本發明涉及用于促進植物生長的方法和物質。更具體地，本發明涉及植物生長和增強物質以及產生和使用這些物質以促進植物增強(plantenhancement)的方法，其包括向目標植物施加順勢療法生長刺激劑(homeopathicgrowthstimulant)和植物營養物以便在植物中誘導生長刺激性毒性補償反應。
背景技術：
植物已經發展了復雜的自然防御機制，使它們能夠應對其環境中的敵對元素。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)途徑中編碼關鍵酶的基因，其導致酚類衍生物(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，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。
以前已經嘗試通過用有毒物質處理植物來促進植物生長。然而，這些有毒物質不僅觸發生長增強機制，而且在目標植物中產生抵消性負面毒性反應，使得不能獲得總體有益的結果。此外，當負面反應最小化時，任何正面生長效應也被最小化，或被忽略，因為現有方法不滿足那些需要觸發增強型生長的植物的增加了的營養需要。
據估計，只有10％的地球適合農業，大多數這種合適的地表面積目前正在使用。肥料增加土壤產出；然而，肥料的數量和作物產量之間的關系是指數的。因此，增加肥料量直至超過某一點后就不再增加作物產量。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量。當植物生長所需的所有營養物都存在于土壤中時，作物產量主要取決于天氣條件和種子質量。
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量所致的經濟收益。此外，pgh已經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濟和安全使用特性的刺激植物生長和作物產量的方法和物質。
技術實現要素：
本發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物的輸送介質混合，以形成植物生長增強物質，所述物質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。
在本發明的一個方面，形成了植物生長增強物質，隨后將其用于誘導植物中的毒性補償響應，例如滲透調節、細胞壁流變學、脅迫蛋白合成、脅迫激素(即脫落酸)合成和多胺合成的增加，伴以作物產量增加(相對于僅用肥料處理的植物而言)，其賦予經處理的植物對干旱、霜、鹽度、洪水、熱、風和紫外光暴露的抗性增加。此外，所述物質和方法賦予作物糖和蛋白質濃度的增加，作為后續年份種植材料的作物質量的提高，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。
在本發明的另一方面，所述植物生長增強物質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生有利的影響。
在本發明的另一方面，所述植物生長增強物質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的負面影響，例如抑制生長、低作物產量、土壤脫氮、低氮吸收，和在一些情況下的植物死亡。
在本發明的另一方面，所述植物生長增強物質和方法對人和大多數動物是無毒的，并且實踐起來是高度經濟的，并且有足夠大的規模以便能夠一次處理較大面積的多個英畝的作物。
本發明的這些和其它方面、特征和優點將從下面的附圖和優選實施方式的詳細描述中變得更加顯而易見。
附圖說明
在下文中將結合附圖來描述本發明的優選實施例，附圖用于說明而不是限制本發明，其中相同的標號表示相同的元件，其中：
圖1是說明根據本發明的產生植物生長增強物質并使用該物質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
根據需要，本文公開了本發明的詳細實施方案；然而，應當理解，所公開的實施方案僅僅是本發明的示例，本發明可以以各種形式實施。因此，本文公開的具體結構和功能細節不應被解釋為限制性的，而僅僅是作為權利要求的基礎，并且作為教導本領域技術人員以實際上任何適當細化的結構多樣地使用本發明的代表性基礎。
本發明一般涉及用于促進植物生長的方法和物質，其包括向目標植物施加順勢療法生長刺激劑和植物營養物以在植物中誘導生長刺激性毒性補償響應。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，例如以足以誘導毒性脅迫而不在目標植物中引起毒性效應的濃度與肥料相混合。該方法經濟，安全，適于大規模應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，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中稀釋，至使順勢療法生長刺激物的各個分子對所得物質最終應用的目標植物而言是無毒的，但仍保持可檢測的水平，導致在目標植物中對毒素相關脅迫的植物防御或毒性補償響應的信號激活。在方框107中，提供含有植物營養素(例如肥料)的輸送介質。在方框109中，通過將稀釋介質和溶解的順勢療法生長刺激劑與輸送介質組合和混合來配制新的植物增強物質。重要的是，在方框110中，如下文進一步描述的，新的經配制的植物生長增強物質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施用于目標植物，方法是將植物生長增強物質置于與目標植物連通的成分(毒素和營養物)中。
作為根據該方法將植物增強物質應用于目標植物的結果，在目標植物中觸發對毒素的植物防御或毒性補償響應。與對照植物相比，這些植物防御或響應通常導致更強勁、更結實的植物生長，更高的繁殖率，和增強的對有害環境條件的抗性。更高的植物繁殖率的實現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)而言產生更多數量的雌性部分(例如花)。因此，植物增強物質提供經毒素誘導的對植物生長的刺激和促進這種生長所需的營養作用。
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。植物毒性物質可以是過渡金屬。如本文所用，過渡金屬可以是元素周期表d區中對應于元素周期表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中的稀釋介質通常是水或者醇-水混合物。稀釋介質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)在一組稀釋介質分子內部的那個稀釋度。相應地，水限定出三維結構，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毒性補償響應。
順勢療法劑量是基于系列稀釋的原則，順勢療法產品按強度標識進行銷售，所述強度表明該物質在制造過程中經歷的稀釋次數。順勢療法產品使用各種效能量表進行銷售。例如，順勢療法早期數年中開發的百分制量表(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，以產生“2c”效能；和(4)進一步重復該稀釋和震動的系列過程以產生越來越高的效能(potency)。
類似地，十進制量表具有1:10的稀釋系數，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字，以顯示已經經歷了多少級稀釋-震動，羅馬數字“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。已經發現，cuso4在高濃度時阻止根發育，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，并因此降低其效能，直至該物質幾乎消失的點，但仍保留在分子隔離間中。
在流程圖100的方框107中的具有植物營養素的輸送介質通常是肥料(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/稀釋介質混合物與輸送介質組合，來配制最終要施用于目標植物的植物增強物質。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所需水平的脅迫防御反應或毒性補償響應，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/稀釋介質混合物(通常為氣態形式)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通過暴露于冷激光一段時間來處理。通常，術語“冷激光”用于描述對目標產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常量元素(macro-elements)，并且申請人經實驗發現，這種暴露大大增加了植物增強物質的效能。
在方框111中，植物生長增強物質隨后施用于目標植物，方法是將植物生長增強物質置于與目標植物連通的成分(毒素和營養物)中。例如，植物增強物質可以應用于目標植物和/或目標植物附近的土壤區域。植物增強物質被置于與目標植物連通的成分中。這通常涉及使用本領域技術人員已知的多種技術和設備中的任一種將植物增強物質噴灑在目標植物和/或土壤上。
如上所述，順勢療法涉及將毒性物質逐漸稀釋至該物質幾乎消失的濃度，盡管該物質的化學成分和性質仍留在分子隔離間中。當這些化學成分和性質被轉移到比水更穩定的載體(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)具有與該主要物質的生物活性相反的生物活性。
在方框105中用稀釋介質連續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性質保留在溶液中。這些銅原子的化學性質隨后被轉移到肥料中，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物質而起到載體的作用。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，因為所述種子表現出對所述植物增強物質的快速反應。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。發現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的化學結構中因分子隔離導致的根本性差異。這種由稀釋引起的化學性質不同的物質的臨界性和生成是由所得稀釋介質和所溶的順勢療法生長刺激劑與營養源例如肥料組合的協同作用來表現。這種協同作用表現在因該組合而導致目標植物中生長增加的加倍。使用稀釋介質和所溶的順勢療法生長刺激劑處理目標植物僅導致植物生長增加一倍。僅用營養源(例如肥料)處理目標植物也導致植物生長增加一倍。然而，使用稀釋介質和所溶的順勢療法生長刺激劑與營養源的組合處理目標植物，使植物生長增加十倍。
根據本發明，通過獨特配制的和冷激光處理的植物增強物質的作用，重金屬毒性在植物、共生固氮微生物和土壤中產生一系列事件，導致生長增加和作物產量增加。重金屬在根中的積累達到9：1的極限，阻止它們轉移到枝條中。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行為。然而，如果植物不受金屬毒性的折磨，如在本發明的方法的情況下，則植物增強物質在目標植物中僅誘導毒性補償響應；因此，由于更大的根系、更健康且更強壯的植物、以及增加的作物產量，使得作物生產力增加。此外，大的根系增加了與植物共生的固氮微生物的數量，結果增加了氮攝入，導致產生更多的作物。
一些類型的土壤細菌，例如木糖氧化產堿桿菌(alcaligenesxylosoxidans)(axnir)和糞產堿桿菌(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，隨后經一系列反應而還原：no3–no2–no–n2o–n2。硝酸還原酶(nir)是脫氮的關鍵酶。然而，在脫氮過程中，發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，由于對立面反應的順勢療法規律，抑制了nir的功能；即，用稀釋介質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明優選實施方案可以進行細節上的許多修改、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，本發明的范圍應由所附權利要求及其法律等同體來確定。