EP4041699A1 - Utilisation d'un verre d'aluminosilicate pour apporter à une plante du silicium sous forme assimilable, procédé de traitement d'une plante utilisant ce verre et nouvelle poudre dudit verre - Google Patents

Utilisation d'un verre d'aluminosilicate pour apporter à une plante du silicium sous forme assimilable, procédé de traitement d'une plante utilisant ce verre et nouvelle poudre dudit verre

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EP4041699A1
EP4041699A1 EP20796635.9A EP20796635A EP4041699A1 EP 4041699 A1 EP4041699 A1 EP 4041699A1 EP 20796635 A EP20796635 A EP 20796635A EP 4041699 A1 EP4041699 A1 EP 4041699A1
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EP
European Patent Office
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aluminosilicate glass
plant
glass
nitrogen
use according
Prior art date
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Pending
Application number
EP20796635.9A
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German (de)
English (en)
Inventor
Mustapha ARKOUN
Frank Jamois
Jean-Claude Yvin
Kamila ROLLI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Isover SA France
Agro Innovation International SAS
Original Assignee
Saint Gobain Isover SA France
Agro Innovation International SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Isover SA France, Agro Innovation International SAS filed Critical Saint Gobain Isover SA France
Publication of EP4041699A1 publication Critical patent/EP4041699A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • C05D9/00—Other inorganic fertilisers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
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    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
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    • C05D9/02—Other inorganic fertilisers containing trace elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/10—Solid or semi-solid fertilisers, e.g. powders
    • C05G5/12—Granules or flakes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2204/00—Glasses, glazes or enamels with special properties

Definitions

  • the present invention generally relates to the use of a specific aluminosilicate glass as a source of silicon for supplying a plant with silicon in assimilable form. It also relates to a method of treating a plant using this aluminosilicate glass. Finally, as a new product, it relates to powders of this aluminosilicate glass.
  • the invention finds application in particular in the agricultural field.
  • Silicon is an element favoring the good vegetative development of plants, such as for example Solanaceae, Astéereaceae, Poaceae and Sinapis Alabae.
  • silicon can only be assimilated by plants in the form of silicic acid. It is usually transported in the transpiratory flow from the roots to the aerial organs where it is accumulated and precipitates to form biogenic opals called phytoliths.
  • silicon increases the productivity and quality of agricultural crops.
  • silicon has been shown to improve drought tolerance and slow wilt in some plants when irrigation is delayed. It can also increase the strength of rice or wheat stalks, thus preventing them from collapsing in heavy rain or windy weather.
  • compositions which make it possible to supply silicon to a plant, in an assimilable form.
  • the aim of the present invention is to solve the technical problem consisting in providing a source of silicon which can be assimilated by plants and which leads to the formation of a large quantity of phytoliths, which can be obtained and used from a simple and inexpensive way on an industrial scale.
  • aluminosilicate glasses used in particular in the form of particles, are particularly effective for supplying a plant with silicon in an assimilable form. It has been shown, in particular, that these glasses lead to the formation of high amounts of phytoliths, unlike the sources of silicon described in the state of the art. In addition, it has been observed that this supply of silicon can be obtained with particles of larger dimensions than those described in document WO 2010/040176, the production of which is consequently less expensive on an industrial scale. Finally, these aluminosilicate particles can be formulated without difficulty in fertilizer compositions, in particular in the form of granules, making their use in agriculture particularly simple.
  • silica although a structural constituent of glass, dissolves at the same time as the other constituents, in acidic media identical to the organic acids released by plants. As a result, the supply of silicon to the plants takes place in a progressive and controlled manner.
  • this aluminosilicate glass does not dissolve or very little in an aqueous medium close to a neutral pH, which makes it possible to formulate it within fertilizer composition, especially in the form of granules.
  • the present invention relates to the use of an aluminosilicate glass comprising the following constituents, in a weight content varying within the limits defined below:
  • the present invention relates to a method for treating a plant, characterized in that, with a view to providing this plant with silicon in assimilable form, the said plant, or the growth medium, is applied. of said plant, an aluminosilicate glass as defined in the description which follows.
  • the present invention relates to an aluminosilicate glass powder as defined above, said powder having a particle size distribution such that the median diameter by volume of these particles “D50” is between 60 and 250 microns, preferably between 75 and 180 microns. Definitions
  • Plant the plant considered as a whole, including its root system, its vegetative system, seeds, seeds and fruits;
  • Particle "diameter” the diameter of the volume equivalent sphere of said particle
  • DX is the value expressed in microns of the particle diameter such that, in a given sample of particles, and taking into account a particle size distribution by volume, X% of the distribution has a diameter smaller than this diameter DX; for example, in the case of a powder having a D90 equal to 300 microns, the particles having a diameter less than 300 microns occupy 90% of the total volume of the sample.
  • the value DX corresponds to the diameter for which the cumulative function is X%; the particle size distribution by volume can be obtained in particular by laser diffraction;
  • “Fertilizing material” any product or any composition the use of which is intended to ensure or improve the physical, chemical or biological properties of soils as well as plant nutrition;
  • “Fertilizer” any fertilizing material the main function of which is to supply plants with nutrients which may be major or secondary nutrients or trace elements;
  • Silicon accumulator plant any plant likely to contain more than 1% (weight / weight) of silicon relative to the dry mass of the plant and an Si / Ca molar ratio greater than 1.
  • the aluminosilicate glass used according to the invention comprises the following constituents, in a weight content varying within the limits defined below:
  • the Si0 content is preferably within a range ranging from 35 to 49%, in particular from 36 to 45%, or even from 38 to 44%.
  • the Al 2 O 3 content is preferably within a range ranging from 12 to 25%, in particular from 14 to 24%, or even from 15 to 23%.
  • an aluminosilicate glass having contents of Si0 2 and Al 2 0 3 falling within the general and preferred ranges defined above, has the advantageous property of being able to dissolve congruently under the action of organic acids. released by plants and thus release silicon that can be directly assimilated by plants. It has also been observed that such a glass does not dissolve or very little in aqueous media close to neutral pH, which is particularly advantageous from an industrial point of view insofar as this glass can be used without particular constraint in the preparation of fertilizers, in particular in the form of granules.
  • the sum of the contents of CaO, MgO, Na 2 0 and K 2 0 is preferably within a range ranging from 20 to 40%, in particular from 25 to 35% .
  • the presence of these alkaline-earth and alkaline oxides makes it possible to facilitate the melting of the glass and also contributes favorably to the dissolution of the glass in contact with organic acids.
  • the CaO content is preferably within a range ranging from 8 to 30%, preferably from 10 to 30%, in particular from 12 to 28%.
  • the MgO content is preferably within a range ranging from 1 to 15%, in particular from 1 to 12%, or even from 1 to 11%.
  • the Na 2 0 content is preferably within a range ranging from 0 to 12%, in particular from 1 to 10%.
  • the K 2 0 content is preferably in a range ranging from 0 to 8%, preferably from 1 to 8%, in particular from 1 to 7%, or even from 1 to less than 5%.
  • the sum of the CaO and MgO contents is within a range ranging from 25 to 40%, in particular from 27 to 35% and the sum of the Na 2 0 and K 2 0 contents is within a range ranging from 0 to 6%, in particular from 0 to 5%, or even from 1 to 5%.
  • the sum of the CaO and MgO contents is within a range ranging from 10 to 25%, in particular from 12 to 20% and the sum of the Na 2 0 and K 2 0 contents is included in a range. range ranging from 8 to 15%, in particular from 9 to 13%.
  • the total iron oxide content, expressed in the Fe 2 O 3 form is preferably within a range ranging from 0 to 13%, in particular from 2 to 12%, or even from 4 to 12%.
  • Oxide iron can be present as ferrous oxide FeO and / or ferric oxide Fe 0.
  • the redox, defined as being the ratio of the content of ferrous oxide, expressed in the form FeO, and the total molar content of iron oxide, expressed in the form Fe 2 O 3 is preferably included in a range from 0.1 to 0.9, especially 0.2 to 0.9.
  • the total content of Si0 2 , Al 2 0 3 , CaO, MgO, Na 2 0, K 2 0, and Fe 2 0 3 is at least 94%, in particular at least 95% and even d at least 96% or at least 97%.
  • the P 2 0 5 content is preferably less than or equal to 4%, in particular 3%, or even 2% and even 1%. It is advantageously at most 0.5% and even zero, except for inevitable impurities.
  • the BaO content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%, or even 3% and even 2% or 1%. It is advantageously at most 0.5% and even zero, except for inevitable impurities.
  • the SrO content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%, or even 3% and even 2% or 1%. It is advantageously at most 0.5% and even zero, except for inevitable impurities.
  • the ZnO content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%, or even 3% and even 2% or 1%. It is advantageously at most 0.5% and even zero, except for inevitable impurities.
  • the B 2 0 3 content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%, or even 3% and even 2% or 1%. It is advantageously at most 0.5% and even zero, except for inevitable impurities.
  • the Ti0 2 content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%, or even 3% and even 2% or 1%.
  • the Zr0 2 content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%, or even 3% and even 2% or 1%. It is advantageously at most 0.5% and even zero, except for inevitable impurities.
  • aluminosilicate glass used according to the invention may be present in the chemical composition of the aluminosilicate glass used according to the invention, either voluntarily or as impurities present in the raw materials or originating from the refractories of the furnace. It can be in particular S0 3 , coming from the addition of sodium or calcium sulphate as glass refiner. It goes without saying that the various preferred ranges described above can be freely combined with one another, the various combinations not all being able to be listed for reasons of brevity.
  • the aluminosilicate glass used according to the invention has a chemical composition comprising the following constituents, in a weight content varying within the limits defined below:
  • this glass has a chemical composition comprising the following constituents, in a weight content varying within the limits defined below:
  • the P 2 0 5 content is preferably less than or equal to 4%, in particular 3%
  • the BaO content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%
  • the SrO content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%
  • the ZnO content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%
  • the B 2 0 3 content is preferably less than or equal to 5%, in particular at 4%
  • the Ti0 2 content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%
  • the Zr0 2 content is preferably less than or equal to 5%, in particular 4%.
  • the aluminosilicate glass used according to the invention can be manufactured by any known melting method.
  • a vitrifiable mixture containing natural and / or artificial raw materials is brought to a temperature of at least 1300 ° C., in particular between 1400 and 1600 ° C., in order to obtain a mass of molten glass.
  • the raw materials are chosen in particular from silica sand, feldspars, basalt, bauxite, blast furnace slag, nepheline, nepheline syenite, limestone, dolomite, phonolite, sodium carbonate, carbonate potassium, iron oxide, gypsum, sulphate of sodium, calcium phosphate.
  • the vitrifiable mixture is in particular heated in a glass furnace, by means of flames coming from overhead or submerged burners and / or electrodes, or in a cupola, thanks to the combustion of coke.
  • the aluminosilicate glass is obtained after cooling the vitrified mixture thus prepared.
  • the aluminosilicate glass defined above is preferably used in the form of particles, in particular particles having a size distribution such that the median diameter by volume of these particles “D50” is between 60 and 250 microns, preferably between 75 and 180 microns.
  • these particles will also have a D90 value of between 150 and 600 microns, preferably between 150 and 350 microns, more preferably between 150 and 300 microns.
  • these particles will also have a D10 value of between 10 and 40 microns, preferably between 15 and 30 microns.
  • These particles can be obtained by grinding the glass prepared as indicated above, for example by means of a pendulum mill associated with an aerodynamic selector, or else a ball mill. These particles can also be obtained by grinding glass fibers.
  • the aluminosilicate glass which has just been described can be used advantageously in a method for treating a plant consisting in applying to said plant an effective amount of said glass.
  • this process will be applied to a plant in a suboptimal nitrogen condition, as will be understood in the remainder of this description.
  • the process according to the invention is particularly advantageous since it has been demonstrated that the use of the aforementioned aluminosilicate glass makes it possible to increase the yield under suboptimal conditions of nitrogen supply, up to a level close or even identical to the level obtained under optimal nitrogen supply conditions, thus perfectly meeting the growth needs of the crop.
  • suboptimal nitrogen dose is meant a dose corresponding to a reduction of at least 20%, preferably of at least 30% of the optimum dose calculated to achieve the maximum dose. optimal performance.
  • the optimal dose of nitrogen needed to maximize production is calculated based on the needs of the plant. As shown in Table 1, these needs may vary, in particular depending on the variety and the pedoclimatic conditions.
  • the treatment process according to the invention provides a response to the undesirable effects on the ecological level of fertilization by nitrates (problem of leaching. ) or by urea (volatilization problem).
  • the treated plant is chosen from rice, meadow, rapeseed, sunflower, wheat, oats, sugar cane, barley, soybeans, corn, preferably meadow.
  • the aluminosilicate glass used according to the invention therefore acts as a stimulant of the growth and yield mechanisms, in particular under suboptimal nitrogen supply conditions, in a plant.
  • the present invention thus covers the use of an aluminosilicate glass as defined above for increasing the yield under suboptimal nitrogen conditions in a plant.
  • the term “stimulant of the yield under suboptimal nitrogen supply conditions” is understood to mean the activity allowing an increased increase of at least 10% in the yield under conditions of low nitrogen inputs.
  • the aluminosilicate glass used according to the invention also acts as a nitrogenous efficiency stimulator, in particular under suboptimal nitrogen supply conditions, in a plant.
  • the present invention thus also covers the use of an aluminosilicate glass. as defined above to increase nitrogen efficiency under suboptimal nitrogen conditions in a plant.
  • the term “stimulating nitrogen efficiency under suboptimal nitrogen supply conditions” is understood to mean the activity allowing an increased increase of at least 10% in nitrogen efficiency under conditions of low nitrogen inputs. .
  • an effective amount of a glass of aluminosilicate is supplied to the plant to stimulate yield and nitrogen efficiency under suboptimal nitrogen conditions.
  • effective amount is meant an amount making it possible to increase the yield and nitrogen efficiency of a plant under suboptimal nitrogen supply conditions, by at least 10%, at least 15%, at least. 20%, at least 25%, at least 30%, advantageously at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, advantageously at least 50%, at least 55%.
  • the increase in yield is measured by determining the biomass produced by the plant.
  • the term “increase” is understood to mean relative to the plant which has not received any contribution from a glass of aluminosilicate.
  • the increase in nitrogen efficiency is measured by determining the ratio of yield to the amount of nitrogen supplied to the plant.
  • the term “increase” is understood to mean relative to the plant which has not received any contribution from a glass of aluminosilicate.
  • the aluminum silicate glass is advantageously supplied to the plant by root route.
  • This treatment can in particular be applied in fields but also in greenhouse, optionally in soil-less culture substrates.
  • the aluminosilicate glass is supplied to the plant in an amount ranging from 2 kg / ha (kilograms / hectare) to 1000 kg / ha.
  • the aluminosilicate glass is advantageously spread evenly over a field or a crop of plants.
  • the aluminosilicate glass is supplied to the plant in solid form within powdery / pulverulent or granular fertilizers, preferably in an amount ranging from 5 to 800 kg / ton of fertilizer (T ) and preferably of the order of 50 to 300 kg / ton of fertilizer (T).
  • the aluminosilicate glass can thus be used in addition in fertilizing compositions, such as fertilizers, as a stimulant of yield and nitrogen efficiency. under suboptimal conditions of nitrogen supply in a plant.
  • This glass can in particular be combined with other fertilizing substances conventionally used in fertilizing compositions.
  • an effective amount of an aluminosilicate glass is used in a fertilizing composition in combination with one or more fertilizing substances.
  • the fertilizing substances capable of being used in combination with the aluminosilicate glass can be of varied natures and chosen for example from urea, a nitrogenous solution, ammonium sulphate, ammonium nitrate, natural phosphate, potassium chloride, ammonium sulfate, magnesium nitrate, manganese nitrate, zinc nitrate, copper nitrate, phosphoric acid, boric acid.
  • this additional fertilizing substance is chosen from urea, ammonium sulphate, ammonium nitrate, a nitrogenous solution and / or potassium nitrate.
  • the invention also relates to a method for stimulating the yield and nitrogen efficiency under suboptimal conditions of nitrogen supply in a plant, characterized in that it comprises the supply to said plant or to the soils, of an effective amount aluminosilicate glass as defined above.
  • the aluminosilicate glass according to the invention can be integrated into formulations intended for the preparation of fertilizers in the form of granules.
  • These granules can be prepared in the usual way either by the dry process, for example by compacting the mixture of powders between two cylindrical rollers, or by the wet process, for example by wetting the mixture of powders using a liquid binder, then drying and grading and or sieving.
  • These granules may in particular have the following weight compositions:
  • These granules will preferably be obtained by the wet process by mixing urea, ammonium sulfate, potassium chloride, calcium carbonate and a granulation binder.
  • V / V volume / volume
  • Kg N. ha ⁇ year 1 kilogram of nitrogen per hectare and per year.
  • Figure 1 is a graph showing the impact of a nitrogen fertilizer application on (i) the yield of a cereal (solid lines and diamonds), (ii) the losses of nitrogen by leaching (diagram in bars) and (iii) nitrogen efficiency (dotted and square lines).
  • Figure 2 is a graph showing the percentage of silicon (of an aluminosilicate glass according to the invention) dissolved in various acids.
  • FIG. 3 is a graph showing the percentage of silicon (of an aluminosilicate glass according to the invention, of a calcium silicate, of a diatomaceous earth and of a soda-lime glass) dissolved in various acids. (malic acid A, oxalic acid B, citric acid C and succinic acid D).
  • FIG. 4 reproduces the photographs showing the formation of phytoliths in a sheet of rice (Oryza sativa) treated with an aluminosilicate glass according to the invention (VI) and with sodium silicate.
  • Figure 5 is a graph which represents the yield of ryegrass plants, ie the dry mass of ryegrass plants, (i) with a feed which does not include nitrogen, (bar “0") ; (ii) with a feed which includes 60 Kg. ha 1 of nitrogen, (bar “60”); (iii) with a feed which includes 100 kg. ha 1 of nitrogen, (bar “100”); this dose being considered as the suboptimal nitrogen dose which does not allow optimal yield to be achieved, (iv) with a feed which includes 140 kg. ha 1 of nitrogen, (bar “140”), this dose being considered as the optimum nitrogen dose which makes it possible to achieve the optimum yield and (v) with a feed which comprises 100 kg. ha 1 of nitrogen and 50 kg. ha 1 of a glass of aluminosilicate according to the invention, (“100 + glass of aluminosilicate” bar).
  • Figure 6 is a graph which represents the nitrogen efficiency of ryegrass plants, ie the dry mass of ryegrass plants divided by the quantity of nitrogen supplied, (i) with a feed which includes 60 Kg. ha 1 of nitrogen, (bar “60”); (ii) with a feed which includes 100 kg. ha 1 of nitrogen, (bar “100”); (iii) with a feed which includes 140 Kg. ha 1 of nitrogen, (bar “140”); (optimum nitrogen dose which makes it possible to achieve the optimum yield) and (iv) with a feed which comprises 100 kg. ha 1 of nitrogen and 50 kg. ha 1 of a glass of aluminosilicate according to the invention, (“100 + glass of aluminosilicate” bar).
  • FIG. 7 is a histogram showing the distribution of particle sizes of a glass powder used according to the invention. Description of the embodiments
  • aluminosilicate glass compositions of the invention were prepared by melting a suitable vitrifiable mixture according to a usual method of obtaining a mass of molten glass.
  • the compositions of these two aluminosilicate glasses are given in Table 2 below.
  • the mass of glass obtained was ground using a pendulum mill associated with an aerodynamic selector (mill in which the grinding is obtained by crushing the glass between a fixed cylindrical ring of vertical axis and rollers centrifuged by the rotation of their support).
  • the particle size distribution of the glass particles thus obtained was measured by particle size distribution by laser diffraction and FIG. 7 shows the particle size distribution of these particles.
  • Dispersant alcohol Refractive index (particle): 1.52 Absorption index (particle): 0.01 Stirring speed: 2000 rpm Using ultrasound: no Measurement time: 6 seconds Blank measurement time : 6 seconds Obscuration range: 6.21%.
  • Example 2 Demonstration of the dissolution properties of an aluminosilicate glass according to the invention in the presence of organic acids
  • Plants have the particularity of releasing various organic acids from their roots, such as citric acid, lactic acid, malic acid, oxalic acid, succinic acid, formic acid, acetic acid. , pyruvic acid, maleic acid, oxaloacetic acid, ascorbic acid, isocitric acid.
  • each product 100 mg were placed in a 60 ml pill container. 50 ml of each dissolution medium are added and then stirred continuously using a rotary stirrer (Heidolph reax 2). After 48 hours of stirring, the samples were filtered with a filter paper with a pore diameter of 15 ⁇ m. The dosage of silicon is carried out to determine the percentage of dissolution in each medium.
  • Silicon determination The determination of the silicon (Si) content of the samples was carried out for each sample and for each sampling time, by inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy using an ICP-OES (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy, Thermo Elemental Co. Iris Intrepid II XDL).
  • ICP-OES Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy, Thermo Elemental Co. Iris Intrepid II XDL.
  • Example 3 Demonstration of the dissolution properties of an aluminosilicate glass according to the invention in the presence of organic acids in comparison with other forms of silicon
  • particles of glass 1 prepared according to example 1 were treated according to the following protocol:
  • the medium 1. based on malic acid is composed of: 360 ml of 0.5M Na 2 HP0 4 , 220 mL of 0.5M malic acid made up to 2L with ultrapure water. The measured pH is 4.9
  • the citric acid-based medium 2. is composed of: 360 mL of 0.5M Na 2 HP0 4 , 220 mL of 0.5M citric acid made up to 2L with ultrapure water. The measured pH is 4.5
  • the medium 3. based on oxalic acid is composed of: 360 mL of 0.5M Na 2 HP0 4 , 220 mL of 0.5M oxalic acid made up to 2L with ultrapure water.
  • the measured pH is 4.2
  • the succinic acid-based medium is composed of 2% succinic acid prepared with 40 g of succinic acid made up to 2L with ultrapure water.
  • the measured pH is 2.4
  • the determination of the silicon (Si) content of the samples was carried out for each sample and for each sampling time, by inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy using an ICP-OES (Inductively Coupled Plasma- Optical Emission Spectroscopy, Thermo Elemental Co. Iris Intrepid II XDL).
  • ICP-OES Inductively Coupled Plasma- Optical Emission Spectroscopy, Thermo Elemental Co. Iris Intrepid II XDL.
  • the aluminosilicate glass according to the invention is gradually dissolved in the presence of organic acids usually released by plants, such as malic acid A, oxalic acid B, citric acid C or succinic acid D).
  • organic acids usually released by plants, such as malic acid A, oxalic acid B, citric acid C or succinic acid D.
  • no release of silicon occurs in these media for the products of diatomaceous earth or soda-lime glass.
  • Example 4 Demonstration of the formation of phvtoliths in a plant treated with an aluminosilicate glass according to the invention.
  • the plants were watered at a frequency of three times per week with a Hoagland solution composed of: KN0 3 (0.2mM); Ca (N0 3) 2 .4H 2 0 (0.4mm); KH 2 P0 4 (0.2mM);
  • the experiment was carried out in a cultivation greenhouse at 22 ° C with a photoperiod of 12h day / 12h night. The plants were harvested 48 days after application of the treatment.
  • a middle section of each leaf blade was cut along the leaf of each plant, placed between two microscopic slides, and then placed in a muffle oven at 500 ° C for 3 hours for complete charring of the leaf samples. After a cooling time, the slides are placed under a fluorescence microscope (Zeiss Axio Observer Zl) with a magnification of x10.
  • the autofluorescence of the phytoliths was measured using a GFP filter, with excitation between 450-490 nm and emission between 500-550 nm.
  • the quantification of the phytoliths was carried out using “Zen 2 Pro” software. By preselecting an area of the same air on the image and for each modality, the number of phytoliths is calculated using software in "number of phytoliths.” mm 2 ”.
  • plants treated with aluminosilicate glass show a greater accumulation of phytoliths in the leaves.
  • the number of phytoliths in the presence of aluminosilicate glass increases by + 86%, compared to the control, and by + 93%, compared to sodium silicate. This reflects better absorption of silicon by the plant in the presence of the aluminosilicate glass according to the invention.
  • Example 5 Demonstration of the improvement in yield and nitrogen efficiency under suboptimal nitrogen conditions in a plant treated with an aluminosilicate glass according to the invention
  • Seeds of ryegrass, Lolium perenne L. VarAbys were sown at a density of 240 Kg. Ha 1 (corresponding to 2 g of seeds per pot) in 2 L pots containing a mixture of soil and sand ( 50/50 - V / V) then placed in a greenhouse under the following conditions: daytime temperature of 25 ° C and a 12h photoperiod / nighttime temperature of 20 ° C and a 12h photoperiod.
  • the soil used had the following characteristics: sandy loam soil, pH 7.1 and contained 1.6% organic matter. During the entire test period, the plants were watered by weight so as to maintain the soil at 70% of its capacity in the field.
  • watered by weight used in the present description means that the watering is carried out in an amount making it possible to compensate for the water losses which may occur by evapotranspiration. In this case, the water is added in an amount to bring the weight of the pot back to its initial weight.
  • the plants were watered by weight throughout the test period so as to maintain the soil at 70% of its capacity in the field.
  • FIG. 5 shows that the plants which have received the suboptimal dose of nitrogen and the glass of aluminosilicate have the same yield as the plants which have received the optimum dose of nitrogen (140 kg. Ha 2 ). This result shows that the aluminosilicate glass according to the invention stimulates the yield under suboptimal nitrogen conditions, and makes it possible to achieve the same yield as that obtained with the plants having received the optimum dose of nitrogen.

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Abstract

La présente invention a pour objet l'utilisation d'un verre d'aluminosilicate pour apporter à une plante du silicium sous forme assimilable, un procédé de traitement d'une plante utilisant ce verre et une nouvelle poudre dudit verre. Selon l'invention, ce verre d'aluminosilicate comprend les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies : SiO2 30-60% Al2O3 10-26% CaO+MgO+Na2O+K2O 15-45%. L'invention trouve notamment applications dans le domaine agricole.

Description

Description
Titre de l'invention : Utilisation d'un verre d'aluminosilicate pour apporter à une plante du silicium sous forme assimilable, procédé de traitement d'une plante utilisant ce verre et nouvelle poudre dudit verre
Domaine Technique
La présente invention concerne généralement l'utilisation d'un verre d'aluminosilicate spécifique comme source de silicium pour apporter à une plante du silicium sous forme assimilable. Elle concerne également un procédé de traitement d'une plante utilisant ce verre d'aluminosilicate. Elle concerne enfin, à titre de produit nouveau, des poudres de ce verre d'aluminosilicate.
L'invention trouve notamment application dans le domaine agricole.
Technique antérieure
Le silicium est un élément favorisant le bon développement végétatif des plantes, comme par exemple les Solanaceae, les Astéereaceae, les Poaceae et les Sinapis Alabae. D'une façon générale, le silicium ne peut être assimilé par les plantes que sous forme d'acide silicique. Il est généralement transporté suivant le flux transpiratoire des racines vers les organes aériens où il est accumulé et précipite pour former des opales biogéniques appelées phytolithes.
Les recherches réalisées depuis plusieurs années ont montré que le silicium absorbé augmente la productivité et la qualité des récoltes agricoles. En particulier, il a été démontré que le silicium améliore la tolérance à la sécheresse et ralentit le flétrissement de certaines plantes lorsque l'irrigation est retardée. Il peut également augmenter la solidité des tiges du riz ou du blé, évitant ainsi leur effondrement par temps de forte pluie ou de fort vent.
Compte tenu de ces avantages, des recherches ont été entreprises pour mettre au point des compositions permettant d'apporter du silicium à une plante, sous une forme assimilable.
Ainsi, dans le document WO 2010/040176, il est proposé d'utiliser, en tant que source de silicium assimilable par la plante, des particules d'un verre sodocalcique contenant une teneur d'au moins 50 % en poids de silice (Si0 ) et une teneur d'au moins 2 % en poids d'oxyde de sodium (Na20). Cependant, pour obtenir un effet satisfaisant, ces particules doivent être très fines et présenter une taille médiane généralement inférieure à 37 pm. Le procédé décrit dans ce document antérieur pour la fabrication de ces particules de verre est d'une mise en œuvre relativement coûteuse à l'échelle industrielle, dans la mesure où il nécessite un broyage prolongé et l'utilisation d'un espace confiné et de moyens spécifiques de protection des personnes pour obtenir et mettre en oeuvre les particules visées.
En outre, il a été observé que les particules de verre silicosodocalcique conformes à l'enseignement de ce document antérieur ne libèrent pratiquement pas de silicium en présence des acides habituellement libérés par les plantes et que les quantités de phytolithes formées dans les plantes traitées par ces particules de verre sodocalcique restent relativement basses traduisant une assimilation limitée de silicium.
Dans le document FR 3051463, il a été montré que le silicium stimule l'absorption d'azote, notamment sous forme d'urée, chez la plante. De nombreuses sources de silicium sont évoquées dans ce document comme en particulier des formes minérales solides ou liquides, des produits vitreux ou des silices organiques. Dans les exemples mettant en évidence la stimulation de l'absorption d'azote, on utilise du silicate de sodium avec un apport de nickel.
Cependant, il a été observé que, malgré une dissolution quasi immédiate en présence des acides pouvant être générés par le sol, le silicate de sodium conduit à une formation limitée de phytolithes chez les plantes traduisant là encore une assimilation limitée du silicium.
Exposé de l’invention
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de résoudre le problème technique consistant en la fourniture d'une source de silicium assimilable par les plantes et conduisant à la formation d'une quantité importante de phytolithes, qui puisse être obtenue et utilisée d'une manière simple et peu coûteuse à l'échelle industrielle.
Il a été découvert, et ceci constitue le fondement de la présente invention, que des verres d'aluminosilicate spécifiques, utilisés notamment sous forme de particules, sont particulièrement efficaces pour apporter à une plante du silicium sous une forme assimilable. Il a été montré, en particulier, que ces verres conduisent à la formation de quantités élevées de phytolithes, à la différence des sources de silicium décrites dans l'état de la technique. En outre, il a été observé que cet apport de silicium peut être obtenu avec des particules de dimensions supérieures à celles décrites dans le document WO 2010/040176 dont l'obtention est par conséquent moins coûteuse à l'échelle industrielle. Enfin, ces particules d'aluminosilicate peuvent être formulées sans difficulté dans des compositions d'engrais, notamment sous forme de granulés, rendant particulièrement simple leur utilisation en agriculture.
Sans être liés par une interprétation théorique, les inventeurs pensent que l'amélioration de l'absorption de silicium sous forme assimilable, démontrée par la présence d'une quantité importante de phytolithes dans la plante, est la conséquence de l'aptitude du verre d'aluminosilicate à se dissoudre de façon congruente sous l'action des acides organiques libérés par les plantes.
Ainsi, il a été observé que la silice, bien que constituant structurel du verre, se dissout en même temps que les autres constituants, dans des milieux acides identiques aux acides organiques libérés par les plantes. De ce fait, l'apport en silicium aux plantes se fait de façon progressive et maîtrisée.
En outre, en raison de sa composition particulière, et notamment de sa teneur en alumine élevée, ce verre d'aluminosilicate ne se dissout pas ou très peu en milieu aqueux proche d'un pH neutre, ce qui rend possible sa formulation au sein de composition d'engrais, notamment sous forme de granulés.
Ainsi, selon un premier aspect, la présente invention a pour objet l'utilisation d'un verre d'aluminosilicate comprenant les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies :
Si02 30-60%
Al203 10-26%
Ca0+Mg0+Na20+K20 15-45% comme source de silicium, pour apporter à une plante du silicium sous forme assimilable.
Selon un second aspect, la présente invention a pour objet un procédé de traitement d'une plante, caractérisé en ce qu'en vue d'apporter à cette plante du silicium sous forme assimilable, on applique à ladite plante, ou au milieu de croissance de ladite plante, un verre d'aluminosilicate tel que défini dans la description qui va suivre.
Selon un troisième aspect, la présente invention a pour objet une poudre de verre d'aluminosilicate tel que défini précédemment, ladite poudre présentant une distribution de tailles de particules telle que le diamètre médian en volume de ces particules « D50 » est compris entre 60 et 250 microns, de préférence entre 75 et 180 microns. Définitions
Dans le cadre de la présente description, on entend par :
« plante » : la plante considérée dans son ensemble, incluant son appareil racinaire, son appareil végétatif, les graines, les semences et les fruits ;
« diamètre » de particule : le diamètre de la sphère équivalente en volume de ladite particule ;
« DX » : est la valeur exprimée en microns du diamètre de particules tel que, dans un échantillon donné de particules, et en prenant en compte une distribution granulométrique en volume, X% de la distribution a un diamètre inférieur à ce diamètre DX; par exemple, dans le cas d'une poudre présentant un D90 égal à 300 microns, les particules ayant un diamètre inférieur à 300 microns occupent 90% du volume total de l'échantillon. Autrement dit, dans une distribution volumique cumulative, la valeur DX correspond au diamètre pour lequel la fonction cumulative est de X% ; la distribution granulométrique en volume peut être obtenue notamment pas diffraction laser ;
« matière fertilisante » : tout produit ou toute composition dont l'emploi est destiné à assurer ou à améliorer les propriétés physiques, chimiques ou biologiques des sols ainsi que la nutrition des végétaux ;
« engrais » : toute matière fertilisante dont la fonction principale est d'apporter aux plantes des éléments nutritifs qui peuvent être des éléments nutritifs majeurs, secondaires ou des oligoéléments ;
« plante accumulatrice de silicium » : toute plante susceptible de contenir plus de 1 % (poids/poids) de silicium rapporté à la masse sèche de la plante et un ratio molaire Si/Ca supérieur à 1.
Définition générale d'un verre d'aluminosilicate au sens de l'invention.
D'une façon générale, le verre d'aluminosilicate utilisé selon l'invention comprend les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies :
Si02 30-60%
Al203 10-26%
Ca0+Mg0+Na20+K20 15-45%
K20 0-10%
Fe203 (fer total) 0-15%
P205 0-4%
Teneurs préférées selon l'invention. La teneur en Si0 est de préférence comprise dans un domaine allant de 35 à 49%, notamment de 36 à 45%, voire de 38 à 44%.
La teneur en Al203 est de préférence comprise dans un domaine allant de 12 à 25%, notamment de 14 à 24%, voire de 15 à 23%.
Il a été constaté qu'un verre d'aluminosilicate présentant des teneurs en Si02 et Al203 entrant dans les plages générales et préférées définies précédemment, a la propriété avantageuse de pouvoir se dissoudre de façon congruente sous l'action des acides organiques libérés par les plantes et ainsi libérer du silicium directement assimilable par les plantes. Il a également été constaté qu'un tel verre ne se dissout pas ou très peu en milieux aqueux proche du pH neutre, ce qui est particulièrement avantageux d'un point de vue industriel dans la mesure où ce verre peut être utilisé sans contrainte particulière dans la préparation d'engrais, notamment sous forme de granulés.
La somme des teneurs en CaO, MgO, Na20 et K20 (notée Ca0+Mg0+Na20+K20) est de préférence comprise dans un domaine allant de 20 à 40%, notamment de 25 à 35%. La présence de ces oxydes alcalino-terreux et alcalins permet de faciliter la fusion du verre et contribue en outre favorablement à la dissolution du verre au contact des acides organiques.
La teneur en CaO est de préférence comprise dans un domaine allant de 8 à 30%, de préférence de 10 à 30%, notamment de 12 à 28%. La teneur en MgO est de préférence comprise dans un domaine allant de 1 à 15%, notamment de 1 à 12%, voire de 1 à 11%.
La teneur en Na20 est de préférence comprise dans un domaine allant de 0 à 12%, notamment de 1 à 10%. La teneur en K20 est de préférence comprise dans un domaine allant de 0 à 8%, de préférence de 1 à 8%, notamment de 1 à 7%, voire de 1 à moins de 5%.
Selon un mode de réalisation, la somme des teneurs en CaO et MgO est comprise dans un domaine allant de 25 à 40%, notamment de 27 à 35% et la somme des teneurs en Na20 et K20 est comprise dans un domaine allant de 0 à 6%, notamment de 0 à 5%, voire de 1 à 5%.
Selon un autre mode de réalisation, la somme des teneurs en CaO et MgO est comprise dans un domaine allant de 10 à 25%, notamment de 12 à 20% et la somme des teneurs en Na20 et K20 est comprise dans un domaine allant de 8 à 15%, notamment de 9 à 13%.
La teneur totale en oxyde de fer, exprimée sous la forme Fe203, est de préférence comprise dans un domaine allant de 0 à 13%, notamment de 2 à 12%, voire de 4 à 12%. L'oxyde de fer peut être présent sous la forme d'oxyde ferreux FeO et/ou d'oxyde ferrique Fe 0 . Le rédox, défini comme étant le rapport de la teneur en oxyde ferreux, exprimé sous la forme FeO, et de la teneur totale molaire en oxyde de fer, exprimée sous la forme Fe203, est de préférence compris dans un domaine allant de 0,1 à 0,9, notamment de 0,2 à 0,9.
De préférence, la teneur totale en Si02, Al203, CaO, MgO, Na20, K20, et Fe203 est d'au moins 94%, notamment d'au moins 95% et même d'au moins 96% ou d'au moins 97%.
La teneur en P205 est de préférence inférieure ou égale à 4%, notamment à 3%, voire à 2% et même à 1%. Elle est avantageusement d'au plus 0,5% et même nulle, sauf impuretés inévitables.
La teneur en BaO est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, voire à 3% et même à 2% ou à 1%. Elle est avantageusement d'au plus 0,5% et même nulle, sauf impuretés inévitables.
La teneur en SrO est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, voire à 3% et même à 2% ou à 1%. Elle est avantageusement d'au plus 0,5% et même nulle, sauf impuretés inévitables.
La teneur en ZnO est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, voire à 3% et même à 2% ou à 1%. Elle est avantageusement d'au plus 0,5% et même nulle, sauf impuretés inévitables.
La teneur en B203 est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, voire à 3% et même à 2% ou à 1%. Elle est avantageusement d'au plus 0,5% et même nulle, sauf impuretés inévitables.
La teneur en Ti02 est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, voire à 3% et même à 2% ou à 1%.
La teneur en Zr02 est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, voire à 3% et même à 2% ou à 1%. Elle est avantageusement d'au plus 0,5% et même nulle, sauf impuretés inévitables.
D'autres composants peuvent être présents dans la composition chimique du verre d'aluminosilicate utilisé selon l'invention, soit volontairement, soit à titre d'impuretés présentes dans les matières premières ou provenant des réfractaires du four. Il peut s'agir en particulier de S03, provenant de l'ajout de sulfate de sodium ou de calcium en tant qu'affinant du verre. Il va de soi que les différentes plages préférées décrites ci-avant peuvent être combinées librement les unes avec les autres, les différentes combinaisons ne pouvant toutes êtres énumérées pour des raisons de concision.
Quelques combinaisons préférées sont décrites ci-après.
Selon un mode de réalisation préféré, le verre d'aluminosilicate utilisé selon l'invention présente une composition chimique comprenant les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies :
Si02 35-49%
Al203 12-24%
Ca0+Mg0+Na20+K20 20-40%
Fe203 0-12%.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, ce verre présente une composition chimique comprenant les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies :
Si02 36-45%
Al203 14-23%
Ca0+Mg0+Na20+K20 25-35%
Fe203 0-10%.
Les différentes plages préférées énumérées précédemment concernant les autres oxydes sont bien entendu applicables à ces modes préférés. En particulier, la teneur en P205 est de préférence inférieure ou égale à 4%, notamment à 3%, la teneur en BaO est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, la teneur en SrO est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, la teneur en ZnO est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, la teneur en B203 est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, la teneur en Ti02 est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%, la teneur en Zr02 est de préférence inférieure ou égale à 5%, notamment à 4%.
Le verre d'aluminosilicate utilisé selon l'invention peut être fabriqué par toutes les méthodes de fusion connues. Un mélange vitrifiable contenant des matières premières naturelles et/ou artificielles est porté à une température d'au moins 1300°C, notamment entre 1400 et 1600°C afin d'obtenir une masse de verre fondu. Les matières premières sont notamment choisies parmi le sable de silice, les feldspaths, le basalte, la bauxite, les laitiers de haut fourneau, la néphéline, la syénite néphélinique, le calcaire, la dolomie, la phonolite, le carbonate de sodium, le carbonate de potassium, l'oxyde de fer, le gypse, le sulfate de sodium, le phosphate de calcium. Le mélange vitrifiable est notamment chauffé dans un four verrier, au moyen de flammes issues de brûleurs aériens ou immergés et/ou d'électrodes, ou dans un cubilot, grâce à la combustion de coke.
Le verre d'aluminosilicate est obtenu après refroidissement du mélange vitrifié ainsi préparé.
Dans le cadre de la présente invention, le verre d'aluminosilicate défini précédemment est utilisé de préférence sous forme de particules, notamment de particules présentant une distribution de tailles telle que le diamètre médian en volume de ces particules « D50 » est compris entre 60 et 250 microns, de préférence entre 75 et 180 microns.
Avantageusement, ces particules présenteront en outre une valeur D90 comprise entre 150 et 600 microns, de préférence entre 150 et 350 microns, de préférence encore entre 150 et 300 microns.
Avantageusement, ces particules présenteront en outre une valeur D10 comprise entre 10 et 40 microns, de préférence entre 15 et 30 microns.
Ces particules pourront être obtenues par broyage du verre préparé comme indiqué précédemment, par exemple au moyen d'un broyeur pendulaire associé à un sélecteur aérodynamique, ou encore d'un broyeur à boulets. Ces particules pourront également être obtenues par broyage de fibres de verre.
Le verre d'aluminosilicate qui vient d'être décrit peut être utilisé avantageusement dans un procédé de traitement d'une plante consistant à appliquer à ladite plante, une quantité efficace dudit verre. Avantageusement ce procédé sera appliqué à une plante en condition suboptimale d'azote comme on le comprendra dans la suite de cette description.
Les plantes ont un besoin absolu en azote. En effet, l'azote est le pivot de leur croissance et un élément nutritif déterminant du rendement car il constitue le principal facteur limitant le développement de la plante. C'est pourquoi, la croissance, le rendement et la qualité des cultures dépendent d'intrants substantiels en azote.
Aujourd'hui, l'utilisation de l'azote dans l'agriculture, représente plus de 80 millions de tonnes par an dans le monde, et la production végétale doit continuer à croître avec la demande croissante de la population mondiale. Cependant l'utilisation croissante d'azote en agriculture pose des problèmes sur le plan écologique. De ce fait, l'amélioration des rendements, tout en préservant l'environnement grâce à une production agricole durable, représente un défi majeur pour l'agriculture actuelle. L'utilisation d'engrais spécifiquement développés pour mieux répondre aux besoins en azote des plantes a permis d'améliorer considérablement les productions agricoles. Cependant, ces engrais sont coûteux à produire et leur utilisation peut être problématique sur le plan environnemental en raison des pertes, dans l'environnement, de l'excès d'azote qui n'est pas correctement assimilé par la plante. Il est donc absolument nécessaire de maximiser l'efficience d'utilisation des engrais azotés. Cette efficience correspond au rapport entre la production (le rendement) et les unités d'engrais apportées. Elle dépend de plusieurs processus complexes liés au développement de la plante, à la variété (facteur génétique) et aux conditions environnementales (climat, nature du sol ...).
Bien que l'application d'une plus grande quantité d'azote se traduit par une augmentation des rendements, il ne s'agit pas d'une relation linéaire. En effet, il existe une dose à appliquer dite « optimale » qui permet d'atteindre un rendement optimal, c'est-à-dire au- delà de laquelle le rendement n'augmente plus, de sorte que l'excès d'azote sera perdu dans l'environnement. Cela se traduit par une mauvaise efficience azotée.
Comme le montre la figure 1, à titre d'exemple dans le cas du blé {Triticum aestivum), un faible apport en azote de 48, 96 ou 144 Kg N. ha 1 an 1 entraîne une croissance retardée et donc des rendements faibles. En revanche, les pertes en azote sont faibles. Un apport en azote optimal de 192 Kg N. ha 1 an 1 ou un excès d'azote (quantités supérieures à 192 Kg N. ha 1 an 1) entraîne de forts rendements, mais s'accompagne de fortes pertes d'azote et d'une faible efficience azotée.
Ainsi, afin de limiter les pertes d'azote vers l'environnement, et diminuer l'impact de la fertilisation sur l'environnement, tout en générant un gain financier, il est essentiel d'atteindre un optimum de rendement avec un apport en azote (intrants azotés) en quantité inférieure à la quantité optimale.
Dans ce contexte, le procédé conforme à l'invention est particulièrement avantageux puisqu'il a été démontré que l'utilisation du verre d'aluminosilicate précité permet d'augmenter le rendement en conditions suboptimales d'apport en azote, jusqu'à un niveau proche voire identique au niveau obtenu en conditions optimales d'apport en azote, répondant ainsi parfaitement aux besoins de croissance de la culture.
Dans le cadre de la présente description, par l'expression « dose suboptimale d'azote » on entend une dose correspondant à une réduction d'au moins 20%, de préférence d'au moins 30% de la dose optimale calculée pour atteindre le rendement optimal. La dose optimale d'azote nécessaire pour maximiser la production est calculée en fonction des besoins de la plante. Comme le montre le tableau 1, ces besoins peuvent varier notamment en fonction de la variété et des conditions pédoclimatiques.
Tableau 1
Ainsi, en permettant de réduire les doses d'azote appliquées tout en maintenant les rendements à leur niveau optimal, le procédé de traitement selon l'invention apporte une réponse aux effets indésirables sur le plan écologique de la fertilisation par les nitrates (problème de lessivage) ou par l'urée (problème de volatilisation). Dans un mode de réalisation particulier, la plante traitée est choisie parmi le riz, la prairie, le colza, le tournesol, le blé, l'avoine, la canne à sucre, l'orge, le soja, le maïs, de préférence la prairie.
Le verre d'aluminosilicate utilisé selon l'invention agit donc comme stimulant des mécanismes de croissance et de rendement, notamment en conditions suboptimales d'apport en azote, chez une plante. La présente invention couvre ainsi l'utilisation d'un verre d'aluminosilicate tel que défini précédemment pour augmenter le rendement en conditions suboptimales d'azote chez une plante.
Au sens de l'invention, on entend par « stimulant du rendement en conditions suboptimales d'apport en azote » l'activité permettant une augmentation accrue d'au moins 10 % du rendement en conditions de bas intrants azotés.
Le verre d'aluminosilicate utilisé selon l'invention agit également comme stimulant de l'efficience azotée, notamment en conditions suboptimales d'apport en azote, chez une plante. La présente invention couvre ainsi également l'utilisation d'un verre d'aluminosilicate tel que défini précédemment pour augmenter l'efficience azotée en conditions suboptimales d'azote chez une plante.
Au sens de l'invention, on entend par « stimulant de l'efficience azotée en conditions suboptimales d'apport en azote » l'activité permettant une augmentation accrue d'au moins 10 % de l'efficience azotée en conditions de bas intrants azotés.
Dans le procédé de l'invention, une quantité efficace d'un verre d'aluminosilicate est apportée à la plante pour stimuler le rendement et l'efficience azotée en conditions suboptimales d'azote. Par l'expression « quantité efficace » on entend une quantité permettant d'augmenter le rendement et l'efficience azotée d'une plante en conditions suboptimales d'apport en azote, d'au moins 10 %, au moins 15 %, au moins 20 %, au moins 25 %, au moins 30 %, avantageusement d'au moins 30%, au moins 35 %, au moins 40 %, au moins 45 %, avantageusement d'au moins 50%, au moins 55 %.
L'augmentation du rendement est mesurée en déterminant la biomasse produite par la plante. Le terme « augmentation » s'entend par rapport à la plante n'ayant reçu aucun apport d'un verre d'aluminosilicate.
L'augmentation de l'efficience azotée est mesurée en déterminant le rapport entre le rendement et la quantité d'azote apporté à la plante. Le terme « augmentation » s'entend par rapport à la plante n'ayant reçu aucun apport d'un verre d'aluminosilicate.
Dans le procédé de traitement d'une plante selon l'invention, le verre d'alumino silicate est avantageusement apporté à la plante par voie racinaire.
Ce traitement peut notamment être appliqué en champs mais également en serre, éventuellement dans des substrats de culture hors sol.
Dans un mode de réalisation particulier, le verre d'aluminosilicate est apporté à la plante en une quantité allant de 2 kg/ha (kilogrammes/hectare) à 1000 kg/ha. Dans ce mode de réalisation, le verre d'aluminosilicate est avantageusement répandu de façon homogène sur un champ ou une culture de plantes.
Dans un autre mode de réalisation particulier, le verre d'aluminosilicate est apporté à la plante sous forme solide au sein d'engrais poudres/pulvérulents ou granulés, de préférence en une quantité allant de 5 à 800 kg/Tonne d'engrais (T) et de préférence de l'ordre de 50 à 300 kg/Tonne d'engrais (T).
Le verre d'aluminosilicate peut ainsi être utilisé en complément dans des compositions fertilisantes, telles que des engrais, comme stimulant du rendement et de l'efficience azotée en conditions suboptimales d'apport en azote chez une plante. Ce verre peut notamment être associé à d'autres substances fertilisantes classiquement utilisées dans les compositions fertilisantes.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, une quantité efficace d'un verre d'aluminosilicate est utilisée dans une composition fertilisante en association avec une ou plusieurs substances fertilisantes. Les substances fertilisantes susceptibles d'être utilisées en association avec le verre d'aluminosilicate peuvent être de natures variées et choisies par exemple parmi l'urée, une solution azotée, le sulfate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, le phosphate naturel, le chlorure de potassium, le sulfate d'ammonium, le nitrate de magnésium, le nitrate de manganèse, le nitrate de zinc, le nitrate de cuivre, l'acide phosphorique, l'acide borique. Avantageusement, cette substance fertilisante additionnelle est choisie parmi l'urée, le sulfate d'ammonium, le nitrate d'ammonium, une solution azotée et/ou le nitrate de potassium.
L'invention vise également un procédé pour stimuler le rendement et l'efficience azotée en conditions suboptimales d'apport en azote chez une plante, caractérisé en ce qu'il comprend l'apport à ladite plante ou aux sols, d'une quantité efficace du verre d'aluminosilicate tel que défini précédemment.
Le verre d'aluminosilicate selon l'invention pourra être intégré à des formulations destinées à la préparation d'engrais sous forme de granulés.
Ces granulés pourront être préparés de façon habituelle soit par voie sèche, par exemple par compactage du mélange de poudres entre deux rouleaux cylindriques, soit par voie humide, par exemple par mouillage du mélange de poudres à l'aide d'un liant liquide, puis séchage et calibrage et ou tamisage.
Ces granulés pourront notamment présenter les compositions pondérales suivantes :
Azote : de 20 à 28%
S03 : de 18 à 23%
CaO : de 4 à 8%
Si0 : de 6 à 10%
Ces granulés seront de préférence obtenus par voie humide en mélangeant de l'urée, du sulfate d'ammonium, du chlorure de potassium, du carbonate de calcium et un liant de granulation.
La présente invention sera maintenant illustrée par les exemples non limitatifs suivants, en référence aux figures 1 à 5 annexées. Dans ces exemples, et sauf indication contraire, les pourcentages sont exprimés en poids et la température est la température ambiante.
Les abréviations suivantes ont été utilisées :
L : litre
V/V : volume/volume
Kg N. ha^an 1 : kilogramme d'azote par hectare et par an.
Brève description des dessins
[Fig. 1 ] La figure 1 est un graphique représentant l'impact d'un apport d'engrais azoté sur (i) le rendement d'une céréale (traits pleins et losanges), (ii) les pertes d'azote par lixiviation (diagramme à barres) et (iii) l'efficience azotée (traits pointillés et carrés).
[Fig. 2] La figure 2 est un graphique représentant le pourcentage de silicium (d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention) dissous dans divers acides.
[Fig. 3] La figure 3 est un graphique représentant le pourcentage de silicium (d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention, d'un silicate de calcium, d'une terre de diatomée et d'un verre silicosodocalcique) dissous dans divers acides (acide malique A, acide oxalique B, acide citrique C et acide succinique D).
[Fig. 4] La figure 4 reproduit les photographies montrant la formation de phytolithes dans une feuille de riz {Oryza sativa) traitée avec un verre d'aluminosilicate selon l'invention (VI) et avec du silicate de sodium.
[Fig. 5] La figure 5 est un graphique qui représente le rendement de plants de ray-grass, i.e. la masse sèche de plants de ray-grass, (i) avec une alimentation qui ne comprend pas d'azote, ( barre « 0 » ); (ii) avec une alimentation qui comprend 60 Kg. ha 1 d'azote, ( barre « 60 » ); (iii) avec une alimentation qui comprend 100 Kg. ha 1 d'azote, ( barre « 100 » ); cette dose étant considérée comme la dose d'azote suboptimale qui ne permet pas d'atteindre le rendement optimal, (iv) avec une alimentation qui comprend 140 Kg. ha 1 d'azote, ( barre « 140 »), cette dose étant considérée comme la dose d'azote optimale qui permet d'atteindre le rendement optimal et (v) avec une alimentation qui comprend 100 Kg. ha 1 d'azote et 50 Kg. ha 1 d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention, (barre « 100 + verre d'aluminosilicate »).
[Fig. 6] La figure 6 est un graphique qui représente l'efficience azotée de plants de ray- grass, i.e. la masse sèche de plants de ray-grass divisée par la quantité d'azote apportée, (i) avec une alimentation qui comprend 60 Kg. ha 1 d'azote, (barre « 60 »); (ii) avec une alimentation qui comprend 100 Kg. ha 1 d'azote, (barre « 100 »); (iii) avec une alimentation qui comprend 140 Kg. ha 1 d'azote, (barre « 140 »); (dose d'azote optimale qui permet d'atteindre le rendement optimal) et (iv) avec une alimentation qui comprend 100 Kg. ha 1 d'azote et 50 Kg. ha 1 d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention, (barre « 100 + verre d'aluminosilicate»).
[Fig. 7] La figure 7 est un histogramme montrant la distribution des tailles de particules d'une poudre de verre utilisée selon l'invention. Description des modes de réalisation
Exemple 1 : Préparation de particules d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention
On a préparé deux compositions de verre d'aluminosilicate illustratives de l'invention par fusion d'un mélange vitrifiable approprié selon une méthode habituelle d'obtention d'une masse de verre fondu. Les compositions de ces deux verres d'aluminosilicate sont données dans le tableau 2 ci- après.
Tableau 2
Après refroidissement, la masse de verre obtenue a été broyée au moyen d'un broyeur pendulaire associé à un sélecteur aérodynamique (broyeur dans lequel le broyage est obtenu par écrasement du verre entre un anneau cylindrique fixe d'axe vertical et des galets centrifugés par la rotation de leur support). La granulométrie des particules de verre ainsi obtenues a été mesurée par granulométrie par diffraction laser et la figure 7 montre la répartition granulométrique de ces particules.
Dans cet exemple, les conditions opératoires suivantes ont été mises en œuvre :
- appareil utilisé :
Mastersizer 2000,Malvern Accessoire Cellule Hydro 2000
- paramètres opérationnels :
Voie liquide
Dispersant : alcool Indice de réfraction (particule) :1,52 Indice d'absorption (particule) :0,01 Vitesse d'agitation : 2000 tr/m Utilisation d'ultrasons : non Temps de mesure : 6 secondes Temps de mesure du blanc : 6 secondes Plage d'obscuration: 6.21 %.
La poudre obtenue présentait les valeurs caractéristiques suivantes :
D90 : 189 microns D50 : 81 microns D10 : 18,4 microns
Exemple 2 : Mise en évidence des propriétés de dissolution d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention en présence d'acides organiques
Les plantes ont la particularité de libérer par leurs racines divers acides organiques comme en particulier l'acide citrique, l'acide lactique, l'acide malique, l'acide oxalique, l'acide succinique, l'acide formique, l'acide acétique, l'acide pyruvique, l'acide maléique, l'acide oxaloacétique, l'acide ascorbique, l'acide isocitrique.
Pour mettre en évidence les propriétés de dissolution particulières d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention dans ces acides organiques, des particules du verre 1 préparées selon l'exemple 1 ont été traitées par le protocole suivant.
Préparation des milieux avec les différents acides organiques
Plusieurs milieux ont été préparés, leur composition est présentée dans le tableau 3 suivant : Tableau 3
Test de dissolution
100 mg de chaque produit ont été placés dans un pilulier de 60 ml. 50 ml de chaque milieu de dissolution sont rajoutés puis mis sous agitation continue grâce à un agitateur rotatif {Heidolph reax 2). Après 48h d'agitation, les échantillons ont été filtrés avec un papier filtre dont le diamètre des pores est de 15 pm. Le dosage du silicium et réalisé pour en déterminer le pourcentage de dissolution dans chaque milieu.
Dosage du silicium La détermination du contenu des échantillons en silicium (Si) a été réalisée pour chaque échantillon et pour chaque temps de prélèvement, par spectroscopie d'émission plasma- optique à couplage inductif à l'aide d'un ICP-OES (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy, Thermo Elemental Co. Iris Intrepid II XDL).
Les résultats obtenus sont représentés à la figure 2. Comme on peut le constater, le verre d'aluminosilicate selon l'invention est solubilisé en présence des acides organiques habituellement libérés par les plantes.
En revanche, on constate qu'aucune libération de silicium ne se produit en milieu aqueux proche d'un pH neutre.
Cette figure montre également que l'effet de solubilité du verre d'aluminosilicate n'est pas lié au seul pH, puisque la dissolution du silicium est relativement faible dans des acides forts tels que l'acide sulfurique, nitrique ou chlorhydrique.
D'autres tests ont montré que la libération du silicium se fait de façon congruente avec la libération des autres constituants du verre.
Exemple 3 : Mise en évidence des propriétés de dissolution d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention en présence d'acides organiques en comparaison avec d'autres formes de silicium
Pour mettre en évidence les propriétés de dissolution particulières d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention dans certains acides organiques, et de pouvoir comparer cette dissolution à celle d'autres formes de silicium, des particules du verre 1 préparées selon l'exemple 1, du silicate de calcium, de la terre de diatomée et d'un verre silicosodocalcique illustratif de l'enseignement du document WO 2010/040176 ont été traitées selon le protocole suivant :
Préparation des milieux avec les différents acides organiques
4 milieux contenant chacun un tampon phosphate et un acide organique ont été préparés :
Le milieu 1. à base d'acide malique est composé de : 360 ml_ de Na2HP04 à 0,5M, 220 mL d'acide malique à 0,5M complété à 2L avec de l'eau ultrapure. Le pH mesuré est de 4,9
Le milieu 2. à base d'acide citrique est composé de : 360 mL de Na2HP04 à 0,5M, 220 mL d'acide citrique à 0,5M complété à 2L avec de l'eau ultrapure. Le pH mesuré est de 4,5
Le milieu 3. à base d'acide oxalique est composé de : 360 mL de Na2HP04 à 0,5M, 220 mL d'acide oxalique à 0,5M complété à 2L avec de l'eau ultrapure. Le pH mesuré est de 4,2
Le milieu 4. à base d'acide succinique est composé d'acide succinique à 2% préparé avec 40 g d'acide succinique complété à 2L avec de l'eau ultrapure. Le pH mesuré est de 2,4
Test de dissolution
100 mg de chaque produit ont été placés dans un pilulier de 60 ml. 50 ml de milieu de dissolution sont rajoutés puis mis sous agitation continue grâce à un agitateur rotatif {Heido/ph reax 2). Des prélèvements successifs de solution sont par la suite réalisés après 1, 2, 5, 8, 24 et 48h d'agitation. Les échantillons prélevés sont filtrés avec un papier filtre dont le diamètre des pores est de 15 pm. Le dosage du silicium a été réalisé pour chaque prélèvement pour en déterminer une cinétique de dissolution dans le milieu.
Dosage du silicium
La détermination du contenu des échantillons en silicium (Si) a été réalisée pour chaque échantillon et pour chaque temps de prélèvement, par spectroscopie d'émission plasma- optique à couplage inductif à l'aide d'un ICP-OES (Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectroscopy, Thermo Elemental Co. Iris Intrepid II XDL).
Les résultats obtenus sont représentés à la figure 3.
Comme on peut le constater, le verre d'aluminosilicate selon l'invention est solubilisé de manière progressive en présence des acides organiques habituellement libérés par les plantes, comme l'acide malique A, l'acide oxalique B, l'acide citrique C ou l'acide succinique D). En revanche, on constate qu'aucune libération de silicium ne se produit dans ces milieux pour les produits terre de diatomée ou verre silicosodocalcique.
Exemple 4 : Mise en évidence de la formation de phvtolithes chez une plante traitée au moyen d'un verre d'aluminosilicate selon l'invention.
Préparation du matériel végétal
Des graines de riz, Oryza sativa L. Var ARELATE, ont été placées à + 4°C la veille de leur mise en germination pour assurer une levée homogène. Elles ont ensuite été semées sur une couche de perlite dans des bacs contenant de l'eau déminéralisée et ont été laissées à l'obscurité pendant 10 jours, avant d'être mises à la lumière. Après 7 jours, les plantules ont été repiquées dans des pots de 2 L contenant un mélange de billes d'argile et de vermiculite (50%/50% ; V/V), puis elles ont reçues les différents traitements au moment du repiquage. Les plantes ont été arrosées à une fréquence de trois fois par semaine avec une solution Hoagland composée de : KN03 (0.2mM); Ca(N03)2, 4H20 (0.4mM); KH2P04 (0.2mM);
MgS04, 7H20 (0.6mM), (NH4)2S04 (0.4mM); H3BO3 (20pM); MnS04, H20 (5pM); ZnS04, 7H20 (3pM); CuS04, 5H20 (0.7mM) ; (NH4)6Mo7024, 4H20 (0.7mM) et de Fe-EDTA (200mM). L'expérience a été menée dans une serre de culture à 22°C avec une photopériode de 12h jour/12h nuit. Les plantes ont été récoltées 48 jours après application du traitement.
Alimentation gui ne comprenait pas de verre d'aluminosilicate ('témoin!
Ces plantes n'ont reçues que la solution nutritive décrite précédemment à une fréquence de trois fois par semaine. Les plantes ont été cultivée dans une serre de culture à 22°C avec une photopériode de 12h jour/12h nuit. Alimentation qui comprenait du verre d'aluminosilicate selon l'exemple 1 Ces plantes ont reçues la solution nutritive décrite précédemment à une fréquence de trois fois par semaine. Le verre d'aluminosilicate a été apporté lors du repiquage à la dose de 50 Kg. ha 1 (correspondant à 21 Kg de Si0 . ha 1 ). Les plantes ont été cultivées dans une serre de culture à 22°C avec une photopériode de 12h jour/12h nuit.
Alimentation qui comprenait du silicate de sodium
Ces plantes ont reçues la solution nutritive décrite précédemment à une fréquence de trois fois par semaine. Le silicate de sodium a été apporté lors du repiquage à la dose de 42,6 Kg. ha 1, afin d'avoir le même équivalent en Si02 (21 Kg. ha 1). Les plantes ont été cultivées dans une serre de culture à 22°C avec une photopériode de 12h jour/12h nuit.
Observation et quantification des phvtolithes dans la plante Pour chacune des conditions de culture (témoin, verre d'aluminosilicate et silicate de sodium), quatre lots de quatre plantes récoltées ont été constitués (1 lot = 1 répétition biologique). La méthode d'observation des phytolithes repose sur l'autofluorescence des phytolithes mise au point par Dabney III et al. Plant Methods (2016) 12 :3 A novel method to characterize si/ica bodies in grasses.
Une section médiane de chaque limbe a été coupée le long de la feuille de chaque plante, placée entre deux lames microscopiques, puis introduite dans un four à moufle à 500°C pendant 3 heures pour une carbonisation complète des échantillons de feuilles. Après un temps de refroidissement, les lames sont placées sous un microscope à fluorescence (Zeiss Axio Observer Zl) avec un grossissement de xlO. L'autofluorescence des phytolithes a été mesurée à l'aide d'un filtre GFP, avec une excitation entre 450-490 nm et émission entre 500-550 nm. La quantification des phytolithes a été réalisée au moyen d'un logiciel « Zen 2 Pro ». En présélectionnant une zone d'une même air sur l'image et pour chaque modalité, le nombre de phytolithes est calculée à l'aide de logiciel en « nombre de phytolithes. mm 2».
Les données obtenues ont été présentées sous forme de photos (pour l'observation des phytolithes) ou de moyennes (pour le nombre de phytolithes) et la variabilité des résultats a été donnée sous la forme d'erreur standard de la moyenne pour n=4. Une analyse statistique des résultats a été réalisée en utilisant le test de Student.
L'accumulation des phytolithes dans la plante est présentée dans la figure 4.
Conclusion : les plantes traitées avec du verre d'aluminosilicate présentent une accumulation plus importante de phytolithes dans les feuilles. Le nombre de phytolithes en présence du verre d'aluminosilicate augmente de + 86%, comparativement au témoin, et de +93%, comparativement au silicate de sodium. Cela traduit une meilleure absorption du silicium par la plante en présence du verre d'aluminosilicate selon l'invention.
Des essais complémentaires dont les résultats ne sont pas rapportés ici ont montré qu'un verre sodocalcique illustratif de l'enseignement du document WO 2010/040176 conduit également à une formation limitée de phytolithes.
Exemple 5 : Mise en évidence de l'amélioration de rendement et d'efficience azotée en condition suboptimale d'azote chez une plante traitée par un verre d'aluminosilicate selon l'invention
Préparation du matériel végétal
Des graines de ray-grass, Lolium perenne L. VarAbys, ont été semées à une densité de 240 Kg. ha 1 (correspondant à 2 g de graines par pot) dans des pots de 2 L contenant un mélange de terre et de sable (50/50 - V/V) puis placées en serre dans les conditions suivantes : température le jour de 25°C et une photopériode de 12h / température la nuit de 20°C et une photopériode de 12h. La terre utilisée présentait les caractéristiques suivantes : sol sable-limoneux, pH de 7.1 et contenait 1.6% de matière organique. Pendant toute la période de l'essai, les plantes ont été arrosées au poids de manière à maintenir le sol à 70% de sa capacité au champ.
L'expression « arrosées au poids », utilisée dans la présente description signifie que l'arrosage est effectué en une quantité permettant de compenser les pertes d'eau pouvant se produire par évapotranspiration. En l'occurrence, l'eau est ajoutée en une quantité permettant de ramener le poids du pot à son poids initial.
Afin de puiser l'azote résiduel du sol pour pouvoir obtenir une courbe de réponse à l'azote, les plantes ont été cultivées pendant 24 jours, avant de réaliser la première coupe. Cette première coupe n'a pas été analysée car aucun traitement n'avait été appliqué à ce stade, l'objectif étant de puiser l'azote résiduel initialement présent dans le sol. Les traitements suivants ont ensuite été appliqués 28 jours après le semis (4 jours après la première coupe), en faisant varier les quantités d'azote apportées (0, 60, 100, 140 Kg. ha 1) :
- la lere fertilisation azotée a été réalisée 28 jours après le semis
- la 2eme coupe/récolte a été réalisée 68 jours après le semis
- la 2eme fertilisation azotée a été réalisée 69 jours après le semis
- la 3eme coupe/récolte a été réalisée 103 jours après le semis
Les biomasses des plantes récoltées lors de la 2eme et 3eme coupe ont ensuite été additionnées pour avoir la biomasse totale. Les observations suivantes ont été faites.
Alimentation qui ne comprenait pas d'azote - CO Kg. ha-1’)
Aucune fertilisation azotée n'a été apportée aux plantules. Cette condition est considérée comme une condition de carence azotée car elle ne permet pas d'atteindre un rendement optimal. Les plantes ont été arrosées au poids pendant toute la période de l'essai de manière à maintenir le sol à 70% de sa capacité au champ.
Alimentation qui comprenait 60 Kg d'azote par hectare - G60 Kg. ha 1-)
Ces plantes ont reçues 60 Kg d'N. ha 1 à la première fertilisation sous forme d'urée, et aucun apport d'azote n'a été effectué lors de la 2eme fertilisation azotée. Cette condition est considérée comme une condition de carence azotée car elle ne permet pas d'atteindre un rendement optimal. Les plantes ont été arrosées au poids pendant toute la période de l'essai de manière à maintenir le sol à 70% de sa capacité au champ.
Alimentation qui comprenait 100 Kg d'azote par hectare - flOO Kg. ha 1-)
Ces plantes ont reçues 60 Kg d'N. ha 1 à la première fertilisation sous forme d'urée, et 40 Kg d'N. ha 1 sous forme d'urée à la 2eme fertilisation azotée. Cette condition est considérée comme une condition suboptimale d'azote car elle ne permet pas d'atteindre un rendement optimal. Les plantes ont été arrosées au poids pendant toute la période de l'essai de manière à maintenir le sol à 70% de sa capacité au champ.
Alimentation qui comprenait 140 Kg d'azote par hectare - 140 Kg. ha 1-)
Ces plantes ont reçues 60 Kg d'N. ha 1 à la première fertilisation sous forme d'urée, et 80 Kg d'N. ha 1 sous forme d'urée à la 2eme fertilisation azotée. Cette condition est considérée comme une condition optimale d'azote car elle permet d'atteindre un rendement optimal.
Les plantes ont été arrosées au poids pendant toute la période de l'essai de manière à maintenir le sol à 70% de sa capacité au champ.
Alimentation qui comprenait 100 Kg d'azote par hectare et 50 Kg. ha 1 d'un verre d'aluminosilicate selon l'exemple 1 (verre 1~)
Ces plantes ont reçues 60 Kg d'N. ha 1 à la première fertilisation sous forme d'urée, et 40 Kg d'N. ha 1 sous forme d'urée à la 2eme fertilisation azotée. Le verre d'aluminosilicate a été apporté lors de la lere fertilisation à la dose de 50 Kg. ha 1 et en association avec l'urée.
Cette condition est considérée comme une condition suboptimale d'azote car elle ne permet pas d'atteindre un rendement optimal. Les plantes ont été arrosées au poids pendant toute la période de l'essai de manière à maintenir le sol à 70% de sa capacité au champ. Mesure du rendement et de l'efficience azotée
Le rendement a été déterminé en évaluant les biomasses foliaires selon le protocole suivant. Pour chacune des conditions de culture (0, 60, 100, 140 et 100 + 100 verre aluminosilicate), et à chaque coupe/récolte (2eme et 3eme coupe/récolte), six lots de plantes récoltées ont été constitués (1 lot = 1 répétition biologique). Les parties aériennes (feuilles et tiges) des plantes ont été pesées (biomasse fraîche) puis séchées à l'étuve (à 70°C pendant 2 jours) pour obtenir la biomasse sèche totale. Les biomasses de la 2eme et 3eme récolte ont été additionnées pour avoir une biomasse totale. Les mesures de la biomasse sèche des plantes qui représente le rendement sont présentées à la figure 5. Les données obtenues ont été présentées sous forme de moyenne et la variabilité des résultats a été donnée sous la forme d'erreur standard de la moyenne pour n=6. Une analyse statistique des résultats a été réalisée en utilisant le test de Student.
Conclusion : En conditions suboptimales d'azote ( i.e . 100 kg. ha 1), les plantes traitées avec le verre d'aluminosilicate selon l'invention présentent une augmentation significative de 12% du rendement, ce qui traduit une meilleure croissance du ray-grass sous cette condition de faible apport en azote. La figure 5 montre également que les plantes ayant reçus la dose suboptimale d'azote et le verre d'aluminosilicate ont le même rendement que les plantes ayant reçu la dose optimale d'azote (140 Kg. ha 2). Ce résultat montre que le verre d'aluminosilicate selon l'invention stimule le rendement en condition suboptimale d'azote, et permet d'atteindre le même rendement que celui obtenu avec les plantes ayant reçues la dose optimale d'azote.
L'efficience azotée a été par la suite calculée par la formule suivante, présentée par Good et al., 2004 ; Dawson et al., 2008 :
Biomasse totale produite (coupe 1 + coupe 2)
Efficience Azotée
Quantité totale d'azote apportée
Les mesures de l'efficience azotée ainsi obtenues sont présentées à la figure 6. Les données obtenues ont été présentées sous forme de moyenne et la variabilité des résultats a été donnée sous la forme d'erreur standard de la moyenne pour n=6. Une analyse statistique des résultats a été réalisée en utilisant le test de Student. Conclusion : En conditions suboptimales d'azote ( i.e . 100 kg. ha 1), les plantes traitées avec le verre d'aluminosilicate selon l'invention présentent une augmentation significative de 11% de l'efficience azotée, ce qui traduit un meilleur accroissement du rendement par unité d'azote apportée sous cette condition de faible apport en azote. Ce résultat montre également que les plantes ayant reçus la dose suboptimale d'azote et le verre d'aluminosilicate ont une efficience azotée supérieure de +42% à celle obtenue avec les plantes ayant reçu la dose optimale d'azote (140 kg. ha 2). Le verre d'aluminosilicate selon l'invention améliore donc l'efficience azotée en condition suboptimale d'azote.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Utilisation d'un verre d'aluminosilicate comprenant les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies :
Si02 30-60%
Al203 10-26%
Ca0+Mg0+Na20+K20 15-45% comme source de silicium, pour apporter à une plante du silicium sous forme assimilable.
[Revendication 2] Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate la teneur pondérale en Si02 est comprise entre 35 et 49 %, de préférence entre 36 et 45 % et de préférence encore entre 38 et 44 %.
[Revendication 3] Utilisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate la teneur pondérale en Al203 est comprise entre 12 et 25 %, de préférence entre 14 et 24 %, de préférence encore entre 15 et 23 %.
[Revendication 4] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate la teneur pondérale cumulée en CaO, MgO, Na20 et K20 est comprise entre 20 et 40 %, de préférence entre 25 et 35 %.
[Revendication 5] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate :
- la teneur pondérale en CaO est comprise entre 8 et 30 %, de préférence entre 12 et 28 % ; et
- la teneur pondérale en MgO est comprise entre 1 et 15 %, de préférence entre 1 et 12 %.
[Revendication 6] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate :
- la teneur pondérale en Na20 est comprise entre 0 et 12 %, de préférence entre 1 et 10 % ;
- la teneur pondérale en K20 est comprise entre 0 et 8 %, de préférence entre 1 et 7 %, de préférence encore entre 1 et 5 %.
[Revendication 7] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate : - la somme des teneurs pondérales en CaO et MgO est comprise entre 25 et 40 %, de préférence entre 27 et 35 % ; et
- la somme des teneurs pondérales en Na 0 et K20 est comprise entre 0 et 6 %, de préférence entre 0 et 5 %, de préférence entre 1 et 5 %.
[Revendication 8] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate :
- la somme des teneurs pondérales en CaO et MgO est comprise entre 10 et 25 %, de préférence entre 12 et 20 % ; et
- la somme des teneurs pondérales en Na20 et K20 est comprise entre 8 et 15 %, de préférence entre 9 et 13 %.
[Revendication 9] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit verre d'aluminosilicate contient de l'oxyde de fer et en ce que :
- la teneur pondérale totale en oxyde de fer, exprimée sous la forme Fe203 est comprise entre 0 et 13 %, de préférence entre 2 et 12 %, de préférence encore entre 4 et 12 %.
[Revendication 10] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que dans ledit verre d'aluminosilicate, la teneur pondérale totale en Si02, Al203, CaO, MgO, Na20, K20 et Fe203 est d'au moins 94 %, de préférence d'au moins 95 % et de préférence encore d'au moins 97 %.
[Revendication 11] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ledit verre d'aluminosilicate comprend les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies :
Si02 35-49%
Al203 12-24%
Ca0+Mg0+Na20+K20 20-40%
Fe203 0-12%.
[Revendication 12] Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que ledit verre d'aluminosilicate comprend les constituants suivants, en une teneur pondérale variant dans les limites ci-après définies :
Si02 36-45%
Al203 14-23%
Ca0+Mg0+Na20+K20 25-35%
Fe203 0-10%.
[Revendication 13] Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que ledit verre d'aluminosilicate est sous forme de particules présentant une distribution de tailles telle que le diamètre médian en volume des particules « D50 » est compris entre 60 et 250 microns, de préférence entre 75 et 180 microns.
[Revendication 14] Procédé de traitement d'une plante, caractérisé en ce que en vue d'apporter à cette plante du silicium sous forme assimilable, on applique à ladite plante ou au milieu de croissance de ladite plante un verre d'aluminosilicate tel que défini en référence à l'une quelconque des revendications 1 à 13.
[Revendication 15] Procédé de traitement selon la revendication 14, caractérisé en ce que la plante précitée est en condition suboptimale d'azote.
[Revendication 16] Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que la plante précitée est choisie parmi le riz, la prairie, le colza, le tournesol, le blé, l'avoine, la canne à sucre, l'orge, le soja, le maïs.
[Revendication 17] Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que le verre d'aluminosilicate est apporté à la plante en une quantité comprise entre 20 et 500 kg/T, de préférence entre 50 et 300 kg/T, de préférence sous forme solide, de préférence encore dans une composition d'engrais se présentant sous forme de poudre ou de granulés.
[Revendication 18] Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que ledit verre d'aluminosilicate est apporté par voie racinaire.
[Revendication 19] Poudre de verre d'aluminosilicate, caractérisé en ce que :
- ledit verre est tel que défini en référence à l'une quelconque des revendications 1 à 13 ; et
- ladite poudre présente une distribution de taille de particules telle que le diamètre médian en volume de ces particules « D50 » est compris entre 60 et 250 microns, de préférence entre 75 et 180 microns.
[Revendication 20] Composition d'engrais, caractérisée en ce qu'elle contient au moins une source d'azote en mélange avec au moins un verre d'aluminosilicate tel que défini en référence à l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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