JP2021535062A - 植物成長培地用の栄養源 - Google Patents

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Abstract

植物成長培地用の栄養源が開示される。栄養源は、羽毛粉、ダイズ粉、および任意で堆肥を含む。このような栄養源を含む植物成長培地は、望ましい栄養放出プロファイルおよび有利な植物成長を示す。栄養源およびこのような栄養源を含有する植物成長培地を作製および使用する方法が、さらに開示される。【選択図】図４

Description

関連出願への相互参照
[0001]本出願は、２０１８年８月３０日出願の「植物成長培地用の栄養源」と題された米国仮特許出願第６２／７２５，２０８号、および２０１９年６月２４日出願の「植物成長培地用の栄養源」と題された米国仮特許出願第６２／８６５，６７４号の優先権を主張し、それぞれの全体において参照により本明細書に各出願を組み込む。
技術分野
[0002]本開示は、一般に、植物成長培地用の栄養源に関する。栄養源は、望ましい栄養放出プロファイルを示し、望ましい植物成長を促進する。
[0003]植物成長培地は、例えば、栄養源を含有する園芸用土および鉢植え用混合物であるが、栄養や灌漑の効果を、培地に根付いた植物にもたらすことにより植物の成長を促進する。植物成長培地は、一般に、様々な肥料などの栄養源を含んで、植物に栄養を供給する。しかし、公知の栄養源と比較して、植物の安全性の向上、植物の成長の亢進、および栄養の送達の向上を示す、植物成長培地用の改良された栄養源を提供することが望ましい。
[0004]一態様によると、栄養源は、羽毛粉およびダイズ粉中の窒素の重量で約１：３の比〜約３：１の比で、羽毛粉およびダイズ粉を含む。
[0005]別の態様によると、栄養源は、羽毛粉およびダイズ粉中の窒素の重量で約１：３の比〜約３：１の比での羽毛粉およびダイズ粉、ならびに堆肥を含む。栄養源は、約８週間以内に、植物可給性窒素（ｐｌａｎｔ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ）として利用可能な全窒素の約４０％以上を放出する。
[0006]別の態様によると、栄養源は、羽毛粉および魚粉中の窒素の重量で約１：３の比〜約３：１の比で、羽毛粉および魚粉を含む。
[0007]植物成長培地中の様々な例の栄養源の無機態窒素の累積放出量を表すグラフを示す。 [0008]図１の植物成長培地中の例の栄養源の累積土壌ｐＨを表すグラフを示す。 [0009]図３Ａから３Ｃは、図１および２の例の植物成長培地で成長させたトマト草木を示す写真である。 [0010]例の植物成長培地の植物可給性窒素の累積放出量を表すグラフを示す。 [0011]例の植物成長培地中のラディッシュ草木およびマリーゴールド草木の植物成長を示す写真である。 [0012]いくつかの例の植物成長培地での、窒素の硝酸塩（nitrate）への変換率を表すグラフを示す。 [0013]２つの例の植物成長培地での施用の９０〜１０９日後に放出された、植物可給性窒素の量を表す棒グラフを示す。 [0014]異なるレベルの補助的な有機硝酸塩を伴う毒性土壌における、植物の成長を示す写真である。 [0015]植物成長に対するカリウムレベルの効果を評価する、温室バイオアッセイの写真である。 [0016]様々な例の植物成長培地で成長する、トマト草木の成長を比較する写真である。
[0017]基本組成物と合わせて、望ましい栄養放出プロファイルおよび植物の成長の向上を示す植物成長培地を形成することができる栄養源は、本明細書に記載される。栄養源は、羽毛粉、ダイズ粉または魚粉、および任意で堆肥を含む。このような成分の組合せを含む栄養源は、栄養の相乗的な放出を示すこと、およびいずれかの構成成分単独での使用と比較して、または公知の有機性植物成長培地の栄養源と比較する場合、植物の成長の向上をもたらすことが予想外に発見された。ある特定の態様において、栄養源は、有機性栄養源であり得る。
[0018]理解されるように、本明細書に記載の栄養源の個々の成分（例えば、羽毛粉、ダイズ粉または魚粉、および堆肥）は、一般に知られている。しかし、羽毛粉およびダイズ粉の記載した組合せで得られる植物の成長および栄養の効果は、驚くべきもので予期外のものだった。理論に束縛されるものではないが、羽毛粉およびダイズ粉の組合せは、栄養放出の相乗効果、土壌のｐＨ緩衝、およびアンモニウム毒性の低下の予想外の組合せを通して本明細書で観察される効果をもたらすことができると考えられる。土壌または堆肥のいずれかに存在する微生物は、植物成長培地に含まれる場合、羽毛粉およびダイズ粉中の栄養の分解をさらに促進し、このような栄養を植物に利用可能とすることができる。
[0019]多種多様な羽毛粉およびダイズ粉の化合物は、羽毛粉およびダイズ粉の誘導体を含む、本明細書に記載の植物成長培地の栄養源に好適であり得る。理解されるように、羽毛粉は、高温高圧下で家禽の羽毛をレンダリングし、次いで羽毛を粒子に粉砕することにより一般に生成される肥料である。ダイズ粉は、ダイズ油を取り除いた後のダイズの残渣から形成される。典型的には、ダイズ粉は、任意の残存する有機化合物を変性させるために、熱処理される。
[0020]羽毛粉およびダイズ粉の両方ともに、温度のみまたは圧力のみを使用して加工する場合、有機肥料であり得る。有機性の羽毛粉およびダイズ粉の栄養は、有機性の鉢植え用土混合物をこのような栄養を使用して形成することができるので、ある特定の態様において望ましい可能性がある。しかし、ある特定の態様において、非有機性の羽毛粉またはダイズ粉は、あるいは、好適であり得る。非有機性の羽毛粉およびダイズ粉の例は、羽毛粉およびダイズ粉の加水分解物のような、工業用化学薬品または溶媒を使用して加工した羽毛粉およびダイズ粉を含む。ある特定の態様において、好適な羽毛粉およびダイズ粉の化合物は、羽毛粉およびダイズ粉から生成される任意の誘導体化合物、またはこのような粉体の前駆体成分をさらに含むことができる。例えば、好適な羽毛粉およびダイズ粉の誘導体化合物は、羽毛粉およびダイズ粉の加水分解物、ならびに家禽の羽毛またはダイズに由来する他の前処理された粉体を含むことができる。
[0021]ある特定の態様において、本明細書に記載の植物成長培地の栄養源に好適な羽毛粉組成物は、約１３％以上の総窒素含量、および約６％以下の水分レベルを有し得る。ある特定の態様において、羽毛粉は、粒状（例えば、ペレット）であり得る。例えば、このようなある特定の態様における好適な羽毛粉の小粒は、９５％以上の羽毛粉が１２ＵＳメッシュを通過すること、約７０％以上の羽毛粉が１８ＵＳメッシュを通過するが７０ＵＳメッシュ上に保持されないこと、ならびに、５％未満の物質が７０ＵＳメッシュを通過することが可能である、粒子サイズ分布を有し得る。
[0022]理解されるように、羽毛粉は、窒素を植物が容易に利用できるようにしない、緩効性の窒素源である。本明細書に記載の栄養源を含む植物成長培地は、窒素がより容易に植物に利用可能であるように、この緩効性の窒素を、植物可給性窒素の化合物（例えば、アンモニウム化合物（ＭＵ）および硝酸化合物（ＮＯ３））に望ましく変換することができることが発見された。羽毛粉単独と異なり、本明細書に記載の栄養源中の植物可給性窒素は、農学的な最大の効果のために所望の期間にわたって放出され得る。
[0023]ある特定の態様において、本明細書に記載の栄養源に好適なダイズ粉組成物は、約７％以上の総窒素含量、１％以上の総リン源含量、および約２％以上の総カリウム源含量を有し得る。理解されるように、リンおよびカリウムは、例えば、それぞれＰ２Ｏ５およびＫ２Ｏのような任意の好適な形態で見出すことができる。ダイズ粉組成物の好適な水分レベルは、約６％以下であり得る。ある特定の態様において、ダイズ粉は、粒状であり得、９５％以上のダイズ粉が６ＵＳメッシュを通過すること、約３５％以上のダイズ粉が１８ＵＳメッシュを通過するが７０ＵＳメッシュは通過しないこと、ならびに、約１０％以上のダイズ粉が７０ＵＳメッシュを通過することが可能である、粒子サイズ分布を有し得る。
[0024]理解されるように、ダイズ粉は、窒素を迅速に植物に利用可能とする、速効性の窒素源である。しかし、ダイズ粉単独により放出される植物可給性窒素は、窒素の放出が植物にとって迅速すぎて窒素から最大の効果を得ることができないので、最適な農学的な効果をもたらすことはできない。加えて、栄養源のみとしてダイズ粉を使用することは、望ましくないｐＨ変化のような他の弊害をさらに示す。本明細書に記載の栄養源は、ダイズ粉単独より遅く、羽毛粉単独より早い、望ましい農学的な放出プロファイルをもたらすことができる。
[0025]一般に、羽毛粉およびダイズ粉は、様々な量で一緒にブレンドして、本明細書に記載の栄養源を形成することができる。例えば、ある特定の態様において、植物成長培地の栄養源は、約２５％〜約７５％の羽毛粉および約２５％〜約７５％のダイズ粉を含み得る。比として表すと、植物成長培地は、約１：３の比〜約３：１の比で、または、約１：３〜約３：１の比の間の整数値を有する任意の範囲、例えば、約１：１〜約３：１の比、もしくは約３：２の比で、羽毛粉およびダイズ粉を含み得る。本明細書で使用する場合、全ての比は、２つ以上の成分の窒素重量の比較を表す。
[0026]ある特定の態様によると、本明細書に記載の栄養源を含む植物成長培地は、有機性植物成長培地であり得る。本明細書で使用する場合、「有機性」とは、植物成長培地の成分の実質的に全てが、動物性物質、動物排泄物、および植物性物質の１つまたは複数に由来することを意味する。有機性植物成長培地は、ハーバー法で生成されるアンモニアのような、化学合成法で生成される栄養を実質的に含まない。本明細書で使用する場合、「実質的に含まない」とは、成分が、約１重量％以下で含まれるか、または、別の成分の意図せずに追加された副生成物としてのみ含まれることを意味する。しかし、理解されるように、本明細書に記載の植物成長培地は、あるいは、有機性植物成長培地ではないが、有機性栄養源を含むことができる。
[0027]ある特定の態様において、本明細書に記載の栄養源は、あるいは、非有機性の羽毛粉または非有機性のダイズ粉のような非有機性成分を使用して調合することができる。加えて、またはあるいは、植物成長培地の他の成分もまた、非有機性の湿潤化剤のような非有機性であり得る。さらに理解されるように、有機性または非有機性の羽毛粉およびダイズ粉を使用して、化学合成法で生成したアンモニアまたは尿素ホルムアルデヒド生成物のような成分で形成される非有機性または「従来の」植物成長混合物を向上させる。
[0028]理解されるように、有機性栄養源を含有する植物成長培地は、典型的には、高い配合レベルの窒素により、このような有機性植物成長培地がアンモニウム毒性を示すようになるので、比較的低濃度の窒素を含む。本明細書に記載の栄養源を使用することは、対照的に、栄養源が有機性の場合でさえ、好ましい栄養放出プロファイルにより、アンモニウム毒性が生じることなく、高い配合レベルの窒素を有する植物成長培地の形成を可能にする。高い配合レベルの窒素とは、窒素が、比較的高濃度で含まれるか、または、大量の栄養を施用することができることを意味し得る。ある特定の態様において、植物成長培地は、１立方ヤード当たり約１．５ポンドの窒素以下の割合で施用することができる。例えば、植物成長培地は、１立方ヤード当たり０．５ポンドの窒素、１立方ヤード当たり約０．７５ポンドの窒素、１立方ヤード当たり約１ポンドの窒素、１立方ヤード当たり約１．２５ポンドの窒素、または、１立方ヤード当たり約１．５ポンドの窒素の割合で施用することができる。ある特定の態様において、羽毛粉およびダイズ粉は、植物成長培地に含有される窒素の全てを実質的に供給し得る。
[0029]本明細書に記載の植物成長培地は、栄養源としての羽毛粉およびダイズ粉の組合せが、有機態窒素のＮＨ４への変換に典型的には関連するｐＨを増加させることなく、所望の期間にわたって植物可給性窒素（例えば、アンモニウム化合物（ＮＨ４）および硝酸化合物（ＮＯ３））を放出すると考えられるので、高い配合レベルの窒素を含み得ると考えられる。
[0030]ある特定の態様において、植物成長培地の栄養源中の羽毛粉およびダイズ粉の組合せは、約６０日以上の期間、約９０日以上の期間、および／または約１１０日以上の期間にわたって植物可給性窒素を放出することができる。対照的に、鶏敷料のような、単一の窒素源のみを含む比較植物成長培地は、９０日以上で農学的な反応を維持するのに必要なレベルでの植物可給性栄養の放出を持続することができない。本明細書で使用する場合、農学的な反応とは、十分な栄養を放出して、植物の成長を引き起こすことを意味する。
[0031]加えて、記載した栄養源を含む植物成長培地は、羽毛粉またはダイズ粉のいずれかを個別に含む植物成長培地より多い量の植物可給性窒素を放出することができる。当業者は、この相乗効果を予想または認識していないが、むしろ、羽毛粉およびダイズ粉をブレンドすることが、羽毛粉およびダイズ粉により個別に放出される植物可給性窒素の加重平均と本質的に同等の量の植物可給性窒素を放出すると予期しているはずである。
[0032]ある特定の態様において、植物成長培地に好適な栄養源は、あるいは、魚粉および羽毛粉の組合せを含み得る。魚粉および羽毛粉の組合せは、全植物可給性窒素の望ましい放出を予想外に示すことが見出されている。例えば、ある特定の態様において、５０％の魚粉および５０％の羽毛粉の組合せは、加えた全窒素の百分率として約５４．９％の窒素の植物可給性窒素の放出を示すことが見出されている。理解されるように、魚粉は、一般に、魚の加工により形成され、加工によって有機性または非有機性であり得る。有機性植物成長培地は、有機性の魚粉を選択する場合に形成することができる。ある特定の態様において、好適な栄養源は、魚粉、羽毛粉、およびダイズ粉の組合せを含み得る。
[0033]ある特定の態様において、本明細書に記載の栄養源は、堆肥をさらに含むことができる。土壌の有機物の増加のような、堆肥を含むことに関連する通常の農学的な効果に加えて、羽毛粉、ダイズ粉、および堆肥の組合せは、栄養放出の動態をさらに向上させ、植物成長培地のｐＨを緩衝し、植物成長を向上させることができる。
[0034]例えば、羽毛粉およびダイズ粉と組み合わせて栄養源中に堆肥を含むことは、無機化速度を高め、有機態窒素の硝酸塩への変換をより迅速にすることができる。ある特定の態様において、１０％の窒素、２％のリン源含量、および２％のカリウム源含量を含む栄養源は、栄養源が有機性の場合でさえ、約２週間の期間にわたって窒素を硝酸塩に変換することができる。理解されるように、羽毛粉単独のような典型的な有機性栄養源は、有機態窒素を硝酸塩に変換するために３〜４週間必要とし得る。加えて、本明細書に記載の栄養源は、他の公知の栄養源より多い量の窒素を硝酸塩に変換することができ、より長い期間（例えば、ある特定の態様において約９０日以上）、このような窒素を硝酸塩に変換することができる。ある特定の態様において、堆肥を含むことで、アンモニウム毒性を下げることもできる。
[0035]ある特定の態様において、羽毛粉、ダイズ粉、および堆肥の組合せを含有する栄養源は、植物成長培地のｐＨを緩衝することができる。理解されるように、有機性栄養源を含有する植物成長培地は、典型的には、施用の約７日後、ｐＨの上昇（例えば、アルカリ度の増加）を示す。本栄養源は、このようなｐＨ変化を緩衝することができ、約３週間以上の期間、約６〜約６．５の安定したｐＨを維持することができる。ある特定の態様において、本明細書に記載の植物の栄養源は、植物成長培地が約３週間以上の期間、約６．２〜約６．４の安定したｐＨを維持することを可能にする。ある特定の態様において、本明細書に記載の栄養源は、ｐＨの急上昇を、１０％未満のｐＨの急上昇に最小化することができる。例えば、栄養源は、ｐＨの急上昇を、７日目で５％の急上昇、および１４日目で２％の急上昇に最小化することができる。
[0036]理解されるように、本明細書に記載の栄養源を含有する植物成長培地は、このような植物成長培地で成長させる植物の成長を改善することができる。
[0037]一般に、十分に成熟していることを示す様々な堆肥は、本明細書に記載の栄養源に好適であり得る。理解されるように、堆肥の成熟は、いくつかの方法で測定することができる。例えば、ある特定の態様において、堆肥の成熟は、性能および成熟のバイオアッセイを使用して評価することができる。バイオアッセイは、半分が堆肥を与えられ、半分は「養分を与えられない」、トマトの作物を成長させる性能のスクリーニングを含む。堆肥には、バイナリー（＋／−）評価が割り当てられ、堆肥を伴うトマトの乾燥重量が養分を与えない対照より著しく高い場合に陽性の表示が割り当てられる。バイオアッセイはまた、成熟のスクリーニングとして発芽試験も実施する。堆肥サンプルは、発芽率が養分を与えない対照より著しく低くない場合には、陽性スコアが定量的に割り当てられる。性能スクリーニングおよび成熟スクリーニングに基づいて、堆肥の適合性を決定することができる。
[0038]ある特定の態様において、堆肥の適合性および成熟は、あるいは、市販の試験で決定することができる。例えば、Ｓｏｌｖｉｔａ（登録商標）堆肥試験は、Ｓｏｌｖｉｔａ Ｍａｔｕｒｉｔｙ指標スコアをもたらす。６以上のＳｏｌｖｉｔａ Ｍａｔｕｒｉｔｙスコアは、本明細書において成熟堆肥とみなされる。
[0039]堆肥を含む栄養源の態様において、堆肥は、約１体積％〜約８００体積％で、または、例えば、約１体積％〜約７０体積％、約１体積％〜約５０体積％、約１体積％〜約３０体積％、約１体積％〜約２５体積％、約１．５体積％〜約１５体積％、約２体積％〜約１０体積％などを含む、約１体積％〜約８０体積％の範囲の任意の整数で、栄養源を含むことができる。
[0040]栄養源に堆肥を含むある特定の態様において、栄養源を含む植物成長培地は、約５重量％〜約１５重量％の窒素、または、例えば、１０重量％の窒素を含む、約５重量％〜約１５重量％の範囲の整数値を有する任意の範囲の窒素を含むことができる。ある特定の態様において、本明細書に記載の栄養源は、約７％〜約１５％の窒素、約０．５％〜約４％のリン源、および約０．５％〜約４％以上のカリウム源を含むことができる。
[0041]ある特定の態様において、栄養放出速度の向上、アンモニウム毒性の低下、およびｐＨ緩衝を含む、堆肥の効果は、微生物または他の生物学的刺激剤（ｂｉｏｓｔｉｍｕｌａｎｔ）を代替的に含むことにより達成することができる。
[0042]ある特定の態様において、本明細書に記載の栄養源は、追加成分をさらに含むことができる。例えば、ある特定の態様において、栄養源は、硝酸ナトリウムのような有機硝酸塩をさらに含むことができる。硝酸ナトリウムに加えて、好適な有機硝酸塩の追加例は、硝酸カリウム、ミミズの排泄物、コウモリのグアノ、鳥のグアノ、セロリ粉末、家禽の敷料、魚粉／粉末、魚汁、および海藻を含むことができる。ある特定の態様において、栄養源は、加えて、またはあるいは、追加のカリウムを含むことができる。
[0043]硝酸ナトリウムのような有機硝酸塩を含む栄養源は、アンモニウム毒性に対する安全性が高いことを示し得る。ある特定の態様において、好適な硝酸ナトリウムは、チリ硝石（ＮａＮＯ３）である。有機硝酸塩源を含む栄養源は、全体の窒素レベルの百分率として硝酸塩を含むことができる。例えば、窒素源として羽毛粉およびダイズ粉のブレンド（例として５０：５０ブレンドなど）を含む植物成長培地に対して、約５％〜約２０％の窒素は、約１５％のような、約５％〜約２０％の任意の整数の量を含む硝酸ナトリウム由来であり得る。
[0044]本明細書に記載の栄養源中にカリウムを含むことは、アンモニウム毒性に耐える植物成長培地の安全性を高めることができることも発見された。特に、栄養源中のカリウムのレベルを上昇させることで、Ｎ−Ｐ−Ｋ比を最適化することができ、アンモニウム毒性に対する緩衝物をもたらし得ることが見出されている。ある特定の態様において、カリウムは、約３重量％以上で、ある特定の態様においては、約４重量％以上で、ある特定の態様においては、約７重量％以上で、ある特定の態様においては、約１０重量％以上で、および、ある特定の態様においては、約１２重量％以上で、栄養源に含まれ得る。
[0045]本明細書に記載の栄養源は、様々な異なる植物成長培地に含まれるのに好適であり得る。具体的には、栄養源は、好適な組成物と合わせて、園芸用土および鉢植え用土、土壌改良材、播種マルチ、花卉および野菜の畝間被覆用途、ならびに鉢植え用混合物を形成することができる。理解されるように、このような植物成長培地は、栄養源を、適切な基本組成物（例えば、土壌、播種マルチなど）と合わせることにより形成することができる。ある特定の態様において、好適な基本組成物は、当該技術分野で公知の任意の物質で形成することができる。例えば、好適な基本組成物は、ミズゴケ、樹皮粉、パーライト、樹皮粉、ユッカ、ココピート、および他の有機系化合物で形成することができる。ある特定の態様において、鉢植え用混合物は、土壌を実質的に含まない。他のある特定の態様において、庭の土壌のような土壌を含むことができる。ある特定の態様において、栄養源は、基本組成物を伴わずに製造され得る。
[0046]ある特定の態様において、本明細書に記載の栄養源は、あるいは、粒状の基本組成物と合わせることができる。例えば、ある公知の粒状の植物成長培地は、栄養源として鶏敷料を含むことができる。本明細書に記載の栄養源（例えば、羽毛粉、ダイズ粉、および任意で堆肥の組合せ）は、このような植物成長培地の鶏敷料に置き換わることができる。ある特定の態様において、本明細書に記載の植物成長培地は、鶏敷料を全く含まなくてもよい。
[0047]理解されるように、植物成長培地は、追加成分を含むことができる。このような追加成分は、実質的に改変されなくてもよい。例えば、界面活性剤（または湿潤化剤）、生物学的刺激剤、微生物、および他の生物活性物質は、実質的に改変することなく、様々な態様において植物成長培地中に含むことができる。ある特定の態様において、植物成長培地のｐＨは、公知のｐＨ調整剤を含むことで、当該技術分野で公知の通り、改変され得る。例えば、石灰石を添加して、約５〜約５．５のｐＨを有する植物成長培地を形成することができる。
[0048]追加成分および植物成長培地についての詳細は、米国特許第４，０８８，５２８号；米国特許第４，１８５，６８０号；米国特許第５，２６９，６３４号；米国特許第５，４１３，６１８号；米国特許第５，５４２，９６２号；米国特許第５，５６７，２２０号；米国特許第５，９７６，２１１号；米国特許第５，９００，０３８号；米国特許第８，０２４，８９０号；米国特許第６，７１１，８５０号；欧州特許ＥＰＯ９２３８５４号；ならびに、ＰＣＴ出願ＷＯ９９／５７０７９号およびＷＯ９９／５７０８０号に開示され、その各々は、参照により本明細書に組み込まれる。
[0049]本明細書で評価される例の植物成長培地は、各々、８５％のミズゴケ、１５％のパーライト、および微量の界面活性剤で形成される基本組成物を含有した。植物成長培地は、石灰石を添加して、ｐＨを約５〜約５．５に調節した。植物に施用した場合、植物成長培地は、１立方ヤード当たり１ポンドの窒素の割合で施用した。試験した全ての栄養放出は、７０°Ｆ（２１℃）の温度で実施した。理解されるように、栄養放出は、７０°Ｆより高い温度でより早く、７０°Ｆより低い温度でより遅く起こる。
[0050]表１は、例の植物成長培地の栄養源を示す。栄養源、および８週間後の、添加された全窒素の割合としての、放出された植物可給性窒素の全量が、示される。実施例の各々は、同量の全窒素を添加することにより正規化した。実施例３および４は、各々が、有機性羽毛粉および有機性ダイズ粉の組合せを栄養源として含み、望ましい植物成長特性を示したので、発明実施例とみなされる。
Figure 2021535062
[0051]表１で表される通り、発明実施例３および４は、比較例１および２より多くの量の植物可給性窒素を放出した。
[0052]図１は、異なる栄養源で形成されるある特定例の植物成長培地の栄養放出効果を表すグラフを示す。具体的には、図１は、栄養源を含まない対照、粒状の羽毛粉ペレットを含む栄養源、粒状のダイズ粉ペレットを含む栄養源、ならびに、粒状の羽毛粉および粒状のダイズ粉の５０％／５０％ブレンドを含む栄養源の累積窒素放出量を示す。
[0053]図１で表される通り、粒状の羽毛粉および粒状のダイズ粉の５０％／５０％ブレンドを含む栄養源は、予期されたものより多くの窒素の放出を予想外に示した。具体的には、羽毛粉およびダイズ粉の相乗効果は、羽毛粉またはダイズ粉単独より多く、羽毛粉およびダイズ粉の個別に予期される重量平均より高く、放出された窒素をもたらした。粒状の羽毛粉および粒状のダイズ粉の５０％／５０％ブレンドを含む栄養源は、羽毛粉と５０％／５０％の比で混合しているにもかかわらず、ダイズ粉単独と少なくとも同程度の無機態窒素の放出を示した。
[0054]図２は、図１に示される植物成長培地の土壌ｐＨを表すグラフを示す。図２のグラフに表される通り、栄養源としての羽毛粉およびダイズ粉の組合せは、７日目におけるｐＨの急上昇をちょうど６．８のｐＨに緩衝した一方、他の栄養源を伴う他の例の植物成長培地は、７．５のｐＨに達した。栄養源としての羽毛粉およびダイズ粉の組合せにより示された緩衝されたｐＨは、植物の安全性の向上をもたらす。図２に示される土壌ｐＨは、あるいは、表２に示される。
Figure 2021535062
[0055]図３Ａ〜３Ｃは、図１および２に関連しており、栄養源としてダイズ粉ペレット（図３Ａ）、栄養源として羽毛粉ペレット（図３Ｂ）、ならびに、栄養源として羽毛粉ペレットおよびダイズ粉ペレットの５０％／５０％ブレンド（図３Ｃ）を含む植物成長培地で成長させたトマト草木の写真を示す。図３Ａ〜３Ｃの各々のプラスチックの鉢および背景の壁は、比較に役立てるために同一である。図３Ａ〜３Ｃに表される通り、栄養源として羽毛粉ペレットおよびダイズ粉ペレットの組合せは、明らかに、最も大きなトマト草木の成長をもたらし、図３Ｃは、より高い高さおよびより大きな体積の両方を有するトマト草木を視覚的に示す。図３Ａおよび３Ｂは、対照的に、視覚的な高さおよび視覚的な体積が両方ともにより小さいトマト草木を示す。
[0056]図３Ａ〜３Ｃの植物成長を、地上部の植物成長の総体積を占める成長指標を使用して定量的にも測定した。栄養源としてダイズ粉で成長させた植物（例えば図３Ａ）の平均成長指標は、６２．８３であり、栄養源として羽毛粉ペレットで成長させた植物（例えば図３Ｂ）の平均成長指標は、６２．９２であり、栄養源としてダイズペレットおよび羽毛粉ペレットの５０％／５０％ブレンドで成長させた植物（例えば図３Ｃ）の平均成長指標は、７１．４２だった。ダイズペレットおよび羽毛粉ペレットの５０％／５０％ブレンドを伴う栄養源の平均成長指標は、図３Ａおよび３Ｂにおける単一の有機性栄養源のいずれと比較しても、統計的に有意に高い。
[0057]表３は、実施例植物成長培地の栄養源のさらなる例を示す。羽毛粉またはダイズ粉以外の栄養源が農学的な効果をもたらすかどうかを決定するために、表３において評価した栄養源は、羽毛粉、骨粉、ダイズ粉、およびアルファルファ粉の組合せを含む。加えて、表３はまた、ダイズ粉の羽毛粉に対する異なる重量比を有する栄養源を含む、実施例植物成長培地も含む。カラム浸出データを使用する、７２日間にわたって放出された全植物可給性窒素（例えば、放出されたＮＨ４窒素およびＮＯ３窒素）は、栄養源における全窒素の割合として、表３にさらに示される。
[0058]実施例９〜１１は、各々が、羽毛粉およびダイズ粉の組合せを栄養源として含み、望ましい植物可給性窒素の放出を示したので、発明実施例とみなされる。
Figure 2021535062
[0059]表３に示される通り、ダイズ粉および羽毛粉の両方の組合せを含む、発明実施例９〜１１は、植物可給性窒素の望ましい放出を示した。
[0060]図４は、実施例８〜１２の窒素放出プロファイルを表すグラフを示す。図４に示される通り、羽毛粉を含む栄養源が、比較的遅い速度で植物可給性窒素を放出する一方で、ダイズ粉を含む栄養源は、比較的早い速度で植物可給性窒素を放出する。発明実施例９、１０、および１１は、それぞれ２５％のダイズ粉および７５％の羽毛粉；５０％のダイズ粉および５０％の羽毛粉；ならびに７５％のダイズ粉および２５％の羽毛粉を含み、最も望ましい農学的な放出プロファイルでの窒素放出プロファイルを示した。羽毛粉またはダイズ粉単独のいずれより良好だった望ましい窒素放出プロファイルに加えて、発明実施例９〜１１はまた、相乗効果を示す、予期したより多くの量の植物可給性窒素（例えば、羽毛粉およびダイズ粉の個別の植物可給性窒素の加重平均より多い）を放出し、予期したｐＨの急上昇を低減した（図２に示される通り）。
[0061]図５は、栄養源として羽毛粉、ダイズ粉、および任意で堆肥を含む、植物成長培地で成長させたラディッシュ草木およびマリーゴールド草木の植物成長を表す写真を示す。植物成長培地は、１立方ヤード当たり０．９６ポンドの窒素の割合で施用した。模式的に、堆肥を伴わずに成長させたマリーゴールドは、３つの鉢のうち２つでは成長せず、第３の鉢でわずかに発芽しただけであった。堆肥を伴って成長させたマリーゴールドは、対照的に、葉の展開を示す３つの鉢の各々で、実質的により多く成長することを示した。堆肥を伴わないラディッシュの成長は、３つの鉢のうち２つでわずかに成長し、初期段階の葉形成を示した。堆肥を伴って成長させたラディッシュは、実質的により発達した展葉を示し、３つの鉢全てで実質的により大きな葉であった。
[0062]図５に表される通り、栄養源に堆肥を含むことは、アンモニウム毒性を著しく低下させ、その結果、より大きく植物は成長した。
[0063]図６は、所定の日数の後に放出される窒素の百分率を示すことにより、堆肥を含有する栄養源の栄養放出動態における変化をさらに表すグラフを示す。図６について、植物成長培地の各々は、羽毛粉、ダイズ粉、および任意で堆肥で形成される栄養源を含んだ。
[0064]図６は、栄養源に堆肥を含むことが、窒素の硝酸塩への変換率を高めることを示す。理解されるように、公知の栄養源で形成される比較植物成長培地は、硝酸塩への変換が遅く、効果は短く、硝酸塩はより少量であることを示す。
[0065]図７は、実施例１３および１４についての、施用の９０日〜１０９日後の間に放出された、植物可給性窒素の詳細を示す棒グラフを示す。実施例１３は、１０−２−２のＮ−Ｐ−Ｋ比を有する、羽毛粉およびダイズ粉の５０／５０ブレンドで形成される栄養源を含む植物成長培地である。実施例１４は、栄養源として鶏敷料を含む。
[0066]図７に示される通り、発明実施例１３は、鶏敷料の植物成長培地による０．５％未満の植物可給性窒素の放出と比較して、施用の９０日〜１０９日後に、約５．５％の植物可給性窒素を放出した（実施例１４）。このような意味のある植物可給性窒素の放出は、本明細書に記載の栄養源を含む植物成長培地が、長持ち肥料として作用することができ、約１２週間を超えて肥料を供給することができることを示す。比較有機性植物成長培地は、実施例１４で示される通り、１２週目に意味のある農学的な効果を示さない。
[0067]図８は、毒性レベルの純粋な羽毛粉（１立方ヤード当たり１．０ポンドのＮ）で成長させた植物の写真を示す。全窒素の百分率として、異なる量のチリ硝石が、植物成長混合物中に含まれた。写真に示される通り、チリ硝石を含むことは、３つのうち１つの鉢のみで植物の発芽を示す、純粋な羽毛粉により引き起こされるアンモニウム毒性を、著しく低下させた。高レベルのチリ硝石は、植物の成長量を改善した。２．５％のチリ硝石では、１つの鉢のみで発芽を示したが、開花を示した。全窒素の５％までチリ硝石を増加すると、３つの鉢全てが、植物成長を示し、１つの植物では開花した。１０％のチリ硝石の全窒素配合では、３つの植物が開花した。１５％のチリ硝石の全窒素配合では、３つの植物が開花し、１０％のチリ硝石配合レベルでの植物より大きい成長を示した。最後に、チリ硝石由来の２０％の窒素で成長させた植物は、最良の成長を示し、３つの植物全てが開花し、バイオアッセイにおいて成長させたいずれの他の植物よりもサイズが大きかった。
[0068]図９は、マリーゴールド草木およびペチュニア草木での、１０週間の温室バイオアッセイの結果の写真を示す。図９に示される調合は、表４で報告される有機性羽毛粉、天然リン、およびカリの量を使用して調合した。
Figure 2021535062
[0069]図９において撮影されたバイオアッセイは、播種の５週間後（収穫途中）、および１０週間後（収穫終了）の、９つのマリーゴールド草木および９つのペチュニア草木の成長を示す。５週目で、マリーゴールド草木の各々は、発芽を示し、カリウムの配合レベルの各増加に伴ってサイズがわずかに大きくなる。しかし、１０週目で、高カリウムで成長させたマリーゴールド草木のみが枯れなかった。ペチュニア草木は、５週目のマリーゴールド草木と類似の傾向を示し、カリウムの配合レベルの各増加に伴ってサイズがわずかに大きくなった。１０週目で、ペチュニア草木の各々は、枯れなかったが、カリウムの配合レベルの各増加に伴ってサイズが著しく大きくなった。
[0070]バイオアッセイの結果に示される通り、高レベルのカリウムは、Ｎ−Ｐ−Ｋ比を最適化し、アンモニウム毒性に対して保護した。
[0071]図１０は、様々な植物成長培地の施用の７日後のトマト草木の写真を示す。図１０の植物成長培地は、具体的には、以下の栄養源を含む：養分を与えない対照；羽毛粉およびダイズ粉、チリ硝石、ならびに追加のカリウムの５０／５０ブレンド（実施例１５）；従来の植物成長培地（実施例１６）；ならびに、市販の有機性植物成長培地（実施例１７）。
[0072]図１０に示される通り、対照のトマト草木は、ほとんど成長しない。実施例１５の植物成長培地で成長させたトマト草木は、大幅な成長を示し、４つのトマト草木全てのうち、最も高く、最も大きい体積をともに達成した。実施例１６の植物成長培地で成長させたトマト草木は、実施例１５の植物成長培地で成長させたトマト草木と類似のサイズだったが、高さ、体積ともにわずかに小さかった。逆に、実施例１７の植物成長培地で成長させたトマト草木は、対照の植物成長培地で成長させたトマト草木と類似のサイズだった。
[0073]図１０の写真で示される通り、本明細書に記載の栄養源を含む植物成長培地（例えば実施例１５）は、他の有機性植物成長培地（実施例１７）と比較して優れた農学的な性能を示すことができ、従来の植物成長培地（実施例１６）に匹敵する農学的な性能を示すことができる。図１０は、加えて、本明細書に記載の栄養源を含む植物成長培地（例えば実施例１５）が、急速に作用し、植物可給性窒素の即時放出により７日未満で望ましい植物成長を生じ得ることを示す。
[0074]本明細書で使用する場合、全ての百分率（％）は、全組成物の重量パーセントであり、別段の指示がない限り、重量／重量％、％（ｗ／ｗ）、ｗ／ｗ、ｗ／ｗ％、または単に％とも表現される。
[0075]本明細書に開示される寸法および値は、記載した正確な数値に厳しく制限されるものとして理解すべきではない。代わりに、別段の定めがない限り、このような各寸法は、記載した値、およびその値周辺の機能的に等価な範囲の両方を意味することを意図する。
[0076]本明細書全体にわたって記載されるあらゆる最大数値限定は、より小さいあらゆる数値限定を、あたかにそのようなより小さい数値限定が本明細書に明示的に記載されているかのように含むと理解すべきである。本明細書全体にわたって記載されるあらゆる最小数値限定は、より大きいあらゆる数値限定を、あたかもそのような大きい数値限定が本明細書に明示的に記載されているかのように含む。本明細書全体にわたって記載されるあらゆる数値範囲は、そのようなより広い数値範囲内に入るあらゆるより狭い数値範囲を、あたかもそのような狭い数値範囲が全て本明細書に明確に記載されているかのように含む。
[0077]本明細書に引用されるあらゆる文書は、相互参照または関連する特許もしくは出願を含むが、別段明確に除外されるか、あるいは限定されない限り、その全体において参照により本明細書に組み込まれる。いかなる文献の引用も、本明細書に開示もしくは請求されるあらゆる発明に関する先行技術であるという承認するものではなく、または、それが単独で、もしくは、任意の他の参照文献とのあらゆる組合せにおいて、任意のこのような発明を教示、示唆、もしくは開示することを承認するものではない。さらに、本文献における用語のあらゆる意味または定義が、参照により組み込まれる文献における同じ用語のあらゆる意味または定義と矛盾する程度まで、本文献における用語に与えられた意味または定義が適用されるものとする。
[0078]態様および実施例の上述は、説明の目的で提示されている。記載した形態に網羅的であるか、または限定的であることを意図していない。上記の教示に照らして、多くの修正が可能である。この修正のいくつかは、議論されており、他は、当業者に理解されるだろう。態様は、様々な態様の例示として選ばれ、説明される。その範囲は、当然、本明細書で説明される実施例または態様に限定されないが、当業者によりあらゆる数の出願および等価の論文で利用され得る。むしろ、添付された特許請求の範囲で定義される範囲が意図される。

Claims (47)

  1. 羽毛粉およびダイズ粉中の窒素の重量で約１：３の比〜約３：１の比で、羽毛粉およびダイズ粉
    を含む、植物成長培地用の栄養源。
  2. 羽毛粉およびダイズ粉中の窒素の重量で約１：１〜約３：１の比で、羽毛粉およびダイズ粉を含む、請求項１に記載の栄養源。
  3. 約７重量％〜約１５重量％の窒素、約０．５重量％〜約４重量％のリン源、および約０．５重量％〜約４重量％のカリウム源を含む、請求項１または請求項２に記載の栄養源。
  4. 羽毛粉およびダイズ粉中の窒素の重量で約３：１の比で、羽毛粉およびダイズ粉を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の栄養源。
  5. 羽毛粉が、約１３重量％以上の窒素、および約６重量％以下の水を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の栄養源。
  6. 羽毛粉が、粒状である、請求項１から５のいずれか一項に記載の栄養源。
  7. 羽毛粉が、
    約９５％以上の羽毛粉が、１２ＵＳメッシュを通過し；
    約７０％以上の羽毛粉が、１８ＵＳメッシュを通過するが、７０ＵＳメッシュ上で保持され；
    約５％以下の羽毛粉が、７０ＵＳメッシュを通過する
    粒子サイズ分布を示す、請求項６に記載の栄養源。
  8. ダイズ粉が、
    約７重量％以上の窒素；
    約１重量％以上のリン源；
    約２重量％以上のカリウム源；および
    約６重量％以下の水
    を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の栄養源。
  9. ダイズ粉が、粒状である、請求項１から８のいずれか一項に記載の栄養源。
  10. ダイズ粉が、
    約９５％以上のダイズ粉が、６ＵＳメッシュを通過し；
    約３５％以上のダイズ粉が、１８ＵＳメッシュを通過するが、７０ＵＳメッシュを通過せず；
    約１０％以上のダイズ粉が、７０ＵＳメッシュを通過する
    粒子サイズ分布を示す、請求項９に記載の栄養源。
  11. 有機性である、請求項１に記載の栄養源。
  12. 有機性である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の栄養源。
  13. １つまたは複数の非有機性成分を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の栄養源。
  14. 鶏敷料を実質的に含まない、請求項１から１３のいずれか一項に記載の栄養源。
  15. 堆肥をさらに含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の栄養源。
  16. 約５体積％〜約７０体積％の堆肥を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の栄養源。
  17. 有機硝酸塩をさらに含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の栄養源。
  18. 有機硝酸塩が、チリ硝石を含む、請求項１７に記載の栄養源。
  19. 有機硝酸塩が、全窒素の約５重量％〜約２０重量％を占める、請求項１７または請求項１８に記載の栄養源。
  20. カリウム化合物をさらに含む、請求項１から１９のいずれか一項に記載の栄養源。
  21. 約４重量％以上のカリウムを含む、請求項２０に記載の栄養源。
  22. 約１２重量％以上のカリウムを含む、請求項２０または請求項２１に記載の栄養源。
  23. 各成分の加重平均した植物可給性窒素の放出より多い、植物可給性窒素を放出する、請求項１から２２のいずれか一項に記載の栄養源。
  24. 約９０日以上の期間、農学的な反応を維持する、請求項１から２３のいずれか一項に記載の栄養源。
  25. 植物可給性窒素を放出する、請求項１から２４のいずれか一項に記載の栄養源であって、
    植物可給性窒素として利用可能な全窒素の約５％以上が、栄養源の最初の施用の約９０日から約１０９日後までの期間に放出される、
    栄養素。
  26. 栄養源の最初の施用後の約８週間以内に、植物可給性窒素として利用可能な全窒素の約４０％以上を放出する、請求項１から２５のいずれか一項に記載の栄養源。
  27. 栄養源の最初の施用後の約７２日間以内に、植物可給性窒素として利用可能な全窒素の約５７％以上を放出する、請求項１から２６のいずれか一項に記載の栄養源。
  28. 請求項１から２７のいずれか一項に記載の栄養源で育てられた、植物。
  29. 栄養源が、基本組成物と混合された、請求項２８に記載の植物。
  30. 栄養源が、１立方ヤード当たり約０．５ポンド〜約１．５ポンドの割合で施用される、請求項２８または請求項２９に記載の植物。
  31. 栄養源が、１立方ヤード当たり約０．９６ポンドの窒素の割合で施用される、請求項２８から３０のいずれか一項に記載の植物。
  32. ラディッシュ、マリーゴールド、トマト、またはペチュニアである、請求項２８に記載の植物。
  33. アンモニウム毒性を示さない、請求項２８から３２のいずれか一項に記載の植物。
  34. １つまたは複数の植物に施肥する方法であって、請求項１から３３のいずれか一項に記載の栄養源の、１つまたは複数の植物への施用を含む、方法。
  35. 基本組成物；および
    請求項１から３４のいずれか一項に記載の栄養源
    を含む、植物成長培地。
  36. ３週間以上の期間、約６〜約６．５のｐＨを維持する、請求項３５に記載の植物成長培地。
  37. 約３週間以上の期間、約６．３〜約６．４のｐＨを維持する、請求項３５または請求項３６に記載の植物成長培地。
  38. 施用後の１４日間以内に、初期ｐＨの１０％以内のｐＨを維持する、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の植物成長培地。
  39. 施用後の１４日間以内に、初期ｐＨの５％以内のｐＨを維持する、請求項３５から３８のいずれか一項に記載の植物成長培地。
  40. 園芸用土、土壌改良材、または鉢植え用混合物である、請求項３５から３９のいずれか一項に記載の植物成長培地。
  41. １つまたは複数の非有機性成分を含む、請求項３５から４０のいずれか一項に記載の植物成長培地。
  42. 有機性の植物成長培地である、請求項３５から４１のいずれか一項に記載の植物成長培地。
  43. 基本組成物が、ミズゴケ、パーライト、樹皮粉、および界面活性剤のうちの１つまたは複数を含む、請求項３５から４２のいずれか一項に記載の植物成長培地。
  44. 羽毛粉およびダイズ中の窒素の重量で約１：３の比〜約３：１の比で、羽毛粉およびダイズ粉；ならびに
    堆肥；
    を含む栄養源であって、
    栄養源の最初の施用後の約８週間以内に、植物可給性窒素として利用可能な全窒素の約４０％以上を放出する、
    栄養源。
  45. 羽毛粉およびダイズ粉中の窒素の重量で約１：１〜約３：１の比で、羽毛粉およびダイズ粉を含む、請求項４４に記載の栄養源。
  46. 羽毛粉および魚粉中の窒素の重量で約１：３の比〜約３：１の比で、羽毛粉および魚粉
    を含む、植物成長培地用の栄養源。
  47. 栄養源の最初の施用後の約７２日間以内に、植物可給性窒素として利用可能な全窒素の約５４％以上を放出する、請求項４６に記載の栄養源。
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