本發(fā)明涉及用于促進植物生長的方法和物質(zhì)。更具體地，本發(fā)明涉及植物生長和增強物質(zhì)以及產(chǎn)生和使用這些物質(zhì)以促進植物增強(plantenhancement)的方法，其包括向目標植物施加順勢療法生長刺激劑(homeopathicgrowthstimulant)和植物營養(yǎng)物以便在植物中誘導(dǎo)生長刺激性毒性補償反應(yīng)。

背景技術(shù)：

植物已經(jīng)發(fā)展了復(fù)雜的自然防御機制，使它們能夠應(yīng)對其環(huán)境中的敵對元素。這些自然防御機制通常在植物感測或檢測到脅迫(stress)信號的存在時被激活。植物可以主動感測病原體或其他脅迫因子的存在，并刺激某些基因(例如hsp90，at-dbf2等)的表達，特別是那些在苯丙素(phenylpropanoid)途徑中編碼關(guān)鍵酶的基因，其導(dǎo)致酚類衍生物(phenolicsderivatives)的生成增加。酚類是由多種生物和非生物脅迫所激活的一大類植物次生代謝物。它們與許多功能相關(guān)，包括uv-b保護和抗病性，以及防御草食動物、金屬螯合劑和有害氣候模式。

以前已經(jīng)嘗試通過用有毒物質(zhì)處理植物來促進植物生長。然而，這些有毒物質(zhì)不僅觸發(fā)生長增強機制，而且在目標植物中產(chǎn)生抵消性負面毒性反應(yīng)，使得不能獲得總體有益的結(jié)果。此外，當負面反應(yīng)最小化時，任何正面生長效應(yīng)也被最小化，或被忽略，因為現(xiàn)有方法不滿足那些需要觸發(fā)增強型生長的植物的增加了的營養(yǎng)需要。

據(jù)估計，只有10％的地球適合農(nóng)業(yè)，大多數(shù)這種合適的地表面積目前正在使用。肥料增加土壤產(chǎn)出；然而，肥料的數(shù)量和作物產(chǎn)量之間的關(guān)系是指數(shù)的。因此，增加肥料量直至超過某一點后就不再增加作物產(chǎn)量。同樣，添加微量元素，例如cu、mo、v和mn，僅在微量元素缺乏條件下能增加作物產(chǎn)量。當植物生長所需的所有營養(yǎng)物都存在于土壤中時，作物產(chǎn)量主要取決于天氣條件和種子質(zhì)量。

雖然已有能刺激植物生長的植物生長激素(pgh)，但是利用該激素的成本超過了增加作物產(chǎn)量所致的經(jīng)濟收益。此外，pgh已經(jīng)對人類顯示出相當大的負面副作用。因此，需要的是具有高度經(jīng)濟和安全使用特性的刺激植物生長和作物產(chǎn)量的方法和物質(zhì)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及促進植物生長的方法，其總體上包括以下步驟：制備具有毒性物質(zhì)的順勢療法生長刺激劑的順勢療法稀釋液，將該稀釋液與含營養(yǎng)物的輸送介質(zhì)混合，以形成植物生長增強物質(zhì)，所述物質(zhì)刺激植物生長和繁殖，還賦予接受處理的植物以抗干旱、抗熱和抗紫外線暴露的抗性。在具體實施方案中，按照本發(fā)明的方法處理的植物是指植物的一個或多個部分，例如植物的種子、根、苗(seedling)和/或葉子。

在本發(fā)明的一個方面，形成了植物生長增強物質(zhì)，隨后將其用于誘導(dǎo)植物中的毒性補償響應(yīng)，例如滲透調(diào)節(jié)、細胞壁流變學(xué)、脅迫蛋白合成、脅迫激素(即脫落酸)合成和多胺合成的增加，伴以作物產(chǎn)量增加(相對于僅用肥料處理的植物而言)，其賦予經(jīng)處理的植物對干旱、霜、鹽度、洪水、熱、風(fēng)和紫外光暴露的抗性增加。此外，所述物質(zhì)和方法賦予作物糖和蛋白質(zhì)濃度的增加，作為后續(xù)年份種植材料的作物質(zhì)量的提高，施肥所致(asaresultoffertility)土壤陽離子交換能力的提高，以及對土壤的微生物呼吸脫氮作用(denitrification)的抑制的增加。

在本發(fā)明的另一方面，所述植物生長增強物質(zhì)和使用方法通過抑制含金屬的酶和還原酶、以及刺激含金屬的氧化物，對土壤中的微生物和植物根系上的固氮微生物(即根瘤菌)在植物生長方面的作用產(chǎn)生有利的影響。

在本發(fā)明的另一方面，所述植物生長增強物質(zhì)及其使用方法對于植物是安全的，因為它們不引起毒性補償響應(yīng)的負面影響，例如抑制生長、低作物產(chǎn)量、土壤脫氮、低氮吸收，和在一些情況下的植物死亡。

在本發(fā)明的另一方面，所述植物生長增強物質(zhì)和方法對人和大多數(shù)動物是無毒的，并且實踐起來是高度經(jīng)濟的，并且有足夠大的規(guī)模以便能夠一次處理較大面積的多個英畝的作物。

本發(fā)明的這些和其它方面、特征和優(yōu)點將從下面的附圖和優(yōu)選實施方式的詳細描述中變得更加顯而易見。

附圖說明

在下文中將結(jié)合附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖用于說明而不是限制本發(fā)明，其中相同的標號表示相同的元件，其中：

圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生植物生長增強物質(zhì)并使用該物質(zhì)來增強植物生長的方法的示例性實施方案的流程圖。

具體實施方式

根據(jù)需要，本文公開了本發(fā)明的詳細實施方案；然而，應(yīng)當理解，所公開的實施方案僅僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種形式實施。因此，本文公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細節(jié)不應(yīng)被解釋為限制性的，而僅僅是作為權(quán)利要求的基礎(chǔ)，并且作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以實際上任何適當細化的結(jié)構(gòu)多樣地使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

本發(fā)明一般涉及用于促進植物生長的方法和物質(zhì)，其包括向目標植物施加順勢療法生長刺激劑和植物營養(yǎng)物以在植物中誘導(dǎo)生長刺激性毒性補償響應(yīng)。該方法包括使用順勢療法生長刺激劑，通常是過渡金屬如cu，mo或v，例如以足以誘導(dǎo)毒性脅迫而不在目標植物中引起毒性效應(yīng)的濃度與肥料相混合。該方法經(jīng)濟，安全，適于大規(guī)模應(yīng)用于各種植物和作物。

參考圖1中所示的流程圖100，提供了刺激植物生長和繁殖并賦予目標植物抗干旱、熱和紫外(uv)光暴露的抗性的順勢療法方法。該方法包括首先提供順勢療法生長刺激劑，如方框101所示。順勢療法生長刺激劑可以以植物毒性物質(zhì)的形式提供，例如一種或多種過渡金屬。在方框103中，提供例如稀釋介質(zhì)，例如水或水/醇混合物。在方框105中，順勢療法生長刺激物在稀釋介質(zhì)中稀釋，至使順勢療法生長刺激物的各個分子對所得物質(zhì)最終應(yīng)用的目標植物而言是無毒的，但仍保持可檢測的水平，導(dǎo)致在目標植物中對毒素相關(guān)脅迫的植物防御或毒性補償響應(yīng)的信號激活。在方框107中，提供含有植物營養(yǎng)素(例如肥料)的輸送介質(zhì)。在方框109中，通過將稀釋介質(zhì)和溶解的順勢療法生長刺激劑與輸送介質(zhì)組合和混合來配制新的植物增強物質(zhì)。重要的是，在方框110中，如下文進一步描述的，新的經(jīng)配制的植物生長增強物質(zhì)通過暴露于冷激光一段時間來進行處理。在方框111中，將植物生長增強物質(zhì)施用于目標植物，方法是將植物生長增強物質(zhì)置于與目標植物連通的成分(毒素和營養(yǎng)物)中。

作為根據(jù)該方法將植物增強物質(zhì)應(yīng)用于目標植物的結(jié)果，在目標植物中觸發(fā)對毒素的植物防御或毒性補償響應(yīng)。與對照植物相比，這些植物防御或響應(yīng)通常導(dǎo)致更強勁、更結(jié)實的植物生長，更高的繁殖率，和增強的對有害環(huán)境條件的抗性。更高的植物繁殖率的實現(xiàn)是因為對毒素的一種防御是涉及到植物上相對于雄性部分(例如花粉)而言產(chǎn)生更多數(shù)量的雌性部分(例如花)。因此，植物增強物質(zhì)提供經(jīng)毒素誘導(dǎo)的對植物生長的刺激和促進這種生長所需的營養(yǎng)作用。

流程圖100的方框101中的順勢療法生長刺激劑通常是植物毒性物質(zhì)。植物毒性物質(zhì)可以是過渡金屬。如本文所用，過渡金屬可以是元素周期表d區(qū)中對應(yīng)于元素周期表3至12族的任何元素。適合用作順勢療法生長刺激劑的過渡金屬的實例包括但不限于銅、鉬、釩、或其任何組合。在順勢療法生長刺激劑中，過渡金屬可以配制為金屬鹽，例如硫酸銅五水合物(cuso4·5h2o)。

流程圖100的方框103中的稀釋介質(zhì)通常是水或者醇-水混合物。稀釋介質(zhì)中順勢療法生長刺激物的所需稀釋度被認為是使得順勢療法生長刺激物的原子或分子被隔離(cloister)在一組稀釋介質(zhì)分子內(nèi)部的那個稀釋度。相應(yīng)地，水限定出三維結(jié)構(gòu)，通常稱為“隔離間(cloisters)”，其中在每個溶解的過渡金屬原子周圍具有氫鍵。在這樣的濃度下，順勢療法生長刺激劑對目標植物無毒性，且足夠有效地在植物中誘導(dǎo)毒性補償響應(yīng)。

順勢療法劑量是基于系列稀釋的原則，順勢療法產(chǎn)品按強度標識進行銷售，所述強度表明該物質(zhì)在制造過程中經(jīng)歷的稀釋次數(shù)。順勢療法產(chǎn)品使用各種效能量表進行銷售。例如，順勢療法早期數(shù)年中開發(fā)的百分制量表(centesimalscale)具有1:100的稀釋比，并且按以下系列步驟制備：(1)將一份母體酊劑(mothertincture)稀釋在99份的水和酒精混合物中；(2)然后將該液體在其容器中震動或搖動10次。所得液體稱為“1c效能”，其中“1”是指其第一級稀釋，羅馬數(shù)字“c”是指其1:100稀釋比；(3)將一份該1c效能再次稀釋在99份的水和醇混合物中并震動，以產(chǎn)生“2c”效能；和(4)進一步重復(fù)該稀釋和震動的系列過程以產(chǎn)生越來越高的效能(potency)。

類似地，十進制量表具有1:10的稀釋系數(shù)，這意味著一份母體酊劑或效能被稀釋在九份水-醇混合物中。與百分制量表相似，十進制量表在每一級稀釋之間仍然有十次震動。而且，在藥物/組合物(remedy/composition)名稱后面跟著一個數(shù)字，以顯示已經(jīng)經(jīng)歷了多少級稀釋-震動，羅馬數(shù)字“x”表示其1:10稀釋比。因此，例如，“3x”效能表示三級稀釋-震動。

例如，汞化合物以1份汞化合物比10份或100份溶液的比例完全溶解在溶劑/稀釋劑中。所得溶液稱為1x或1c稀釋液。為了制備2x或2c稀釋液，將1份1x溶液與9份溶劑/稀釋劑混合，將1份1c溶液與99份溶劑/稀釋劑混合。

通常，稀釋介質(zhì)中順勢療法生長刺激物的稀釋，如方框105所示，涉及過渡金屬鹽或其它順勢療法生長刺激物以約3-12x的效能稀釋。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，cuso4在高濃度時阻止根發(fā)育，但在順勢療法濃度(3-12x效能)時是根生長增強劑。順勢療法涉及逐漸稀釋毒性物質(zhì)，并因此降低其效能，直至該物質(zhì)幾乎消失的點，但仍保留在分子隔離間中。

在流程圖100的方框107中的具有植物營養(yǎng)素的輸送介質(zhì)通常是肥料(fertilizer)，其可以是濕肥、干肥或干濕混合肥料。在方框109中，通過將方框105中獲得的順勢療法生長刺激劑/稀釋介質(zhì)混合物與輸送介質(zhì)組合，來配制最終要施用于目標植物的植物增強物質(zhì)。在液體肥料的情況下，向該液體肥料中添加合適濃度的順勢療法生長刺激劑(其通常為一種或多種過渡金屬鹽的順勢療法溶液)，所述濃度足以在目標植物中誘導(dǎo)所需水平的脅迫防御反應(yīng)或毒性補償響應(yīng)，和伴隨的植物生長。在一個示例性實施方案中，順勢療法生長刺激物/稀釋介質(zhì)混合物是每升或千克肥料中有一個順勢療法乳糖顆粒(lactosepellet)或0.05ml的3-12x硫酸銅醇-水溶液(cuprumsulphuricumalcohol-watersolution)。

在固體干肥料的情況下，肥料塊可以配有礦物油或醚涂層，以防止這些塊粘接。順勢療法生長刺激劑/稀釋介質(zhì)混合物(通常為氣態(tài)形式)以足夠的濃度與已涂覆或未涂覆的肥料塊接觸足夠長的時間，所述時間和濃度使得合適量的來自順勢療法生長刺激劑/稀釋介質(zhì)混合物的被隔離過渡金屬分子被涂層吸收或直接被肥料吸收。

在方框110中，配制好的植物生長增強物質(zhì)通過暴露于冷激光一段時間來處理。通常，術(shù)語“冷激光”用于描述對目標產(chǎn)生光生物刺激的低水平(即低功率)激光，所述刺激例如改變細胞功能。例如，申請人已用microlightlasercorporation(missouricity,texas)制造的ml830型激光器獲得成功。暴露于冷激光的作用是激發(fā)常量元素(macro-elements)，并且申請人經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，這種暴露大大增加了植物增強物質(zhì)的效能。

在方框111中，植物生長增強物質(zhì)隨后施用于目標植物，方法是將植物生長增強物質(zhì)置于與目標植物連通的成分(毒素和營養(yǎng)物)中。例如，植物增強物質(zhì)可以應(yīng)用于目標植物和/或目標植物附近的土壤區(qū)域。植物增強物質(zhì)被置于與目標植物連通的成分中。這通常涉及使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的多種技術(shù)和設(shè)備中的任一種將植物增強物質(zhì)噴灑在目標植物和/或土壤上。

如上所述，順勢療法涉及將毒性物質(zhì)逐漸稀釋至該物質(zhì)幾乎消失的濃度，盡管該物質(zhì)的化學(xué)成分和性質(zhì)仍留在分子隔離間中。當這些化學(xué)成分和性質(zhì)被轉(zhuǎn)移到比水更穩(wěn)定的載體(如肥料)，諸如糖、醇、礦物油或其它含氫載體時，所得順勢療法藥物(remedy)具有與該主要物質(zhì)的生物活性相反的生物活性。

在方框105中用稀釋介質(zhì)連續(xù)稀釋順勢療法生長刺激物期間，cuso4分子消失，而一個個被隔離的銅原子將它們的化學(xué)性質(zhì)保留在溶液中。這些銅原子的化學(xué)性質(zhì)隨后被轉(zhuǎn)移到肥料中，所述肥料是在方框109中與被隔離的銅原子混合的肥料。在本例中，肥料由于在溶液中有大量含氫的化學(xué)物質(zhì)而起到載體的作用。本方法通過將肥料與順勢療法制備的過渡金屬鹽一起施用于植物來促進植物生長。

本發(fā)明方法的效力在玉米筍(babycorn)種子上進行研究，因為所述種子表現(xiàn)出對所述植物增強物質(zhì)的快速反應(yīng)。玉米筍種子在用不同濃度的順勢療法生長刺激劑處理后，測量了這些種子上長出的根的長度。發(fā)現(xiàn)順勢療法生長刺激劑中較高濃度的cuso4抑制根的生長，而順勢療法生長刺激劑中較低濃度的cuso4(低于順勢療法障礙或閾值濃度)增強根的生長。該臨界變化(criticaltransition)表明所得植物增強物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)中因分子隔離導(dǎo)致的根本性差異。這種由稀釋引起的化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)的臨界性和生成是由所得稀釋介質(zhì)和所溶的順勢療法生長刺激劑與營養(yǎng)源例如肥料組合的協(xié)同作用來表現(xiàn)。這種協(xié)同作用表現(xiàn)在因該組合而導(dǎo)致目標植物中生長增加的加倍。使用稀釋介質(zhì)和所溶的順勢療法生長刺激劑處理目標植物僅導(dǎo)致植物生長增加一倍。僅用營養(yǎng)源(例如肥料)處理目標植物也導(dǎo)致植物生長增加一倍。然而，使用稀釋介質(zhì)和所溶的順勢療法生長刺激劑與營養(yǎng)源的組合處理目標植物，使植物生長增加十倍。

根據(jù)本發(fā)明，通過獨特配制的和冷激光處理的植物增強物質(zhì)的作用，重金屬毒性在植物、共生固氮微生物和土壤中產(chǎn)生一系列事件，導(dǎo)致生長增加和作物產(chǎn)量增加。重金屬在根中的積累達到9：1的極限，阻止它們轉(zhuǎn)移到枝條中。植物中的金屬毒性增加根系的尺寸而減小該植物地上部分的尺寸，因為在實際的金屬毒性的情況下，植物選擇存活行為而不是生產(chǎn)行為。然而，如果植物不受金屬毒性的折磨，如在本發(fā)明的方法的情況下，則植物增強物質(zhì)在目標植物中僅誘導(dǎo)毒性補償響應(yīng)；因此，由于更大的根系、更健康且更強壯的植物、以及增加的作物產(chǎn)量，使得作物生產(chǎn)力增加。此外，大的根系增加了與植物共生的固氮微生物的數(shù)量，結(jié)果增加了氮攝入，導(dǎo)致產(chǎn)生更多的作物。

一些類型的土壤細菌，例如木糖氧化產(chǎn)堿桿菌(alcaligenesxylosoxidans)(axnir)和糞產(chǎn)堿桿菌(alcaligenesfaecalis)s-6(afnir)，可以利用氮化合物例如硝酸鹽作為氧的替代物而進行厭氧生長。這種微生物呼吸過程被稱為脫氮，因為硝酸基團(no3)被細菌從土壤攝取，隨后經(jīng)一系列反應(yīng)而還原：no3–no2–no–n2o–n2。硝酸還原酶(nir)是脫氮的關(guān)鍵酶。然而，在脫氮過程中，發(fā)生了所固定的氮從土壤到大氣的顯著不可逆損失。

硝酸還原酶(nir)是脫氮的關(guān)鍵酶。有兩類nir：一是以cu為輔酶，另一是以血紅素基團為輔酶。在第一類nir的情況下，按本發(fā)明方法在有肥料的土壤中添加順勢療法的cu，由于對立面反應(yīng)的順勢療法規(guī)律，抑制了nir的功能；即，用稀釋介質(zhì)將順勢療法生長刺激物中的cu稀釋到超過順勢療法障礙的點，將導(dǎo)致抑制而不是刺激nir活性。因此，在脫氮過程中氮從土壤向大氣的流失被減至最小。

由于對這里所述的發(fā)明優(yōu)選實施方案可以進行細節(jié)上的許多修改、變化和改變，因此打算將以上說明書的所有事項和附圖中所示的所有事項都解釋為舉例說明性的而不是限制性的。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求及其法律等同體來確定。