本发明涉及含有葡糖酰胺的表面活性剂浓缩物用于改善土壤增湿和植物生长的用途，以及相应的制剂和方法。
背景技术：
众所周知，对植被茂密的土地进行灌溉的措施看起来简单，但是难度不小。有人行走和/或有车驶过的部分草地就是一个典型的示例，其需要定期养护。例如当养护高尔夫球场或者其它类似体育场和草坪体育场的时候，尽管定期进行灌溉，仍然有较小或者也有较大的草坪区域可能会变干。当尝试给这些部位增湿的时候，水无法足够深地渗入土壤之中，尤其无法渗入草的根部区域之中。
其原因部分是所谓的枯草层，地表上方的枯草层会将喷灌水从根部区域引开，使得相应的种植区域因为过分干燥而欠缺营养、生根很浅并且有病害。即使水在到达地表时均匀分布，也可能会引起麻烦。施用的水经常不能均匀散布，尤其不能进入相应的植物根部区域。更确切地说，施用的水会以空间有限的水流渗入到较深的土壤层之中，使得这里也会出现以上所述的损害。如果存在土壤压实的情况，尤其在有车驶过和/或有人走过的区域中无法避免此类情况，则可能会出现更多麻烦。
所述的问题并非仅仅涉及灌溉过程。营养物质和/或保护性物质也难以尽可能均匀分布到植物根部区域之中。
众所周知，给喷灌用水和/或含水的有用物质制剂掺入具有湿润剂特征的助剂，所述助剂能以众所周知的方式降低水的表面张力，以这种方式保证水相在整个土壤区域中并且尤其也在植物生根的区域中更好散布，就能减少以上所述的问题。这比较适用于养护体育场、高尔夫设施，但也适用于保护其它绿化设施。
DE-A197 01 127描述了一种高度浓缩之后仍然有流动性和浇注性、基于表面活性剂的含水浓缩物形式的低泡湿润剂，可在植物生根的区域内灌溉的时候强化水的渗透和扩散，其含有油水型烷基(多)糖苷化合物作为生态相容性表面活性剂组分。除了该表面活性剂组分之外，含水浓缩物还含有烯属不饱和脂肪醇作为止泡剂/消泡剂，并且还含有低水溶性醇作为粘度调节剂。
WO 01/37658建议使用阴离子型辅助表面活性剂防止上述体系中起泡。
尽管使用已知的体系能实现良好的结果，但仍然留有很大的改善空间，这尤其涉及均匀化、强化和控制水渗入生长茂密的地面之中。
现已发现某些短链的N-烷基葡糖酰胺特别适合作为土壤增湿剂和植物生长促进剂。
WO 96/16540描述了杀虫剂组合物，长链的烷基酰胺，具有多羟基羰基取代基，在酰氨氮上有至少三个羟基基团。在实施例中描述了十二烷基-N-甲基葡糖酰胺、十二烷基十四烷基-N-甲基葡糖酰胺和十六烷基硬脂基-N-甲基葡糖酰胺的乳化浓缩液、水可分散性粉末和颗粒。该文献中没有提示所述葡糖酰胺的湿润作用。
技术实现要素：
因此本发明的主题是含有以下物质的含水组合物用于改善土壤增湿的用途
(a)一种或多种式(I)烷基葡糖酰胺，
其中
R1表示具有5～9个碳原子的直链或者支化的烷基基团，
R2表示具有1～3个碳原子的烷基基团，
和
(b)水。
本发明还涉及使用本发明所述的组合物来促进植物生长。
本发明同样涉及用来改善土壤增湿和/或植物生长的制剂，其含有本发明所述组合物。
本发明还涉及改善土壤增湿的方法，其中将本发明所述的组合物施用到土壤上。
本发明同样涉及改善植物生长的方法，其中将本发明所述的组合物施用到植物生长的土壤上。
按照本发明使用的组合物除了作为土壤湿润剂表现出很高的有效性之外，还有十分优异的用途技术特性，并且有利于生态，原因在于其可以生物降解，水生生物毒性很小，并且基于可再生的原料。
按照德国联邦政府土壤保护公约中的定义，本发明所述的“土壤”表示“掺杂了水、空气和生物的、受地球表面环境因素影响而产生并且随时间演变而来的、有自身形貌组织的矿物质和有机物质的转化产物，能够作为高等植物的生长环境”。根据本发明使用的组合物尤其可在有机质土层(含有机质层的H层、L层、O层)中起作用。本发明所述的“表土”表示植物在其中生长的土壤上层。
本发明所述的“改善土壤增湿”表示含有组分(a)的本发明组合物与不含组分(a)的组合物相比，土壤湿润高出至少10％，优选高出至少20％，特别优选高出至少50％。测定湿润的优选方法可参阅P.T.Bially，Esterified Alkyl Polyglucosides as Wetting Agents for Plant Growth Media，in P.Baur and M.Bonnet(Hrsg)Proceedings of the 9th International Symposium on Adjuvants for Agrochemicals ISAA 2010，S.397-404，ISAA Society，Wageningon，Niederlande2010，ISBN 978-90-815702-1-3。效果定量分析的其它参数是将土壤的最大或者随时间变化的含水量确定为水势的函数和达到最大含水量的速度，在相关土壤学书籍中对此均有描述(例如Wilfried Ehlers，Wasser in Boden und Pflanze.Dynamik des Wasserhaushaltes als Grundlage von Pflanzenwachstum und Ertrag，Ulmer 1996)。
本发明所述的“改善植物生长”表示利用本发明所述的制剂进行灌溉可使得灌溉地面上的植物生长面积增加至少10％，优选增加至少20％，或者(地上)植被的生物质增加至少5％。
视土壤成分和植物的营养物质供应而定，通过本发明所述的制剂也可以局部产生诸如绿化效果或者更好的膨胀之类的质量特征。
本发明所述的组合物一方面包括含水量(b)最高为60重量％的浓缩物，另一方面包括本发明所述浓缩物占比不大于5重量％的灌溉液体。
本发明所述的组合物含有一种或多种式(I)N-烷基葡糖酰胺作为组分(a)，
其中
R1表示具有5～9个碳原子的直链或者支化的烷基基团，
R2表示具有1～3个碳原子的烷基基团，
式(I)烷基葡糖酰胺的制备有充分的事先描述并且为专业人士熟悉(例如参见EPA-A 0 550 637和EP-A 0 285 768)。例如通过羧酸酯与一种N-烷基葡糖仲胺的缩合反应，可以通过一种糖(优选是D-葡萄糖)的还原胺化反应制备所述的N-烷基葡糖仲胺。
在一种或多种式(I)烷基葡糖酰胺中，残基R1优选表示具有7～9个碳原子的直链或者支化的烷基基团。残基R2优选表示甲基基团。
本发明所述的组合物特别优选含有辛基-N-甲基葡糖酰胺(R1＝C7-烷基，R2＝甲基)和癸基-N-甲基葡糖酰胺(R1＝C9-烷基，R2＝甲基)构成的混合物。该混合物中辛基-N-甲基葡糖酰胺的含量为10～90重量％，优选为20～80重量％，特别优选为30～70重量％，均相对于该混合物中所含烷基葡糖酰胺的总量)。该混合物中癸基-N-甲基葡糖酰胺的含量为10～90重量％，优选为20～80重量％，特别优选为30～70重量％，均相对于该混合物中所含烷基葡糖酰胺的总量)。还优选壬基-N-甲基葡糖酰胺(R1＝C8-烷基，R2＝甲基，基于壬酸)。
式(I)烷基葡糖酰胺中的五羟基己基残基具有不同的手性中心，因此可能各自存在多个立体异构体。通常从D-葡萄糖之类的天然糖制备式(I)的烷基葡糖酰胺，但是原则上也可以使用其它天然或者合成的己糖或者其它C6-单元，从而可以产生式(I)的不同立体异构体。
本发明浓缩物优选含有10～70重量％、特别优选20～60重量％并且特别优选40～55重量％组分(a)的一种或多种烷基葡糖酰胺。
本发明组合物含有水作为组分(b)。例如可以使用脱盐的水、地下水、海水或自来水作为水。水优选具有15°dH(德国硬度)以下的硬度。
本发明浓缩物中的含水量优选为20～50重量％，特别优选为30～45重量％，特别优选为40～45重量％。
除了组分(a)和(b)之外，本发明所述的组合物还适宜含有
c)一种或多种多元醇，优先选自丙二醇、甘油、二丙二醇，以及丙二醇和二丙二醇的混合物，必要时各自与各自具有最多十个重复单元的聚丙二醇和/或聚乙二醇混合，尤其优选丙二醇和/或甘油。
本发明浓缩物中的多元醇含量优选为1～30重量％，特别优选为2～10重量％，特别优选为2～5重量％。
在另一种优选实施方式中，使用作为粘度调节剂的低水溶性单官能醇作为组分(d)。优选C1-4范围的相应化合物，其中作为粘度调节剂的乙醇最为重要。可按照种类和量，通过其它组分以及多元混合物中的总水量来确定粘度调节剂的用量。
如果本发明所述的浓缩物中存在一种粘度调节剂，则用量(优选基于乙醇)下限为5～7重量％，上限为12～15重量％。大约10～15重量％范围内的乙醇用量一般来说就能在室温下充分影响粘度，即浓缩物的目标流动性和浇注性。
在另一种优选实施方式中，本发明所述的组合物含有一种或多种消泡剂作为组分(e)。
优先使用的消泡剂是基于有机硅的消泡剂，优选选自直链聚二甲基硅氧烷，浓度为2.0g/l且表面年龄为20毫秒(ms)时20重量％含水丙二醇中的动态表面张力(DYOS，单位：[mN/m])与相同条件下20重量％含水二丙二醇中的动态表面张力之比大于1.10，并且浓度为2.0g/l且表面年龄为20ms时20重量％含水丙二醇中的动态表面张力与浓度为10.0g/l且表面年龄为20ms时自来水中的动态表面张力之比大于1.10。
可以根据以上定义，通过一些简单的常规试验从已知的商业化产品确定本发明的这些消泡剂。例如以品名(Momentive)、(Wacker)和Break9903(Evonik)销售的产品均适用。
本发明所述浓度为2.0g/l并且20ms时20重量％丙二醇中的消泡剂的动态表面张力与相同条件下20重量％二丙二醇中的动态表面张力之比大于1.10。优先使用15°DH(德国硬度)的自来水作为水。按照本发明所述根据气泡压力法，例如使用Kriiss GmbH公司的张力仪BP2100测定动态表面张力。
在另一种优选实施方式中，使用C12-24范围的一种或多种烯属不饱和脂肪醇作为消泡剂组分(e)，这里尤其可使用天然来源的相应脂肪醇。这一类中烯属双键率很高的脂肪醇或脂肪醇混合物是特别适宜的混合物组分，至少大部分归属于C16/18-脂肪醇的范畴。众所周知，脂肪醇分子中烯属双键的规模决定相应有用物质的凝固温度范围。按照本发明所述，优选凝固温度范围低于20～25℃并且特别是相应凝固点在等于/小于10～15℃范围内的脂肪醇或者脂肪醇混合物。
基于脂肪醇的消泡剂组分(如果存在的话)在本发明所述浓缩物中的含量优选为3～25重量％并且尤其优选在大约5～2010重量％范围内。
在另一种实施方式中，所述消泡剂(e)是阴离子型表面活性剂，尤其如WO01/37658中推荐的磺基琥珀酸酯及其盐。
在另一种实施方式中，本发明所述的组合物含有与组分(a)～(e)不同的一种或多种表面活性剂、优选是DE-A 197 01 127中所述的烷基(多)糖苷化合物作为组分(f)。此类化合物可在脂肪醇与葡萄糖、低聚葡萄糖或者(如果同时减小链长)与淀粉之类的多糖苷进行反应时作为通式R-O-(G)x的反应产物产生，其中R表示尤其具有8～18个碳原子的伯烃残基，优选是直链和脂族烃残基，并且G表示具有5或6个碳原子的葡萄糖单元，优选表示葡萄糖。表示单糖苷和低聚糖苷分布的低聚度x在这里涉及的表面活性剂类别中通常是介于1～10之间的值，例如在大约1.2～4范围内，优选在大约1.2～2范围内。可以参考关于此类化合物的制备和特性的大量专业知识和文献资料。
优选的烷基(多)糖苷化合物含有基于很大程度上饱和的前体脂肪醇、也就是基于具有8～14尤其具有8～12个碳原子的脂肪醇的烷基残基。C8/10-脂肪醇与葡萄糖、低聚葡萄糖和/或多聚葡萄糖的反应产物特别适合作为其它表面活性剂(f)。所谓的DP值(平均聚合度或者上述式中的低聚度x)在这里也在1～10范围内，优选在1～5范围内，尤其在大约1.2～4范围内。
此外本发明所述的组合物还可以含有环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物作为组分(f)，例如适合使用平均分子量为2800g/mol的环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物如Genapol PF40，或者8000g/mol的环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物如Genapol PF80，或者6000g/mol的的环氧乙烷环氧丙烷嵌段共聚物如(Clariant)或者(BASF)。
在另一种实施方式中，本发明所述的组合物可以含有例如WO 03/000055中所述的改性聚甘油酯作为组分(f)。
这里涉及一种或多种共聚物，所述共聚物含有源自以下物质的一个或者多个结构单元
a)甘油，
b)至少一种二羧酸，以及
c)至少一种式(I)单羧酸
R1-COOH (II)
其中R1表示(C5-C29)烷基；(C7-C29)烯基；苯基或者萘基。
WO 03/000055和EP 1 379 129描述了原则上可用的共聚物成分以及制备和共聚反应的实施方式。通常在醇和/或羧酸之间进行缩合反应，也就是通过醚键(如果是甘油的两个醇官能团缩合)或者通过酯键(如果是甘油的一个醇官能团与单羧酸或二羧酸的羧酸官能团缩合)使得单体相互结合。
例如可从Clariant公司买到和作为相应的共聚物。
如果存在组分(f)，则浓缩物中的用量总和通常为1～30重量％，优选为10～25重量％，特别优选为15～20重量％。
本发明所述的组合物必要时可含有其它常见的助剂(g)。常见的助剂(g)例如是惰性物质，如粘合剂、湿润剂、分散剂、乳化剂、渗透剂、染料、防腐防冻剂、填充剂、载体和染料、蒸发抑制剂、影响pH值的制剂(缓冲液、酸和碱，如柠檬酸、盐酸、苛性钠)或者影响粘度的制剂(例如增稠剂)。优选的助剂(g)是防冻剂和蒸发抑制剂如甘油或者乙二醇，例如用量为2～10重量％，和防腐剂，例如Mergal(Riedel)或者Cobate
如果存在组分(g)，用量通常为0.1～10重量％，优选为0.2～5重量％，特别优选为0.3～3重量％。
一般来说，本发明浓缩物中组分(a)～(g)的含量如下：
a)10～70重量％一种或多种式(I)N-烷基葡糖酰胺，与以上所述的一样，
b)10～60重量％水，
c)0～10重量％多元醇，
d)0～20重量％、优选1～20重量％、特别优选2～10重量％一种或多种粘度调节剂，
e)0～10重量％一种或多种消泡剂，
f)0～30重量％、优选0～25重量％、尤其是0～20重量％一种或多种其它的表面活性剂，以及
g)0～10重量％、优选0～5重量％、尤其是0～3重量％一种或多种助剂。
N-烷基葡糖酰胺a)与多元醇c)的重量比一般来说在10∶1～4∶1之间。
N-烷基葡糖酰胺a)与粘度调节剂d)的重量比一般来说在10∶1～5∶1之间。
N-烷基葡糖酰胺b)与消泡剂e)的重量比一般来说在5∶1～200∶1之间。
本发明所述的组合物尤其是浓缩物优选由组分(a)～(h)构成，优选不含农药有效成分和/或肥料。
在另一种实施方式中，本发明浓缩物含有铁盐、锰盐或锌盐之类的微量元素作为组分(h)。
即使相对于灌溉用水总量以例如0.1重量％的很少量加入本发明所述的组合物，也能利用水相引起均匀湿润土壤和优选植物的整个根部区域的所需效果。上述定义的浓缩物在灌溉用水中的用量优选在0.1～5重量％范围内，并且尤其在大约0.5～2重量％范围内，各自相对于整个水相。
本发明组合物也可用于强化注入营养物质和/或除草剂、杀虫剂和/或杀真菌剂之类的保护剂、促进和改善植物生长。可以用众所周知的方式，以水溶液、乳液和/或分散体形式施用这些额外的有效物质，在此然后在本发明教导的范畴内一起使用本发明组合物。
以下将通过实施例详细解释本发明，本发明不限于这些实施例。
实施例
在以下实施例中，只要没有其它说明，用量数据均基于重量。
使用以下物质作为本发明所述的葡糖酰胺(a)：
GA1：50～70重量％C8-葡糖酰胺和30～50重量％C10-葡糖酰胺构成的50重量％混合物、5重量％丙二醇和45重量％水
浓缩物1
使用GA1作为浓缩物1。
浓缩物2
20重量％葡糖酰胺GA1(a)
3重量％丙二醇(c)
10重量％Clariant(EO/PO嵌段共聚物)(f)
10重量％Synergen GL 5，Clariant(与邻苯二甲酸酐交联的聚甘油酯)(f)
57重量％水(b)
应用实施例1
如下所述检验实际使用的浓缩物：
将干燥斑块蔓延的一块草坪分为大小大致相同、损害症状类似的两小块。地面具有以下尺寸：
试验地面A：25m x 16.5m＝412.5m2试验地面B：24m x 17.5m＝420m2。
在整个试验持续期间根据自然降雨量以相同方式充分人工灌溉这两块地面。在不给人工施用的水掺入其它添加剂的情况下灌溉地面A。在试验开始时，使用人工喷灌水喷灌地面B，每100m2施用250ml浓缩物1。经过3周并且再经过另外4周之后，以类似方式处理试验地面B。
经过10周之后查看这两个地面，得到以下景象：
地面A：
损害形态没有变化；干燥斑块蔓延没有变化。
地面B：
干燥斑块蔓延减少70％。再生后的斑块部分中植物生长很大程度上恢复。
应用实施例2
使用USDA规定的砂质壤土试样或者LUFA标准土壤2.3规定的“粉砂(silty sand)”(http：//www.lufa-speyer.de/images/stories/bodanalyse.pdf)测定最大持水能力。其值为37.3％(g/100g)，通过本发明所述的产品可将其提高至少3％，单位面积剂量为1～2.5g浓缩物/m2，通过粗滴喷嘴将其施用到干燥土壤上。这些产品具有至少一天的作用时间，效果在没有雨水冲刷的情况下可持续至少一个月。