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用于茎段处理的藻酸盐涂层

阅读：904发布：2020-06-08

专利汇可以提供用于茎段处理的藻酸盐涂层专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本文公开了处理茎段的方法，其包括：(a)施涂藻酸盐的涂层，所述涂层任选地含有一种或多种作物保护剂以及/或一种或多种营养素；和(b)使藻酸盐和二价金属离子交联。还公开了用于所公开的处理茎段的方法的组合物。，下面是用于茎段处理的藻酸盐涂层专利的具体信息内容。

权利要求

1.甘蔗茎段处理的方法，所述方法包括：
(a)在甘蔗茎段上施涂藻酸盐涂层，所述涂层任选地含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素，所述藻酸盐是可溶性藻酸盐，其选自藻酸钠和藻酸钾；和
(b)在甘蔗茎段上施涂二价金属离子盐的水性溶液的涂层，从而使藻酸盐和二价金属离子交联，所述二价金属离子选自Ca2+、Ba2+和Zn2+。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二价金属盐是选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙的钙盐。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二价金属离子溶液通过喷雾施涂。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述藻酸盐涂层通过喷雾施涂。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述作物保护剂选自吡虫啉+联苯菊酯、克百威、和联苯菊酯。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述营养素是选自Zn、Mo及其组合的微量营养素。
7.甘蔗茎段处理的方法，所述方法包括：
(a)在甘蔗茎段上喷雾水性钙盐溶液，所述溶液含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素，以形成处理的甘蔗茎段；和(b)在所述处理的甘蔗茎段上喷雾可溶性藻酸盐的水性溶液以形成涂覆的甘蔗茎段。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述作物保护剂选自吡虫啉+联苯菊酯、克百威、和联苯菊酯。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述钙盐选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。
10.用于提高甘蔗作物的操作产量的方法，所述方法包括以下步骤：(a)收获甘蔗作物，(b)采用收割机以生产合适尺寸的茎段，所述尺寸为7.5cm-45cm的长度范围，(c)使用权利要求1的方法处理所述茎段，和(d)在犁沟中放置处理过的茎段。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述合适尺寸的茎段至少具有一个芽孢。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括在所述合适尺寸的茎段的末端部分由所述涂层形成膜。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述二价金属离子盐钙盐选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述操作产量比未采用权利要求1的方法处理的茎段的对比方法至少高15％。

说明书全文

用于茎段处理的藻酸盐涂层

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请根据35U.S.C.§119要求于2013年10月31日提交的美国临时申请序列号61/898,219的优先权，该申请内容通过引用全文纳入本文。
发明领域

[0003] 本发明涉及用于茎段的农化涂层的领域。本发明提供使用了藻酸盐的茎段涂层的方法，所述涂层任选地含有杀昆虫的、杀线虫的或杀真菌的活性成分，以及/或营养素。

[0004] 发明背景

[0005] 甘蔗是一种重要的作物，其在食品和可再生能源工业中作出了突出的贡献。然而，自从在不同领域中建立和扩张之后，茎秆和茎块的种植系统变化得很少。对甘蔗农场而言，栽种是最昂贵和最重要的操作，且栽种作物的成功能够影响产量超出作物全育期(crop cycle)，包括多熟宿根作物。传统栽种方法需要大量的茎，对人工和机械化栽种而言范围为16-20吨/公顷(ton/ha)。该操作占栽种成本的30-40％，且改变原本将用于糖和酒精制造的茎的用途。根据甘蔗技术中心(Center of Technology for Sugarcane,CTC)的预测，翻新率为17％的甘蔗厂必需将其5％的种植面积用于制造栽种材料。通常，用于常规种植的茎块约为35-40cm且平均具有3个芽孢。

[0006] 尽管这种昂贵的栽种系统存在需要大量栽种材料的缺点，但是使用大的茎块或整个茎秆，其更能够保持水分和营养素且相对于更短的茎块能够生长出充足数量的分蘖，特别是在干燥气候条件下。在过去三年，尝试使用了5cm的具有一个芽孢的小茎段的替代方法。但是，对距离远的生物工厂的依赖、再生产问题、在冷藏货柜中运输和对不利条件的高敏感性使得所述系统在商业上不可行。

[0007] 各种参考文献讨论了用于种植甘蔗的方法。例如，US 20100251434A1提供了用于种植甘蔗的方法，其中，使用乳胶、石蜡和聚合物涂层处理单茎节茎段以保存水分。US 2010/0251435提供了另一个种植甘蔗的方法，其中，在种植之前至少将单茎节茎段储藏于
15℃之下。US 20100251436A1也提供了种植甘蔗的方法，其中，使用植物保护化学品对仅约
2-12cm的单茎节茎段进行处理，所述植物保护化学品例如有杀真菌剂、杀昆虫剂、杀螨剂(miticide)、杀白蚁剂、灭螨剂(acaricide)、杀软体动物剂、杀线虫剂、除草剂或植物活化剂。

[0008] 所述植物保护化学品中，US 20100251436A1列举了噻虫嗪、嘧菌酯、吡虫啉、氟虫腈、阿巴菌素、噻虫胺、氯虫苯甲酰胺(chlorantraniprole)、高效甲霜灵(mefenoxam)、咯菌腈(fludioxonil)和环丙唑醇。US 20100257640A1还提供了一个种植甘蔗作物的方法，所述方法基于以下内容：制备具有至少一个茎节的切段，使其暴露于涂料中，所述涂料含有选自聚乙酸乙烯酯、聚乙酸乙烯酯共聚物和纤维素的粘合剂。EP 2005812A1公开了一个种植甘蔗的方法，其基于以下内容：种植每个茎段具有一个芽孢的切段，其中可将化合物施涂于特定的位置，所述化合物例如有营养素、肥料、微量营养素供体、生物试剂、杀虫剂和/或安全剂(safeners)。但是，这些方法均未提供稳健且高性价比的工业用系统。本发明解决该需求。

发明内容

[0009] 本发明的至少一个方面涉及基于喷雾的藻酸盐茎段涂覆工艺，其使用两个单独的喷雾步骤以将藻酸盐基涂层引至所需的表面，之后使涂层交联。进一步，该技术防止甘蔗茎段中湿度的丧失。该工艺改善其分蘖和发芽的潜力。与杀昆虫剂、杀真菌剂和营养素结合的茎段生物聚合物涂层增强甘蔗作物的整体健康水平、害虫和疾病的防治功效、以及营养。

[0010] 根据本发明的这个方面，描述了一种茎段处理方法，其包括：(a)在茎段上施涂藻酸盐涂层，所述涂层任选地含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素；和(b)在茎段上施涂二价金属离子的涂层，从而使藻酸盐和二价金属离子交联。

[0011] 在一个实施方式中，所述藻酸盐是可溶性藻酸盐，其选自藻酸钠和藻酸钾。在另一个实施方式中，所述二价金属离子选自Ca+2、Ba+2和Zn+2。在另一个实施方式中，所述二价金属离子包括例如钙盐或镁盐的二价金属盐的水性溶液。优选地，所述二价金属盐是钙盐，选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。在另一个实施方式中，通过对茎段喷雾而施涂所述二价金属离子溶液和藻酸盐涂层。在另一个实施方式中，所述作物保护剂选自 (吡虫啉+联苯菊酯)、Furadan 350SC(克百威)、和Capture 400EC(联苯菊酯)。在另一个实施方式中，所述营养素是微量营养素，选自Zn、Mo及其组合。

[0012] 本发明的另一个方面涉及甘蔗茎段处理方法，其中包括(a)在甘蔗茎段上喷雾水性钙盐溶液，所述溶液含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素，以形成处理过的甘蔗茎段；和(b)在所述处理过的甘蔗茎段上喷雾可溶性藻酸盐的水性溶液以形成涂覆的甘蔗茎段。在一个实施方式中，所述作物保护剂选自：吡虫啉和联苯菊酯、克百威、和联苯菊酯。在另一个实施方式中，所述钙盐选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。优选地，所述钙盐是氯化钙。

[0013] 本发明的另一个方面涉及用于甘蔗茎段处理的膜组合物，其中包括(a)藻酸盐溶液；和(b)钙盐溶液，从而形成藻酸钙水胶体。在一个实施方式中，所述藻酸盐溶液选自藻酸钠和藻酸钾。优选地，所述藻酸盐溶液是藻酸钠。在另一个实施方式中，所述钙盐选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。

[0014] 优选地，所述钙盐是氯化钙。在一个实施方式中，所述藻酸盐溶液的浓度为水中含有约0.05％-约20％的藻酸盐。优选地，所述藻酸盐溶液的浓度约为1％。在另一个实施方式中，所述钙盐溶液的浓度为水中含有约0.05％-约20％的钙盐。优选地，所述钙盐溶液的浓度约为1％。

[0015] 本发明的另一个方面涉及增强更大尺寸的植物产品和提高产品产量的系统，其中包括(a)将植物切割成段体；(b)在所述段体上施涂藻酸盐溶液涂层，所述涂层任选地含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素；(c)在所述段体上施涂二价金属离子的涂层，从而使藻酸盐和二价金属离子交联；和(d)在合适的环境中栽种所述处理过的段体，以增加产品产量。该系统还可包括合适的喷雾器。本发明的系统还包括适时收割和处理甘蔗以备后续使用。
附图说明

[0016] 图1：说明栽种后七天内未灌溉的甘蔗茎段的每个试验单元(三个能存活的芽孢)的新芽平均数的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0017] 图2：说明栽种后七天内未灌溉的甘蔗茎秆的每个试验单元(三个能存活的芽孢)的新芽平均数的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0018] 图3：说明栽种后一天内未灌溉的甘蔗茎段的每个试验单元(三个能存活的芽孢)的新芽平均数的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0019] 图4：说明栽种后六天内未灌溉的甘蔗茎秆的每个试验单元(三个能存活的芽孢)的新芽平均数的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0020] 图5：说明栽种后一天内未灌溉的甘蔗新芽的平均茎长的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0021] 图6：说明栽种后六天内未灌溉的甘蔗新芽的平均茎长的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0022] 图7：说明栽种后一天内、两天内和七天内未灌溉的甘蔗的平均重量的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0023] 图8：说明栽种后一天内、两天内和七天内未灌溉的甘蔗的平均干重的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0024] 图9：说明栽种后一天内、两天内和七天内未灌溉的甘蔗的平均重量的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0025] 图10：说明栽种后一天内、两天内和七天内未灌溉的甘蔗的平均干重的图表，其基于以下处理：小且未处理-11cm-茎段，未进行处理；大-3-芽孢大茎段；小且处理过-11cm-茎段，使用藻酸盐处理。

[0026] 图11：A是说明栽种120天后，用大(Large)标准茎段栽种的土地上叶冠的覆盖面积的照片。B是Image J 软件中的同一照片，用于更好地量化叶的表面。

[0027] 图12：A是说明栽种120天后，用藻酸盐处理的小茎段栽种的土地上叶冠的覆盖面积的照片。B是Image J软件中的同一照片，用于更好地量化叶的表面。

[0028] 图13：A是说明栽种120天后，未处理的小茎段栽种的土地上叶冠的覆盖面积的照片。B是Image J软件中的同一照片，用于更好地量化叶的表面。

[0029] 图14提供根据本发明的系统的步骤顺序。步骤A中，系统提供平台，其中通过适合将茎段切断为足够尺寸的收割机对甘蔗茎段进行加工。步骤B中描绘了示例性的茎段。步骤C中，甘蔗茎段用于栽种且被合适的生物膜所覆盖。步骤D中处理过的茎段被栽种于犁沟。

[0030] 发明详述

[0031] 该文件不受限于所述的特定方法、工艺、组合物或原则，其可变化。本说明书中所用的技术仅用于描述具体形式或实施方式，且无意限定本发明的范围，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员通常所理解的相同含义。虽然在本发明的实施方式的实践和测试中可采用与本文所述类似或等同的任何方法和材料，但现在描述优选的方法、装置和材料。所有本文中提到的出版物通过引用全文纳入本文。本文中所有内容均不应解释为承认本发明不能凭借在先发明而先于这些公开内容。

[0032] 本说明书使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数的指代物，除非上下文中另有明确的说明。因此，例如，一种“钙盐”是指本领域技术人员已知的一种或多种钙盐和其等同物，等等。

[0033] 本文所用的术语“约”指与所用数字相比在数值上增加或减少10％。因此，约50％指在45％-55％范围内。本文所用的词语“有效量”应根据与该词语直接相关的主题及预期的用途进行理解。同样地，导致交联的“有效量”是指任意促进交联形成的浓度。同样地，有效量的范围可以是0.01摩尔-约25摩尔的用于促进交联的合适的盐。

[0034] 本文所用词语“足够的时间”是指达成期望目的所需的最少时间。例如，藻酸盐溶液和盐之间相互反应的足够的时间为1秒-30分钟。类似地，制作藻酸盐膜的足够的时间为1秒-30分钟。

[0035] 本文所用的术语“包含”或“含有”表示至少包括后述内容但不排除其他内容。

[0036] 本文所用术语“茎段(setts)”或“甘蔗茎段”是指甘蔗的茎的切块或切段、茎秆等。

[0037] 藻酸盐已用于植物处理中的植物保护组合物。WO 2011US48748、CN 103392737(A)、和US 2012021911(Al)描述了植物处理组合物，其含有藻酸金属盐和至少一种可用于植物(特别是食用作物)处理的胺化合物。US 5,977,023提供了杀虫剂组合物，其中包含非水溶性的藻酸盐，所述藻酸盐通过处理一种固体组合物而制备，所述固体组合物含有(a)杀虫活性成分，其为害虫防治活性成分或植物生长调节活性成分，和(b)藻酸或水溶性藻酸盐以及含有二价或多价阳离子的水性溶液，所述水性溶液能够将所述藻酸或水溶性藻酸盐转化为非水溶性的藻酸盐。

[0038] 尽管现有技术中已经描述了藻酸盐的几种应用，但是藻酸盐的作用机制并不明确。实际上，此前并未阐述过藻酸盐在甘蔗和其他可比较的植物上的应用。

[0039] 在至少一个方面中，本发明提供用于保护植物的合适的段体的工艺和系统，包括在关注区域上施涂足够量的藻酸盐组合物，从而限制水分流失并促进发芽。在一个实施方式中，所述植物可以是甘蔗、马铃薯或甘薯。在另一个实施方式中，所述植物是甘蔗且藻酸盐组合物分别施涂于其开放的末端。

[0040] 在另一个方面中，本发明提供保护甘蔗茎段(根和茎作物)的工艺和系统，包括在关注位置或表面施涂藻酸盐组合物，并最优化完成栽种所需的每延米(linear meter)上的芽孢的数量。在至少一个实施方式中，关注的位置或表面的长度小于15cm，包括12、10或8cm。在另一个实施方式中，关注的表面可大于15cm。藻酸盐组合物的应用限制水分流失，同时促进发芽。类似地，本发明的至少一个方面描述了方法和系统，所述方法和系统至少在有效时间段内限制或防止水分从茎段的流失，从而提高发芽率。

[0041] 在另一个实施方式中，本发明提供许多其他特性和益处以改善植物产品的产率和产量。例如，在一个实施方式中，根据本发明的工艺和系统增加芽孢的强度，减少栽种的操作并增加茎段的抗倒伏性(standability)。在另一个实施方式中，该工艺和系统创造更强的挺水植物，减少栽种材料所用的区域，并产生更多的茎秆以用于糖和乙醇的生产。

[0042] 在另一个实施方式中，本文描述的工艺和系统对茎段提供生长促进效果，并防治害虫和疾病以帮助实现更好的作物保护。在另一个方面中，本发明提供一种技术，其中使用组合物处理甘蔗茎段，所述组合物包括藻酸钠，当藻酸钠与茎段的目标表面接触时形成交联结构的膜。根据本发明的这一方面，所述系统提供一个平台，其中通过调整为以足够尺寸提供作物结构的收割机对作物进行加工。在一个实施方式中，所述作物是甘蔗，所述结构是对应的甘蔗茎段。在另一个实施方式中，所述茎段被切为合适的尺寸，长度范围为2.5cm-约75cm。在另一个实施方式中，所述茎段被切为约7.5cm-约45cm的尺寸。在另一个实施方式中，所述茎段被切为10cm-15cm的长度。

[0043] 在该系统的另一个方面中，提供了包含用于处理甘蔗茎段的藻酸钠的组合物。在一个实施方式中，本公开的组合物可直接施涂于尺寸不同或尺寸均一的茎段，或在栽种之前或之后、或者在栽种之前和之后直接施涂于土壤。在另一个实施方式中，使用藻酸盐溶液和交联剂以足够的时间处理茎段来使其交联，从而在各个茎段的末端形成生物膜。

[0044] 在另一个实施方式中，本发明提供系统，其中茎段收割和藻酸盐施涂之间的时间少于48小时，优选少于12小时，更优选少于6小时。在另一个实施方式中，处理过的茎段储藏于阴凉干燥处，避免阳光直射。在另一个实施方式中，藻酸盐涂覆和栽种之间的时间少于30、20、15、10、5、2分钟。在一个优选实施方式中，藻酸盐涂覆和栽种之间的时间仅为数秒，包括少于80、60、40和20秒。

[0045] 在另一个方面中，根据本发明的藻酸盐涂覆技术能够控制预先存在的或新施涂的生物/化学活性成分在茎段表面的释放。在另一个方面中，所描述的技术防止甘蔗茎段中水分的流失，从而促进出苗、发芽和分蘖。在一个实施方式中，所述涂层可与有效量的杀昆虫剂、杀真菌剂、杀线虫剂、生长促进剂和营养素组合使用，或含有这些物质，以增强作物的健康并防止害虫和疾病的侵害。在这种实施方式中，当在施涂藻酸盐组合物之前进行施涂时，诸如吡虫啉和联苯菊酯、克百威、和联苯菊酯的作物保护组合物提供优越的效果。

[0046] 本发明的一个方面涉及茎段处理的方法，(a)在茎段上施涂藻酸盐涂层，所述涂层任选地含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素；和(b)在茎段上施涂有效量的二价金属离子；和(c)使藻酸盐和二价金属离子交联以形成涂料膜/层。

[0047] 在一个实施方式中，所述藻酸盐是可溶性藻酸盐，其选自藻酸钠和藻酸钾。在另一个实施方式中，藻酸盐是藻酸的钠盐，其通过从例如褐藻类的各种深海海草中提取而得。在另一个实施方式中，含有用于处理茎段的藻酸钠的组合物提高出芽速度、芽孢发芽的可能性、发芽以及分蘖。

[0048] 在另一个实施方式中，所述二价金属离子选自Ca+2、Mg+2、Ba+2和Zn+2。在另一个实施方式中，所述二价金属离子包括二价金属盐的水性溶液。优选地，所述二价金属盐是钙盐，选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。在另一个实施方式中，通过对茎段喷雾而施涂足够量的所述二价金属离子溶液和藻酸盐涂层以有效且迅速地形成生物膜。在另一个实施方式中，藻酸盐和金属盐为足够的量，范围为0.01-25摩尔。在另一个实施方式中，所述作物保护剂选自(吡虫啉+联苯菊酯)、Furadan 350SC(克百威)、和Capture 400EC(联苯菊酯)。在另一个实施方式中，所述营养素是微量营养素，可选自Zn、Mo及其组合。

[0049] 本发明的另一个方面涉及甘蔗茎段处理工艺，其中包括(a)在甘蔗茎段上喷雾水性钙盐溶液，所述溶液含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素，以形成处理过的甘蔗茎段；和(b)在所述处理过的甘蔗茎段上喷雾可溶性藻酸盐的水性溶液以形成涂覆的甘蔗茎段。在一个实施方式中，合适的作物保护剂选自 (吡虫啉+联苯菊酯)、Furadan 350SC(克百威)、和Capture 400EC(联苯菊酯)。 Furadan 350SC和Capture 400EC。在另一个实施方式中，所述钙盐选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。优选地，所述钙盐是氯化钙。

[0050] 在本发明的至少另一个方面中，描述了一种新方法，包括在茎段上施涂藻酸盐溶液层的步骤，之后施涂钙盐溶液层。在本发明的至少这一方面中，该工艺步骤是处理系统的一部分，其按顺序进行。在至少一个实施方式中，所述处理系统可包括一系列的在分隔单元或隔室中进行的自动化动作。例如，所述工序可起始于将甘蔗收割为用于栽种的小茎段。照此，所述步骤包括选择甘蔗地用于生产茎段，使用专用的收割机生产合适尺寸的茎段(即12cm)，目的在于使具有一个芽孢的茎段的数量最大化，同时或依次用作物保护剂、藻酸盐组合物或其组合处理茎段，提供茎段载具和处理工具，任选地施涂其他作物保护/增强产品，并将茎段置于犁沟中，最后合上犁沟。在至少一个优选实施方式中，与未采用本发明工序步骤的标准系统相比，本发明的系统提供至少为2.5、5、10、15、18、19、20、或25％的操作产量或增益。

[0051] 本发明的另一个方面描述了增强大规模的植物产品和提高植物产品产量的系统，其中包括(a)将植物切割成段体；(b)在所述段体上施涂藻酸盐溶液涂层，所述涂层任选地含有一种或多种选自杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂的作物保护剂，以及/或一种或多种营养素；(c)在所述段体上施涂二价金属离子的涂层，从而使藻酸盐和二价金属离子交联；和(d)在合适的环境中栽种所述处理过的段体，以增加植物产量。本发明的系统还包括适时收割和处理甘蔗以备后续使用。在一个实施方式中，所述植物产品是甘蔗茎段或甘薯的段体。

[0052] 在一个实施方式中，交联度与水分的流失呈负相关性。在另一个实施方式中，足以实现所需交联的时间为少于30分钟、10分钟或甚至为5-80秒。

[0053] 在本发明的另一个方面中，预处理过的茎段直接用于商业用途。根据本发明的这一方面，可直接使用合适的杀真菌剂、杀昆虫剂、杀线虫剂、生长促进剂等来预处理茎段并直接使用。在另一个实施方式中，这种预处理过的茎段在用藻酸盐涂覆之前还可进一步处理。

[0054] 在另一个实施方式中，用一层藻酸盐涂层涂覆预处理过的茎段，以赋予活性成分(active ingredients,"AI")可控的释放性质，所述活性成分已预先包括在预处理步骤中。在至少一个实施方式中，所述工艺包括在茎段表面喷雾藻酸盐溶液(即未混合AI)，之后喷雾有效量的钙盐以促进充分的交联度。这样，可使用以上描述的两步喷雾工艺而得的交联的藻酸盐，在预处理过的茎段上赋予AI可控制的释放性质。

[0055] 在另一个实施方式中，工艺步骤以另一种顺序进行。在这种实施方式中，首先将钙盐材料施涂于茎段表面，然后在同一区域施涂藻酸盐涂料溶液。在一个实施方式中，所述藻酸盐溶液选自藻酸钠和藻酸钾。

[0056] 优选地，所述藻酸盐溶液是藻酸钠。在另一个实施方式中，所述钙盐选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙或其任意混合物；但优选所述钙盐是氯化钙。

[0057] 本发明的另一个方面涉及用于甘蔗茎段处理的膜组合物，其中包括(a)藻酸盐溶液；和(b)钙盐溶液，从而形成藻酸钙水胶体。在一个实施方式中，所述藻酸盐溶液选自藻酸钠和藻酸钾。

[0058] 优选地，所述藻酸盐溶液是藻酸钠。

[0059] 在另一个实施方式中，所述钙盐选自氯化钙、碳酸钙和硫酸钙。优选地，所述钙盐是氯化钙。在一个实施方式中，所述藻酸盐溶液的浓度为水中含有约0.05％-约20％的藻酸盐。优选地，所述藻酸盐溶液的浓度约为1％。在另一个实施方式中，所述钙盐溶液的浓度为水中含有约0.05％-约20％的钙盐。优选地，所述钙盐溶液的浓度约为1％。

[0060] 在本发明的所有方面中，不同浓度的藻酸盐和钙盐可用于涂覆工艺以调整所得茎段涂层的释放速率。

[0061] 在本发明的所有方面中，藻酸盐涂覆制剂中也可采用在藻酸盐溶液中添加功能剂(functional agent)或作物保护剂的形式。这种功能剂包括但不限于营养素、微量营养素、杀昆虫剂、杀线虫剂和杀真菌剂。

[0062] 本领域技术人员能够理解，可根据需要调整涂层厚度以及制剂中AI的浓度。类似地，本领域技术人员能够理解本技术的至少一个优势在于限制甘蔗茎段中的水分流失，从而改善其分蘖和发芽的潜力。

[0063] 在另一个方面中，本发明提供创新的甘蔗种植理念，除了使装备能够发展得更小和更轻之外，还具有更少的幼苗数量和优化的操作能力。与杀昆虫剂、杀真菌剂、生长促进剂和营养素结合的茎段生物聚合物涂层增强甘蔗作物的整体健康水平、害虫和疾病防治功效、以及营养。在至少一个实施方式中，本文所述的系统和工艺与任意未以本文所述方式采用所述藻酸盐组合物的对比性系统相比，提供至少高10％、15％、20％的操作产量。

[0064] 在本发明的所有方面中，涂覆制剂可通过以下方式制备：使研磨的杀虫剂颗粒直接与藻酸钠溶液混合，或将藻酸钠加入既存的杀虫剂SC制剂中。然后可通过喷雾将该涂覆制剂施涂于茎段表面。在本文公开的系统和工艺中可使用能够涂覆/喷雾的合适的装置。这类商用种子处理机中的一种为“温特斯泰格黑格11(Wintersteiger Hege 11)种子处理机”。在喷雾涂覆杀虫剂/藻酸盐种子涂层后，在种子涂层表面喷雾CaC12水溶液以引发涂层的交联。

[0065] 在本公开的所有方面中，使用各种方法施涂溶液，所述方法包括但不限于，在甘蔗茎段上或种植犁沟上喷雾的方法，和两个步骤或更多步骤的浸渍方法。所述浸渍方法包括在溶液中浸渍将要处理的茎段，然后在后续溶液中浸渍所述茎段。更小的植物产品可更好地适合这种步骤顺序。更小的植物通常是具有一个芽孢、而不是两个或三个芽孢的植物。

[0066] 本文描述的系统和技术减少将要种植的甘蔗幼苗的数量，原因是在单个收割区域产生更多的可存活的芽孢。幼苗长度的减少、防止茎段中水分的流失、以及为了处理甘蔗茎段而施涂的杀昆虫剂和杀真菌剂的增强的相互作用之间的结合，产生了在害虫和疾病管理中更有效率、更经济、更可持续且更有效的种植系统。

[0067] 本领域的技术人员能够理解，甘蔗通常需要大量的生物材料以维持茎繁殖，人工种植为平均16ton/ha，机械种植操作为平均20ton/ha。结果，用于形成新的甘蔗地的甘蔗幼苗成本极高，约占新甘蔗地总成本的30％-40％。种植操作的另一个限制因素在于劳动力需求，其在农业生产系统中越来越受限。

[0068] 本发明的至少一个方面提供增加每延米(在甘蔗地中实施)的芽孢数量的系统和工艺。在一个实施方式中，本发明将芽孢的潜力最大化；减少土地上机器的活动和移动；减少种植过程中的操作数量；最大化挺水植物的一致性；以及挺水植物的潜力。在另一个实施方式中，本发明减少专用于生产幼苗的甘蔗培育面积，从而增加用于生产糖和乙醇的面积。在另一个实施方式中，本发明的工艺保护作物不受害虫、线虫和疾病侵害。
实施例

[0069] 实施例1.甘蔗茎段的藻酸盐处理在发芽、芽孢可存活性和分蘖方面的效果。

[0070] 如表1所示，使用本技术与藻酸盐处理甘蔗茎段使得发芽的速度得到加快。表1提供了基于藻酸盐技术在11cm-切段(品种RB 867515，乌贝兰迪亚-MG巴西，2013)上的应用，每个试验单元(10个茎段)的新芽和分蘖的平均数量和甘蔗的平均茎长。

[0071] 表1

[0072]

[0073] 栽种后(days after planting“, DAP”)20天，藻酸盐的处理产生了8.8个新芽/10茎段，优于对照组(无藻酸盐处理)的5.8个新芽。按照本发明的工艺步骤，提供了用于无性繁殖材料的环境条件，以具有更好的芽孢可存活性。可从40DAP的最佳萌发观察到该结果，其中藻酸盐处理组的发芽率(sprouting)为94-96％，而对照组为66％。

[0074] 在60DAP观察到，藻酸盐在甘蔗茎段上的应用改善了甘蔗茎段的分蘖。本藻酸盐技术提供15.6-15.8个分蘖/10茎段，高于对照组中观察到的10.2个分蘖/10茎段。该技术该增强了茎从芽孢和分蘖的生长，如表1中40DAP和60DAP分别所示。

[0075] 发芽速度的加快、芽孢的可存活性和分蘖的响应未受到用于茎段处理的藻酸盐溶液的浓度的影响，如表1所示。

[0076] 本发明的藻酸盐处理还有益于防止茎段的水分流失，从而改善芽孢可存活性、更好的甘蔗发芽率和分蘖率(tillering)、以及茎秆和分蘖的最佳生长的环境条件。即使是在具有合适的可获得湿气的环境的土壤中栽种小茎段，也能观察到防止水分从茎段流失到土壤的举动。在这些条件下，如图1所示，观察到了加快的发芽速度、发芽芽孢的更好的长势和更好的分蘖，以及甘蔗茎秆的更好的生长。

[0077] 本领域技术人员能够理解，当栽种小茎段并于栽种后两天进行灌溉时，该防止水分从茎段向土壤流失的效果提供更快的发芽、更好的发芽芽孢和分蘖可存活性、和甘蔗茎秆的更好的生长。表2通过表示每个试验单元(10个茎段)的新芽和分蘖的平均数量和甘蔗的平均茎长(基于藻酸盐技术在11cm-茎段，品种RB 86 7515，乌贝兰迪亚-MG/巴西，2013上的应用)，阐明了该效果。

[0078] 表2-

[0079]

[0080] 栏中同一字母后的平均值在5％概率的邓肯氏测定法(Duncan’s test)下没有差别。

[0081] 如表2所示，与没有藻酸盐的对照组(6.2发芽/10茎段)相比，甘蔗小茎段上藻酸盐的应用令人惊讶地提高了20DAP时的发芽速度(9.0-9.2发芽/10茎段)。本技术还提供了用于无性繁殖材料的环境条件，以得到可在40DAP时的最佳发芽观察到的更好的芽孢可存活性，其中藻酸盐处理的组具有98-100％的发芽率，而对照组为70％。类似地，与对照组相比该处理提供高30％的发芽率。在一个更优选的实施方式中，以比未处理的茎段的发芽率高40％、50％或60％的条件设计该处理。

[0082] 如60DAP所示，藻酸盐在甘蔗茎段上的应用改善了分蘖。本藻酸盐技术提供16.0-16.4个分蘖/10茎段，高于对照组中观察到的12.4个分蘖/10茎段。该技术还增强了茎从芽孢和分蘖的生长，如表1中40DAP和60DAP分别所示。

[0083] 如表2所示，即使在栽种时期的干旱逆压(drought stress)下(两天无水分)，加快的发芽速度、芽孢和分蘖的可存活性的响应未受到用于处理茎段的藻酸盐溶液浓度(0.5％-3.0％)的影响。

[0084] 如图3所示，在土壤中，小茎段(9-15cm)比大茎段(包含3个芽孢)对水分流失更敏感，因此新芽和分蘖的长势和芽孢可存活性降低。

[0085] 商业面积条件下，即使是在栽种前灌溉土壤的条件(两层-一层40mm，一层20mm)和栽种后灌溉(两层均为20mm)的条件下，未使用藻酸盐防止茎段的水分流失的栽种的小茎段也提供更小的发芽率和分蘖。分裂为更小的茎段的繁殖材料与土壤的接触表面更大，具有更少的防止水分流失至土壤的保护条件。这些条件导致降低的长势和芽孢可存活性，表现形式为更低的甘蔗发芽率和分蘖率，如表3所示。表3提供了每米的新芽和分蘖的平均数，其基于不应用藻酸盐技术而栽种大茎段(3个芽孢)和小茎段(11cm)。品种CTC 02,瓜伊拉-SP/巴西，2014。

[0086] 表3-

[0087]

[0088] 大茎段(3个芽孢)具有更强的防止水分从芽孢流失至土壤的能力，且甘蔗繁殖材料的更好的分化取决于，添加一种产品来调整所述水分流失环境以减少该水分流失。藻酸盐提供该防止水分流失的保护以及甘蔗芽孢的更好的长势和可存活性，改善甘蔗的发芽、分蘖和茎秆生长。

[0089] 大茎段(3个芽孢)中的防止水分流失的保护效果如图1所示，其中40DAP时提供100％的发芽率，即便是在栽种后七天经受水逆压的情况下。在小茎段中添加藻酸盐提供了与具有3个芽孢的大茎段类似的保护环境，在同一时间段提供98％的发芽率。如图1所示，小茎段对水分流失非常敏感，发芽率为17％。在小茎段上添加藻酸盐有效提供防止水分流失的保护，并确保这种具有3个芽孢的大茎段的可存活性。

[0090] 如图1和图2所示，试验中在小茎段的藻酸盐处理中观察到了对水分流失的保护的响应，其中在甘蔗栽种后引入七天的水逆压，甘蔗品种为RB 86 7515和RB 92 579。在RB 92 579品种中观察到的响应与RB 86 7515中观察到的类似。

[0091] 小甘蔗茎段的藻酸盐涂覆处理还提供对分蘖的芽孢的保护，如图2所示。包含3个芽孢的大茎段在40DAP时具有4.2个分蘖/3芽孢，从而与使用藻酸盐处理的小茎段(4.4个分蘖/3芽孢)类似。

[0092] 小茎段的藻酸盐处理还对分蘖的芽孢提供保护。这可在图3和图4中观察到。甘蔗小茎段处理中的藻酸盐还提供增强的茎秆生长，如图5和图6所示。即使是在栽种后仅经受一天的干旱逆压，在茎段处理中添加藻酸盐也在4-41DAP时提供比3个芽孢的大茎段更大的作物。即使是在栽种后仅干旱一天的环境条件下，未使用藻酸盐处理的小茎段丧失水分和芽孢强度，从而导致更小的作物。当水逆压条件严重时(栽种后六天无灌溉)，差别更大，来自未处理的小茎段(无藻酸盐)的作物与来自使用藻酸盐处理的小茎段的芽孢的作物相比，长势/强度和生长更弱，如图6所示。

[0093] 在甘蔗小茎段添加藻酸盐有效提供对水分流失的保护，并确保芽孢(例如具有3个芽孢的大茎段的芽孢)的可存活性以及来自这些芽孢的作物生长的最佳环境条件。

[0094] 甘蔗小茎段处理中的藻酸盐还提供更好的作物生长，如图7、8、9和10所示。未经藻酸盐处理的小茎段导致更轻的作物，即便是在栽种后仅一天干旱的条件下。与甘蔗品种和干旱逆压的严重性无关，由使用藻酸盐处理的茎段形成的作物始终呈现比来自未处理的小茎段的作物更好的生长(重量和干重)，如图7、8、9和10所示。

[0095] 实施例2：藻酸盐处理中杀昆虫剂的添加

[0096] 从所述杀昆虫剂与茎段的接触的增加、和栽种时更好的昆虫防治保护的方面来看，甘蔗茎段处理中杀昆虫剂的添加提供本方法应用的可行且确定的益处。

[0097] 如表4和表5所示，根据与甘蔗茎段的相互作用，杀昆虫剂具有不同的响应。

[0098] 如表4和表5所示，杀昆虫剂Eternal、Furadan 350SC和Capture 400EC与甘蔗茎段具有突出的相互作用，提供适于甘蔗生长和分蘖的环境。另一方面，Talisman(联苯菊酯+丁硫克百威)和Marshal Star(丁硫克百威)则不具有上述效果。表4示出每个试验单元(2茎段)的分蘖平均数和甘蔗平均茎长，其通过在甘蔗茎段(11cm)上施加的处理、杀昆虫剂以及之后的藻酸盐技术而导致。品种RB 86 7515，乌贝兰迪亚-MG，2014。

[0099] 表4-

[0100]

[0101] 表5示出每个试验单元(4茎段)的分蘖平均数和甘蔗平均茎长，其通过在甘蔗茎段(11cm)上施加的处理、杀昆虫剂以及之后的藻酸盐技术而导致。品种RB 86 7515，乌贝兰迪亚-MG，2014。

[0102] 表5-

[0103]

[0104] 甘蔗茎段处理中杀昆虫剂的添加顺序也对结果有影响。当在藻酸盐的应用之前于茎段上施加杀昆虫剂Eternal时，对保持甘蔗的发芽和分蘖潜力是有效的，如图4、5和6所示。当Eternal与藻酸盐同时施加时，观察到更弱的发芽、分蘖和甘蔗生长，从而降低作物的产量，如表6所示。表6提供每米甘蔗的新芽、分蘖和茎秆的平均结果和TCH(生物统计学)作为使用藻酸盐和杀昆虫剂技术的甘蔗茎段(11cm)处理的函数。品种CTC 02，瓜伊拉-SP，2014。同样地，其表明杀昆虫剂的施加顺序在最终处理结果中具有重要作用。同样地，意料之外的观察结果表明，与将杀昆虫剂和藻酸盐组合物混合相比，在藻酸盐组合物之前施加杀昆虫剂显著提高处理系统的功效。

[0105] 表6-

[0106]

[0107] 另一个令人惊讶的观察是这种顺序在杀昆虫剂Marshal Star和Talisman的功效中的作用。Marshal Star和Talisman导致了甘蔗发芽率的降低，如表4和5所示。然而，当在使用藻酸盐处理所述茎段之前施加于茎段上时，它们未导致茎段的损伤。当这些杀昆虫剂直接施加于种植犁沟中的茎段时，它们不导致损伤，即便是在茎段被藻酸盐处理过的情况下。

[0108] 本领域技术人员能够理解，用于甘蔗茎段处理的使用藻酸盐的本藻酸盐技术提供更好的发芽率、分蘖率和甘蔗作物的生长，得到更高的TCH(每公顷的甘蔗吨数，tons of cane per hectare)产率，如表6所示。与对照组相比，使用本藻酸盐技术将甘蔗产率增加了8.6％，其基于具有3个芽孢的大茎的种植，甘蔗产率为135.6TCH，比对照组高8.6％，所示对照组基于具有3个芽孢的大茎的种植，其产率为124.9TCH。

[0109] 另外，表6的结果表明甘蔗作物对种植密度作出响应，需要在处理过程中考虑种植密度。由于本藻酸盐技术已经改善了发芽和分蘖，且种植时芽孢的密度为20芽孢/米，该密度适于种植3个芽孢的大茎段，在茎段处理和种植犁沟中，添加藻酸盐的处理收损。

[0110] 如处理6和7所示，在种植犁沟中添加藻酸盐，即使比对照组多两倍以上的新芽和分蘖，(3芽孢切段的种植)，处理7进行后保持252天，即便与对照组相比每米具有更多的茎，与对照组和处理6相比在生物统计学上每米具有更少的茎。该观察说明产率与茎的数量不成比例。该情况的至少一种解释可以是，甘蔗作物在每米上的种植密度存在平衡，当密度高时，作物之间产生竞争，导致更高比例的“偷窃分蘖(thief-tillers)”的死亡，因为它们需要从作物中获得能量且不直接反映在产率上。

[0111] 实施例3：甘蔗茎段处理中藻酸盐与微量营养素(例如Zn、Mo、Zn+Mo)的相互作用[0112] 微量营养素与藻酸盐在茎段处理中的相互作用产生与发芽、分蘖、甘蔗的茎秆生长相关的益处。微量营养素与藻酸盐的最佳混合为：

[0113] (B)藻酸盐+Zn(95+5％w/w)；(D)藻酸盐+Mo(99+1％w/w)；(F)藻酸盐+Zn+Mo(89+10+1％w/w)；和(H)藻酸盐+Zn+Mo(99+0.5+0.5％w/w)。

[0114] 表7示出每个试验单元(4茎段)的分蘖平均数和甘蔗平均茎长，其通过使用藻酸盐和微量营养素的混合物处理甘蔗茎段(11cm)而得到。品种RB 867515，乌贝兰迪亚-MG，2014。

[0115] 表7

[0116]

[0117]

[0118] 实施例4：通过使用经藻酸盐处理的小茎段而增加植物产量。

[0119] 如下所示，表8提供了使用两种不同的切割方式下的小茎段的甘蔗种植产率和使用大的标准茎段的产率的对比。本领域技术人员能够理解，与当前现有方法相比，本文的工艺步骤提供高得多的操作产量。

[0120] 表8-

[0121]

[0122] 在至少一个实施例中，用于处理小茎段的技术带来了比大茎段高19.2％的操作产量，如表8所示。该结果意味着一公顷产出90吨的甘蔗足以用小茎段技术种植9.46公顷。对于较大的茎段，相同面积产出7.94公顷的种植材料。通过航拍图片考虑叶冠生长，对使用两种不同技术的作物的生长进行了对比。用大茎段种植的作物导致了83％的覆盖(图11)，而用经藻酸盐处理的小茎段种植的作物导致了76％的覆盖(图12)。然而，未处理的小茎段种植的作物仅显示了46％的叶冠覆盖(图13)。同样地，本领域的技术人员会理解本技术在提高产量方面的重要影响。

[0123] 虽然参考某些优选的实施方式相当详细地阐述了本发明，但其他方式也是可能的。因此，本发明的精神和范围不应限于本说明书和本说明书包含的优选实施方式。

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