JP2010509168A - 新規な高精度放出制御肥料の製造 - Google Patents

Abstract

本発明は、農作物の収穫量を効率的に増加するための、種子カプセル栄養素、移植前に苗木の根を処理するための或いは土壌施肥または葉面施肥のための液状配合物、および顆粒状またはタブレット状肥料などの新規な高精度放出制御肥料を提供する。本肥料は、放出制御肥料および／または通常の肥料と、アルカリまたは過酸化水素水と植物材料とを反応させて得られたアグロポリマーと、遷移金属シリケートまたはアモルファスシリカとを有する。

Description

本発明は農業科学の分野に関し、特に、新規な高精度肥料の製造に関する。本発明はまた、農業に利用される高精度放出制御肥料（precision customized control release fertilizer）の製造方法に関する。

種子コーティング内に栄養素を配合することにより、播種された種子一粒一粒には、種子に好適に利用されうるが周りの雑草種には利用されにくい量に正確に制御された栄養素が供給される。放出制御肥料は、種子をコーティングあるいは種子をカプセル化する肥料であり、除放性肥料は化学的に溶解度が低く、主に尿素誘導体である。植物の成長と同調させた理想的な肥料は、植物成長曲線に合わせて栄養素を放出させるものである。

米国特許第６，９５８，２３２号明細書 ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００２０１１号明細書（２００３年５月１５日出願） 米国仮特許出願第６０／８６５，９８５号明細書 印国特許出願第２０２０／ＣＨＥ／２００６号明細書 印国特許出願第２１１３／ＣＨＥ／２００６号明細書

植物への栄養素供給法の欠点を是正するためには、高精度な肥料カスタマイズ技術を開発する必要がある。よって、本発明は、正確に制御された量の栄養素を供給する方法を発明すること、ならびに、より良い経済のために、農業管理への全体的なアプローチにより、農作物や環境に応じたより優れた仕様の肥料を提供する高精度な肥料カスタマイズ技術を開発することを目的とする。

したがって、本発明は新規な高精度放出制御肥料を発明することを第一の目的とする。本発明の他の目的は、播種時または苗木を植える時に、種子をコーティングまたは苗木の根を処理するための、或いは土壌施肥用途または葉面施肥用途の新規な高精度放出制御肥料の製造方法を開発することである。本発明の更に他の目的は、肥料の正確な供給に必要な材料の必須な製造方法を提供することである。

前記課題を解決することを目的として、本発明は、農作物に合わせて放出制御される栄養素を含み、特異性、選択性という正確な放出制御性を有する、より有望な農業を達成するための新規な高精度放出制御肥料、およびその製造方法を提供することを目的とする。

種子を放出制御肥料でカプセル化する方法に係る様々なステップを示すフロー図である。 移植前の苗木の根を処理するための液状配合物の製造方法に係る様々なステップを示すフロー図である。 顆粒状またはタブレット状の放出制御肥料の製造方法に係る様々なステップを示すフロー図である。

以下、本発明の様々な顕著な特徴を詳細に説明すると共に、本発明の本質および本発明の実施方法を詳細に説明する。

一実施形態において、本発明は新規な高精度放出制御肥料を提供する。また、他の実施形態は、種子または苗木を蒔くときまたは植える前にコーティングするための、あるいは土壌施肥用途または葉面施肥用途の、好ましくは液体状である所望の新規な高精度放出制御肥料の製造方法に関する。

本発明はまた、種子／種子皮膜を放出制御肥料でカプセル化する方法に関する。

好ましくは、本発明は、正確な農作物別栄養管理により農作物の収穫量をより効率的に増加するための、種子カプセル栄養素、移植時に苗木の根を処理するための或いは土壌施肥または葉面施肥のための液状配合物、および顆粒状またはタブレット状肥料などの新規な高精度放出制御肥料であって、特許文献１に記載の、放出制御肥料および／または通常の肥料を含む液状コーティング材または種子コーティング材と；特許文献２に記載のナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケートと；所要の成分を含む前記材料の層を種子表面に保持するためのアモルファスシリカとを含む、高精度放出制御肥料に関する。

好適な実施形態において、本発明は（１）液状コーティング材または種子コーティング材となる、アグロポリマー（特許文献１）と放出制御肥料および／または通常の肥料との混合物を得るステップと、（２）前記材料の混合物に種子をゆっくり添加するステップと、（３）前記種子と前記材料の混合物に水を添加するステップと、（４）ナノ構造または非ナノ構造である機能的遷移金属シリケート（特許文献２）と共に、所要の成分を含む前記材料の層を種子表面に保持するためのアモルファスシリカを添加するステップとを含む、種子皮膜を放出制御肥料でカプセル化する方法を提供する。

前記放出制御肥料は、同時係属中の本出願人の特許文献３（その内容を参照として本明細書に援用する）および特許文献４（その内容を参照として本明細書に援用する）に記載されているものから選択される。

前記通常の肥料、すなわち従来肥料は、過リン酸塩またはリン酸ジアンモニウム、および他の公知のリン酸系肥料から選択されうる。

前記アモルファスシリカの含有量は、混合物の１０〜５０重量％／ｖｏｌ、好ましくは１０〜２５重量％／ｖｏｌでありうる。アグロポリマーまたはアモルファスシリカの量は種子のサイズに応じて変わる。種子のサイズが大きい場合、アグロポリマーおよびアモルファスシリカの量は、種子のサイズが小さい場合の必要量と比べて少なくすることができる。

好適な実施形態において、前記アグロポリマーは、イネ、キビ、アワ、キマメ、ケツルアズキ、リョクトウ、コムギ、ヒマ、ヒマワリ、ワタ、およびラッカセイからなる群から選択される炭水化物およびシリカマトリックスを含み、前記炭水化物およびシリカマトリックスはタンパク質、タンニン、ポリフェノールを実質的に含まず、前記シリカマトリックスは反応性金属結合部位を更に有する。

好適な実施形態において、前記機能性遷移金属シリケートの単体またはその２種以上の混合物は、（ａ）シリカ／銅比が１：０．３４〜１：５．１５であるケイ酸第二銅、（ｂ）シリカ／亜鉛比が１：２〜１：１２であるケイ酸亜鉛、（ｃ）シリカ／銀比が１：１５〜１：１９．５であるケイ酸銀、（ｄ）シリカ／マグネシウム比が１：１〜１：１．９であるケイ酸マグネシウム、および（ｅ）シリカ／ジルコニウム比が１：０．７７〜１：２．９であるケイ酸ジルコニウムからなる群から選ばれ；前記機能性遷移金属シリケート（特許文献２）は、（ｉ）遷移金属塩溶液を可溶性アルカリシリケート溶液に添加して混合液を得るステップと、（ｉｉ）遷移金属シリケートの沈殿を形成するステップと、（ｉｉｉ）得られた前記沈殿を洗浄・乾燥して遷移金属シリケートを得るステップとを含み、前記ステップ（ｉ）において前記遷移金属塩溶液と前記アルカリシリケート溶液との比率は可変であり、該溶液の混合温度は２０〜９０℃であり、かつ該溶液の媒体のｐＨは約２〜約１１である製造方法により製造されることを特徴とする。

好適な実施形態において、本発明は（ｉ）放出制御肥料および／または通常の肥料にバインダー、無毒性アジュバンド、粘着剤を添加するステップと、（ｉｉ）前記物質に２０μｍ未満のサイズのアグロポリマーを添加するステップと、（ｉｉｉ）前記物質にナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケート（特許文献２）を添加するステップと、（ｉｖ）前記物質に所望の量の水を添加して液体化するステップとを含む、植前の苗木の根の処理に適した、或いは土壌施肥または葉面施肥に適した放出制御肥料の製造方法を提供する。

前記バインダー、アジュバンド、フィラー、粘着剤はカルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、スターチ、セルロースから選択されうるが、市販のものから選択することができる。前記バインダー、アジュバンド、フィラー、粘着剤の含有量は５〜１５重量％、好ましくは１０〜３０重量％、特に好ましくは１０〜２５重量％である。

前記遷移金属シリケートの含有量は０．１〜２５重量％でありうり、好ましくは１〜１０重量％である。前記遷移金属シリケートは、ケイ酸第二銅、ケイ酸亜鉛、およびケイ酸鉄の混合物であることが好ましい。

他の実施形態において、本発明は（ｉ）放出制御肥料および／または通常の肥料に、バインダー、無毒性アジュバンド、粘着剤を添加するステップと、（ｉｉ）前記物質に２０μｍ未満のサイズのアグロポリマー（特許文献１）を添加するステップと、（ｉｉｉ）前記物質にナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケート（特許文献２）を添加するステップと、（ｉｖ）前記物質を所要なサイズおよび形状に顆粒化またはタブレット化するステップとを含む、植物の栄養素の取り込み時間に最適化して栄養素を制御放出する顆粒状またはタブレット状の放出制御肥料の製造を記載する。

さらに他の実施形態において、新規な放出制御肥料にナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケート（特許文献２）が添加されることにより、尿素の除放に好適なウレアーゼ阻害に加え、菌、バクテリア、ウイルスなどの微生物が抑制され、植物保護活性が付与される。

さらなる一実施形態において、前記微生物はバクテリア、菌、ウイルス、およびその組み合わせからなる群から選択される。

さらなる実施形態において、前記微生物はバクテリア、菌、ウイルス、およびその組み合わせからなる群から選択され、かつ、前記バクテリアは大腸菌、グラム陽性菌、グラム陰性菌、またはその組み合わせである。

さらなる実施形態において、新規な放出制御肥料は植物病原体を抑制し、農薬および／または肥料として使用される。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例に限定されない。

種子と共に、アグロポリマー（特許文献１）を放出制御肥料および／または通常の肥料にアグロポリマー：肥料：種子＝１：５０：１０〜１：３００：５０（ｗ／ｗ／ｗ）の配合比となるように添加した。種子は、２００ｒｐｍ未満の速度で混合物を攪拌させながらゆっくり添加した。水を添加して混合状態および材料の種子への接着を最適化した。ナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケート（特許文献２）と共に、所要の成分を含む前記材料の層を種子表面に保持するためのアモルファスシリカを添加した。ナノ構造である機能性遷移金属シリケートは同時係属中の本出願人の特許文献５（その内容を参照として本明細書に援用する）に記載されている。

種子のコーティングは２種類の方法で実施されうる。第１の方法は、種子をアモルファスシリカでコーティングし、次いで機能性遷移金属シリケート（ＦＴＭＳ）でコーティングした後、さらに放出制御肥料でコーティングする。第２の方法は、アモルファスシリカ、機能性遷移金属シリケート（ＦＴＭＳ）、および放出制御肥料を混合して混合物を調製し、種子を該混合物に添加した後、混合物をゆっくり攪拌して種子に均一な皮膜を形成し、最後に種子を乾燥する。

コーティング膜の厚さは０．１ｍｍ〜０．５ｃｍでありうるが、種子の発芽を阻害する厚さであってはならない。当業者ならば問題なく必要な厚さを得られるであろう。

アモルファスシリカ、ＦＴＭＳ、および放出制御肥料の混合物中、アモルファスシリカの含有量は５〜５０重量％であり、機能性遷移金属シリケートの含有量は０．１〜２０重量％であり、放出制御肥料の含有量は５〜５０重量％である。

以下、移植時に苗木の根を処理するための、或いは土壌施肥または葉面施肥のための液状配合物の製造方法について詳細に説明する。放出制御肥料および／または通常の肥料と共に、バインダー、無毒性アジュバンド、粘着剤をアグロポリマー（特許文献１）に添加した。アグロポリマーは添加前に２０μｍ未満のサイズに微細化した。次いで、ケイ酸第二銅、ケイ酸亜鉛などのナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケート（特許文献２）を添加した。肥料（放出制御肥料および／または通常の肥料）とアグロポリマーと（特許文献１）と機能性遷移金属シリケート（特許文献２）と他の物質（バインダーなど）との配合比は、１００：５：１：０．５〜１００：２０：１０とした。

以下、苗木の根を処理するための顆粒状またはタブレット状の放出制御肥料の製造方法について詳細に説明する。放出制御肥料および／または通常の肥料と共に、バインダー、無毒性アジュバンド、粘着剤をアグロポリマー（特許文献１）に添加した。アグロポリマー（特許文献１）は添加前に２０μｍ未満のサイズに微細化した。次いで、ケイ酸第二銅、ケイ酸亜鉛などのナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケート（特許文献２）を添加した。肥料（放出制御肥料および／または通常の肥料）と、アグロポリマーと（特許文献１）と、機能性遷移金属シリケート（特許文献２）と、他の物質（バインダーなど）との配合比は、１００：５：１：０．５〜１００：２０：２０：１０とした。以上より、所要のサイズおよび形状である顆粒状またはタブレット状の放出制御肥料が得られた。

本発明は、より有望な農業に適した新規な放出制御肥料の製造について説明するものである。イネ、ワタ、トウガラシ、ハマビシ、トウモロコシなどの農作物に対する様々な野外試験や、鉢植え栽培研究および野外実験から、従来肥料を使用した場合と比較して著しく収穫量が向上したことがわかった。収穫量は従来肥料を使用した場合より１０〜２５％増加した。

以上の記載は例示的なものであり、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な組み合わせが可能である。

Claims (9)

1. 正確な農作物別栄養管理により農作物の収穫量をより効率的に増加するための、種子カプセル栄養素、移植前に苗木の根を処理するための或いは土壌施肥または葉面施肥のための液状配合物、および顆粒状またはタブレット状肥料などの新規な高精度放出制御肥料であって、
   米国特許第６，９５８，２３２号明細書に記載の、放出制御肥料および／または通常の肥料を含む液状コーティング材または種子コーティング材と、
   ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００２０１１号明細書（２００３年５月１５日出願）に記載されたナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケートと、
   所要の成分を含む前記コーティング材料の層を種子表面に保持するためのアモルファスシリカとを含む、新規な高精度放出制御肥料。
2. 種子皮膜を放出制御肥料でカプセル化する方法であって、
   （ａ）液状コーティング材または種子コーティング材となる、米国特許第６，９５８，２３２号明細書に記載のアグロポリマーと放出制御肥料および／または通常の肥料との混合物を得るステップと、
   （ｂ）前記材料の混合物に種子をゆっくり添加するステップと、
   （ｃ）前記種子と前記材料の混合物に水を添加するステップと、
   （ｄ）ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００２０１１号明細書（２００３年５月１５日出願）に記載のナノ構造または非ナノ構造である機能的遷移金属シリケートと共に、所要の成分を含む前記コーティング材料の層を種子表面に保持するためのアモルファスシリカを添加するステップとを含む、種子皮膜を放出制御肥料でカプセル化する方法。
3. 移植前に苗木の根を処理するための、或いは土壌施肥または葉面施肥のための液体肥料の製造方法であって、
   （ａ）放出制御肥料および／または通常の肥料に、バインダー、無毒性アジュバンド、粘着剤を添加するステップと、
   （ｂ）前記物質に、２０μｍ未満のサイズの米国特許第６，９５８，２３２号明細書に記載のアグロポリマーを添加するステップと、
   （ｃ）前記物質に、ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００２０１１号明細書（２００３年５月１５日出願）に記載のナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケートを添加するステップと、
   （ｄ）前記物質に所望の量の水を添加して液体化するステップとを含む、液体肥料の製造方法。
4. 植物の栄養素の取り込み時間に最適化して栄養素を制御放出する顆粒状またはタブレット状の放出制御肥料の製造方法であって、
   （ａ）放出制御肥料および／または通常の肥料にバインダー、無毒性アジュバンド、粘着剤を添加するステップと、
   （ｂ）前記物質に、米国特許第６，９５８，２３２号明細書に記載の２０μｍ未満のサイズのアグロポリマーを添加するステップと、
   （ｃ）前記物質に、ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００２０１１号明細書（２００３年５月１５日出願）に記載のナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケートを添加するステップと、
   （ｄ）前記物質を所要なサイズおよび形状に顆粒化またはタブレット化するステップとを含む、顆粒状またはタブレット状の放出制御肥料の製造方法。
5. ＰＣＴ／ＩＢ２００３／００２０１１号明細書（２００３年５月１５日出願）に記載のナノ構造または非ナノ構造である機能性遷移金属シリケートが添加されることにより、尿素の除放に好適なウレアーゼ阻害に加え、菌、バクテリア、ウイルスなどの微生物が抑制され植物保護活性が付与される、請求項１に記載の新規な高精度放出制御肥料。
6. 前記機能性遷移金属シリケートの単体またはその２種以上の混合物は、（ａ）シリカ／銅比が１：０．３４〜１：５．１５であるケイ酸第二銅、（ｂ）シリカ／亜鉛比が１：２〜１：１２であるケイ酸亜鉛、（ｃ）シリカ／銀比が１：１５〜１：１９．５であるケイ酸銀、（ｄ）シリカ／マグネシウム比が１：１〜１：１．９であるケイ酸マグネシウム、および（ｅ）シリカ／ジルコニウム比が１：０．７７〜１：２．９であるケイ酸ジルコニウムからなる群から選ばれ、前記機能性遷移金属シリケートは、
   （ｉ）遷移金属塩溶液を可溶性アルカリシリケート溶液に添加して混合液を得るステップと、
   （ｉｉ）遷移金属シリケートの沈殿を形成するステップと、
   （ｉｉｉ）得られた前記沈殿を洗浄・乾燥して遷移金属シリケートを得るステップとを含み、前記ステップ（ｉ）において前記遷移金属塩溶液と前記アルカリシリケート溶液との比率は可変であり、該溶液の混合温度は２０〜９０℃であり、かつ該溶液の媒体のｐＨは約２〜約１１である製造方法により製造される、請求項５に記載の新規な高精度放出制御肥料。
7. 前記バクテリアは大腸菌、グラム陽性菌、グラム陰性菌、またはその組み合わせである、請求項５に記載の新規な高精度放出制御肥料。
8. 前記菌は葉感染菌、植物感染菌、土壌媒介性の根感染菌である、請求項５に記載の新規な高精度放出制御肥料。
9. 植物病原体を抑制し殺虫作用も有する、請求項５に記載の新規な高精度放出制御肥料。
   
   

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