JP2012505135A - 植物の成長を改善するためのケイ素含有ガラス粉末粒子 - Google Patents
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Abstract
Description
(a) 少なくとも50wt%のシリカ含有量と少なくとも2wt%の酸化ナトリウム濃度を有するケイ素含有ガラスを提供すること;
(b) ケイ素含有ガラスをミル粉砕して、少なくとも90wt%が200.0μm未満の粒径を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を生産すること;
を含む方法を提供する。
ガラス回収業者から、5mm未満の初期粒径まで砕かれた状態の廃棄物ガラスの試料を得た。これを次に水で洗浄して汚染物質を除去した。ガラスを乾燥させ、その後ジェットミル内でミル粉砕に付した。12インチのジェットミルを使用し、補給速度は10kg/時であり、給気は、細かいガラス粒子を生産するため200cfmで100psiであった。その後材料を二等分量に分けた。一分量を初回通過試料として保持し、もう一分量を次にジェットミル内への二回目の通過に再度付して第二回通過製品を得た。こうして生産された二つのガラス粒子の粒径分析および比表面積が表2に示されている。
ソニケーション無し−第二回通過=SLG03/14 2P No Sonic
ソニケーション有り−初回通過=SLG02/14 1P Sonic
ソニケーション有り−第二回通過=SLG03/14 2P Sonic
酸またはその他の後処理無しで、乾式ジェットミル粉砕により、さらにもう一つの試料を調製した。粒径分布をMalvern Instruments Limited Mastersizer 200を用いて決定した。分析の直前に、各試料を水中に分散させた。
実施例1中の単一通過手順にしたがって試料をミル粉砕し、その後穏やかに撹拌しながら8時間、60℃の温度で1:1の塩酸を用いた洗浄ステップに付した。洗浄ステップの完了後に、試料を洗浄溶液から分離し、水で洗浄してあらゆる残留酸を除去し、次に乾燥させて、ミル粉砕および洗浄済みの試料を生成した。
実施例1中の単一通過手順にしたがって試料をミル粉砕し、その後8時間1:1の塩酸を用いてソックスレー抽出装置内での洗浄ステップに付した。蒸留ステップの完了後に、試料を液体から分離し、水で洗浄してあらゆる残留酸を除去し、次に乾燥させて、ミル粉砕およびソックスレー抽出済みの試料を生成した。
実施例1〜4で生成されたガラス粒子の化学組成を、X線蛍光を用いて決定した。結果は表4に示されている。
次に、実施例1〜4の試料を分析して、植物可給性ケイ素のレベルを決定した。分析結果は、表5に示されているとおりである。
可給性ケイ素供給源として作用する本発明の材料の能力を決定するために、植物成長試験を実施した。320mm×240mmというサイズを有する12個の土壌トレイに3.47kgの土壌を充填し、各トレイに、215グラムの種子品質の小麦種子を播種した。その後トレイを3つの試験グループに分け、以下のとおりに処理した。
グループ2:(トレイ4個)これは、それぞれ1ヘクタールあたり1、3、5および8トンの用量当量で珪藻土を用いて処理したグループを構成していた。
グループ3:(トレイ4個)これは、それぞれ1ヘクタールあたり1、3、5および8トンの用量当量で実施例1の材料を用いて処理したグループを構成していた。
実施例2のガラス粒子について、カチオン交換容量および植物可給性ケイ素を決定した。
ガラスをさまざまな粒径にミル粉砕し、結果として得た粒子の化学的特性を分析した。結果は表8に示されている。
大麦種子の大量植え付けを、150mm×120mmで深さ200mmの透明な鉢の中で行なった。各鉢について40グラムの種子を使用した。成長培地は、市販の種子栽培用培養土であった。全ての種子を、同じ深さで植え付けした。
・ LT1、対照と10ml/リットルの魚ベースの窒素肥料
・ LT2、対照、添加物無し
・ LT4、4グラムの割合でガラス粒子添加
・ LT6、4グラムの割合でガラス粒子添加、および10ml/リットルの肥料
植物は、植付け後10日目に収穫した。葉組織の分析を実施し、結果は以下にまとめる。
大麦を、先に使用した二つの透明な鉢にそして矩形(窓)タイプのトレイに植付けした。各鉢に対し40グラムの種子を使用した。成長培地は土壌であった(例えばDeniliquin、NSW)。230mmのふるいを通してスクリーニングした土壌で試料を覆った。土壌をCEC分析(XP9)に送った。全ての種子を同じ深さまで植え付けした。
・ LT8、対照、添加物無し
・ LT9、100グラムの割合でガラス粒子添加
・ LT10、6グラムの割合でガラス粒子添加
三つの透明な鉢に大麦種子を播種した。各鉢について40グラムの種子を使用した。成長培地は市販の種子栽培培養土であった。全ての種子は同じ深さに植え付けした。
・ LT16、対照、添加物無し
・ LT19、対照、(小売りの)NPK肥料の添加一回
・ LT21、10グラムのガラス粒子添加。(小売り)NPK肥料の添加一回
トマト(Grosse Lisse)を、150mm×120mmで深さ200mmの透明な鉢の中に植え付けした。各鉢に二個の種子を播種した。成長培地は、市販の種子栽培培養土であった。全ての種子を同じ深さで植え付けした。
・ LT11、対照、添加物無し
・ LT12、種子一個あたり40mgでガラス粒子添加、10%のCaO添加
・ LT13、種子一個あたり40mgでガラス粒子添加
二つの矩形トレイにコーンを播種した。各トレイについて40グラムの種子を使用した。成長培地は、種子栽培培養土であった。全ての種子を同じ深さに植え付けした。処理済み種子は対照より一日早く発芽した。18日後に両方の試料に窒素肥料を10ml/リットルの割合で投与し、2日後に収穫した。試料に対し葉組織分析を実施した。亜鉛およびカリウムの両方の取込みの有意な増大が、ケイ素源処理済み試料について指摘された。
・ LT14、対照、添加物無し
・ LT15、種子一個あたり1グラムの割合でガラス粒子添加
Allora(Qld(クイーンズランド))で豆の六つの試験区画に植え付けを行った。およそ四週間後にさらなる試験区画に植え付けを行った。播種からおよそ2カ月後に各々の区画の試料を採取した。
この試験作業は、市販のNPK肥料(「Thrive」)材料の部分的代用物としてのケイ素材料の効率を試験するように設計されたものである。次の五つの鉢に播種した:(i)対照の鉢;(ii)4グラムのケイ素材料のみを用いた試験鉢;(iii)「Thr
ive」8グラムを用いた鉢;(iv)25%の代用品を用いた鉢;および(v)50%
の代用品を用いた鉢。播種から17日後に、試料を収穫した。
Deniliquin−Echuca RoadにあるDeniliquin地域において、試験作業を実施した。温室内のPVCパイプ内でイチゴ(「Diamante」)を栽培し、システムを通して栄養素溶液を再循環させた。
10%または20%の本発明のケイ素含有粒子でコーティングした種子を用いて、Allora(QLD)において、小麦区画(QULL 2000)に植え付けを行った。1ヘクタールは対照として植え付けし、さらに2ヘクタールには本発明の粒子でコーティングした種子を播種した:そのうちの、1ヘクタールには10%の粒子でコーティングした種子を播き、1ヘクタールには20%の粒子でコーティングした種子を播種した。土壌分析を実施し、これにより、土壌はおそらくは掘抜き井戸かんがいに起因して適切なレベルの可溶性ケイ素を含んでいることがわかった。この作物のその後の検査により、図3に示されているように処理済み作物の根の成長において主要な差異が示された。
南クイーンズランドのDarling Downs地域内の数多くの作物中で、ヒヨコ豆、小麦および大麦において土壌改良および葉面散布として本発明のケイ素含有粒子を利用した。
Kingaroyにおいて落花生作物上に1ヘクタールあたり10kgの割合で葉面散布および土壌散布として本発明のケイ素含有粒子を用いて試験作業に取り組んだ。
スイートコーン作物を植え付け、3〜4ヵ月後に収穫した。試験設計は、並んだ比較用帯で構成されていた。従来の帯が二つ存在し、一つをバイオ肥料プログラムで処理し、一つをバイオ肥料プログラムと本発明のケイ素含有ガラス粒子で処理した。各帯は長さおよそ400mの少なくとも6本の植え付けされたコーンの列で構成されていた。
従来のプログラム(C1およびC2)
a. 植え付け前−Incitec 74079@350kg/ha、植え付け時に適用。
b. 側方施肥−尿素@200kg/ha。23日後に適用。
a. 植え付け前−Platinum 957(Ausmin)@250kg/ha。植え付け時に適用。
b. 側方施肥−バイオコートされた尿素@150kg/ha。23日後に適用。
c. 土壌浸漬−Huma Base(Ausmin)@100l/ha+Biobrew Soil@30l/ha。植え付け後に適用。
a. 種子コーティングとしてのケイ素含有ガラス粒子、10kg/ha。
b. 植え付け前−Platinum 957(Ausmin)@250kg/ha。植え付け時に適用。
c. 側方施肥−バイオコートされた尿素。@150kg/ha。23日後に適用。
d. 土壌浸漬−Huma Base(Ausmin)@100l/ha+Biobrew Soil@30l/ha。植え付け後に適用。
Claims (81)
- 植物可給性ケイ素の供給源として使用するのに適したケイ素含有ガラス粉末粒子であって、粒子が少なくとも50wt%のシリカ含有量および少なくとも2wt%の酸化ナトリウム含有量を有し、粒子の少なくとも90wt%が200.0μm未満の粒径を有する、ケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子の少なくとも90wt%が100.0μm未満の粒径を有する、請求項1に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子の少なくとも90wt%が37.0μm未満の粒径を有する、請求項1または2に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が1nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が200nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が1μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が、8.0μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子の少なくとも50wt%が20.0μm未満の粒径を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が少なくとも60wt%のシリカ含有量を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が少なくとも70wt%のシリカ含有量を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が少なくとも5wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が少なくとも10%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 粒子が65wt%〜90wt%のシリカ含有量および2wt%〜15wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項1〜12のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
- 植物可給性ケイ素の供給源として使用するためのケイ素含有ガラス粉末粒子の生産方法であって、
(a) 少なくとも50wt%のシリカ含有量と少なくとも2wt%の酸化ナトリウム濃度を有するケイ素含有ガラスを提供すること;および
(b) ケイ素含有ガラスをミル粉砕して、粒子の少なくとも90wt%が200.0μm未満の粒径を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を生産すること;
を含む方法。 - 生産された粒子の少なくとも90wt%が100.0μm未満の粒径を有する、請求項14に記載の方法。
- 生産された粒子の少なくとも90wt%が、37.0μm未満の粒径を有する、請求項14または15に記載の方法。
- 生産された粒子が1nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項14〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 生産された粒子が、200nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項14〜17のいずれか一項に記載の方法。
- 生産された粒子が1.0μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項14〜18のいずれか一項に記載の方法。
- 生産された粒子が8.0μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項14〜19のいずれか一項に記載の方法。
- 生産された粒子の少なくとも50wt%が20.0μm未満の粒径を有する、請求項14〜20のいずれか一項に記載の方法。
- ガラスが少なくとも60wt%のシリカ含有量を有する、請求項14〜21のいずれか一項に記載の方法。
- ガラスが少なくとも70wt%のシリカ含有量を有する、請求項14〜22のいずれか一項に記載の方法。
- ガラスが少なくとも5wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項14〜23のいずれか一項に記載の方法。
- ガラスが少なくとも10wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項14〜24のいずれか一項に記載の方法。
- ガラスが65wt%〜90wt%のシリカ含有量と2wt%〜15wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項14〜25のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラスをミル粉砕する工程が、ボールミルおよびジェットミルからなる群から選択されたミル内でのミル粉砕にケイ素含有ガラスを付すことを含む、請求項14〜26のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラスをミル粉砕する工程が、高圧高温蒸気中でガラスを溶解することを含んでいる、請求項14〜27のいずれか一項に記載の方法。
- ミル粉砕の後、ケイ素含有ガラス粉末粒子が洗浄溶液で洗浄される、請求項14〜28のいずれか一項に記載の方法。
- 洗浄溶液が鉱酸を含む、請求項29に記載の方法。
- 洗浄溶液が少なくとも2Mの鉱酸濃度を有する、請求項30に記載の方法。
- 鉱酸が塩酸である、請求項30または31に記載の方法。
- 洗浄溶液が40℃〜80℃の温度にある、請求項29〜32のいずれか一項に記載の方法。
- 洗浄溶液がおよそ60℃の温度にある、請求項29〜33のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が4〜12時間の期間にわたり洗浄される、請求項29〜34のいずれか一項に記載の方法。
- 植物または植物成長培地に対し植物可給性ケイ素を提供する方法であって、その方法は少なくとも50wt%のシリカ含有量と少なくとも2wt%の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物培地に適用することを含む方法であって、粒子の少なくとも90wt%が200.0μm未満の粒径を有する方法。
- 粒子の少なくとも90wt%が100.0μm未満の粒径を有する、請求項36に記載の方法。
- 粒子の少なくとも90wt%が37.0μm未満の粒径を有する、請求項36または37に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が1nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項36〜38のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が200nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項36〜39のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が1μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項36〜40のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が8.0μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項36〜41のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子の少なくとも50wt%が20.0μm未満の粒径を有する、請求項36〜42のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも60wt%のシリカ含有量を有する、請求項36〜43のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも70wt%のシリカ含有量を有する、請求項36〜44のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも5wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項36〜45のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも10wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項36〜46のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が、65wt%〜90wt%のシリカ含有量および2wt%〜15wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項36〜47のいずれか一項に記載の方法。
- 植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項36〜48のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも50wt%のシリカ含有量および少なくとも2wt%の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の成長を改善する方法であって、粒子の少なくとも90wt%が200.0μm未満の粒径を有する方法。
- 粒子の少なくとも90wt%が100.0μm未満の粒径を有する、請求項50に記載の方法。
- 粒子の少なくとも90wt%が37.0μm未満の粒径を有する、請求項50または51に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が1nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項50〜52のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が200nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項50〜53のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が1μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項50〜54のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が8.0μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項50〜55のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子の少なくとも50wt%が20.0μm未満の粒径を有する、請求項50〜56のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも60wt%のシリカ含有量を有する、請求項50〜57のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも70wt%のシリカ含有量を有する、請求項50〜58のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも5wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項50〜59のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも10wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項50〜60のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が、65wt%〜90wt%のシリカ含有量および2wt%〜15wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項50〜61のいずれか一項に記載の方法。
- 植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項50〜62のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が、1ヘクタールあたり1トンから1ヘクタールあたり1000トンの割合で適用される、請求項50〜63のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が、1ヘクタールあたり1kg〜1000kgの割合で適用される、請求項50〜63のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも50wt%のシリカ含有量および少なくとも2wt%の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の収穫高を改善する方法であって、粒子の少なくとも90wt%が、200.0μm未満の粒径を有する方法。
- 粒子の少なくとも90wt%が100.0μm未満の粒径を有する、請求項66に記載の方法。
- 粒子の少なくとも90wt%が37.0μm未満の粒径を有する、請求項66または67に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が1nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項66〜68のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が200nm〜37.0μmの中央粒径を有する、請求項66〜69のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が1μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項66〜70のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が8.0μm〜25.0μmの中央粒径を有する、請求項66〜71のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子の少なくとも50wt%が20.0μm未満の粒径を有する、請求項66〜72のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも60wt%のシリカ含有量を有する、請求項66〜73のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも70wt%のシリカ含有量を有する、請求項66〜74のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも5wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項66〜75のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも10wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項66〜76のいずれか一項に記載の方法。
- ケイ素含有ガラス粉末粒子が、65wt%〜90wt%のシリカ含有量および2wt%〜15wt%の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項66〜77のいずれか一項に記載の方法。
- 植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項66〜78のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が、1ヘクタールあたり1トンから1ヘクタールあたり1000トンの割合で適用される、請求項66〜79のいずれか一項に記載の方法。
- 粒子が、1ヘクタールあたり1kg〜1000kgの割合で適用される、請求項66〜79のいずれか一項に記載の方法。
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