JP2017532951A - 植物の根への農業用化学物質の送達のための組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
i) 1つ以上の根発達領域、
ii) 肥料を含む1つ以上の農業用化学物質領域、および
iii)農薬
を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に肥料を放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける農薬の総重量が、ユニットの総重量の0.0004%から0.5%までであるか、ユニットにおける農薬対肥料の重量比が5×10−6:1から6×10−3:1までであるか、またはユニットにおける農薬の総量が50mg未満であり、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、0.05:1から0.32:1までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも0.2mLであるユニットを提供する。
i)1つ以上の根発達領域、および
ii)少なくとも1種類の農業用化学物質を含む1つ以上の農業用化学物質領域を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、少なくとも1種類の農業用化学物質を、制御された放出方式で根発達領域に放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の重量比が0.12:1、0.14:1、または0.21:1であるユニットを提供する。
i) 植物の根域の栽培床に1つ以上の本発明のユニットを添加すること;または
ii)植物が成長していくと予想される、栽培床の予想根域に、1つ以上の本発明のユニットを添加すること
を含む方法を提供する。
本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、1つ以上の根発達領域、任意に、1つ以上の農業用化学物質領域、および農薬を含み、農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に少なくとも1種類の農業用化学物質を放出するように処方されており、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、0.05:1から20:1までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも0.2mLであるユニットを提供する。
i)1つ以上の根発達領域、
ii)肥料を含む1つ以上の農業用化学物質領域、および
iii)農薬
を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に肥料を放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける農薬の総重量が、ユニットの総重量の0.0004%から0.5%までであるか、ユニットにおける農薬対肥料の重量比が5×10−6:1から6×10−3:1までであるか、またはユニットにおける農薬の総量が50mg未満であり、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、0.05:1から0.32:1までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも0.2mLであるユニットを提供する。幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける農薬の総重量は、ユニットの総重量の0.0004%から0.5%までである。
i) 1つ以上の根発達領域、および
ii)少なくとも1種類の農業用化学物質を含む1つ以上の農業用化学物質領域
を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、少なくとも1種類の農業用化学物質を、制御された放出方式で根発達領域に放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の重量比が0.12:1、0.14:1、または0.21:1であるユニットを提供する。
カオリナイト(Al2Si2O5(OH)4)、イライト(K,H3O)(Al,Mg,Fe)2(Si,Al)4O10[(OH)2,(H2O)])、モンモリロナイト((Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2・nH2O)、バーミキュライト((Mg,Fe,al)3(Al,Si)4O10(OH)2・4H2O)、タルク(Mg3Si4O10(OH)2)、パリゴルスカイト((Mg,Al)2Si4O10(OH)・4(H2O)またはパイロフィライト(Al2Si4O10(OH)2)である粘土鉱物を含む。
i)少なくとも1種類の肥料化合物;
ii)少なくとも1種類の農薬化合物;
iii)少なくとも1種類のホルモン化合物;
iv)少なくとも1種類の薬剤化合物;
v)少なくとも1種類の化学的成長剤;
vi)少なくとも1種類の酵素;
vii)少なくとも1種類の成長促進剤;
viii)少なくとも1種類の微小要素;
ix)少なくとも1種類の生物刺激剤;
およびそれらの何れかの組み合わせである。
i)少なくとも1種類の殺虫剤化合物;
ii)少なくとも1種類の殺線虫剤化合物;
iii)少なくとも1種類の除草剤化合物;
iv)少なくとも1種類の殺菌剤化合物、または
v)(i)〜(v)の何れかの組み合わせである。
幾つかの実施形態において、肥料は、尿素およびKClを含む。幾つかの実施形態において、肥料は、重量で、60%の尿素および30%のKClである。
幾つかの実施形態において、ユニットは、膨張しない。
i)植物の根域の栽培床に1つ以上の本発明のユニットを添加すること;または
ii)植物が成長していくと予想される、栽培床の予想根域に、1つ以上の本発明のユニットを添加すること
を含む方法を提供する。
幾つかの実施形態において、農作物植物体は、穀物または樹木作物植物体である。
特に定義されない限り、本明細書で用いられる全ての技術的および科学的な用語は、本発明が属する技術分野の通常の技能を有する者によって共通に理解されるものと同じ意味を有する。
本発明の側面は、吸水したときに酸素を透過できるSAPを有する根発達領域に関する。根は、成長および発達に酸素を用いる(Drew,1997;Hopkins 1950)。そのため、SAPの酸素透過性は、SAPを含む根発達領域内における根の成長および発達を助けるかどうかを決定することにおいて重要な要素である。
本発明の好適な実施形態において、本発明のユニットの根発達領域は、i)根の成長を促進するのに十分酸素透過性であって、かつii)土壌中に分解しない。特に好適な実施形態において、本発明のユニットの根発達領域は力学的に抵抗性であり、すなわち、土壌中に分解することなく土壌中で膨張周期を反復することができる。特に好適な実施形態において、根発達領域のSAPの全てが、膨張周期を反復した後根発達領域の一部であり続ける。
本発明の幾つかの実施形態は、以下のフェーズを含む:
フェーズ1:土壌の上表面に接着させ、搬入する。
以下は、根発達領域(例えば、ビーズの殻)の特性試験に用いられ得る方法の非限定的な例である。
以下は、根発達領域(例えばビーズの殻)の特性を試験するために用いられ得る方法の限定されない例である。
・透明なセルにおいて、ユニット(例えば、ビーズ)および土壌の混合物と共に、植物を成長させる。幾つかの実施形態において、土壌は砂質土である。
高吸収性ポリマーは、それら自体の質量に対して大量の液体を吸収し、留めておくことができるポリマーである。本発明の実施形態に有用なSAPの非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、K.ホリー、M.バロン、R.B.フォックス、J.ヒー、M.ヘス、J.カホベック、T.キタヤマ、P.クビサ、E.マレシャル、W.モルマン、R.F.T.ステプト、D.タバック、J.ボーリダル(Vohlidal)、E.S.ウィルクス、およびW.J.ワーク(2004)「ポリマーの反応および機能性ポリマー材料に関する用語の定義(Definitions of terms relating to reactions of polymers and to functional polymeric materials)(IUPAC勧告2003)」、Pure and Applied Chemistry 76(4):889−906;カビリ.K.(2003)「高速膨張性の超吸収性ハイドロゲルの合成:架橋剤の種類および濃度が、気孔率および吸収速度に及ぼす影響(Synthesis of fast-swelling superabsorbent hydrogels:effect of crosslinker type and concentration on porosity and absorption rate)」European Polymer Journal 39(7):1341−1348;「高吸水性ポリマー化学の歴史(History of Super Absorbent Polymer Chemistry)」M2 Polymer Technologies,Inc.(www.m2polymer.com/html/history_of_superabsorbents.htmlより得られる);「超吸収性ポリマーおよびアクリル酸化学の基礎(Basics of Super Absorbent Polymer & Acrylic Acid Chemistry)」.M2 Polymer Technologies,Inc.(www.m2polymer.com/html/chemistry_sap.htmlより得られる);カティメ・トラバンカ、ダニエル;カティメ・トラバンカ、オスカー;カティメ・アマシュタ、イッサ・アントニオ(2004年9月)この千年紀のスマート材料:高分子ハイドロゲル。合成、プロパティおよびアプリケーション(Los materiales inteligentes de este milenio:Los hidrogeles macromoleculares.Sintesis,propiedades y aplicaciones.)(第1編)Bilbao:Servicio Editorial de la Universidad del Pais Vasco(UPV/EHU);並びに、ブッフホルツ、フレデリック・L;グレアム、アンドリュー・T編(1997)現代の超吸収性ポリマー技術(Modern Superabsorbent Polymer Technology)(第1編)John Wiley & Sonsに開示されている。
ジオテキスタイルは、地面と接触して配置されたとき、土壌または砂質土の移動を防ぐことに典型的に用いられる透過性の素材である。本発明の実施形態において有用なジオテキスタイルの非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、米国特許出願第3,928,696、4,002,034、6,315,499、6,368,024、および6,632,875号に開示されている。
エーロゲルは、凝固したマトリックスに空気を拡散させることによって形成されるゲルである。本発明の実施形態において有用なエーロゲルの非限定的な例は、参照により全ての内容が本明細書に援用される、エーゲター、M.編(2011)エアロゲルハンドブック(Aerogels Handbook)Springerに開示されている。
肥料
肥料は、植物の成長を促進する1種以上の栄養素を供給するために植物栽培床に添加される、天然または合成由来(生体物質以外)の、有機または無機の材料のいずれかである。
農薬は、有害生物のいずれかを防ぎ、殺し、遠ざけ、または軽減することができる薬物または薬物の混合物である。農薬は、殺虫剤、殺線虫剤、除草剤および殺菌剤を含む。
殺虫剤は、虫に対して有用な農薬であり、有機塩化物、有機リン酸塩、カーバメート、ピレスロイド、ネオニコチノイド、およびリアノイド系の殺虫剤を含むが、これらに限定されない。
殺線虫剤は、植物に寄生する線虫に対して有用な農薬である。
除草剤は、不要な植物に対して有用な農薬である。本発明の実施形態において有用な除草剤の非限定的な例は、2,4−D、アミノピラリド、アトラジン、クロピラリド、ジカンバ、グルホシネートアンモニウム、フルアジホップ、フルロキシピル、イマザピル、イマザモックス、メトラクロール、ペンディメタリン、ピクロラム、トリクロピル、メソトリオンおよびグリホサートを含む。
殺菌剤は、真菌類および/または真菌の胞子に対して有用な農薬である。本発明の実施形態において有用な防カビ剤の非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、G.ブルックスおよびT.Rロバーツにより編集され、the Royal Society of Chemistryによって出版された農薬化学とバイオサイエンス(Pesticide Chemistry and Bioscience)1999;メトカーフ,R.J.ら(2000)投与量および移動度の、接種した野外実験におけるDMI(ステロール脱メチル化阻害剤)殺菌剤耐性の選択強度に及ぼす影響(The effect of dose and mobility on the strength of selection for DMI(sterol demethylation inhibitors) fungicide resistance in inoculated field experiments)Plant Pathology49:546−557;およびシエロツキ(Sierotzki),ヘルゲ(2000)Mycosphaerella fijiensisフィールド分離株のシトクロムbc1酵素複合体における呼吸阻害剤耐性の様式(Mode of resistance to respiration inhibitors at the cytochrome bc1 enzyme complex of Mycosphaerella fijiensis field isolates)Pest Management Science 56:833−841に開示されている。例示的な殺菌剤は、アゾキシストロビン、シアゾファミド、ジメチモル、フルジオキソニル、クレソキシム−メチル、ホセチル−A1、トリアジメノール、テブコナゾールおよびフルトラニルを含む。
本発明の実施形態において有用な微量元素の非限定的な例は、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、モリブデン、塩素、ナトリウム、コバルト、ケイ素、およびニッケルを含む。
植物ホルモンは、植物の成長過程に影響を与えるために用いられ得る。
本発明のより完全な理解を助けるために、例が以下に提供される。以下の例は、本発明を製造および実施する典型的な方法を示す。しかしながら、本発明の範囲は、それらの例において開示される特定の実施形態に限定されず、例は説明の目的に過ぎない。
4つの特定基準を以下のように規定し、その下で各条件を実験的に試験した:
・力学的抵抗性−土壌中の形態および形状の維持
・膨張周期−土壌水分含量に応じた吸水および脱水
・酸素透過性−根の活動に十分な酸素水準の維持
・根の入り込み−内部での根の成長の許容。
16grのアルギン酸ナトリウムを、スターラー装置(1000RPM)を用いて50℃の800mLの蒸留水に溶解した。次いで、アルギン酸塩溶液から20grを50mLビーカーに加えた後、10grの0.1MのCaCl2溶液をビーカーに加えた(CaCl2は架橋剤として用いた)。ビーズを、溶液中に12時間放置した。
多様な量のCMC(カルボキシメチルセルロースナトリウム塩)(0.5g〜2g)を25mLの蒸留水に溶解し、磁気スターラーを備えた100mLビーカーに入れた。ビーカーはあらかじめ80℃に設定した温度制御ウォーターバスに入れた。CMCが完全に溶解した後、種々の量のセライト粉末(5mLの水中の0.3g〜0.6g)を(もしあれば)溶液に加え、10分間撹拌した。次いで、特定の量のAA(アクリル酸)(2mL〜3mL)およびMBA(N−Nメチレンビスアクリルアミド)(5mLの水中で0.025g〜0.1g)を反応混合物に加え、5分間撹拌した。次いで、開始溶液(5mLの水中の0.07gAPS(過硫酸アンモニウム))を混合物に加え、重合が完了するまで、混合物をあらかじめ85℃に設定した温度制御ウォーターバスに40分設置した。アクリルの群を中和(0%〜100%)するために、適切な量のNaOH(5mLの水中の0gr〜1gr)を加えた。得られたゲルを、過剰な非溶媒のエタノール(80mL)に浸し、1時間放置した。
0.5gr〜1grのkC(k−カラギーナン)を25mLの蒸留水に溶解し、磁気スターラーを備えた100mLのビーカー内で、激しく撹拌した。フラスコを80℃の温度制御ウォーターバスに入れた。kCが完全に溶解し均質な溶液となった後、所定の量のAA(アクリル酸)およびMBA(N−Nメチレンビスアクリルアミド)を反応混合物に同時に加えた。その後、溶液を撹拌し、2分間窒素パージし溶存酸素を取り除いた。次いで、反応フラスコに、継続的に撹拌しながら一定の量のAPS(過硫酸アンモニウム)溶液を一部ずつ加えフリーラジカルを発生させた。反応は、重合が完了するまで1時間この温度で維持された。
AAm(アクリルアミド)(10g)を、磁気スターラーを備えた50mLビーカー内で室温で25mLの蒸留水と混合した。次いで、MBA(N−Nメチレンビスアクリルアミド)(0.008gr)を混合物に加え、10分間撹拌した。次いで、開始溶液を加えた(0.07gSPS(過硫酸ナトリウム))。混合物を5mLの型に入れ(各4grの溶液)、通常の炉(85℃)に20分間入れた。生成物を一晩エタノール(80mL)で洗浄し、重合した殻を得た。
1)処理デンプン架橋ポリ(アクリル酸)
1gr〜2.5grのコーンスターチを、100mLビーカーにおいて室温で20mLの脱イオン化した水に溶解した。配合物を均一な混合物ができるまで撹拌した。2gr〜3grのAA(アクリル酸)を冷却した混合物に加え、得られた混合物を5分間撹拌した。次に、1gr〜3grのAAm(アクリルアミド)を混合物に加え、得られた混合物を5分間撹拌した。次いで、0.005gr〜0.01grのMBA(N−Nメチレンビスアクリルアミド)を5mLの蒸留水に溶解したものを混合物に加え、得られた混合物を5分間撹拌した。最後に、0.005grのAPS(過硫酸アンモニウム)を0.5mLの蒸留水に溶解し;混合物に加え、得られた混合物を80℃まで加熱しながら撹拌した。混合物をその温度で維持し、約15分間撹拌した。得られた粘性の塊は酸性であったので、混合物を45%水酸化カリウム(KOH)での室温での滴定によって中和した。滴定は、pHが7.0に達するまで続け、要した45%KOHの添加量は約0.2gr〜16gであった。
(CMCをコーンスターチに変換):
1grのコーンスターチを25mLの蒸留水に溶解し、磁気スターラーを備えた100mLビーカーに加えた。ビーカーをあらかじめ80℃に設定した温度制御ウォーターバスに入れた。次いで、2mLのAA(アクリル酸)およびMBA(N−Nメチレンビスアクリルアミド)(5mLの水中の0.015g)を反応混合物に加え、5分間撹拌した。次いで、開始溶液(5mLの水中の0.07gAPS(過硫酸アンモニウム))を混合物に加え、混合物をあらかじめ85℃に設定した温度制御ウォーターバスに40分設置し、重合を完了させた。アクリルの群を中和するために、NaOH(5mLの水中の0.5gr)を加えた。得られたゲルを、過剰な非溶媒のエタノール(80mL)に浸し、1時間放置した。
酸素電極を、100mLビーカー内の膨張する前のハイドロゲルの中に設置した。ハイドロゲル内の溶存酸素は、N2の吹き込みまたはO2の吹き込み(毎分〜0.5リットル)を行う間、時間を追って測定した。
3つの機構を開発し、i)成長期を通した農業用化学物質領域(内側領域)からの農業用化学物質の放出率、およびii)あらかじめ設定さした作用周期の終了時に成分が残存していないことを基準として扱って、評価した。3つの全てが、拡散を遅くするための基本的な機構としての高密度ポリマー中への成分の統合に基づいており、それは拡散率をさらに減少させるであろう2つ目の機構と関連している:
1)シリコンで被覆した高度架橋ポリマー(xLP−Si);
2)充填剤を含む高度架橋ポリアクリル/多糖(xLP−F);および
3)混合系(SiCLP−)。
目的
本例の目的は、圃場実験区中の異なるタイプおよびサイズのハイドロゲルの、土壌中における持続可能性、吸水寸法、および力学的抵抗性を調査することである。さらに、それらの種類のハイドロゲルへの根の入り込みも調査した。
実験は、Southern Arava R&D stationで行われた。4つの苗床×15m長に分けた、125平方メートルの圃場実験区を、6つの種類および3つのサイズのハイドロゲルにおける、3つの施用方法を試験するために用いた。根の入り込みは実験区Dにおいて調査した。
i)緩い土壌における均一な施用−野菜農作物に適した通常の苗床の再現
ii)圧縮された土壌における均一な施用−野菜農作物に適した通常の圧縮された苗床の再現
iii)畝における施用−列状に作る農作物の圃場における畝の再現
である。
各ハイドロゲルの種類およびサイズにおける重量の変化対時間を図5に示した。灌水(縦のバー)によって種々の土壌水分が得られた。4つの連続した灌水を含む湿潤期(〜12日目)の間、ほとんどのハイドロゲルが、土壌水分を吸収することによって重量が増えた。土壌の水分は、非常に湿潤の状態から少し乾燥した状態の土壌まで変動したが、多糖アルギン酸塩は、実験の間重量が減少した唯一の種類であった。中位のおよび大きいハイドロゲルが、その重量(吸収した土壌水分量と同等)を5倍〜11倍に増大させた一方で、小さいハイドロゲルは、18倍に増大した。乾燥期の16日間、ハイドロゲルは、乾燥した土壌へと(それら自体の重量の)2倍〜4倍に重量を減少させた。CMCの割合と吸水量に相関関係は見いだされなかった。これは、地面の状態が化学組成物よりも重要であることを意味している。
第6、9および10番のハイドロゲルは、実験終了時の根域で発見することができなかった。実験終了時の各種類のハイドロゲルの写真を図14に示した。左側の写真は、現場のハイドロゲルを示し、右側は根がそれに入り込んでいる幾つかのサンプルを示した。完全合成、半合成CMC6%AAm、および半合成CMC25%AAは、元来の箱型の形態を維持した。同様に、半合成CMC6%AAm−大および半合成CMC50%AA―大はそれらの円柱形状を維持した。半合成CMC6%AAからなる幾つかのハイドロゲルは、小さい破片に分解した。半合成CMC50%AAは、その元来の箱型形状を失い、不定形状に変化した。全ての種類のハイドロゲルが、裸地圃場において測定された最大の体積に対して縮小した。根は、全ての種類のハイドロゲルに入り込んだ。完全合成、半合成CMC25%AA、および半合成CMC50%AAのハイドロゲルには粗根が入り込んだ一方で、半合成CMC6%AAm、半合成CMC6%AA、および半合成CMC6%AAm−大においては、細根のみが観察された。
6つの種類および3つのサイズのハイドロゲルを、湿潤および乾燥期の間、圃場実験区において試験した。それらのほとんどが、最初の期間で、土壌水分量に応じて水を吸収し(それらの最初の重量の10倍まで)、2番目の期間で水を放出した。終了時の表面積は、30cm2〜50cm2であった。中および大きいハイドロゲルの最小距離1.5cm〜2.5cmであり、根の入り込みに十分な体積であった。小さいハイドロゲルの拡大は1cm未満の範囲であり、それはハイドロゲルの中に包含され得る化学物質の量を制限し得る。剛性が評価され、ハイドロゲルの種類間における重大な違いが見いだされた。ほとんどの種類がその元来の3D形状を維持した一方で、幾つかは分解、または形状変化した。
本例は、本発明の方法に有用な肥料ユニットの生産を開示する。
アクリル酸(AA)(シグマアルドリッジ カタログ #147230)
アクリルアミド(AAm)(アクロス カタログ #164830025)
N−Nメチレンビスアクリルアミド(MBA)(シグマアルドリッチ カタログ #146072)
カルボキシメチルセルロースナトリウム塩MW=90K(CMC)(シグマアルドリッジ カタログ #419273)
硫酸ナトリウム(SPS)(シグマアルドリッジ カタログ #216232)
脱イオン水(DIW)
オスモコート(登録商標)スタート11−11−17+2MgO+TE、Everris International B.V.(Scott)
方法
7.696gの90℃DIWに304gのCMC粉末をゆっくりと加え、その後12時間50℃で撹拌することによって、8kgの3.8%w/wCMC保存溶液を調製する。12時間の撹拌の間に蒸発した分の水を戻すために、追加のDIWを加える。
目的
本実験の目的は、アブラムシの侵襲からコムギ植物体を保護するための、肥料および全身性殺虫剤を含むユニットの能力を評価することである。対象の種であるバード・チェリー・アブラムシ(ロパロシファム・パディ(Rhopalosiphum padi))は、多数からなるアブラムシ科に属し、一部においては、急速な世代交代を伴う植物性の師部食生物として特徴付けられる。
本例に用いたアブラムシの種はバード・チェリー・アブラムシ、即ち、ロパロシファム・パディ Lであった。
7Lポット(22.5cm×25cm)を、ポットの淵から14cmのところまでバーミキュライト(中サイズ)で満たした。同じ組成の6つのビーズをバーミキュライトの表面に設置し、次いで、ポットの淵から3cmのところまでバーミキュライトで被覆した。6つのコムギの種子(バーミュード種)を各ビーズの上にそれぞれ撒き、次いで、ポットの淵までバーミキュライトで被覆した。次いで、各ポットに2.2Lの水を与え、温室内に置いた(パリ第11大学、オルセー、フランス)。植物の成長条件は、25℃で16時間(日中)の後、20℃で8時間(夜間)であった。各条件に対して4つのポットを用い、2つのポットからなる2つのグループをランダムに分布させた。
播種の1週間後に、「土壌処理」条件の4つのポットに、各1Lのイミダクロプリド700WGを24mg f.p./L(16.8mg a.i./L)で与えた。
播種後22日目に、植物を、20℃で14時間(日中)の後、15℃で10時間(夜間)の気候室に移した。殺虫効力の評価の1日前、即ち播種後29日目に、「葉面処理」条件の4つのポットに手持ち式噴霧器で処理した。各ポットの全ての葉に、12mLのイミダクロプリド700WGを47.5mg f.p./L、結果として0.57mg f.p./ポット(0.4mg a.i./ポット)で噴霧した。この量は、100g a.i./haの投与量に相当する。
葉面処理の1日後(播種後30日目)に、各ポットで成長している植物の数、並びに1植物体当たりの草高、分蘖数および葉数を測定した。黄化、白化、およびネクローシスのような植物毒性症状の存在を、各植物において記録した。
植物毒性の評価の後(播種後30日目)に、各コムギ植物体の最も古いおよび最も新しい展開葉を4cmから5cmまでの長さの2つの断片へと切断した。次いで、4つの葉断片を、マイクロボックス(植物成長用トレイ、125mm×65mm×90mm)の底を覆っている素寒天層(50mLの素寒天7g/L)に垂直に配置した。1つの植物体に対して1つのマイクロボックスを用意した。各マイクロボックスを5匹の成虫のアブラムシに侵襲させた。
Eff=[1−(処理後のtrtにおけるN/処理後のCoにおけるmN)]×100
「CoにおけるmN」は、コントロール条件の1つのボックス当たりの生きたアブラムシの平均数であり、「trtにおけるN」は、処理条件の各ボックスの1つのボックス当たりの生きたアブラムシの数である。
播種後44日目に各ポットの植物を掘り返した。根およびビーズをきれいにした。0:コロニー形成無しから3:非常に重大なコロニー形成までの範囲の規模で、根によるビーズのコロニー形成の視覚的表記を行った。根によるビーズのコロニー形成の視覚的表記スケールの1例を図17に示す。
植物毒性評価
条件と独立して1ポット当たり1つから2つの種子が発芽しなくとも、コムギ植物体のほとんどが、播種後30日目に、1つから4つの分蘖の形成を伴う分蘖期の初期であった(表6)。分蘖1つ当たりの葉の数は、1枚から5枚までに及んだ。驚くべきことに、分蘖の数は、4mgのイミダクロプリドを含むビーズを備えるポット並びに土壌および葉面処理のポットで多いようであった。考慮された条件に関わらず、草高は、8cm(1植物体)から41cmまでに及び、平均35cmであった。
各マイクロボックスを5匹の成虫のアブラムシに侵襲させた。1日後(1DAI)、4DAIおよび7DAIに、生き残った成虫および幼虫の数を数えた。結果を表8(生きた成虫)および表9(生きた幼虫)に示す。効力の割合(表10および図18)を、各条件の生きた成虫および幼虫の数の増加分から計算し、コントロール(殺虫剤を含まない条件)と比較した。コントロール条件における1DATから7DATまでの間の良好な繁殖およびアブラムシによるコムギの葉断片でのコロニー形成によって理解することができるように、侵襲は成功した。
殺虫試験の後、根によるビーズのコロニー形成を観察するために、植物を掘り返し、丁寧に洗浄した。全体的に、根の大部分がビーズの外側で成長した。1つのポット内の6つの植物体の根が大いに干渉し、全てが一緒になって混在しており、それらは1つのネスト化したかたまりを形成していたので、どの植物体がどのビーズにコロニー形成しているかを決定するのは不可能であった。事実、幾つかの植物の根が同じビーズに入り込んでいるのが観察され、一方で幾つかのビーズは全くコロニー形成されていなかった。少なくとも、我々は、各ポットにおいて根によってコロニー形成された3つのビーズを数えることができた。コントロール条件のビーズが、根によるコロニー形成がわずかに少ないようであったが、異なる条件間でビーズのコロニー形成の平均程度における差は観察することができなかった(表11)。
幾つかのコムギ種子が出芽しなかったこと関わらず、植物は土壌栄養分の非存在下に播種されたが、試験された条件が何であっても、播種後30日目には植物体の大部分がよく発達した。この観察は、全てのビーズが根によってコロニー形成されたわけではなくとも、ビーズの中に存在する肥料が植物の正常な成長を許容したことを示す。肥料を含むビーズへのイミダクロプリドの添加は、イミダクロプリドの土壌または葉面処理と同様に植物の成長に影響を及ぼさなかった。
目的
本実験の目的は、肥料および殺菌剤を含むユニットの、ミクロドキウム・マジャス(Microdochium majus)からコムギ植物体を保護するための能力を評価することである。
肥料/殺菌剤ユニット
表12に示すように、本例に用いた肥料/殺菌剤ユニットは、農業用化学物質領域(内側領域)を有するビーズであった。
本実験に用いたミクロドキウム・マジャスのMm E11株を、自然に感染したコムギの種子から単離した。この株を麦芽寒天培地上で10℃で保存した。
7Lポット(22.5cm×25cm)を、ポットの淵から14cmのところまでバーミキュライト(中サイズ)で満たした。同じ組成の6つのビーズをバーミキュライトの表面に設置し、次いで、ポットの淵から3cmのところまでバーミキュライトで被覆した。6つのコムギの種子(バーミュード種)を各ビーズの上にそれぞれ撒き、次いで、ポットの淵までバーミキュライトで被覆した。次いで、各ポットに2.2Lの水を与え、温室内に置いた(パリ第11大学、オルセー、フランス)。植物の成長条件は、25℃で16時間(日中)の後、20℃で8時間(夜間)であった。各条件に対して4つのポットを用い、2つのポットからなる2つのグループをランダムに分布させた。
播種から1週間後に、「土壌処理」条件の4つのポットに、各1Lのアゾキシストロビン500WGを60mg f.p./L(30mg a.i./L)で与えた。
播種後22日目に、植物を、20℃で14時間(日中)の後、15℃で10時間(夜間)の気候室に移した。接種の1日前、即ち播種後29日目に、「葉面処理」条件の4つのポットに手持ち式噴霧器で処理した。各ポットの全ての葉に、9mLのアゾキシストロビン500WGを1250mg f.p./L、結果として11.25mg f.p./ポット(5.625mg a.i./ポット)で噴霧した。この量は、200L/haの体積で調製された250g a.i./haの投与量に相当する。
未処理および処理植物に、Tween80を補充したM.majus株Mm1の較正済み分生胞子懸濁液を接種した。接種は、コムギ植物体の表面全体に分生子懸濁液を手持ち式噴霧器で噴霧することによって実施した。接種後、水分を飽和させるように48時間植物をプラスチックバッグで覆った。
播種後30日目(d.a.s.)、37d.a.s.、および42d.a.s.に、植物体当たりの分蘖の数と葉の数を決定した。植物の生理学的状態は、萎凋が観察されなければ0を、わずかな萎凋が観察された場合は+を、穏やかな萎凋が観察された場合は++を、強い萎凋が観察された場合は+++を、および最大限の萎凋が観察された場合は++++を割り当てた。
30d.a.s.、37d.a.s.、および42d.a.s.に、病害の重症度を百分率を用いて視覚的に評価した。ここで、0は調査した葉に病害の症状が無かったことを示し、100は、葉が完全に感染していることを示す。
各ポットの植物を播種後42日目に掘り返した。ビーズの根のコロニー形成およびシュートの生および乾燥重量を測定した。
植物特性評価
アゾキシストロビンを含むビーズで成長した植物においては、顕著な植物毒性症状は観察されなかった。
シュートに対する処理の影響を表14に示す。
肥料を含むビーズへのアゾキシストロビンの添加は、植物の成長に悪影響を及ぼさず、アゾキシストロビンを含むビーズを備えるポットにおいて成長した植物では、顕著な植物毒性の症状は観察されなかった。驚くべきことに、30および37d.a.s.において、全ての処理グループが同等な病害防除を提供し、一方で、42d.a.s.において、アゾキシストロビンを含むビーズを有する全ての処理グループが葉面処理よりも良好な病害防除を提供し、42d.a.s.において、3mgおよび6mgのアゾキシストロビンを含むアゾキシストロビンビーズは、土壌処理と比較して防除を提供した。
目的
本例の目的は、ユニットの寸法が、根発達領域内における根の成長に及ぼす影響を研究することである。
実験はキブツのマガル(Kibbutz Magal)のR&Dステーションで行われた。18個の排水システムを備えた10リットルポットを赤褐色の砂質土壌で満たした。0日目に、種々のサイズの10個の肥料ユニット(表16を参照のこと)を土壌の表面の10cm下に設置した。続いて、ポットに集中的に灌水し、キュウリの実生を植えた。毎日のドリップ灌水が、実験全体を通して高い土壌水分利用率を維持した。異なる肥料の投与量のために、移植後30日目に補助の肥料を施用した。肥料ユニットは、ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、過硫酸ナトリウム、N−NメチレンビスアクリルアミドおよびOSMOCOTE(登録商標)スタート(エヴェリス社)から重合した。
各サイズの観察することのできた根の数を図22に示す。サイズが大きいほど、より多くの根が観察された。最も小さい2つのサイズにおける大きな違いは(高さ6.3mmおよび10.8mm)、一部の試料で測定されたゼロ値に起因する。この観察は、外部ケーシング内における根の入り込みおよび発達に最小距離が必要であることを示唆した。この仮定の追加のサポートは、サイズ1および3の間の有意差である(4.2対1.4の根)。両方が同様の直径を有したが(11.8mmおよび10.7mm)、サイズ3は、1よりも20mm高かった。最も大きな2つのサイズ(高さ14.7mmおよび17.7mm)の間に有意な差は見いだされず、根の発達にとって最適なサイズであることを示している。
より小さいユニットは、以下の理由から、好適な根の吸収環境を作り出さない:
・より小さいユニットは、根の成長および発達の量を制限した(必要な根の成長および発達の量に貢献しない)。
材料
本例の肥料ユニットの農業用化学物質領域を作製するのに用いた肥料は、重量で尿素(60%)およびKCl(40%)を含んだ。
1.肥料ユニットは、12%ポリマー溶液−3.5gの肥料対0.75gの乾燥ポリマーから調製した。
2.肥料ユニットは、9%ポリマー溶液−3.5gの肥料対0.54gの乾燥ポリマーから調製した。
3.肥料ユニットは、9%ポリマー溶液−3.5gの肥料対0.54gの乾燥ポリマーから調製した。最終比(腫脹させて縁を切り取った後):3.5gの肥料対0.48gの乾燥ポリマー。
4.肥料ユニットは、9%ポリマー溶液−3.5gの肥料対0.54gの乾燥ポリマーから調製した;最終比(腫脹させて縁を切り取った後):3.5gの肥料対0.42の乾燥ポリマー。
5.肥料ユニットは、9%ポリマー溶液−3.5gの肥料対0.54gの乾燥ポリマーから調製した;最終比(腫脹させて縁を切り取った後):3.5gの肥料対0.53の乾燥ポリマー。
実験の説明
底に排水を備える6個の成長セル(直径:25cm×10cm×2.5cm)を石英砂で満たした。同じ種類の2個の肥料ユニットを、セルの各々に、5および15cmの深さで配置した。2つのトウモロコシの種子を0日目に植えた。
根の入り込みおよび発達を各比の肥料ユニットにおいて観察した(図26)。
目的
本実験の目的は、肥料および殺菌剤を含むユニットの、ミクロドキウム・マジャスからコムギ植物体を保護するための能力を評価することである。
本例に用いた肥料/殺菌剤ユニットは、表12に示すような農業用化学物質領域(内側領域)を有するビーズであった。
本例に用いた菌類病原体は、例6と同じものであった。
本例に用いた植物成長条件は、例6と同じものであった。
播種から1週間後に、「土壌処理」条件の4つのポットに、各1LのAZ500WGを36mg f.P./L(18mg a.i./L)で与えた。
本例に用いた葉面処理は、例6と同じものであった。
葉面処理の1日後(播種後30日目)に、各ポットにおいて成長している植物の数、植物体当たりの草高、分蘖数および葉数を測定した。黄化、白化、およびネクローシスのような植物毒性症状の存在も、各植物において記録した。
播種後30日目(30das)に、各7Lプラスチックポットに存在するコムギ植物体に、手持ち式噴霧器で、2本の棒に向けて、滅菌0.1%Tween80中の5×105個の胞子/mLに調製した、20mLのM.majus胞子懸濁液を噴霧することによって接種した。試験した各条件において、4つのプラスチックポットを用いた。
接種後7日目(播種後37日目)、14日目(播種後44日目)、および19日目(播種後49日目)に、病害を受けた葉の長さを総葉長で割り、100を掛けることによって、コムギの第1、第2、第3および第4葉における感染強度を評価した。
3回目の病害評価の後(播種後49日目)、根をビーズに注意しながらできるだけきれいにした。0:コロニー形成無しから3:非常に重大なコロニー形成までの範囲の規模で、根によるビーズのコロニー形成の視覚的表記を行った。
植物毒性評価
条件と独立して1ポット当たり1つから2つの種子が発芽しなくとも、コムギ植物体のほとんどが、播種後30日目に、主に1つの分蘖の存在を伴う分蘖期の極めて初期であった(表19)。
M.majus病害の進行の評価
第1コムギ葉
AZ500WGは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第1葉の鞘の組織におけるM.majus株Mm E11の進行を遅延させた(表20)。しかしながら、処理の7日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。結果として、ハイドロゲルビーズまたは土壌散布によって36mg f.p./ポットの投与量で施用されたAZ500WGは、この化合物がハイドロゲルビーズで9または18mg f.p./ポットで、或いは葉面施用によって11.25mg f.p./ポットで用いられた場合よりも、わずかに高い効力を有した。
AZ500WGは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第2葉の鞘の組織におけるM.majus株Mm E11の進行を遅延させた(表21)。しかしながら、処理の19日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。
AZ500WGは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第3葉の鞘の組織におけるM.majus株Mm E11の進行を遅延させた(表22)。しかしながら、処理の19日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。結果として、ハイドロゲルビーズで18または36mg f.p./ポット、或いは土壌散布で36mg f.p./ポットの投与量で施用されたAZ500WGは、この化合物がハイドロゲルビーズで9mg f.p./ポット或いは葉面施用によって11.25mg f.p./ポットで用いられた場合よりも、わずかに高い効力を有した。
AZ500WGは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第4葉の鞘の組織におけるM.majus株Mm E11の進行を遅延させた(表23)。しかしながら、処理の19日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。結果として、ハイドロゲルビーズで18または36mg f.p./ポット、或いは土壌散布によって36mg f.p./ポットの投与量施用されたAZ500WGは、この化合物がハイドロゲルビーズで9mg f.p./ポット或いは葉面施用によって11.25mg f.p./ポットで用いられた場合よりも、わずかに高い効力を有した。
ハイドロゲルビーズで、土壌散布によって、および葉面施用によって施用されたAZ500WGは、試験された投与量に関わらず、コントロールにおけるM.majusによるコムギ植物体バーミュード種の4つの葉への感染の進行を有意に減少させた(表24)。しかしながら、我々は、全体のAUPDCに従って、これらの処理の効力における幾らかの差に気が付いた(表24)。最も高い効力は、ハイドロゲルビーズまたは土壌散布による36mg f.p./ポットで施用されたAZ500WGで観察され、ハイドロゲルビーズによる9または18mg f.p./ポットで施用されたAZ500WGが続いた。最も低い効力は、葉面施用によって11.25mg f.p./ポット施用されたAZ500WGで得られた。
幾つかのコムギ種子が出芽しなかったこと関わらず、試験された条件が何であっても、播種後30日目には植物体の大部分がよく発達した。これは、植物が土壌栄養分の非存在下に播種されたが観察された。この観察は、全てのハイドロゲルビーズが根によってコロニー形成されたわけではなくとも、ビーズの中に存在する肥料が植物の正常な成長を許容したことを示す。
目的
本実験の目的は、異なる量の農薬、肥料およびポリマーを有するユニットの効果を研究することである。
表26〜32に記載のビーズを、例2および4に記載のポリマーで、および表26〜32に示す農薬の割合および農薬対肥料の重量比を維持するのに必要な肥料、ポリマーおよび農薬の量を調節しながら、0.05:1、0.1:1、0.15:1、0.25:1および0.32:1の農業用化学物質領域対根発達領域比で調製した。
第1セットのユニットを、圃場実験区に、20cmの深さで、1ヘクタール当たりユニット500,000個の施用率で施用した。表26〜32に規定されるが農薬を含まないユニットを、同じ大きさの第2の圃場実験区に同じ深さで、1ヘクタール当たりユニット500,000個で施用した。
第1の圃場実験区で成長した植物および第2の圃場実験区で成長した植物において、同じ水準の有害生物防除が見られた。しかしながら、第1の圃場実験区に施用された各農薬の総量は第2の圃場実験区に施用した各農薬の総量よりも少なかった。
農薬を含むユニットは、従来の施用方法を用いて達成される有害生物防除の水準と同じ水準の有害生物防除を提供する。
本実験の目的は、耕土における雑草の成長を制御することである。
土壌:レホヴォト砂(高砂分、低OM、低EC、低CEC、および高pH)で満たした10リットルポット(表面積0.045m2)。
除草剤:アトラジン、メソトリオン。両方が、最初は根によって取り込まれる。処理された土壌から現れる植物は、壊死または白化して枯死する。除草剤の物理化学的特性:
農作物の発達パラメータの分析:草高および新鮮バイオマス。
実験前および後のユニットを調査した。新しいおよび使用後のユニットからの両AI(活性成分)の遊離水への拡散を調査した。水に浸している間の、ユニット内のアトラジンおよびメソトリオンの経時的な含量である。5日間に亘り、新しいユニットからは、わずかな投与量(10%まで)のアトラジンしか周囲の領域に拡散しなかった。メソトリオンの拡散率は、その高い水溶性のために、二倍であった(25%まで)。表34、並びに図27Aおよび27Bを参照のこと。
肥料および除草剤の混合を含むユニットの、土壌表面への噴霧の一般的な方法に対する雑草の出芽および発達の制御におけるその有効性を評価した。二つの除草剤が調査された:アトラジンおよびメソトリオン、両方が最初に処理された植物の根によって吸収され、植物は壊死または白化して枯死する。両方の実施において同じ量を適用した。半分および2倍の投与量を、同じようにユニットによって試験した。上記除草剤への固有の選択性のために、トウモロコシを商業用農作物として使用した。イヌホオズキを、目的の雑草として使用した。イヌホオズキの数、外観および農作物の選択性を、植えて/噴霧した後に経時的に評価した。5日後、わずかな投与量(10%まで)のアトラジンおよび少ない投与量(25%まで)のメソトリオンしか、ユニットから遊離水に拡散しなかった。
1.ユニットは、除草剤の噴霧に伴う健康および環境への悪影響を防ぎながら、耕作地における雑草の成長を制御することが見いだされた。
背景
ユニット内の根の発達は、主に、根発達領域(例えば、ハイドロゲル)における肥料の濃度に依存する。農薬を肥料に組み合わせた場合、肥料の低水溶性、少ないmg/Lの規模および長い半減期のために、肥料が根発達領域内に留まることが期待される。向上した根発達領域内の根の密度は、根によってよく吸収されることが知られているアゾキシストロビンのような農薬の吸収を促進させる可能性がある。
土:赤褐色砂(高砂分、低OM、低EC、低CEC、および高pH)。
コショウ植物体の新鮮バイオマスおよび窒素(N)含量は、肥料施用率に強く関連した。100%および50%肥料率の新鮮バイオマスは、実験期間の短さ(47日)のために違いが無く、肥料が十分であったことを意味している。しかし、小さい植物体において、低い割合がもたらされた。同様に100%および50%処理のN含量は、高くかつ十分であり、一方で低い割合では、同等の低い値を有した。図30A、30Bを参照のこと。
ユニット内の肥料含量は、根が成長する領域における根の発達および総根長に強く関連した。この関連性にも関わらず、コショウ植物体の葉のアゾキシストロビン含量は同様であり、それは、根からのアゾキシストロビンの流入および/または植物組織における生物分解のどちらかが、根の形態によって影響を受けたことを示す。商業的な植物の19日後のユニット処理植物において、有効なアゾキシストロビン濃度が見いだされた。
結論
1.肥料含量は、根が成長する領域(例えば、ハイドロゲル)における根の成長において、重要なパラメータである。
参照によってその全てが本明細書に援用される国際出願第PCT/IB2014/001194号明細書には、植物の根に農業用化学物質を効率的に送達するための組成物および方法が記載されている。本発明は、そこに記載されている発明を改良し、部分的には、低量の農薬で処方された肥料ユニットが、従来の葉面処理および/または土壌処理を用いて達成される有害生物防除の水準に匹敵する、および幾つかの例においてはより優れた有害生物防除の水準を提供することができるという発見に基づいている。
普遍性−本発明の実施形態は、土壌、農作物および天候の時間的および空間的変動に依存しない。本発明のユニットは、根の活性および制御された化学的利用能にとって最適な所定の化学的性質(例えば、拡散、pH、活性、水分、力学的抵抗、および温度)を提供する。
ドリューM.C.、1997、酸素欠乏および根代謝:低酸素および無酸素下での傷害および順化。(Oxygen deficiency and root metabolism: Injury and acclimation under hypoxia and anoxia)ANNUAL REVIEW OF PLANT PHYSIOLOGY AND PLANT MOLECULAR BIOLOGY、第48巻、223−250頁。
Claims (69)
- 植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
i)1つ以上の根発達領域、
ii)任意に、1つ以上の農業用化学物質領域、および
iii)農薬
を含み、
前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で前記根発達領域に少なくとも1種類の農業用化学物質を放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、0.05:1から20:1までであるか、または前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積が、少なくとも0.2mLであるユニット。 - 農業用化学物質領域を含まない請求項1に記載のユニット。
- 肥料を含まない請求項1または2に記載のユニット。
- 1つ以上の農業用化学物質領域を含み、前記1つ以上の農業用化学物質領域は肥料を含む請求項1に記載のユニット。
- 前記1つ以上の農業用化学物質領域は、肥料を含み、前記農薬対前記肥料の重量比は少なくとも6×10−3:1である請求項4に記載のユニット。
- 請求項1に記載のユニットであって、
i)1つ以上の根発達領域、
ii)肥料を含む1つ以上の農業用化学物質領域、および
iii)農薬
を含み、
前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で前記根発達領域に前記肥料を放出するように処方されており、
前記乾燥したユニットにおける農薬の総重量は、前記ユニットの総重量の0.0004%から0.5%までであるか、前記ユニットにおける農薬対肥料の重量比が5×10−6:1から6×10−3:1までであるか、または前記ユニットにおける農薬の総量が50mg未満であり、
乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、0.05:1から0.32:1までであるか、または前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積が、少なくとも0.2mLであるユニット。 - 前記乾燥したユニットにおける前記農薬の総量が、前記ユニットの総重量の0.0004%から05%までである請求項1〜6の何れか1項に記載のユニット。
- 前記乾燥したユニットにおける前記農薬の総量が、前記ユニットの総重量の0.01%から0.05%まで、0.0005%から0.1%まで、0.01%から0.05%まで、または0.01%から0.3%までである請求項1〜6の何れか1項に記載のユニット。
- 前記乾燥したユニットにおける前記農薬の総量が、前記乾燥したユニットの総重量の0.0004%から20%まで、0.01%から20%まで、0.05%から10%まで、または0.1%から1%までである請求項1〜5の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットにおける農薬対肥料の重量比が5×10−6:1から6×10−3:1までである請求項6〜8の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットにおける農薬対肥料の重量比は4.6×10−4:1である請求項6〜8の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農薬対前記肥料の重量比は6×10−3:1から1:1まで、1×10−2:1、または0.1:1から1:1までである請求項1または3〜5の何れか1項に記載のユニット。
- 1つ以上の農業用化学物質領域を含み、 乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、0.05:1から10:1まで、0.1:1から10:1まで、または0.5:1から5:1までである請求項1〜6の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットにおける前記農薬の総量が50mg未満である請求項1〜1の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットにおける前記農薬の総重量は、0.01mgから0.1mgまで、0.1mgから1mgまで、1mgから5mgまで、5mgから10mgまで、10mgから15mgまで、15mgから20mgまで、20mgから25mgまで、25mgから30mgまで、30mgから35mgまで、35mgから40mgまで、40mgから45mgまで、または45mgから50mg未満までである請求項14に記載のユニット。
- 前記農薬は、前記1つ以上の農業用化学物質領域内に存在する請求項1〜15の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農薬を含む前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で前記根発達領域に前記農薬を放出するように処方されている請求項16に記載のユニット。
- 前記肥料および前記農薬は、1つ以上の農業用化学物質領域内に一緒に存在する請求項1または4〜17の何れか1項に記載のユニット。
- 前記肥料および前記農薬は、それぞれ異なる農業用化学物質領域内に存在する請求項1または4〜17の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農薬は、1つ以上の根発達領域および農業用化学物質領域の外側の全体に拡散される請求項1〜19の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農薬は、殺虫剤、殺菌剤、殺線虫剤、または除草剤である請求項1〜20の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農薬は、フルエンスルホン、プロパモカルブ、フルトラニル、フルジオキソニル、アバメクチン、フルオピラム、またはオキサミルである土壌有害生物および病原体のための農薬である請求項1〜20の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農薬は、イミダクロプリド、またはアゾキシストロビンである請求項1〜20の何れか1項に記載のユニット。
- 2種類以上の農薬を含む請求項1〜23の何れか1項に記載のユニット。
- 前記2種類以上の農薬のうち少なくとも2種類は、少なくとも1つの農業用化学物質領域内に一緒に存在する請求項24に記載のユニット。
- 前記2種類以上の農薬のうち少なくとも2種類は、それぞれ異なる農業用化学物質領域内に存在する請求項24に記載のユニット。
- 前記2種類以上の農薬のうち少なくとも1種類は、1つ以上の根発達領域および農業用化学物質領域の外側の全体に拡散する請求項24に記載のユニット。
- 2種類以上の肥料を含む請求項4〜27の何れか1項に記載のユニット。
- 前記2種類以上の肥料のうち少なくとも2種類は、少なくとも1つの農業用化学物質領域に一緒に存在する請求項28に記載のユニット。
- 前記2種類以上の肥料のうち少なくとも2種類は、それぞれ異なる前記農業用化学物質領域内に存在する請求項28に記載のユニット。
- 2種類以上の肥料のうち少なくとも1種類は、前記ユニットが膨張したとき、中に含まれる前記肥料を一週間未満の期間に亘って放出するように処方された農業用化学物質領域内に存在する請求項28〜30の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットが初めて膨張する前、前記根発達領域は肥料または農薬を含まない請求項1〜31の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットが初めて膨張する前、前記根発達領域は肥料、農薬、または肥料および農薬を含む請求項1または4〜32の何れか1項に記載のユニット。
- 乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の重量比が0.05:1から0.32:1までである請求項1または4〜33の何れか1項に記載のユニット。
- 1つ以上の農業用化学物質領域を含み、乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、0.05:1から10:1まで、0.1:1から10:1まで、または0.5:1から5:1までである請求項1〜4の何れか1項に記載のユニット。
- 植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
i)1つ以上の根発達領域、および
ii)少なくとも1種類の農業用化学物質を含む1つ以上の農業用化学物質領域
を含み、
前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、前記少なくとも1種類の農業用化学物質を、制御された放出方式で前記根発達領域に放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の重量比は、0.12:1、0.14:1、または0.21:1であるユニット。 - 前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積は、少なくとも0.2mLである請求項1〜36の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積は、少なくとも2mLである請求項1〜36の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットが1%〜100%膨張したとき、前記根発達領域の総体積は、0.5mmの直径を有する根の少なくとも10mmを含むのに十分な大きさである請求項1〜38の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットは、0.1gから20gまでの乾燥重量を有する請求項1〜39の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットの前記農業用化学物質領域の総重量は、0.05グラムから5グラムまでである請求項1または3〜40の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットは、円柱形状、多面体形状、立方体形状、円盤形状、または球体形状である請求項1〜41の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農業用化学物質領域および前記根発達領域は隣り合っている請求項1または3〜42の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農業用化学物質領域は、前記ユニットの表面が前記根発達領域および前記農業用化学物質領域の両方によって形成されるように、前記根発達領域内に部分的に含まれる請求項1または3〜43の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットは、内側領域を囲む外側領域を含むビーズであり、前記根発達領域は前記外側領域を形成し、前記農業用化学物質領域は前記内側領域を形成している請求項1または3〜44の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットは、1つの根発達領域および1つの農業用化学物質領域を含む請求項1または3〜45の何れか1項に記載のユニット。
- 前記ユニットは、1つ以上の農業用化学物質領域を含む請求項1または3〜46の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域は、高吸収性ポリマー(SAP)を含む請求項1〜46の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域は、その重量の少なくとも約10、15、20、25、30、35、40、45、50、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、または1000倍の水を吸収することができる請求項48に記載のユニット。
- 前記根発達領域が膨張したとき、少なくとも約6mg/Lの溶存酸素が前記根発達領域に維持されるように、前記根発達領域が酸素透過性である請求項1〜49の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域は、完全に膨張したとき、膨張したアルギン酸塩または膨張した半合成CMCと同様、 少なくとも約70、75、80、85、90、95、または100%酸素透過性である請求項1〜46の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域は、エーロゲル、ハイドロゲルまたは有機ゲルを含み、前記ハイドロゲルは、任意にヒドロキシエチルアクリルアミドを含む請求項1〜51の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域は、更に、ポリマー、多孔性無機材料、多孔性有機材料、またはそれらの何れかの組み合わせを含む請求項1〜52の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域が膨張したとき、植物の根が前記根発達領域の内部で成長することができ、前記植物は任意に農作物植物体である請求項1〜53の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域が約1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、1%〜50%または5%〜50%膨張したとき、前記根発達領域の総重量は、前記農業用化学物質領域の総重量の少なくとも約2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100倍であるか、または100倍よりも大きい請求項1〜54の何れか1項に記載のユニット。
- 前記根発達領域は、合成ハイドロゲル、天然炭水化物ハイドロゲル、ペクチン若しくはタンパク質ハイドロゲル、天然の高吸収性ポリマー(SAP)、多糖SAP、半合成SAP、完全合成SAPまたはそれらの何れかの組み合わせ、或いはそれらの何れかの組み合わせを含み、前記根発達領域は、任意に前記根発達領域における酸素の量を増大させる少なくとも1つの酸素キャリアを含む請求項1〜55の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農業用化学物質領域は、有機ポリマー、天然ポリマー、または無機ポリマー、或いはそれらの何れかの組み合わせを含む請求項1または3〜56の何れか1項に記載のユニット。
- 前記農業用化学物質領域は、塗装系で部分的にまたは完全に被覆されており、前記塗装系は、任意に、前記根発達領域が膨張したとき、前記根発達領域に溶解し、前記塗装系は、任意に、前記農業用化学物質領域の全表面を覆っており、そうでなければ前記ユニットの表面に存在し、かつ前記農業用化学物質領域内の少なくとも1種類の農業用化学物質に対し不透過性である請求項1または3〜57の何れか1項に記載のユニット。
- 前記塗装系は、前記根発達領域が膨張したとき、前記農業用化学物質領域内の少なくとも1種類の農業用化学物質が前記根発達領域に溶解する速度を遅くする請求項58に記載のユニット。
- 植物を成長させる方法であって、前記植物が成長する栽培床に少なくとも1つの請求項〜60の何れか1項に記載のユニットを添加することを含む方法。
- 農業用化学物質に起因する環境への損害を低減する方法であって、植物の栽培床に少なくとも1つの請求項1〜54の何れか1項に記載のユニットを添加することによって前記植物の根に前記農業用化学物質を送達することを含む方法。
- 植物の根域内にあらかじめ設定された化学特性を持つ人工領域を作り出す方法であって、
i)前記植物の前記根域の栽培床に1つ以上のユニットを添加すること;または
ii)前記植物が成長していくと予想される、栽培床の予想根域に、1つ以上のユニットを添加すること
を含み、
前記1つ以上のユニットの少なくとも1つが、請求項1〜61の何れか1項で規定したユニットである方法。 - 植物に施肥する方法であって、前記植物が成長する栽培床に少なくとも1つの請求項1または4〜61の何れか1項に記載のユニットを添加することを含む方法。
- 植物を有害生物からから保護する方法であって、前記植物が成長する栽培床に少なくとも1つの請求項1〜61の何れか1項に記載のユニットを添加することを含む方法。
- 前記栽培床に添加された全ての前記ユニットに含まれる前記農薬の量は、葉面散布、土壌灌漑、地上散布、または土壌散布によって前記農薬を施用したときと同じ水準の有害生物防除を達成するのに必要であろう前記農薬の量よりも実質的に少ない請求項64に記載の方法。
- 栽培床1ヘクタール当たりに、300,000個から700,000個までのユニットが添加される請求項63〜65の何れか1項に記載の方法。
- 前記ユニットは、1.5gの肥料を含み、栽培床1ヘクタール当たりに、500,000個のユニットが添加される請求項63〜65の何れか1項に記載の方法。
- 前記ユニットは、土壌有害生物および病原体のための農薬を含み、栽培床1ヘクタール当たりに添加された前記の数のユニットは、100gから3000gまでの前記土壌有害生物および病原体のための農薬を含む請求項63〜67の何れか1項に記載の方法。
- 1植物体当たり4個〜20個の前記ユニットが栽培床に添加される請求項63〜68の何れか1項に記載の方法。
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