧 化硅和二氧化钛。
这些物料的表面可以通过添加疏水润湿剂而变为疏水的。许多工业 矿物应用，特别是在有机体系如塑料组合物、膜、有机涂料或橡胶中 的应用，取决于这类表面的处理，以赋予矿物表面疏水性；参见，例 如，Jesse Edenbaum，《塑料添加剂和改性剂手册》[Plastics Additives and Modifiers Handbooks]，Van Nostrand Reinhold， 纽约，1992，第497-500，该文并于此，作为这些表面处理物料和其应 用的参考。所谓的偶合剂如脂肪酸和硅烷通常用来表面处理用于这些 工业领域的固体颗粒如填充剂或添加剂。这些疏水剂是本领域熟知 的，通常的实例包括：有机钛酸如由Tioxides Chemicals获得的 Tilcom；由Kenrich Petrochemical，Inc获得的有机锆酸或铝酸偶 合剂；有机官能硅烷如由Witco获得的产品Silquest或由PCR获得的 产品Prosil；改性的聚硅氧烷流体如由Shin Etsu获得的DM- Fluids；和脂肪酸如由Witco Corporation获得的产品Hystrene或 Industrene；由Henkel Corporation获得的产品Emersol(硬脂 酸和硬脂酸盐是赋予颗粒表面疏水性的特别有效的脂肪酸和其盐)。
适合于本发明目的优选的颗粒状物料的实例为美国新泽西州Iselin 的Engelhard Corporation商品化的颗粒状物料的实例是以商标名 Satintone出售的煅烧的高岭土和以商标名Translink出售的硅氧 烷处理的煅烧的高岭土；和由English China Clay商品化的商标名为 Atomite和Supermite的碳酸钙和由English China Clay商品化的 商标名为Supercoat和Kotamite的硬脂酸处理的研碎的碳酸钙。
本文中所用的术语“细分散”是指中值粒径小于大约10微米且优选 低于约3微米并且更优选约为1微米或更低的颗粒状物料。本文中提到 的粒径和粒径大小分布用Micromeritics Sedigraph 5100颗粒尺寸分 析仪测定。记录去离子水中的亲水颗粒测定值。将4克干样品称入塑料 杯中，加入分散剂，并用去离子水稀释到80ml刻度，制备出分散液。 之后搅拌淤浆，并在超音浴中放置290秒。典型的是，对于高岭土使用 0.5％的焦磷酸四钠作为分散剂；对于碳酸钙，使用1.0％Calgon T。各 种粉的典型密度预先设定入sedigraph，例如高岭土为2.58g/ml。将样 品淤浆装满样品池，记录X-射线并通过Stocks公式转化成粒径分布曲 线。确定50％水平的中值粒径。
颗粒状物料应具有多达按重量计90％的颗粒具有小于大约10微米的 粒径，优选小于大约3微米且更优选为大约1微米或更低的粒径分布。
特别适合用于本发明的颗粒状物料是惰性和无毒的。
本文中所用的“惰性”颗粒状物料是无植物毒性的颗粒。
颗粒状物料优选是无毒的，意思是指在有效地提高园艺效果所需的 限定量下，这些物料对动物、环境、施用者和最终用户是无毒的。
如前面所讨论的，本发明涉及园艺作物，其中所述的作物表面是用 一或多种颗粒状物料处理的。这种处理应当是实际上不影响所述作物 表面的气体交换。穿过颗粒处理的气体是典型地通过活体植物的表皮 交换的那些气体。这些气体一般而言包括水蒸汽、二氧化碳、氧气、 氮气和挥发性有机物。
所述的园艺作物的表面用提高该园艺作物的光合作物有效量的一或 多种高反射性颗粒状物料处理。所述作物的处理覆盖范围是本领域技 术人员能够知道的。低于全面的作物覆盖是本发明范围之内，且可以 是高度有效的，例如作物的下表面(不直接暴露于光源的表面)不需要 用本发明方法处理，作物的上表面也不一定要完全覆盖；虽然完全的 作用物覆盖可以提供附加的益处，如有效的病害防治、更光滑的果实 表面、降低的树皮剥离和果实开裂，和降低的褐色伤斑。参见1997年 11月18日同时申请的美国申请序号08/972,648，标题为“处理的园艺 作用物”，该文并入本文，参见该文教授的获得这些额外益处的方 法。本发明的方法可以产生处理物的残留物--在作物表面上形成一或 多层高反射颗粒状物料的膜。
用于本发明目的颗粒状物料可以以细分散颗粒在挥发性液体如水、 低沸点有机溶剂或低沸点有机溶剂/水混合物中的淤浆的形式施用。辅 助剂如表面活性剂、分散剂或铺展剂/粘合剂(粘接剂)可以掺入来制备 本发明的颗粒状物料的水淤浆液。一或多层此种淤浆可以喷洒或用其 它方式施用于作物表面。挥发性液体优选能够在涂层间挥发。此处理 的残留物可以是亲水或疏水的。以粉尘施用颗粒是进行本发明方法的 另一种选择，虽然由于飘移和吸入危害，不宜大规模地商业实施。
可以与亲水颗粒(水中含有3％或更多的固体)混合的铺展剂/粘合剂 有助于在园艺作用物上进行均一喷洒处理的是：改性的邻苯二甲酸甘 油酯醇酸树脂如罗门哈斯公司(Rohm & Haas Co.)的Latron B- 1956；带有乳化剂的植物油基物料(cocodithalymide)如Salsbury lab， Inc.的See-wet；聚合萜烯如Drexel Chem.Co.的Pinene；非离子洗涤 剂(乙氧基化的妥尔油脂肪酸)如Stephan的Toximul 859和Ninex Mt- 600。
颗粒处理可以是施上一层或多层细分散的颗粒状物料。施用的物料 的量是本领域技术人员能够知道的。该量将足以充分改善施用了颗粒 的作物的光合作用。典型的是，当作物表面外观是白色的时，这种处 理将更有效。例如，施用大约25至大约5000，更优选大约100至大约 3000且优选大约100至大约500毫克颗粒物料/cm2作物表面的具有比重 为大约2-3g/cm2的颗粒，一般能实现上述目的。由于高反射性颗粒的 亮度增加，则需要更少量的这些更亮的颗粒来有效地实现本发明目 的。此外，环境条件如风和雨可以降低高反射性颗粒物料的作物覆 盖，因此，在所述园艺作物生长期间，一或多次地施用所述高反射性 的颗粒，以保持所需的本发明效果，这种做法亦在本发明范围之内。
可用于本发明的低沸点液体优选是与水混溶的且含有1至6个碳原 子。本发明中所用的术语“低沸点”是指沸点通常不高于100℃的有机 液体。这些液体能够使颗粒状固体以细分散形式存在而不明显的团 聚。这些低沸点有机液体举例如下：醇类如甲醇、乙醇、丙醇、异丙 醇、异丁醇等，酮类如丙酮、甲乙酮等，和环醚如环氧乙烷、环氧丙 烷和四氢呋喃。也可以采用上述液体的组合。甲醇是优选的低沸点有 机液体。
低沸点有机液体可以用于将颗粒施用于本发明目的的作物作用物的 过程中。典型的是，液体以充分的足以形成颗粒状物料分散液的量使 用。液体的量典型的是至多达分散液的大约30 vol％，优选是按体积 计的大约3至大约大约5 vol％，且最优选是大约3.5至大约4.5 vol ％。颗粒状物料优选加入到低沸点有机液体中形成淤浆，之后将此淤浆 用水稀释，形成水分散液。所得的淤浆使颗粒以细分散形式存在，其 中大多数颗粒分散成粒径小于大约10微米。
下列实施例举例说明本发明的实施方案，且不旨在以任何方式限制 构成本申请一部分的权利要求书所概括的范围。
实施例1
将“Red Delicious”苹果树接受下列处理：1)根据病虫害存在的 经济水平，使用弗吉尼亚、西弗吉尼亚和马里兰Cooperative Extension 1997 Spray Bulletin的Commercial tree Fruit Growers 公告456-419，进行常规农药施用，2)不处理，3)从1997年3月11日开 始，每周施用Translink77，4)从1997年4月29日开始，每周施用煅 烧的高岭土(Satintone5HP)，5)从1997年4月29日开始，每周施用 处理的碳酸钙(SuperCoat-English China Clay的商品)。处理(3) 和(5)施用悬浮于4加仑甲醇并加入100加仑水中的25磅物料。处理(4) 施用悬浮于加入27盎司NinexMT-603和2品脱Toximul的100加仑水的 25磅物料。这些处理和该混合物使用果园喷雾器以125加仑/英亩的施 用量施用。处理完全随机区组排列设计，设4次重复，每次重复为3树/ 小区。处理不灌溉，并从1997年5月1日至8月30日接受21.58cm降水， 成熟时收获果实；计数果实数目、称重并测定色泽。使用Hunter色度 计测定色泽。颜色值代表Hunter“a”值单元，其中增加的值表示增加 的红颜色。在1997年8月6日和8日测定光合作用和气孔气导。使用 Licor 6300光合作用体系收集光合作用和气孔气导数据。光合作用和 气孔气导的增加值分别代表二氧化碳由大气中增加吸收，和水由叶片 蒸发；当二个参数值增加时，二个参数反映改善植物生产率。处理(1) 和(3)每次在上午10至11点至下午2至3点每天测定二次。每小区中的三 棵树均测量二片2阳光照射叶片/树。使用精确度为+/-0.5℃的Everest Interscience(Model 110)红外温度计测定树冠温度，其中大约1cm直 径的植物表面的温度在树的阳光照射面上测定。树冠温度的数据代表 叶片与空气温度间的差异。负树冠温度表示由于蒸发和热反射，树冠 凉于空气温度。数据给于表1中。
表1 处理  产量/树  (千克)  果实重  (克)  红色 光合作用率(微摩 尔CO2/m2/秒) 气孔气导(摩 尔/m2/秒) 树冠温度 (℃) 常规  43.7  136  19.7 6.7 0.35 -4.2 对照  30.1  123  23.2 Translink77  51.6  135  23.9 9.2 0.57 -5.2 煅烧的高岭土  37.6  124  21.0 处理的碳酸钙  39.1  130  24.1 -5.5
与常规的治理相对，使用疏水高岭土(Translink77)增加产量 (51.6比43.7kg)，但并不明显降低果实的大小(135比136g/果)。
与常规治理相比，使用疏水高岭土(Translink 77)改善果实的 色泽(23.9比19.7)。与常规治理相比，处理的二氧化钙(SuperCoat) 和煅烧的高岭土(Satintone5HB)也改善色泽(24.1和21.0比19.7)。 与常规的治理相比，未处理的对照也改善色泽(23.2比19.7)，但这点 似乎是由于不施用农药，造成的病虫害防治不善而致果树落叶的缘故 (参见，Lord和Greene，同上)。病虫害损害而致的落叶增加光对果实 表面的照射，从而增加色泽的改善。病虫害防治水平在所有的其它处 理中均是充分的，不造成落叶。从4月1日至8月30日，平均降雨量为大 约35.6cm；降雨量比平常低40％。
施用Translink 77增加光合作用、气孔气导和降低植物温度。 气孔气导是下叶片上的气孔宽度量度。蒸发形式的水份损失是通过气 孔出现的，且水份损失通过气孔开口的大小来控制。开口越大，气孔 气导越大，这样蒸发量也就越大。类似地，气孔开口尺寸越大，光合 作用所需的二氧化碳流入量也就越大。树冠温度通过施用Translink 77降低，这是由于Translink 77的施用造成气孔气导增加，从而增 加蒸发而使叶片变凉。碳酸钙(SuperCoat)的施用也降低植物温度， 假定是由于增加的气孔气导，增加了的蒸发而使叶片变凉。
Yakima，WA
“Red Delicious”苹果树接受下列处理：1)不处理；此未处理对 照没有超过农药施用阀值的病虫害压力，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)在与“2)” 相同的日期和在5月22日、6月9日和7月31日施用Translink 77。处 理(2)和(3)施用悬浮于4加仑甲醇并加入96加仑水中的25磅物料。此混 合物使用果园喷雾器以100加仑/英亩的施用量施用。处理完全随机区 组排列设计，设3次重复，每次重复3树/小区。所有的处理均每周根据 植物水量的需求，使用置于树下的喷淋器灌溉。光合作用和气孔气导 在1997年7月17日至20日测定。使用Licor 6300光合作用体系收集光合 作用数据。处理(1)、(2)和(3)每天在上午10至11点和下午2至3点测定 二次。每小区中的三棵树均测量二片阳光照射叶片/树。数据是所有天 和小时取样的平均值。使用精确度为+/-0.5℃的Everest Interscience(Model 110)红外温度仪测定树冠温度，其中大约1米直 径的植物表面的温度在树的阳光照射面上测定。树冠温度的数据代表 叶片与空气温度间的差异。负树冠温度表示由于蒸发和热反射，树冠 凉于空气温度。从1997年8月17日至20日收集树冠温度数据。表IV中的 数据是整个数据组的代表性数据。在收获时节，从每小区中的3棵树 中，每棵树随机采摘20个苹果(总共180个苹果/处理)。将果实称重， 则测定色泽。色泽用Hunter色度计测定。色度值用Hunter“a”值表 示。
表II 处理 果实重量 (g/果) 光合作用 (微摩尔CO/m2/秒) 气孔气导 (摩尔/m2/秒) 树冠温度 (℃) 对照 14  8.8  0.24 -4.5 Translink77 施用7次 177  11.8  0.43 -5.7 Translink77 施用10次 195  12.9  0.46 -6.0
随着Translink 77的施用次数增加，果实的大小增加。
由于进行了灌溉，本研究中树上的果实比在Kearneysville，WV的 研究中的果实大。
二种Translink 77处理的降低的树冠温度说明，这些颗粒的施 用可以降低植物温度。
施用Translink 77增加光合作用、气孔气导并降低植物温度。 树冠温度通过施用Translink  77降低，这是由于Translink 77的 施用造成气孔气导增加，从而增加蒸发而使叶片变凉。与10次施用相 比，将施用次数降低到7次的确降低光合作用、气孔气导和树冠温度， 证实增加translink 77覆盖的量会有益处。
实施例3
圣地亚哥，智利
间距4m x 6m的“September Lady”桃树接受下列处理：1)根据 病虫害的经济水平进行常规农药施用，2)不处理，3)1996年10月29 日开始每次施用translink  77。处理(3)施用悬浮于4加仑甲醇并加 入96加仑水中的25磅物料。此混合物使用高压手动喷雾器以100加仑/ 英亩的施用量施用。处理使用表面灌溉每周灌溉。果实在成熟时收 获，计数并称重。数据给于表III中。
表III 处理 产量/树(kg)  果实重(g)  果实个数/树 常规 13.9  156  94 对照 14.6  139  109 Translink 77 25.4  137  156
与常规处理和对照相比，使用疏水高岭土(Translink 77)通过 增加每树的果实个数而增加产量。由于桃树上有较多果实数(94比 156)，果实尺寸由156克降到137克，虽然这一点不令人满意。
实施例4
Biglerville，Pa-Dan Pack果园
将“Golden Delicious”苹果树接受下列处理：1)根据病虫害存在 的经济水平，使用弗吉尼亚、西弗吉尼亚和马里兰Cooperative Extension 1997 Spray Bulletin的Commercial tree Fruit Growers 公告456-419，进行常规农药施用，2)全剂量的Translink 77，3) 半剂量的Translink 77。处理(2)和(3)分别施用悬浮于4加仑和2加 仑甲醇并加入100加仑水中的25磅和12.5磅物料。这些混合物用果园喷 雾器以200加仑/英亩的施用量施用。处理区域随机区划设计，每小区 大约1英亩，每个处理设二个重复。收获时，小区商业化收获，通过商 业分级生产线处理。在分级时，随机从每小区选择100个果实，以确定 果实大小、颜色和表观缺点。使用Hunter色度计测定颜色。绿色值代 表Hunter“a”值，其中更高的值表示颜色更黄，黄色是“Golden Delicious”苹果的一种优点。数据给于表IV中。 处理 果实大小(mm) 绿色 Translink 77全剂量 69 -8.0 Translink 77半剂量 67 -8.9 常规 67 -10.0
以全剂量和半剂量施用Translink 77降低绿颜色，且与半剂量 和常规处理相比，全剂量的Translink 77增加果实大小。
“Stayman”苹果树接受2种处理：1)根据病虫害存在的经济水 平，使用弗吉尼亚、西弗吉尼亚和马里兰Cooperative Extension 1997 Spray Bulletin的Commercial tree Fruit Growers公告456- 419，进行常规农药施用，2)Translink 77处理，施用悬浮于4加仑 甲醇并加入96加仑水中的25磅物料。此混合物使用果园喷雾器以200加 仑/英亩的施用量施用。每一处理不随机化地施用1英亩方块。苹果商 业化收获，并在商业化分级生产线处理。给出的数据表示从商业化分 级生产线捡出的百分率。数据给出表V中。
表V 处理 果实大 小(mm) ＜2.5英寸(％)  2.5-2.75英  寸(％)  2.75-3.0英  寸(％)  ＞3.0英寸寸  (％) Translink 77 69 11  38  44  7 常规 62 66  28  6  0
相对于常规处理，施用Translink 77增加更大果实的捡出率， 并降低由于更小的果实(＜2.5英寸)造成的损失。
相关申请的交互参考
本申请是1997年3月5日提交的美国专利申请08/812301的接续，上 述申请与本文公开的发明相关的内容并入本文作为参考。