JP2024510227A - 健康な土壌を保存し、劣化した土壌を修復するための微生物組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、微生物ベースの農業用組成物、及び、特に、土壌有機含量（ＳＯＣ）の分解、酸化、及び／又は浸食を受けやすい土壌種類について、土壌プロファイルを保存し、及び／又は、劣化した土壌プロファイルを再構築するためのそれらの使用方法を提供する。利点を挙げると、本発明の組成物及び方法は、土壌劣化及び土壌伝播性の温室効果ガス排出の増大する問題に対する、環境に優しく、非毒性で、費用効率の高い解決策であることである。

Description

関連出願を相互参照
本出願は、２０２１年３月１５日出願の米国仮出願第６３／１６１，１５４号の優先権を主張するものであり、内容を参照することにより援用される。

土壌は、ミネラル、ガス、液体、有機物及び微生物の複合的な混合物である。特定の種類の土壌の特定の組成は、例えば、人間の活動、地理的位置及び気候等の要因に基づいて変化する。

排水された泥炭土と呼ばれることもある腐葉土壌は、沼地、湿地及び／又は他の水域が経時的に排水されている地域の温帯地域（例えば、北欧及び北米）及び熱帯地域（フロリダ南部、東南アジア、南アメリカ、南アフリカ及びカリブ海）に見られる土壌の一種である。

より具体的には、腐葉土壌は、ＵＳＤＡ自然資源保全局によって、通常の年に３０日以上の累積日数で飽和する、又は人工的に排水される、サプリック有機土壌として定義される。従って、これらの土壌は、排水された湿地及び他の水域からの腐植土から主に構成される（ＵＳＤＡ２０１４）。

腐葉土壌は、約１～５％の有機物を含有するミネラル土壌と比較して、約１０～８０％の有機物を含有することができる。

芝生、タマネギ、ジャガイモ、ダイコン、ニンジン、セロリ及びサトウキビ等の農作物は、一般に、腐葉土壌中で栽培される。しかしながら、湿地や他の野生生物の生息地の排水を伴うこともあるため、腐葉土壌での農業には一部議論の余地がある。従って、環境規制によって、おそらく、米国における新たな腐葉土農場地域の追加は防止されるであろう。

耕作されると、腐葉土壌は、排水の結果、経時的に劣化する傾向（「沈降」と呼ばれることもある）を有し、土壌環境の酸素化をもたらし、土壌微生物及び／又はそれらの細胞外酵素による有機物の好気的分解を加速する。さらに、土壌表面が乾燥している場合、軽量の有機土壌粒子は、風によって容易に侵食される（非特許文献１０：Warncke2014）。

腐葉土壌領域における土壌プロファイルの喪失は、例えば、フロリダ州南部のサトウキビ栽培者のような、農作物を栽培するための土地に依存する領域において、増大している問題である。耕作可能な腐葉土壌を完全に失う恐れがあるため、高有機物含量の土壌を保存するための解決策が必要とされている。

さらに、土壌中の炭素に富む有機物の微生物分解の量が増加するにつれて、その結果、これらのプロセスからの二酸化炭素、メタン、及び亜酸化窒素等の大気中の温室効果ガス（ＧＨＧ）排出レートが増加し、土壌有機炭素（ＳＯＣ）の量が低下する。

土壌有機炭素（ＳＯＣ）は、土壌物質の重要な成分であり、主に、植物及び動物組織の残存物、生きた微生物バイオマス、微生物プロセスの副生成物、同様に、有機ミネラル複合体からなる。より広い炭素交換サイクルの一部として、ＳＯＣのわずかな変化でさえ、ある地域の大気中の二酸化炭素濃度に大きな影響を及ぼす可能性がある（１Ｐｇの土壌炭素ストック＝０．４７ｐｐｍの大気中ＣＯ２）。

ＳＯＣの隔離は、ＣＯ２が植物残渣及び他の有機物質を経由して大気から土壌に移るときに起こり、これらは長い平均滞留時間（ＭＲＴ）により土壌中に貯蔵される。ＳＯＣ隔離は、例えば、植物成長を増加させること、地上及び地下の植物バイオマスを保持すること、及び／又は浸食や分解からＳＯＣを保護及び安定化することによって達成することができる。

正の土壌カーボンバジェットは、浸食及び分解によるＳＯＣ喪失を超えるようにバイオマス炭素の投入量を増加させることによって作り出される。バイオマスの分解速度は、例えば、気候、水分レベル、及び土壌中に存在する植物物質の種類－生存又は死滅－を含む多くの要因によって影響を受ける（Lal 2017）。

土壌炭素蓄積速度に影響を与えるさらなる重要な因子は、土壌団粒の形成及び安定性である。健全で堅牢な根系は、炭素捕獲土壌団粒を形成し安定化させるのに有効であり、そこでは有機物とミネラルが根に絡み合うようになる。土壌微生物（例えば、菌類菌糸）及びその増殖副生成物（例えば、多糖類）はまた、炭素と土壌ミネラル粒子との結合を促進して、これらの団粒を形成し、安定化させることもできる。さらに、土壌中の有機物を消費する微生物によって生成される細胞外酵素による土壌の劣化は、土壌団粒サイズが大きいほど低くなることが研究により示されている（非特許文献９：Trivedi, P. et al.2017；非特許文献８：Trivedi, P. et al. 2015； 非特許文献６：Possinger et al. 2020；非特許文献２）。

業界において現在の見解では、腐葉土及び排水された泥炭土の損失を逆転させることも、緩和することさえできず、腐葉土壌は再生不可能な資源とされている。１つの考え方として、腐葉土壌の分解とその結果生じる温室効果ガスの排出を減少させる唯一の方法は、土壌を再浸水させることであるが、これはほとんどの作物が浸水した土壌中で成長できないので、作物生産のための腐葉土壌／泥炭土壌を保存するという問題に対処するものではない。

他の可能な緩和技術には、土壌有機物の分解及び浸食を低減するための不耕起慣行、浅い／控えめな耕起慣行の実施、及び／又は季節外被覆作物の使用の増加が含まれる。理論としては、このような慣行は、炭素に富むより大きな土壌団粒の外乱を低減し、植物根構造の一貫した存在及び結果として生じる土壌中の高炭素使用効率（ＣＵＥ）根関連微生物集団の存在により、これらの団粒の安定化を補助するということである（非特許文献２：Grandy 2007； 非特許文献５：Panettieri et al. 2012; 非特許文献３：Kallenbach, et al. 2015; 非特許文献４：Kallenbach, et al. 2019）。

これらの慣行の組み合わせは、土壌プロファイルの保存には役立つかもしれないが、土壌からの大気中の温室効果ガスの排出を減少させ、腐葉土壌地耕作の将来を確保するために、土壌有機物を再構築し再生するのに役立つプロセスをさらに強化する必要がある。

Brummell, M.E., and S.D. Siciliano. (2011). "Measurement of Carbon Dioxide, Methane, Nitrous Oxide, and Water Potential in Soil Ecosystems." Methods in Enzymology. 496:115-137. Doi: 10.1016/B978-0-12-386489-5.00005-1. ("Brummell and Siciliano 2011"). Grandy, A.S. and G.P. Robertson (2007). "Land-Use Intensity Effects on Soil Organic Carbon Accumulation Rates and Mechanisms." Ecosystems 10:58-73. ("Grandy 2007"). .enbach, C.M. et al. (2015). "Microbial physiology and necromass regulate agricultural soil carbon accumulation." Soil Biol & Biochem 91:279-290. ("Kallenbach 2015"). Kallenbach, C.M. et al. (2019). "Managing Agroecosystems for Soil Microbial Carbon Use Efficiency: Ecological Unknowns, Potential Outcomes, and a Path Forward." Frontiers in Microbiol 10:1146. ("Kallenbach 2019"). Panettieri, M. et al. (2013). "Moldboard plowing effects on soil aggregation and soil organic matter quality assessed by 13C CPMAS NMR and biochemical analyses." Agric., Ecosys & Envt 177:48-57. ("Panettieri 2013"). Possinger, A.R. et al. (2020). "Organo-organic and organo-mineral interfaces in soil at the nanometer scale." Nature comm. 11:6103. ("Possinger 2020"). Soil Survey Staff, USDA (2014). "Keys to Soil Taxonomy." USDA Natural Resources Conservation Service. 12th Edition. ("USDA 2014"). Trivedi, P. et al. (2015). "Soil aggregate size mediates the impacts of cropping regimes on soil carbon and microbial communities." Soil Biol & Biochem 91:169-181. ("Trivedi 2015"). Trivedi, P. et al. (2017). "Soil aggregation and associated microbial communities modify the impact of agricultural management on carbon content." Envtl Microbiol 19(8), 3070-3086. ("Trivedi 2017"). Warncke, D.D., (2014). "Managing Muck Soils for Vegetable Crops." Soil Fertility and Plant Nutrition, Michigan State University. ("Warncke 2014"). http://www.hort.cornell.edu/expo/proceedings/2014/Cover%20Crops%20Tillage%20and%20Soils/Muck%20Soils%20Warncke.pdf

本発明は、微生物ベースの農業用組成物と、特に、土壌有機含量（ＳＯＣ）の分解、酸化、及び／又は浸食を受けやすい土壌種類について、土壌プロファイルを保存し、及び／又は、劣化した土壌プロファイルを再構築するためのそれらの使用方法とを提供する。利点を挙げると、本発明の組成物及び方法は、土壌劣化及び土壌伝播性の温室効果ガス排出の増大する問題に対する、環境に優しく、非毒性で、費用効率の高い解決策であることである。

特定の実施形態において、本発明は、１つ以上の土壌定着微生物及び／又はその増殖副生成物、例えば、バイオサーファクタント、酵素及び／又は他の代謝生成物を含む土壌処理組成物を提供する。組成物はまた、微生物が生成された発酵培地を含んでもよい。

特定の実施形態において、微生物は、細菌、酵母及び／又は真菌である。いくつかの実施形態において、組成物は、２種類以上の微生物の種類（type）及び／又は種（species）を含む。利点を挙げると、いくつかの実施形態において、微生物は、根圏に定着し、根滲出物及び消化された有機物を、炭素に富むバルキーな微生物バイオマス及び壊死体（死細胞）に変換することである。いくつかの実施形態において、微生物はバイオフィルムを形成する。

好ましい実施形態において、土壌処理組成物は、それを必要とする土壌を保存、再構築及び／又は再生するための方法において利用される。特定の好ましい実施形態において、土壌は、少なくとも１０体積％の有機物、少なくとも５０体積％の有機物、又は少なくとも８０体積％の有機物を含む。特定の実施形態において、土壌は、腐葉土壌、黒泥土（mucky peat）及び／又は泥炭土（peat soil）として分類される。

特定の実施形態において、本方法は、植物が成長している、又は成長するであろう土壌に、土壌処理組成物を適用することを含む。組成物は、土壌並びに／又は地上及び地下の植物部分に適用するために処方することができる。例えば、特定の実施形態において、組成物を水と混合し、潅漑システムを介して植物及び／又は土壌に適用することができる。

一実施形態において、土壌処理組成物は、例えば、B. amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８等のBacillus sp.細菌を含む。一実施形態において、組成物は、例えば、T. harzianum又はT. guizhouse等のTrichoderma sp.真菌を含む。特定の実施形態において、Bacillus sp.及びTrichoderma sp.は一緒に利用される。

一実施形態において、組成物は、例えば、Wickerhamomyces anomalus、Meyerozyma guilliermondii、Saccharomyces boulardii、Debaryomyces hansenii、Pichia occidentalis及び／又はPichia kudriavzevii等の１つ以上の酵母を含む。

利点を挙げると、いくつかの実施形態において、１つ以上の微生物は、土壌及び植物根に定着し、未処理の土壌及び／又は植物と比較して、例えば、植物根の取り込みのための栄養素の可溶化、根圏全体への水及び塩の分散、及び／又は地上及び地下の植物バイオマスの増加を助けることである。

特定の実施形態において、本方法は、例えば、地上及び地下植物バイオマスの増加、微生物バイオマス及び／又は壊死体の増加、及び／又は土壌団粒のサイズ及び／又は安定性の増加を介して、ＳＯＣ隔離を増強する。さらに、特定の実施形態において、本方法は、土壌沈降が発生している領域における土壌プロファイルの劣化及び／又は浸食を遅延及び／又は停止することができる。好ましくは、いくつかの実施形態において、本方法は、実際に、土壌プロファイルの深さの増加に寄与する。

さらに、特定の実施形態において、本方法は、例えば、低炭素使用効率（ＣＵＥ）微生物による土壌の分解によって引き起こされる、二酸化炭素、メタン、及び亜酸化窒素等の温室効果ガスの土壌伝播性の排出を低減することができる。

特定の実施形態において、本発明の方法は、土壌処理組成物の適用の前、適用と同時に、及び／又は適用後に、土壌に１つ以上の「促進剤」を適用することをさらに含み、促進剤が、土壌処理組成物の微生物に利用可能とする。

本明細書で使用される場合、「促進剤」は、本組成物の存在下で適用される場合、促進剤なしの土壌処理組成物の適用と比較して、土壌沈降速度をさらに減少させ、土壌プロファイルの深さを増加させ、ＳＯＣの隔離を増加させ、植物バイオマスの健康及び／又は成長を増強し、及び／又は土壌から放出される大気二酸化炭素及び他のＧＨＧの速度を減少させる、任意の化合物又は物質である。

一実施形態において、促進剤は、微生物の食物源である。食物源促進剤としては、これらに限定されるものではないが、フミン酸、ケルプ抽出物、フルボ酸、糖蜜、及びミルマッドが挙げられる。

特定の実施形態において、食物源は、処理される土壌中に典型的に見出されないものであり、それによって、より多様な栄養源が土壌微生物に提供される。いくつかの実施形態において、食物源は、土壌処理組成物中の特定の微生物の嗜好に基づいて選択することができる。

利点を挙げると、いくつかの実施形態において、食物資源の多様性の増加によって、土壌微生物叢の多様化が促進され、これは低ＣＵＥ微生物の数の削減をもたらし、土壌物質を分解し、ＧＨＧを生成することができる。さらに、いくつかの実施形態において、微生物消費のための食物資源の利用可能性を増加させることによって、炭素基質の需要が減少し、それによって、土壌微生物によって不安定炭素を分解する酵素の生成が減少する。

一実施形態において、促進剤は、ミネラル源及び／又は微量元素源である。特定の実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、微粉砕岩（例えば、岩石ミネラル、氷河粉、岩石粉、石粉、及び／又はミネラル微粉とも呼ばれる）を含む岩石粉の形態にある。好ましくは、岩粉は、土壌中で風化又は溶解する際に、カルシウム、マグネシウム、カリウム、リン及び／又は鉄等の元素を放出する玄武岩及び／又はケイ酸塩岩から構成される。

利点を挙げると、いくつかの実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、植物の健康及び／又は成長、同様に、土壌中で増殖する微生物を増強するために、生物学的に利用可能な微量栄養素を提供することである。いくつかの実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、炭素－ミネラル土壌団粒の形成を促進し、その安定性は、本発明の微生物及び／又は植物根塊によってさらに増強することができる。

いくつかの実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、土壌成分と反応して、土壌からの二酸化炭素及び／又は亜酸化窒素の排出を低減する。例えば、一実施形態において、岩粉は溶解し、二酸化炭素と反応し、重炭酸塩、炭酸カルシウム、及び炭酸イオン等の炭素貯蔵分子の形態で、それを捕捉する。他の実施形態において、岩粉は、土壌が風化するにつれて、土壌のｐＨを変化させる（例えば、増加させる）。低ｐＨ環境では、ジアゾ栄養Ｎ_２Ｏ還元酵素が不活性化される傾向があり、これはＮ_２ＯをＮ_２に還元する働きをする。ｐＨが上がると、Ｎ_２Ｏ還元酵素の活性を回復させることができ、それによってＮ_２ＯのＮ_２への還元が増加し、Ｎ_２Ｏの排出が減少する。

いくつかの実施形態において、本方法はまた、ＧＨＧの生成及び／又は生成の削減、及び／又は土壌中の炭素の蓄積に対する本発明の方法の効果を評価するために、１つ以上の測定を実施することも含む。一実施形態において、本方法は、土壌プロファイルの深さを単に測定して、本組成物での処理後、経時で、土壌プロファイルが、減少したか、増加したか、及び／又は安定したままであったかどうかを決定することを含む。

いくつかの実施形態において、本発明は、例えば、農業、畜産、林業／再植林、及び湿地管理に関与する操作者によって使用されるカーボンクレジットの数を低減するために使用することができる。

本発明の方法及び組成物は、土壌及び／又は植物の健康を効率的に増強するために、単独で、又は他の化合物と組み合わせて使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、方法は、除草剤、肥料、農薬及び／又は他の土壌改良剤等の追加の成分を、土壌及び／又は植物に適用することを含む。正確な材料及びその量は、例えば、本開示の利益を有する栽培者又は土壌科学者が決定することができる。

いくつかの実施形態において、本方法は、不耕起又は低耕起農法、作物の回転、及び／又は季節外の被覆作物の植え付け等の既存の土壌保存慣行と組み合わせて使用される。

利点を挙げると、本組成物及び方法は、土壌ＧＨＧ排出を抑制及び／又は回避し、合成肥料の必要性を低減しながら、これまで再生不可能と考えられてきた土壌資源を再構築するのを助けることができる。

本発明は、微生物ベースの農業用組成物、及び、特に、土壌有機含量（ＳＯＣ）の分解、酸化、及び／又は浸食を受けやすい土壌種類について、土壌プロファイルを保存し、及び／又は、劣化した土壌プロファイルを再構築するためのそれらの使用方法を提供する。利点を挙げると、本発明の組成物及び方法は、土壌劣化及び土壌伝播性の温室効果ガス排出の増大する問題に対する、環境に優しく、非毒性で、費用効率の高い解決策である。

選択された定義
本明細書で使用される場合、「農業」とは、食品、繊維、バイオ燃料、医薬品、化粧品、サプリメント、装飾目的及び他の用途のための植物の栽培及び育種を意味する。本発明によれば、農業にはまた、園芸、造園、ガーデニング、植物保全、林業及び再植林、牧草及び草原修復、園芸、樹木栽培、樹芸、及び作物栽培学を含むことができる。さらに、農業には、土壌のケア、モニタリング及び維持が含まれる。

本明細書で使用される場合、「ブロス」、「培養ブロス」、又は「発酵ブロス」は、少なくとも栄養素及び微生物細胞を含む培養培地を指す。

本明細書で使用される場合、「炭素使用効率」又は「ＣＵＥ」という用語は、微生物が、呼吸に対して、増殖及びバイオマス生成に向けて取り込まれた炭素を割り当てる効率の一般化された尺度を指す。ＣＯ₂の生産／排出と増殖の合計に対する増殖（バイオマス生産）として計算することができる。微生物は、多くの場合、「低ＣＵＥ」又は「高ＣＵＥ」として分類され、０．５０より大きいＣＵＥは高とみなされ、０．５０より小さいＣＵＥは低とみなされる。

文脈上他の意味に解す場合を除き、「発酵」、「発酵プロセス」又は「発酵反応」等の語句は、本明細書で使用される場合、プロセスの増殖期及び生成物生合成期の両方を包含することが意図される。

本明細書中で使用される場合、「単離された」又は「精製された」化合物は、他の化合物、例えば、自然界で結合した細胞物質を実質的に含まない。精製された又は単離されたポリヌクレオチド（リボ核酸（ＲＮＡ）又はデオキシリボ核酸（ＤＮＡ））は、その自然に存在する状態において隣接する遺伝子又は配列を含まない。精製された又は単離されたポリペプチドは、その自然に存在する状態において隣接するアミノ酸又は配列を含まない。微生物菌株の文脈における「単離された」とは、その菌株が、自然に存在する環境から除去されることを意味する。従って、単離された菌株は、例えば、生物学的に純粋な培養物として、又は担体と結合した胞子（又は菌株の他の形態）として存在し得る。

本明細書で使用される場合、「生物学的に純粋な培養物」は、自然界で結合した材料から単離された培養物である。好ましい実施形態において、培養物は、全ての他の生細胞から単離されている。さらなる好ましい実施形態において、生物学的に純粋な培養物は、自然界に存在するのと同じ微生物の培養物と比較して有利な特徴を有する。有利な特徴とは、例えば、１つ以上の増殖副生成物の増強された生成であり得る。

特定の実施形態において、精製された化合物は、目的の化合物の少なくとも６０重量％である。好ましくは、調製物は、少なくとも７５重量%、より好ましくは少なくとも９０重量%、最も好ましくは少なくとも９９重量%の目的の化合物である。例えば、精製された化合物は、所望の化合物の少なくとも８５重量％、９０重量％、９１重量％、９２重量％、９３重量％、９４重量％、９５重量％、９８重量％、９９重量％、又は１００重量%（ｗ／ｗ）である。純度は、任意の適切な標準的な方法、例えば、カラムクロマトグラフィー、薄層クロマトグラフィー、又は高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）分析によって測定される。

本明細書中で使用される場合、「増強」は、改善又は増加することを意味する。例えば、植物の健康の増強は、種子の発芽及び／又は出芽の増加、害虫及び／又は病害に対する免疫の改善、干ばつ及び／又は水のやりすぎ等の環境ストレス因子を生き残る能力の改善を含む、植物の成長及び繁殖能力の改善を意味する。増強された植物成長及び／又は増強された植物バイオマスは、地上及び／又は地下の植物のサイズ及び／又は質量を増加させること（例えば、樹冠／葉の体積、高さ、幹キャリパー、分岐部の長さ、シュートの長さ、タンパク質含量、根のサイズ／密度及び／又は全体的な成長指数を増加させること）、及び／又は所望のサイズ及び／又は質量に達する植物の能力を改善することを意味する。増強された収率は、例えば、作物当たりの果実、葉、根及び／又は塊茎の数及び／又はサイズを増加させることによって、及び／又は果実、葉、根及び／又は塊茎の品質を改善することによって（例えば、味、食感、ブリックス、クロロフィル含量及び／又は色を改善することによって）、作物中の植物によって生成される最終生成物を改善することを意味する。

「代謝生成物」とは、代謝によって生成される任意の物質（例えば、増殖副生成物）又は特定の代謝プロセスに関与するために必要な物質をいう。代謝生成物は、代謝の出発物質、中間体、又は最終生成物である有機化合物であり得る。代謝生成物の例としては、これらに限定されるものではないが、バイオサーファクタント、バイオポリマー、酵素、酸、溶媒、アルコール、タンパク質、ビタミン、ミネラル、微量元素、及びアミノ酸が挙げられる。

本発明は、「微生物ベースの組成物」を利用する。これは、微生物又は他の細胞培養物の増殖の結果として生成された成分を含む組成物を意味する。従って、微生物ベースの組成物は、微生物自体及び／又は微生物増殖の副生成物を含んでいてもよい。微生物は、栄養状態、胞子又は分生子形態、菌糸形態、任意の他の形態の繁殖体、又はこれらの混合物であってもよい。微生物は、プランクトンであっても、バイオフィルム形態であっても、又は両方の混合物であってもよい。増殖の副生成物は、例えば、代謝生成物、細胞膜成分、タンパク質、及び／又は他の細胞成分であってもよい。微生物は、無傷であっても溶解されていてもよい。好ましい実施形態において、微生物は、微生物ベースの組成物中に、それらが増殖した増殖培地と共に存在する。微生物は、例えば、組成物１グラムあたり又は１ｍｌあたり、少なくとも１×１０^４、１×１０^５、１×１０^６、１×１０^７、１×１０^８、１×１０^９、１×１０^１０、１×１０^１１、１×１０^１２又は１×１０^１３以上のＣＦＵの濃度で存在してもよい。

本発明はさらに、所望の結果を達成するために実際に適用される生成物である「微生物ベースの生成物」を提供する。微生物ベースの生成物は、単に、微生物培養プロセスから収穫された微生物ベースの組成物とすることができる。あるいは、微生物ベースの生成物は、添加されたさらなる成分を含んでいてもよい。これらの追加の成分は、例えば、安定剤、緩衝剤、水、塩溶液等の適切な担体、又は任意の他の適切な担体、さらなる微生物増殖を支持するために添加された栄養素、非栄養増殖エンハンサー、及び／又はそれが適用される環境中の微生物及び／又は組成物の追跡を容易にする薬剤を含むことができる。また、微生物ベースの生成物は、微生物ベースの組成物の混合物を含んでいてもよい。また、微生物ベースの生成物は、これらに限定されるものではないが、濾過、遠心分離、溶解、乾燥、精製等のような、何らかの方法で処理された微生物ベースの組成物の１つ以上の成分を含んでいてもよい。

本明細書中で使用される場合、状況又は発生を「予防する」又は「予防」とは、状況又は発生の開始、広範囲性又は進行を遅延させる、阻害する、抑制する、先手を打つ、及び／又は最小限にすることを意味する。予防には、必ずしも必要とされるものではないが、後になるとしてもそれが発現する可能性があることを意味する、無期限の、絶対的又は完全な予防を含むことができる。予防は、そのような状況又は発生の開始の重大度を低下させること、及び／又はその発現をより重大又は広範な状況又は発生に失速させることを含み得る。

本明細書で提供される範囲は、その範囲内の全ての値について略記されたものであると理解される。例えば、１～２０の範囲は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０からなる群からの任意の数、数の組み合わせ、又は部分範囲、同様に、例えば、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、及び１．９等の前述の整数の間の全ての介在する１０進値を含むと理解される。部分範囲に関して、範囲のいずれかの終点から延びる「ネストされた部分範囲」が特に想定される。例えば、１～５０の例示的な範囲のネスト化された部分範囲は、一方向に１～１０、１～２０、１～３０、及び１～４０、又は他方向に５０～４０、５０～３０、５０～２０、及び５０～１０を含み得る。

本明細書で使用される場合、「削減」は、負の変化を指し、「増加」という用語は、正の変化を指し、負又は正の変化は、少なくとも０．２５％、０．５％、１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、又は１００％である。

本明細書中で使用される場合、「基準」は、標準又は対照条件をいう。

本明細書で使用される場合、「土壌改良剤」又は「土壌コンディショナー」は、土壌及び／又は根圏の特性を増強するために土壌に添加される任意の化合物、材料、又は化合物もしくは材料の組み合わせである。土壌改良剤は、有機及び無機物質を含むことができ、さらに、例えば、肥料、農薬及び／又は除草剤を含むことができる。栄養素が豊富で、十分に排水されている土壌は、植物の成長及び健康に必須であり、従って、土壌の栄養素及び水分含量を変化させることによって、植物バイオマスを増強するために土壌改良を使用することができる。土壌改良はまた、これらに限定されるものではないが、土壌構造（例えば、圧密の防止）、栄養濃度及び貯蔵能力の改善、乾燥土壌中の水分保持の改善、ならびに水分含有土壌中の排水の改善をはじめとする、土壌の多くの異なる品質を改善するために使用することもできる。

本明細書で使用される場合、「界面活性剤」は、相間の表面張力（又は界面張力）を低下させる化合物を指す。界面活性剤は、例えば、洗剤、湿潤剤、乳化剤、発泡剤、及び分散剤として作用する。「バイオサーファクタント」は、生物によって生成される界面活性剤である。

「含む（including）」又は「包含する（containing）」と同義である「含む（comprising）」という移行句は、包括的又は非限定的であり、追加の非記載要素又は方法ステップを排除しない。対照的に、「からなる（consist of）」という移行句は、請求項に指定されていない任意の要素、ステップ、又は成分を排除する。「から実質的になる（consist essentially）」という移行句は、特許請求の範囲を、請求された発明の特定の材料又はステップ「及び基本的かつ新規な特徴に実質的に影響を及ぼさないもの」に限定する。「含む（comprising）」という用語の使用は、列挙された構成要素から「なる（consist）」又は「実質的になる（consist essentially）」他の実施形態を想定している。

具体的に述べられているか、文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される「又は」という用語は、包括的であると理解される。具体的に述べられているか、文脈から明らかでない限り、本明細書で使用される「１つの（a、an）」「その（the）」という用語は、単数形又は複数形であると理解される。

本明細書で使用される場合、具体的に述べられているか、文脈から明らかでない限り、「約」という用語は、当技術分野における通常の許容範囲内、例えば、平均の２標準偏差内と理解される。約は、記載された値の１０％、９％、８％、７％、６％、５％、４％、３％、２％、１％、０．５％、０．１％、０．０５％、又は０．０１％以内と理解することができる。

本明細書に記載される可変の任意の定義における化学基の列挙の引用は、任意の１つの基又は列挙された基の組み合わせとしてその可変の定義を含む。本明細書中の可変又は態様の実施形態の列挙は、その実施形態を任意の単一の実施形態として、あるいは任意の他の実施形態又はその一部と組み合わせて含む。本明細書に引用される全ての参考文献は、その全体が参照により本明細書に援用される。

劣化土壌を増強する方法
本発明は、微生物ベースの農業用組成物、及び、特に、土壌有機含量（ＳＯＣ）の分解、酸化、及び／又は浸食を受けやすい土壌タイプについて、土壌プロファイルを保存し、及び／又は、劣化した土壌プロファイルを再構築するためのそれらの使用方法を提供する。利点を挙げると、本発明の組成物及び方法は、土壌劣化及び土壌伝播性の温室効果ガス排出の深刻さを増す問題に対する、環境に優しく、非毒性で、費用効率の高い解決策であることである。

特定の実施形態において、本発明は、バイオサーファクタント、酵素、多糖類、及び／又は他の代謝生成物等の、１つ以上の土壌定着微生物及び／又はその増殖副生成物を含む土壌処理組成物を提供する。組成物はまた、微生物が生成された発酵培地を含んでいてもよい。

特定の実施形態において、微生物は、細菌、酵母及び／又は真菌である。いくつかの実施形態において、組成物は、２つ以上の微生物の種類及び／又は種を含む。利点を挙げると、いくつかの実施形態において、微生物は、根圏に定着し、根滲出物及び消化された有機物を、炭素に富むバルキーな微生物バイオマス及び壊死体（死細胞）に変換することである。

好ましい実施形態において、土壌処理組成物は、それを必要とする土壌を保存、再構築及び／又は再生するための方法において利用される。特定の好ましい実施形態において、土壌は、少なくとも１０体積％、少なくとも２５体積％、少なくとも５０体積％、少なくとも７５体積％、又は少なくとも８０体積％の有機物を含む。特定の実施形態において、土壌は、腐葉土壌、黒泥土及び／又は泥炭土として分類される。

特定の実施形態において、本方法は、植物が成長している、又は成長するであろう土壌に土壌処理組成物を適用することを含む。

特定の実施形態において、１つ以上の微生物が、植物の土壌及び／又は根に定着し、着生植物組織と地下茎植物組織（aerial and subterranean plant tissue）の両方の成長及び／又は健康の増強を介して炭素の利用及び／又は貯蔵の増強をもたらす、１つ以上の利益を植物に提供する。例えば、微生物及びそれらの増殖副生成物は、未処理の土壌及び／又は植物と比較して、植物の根の取り込みのための栄養素の可溶化、同様に、根圏全体にわたる水及び塩の分散を助けることができる。

いくつかの実施形態において、本方法は、植物の地上及び地下バイオマスを増加させ、これには、例えば、葉の体積の増加、ステム及び／又は茎の直径の増加、根の成長及び／又は密度の増加、及び／又は植物の総数の増加が含まれる。一実施形態において、これは、例えば、根圏の栄養素及び／又は保湿特性を改善することによって、植物の根が成長している根圏の全体的な快適性を改善することによって達成される。一実施形態において、土壌処理組成物は、根細胞の外層、例えば、根圏の根－土壌界面における有益な分子の浸透を増強する。

一実施形態において、組成物は、土壌微生物叢の生物多様性の改善をもたらすことができる。本明細書で使用される場合、生物多様性の改善とは、土壌内の微生物種の多様性を増加することを指す。いくつかの実施形態において、生物多様性の改善には、低ＣＵＥ微生物に対する高ＣＵＥ微生物の比を増加させること、及び／又は低ＣＵＥ微生物を高ＣＵＥ微生物に変換することが含まれる。

特定の実施形態において、本方法は、土壌微生物バイオマス及び／又はネクロマスの増加、及び／又は土壌団粒のサイズ及び／又は安定性の増加を介してＳＯＣ隔離を増強する。従って、特定の実施形態において、本方法は、土壌沈降が発生している領域における土壌プロファイルの劣化及び／又は浸食を遅延及び／又は停止させることができる。好ましくは、特定の実施形態において、本方法は、実際に、土壌プロファイルの深さの増加に寄与する。

さらに、特定の実施形態において、本方法は、例えば、低ＣＵＥ微生物による土壌の分解によって引き起こされる、二酸化炭素、メタン、及び亜酸化窒素等の温室効果ガスの土壌伝播性の排出を低減することができる。

特定の実施形態において、本発明の方法は、土壌処理組成物の適用の前、適用と同時に、及び／又は適用後に、土壌処理組成物の微生物が促進剤を利用できるように、１つ以上の「促進剤」を適用することをさらに含む。

本明細書で使用される場合、「促進剤」は、本組成物の存在下で適用される場合、促進剤なしの土壌処理組成物の適用と比較して、土壌沈降速度をさらに減少させ、土壌プロファイルの深さを増加させ、ＳＯＣの隔離を増加させ、植物バイオマスの健康及び／又は成長を増強し、及び／又は土壌から放出される大気二酸化炭素及び他のＧＨＧの速度を減少させる、任意の化合物又は物質である。

一実施形態において、促進剤は、微生物の食物源である。食物源促進剤の例としては、これらに限定されるものではないが、フミン酸、ケルプ抽出物、フルボ酸、糖蜜、及びミルマッドが挙げられる。

特定の実施形態において、食物源は、処理される土壌中に典型的に見出されないものであり、それによって、より多様な栄養源が土壌微生物に提供される。いくつかの実施形態において、食物源は、土壌処理組成物中の特定の微生物の嗜好に基づいて選択することができる。

利点を挙げると、いくつかの実施形態において、食物資源の多様性の増加が土壌微生物叢の多様化を促進し、これは土壌物質を分解し、二酸化炭素及びメタン等のＧＨＧを生成するための低ＣＵＥ微生物及び／又はメタン生成微生物の数の低減をもたらし得ることである。さらに、いくつかの実施形態において、微生物消費のための食物資源の利用可能性を増加させることによって、炭素基質の需要が減少し、それによって、土壌微生物によって不安定炭素を分解する酵素の生成が減少する。

いくつかの実施形態において、より低いＣＵＥ微生物は、栄養素のより大きな利用可能性により、より高いＣＵＥに変換される。

一実施形態において、促進剤は、ミネラ源ル及び／又は微量元素源である。特定の実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、微粉砕岩（例えば、岩石ミネラル、氷河粉、岩石粉、石粉、及び／又はミネラル微粉とも呼ばれる）を含む岩粉の形態にある。特定の実施形態において、適用時の粒径は、約５～１００ｕｍ、又は約８～８０ｕｍ、又は約１０～５０ｕｍ、又は約１２～３０ｕｍである。

岩粉は、例えば、年間０．１～１０トン／エーカー、又は年間０．２～９トン／エーカー、又は年間０．３～８トン／エーカー、又は年間０．４～７トン／エーカー、又は年間０．５～６トン／エーカー、又は年間０．６～５トン／エーカー、又は年間０．７～４トン／エーカー、又は年間０．８～３トン／エーカー、又は年間０．９～２トン／エーカー、又は年間１～１．５トン／エーカーのレートで適用することができる。

好ましくは、岩粉は、土壌中で風化又は溶解する際に、カルシウム、マグネシウム、カリウム、リン及び／又は鉄等の元素を放出する玄武岩、石灰石及び／又はケイ酸塩岩から構成される。

より具体的には、特定の実施形態において、岩粉は、例えば、オリビン、ガーネット、ジルコン、ウォラストナイト、ケイ酸カルシウム、エピドット、メリライト、トルマリン、ピロキセン、アンフィボル、マイカ、粘土、石英、長石、及び／又はゼオライト等のケイ酸塩岩を含む。

特定の実施形態において、岩粉は、火成玄武岩及び／又は石灰岩を含む。

利点を挙げると、いくつかの実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、植物の健康及び／又は成長、ならびに土壌中で増殖する微生物を増強するために、例えば、マグネシウム、リン酸塩、窒素、カリウム、セレン、カルシウム、硫黄、鉄、銅及び亜鉛等の生物学的に利用可能な微量栄養素を提供する。いくつかの実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、炭素－ミネラル土壌団粒の形成を促進し、その安定性は本発明の微生物及び／又は植物根塊によってさらに増強することができる。

いくつかの実施形態において、ミネラル及び／又は微量元素は、土壌成分と反応して、土壌からの二酸化炭素及び／又は亜酸化窒素の放出を低減する。例えば、一実施形態において、岩粉は、カルシウム、ナトリウム、及びマグネシウム等の水溶性カチオンを溶解し、容易に放出する。特定の実施形態において、これらのカチオンは、大気から、及び／又は土壌からＣＯ₂と結合して、重炭酸塩、炭酸カルシウム、及び炭酸イオン等の炭素貯蔵分子を形成し、土壌中に炭素をトラップする。

他の実施形態において、岩粉の風化及びカチオンの放出が、土壌が風化することにつれて土壌のｐＨを変化させる（すなわち、増加させる）。低ｐＨ域では、ジアゾ栄養Ｎ_２Ｏ還元酵素が不活性化される傾向があり、これはＮ_２ＯをＮ_２に還元する働きをする。ｐＨが上がると、Ｎ_２Ｏ還元酵素の活性を回復させることができ、それによってＮ_２ＯのＮ_２への還元が増加し、Ｎ_２Ｏの排出が減少する。

本方法によれば、土壌処理組成物、及び適用可能な場合、促進剤は、土壌及び／又は植物の健康を効率的に増強するために、単独で、又は他の化合物と組み合わせて使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、方法は、除草剤、肥料、農薬及び／又は他の土壌改良剤等の追加の成分を土壌及び／又は植物に適用することを含む。正確な材料及びその量は、例えば、本開示の利益を有する栽培者又は土壌科学者が決定することができる。

いくつかの実施形態において、組成物を現場に適用する前に、本方法は、局所条件について現場を評価すること、局所条件についてカスタマイズされる組成物についての好ましい処方（例えば、微生物及び／又は増殖副生成物の種類、組合せ及び／又は比）を決定すること、ならびに好ましい処方を用いて組成物を生成することを含む。

局所条件は、例えば、土壌条件（例えば、土壌種類、土壌微生物叢の種、土壌有機含量の量及び／又は種類、ＧＨＧ前駆体基質の量及び／又は種類、肥料又は存在する他の土壌添加剤又は改良剤の量及び／又は種類）；作物及び／又は植物条件（例えば、栽培されている植物の種類、数、年及び／又は健康）；環境条件（例えば、現在の気候、季節又は時季）；現場におけるＧＨＧ排出量及び種類；組成物の適用様式及び／又はレート、及び部位に関連する他のものを含むことができる。

評価後、組成物がこれらの局所条件に合わせてカスタマイズされ得るように、組成物の好ましい処方を決定することができる。次いで、組成物を、好ましくは、適用現場から３００マイル以内、好ましくは２００マイル以内、さらにより好ましくは１００マイル以内の微生物増殖施設で培養する。

いくつかの実施形態において、局所条件は、定期的に、例えば、年１回、年２回、又は月１回で評価される。このようにして、組成式は、変化する局所条件の独自の必要性を満たすために、必要に応じてリアルタイムで修正することができる。

いくつかの実施形態において、本方法はまた、ＧＨＧの生成及び／又は生成の削減、及び／又は土壌中の炭素の蓄積に対する本発明の方法の効果を評価するために、１つ以上の測定を実施することを含む。一実施形態において、本方法は、土壌プロファイルの深さを単に測定して、本組成物での処理後、経時で、土壌プロファイルが、減少したか、増加したか、及び／又は安定したままであったかどうかを決定することを含む。

特定の実施形態において、本方法はまた、植物及び／又は土壌におけるＧＨＧの生成及び／又は生成の削減及び／又はＳＯＣの蓄積に対する本方法の効果を評価するために、１つ以上の測定を実施することも含む。

測定は、土壌処理組成物を現場に適用した後のある時点で行うことができる。いくつかの実施形態において、測定は、約１週間以下、２週間以下、３週間以下、４週間以下、３０日以下、６０日以下、９０日以下、１２０日以下、１８０日以下、及び／又は１年以下の後に行われる。

さらに、測定は、経時的に繰り返すことができる。いくつかの実施形態において、測定は、毎日、毎週、毎月、隔月、半月毎、半年毎、及び／又は毎年繰り返される。

特定の実施形態において、ＧＨＧ生成の評価は、現場からのＧＨＧ排出を測定する形態をとることができる。電子捕獲検出を伴うガスクロマトグラフィーが、実験室設定で試料を試験するために一般的に使用される。特定の実施形態において、ＧＨＧ排出はまた、例えば、フラックス測定、及び／又はインサイチュ土壌調査を使用して、現地で実施することもできる。フラックス測定は、土壌表面から大気へのガスの排出を、例えば、土壌の領域を囲むチャンバを使用して分析し、次いで、ある期間にわたって、チャンバ内のガスの蓄積を観察することによってフラックスを推定する。プローブは、土壌ガスプロファイルを生成するために使用することができ、土壌中の一定の深さにおける対象ガスの濃度の測定を開始し、プローブと周囲表面条件との間で直接比較する（非特許文献１：Brummell and Siciliano 2011, 118）。

ＧＨＧ排出量の測定は、他の形態の直接排出量測定、ガスクロマトグラフィー－質量分析（ＧＣ－ＭＳ）及び／又は燃料投入量の分析を含むこともできる。直接排出量測定は、例えば、汚染運転活動（例えば、燃料燃焼自動車）を特定すること、及び連続排出量監視システム（ＣＥＭＳ）を介してそれらの活動の排出量を直接測定することを含むことができる。燃料入力分析は、使用されるエネルギー資源の量（例えば、消費される電気、燃料、木材、バイオマス等の量）を計算すること、例えば、燃料源中の炭素の含量を決定すること、及びその炭素含量を消費される燃料の量に適用して排出量を決定することを含むことができる。

特定の実施形態において、植物が成長している現場、例えば、農業現場、作物、ソッド又は芝農場、牧草／草原又は森林の炭素含量は、例えば、植物の地上及び／又は地下バイオマスを定量化することによって測定することができる。一般に、例えば、樹木の炭素濃度は、バイオマスの約４０～５０％であると仮定される。

バイオマス定量化は、例えば、サンプル領域において植物を収穫し、乾燥前後の植物の異なる部分の重量を測定する形態をとることができる。バイオマス定量化は、例えば、植物の幹の直径、高さ、体積、及び他の物理的パラメータを測定する等の非破壊的な観察方法を用いて実施することもできる。例えば、レーザープロファイリング及び／又はドローン解析等のリモート定量化も使用することができる。

いくつかの実施形態において、現場の炭素含量は、サンプリング領域のリター、木質デブリ、及び／又は土壌の炭素含量をサンプリング及び測定することをさらに含むことができる。特に、土壌は、例えば、乾燥燃焼を用いて分析して、全有機炭素（ＴＯＣ）のパーセントを決定することができ、活性炭素を検出するための過マンガン酸カリウム酸化分析によって、及び炭素のパーセントをトン／エーカーに変換するための嵩密度測定（単位体積当たりの重量）によって分析することができる。

いくつかの実施形態において、本発明は、例えば、農業、畜産、林業／再植林、及び湿地管理に関与する操作者によって使用されるカーボンクレジットの数を低減するために使用することができる。

本発明の方法及び組成物は、土壌及び／又は植物の健康を効率的に増強するために、単独で、又は他の化合物と組み合わせて使用することができる。例えば、いくつかの実施形態において、方法は、除草剤、肥料、農薬及び／又は他の土壌改良剤等の追加の成分を土壌及び／又は植物に適用することを含む。正確な材料及びその量は、例えば、本開示の利益を有する栽培者又は土壌科学者によって決定することができる。

いくつかの実施形態において、本方法は、不耕起又は低耕起農法、輪作、及び／又は季節外の被覆作物の植え付け等の既存の土壌保存実践と組み合わせて使用される。

利点を挙げると、本組成物及び方法は、土壌ＧＨＧ排出を抑制及び／又は回避し、合成肥料の必要性を低減しながら、これまで再生不可能と考えられてきた土壌資源を再構築するのを助けることができる。

適用方法
本明細書で使用される場合、組成物又は生成物を現場に「適用する」とは、組成物又は生成物がその現場に対して効果を有することができるように、組成物又は生成物を現場と接触させることを指す。この効果は、例えば、微生物の増殖及び定着、及び／又は代謝生成物、酵素、バイオサーファクタントもしくは他の微生物の増殖副生成物の作用、及び／又は促進剤物質の活性による。適用の様式は、組成物の処方に依存し、例えば、噴霧、注ぎ、散布、注入、拡散、混合、ダンキング、フォギング及び霧化を含むことができる。処方は、例えば、液体、乾燥及び／又は水和剤、流動性粉末、粉剤、顆粒、ペレット、エマルジョン、マイクロカプセル、ステーキ、油、ゲル、ペースト及び／又はエアロゾルを含むことができる。例示的な実施形態において、本土壌処理組成物は、例えば、組成物を水に溶解することによって組成物が調製された後に適用される。

一実施形態において、組成物が適用される現場は、植物が植えられる又は成長している土壌（又は根圏）（例えば、作物、畑、果樹園、林、牧草／草原又は山林）である。本発明の組成物は、潅漑用流体と予め混合することができ、組成物は、土壌を通って浸透し、例えば、植物の根に送達されて、根微生物叢に影響を及ぼし得る。

一実施形態において、組成物は、水の有無にかかわらず、土壌表面に適用され、土壌適用の有益な効果は、降雨、スプリンクラー、洪水、又は点滴潅漑によって活性化され得る。

一実施形態において、現場は、植物又は植物部分である。組成物は、種子処理として、又は植物もしくは植物部分の表面（例えば、根、塊茎、ステム、葉、果実、又は花の表面）に直接適用することができる。特定の実施形態において、組成物は、植物の１つ以上の根と接触する。組成物は、例えば、根に噴霧又は浸漬することによって、根に直接的に、及び／又は、例えば、植物が成長する土壌（又は根圏）に組成物を投与することによって、間接的に適用することができる。組成物は、植え付け前又は植え付け時に植物の種子に、又は植物の任意の他の部分及び／又はその周囲環境に適用することができる。

一実施形態において、方法は、泥畑、サトウキビ作物、カンキツ林、牧草もしくは草地、森林、ソッドもしくは芝農場、又は他の農作物等、大規模環境で使用される場合、方法は、水、肥料、農薬、又は他の液体組成物を供給するために使用される灌漑システムに接続されたタンクに組成物を投与することを含むことができる。従って、植物及び／又は植物を取り囲む土壌は、例えば、土壌注入、土壌ドレンチング、中心ピボット潅漑システムを介して、シード溝上への噴霧、マイクロジェット、ドレンチ噴霧器、ブーム噴霧器、スプリンクラー及び／又は滴下潅漑器によって、組成物で処理することができる。利点を挙げると、方法は、数百エーカー以上の土地を処理するのに適しているということである。

一実施形態において、本方法は、より小規模な設定で使用され、本方法は、組成物（水及び他の任意の添加剤と混合された）を、ハンドヘルド式芝生及び庭の噴霧器のタンクに注ぎ、土壌又は別の現場に本組成物を噴霧することを含むことができる。組成物はまた、標準的なハンドヘルド給水缶で混合し、現場に注ぐことができる。

土壌、植物及び／又はそれらの環境は、植物を栽培するプロセス中の任意の時点で処理することができる。例えば、組成物は、種子又は作物が植え付けられる前、それと同時に、又は、その後に適用することができる。またそれは、植物が開花、果実化している場合、及び落葉の間及び／又は後を含む、植物の発育及び成長の間の後の任意の時点で適用され得る。

一実施形態において、本発明による方法及び組成物は、未処理環境で成長する植物と比較して、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％、又はそれ以上の、植物の根質量、茎直径、植物高さ、樹冠密度、クロロフィル含量、花数、芽数、芽サイズ、芽密度、葉表面積、及び／又は栄養摂取の１つ以上の増加をもたらす。

一実施形態において、本発明による方法及び組成物は、同様の未処理領域と比較して、土壌の領域において、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％、又はそれ以上のＳＯＣの増加を引き起こす。

一実施形態において、本発明による方法及び組成物は、同様の未処理領域と比較して、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１５０％、２００％、又はそれ以上の土壌プロファイルの深さの増加を引き起こす。

一実施形態において、本発明による方法及び組成物は、同様の未処理土壌と比較して、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、又はそれ以上、ＣＯ２、Ｎ２Ｏ及び／又はＣＨ４等のＧＨＧの土壌伝播性の排出を減少させる。

対象植物
本明細書で使用される場合、「植物」という用語は、これらに限定されるものではないが、木、観賞用又は装飾用、作物又は穀物、果実植物又は野菜植物、花又は樹木、大型藻類又は微細藻類、植物プランクトン及び光合成藻類（例えば、緑藻類Chlamydomonas reinhardtii）の任意の種を含む。「植物」は、単細胞植物（例えば、微細藻類）及びコロニー（例えば、ボルボックス）又は植物の発育の任意の段階に存在する構造に大部分分化した複数の植物細胞も含む。そのような構造には、これらに限定されるものではないが、果実、種子、シュート、ステム、葉、根、花弁等が含まれる。植物は、例えば、庭において独立でき、又は、例えば、果樹園、作物又は牧草地の一部として、多くの植物のうちの１つとすることができる。

本明細書で使用される場合、「作物植物」は、利益のために、及び／又は、ヒト、動物もしくは水生生物のために成長した、又はヒトによって使用される（例えば、織物、化粧品、及び／又は薬物製造）、又は楽しみのためにヒトが眺める（例えば、造園又は庭園の花もしくは低木）、又は工業、商業もしくは教育において使用される任意の植物もしくは藻類、又はそれらの一部を指す。作物植物は、伝統的な繁殖及び最適化手法によって、遺伝子組換え植物及び植物品種を含む、バイオテクノロジー及び組換え方法によって、又は、これらの方法の組み合わせによって得ることができる植物とすることができる。

本発明の生成物及び方法の適用から利益を得ることができる農作物植物の種類には、これらに限定されるものではないが、条作物（例えば、コーン、ダイズ、モロコシ、落花生、ジャガイモ等）、畑作物（例えば、アルファルファ、コムギ、穀物等）、樹木作物（例えば、クルミ、アーモンド、ペカン、ヘーゼルナッツ、ピスタチオ等）、カンキツ類作物（例えば、オレンジ、レモン、グレープフルーツ等、果実作物（例えば、リンゴ、ナシ、イチゴ、ブルーベリー、ブラックベリー等）、芝生作物（例えば、ソッド）、観賞用作物（例えば、花、ブドウ等）、野菜（例えば、トマト、ニンジン等）、ブドウ作物（例えば、グレープ等）、林業（例えば、マツ、トウヒ、ユーカリ、ポプラ等）、管理牧草地（放牧動物を支援するために使用される任意の混合植物）が含まれる。

本発明が有用である植物のさらなる植物の例としては、これらに限定されるものではないが、穀類及び草類（例えば、コムギ、オオムギ、ライムギ、オートムギ、イネ、トウモロコシ、ソルガム、コーン）、ビーツ（例えば、糖又は飼料ビーツ）；果実（例えば、グレープ、イチゴ、ラズベリー、ブラックベリー、ブラックベリー、仁果類、核果、ソフトフルーツ、リンゴ、ナシ、プラム、ピーチ、アーモンド、サクランボ又はベリー）；マメ科作物（例えば、ビーンズ、レンティル、豆又は大豆）；油料作物（例えば、アブラナ、マスタード、ポピー、オリーブ、ヒマワリ、ココナツ、ヒマシ、ココア又は粉砕ナッツ）；ウリ科（例えば、カボチャ、キュウリ、南瓜又はメロン）；繊維植物（例えば、ワタ、亜麻、麻又はジュート）；カンキツ果実（例えば、オレンジ、レモン、グレープフルーツ、タンジェリン等）；野菜（例えば、ホウレンソウ等、レタス、アスパラガス、キャベツ、ニンジン、タマネギ、トマト、ジャガイモ又はベルペッパー）；クスノキ科（例えば、アボカド、シナモン又はカンファー）；ならびにタバコ、ナッツ、ハーブ、香辛料、薬用植物、コーヒー、ナス、サトウキビ、紅茶、コショウ、ブドウ、ホップ、オオバコ科、ラテックス植物、切り花及び観賞植物も含む。

特定の実施形態において、作物植物は、カンキツ植物である。本発明によるカンキツ植物の実施例には、これらに限定されるものではないが、オレンジの木、レモンの木、ライムの木及びグレープフルーツの木が含まれる。その他の例としては、Citrus maxima（ブンタン）、Citrus medica（シトロン）、Citrus micrantha（パペダ）、Citrus reticulata（マンダリンオレンジ）、Citrus paradisi（グレープフルーツ）、Citrus japonica（キンカン）、Citrus australasica（オーストラリアンフィンガーライム）、Citrus australis（オーストラリアンラウンドライム）、Citrus glauca（オーストラリアンデザートライム）、Citrus garrawayae（マウントホワイトライム）、Citrus gracilis（カカドゥーライム又はハンプティドゥライム）、Citrus inodora（ラッセルリバーライム）、Citrus warburgiana（ニューギニアワイルドライム）、Citrus wintersii（ブラウンリバーフィンガーライム）、Citrus halimii（リマウカダングサ、リマウケダカラ）、Citrus indica（インディアンワイルドオレンジ）、Citrus macroptera及びCitrus latipes、Citrus x aurantiifolia（キーライム）、Citrus x aurantium（ビターオレンジ）、Citrus x latifolia（ペルシアンライム）、Citrus x limon（レモン）、Citrus x limonia（ラングプール）、Citrus x sinensis（スウィートオレンジ）、Citrus x tangerina（タンジェリン）、インペリアルレモン、タンジェロ、オランジェロ、タンゴール、キヌー、キヨミ、ミネオラタンジェロ、オロブランコ、ウグリ、ブッダズハンド、シトロン、ベルガモットオレンジ、ブラッドオレンジ、カラマンシー、クレメンタイン、マイヤーレモン、ユズが挙げられる。

いくつかの実施形態において、作物植物は、カンキツ植物、例えば、オレンジジャスミン、ライムベリー、及びトリフォライトオレンジ（Citrus trifolata）の系列である。

対象植物のさらなる例としては、特に、Acer spp.、Actinidia spp.、Abelmoschus spp.、Agave sisalana、Agropyron spp.、Agrostis stolonifera、Allium spp.、Amaranthus spp.、Ammophila arenaria、Ananas comosus、Annona spp.、Apium graveolens、Arachis spp、Artocarpus spp.、Asparagus officinalis、Avena spp.（例えば、A. sativa、A. fatua、A. byzantina、A. fatua var. sativa、A. hybrida）、Averrhoa carambola、Bambusa sp.、Benincasa hispida、Bertholletia excelsea、Beta vulgaris、Brassica spp.（例えば、B. napus、B. rapa ssp.［キャノーラ、アブラナ、ナタネ］）、Cadaba farinosa、Camellia sinensis、Canna indica、Cannabis sativa、Capsicum spp.、Carex elata、Carica papaya、Carissa macrocarpa、Carya spp.、Carthamus tinctorius、Castanea spp.、Ceiba pentandra、Cichorium endivia、Cinnamomum spp.、Citrullus lanatus、Citrus spp.、Cocos spp.、Coffea spp.、Colocasia esculenta、Cola spp.、Corchorus sp.、Coriandrum sativum、Corylus spp.、Crataegus spp.、Crocus sativus、Cucurbita spp.、Cucumis spp.、Cynara spp.、Daucus carota、Desmodium spp.、Dimocarpus longan、Dioscorea spp.、Diospyros spp.、Echinochloa spp.、Elaeis （例えば、E. guineensis、E. oleifera）、Eleusine coracana、Eragrostis tef、Erianthus sp.、Eriobotrya japonica、Eucalyptus sp.、Eugenia uniflora、Fagopyrum spp.、Fagus spp.、Festuca arundinacea、Ficus carica、Fortunella spp.、Fragaria spp.、Ginkgo biloba、Glycine spp.（例えば、G. max、Soja hispida or Soja max）、Gossypium hirsutum、Helianthus spp.（例えば、H. annuus）、Hemerocallis fulva、Hibiscus spp.、Hordeum spp.（例えば、H. vulgare）、Ipomoea batatas、Juglans spp.、Lactuca sativa、Lathyrus spp.、Lens culinaris、Linum usitatissimum、Litchi chinensis、Lotus spp.、Luffa acutangula、Lupinus spp.、Luzula sylvatica、Lycopersicon spp.（例えば、L. esculentum、L. lycopersicum、L. pyriforme）、Macrotyloma spp.、Malus spp.、Malpighia emarginata、Mammea americana、Mangifera indica、Manihot spp.、Manilkara zapota、Medicago sativa、Melilotus spp.、Mentha spp.、Miscanthus sinensis、Momordica spp.、Morus nigra、Musa spp.、Nicotiana spp.、Olea spp.、Opuntia spp.、Ornithopus spp.、Oryza spp.（例えば、O. sativa、O. latifolia）、Panicum miliaceum、Panicum virgatum、Passiflora edulis、Pastinaca sativa、Pennisetum sp.、Persea spp.、Petroselinum crispum、Phalaris arundinacea、Phaseolus spp.、Phleum pratense、Phoenix spp.、Phragmites australis、Physalis spp.、Pinus spp.、Pistacia vera、Pisum spp.、Poa spp.、Populus spp.、Prosopis spp.、Prunus spp.、Psidium spp.、Punica granatum、Pyrus communis、Quercus spp.（例えば、Q. suber L）、Raphanus sativus、Rheum rhabarbarum、Ribes spp.、Ricinus communis、Rubus spp.、Saccharum spp.、Salix sp.、Sambucus spp.、Secale cereale、Sesamum spp.、Sinapis sp.、Solanum spp.（例えば、S. tuberosum、S. integrifolium又はS. lycopersicum）、Sorghum bicolor、Spinacia spp.、Syzygium spp.、Tagetes spp.、Tamarindus indica、Theobroma cacao、Trifolium spp.、Tripsacum dactyloides、Triticosecale rimpaui、Triticum spp.（例えば、T. aestivum、T. durum、T. turgidum、T. hybernum、T. macha、T. sativum、T. monococcum 又はT. vulgare）、Tropaeolum minus、Tropaeolum majus、Vaccinium spp.、Vicia spp.、Vigna spp.、Viola odorata、Vitis spp.、Zea mays、Zizania palustris、Ziziphus spp.から選択される、スーパーファミリー緑色植物亜界に属する全ての植物、特に、飼料又は飼料マメ科、観賞用植物、食用作物、樹木又は低木を含む単子葉植物及び双子葉植物が挙げられる。

対象植物としてはまた、これらに限定されるものではないが、コーン（Zea mays）、Brassica sp.（例えば、B. napus、B. rapa、B. juncea）、特に種子油の供給源として有用なBrassica属種、アルファルファ（Medicago sativa）、イネ（Oryza sativa）、ライ（Secale cereale）、ソルガム（Sorghum bicolor、Sorghum vulgare）、キビ（例えば、トウジンビエ（Pennisetum glaucum）、プロソキビ（Panicum miliaceum）、アワ（Setaria italica）、シコクビエ（Eleusine coracana））、ひまわり（Helianthus annuus）、サフラワー（Carthamus tinctorius）、コムギ（Triticum aestivum）、ダイズ（Glycine max）、タバコ（Nicotiana tabacum）、ジャガイモ（Solanum tuberosum）、ピーナッツ（Arachis hypogaea）、綿（Gossypium barbadense、Gossypium hirsutum）、サツマイモ（Ipomoea batatus）、キャッサバ（Manihot esculenta）、コーヒー（Coffea spp.）、ココナッツ（Cocos nucifera）、パイナップル（Ananas comosus）、カンキツ樹（Citrus spp.）、ココア（Theobroma cacao）、紅茶（Camellia sinensis）、バナナ（Musa spp.）、アボカド（Persea americana）、イチジク（Ficus casica）、グアバ（Psidium guajava）、マンゴー（Mangifera indica）、オリーブ（Olea europaea）、パパイヤ（Carica papaya）、カシュー（Anacardium occidentale）、マカダミア（Macadamia integrifolia）、アーモンド（Prunus amygdalus）、シュガービーツ（Beta vulgaris）、サトウキビ（Saccharum spp.）、オート麦、オオムギ、野菜、装飾用、及びコニファーも含まれ得る。

対象野菜植物としては、トマト（Lycopersicon esculentum）、レタス（例えば、Lactuca sativa）、緑豆（Phaseolus vulgaris）、リマビーンズ（Phaseolus limensis）、エンドウ（Lathyrus spp.）、キュウリ（C. sativus）やカンタロープ（C. cantalupensis）等のCucumis属の一員、及び、マスクメロン（C. melo）が挙げられる。装飾品には、アザレア（Rhododendron spp.）、ヒドランジア（Macrophylla hydrangea）、ハイビスカス（Hibiscus rosasanensis）、バラ（Rosa spp.）、チューリップ（Tulipa spp.）、ラッパズイセン（Narcissus spp.）、ペチュニア（Petunia hybrida）、カーネーション（Dianthus caryophyllus）、ポインセチア（Euphorbia pulcherrima）、及び菊が含まれる。実施形態を実施する際に使用され得る針葉樹としては、例えば、マツ、例えば、テーダマツ（Pinus taeda）、スラッシュマツ（Pinus elliotii）、ポンデロサマツ（Pinus ponderosa）、コントルタマツ（Pinus contorta）、及びラジアータマツ（Pinus radiata）；ダグラスファー（Pseudotsuga menziesi）；ウェスタンヘムロック（Tsuga canadensis）；シトカスプルース（Picea glauca）；レッドウッド（Sequoia sempervirens）；モミ、例えば、シルバーファー（Abies amabilis）及びバルサムファー（Abies balsamea）；及びウエスタンレッドセダー（Thuja plicata）及びアラスカイエローセダー（Chamaecyparis nootkatensis）が挙げられる。本実施形態の植物としては、コーン及びダイズ植物等の作物植物（例えば、コーン、アルファルファ、ヒマワリ、アブラナ、ダイズ、綿、ベニバナ、ピーナッツ、モロコシ、コムギ、キビ、タバコ等）を含む。

対象牧草としては、これらに限定されるものではないが、スズメノカタビラ（Poa annua）；ネズミムギ（Lolium multiflorum）；コイチゴツナギ（Poa compressa）；チューイングフェスク（Festuca rubra）;コロニアルベントグラス（Agrostis tenuis）;クリーピングベントグラス（Agrostis palustris）;クレストコムギ（Agropyron desertorum）、フェアウェイコムギ（Agropyron cristatum）；ハートフェスク（Festuca longifolia）、ケンタッキーブルーグラス（Poa pratensis）、オーチャードグラス（Dactylis glomerate）、ホソムギ（Lolium perenne）；レッドフェスク（Festuca rubra）；レッドトップ（Agrostis alba）；オオスズメノカタビラ（Poa trivialis）；ウシノケグサ（Festuca ovine）;スムーズブロムグラス（Bromus inermis）;トールフェスク（Festuca arundinacea）;チモシー（Phleum pretense）;ベルベットベントグラス（Agrostis canine）;ウィーピングアルカリグラス（Puccinellia distans）; ウエスタンウィートグラス（Agropyron smithii）; ギョウギシバ（Cynodon spp.）;セントオーガスチングラス（Stenotaphrum secundatum）;ノシバ（Zoysia spp.）; バヒアグラス（Paspalum notatum）;カーペットグラス（Axonopus affinis）;センチピードグラス（Eremochloa ophiuroides）;キクユグラス（Pennisetum clandesinum）;サワスズメノヒエ（Paspalum vaginatum）;ブルーグラマ（Bouteloua gracilis）;バッファローグラス（Buchloe dactyloids）;サイドオーツグラマ（Bouteloua curtipendula）が挙げられる。

目的の植物としては、さらに、目的の種子を提供する穀物植物、油料種子植物、及びマメ科植物が含まれる。目的の種子には、コーン、コムギ、オオムギ、イネ、モロコシ、ライ、キビ等の穀物種子が含まれる。油料種子植物としては、綿、ダイズ、ベニバナ、ヒマワリ、アブラナ、トウモロコシ、アルファルファ、パーム、ココナッツ、亜麻、ヒマシ、オリーブ等が含まれる。マメ科植物には、豆及びエンドウ豆が含まれる。豆には、グアー、ローカストビーン、フェヌグリーク、大豆、ガーデンビーン、カウピー、ムンビーン、リマビーン、そら豆、レンティル、ヒヨコマメ等が含まれる。目的の植物としてはさらに、カンナビス（例えば、サティバ、インディカ、及びルデラリス）及び工業用麻が含まれる。

特定の実施形態において、植物は、典型的には、例えば、サトウキビ、ジャガイモ、タマネギ、セロリ、ニンジン、ラディッシュ、及び芝のような、腐葉土壌、黒泥土、泥炭土、及び／又は排水された泥炭土中で成長するものである。

全ての植物及び植物の部分は、本発明に従って処理することができる。この文脈において、植物は、全ての植物及び植物集団、例えば、望ましい、及び望ましくない野生植物又は作物植物（自然に存在する作物植物を含む）を意味すると理解される。作物植物は、従来の繁殖及び最適化手法によって、バイオテクノロジー及び組換え方法によって、又は、これらの方法の組み合わせ（遺伝子組換え植物及び植物品種を含む）によって得ることができる植物とすることができる。

植物組織及び／又は植物部分は、シュート、葉、花、根、針、茎、ステム、果実、種子、塊茎及び根茎等の植物の全ての地上及び地下の部分及び器官を意味するものと理解される。また、植物部分は、作物材料、栄養繁殖材料及び生殖繁殖材料、例えば、挿し木、塊茎、根茎、接ぎ穂及び種子を含む。

土壌処理組成物
特定の実施形態において、本発明は、バイオサーファクタント、酵素、多糖類及び／又は他の代謝生成物等の、１つ以上の土壌定着微生物及び／又はその増殖副生成物を含む土壌処理組成物を提供する。組成物はまた、微生物が生成された発酵ブロス／培地を含んでいてもよい。

いくつかの実施形態において、本発明の微生物は、それらが適用される土壌中に既に存在する微生物よりも大きいＣＵＥを有する。いくつかの実施形態において、本組成物の微生物は、「高ＣＵＥ」であり、これは、バイオマス生成に割り当てられる炭素のパーセンテージが呼吸に割り当てられるパーセンテージよりも大きいことを意味する。

特定の実施形態において、微生物は、細菌、酵母及び／又は真菌である。いくつかの実施形態において、組成物は、２つ以上の微生物の種類及び／又は種を含む。利点を挙げると、いくつかの実施形態において、微生物は、根圏に定着し、根滲出物及び消化された有機物を、炭素に富むバルキーな微生物バイオマス及び壊死体（死細胞）に変換することである。

好ましい実施形態において、本発明による微生物ベースの組成物は、非毒性であり、例えば、ヒト又は他の非害虫動物の皮膚又は消化管に刺激を引き起こすことなく、高濃度で適用することができる。従って、本発明は、微生物ベースの組成物の適用が、栽培者及び家畜のような生物の存在下で起こる場合に特に有用である。

一実施形態において、複数の微生物を一緒に使用することができ、微生物は、植物及び根の健康に対して相乗的利益をもたらし、同様に、ＳＯＣを増加させ、土壌劣化を防止し、及び／又は劣化した土壌を再構築する。

組成物中の微生物及び他の成分の種及び比率は、適用時の特定の局所条件、例えば、どの土壌種類、植物及び／又は作物が処理されているか；組成物が適用されている時の季節、気候及び／又は時季；ならびにどの様式及び／又は適用レートが利用されているかについて、カスタマイズ及び最適化することができる。従って、組成物は、任意の所定の現場に対してカスタマイズすることができる。

本発明に従って有用な微生物は、例えば、細菌、酵母及び／又は真菌の非植物病原性株とすることができる。これらの微生物は、天然の微生物であってもよく、又は遺伝的に改変された微生物であってもよい。例えば、微生物は、特定の特徴を示すために、特定の遺伝子で形質転換されてもよい。また、微生物は、所望の株の突然変異体であってもよい。本明細書中で使用される場合、「変異体」は、基準微生物の株、遺伝的変異体又はサブタイプを意味し、ここで、変異体は、基準微生物と比較して、１つ以上の遺伝的変異（例えば、点変異、ミスセンス変異、ナンセンス変異、欠失、重複、フレームシフト変異又は反復拡大）を有する。変異体を作製するための手順は、微生物学的技術分野において周知されている。例えば、ＵＶ突然変異誘発及びニトロソグアニジンは、この目的のために広く使用されている。

一実施形態において、微生物は、酵母又は真菌である。本発明による使用に適した酵母及び真菌種には、Aureobasidium（例えば、A. pullulans）、Blakeslea、Candida（例えば、C. apicola、C. bombicola、C. nodaensis）、Cryptococcus、Debaryomyces（例えば、D. hansenii）、Entomophthora、Hanseniaspora（例えば、H. uvarum）、Hansenula、Issatchenkia、Kluyveromyces（例えば、K. phaffii）、Lentinula edodes、Mortierella、菌根菌、Meyerozyma（M. guilliermondii、M. aphidis）、Penicillium、Phycomyces、Pichia（例えば、P. anomala、P. guilliermondii、P. occidentalis、P. kudriavzevii）、Pleurotus spp.（例えば、P. ostreatus）、Pseudozyma（例えば、P. aphidis）、Saccharomyces（例えば、S. boulardii sequela、S. cerevisiae、S. torula）、Starmerella（例えば、S. bombicola）、Torulopsis、Trichoderma（例えば、T. guizhouse、T. reesei、T. harzianum、T. koningii、T. hamatum、T. viride）、Ustilago（例えば、U. maydis）、Wickerhamomyces（例えば、W. anomalus）、Williopsis（例えば、W. mrakii）、Zygosaccharomyces（例えば、Z. bailii）及びその他が含まれる。

特定の実施形態において、微生物は、グラム陽性及びグラム陰性細菌を含む細菌である。細菌は例えば、Agrobacterium（例えば、A. radiobacter）、Azotobacter（A. vinelandii、A. chroococcum）、Azospirillum（例えば、A. brasiliensis）、Bacillus（例えば、B. amyloliquefaciens、B. circulans、B. firmus、B. laterosporus、B. licheniformis、B. megaterium、B. mucilaginosus、B. polymyxa、B. subtilis（B1、B2、B3及びB4株を含む）、Brevibacillus laterosporus）、Frateuria（例えば、F. aurantia）、Microbacterium（例えば、M. laevaniformans）、粘液細菌（例えば、Myxococcus xanthus、Stignatella aurantiaca、Sorangium cellulosum、Minicystis rosea）、Paenibacillus polymyxa、Pantoea（例えば、P. agglomerans）、Pseudomonas（例えば、P. aeruginosa、P. chlororaphis subsp. aureofaciens（Kluyver）、P. putida）、Rhizobium spp.、Rhodospirillum（例えば、R. rubrum）、Sphingomonas（例えば、S. paucimobilis）、及び／又はThiobacillus thiooxidans（Acidothiobacillus thiooxidans）であってよい。

特定の実施形態において、微生物は、土壌中の窒素、カリウム、リン及び／又は他の微量栄養素を固定及び／又は可溶化することができるものである。

一実施形態において、微生物は、例えば、Azospirillum、Azotobacter、Chlorobiaceae、Cyanothece、Frankia、Klebsiella、根粒菌、Trichodesmium及びいくつかの古細菌の種から選択される窒素固定微生物又はジアゾトロフである。特定の実施形態において、窒素固定細菌は、Azotobacter vinelandiiである。

一実施形態において、微生物は、カリウムを動員する微生物又はＫＭＢであり、例えば、Bacillus mucilaginosus、Frateuria aurantia又はGlomus mosseaeから選択される。特定の実施形態において、酸カリウム動員微生物は、Frateuria aurantiaである。

一実施形態において、微生物は、例えば、Dyadobacter fermenters等の、大気からの亜酸化窒素を土壌中の窒素に変換することができる非脱窒微生物である。

一実施形態において、微生物の組み合わせは、対象の微生物ベースの組成物において使用され、微生物は、植物バイオマスを増強するために、及び／又は根圏の特性を増強するために、互いに相乗的に働く。

特定の例示的な実施形態において、本発明に従って利用される微生物は、以下の１つ以上から選択される。Trichoderma spp.（例えば、T. harzianum、T. viride、T. koningii、及びT. guizhouse）；Bacillus spp.（例えば、B. amyloliquefaciens、B. subtilis、B. megaterium、B. polymyxa、B. licheniformis、及びBrevibacillus laterosporus）；Meyerozyma guilliermondii；Pichia occidentalis；Pichia kudriavzevii；Wickerhamomyces anomalus;及びDebaryomyces hansenii。

他の具体的な例示的な実施形態において、組成物は、Meyerozyma guilliermondii又はMeyerozyma caribbica（例えば、M. caribbica MEC14XN）を含む。

他の特定の例示的な実施形態において、組成物は、B. amyloliquefaciens及び／又はB. subtilis等のBacillus細菌を含む。

他の具体的な例示的な実施形態において、組成物は、B. amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８及びTrichoderma sp.、例えば、T. harzianum（例えば、T. harzianum T-22）を含む。

一実施形態において、組成物は、B. amyloliquefaciens ＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８「B. amy」を含む。B. amyloliquefaciens「B. amy」微生物の培養物は、Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL) Culture Collection, 1815 N. University St., Peoria, IL, USAに寄託されている。この寄託物は、寄託所によって受託番号ＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８が付与されており、２０２０年２月２６日に寄託された。

一実施形態において、組成物は、B. subtilisＮＲＲＬ Ｂ－６８０３１「B4」を含む。B4微生物の培養物は、Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL) Culture Collection, 1815 N. University St., Peoria, IL, USAに寄託されている。この寄託物は、寄託所によって受託番号ＮＲＲＬ Ｂ－６８０３１が付与されており、２０２１年５月０６日に寄託された。

一実施形態において、組成物は、W. anomalusＮＲＲＬ Ｙ－６８０３０を含む。この微生物の培養物は、Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL) Culture Collection, 1815 N. University St., Peoria, IL, USAに寄託されている。この寄託物は、寄託所によって受託番号ＮＲＲＬ Ｂ－６８０３０が付与されており、２０２１年５月０６日に寄託された。

対象の培養物は、３７ＣＦＲ１．１４及び３５Ｕ．Ｓ．Ｃ１２２に基づいて権利を有すると特許商標局長によって決定されたものに対する本特許出願の係属中に、培養物へのアクセスが利用可能であることを保証する条件下で寄託されている。寄託物は、対象出願の対応物又はその子孫が提出されている国において、外国特許法により要求されているように利用可能である。しかしながら、寄託の利用可能性は、政府の措置によって付与された特許権の無効化において本発明を実施するためのライセンスを構成しないことを理解されたい。

さらに、対象の培養物寄託物は、微生物の寄託に関するブダペスト条約の規定に従い、保管され、公衆に利用可能にされる、すなわち、寄託物のサンプルの提供のための最新の要求の後少なくとも５年間、及びいずれの場合も、寄託の日の後少なくとも３０年間、又は培養物を開示することができる特許の実施可能な寿命の間、生存可能で汚染されないようにするために必要な全ての注意をもって保管される。寄託者は寄託の条件のために、寄託者が要求されたときに試料を提供することができない場合、寄託物を交換する義務を承認する。対象の培養寄託物の公衆への利用可能性に関する全ての制限は、それを開示する特許の付与に際して取消不能に除去される。

特定の実施形態において、組成物に含まれるそれぞれの微生物の濃度は、組成物の１×１０^６～１×１０^１３ＣＦＵ／ｇ、１×１０^７～１×１０^１２ＣＦＵ／ｇ、１×１０^８～１×１０^１１ＣＦＵ／ｇ、又は１×１０^９～１×１０^１０ＣＦＵ／ｇである。

一実施形態において、組成物の総微生物細胞濃度は、少なくとも１×１０^６ＣＦＵ／ｇであり、１×１０^９ＣＦＵ／ｇ、１×１０^１０、１×１０^１１、１×１０^１２まで、及び／又は１×１０^１３以上のＣＦＵ／ｇを含む。一実施形態において、本組成物の微生物は、総組成物の約５～２０重量％、又は約８～１５重量％、又は約１０～１２重量％を含む。

組成物は、残存発酵基質、及び／又は精製もしくは未精製増殖副生成物、例えば、酵素、バイオサーファクタント及び／又は他の代謝生成物を含むことができる。微生物は、生存又は不活性とすることができる。

本発明の微生物及び微生物ベースの組成物は、例えば、植物バイオマスの増加及び／又は炭素ミネラル土壌団粒の形成／安定化に有用な多くの有益な特性を有する。例えば、組成物は、精製形態か粗形態のいずれかで、バイオサーファクタント、タンパク質及び／又は酵素等の微生物の増殖から生じる生成物を含むことができる。さらに、微生物は、植物成長を増強し、オーキシン生成を誘導し、土壌中の栄養素の可溶化、吸収及び／又はバランスを可能にし、害虫及び病原体から植物を保護することができる。

一実施形態において、本組成物の微生物は、バイオサーファクタントを生成することができる。他の実施形態において、バイオサーファクタントは、他の微生物によって別々に生成可能であり、精製された形態か粗形態のいずれかで、組成物に添加され得る。粗形態バイオサーファクタントは、例えば、バイオサーファクタント生成微生物の培養から生じる残存発酵培地中の細胞増殖のバイオサーファクタント及び他の生成物を含むことができる。この粗形態バイオサーファクタント組成物は、約０．００１％～約９０％、約２５％～約７５％、約３０％～約７０％、約３５％～約６５％、約４０％～約６０％、約４５％～約５５％、又は約５０％の純粋なバイオサーファクタントを含むことができる。

バイオサーファクタントは、細菌、真菌、及び酵母等の様々な微生物によって生成される重要な部類の二次代謝生成物を形成する。両親媒性分子として、微生物バイオサーファクタントは、液体、固体、及び気体の分子間の表面及び界面張力を減少させる。さらに、本発明によるバイオサーファクタントは、生分解性であり、毒性が低く、土壌中の不溶性化合物を可溶化及び分解するのに有効であり、低コスト及び再生可能資源を使用して生成することができる。それらは、種々の表面への望ましくない微生物の付着を阻害し、バイオフィルムの形成を防止し、強力な乳化及び解乳化特性を有することができる。さらに、バイオサーファクタントは、濡れ性を改善し、土壌中の肥料、栄養素、及び水の均一な可溶化及び／又は分配を達成するためにも使用することができる。

本方法によるバイオサーファクタントは、例えば、低分子量糖脂質（例えば、ソホロ脂質、セロビオース脂質、ラムノ脂質、マンノシルエリスリトール脂質及びトレハロース脂質）、リポペプチド（例えば、サーファクチン、イチュリン、フェンジシン、アルスロファクチン及びリケニシン）、フラボ脂質、リン脂質（例えば、カルジオリピン）、脂肪酸エステル、ならびにリポタンパク質、リポ多糖－タンパク質複合体、及び多糖－タンパク質－脂肪酸複合体等の高分子量ポリマーから選択することができる。

組成物は、０．００１重量％～１０重量％、０．０１重量％～５重量％、０．０５重量％～２重量％、及び／又は０．１重量％～１重量％の濃度で１つ以上のバイオサーファクタントを含むことができる。

組成物は、生及び／又は不活性培養物を含有する発酵培地、バイオサーファクタント、酵素、及び／又は他の代謝生成物等の精製又は粗生成物増殖副生成物、及び／又は任意の残留栄養素を含むことができる。

発酵生成物は、抽出又は精製を伴って、又は伴わずに、直接使用してもよい。所望であれば、抽出及び精製は、文献に記載されている標準的な抽出及び／又は精製方法又は技術を用いて容易に行うことができる。

組成物中の微生物は、活性又は不活性形態、又は栄養細胞、生殖胞子、菌糸体、菌糸、分生子、又は任意の他の形態の微生物繁殖体であってよい。また、組成物は、これらの微生物形態のいずれかの組み合わせを含有していてもよい。

一実施形態において、微生物の株の組み合わせが組成物に含まれる場合、微生物の異なる株を別々に増殖させ、次いで一緒に混合して組成物を生成する。

利点を挙げると、本発明によれば、組成物は、微生物が増殖した培地を含んでいてもよい。組成物は、例えば、少なくとも１重量％、５重量％、１０重量％、２５重量％、５０重量％、７５重量％、又は１００重量％の増殖培地であってよい。組成物中のバイオマスの量は、重量で、例えば、その間の全てのパーセンテージを含めて０％～１００％のいずれかであってよい。

一実施形態において、組成物は、好ましくは、土壌、種子、植物全体、又は植物部分（これらに限定されないが、根、塊茎、ステム、花及び葉を含む）への適用のために処方される。特定の実施形態において、組成物は、例えば、液体、粉塵、顆粒、微小顆粒、ペレット、湿潤性粉末、流動性粉末、エマルジョン、マイクロカプセル、油、又はエアロゾルとして処方される。

組成物の効果を改善又は安定化するために、適切なアジュバントとブレンドし、次いで、必要に応じて、そのまま又は希釈後に使用することができる。好ましい態様において、組成物は、液体、濃縮液体、又は、水及び他の成分と混合して液体生成物を形成することができる乾燥粉末又は顆粒として処方される。一実施形態において、組成物は、乾燥生成物の貯蔵及び輸送中に最適な浸透圧を確保するために、浸透物質に加えて、グルコース（例えば、糖蜜の形態で）を含むことができる。

さらなる成分、例えば、緩衝剤、担体、同じ又は異なる施設で生成された他の微生物ベースの組成物、粘度調整剤、防腐剤、微生物増殖のための栄養素、追跡剤、殺生物剤、他の微生物、界面活性剤、乳化剤、潤滑剤、溶解度制御剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、安定剤及び紫外線防止剤を組成物に添加することができる。

組成物のｐＨは、目的の微生物、同じく、それが適用される土壌環境に適したものとする。いくつかの実施形態において、ｐＨは、約２．０～約１０．０、約２．０～約９．５、約２．０～約９．０、約２．０～約８．５、約２．０～約８．０、約２．０～約７．５、約２．０～約７．０、約３．０～約７．５、約４．０～約７．５、約５．０～約７．５、約５．５～約７．０、約６．５～約７．５、約３．０～約５．５、約３．２５～約４．０、又は約３．５である。緩衝剤、炭酸塩及びリン酸塩等のｐＨ調整剤を使用して、ｐＨを好ましい値付近に安定化させてよい。

任意で、組成物は、使用前に貯蔵することができる。貯蔵時間は短いのが好ましい。従って、貯蔵時間は、６０日未満、４５日未満、３０日未満、２０日未満、１５日未満、１０日未満、７日未満、５日未満、３日未満、２日未満、１日未満、又は１２時間未満であってよい。好ましい実施形態において、生細胞が生成物中に存在する場合、生成物は、例えば、２０℃、１５℃、１０℃、又は５℃未満等の低温で保存される。

しかしながら、微生物ベースの組成物は、さらなる安定化、保存、及び貯蔵なしに使用してよい。利点を挙げると、これらの微生物ベースの組成物の直接使用は、微生物の高い生存率を保ち、外来エージェント及び望ましくない微生物からの汚染の可能性を低減し、微生物増殖の副生成物の活性を維持する。

他の実施形態において、組成物（微生物、増殖培地、又は微生物及び培地）は、例えば、意図される用途、意図される適用方法、発酵容器のサイズ、及び微生物増殖施設から使用場所への任意の輸送モードを考慮して、適切なサイズの容器中に配置することができる。従って、微生物ベースの組成物が配置される容器は、例えば、１パイント～１，０００ガロン以上であってよい。特定の実施形態において、容器は、１ガロン、２ガロン、５ガロン、２５ガロン、又はそれ以上である。

組成物は、他の農業化合物及び／又は作物管理システムと組み合わせて使用することができる。一実施形態において、組成物は、任意で、例えば、天然及び／又は化学殺虫剤、忌避剤、除草剤、肥料、水処理剤、非イオン性界面活性剤及び／又は土壌改良剤を含むことができ、又はそれらと共に適用することができる。しかしながら、好ましくは、組成物は、ベノミル、ドデシルジメチルアンモニウムクロリド、二酸化水素／ペルオキシ酢酸、イマジリル、プロピコナゾール、テブコナゾール、又はトリフルミゾールを含まず、かつ／又はこれらと共に使用されない。

組成物が相溶性化学添加剤と混合される場合、化学物質は、好ましくは、本発明の組成物を添加する前に水で希釈される。

一実施形態において、本組成物は、例えば、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸等の、スケール防止剤として特徴付けられる農業用化合物；
例えば、硫酸ストレプトマイシン及び／又はＧａｌｌｔｒｏｌ（登録商標）（A. radiobacter株K84）等の殺菌剤；
例えば、二酸化塩素、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、ハロゲン化複素環式、及び／又は二酸化水素／ペルオキシ酢酸等の殺生物剤；
例えば、Ｎ－Ｐ－Ｋ肥料、硝酸アンモニウムカルシウム１７－０－０、チオ硫酸カリウム、窒素（例えば、１０－３４－０、Ｋｕｇｌｅｒ ＫＱ－ＸＲＮ、Ｋｕｇｌｅｒ ＫＳ－１７８Ｃ、Ｋｕｇｌｅｒ ＫＳ－２０７５、Ｋｕｇｌｅｒ ＬＳ ６－２４－６Ｓ、ＵＮ２８、ＵＮ３２）、及び／又はカリウム等の肥料；
例えば、クロロタロニル、マニコゼブヘキサメチレンテトラミン、アルミニウムトリス、アゾキシストロビン、Bacillus spp.（例えば、B. licheniformis株3086、B. subtilis、B. subtili株QST 713）、ベノミル、ボスカリド、ピラクロストロビン、カプタン、カボキシン、クロロネブ、クロロタロニル、硫酸銅、シアゾファミド、ジクロラン、ジメトモルフ、エトリジアゾール、チオファネート－メチル、フェナミドン、フェナリモール、フルジオキソニル、フルオピコリド、フルトラニル、イプロジオン、マンネブ、マネブ、メファノキサム、フルジオキソニル、メフェノキサム、メタラキシル、ミクロブタニル、オキサチアプロリン、ペンタクロロニトロベンゼン（キントゼン）、リン酸、プロパモカルブ、プロパニル、ピラクロストロビン、Reynoutria sachalinensis、Streptomyces spp（例えば、S. griseoviridis株K61、S. lydicus WYEC 108）、硫黄、尿素、チアベンダゾール、チオファネートメチル、チラム、トリアジメホン、トリアジメノール、及び／又はビンクロゾリン；
例えば、アンシミドール、クロルメコートクロライド、ジアミノジド、パクロブトラゾール、及び／又はウニコナゾール等の成長調節因子；
例えば、グリホセート、オキシフルオルフェン、及び／又はペンジメタリン等の除草剤；
例えば、アセフェート、アザジラクチン、B. thuringiensis（例えば、subsp. Israelensis株AM 65-52）、Beauveria bassiana（例えば、GHA株）、カルバリル、クロルピリホス、シアントラニリプロール、シロマジン、ジコフォール、ジアジノン、ジノテフラン、イミダクロプリド、Isaria fumosorosae（例えば、Apopka株97）リンダン、及び／又はマラチオン等の殺虫剤；
例えば、過酸化水素（３０～３５％）、ホスホン酸（５～２０％）、及び／又は亜塩素酸ナトリウム等の水処理；
ならびに、糖脂質、リポペプチド、ディート、珪藻土、シトロネラ、精油、ミネラルオイル、ニンニク抽出物、チリ抽出物、及び／又は本開示の利益を有する当業者によって適合すると判断される任意の公知の商用及び／又は自家製農薬との使用に適合する。

好ましくは、組成物は、以下の化合物；ベノミル、ドデシルジメチルアンモニウムクロリド、二酸化水素／ペルオキシ酢酸、イマジリル、プロピコナゾール、テブコナゾール、又はトリフルミゾールを含まないか、及び／又は、同時に適用されないか、又は適用の前後７～１０日以内に適用されない。

特定の実施形態において、組成物及び方法は、他の化合物の有効性を増強するために、例えば、植物又は害虫への農薬化合物の浸透を増強することによって、又は植物根への栄養素のバイオアベイラビリティを増強することによって、使用することができる。微生物ベースの生成物は、他の処置、例えば、抗生物質処置を補うために使用することもできる。利点を挙げると、本発明は、細菌感染を処置及び／又は予防するのに有効であるために作物又は植物に投与しなければならない抗生物質の量を減少させるのに役立つ。

本発明による微生物の増殖
本発明は、微生物の培養、及び微生物代謝生成物及び／又は微生物増殖の他の副生成物の生成のための方法を利用する。本発明はさらに、微生物の培養、及び所望のスケールでの微生物代謝生成物の生成に適した培養プロセスを利用する。これらの培養プロセスには、これらに限定されるものではないが、浸漬培養／発酵、固相発酵（ＳＳＦ）、改変、ハイブリッド、及び／又はそれらの組み合わせが含まれる。

本明細書中で使用される場合、「発酵」は、制御された条件下での細胞の培養又は増殖を指す。増殖は、好気性又は嫌気性であり得る。好ましい実施形態において、微生物は、ＳＳＦ及び／又はその改変版を使用して増殖される。

一実施形態において、本発明は、バイオマス（例えば、生細胞物質）、細胞外代謝生成物（例えば、小分子及びタンパク質）、残留栄養素及び／又は細胞内成分（例えば、酵素及び他のタンパク質）を生成するための材料及び方法を提供する。

本発明に従って使用される微生物増殖容器は、工業的使用のための任意の発酵槽又は培養反応器とすることができる。一実施形態において、容器は、機能制御／センサを有してもよく、又はｐＨ、酸素、圧力、温度、湿度、微生物密度及び／又は代謝生成物濃度等の培養プロセスにおける重要な因子を測定するために機能制御／センサに接続されてもよい。

さらなる実施形態において、容器は、容器内の微生物の増殖（例えば、細胞数及び増殖期の測定）を監視することもできるようにしてもよい。あるいは、毎日のサンプルを容器から採取し、希釈プレーティング技術等の当技術分野で公知の技術による計数に供してもよい。希釈プレーティングは、サンプル中の生物の数を推定するために使用される単純な技術である。また、この技術は、異なる環境又は処理を比較することができる指標を提供することもできる。

一実施形態において、本方法は、窒素源を用いて培養物を補充することを含む。窒素源は、例えば、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、アンモニア、尿素、及び／又は塩化アンモニウムとすることができる。これらの窒素源は、単独で、又は２種以上の組み合わせで使用してもよい。

本方法は、増殖培養物を酸素化することができる。一実施形態は、低酸素含有空気を除去し、酸素化空気を導入するために、空気の緩慢な動きを利用する。浸漬発酵の場合、酸素化空気は、液体の機械的撹拌のためのインペラー、及び液体中への酸素の溶解のために液体に気泡を供給する空気スパージャーを含む機構を介して毎日補充される周囲空気であってもよい。

本方法は、培養物に炭素源を補充することをさらに含むことができる。炭素源は、グルコース、スクロース、ラクトース、フルクトース、トレハロース、マンノース、マンニトール、及び／又はマルトース等の炭水化物；酢酸、フマル酸、クエン酸、プロピオン酸、リンゴ酸、マロン酸、及び／又はピルビン酸等の有機酸；エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、イソブタノール、及び／又はグリセロール等のアルコール；大豆油、キャノーラ油、米ぬか油、オリーブ油、コーン油、ヒマワリ油、ゴマ油、及び／又は亜麻仁油等の油脂等とすることができる。これらの炭素源は、単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

一実施形態において、微生物の増殖因子及び微量栄養素が培地に含まれる。それらが必要とするビタミンの全てを生成することができない微生物を増殖させる場合に、これは、特に好ましい。鉄、亜鉛、銅、マンガン、モリブデン及び／又はコバルトのような微量元素を含む無機栄養素もまた、培地に含まれていてもよい。さらに、ビタミン、必須アミノ酸、及び微量元素源は、例えば、コーンフラワー等の穀粉又はミールの形態で、又は酵母エキス、ジャガイモエキス、牛エキス、大豆エキス、バナナ皮エキス等のエキスの形態で、又は精製された形態で、含まれ得る。各種アミノ酸、例えば、タンパク質の生合成に有用な各種アミノ酸もまた含まれ得る。

一実施形態において、無機塩も含まれていてもよい。使用可能な無機塩は、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二ナトリウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸鉄、塩化鉄、硫酸マンガン、塩化マンガン、硫酸亜鉛、塩化鉛、硫酸銅、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、炭酸カルシウム、及び／又は炭酸ナトリウムとすることができる。これらの無機塩は、単独で、又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。

いくつかの実施形態において、培養のための方法は、培養プロセスの前及び／又は間に、培地中に、追加の酸及び／又は抗菌剤を添加することをさらに含んでもよい。抗菌剤又は抗生物質は、培養物を汚染から保護するために使用される。

さらに、水中培養中の泡の形成及び／又は蓄積を防止するために、消泡剤を添加してもよい。

混合物のｐＨは、目的の微生物に適したものとすべきである。緩衝剤、及び炭酸塩及びリン酸塩等のｐＨ調整剤を使用して、ｐＨを好ましい値付近に安定化させてよい。金属イオンが高濃度で存在する場合、培地中にキレート化剤を使用することが必要な場合がある。

微生物は、プランクトン形態において、又はバイオフィルムとして増殖させることができる。バイオフィルムの場合、容器は、その中に微生物をバイオフィルム状態で増殖させることができる基質を有していてもよい。また、このシステムは、例えば、バイオフィルム増殖特性を促進及び／又は改善する刺激（せん断力応力等）を与える能力を有してもよい。

培養物のｐＨは、目的の微生物、同様に、組成物が適用される土壌環境に適したものとすべきである。いくつかの実施形態において、ｐＨは、約２．０～約１０．０、約２．０～約９．５、約２．０～約９．０、約２．０～約８．５、約２．０～約８．０、約２．０～約７．５、約２．０～約７．０、約３．０～約７．５、約４．０～約７．５、約５．０～約７．５、約５．５～約７．０、約６．５～約７．５、約３．０～約５．５、約３．２５～約４．０、又は約３．５である。緩衝剤、及び炭酸塩及びリン酸塩等のｐＨ調整剤を使用して、ｐＨを好ましい値付近に安定化させることができる。

一実施形態において、培養方法は、約５℃～約１００℃、約１５o～約６０℃、約２０o～約５０℃、約２０o～約４５℃、約２５o～約４０℃、約２５o～約３７℃、約２５o～約３５℃、約３０o～約３５℃、約２４o～約２８oＣ、又は約２２o～約２５℃で実施される。一実施形態において、培養は、一定温度で連続的に実施することができる。他の実施形態において、培養は、変化する温度に晒されてもよい。

一実施形態において、方法及び培養プロセスで使用される装置は無菌である。反応器／容器のような培養装置は、滅菌ユニット、例えば、オートクレーブから分離されてもよいが、それに接続されてもよい。また培養装置は、接種を開始する前にインサイチュで滅菌する滅菌ユニットを有してもよい。空気は、当技術分野で公知の方法によって滅菌することができる。例えば、周囲空気は、容器内に導入される前に、少なくとも１つのフィルタを通過することができる。他の実施形態において、培地は、低温殺菌されてもよく、又は任意で、熱を全く加えなくてもよく、低水分活性及び低ｐＨの使用が、望ましくない細菌増殖を制御するために利用されてもよい。

一実施形態において、本発明は、例えば、バイオサーファクタント、酵素、タンパク質、エタノール、乳酸、ベータ－グルカン、ペプチド、代謝中間体、多価不飽和脂肪酸、及び脂質等の微生物代謝生成物を、増殖及び代謝生成物生成に適切な条件下で、本発明の微生物株を培養することによって、及び、任意で、代謝生成物を精製することによって、生成するための方法をさらに提供する。本方法によって生成される代謝生成物含量は、例えば、少なくとも２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、又は９０％とすることができる。

目的の微生物によって生成される微生物増殖副生成物は、微生物中に保持されるか、又は増殖培地中に分泌されてもよい。培地は、微生物増殖副生成物の活性を安定化する化合物を含有していてもよい。

発酵培地のバイオマス含量は、例えば、５ｇ／ｌ～１８０ｇ／ｌ以上、又は１０ｇ／ｌ～１５０ｇ／ｌであってもよい。

細胞濃度は、例えば、少なくとも１×１０^６～１×１０^１３、１×１０^７～１×１０^１２、１×１０^８～１×１０^１１、又は１×１０^９～１×１０^１０ＣＦＵ／ｍｌであってよい。

微生物の培養及び微生物副生成物の生成のための方法及び装置は、バッチ、準連続処理、又は連続処理で実施することができる。

一実施形態において、微生物培養組成物は全て、培養の完了時に（例えば、所望の細胞密度、又は特定の代謝生成物の密度を達成した際に）取り出される。このバッチ手順において、全く新しいバッチが、第１のバッチの採取の際に開始される。

他の実施形態において、発酵生成物の一部のみが、任意の時点で取り出される。この実施形態において、生細胞、胞子、分生子、菌糸及び／又は菌糸体を有するバイオマスは、新しい培養バッチのための接種物として容器内に残る。取り出される組成物は、無細胞培地であり得るか、又は細胞、胞子、もしくは他の生殖繁殖体、及び／又はそれらの組み合わせを含み得る。このようにして、準連続装置が生成される。

利点を挙げると、本方法は、複雑な装置や高いエネルギー消費を必要としない。目的の微生物は、現場で小規模又は大規模に培養でき、さらには、それらの培地と混合されていても利用することができる。

利点を挙げると、微生物ベースの生成物は、遠隔地で生成することができる。微生物増殖施設は、例えば、太陽光、風力及び／又は水力を利用することによって、グリッド（敷設網）から外れて作動させてもよい。

微生物ベースの生成物の作製
本発明の１つの微生物ベースの生成物は、単に、微生物及び／又は微生物によって生成された微生物代謝生成物及び／又は任意の残留栄養素を含有する発酵培地である。発酵生成物は、抽出又は精製することなく直接使用することができる。所望であれば、抽出及び精製は、文献に記載されている標準的な抽出及び／又は精製方法又は技術を用いて容易に達成することができる。

微生物ベースの生成物中の微生物は、活性又は不活性形態、又は栄養細胞、生殖胞子、分生子、菌糸体、菌糸、又は任意の他の形態の微生物繁殖体であってもよい。また、微生物ベースの生成物は、微生物のこれらの形態のいずれかの組み合わせを含有していてもよい。

一実施形態において、異なる微生物株を別々に増殖させ、次いで一緒に混合して、微生物ベースの生成物を生成する。微生物は、任意で、混合前に増殖させ乾燥させる培地とブレンドすることができる。

一実施形態において、異なる株は、一緒に混合されず、植物及び／又はその環境に別個の微生物ベースの生成物として適用される。

微生物ベースの生成物は、さらなる安定化、保存、及び貯蔵なしに使用してよい。利点を挙げると、これらの微生物ベースの生成物の直接使用は、微生物の高い生存率を保存し、外来エージェント及び望ましくない微生物からの汚染の可能性を低減し、微生物増殖の副生成物の活性を維持することである。

増殖容器から微生物ベースの組成物を収穫する際、収穫された生成物が容器に入れられるか、その他使用のために輸送されるときに、さらなる成分を添加することができる。添加剤は、例えば、緩衝剤、担体、同じ又は異なる施設で生成された他の微生物ベースの組成物、粘度調整剤、保存剤、微生物増殖のための栄養剤、界面活性剤、乳化剤、潤滑剤、溶解度制御剤、追跡剤、溶媒、殺生物剤、抗生物質、ｐＨ調整剤、キレート剤、安定剤、紫外線防止剤、そのような調製物に慣用的に使用される他の微生物及び他の適切な添加剤とすることができる。

一実施形態において、有機酸及びアミノ酸又はそれらの塩を含む緩衝剤を添加することができる。適切な緩衝剤には、クエン酸塩、グルコン酸塩、酒石酸塩、リンゴ酸塩、酢酸塩、乳酸塩、シュウ酸塩、アスパラギン酸塩、マロン酸塩、グルコヘプトン酸塩、ピルビン酸塩、ガラクタル酸塩、グルカル酸塩、タルトロン酸塩、グルタミン酸塩、グリシン、リジン、グルタミン、メチオニン、システイン、アルギニン及びそれらの混合物が含まれる。また、リン酸及び亜リン酸又はそれらの塩が用いられてもよい。合成緩衝剤を使用することが適切であるが、有機及びアミノ酸又は上記に列挙したそれらの塩等の天然緩衝剤を使用することが好ましい。

さらなる実施形態において、ｐＨ調整剤は、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸カリウム又は重炭酸カリウム、塩酸、硝酸、硫酸又は混合物を含む。

一実施形態において、塩の水性調製物、例えば、重炭酸ナトリウム又は炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、重リン酸ナトリウム等の追加の成分を、処方に含めることができる。

特定の実施形態において、植物部分へ生成物を長く接着させるために、接着性物質を組成物に添加することができる。荷電ポリマー又は多糖ベースの物質等のポリマー、例えば、キサンタンガム、グアー、グアーガム、レバン、キシリナン、ゲランガム、カードラン、プルラン、デキストラン等を使用することができる。

好ましい実施形態において、市販グレードのキサンタンガムが接着剤として使用される。ガムの濃度は、市販生成物中のガムの含量に基づいて選択されるべきである。キサンタンガムが高純度である場合、０．００１%（ｗ／ｖ-キサンタンガム／溶液）で十分である。

一実施形態において、グルコース、グリセロール及び／又はグリセリンを、微生物ベースの生成物に添加して、例えば、貯蔵及び輸送中の浸透圧調整物質として働かせることができる。一実施形態において、糖蜜を含むことができる。

一実施形態において、プレバイオティクスが、微生物増殖を増強するために、微生物ベースの生成物に加えることができ、及び／又は微生物ベースの生成物と同時に適用することができる。適切なプレバイオティクスとしては、例えば、ケルプ抽出物、フルボ酸、キチン、フミン酸塩及び／又はフミン酸が挙げられる。特定の実施形態において、適用されるプレバイオティクスの量は、約０．１Ｌ／エーカー～約０．５Ｌ／エーカー、又は約０．２Ｌ／エーカー～約０．４Ｌ／エーカーである。

一実施形態において、微生物接種及び増殖を増強するために、特定の栄養素が微生物ベースの生成物に添加され、及び／又はそれと同時に適用される。これらは、例えば、水溶性カリ（Ｋ_２Ｏ）、マグネシウム、硫黄、ホウ素、鉄、マンガン、及び／又は亜鉛を含むことができる。栄養素は、例えば、水酸化カリウム、硫酸マグネシウム、ホウ酸、硫酸第一鉄、硫酸マンガン、及び／又は硫酸亜鉛から誘導することができる。

任意で、生成物は、使用前に貯蔵することができる。貯蔵時間は短いのが好ましい。従って、貯蔵時間は、６０日未満、４５日未満、３０日未満、２０日未満、１５日未満、１０日未満、７日未満、５日未満、３日未満、２日未満、１日未満、又は１２時間未満であってよい。好ましい実施形態において、生細胞が生成物中に存在する場合、生成物は、例えば、２０℃、１５℃、１０℃、又は５℃未満等の低温で保存される。

微生物ベースの生成物の現地生産
本発明の特定の実施形態において、微生物増殖施設は、所望のスケールで、新鮮な高密度の微生物及び／又は目的の微生物増殖副生成物を生成する。微生物増殖施設は、適用現場又はその近くに位置してもよい。この施設は、バッチ、準連続、又は連続培養で高密度の微生物ベースの組成物を生成する。

本発明の微生物増殖施設は、微生物ベースの生成物が使用される場所（例えば、カンキツ林）に配置することができる。例えば、微生物増殖施設は、使用場所から３００、２５０、２００、１５０、１００、７５、５０、２５、１５、１０、５、３、又は１マイル未満であってもよい。

微生物ベースの生成物は、従来の微生物生成の微生物安定化、保存、貯蔵、及び輸送プロセスに頼ることなく、局所的に生成することができるので、はるかに高い密度の微生物を生成することができる。それによって、現場適用で使用するために、必要とされる微生物ベースの生成物は、より少ない体積でよく、又は所望の効力を達成するために必要な場合にはるかに高い密度の微生物の適用が可能となる。これは、システムを効率的にし、細胞を安定化させるか、又は培養培地からそれらを分離する必要性を排除することができる、縮小されたバイオリアクター（例えば、より小さい発酵容器、出発材料のより少ない供給、栄養素及びｐＨ調整剤）を可能にする。また、微生物ベースの生成物の現地生産は、生成物中への増殖培地の包含も容易にする。培地は、発酵の間に生成された、局所使用に特によく適した薬剤を含有することができる。

現地生産された高密度で頑強な微生物の培養物は、サプライチェーンにしばらくの間残っていたものよりも、現地でより有効である。本発明の微生物ベースの生成物は、発酵増殖培地中に存在する代謝生成物及び栄養素から細胞が分離されている従来の生成物と比較して特に有利である。輸送時間の短縮は、地域の要求に応じた時間及び体積で、微生物及び／又はそれらの代謝生成物の新鮮なバッチの生成及び配送を可能にする。

本発明の微生物増殖設備は、微生物自体、微生物代謝生成物、及び／又は微生物が増殖する培地の他の成分を含む、新鮮な微生物ベースの組成物を生成する。所望であれば、組成物は、高密度の栄養細胞又は増殖体、もしくは栄養細胞と増殖体との混合物を有することができる。

一実施形態において、微生物増殖施設は、微生物ベースの生成物が使用される現場（例えば、カンキツ林）に、又はその近くに、例えば、３００マイル以内、２００マイル以内、又はさらには１００マイル以内に位置する。利点を挙げると、これにより、組成物を特定の場所での使用に合わせて調整することが可能になることである。微生物ベースの組成物の処方及び効力は、適用時の特定の局所条件、例えば、どの土壌種類、植物及び／又は作物が処理されているか；組成物が適用されている時期、気候及び／又は時季；ならびにどの適用様式及び／又は適用レートが利用されているかについてカスタマイズすることができる。

利点を挙げると、分散型微生物増殖施設は、例えば、生存可能な高細胞数生成物、ならびに細胞が元々増殖した関連培地及び代謝生成物の適時の配送及び適用を阻害する、上流の処理遅延、サプライチェーンのボトルネック、不適切な貯蔵、及び他の不測の事態のために、その生成物品質が被る遠隔地の工業規模の生産者に依存するという、現在の問題に対する解決策を提供することである。

さらに、組成物を現地生産することによって、処方及び効力を、特定の場所及び適用時に存在する条件に、リアルタイムで調整することができる。これは、中央の場所で予め作製され、例えば、ある場所にとっては最適でない可能性がある設定比率や処方を有する組成物に勝る利点を提供するものである。

微生物成長施設は、目的地の地理との相乗効果を改善するために微生物ベースの生成物を調整する能力があることから、製造の汎用性を提供する。利点を挙げると、好ましい実施形態において、本発明のシステムは、ＧＨＧ管理を改善するために、自然に存在する現地の微生物及びそれらの代謝副生成物の力を利用することである。

個々の容器の培養時間は、例えば、１～７日以上であってよい。培養物は、多くの異なる方法のいずれかで収穫することができる。

例えば、発酵の２４時間以内の現地製造及び配送は、純粋で、高い細胞密度の組成物が得られ、実質的に低い輸送コストとなる。より効果的で強力な微生物接種材料の開発における急速な進歩の見通しを考えると、微生物ベースの生成物が即時に配送されるという、消費者にとって大きな利益につながるであろう。

実施例
本発明及びその多くの利点のより大きな理解は、例示として与えられる以下の実施例から得ることができる。以下の実施例は、本発明の方法、用途、実施形態及び変形のいくつかを例示するものである。それらは、本発明を限定するものと見なされるべきではない。本発明に関して、多数の変更及び修正を行うことができる。

実施例１－組成物
ＧＨＧの低減、炭素利用の改善、及び／又は炭素の隔離の増強における使用のための、本発明の特定の実施形態による組成物が例示される。この実施例は、限定を意図するものではない。例示されるものの代わりに、又はそれに加えて、微生物の他の種を含む処方を組成物に含めてもよい。

菌及びバチルス属菌を含む微生物の接種材料を含む。具体的な例として、組成物は、Trichoderma harzianum及びBacillus amyloliquefaciensを含む。さらにより具体的には、B. amyloliquefaciensの株は、B. amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８とすることができる。

一実施形態において、組成物は、１～９９重量%のTrichoderma及び９９～１重量%のBacillusを含むことができる。いくつかの実施形態において、Trichoderma対Bacillusの細胞数比は、約１：９～約９：１、約１：８～約８：１、約１：７～約７：１、約１：６～約６：１、約１：５～約５：１、又は約１：４～約４：１である。

組成物は、約１×１０^６～１×１０^１２、１×１０^７～１×１０^１１、１×１０^８～１×１０^１０、又は１×１０^９ＣＦＵ／ｍｌのTrichoderma；及び約１×１０^６～１×１０^１２、１×１０^７～１×１０^１１、１×１０^８～１×１０^１０、又は１×１０^９ＣＦＵ／ｍｌのBacillusを含むことができる。

組成物は組成物中の微生物の初期増殖を促進するために、追加の「出発」材料と混合し、及び／又はそれと同時に適用することができる。これらは、例えば、プレバイオティクス及び／又はナノサイズ肥料（例えば、Ａｑｕａ－Ｙｉｅｌｄ、ＮａｎｏＧｒｏ^（商標））を含むことができる。

このような成長促進「出発」材料の１つの例示的な処方は以下の１つ以上を含む。
水溶性カリ（Ｋ２Ｏ）（１．０％～２．５％、又は約２．０％）
マグネシウム（Ｍｇ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
硫黄（Ｓ）（２．５％～３．０％、又は約２．７％）
ホウ素（Ｂ）（０．０１％～０．０５％、又は約０．０２％）
鉄（Ｆｅ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
マンガン（Ｍｎ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
亜鉛（Ｚｎ）（０．２５％～０．７５％、又は約０．５％）
フミン酸（８％～１２％、又は約１０％）
ケルプ抽出物（５％～１０％、又は約６％）
水（７０％～８５％、又は約７７％～８０％）

微生物接種剤、及び／又は任意の成長促進「出発」材料は、灌漑システムタンク中で水と混合され、土壌に適用される。

具体的な例では、組成物は、１０．０重量％の微生物の接種材料と、９０重量％の水とを含み、接種剤は、１×１０^８ＣＦＵ／ｍＬのTrichoderma harzianum及び１×１０^９ＣＦＵ／ｍＬのBacillus amyloliquefaciensを含む。

実施例２－微生物株
本発明は、有益な微生物菌株を利用する。特定の実施形態において、微生物は、Trichodermaの株、例えば、T. harzianum、T. viride、T. longibrachia、T. asperellum、T. hamatum、T. koningii、T. reesei、T. guizhouse、及び／又はその他の株である。

例示的なTrichoderma harzianum株は、これらに限定されるものではないが、Ｔ－３１５（ＡＴＣＣ２０６７１）；Ｔ－３５（ＡＴＣＣ２０６９１）；１２９５－７（ＡＴＣＣ２０８４６）；１２９５－２２［Ｔ－２２］（ＡＴＣＣ２０８４７）；１２９５－７４（ＡＴＣＣ２０８４８）；１２９５－１０６（ＡＴＣＣ２０８７３）；Ｔ１２（ＡＴＣＣ５６６７８）；ＷＴ－６（ＡＴＣＣ５２４４３）：Ｒｉｆａ Ｔ－７７（ＣＭＩ ＣＣ３３３６４６）；Ｔ－９５（６０８５０）；Ｔ１２ｍ（ＡＴＣＣ２０７３７）；ＳＫ－５５（Ｎｏ．１３３２７；ＢＰ４３２６ＮＩＢＨ（日本））；ＲＲ１７Ｂｃ（ＡＴＣＣＰＴＡ９７０８）；ＴＳＨＴＨ２０－１（ＡＴＣＣＰＴＡ１０３１７）；ＡＢ６３－３（ＡＴＣＣ１８６４７）；ＯＭＺ７７９（ＡＴＣＣ２０１３５９）；ＷＣ４７６９５（ＡＴＣＣ２０１５７５）；ｍ５（ＡＴＣＣ２０１６４５）；（ＡＴＣＣ２０４０６５）；ＵＰＭ－２９（ＡＴＣＣ２０４０７５）；Ｔ－３９（ＥＰＡ１１９２００）；及び／又はＦ１１Ｂａｂ（ＡＴＣＣＰＴＡ９７０９））を含むことができる。

いくつかの実施形態において、微生物は、Bacillus株、例えば、B. subtilis、B. amylolqieufaciens、B. licheniformis、B. megaterium、B. polymyxa及び／又はその他である。

B. subtilisは、例えば、B. subtilisB1（ＡＴＣＣ ＰＴＡ－１２３４５９）、B2、B3及び／又はB4（ＮＲＲＬ Ｂ－６８０３１）を含むことができる。

Bacillus amyloliquefaciens株は、これらに限定されるものではないが、ＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８、ＦＺＢ２４（ＥＰＡ ７２０９８－５；ＢＧＳＣ １０Ａ６）、ＴＡ２０８、ＮＪＮ－６、Ｎ２－４、Ｎ３－８、及びＡＴＣＣアクセッション数２３８４２、２３８４４、２３８４３、２３８４５、２３３５０（ＤＳＭ７株）、２７５０５、３１５９２、４９７６３、５３４９５、７００３８５、ＢＡＡ－３９０、ＰＴＡ－７５４４、ＰＴＡ－７５４５、ＰＴＡ－７５４６、ＰＴＡ－７５４９、ＰＴＡ－７７９１、ＰＴＡ－５８１９、ＰＴＡ－７５４２、ＰＴＡ－７７９０、及び／又はＰＴＡ－７５４１を有するものを含むことができる。

一実施形態において、組成物は、W. anomalusＮＲＲＬ Ｙ－６８０３０を含む。この微生物の培養物は、Agricultural Research Service Northern Regional Research Laboratory (NRRL) Culture Collection, 1815 N. University St., Peoria, IL, USAに寄託されている。この寄託物は、寄託所によって受託番号ＮＲＲＬ Ｙ－６８０３０が付与されており、２０２１年５月０６日に寄託された。

Claims (24)

1. 土壌の劣化を防止し、及び／又は劣化した土壌を再構築する方法であって、
   １つ以上の有益な微生物及び／又は１つ以上の微生物増殖副生成物を含む土壌処理組成物を、植物及び／又は土壌に適用して、前記１つ以上の微生物が前記植物の根及び／又は土壌に定着するようにすることを含み、前記有益な微生物は、細菌、酵母及び／又は真菌である、方法。
2. 前記有益な微生物は、Trichoderma harzianum、Trichoderma viride、Trichoderma koningii、Trichoderma guizhouse、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus subtilis、Bacillus megaterium、Bacillus polymyxa、Bacillus licheniformis、Brevibacillus laterosporus、Meyerozyma guilliermondii、Meyerozyma caribbica、Pichia occidentalis、Pichia kudriavzevii、Wickerhamomyces anomalus及びDebaryomyces hanseniiから選択される、請求項１記載の方法。
3. 促進剤を前記土壌処理組成物と共に適用することをさらに含み、前記促進剤は、微生物食物源又はミネラル源及び／若しくは微量元素源である、請求項１に記載の方法。
4. 前記微生物食物源は、フミン酸、ケルプ抽出物、フルボ酸、ミルマッド及び糖蜜から選択され、前記ミネラル源及び／又は微量元素源は、ケイ酸塩岩粉、玄武岩粉又は石灰岩粉である、請求項３に記載の方法。
5. 前記有益な微生物は、Bacillus amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８及びTrichoderma harzianumである、請求項１に記載の方法。
6. 有益な微生物は、B. amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８、B. subtilisＮＲＲＬ Ｂ－６８０３１、及びW. anomalusＮＲＲＬ Ｙ－６８０３０から選択される、請求項１に記載の方法。
7. 前記組成物は、土壌に適用される、請求項１に記載の方法。
8. 前記土壌処理組成物は、潅漑システムを用いて前記植物及び／又は前記土壌に適用される、請求項１に記載の方法。
9. 前記土壌は、少なくとも１０％の有機物含量を有する、請求項１に記載の方法。
10. 前記土壌は、腐葉土壌又は排水された泥炭土である、請求項１に記載の方法。
11. 前記土壌処理組成物の適用の結果、
    前記土壌の土壌有機物含量（ＳＯＣ）が増加する；
    土壌微生物によるＳＯＣの大気中の温室効果ガスへの分解速度が減少する；
    土壌プロファイルの損失率が減少する；
    土壌プロファイルの損失が逆転し、土壌プロファイルの深さが増加する；のうちの１つ以上が生じる、請求項１に記載の方法。
12. 前記土壌処理組成物の適用は、土壌中の植物根バイオマスの増加、微生物バイオマスの増加、微生物壊死体の増加、並びに土壌有機ミネラル凝集体のサイズ及び／又は安定性の増加のうち１つ以上を促進することによって、ＳＯＣの増加、ＳＯＣ分解速度の減少、土壌プロファイル損失速度の減少及び／又は土壌プロファイル損失の逆転を引き起こす、請求項１１に記載の方法。
13. ＳＯＣの増加、ＳＯＣ分解率の減少、土壌プロファイル損失率の減少、及び／又は土壌プロファイル損失の逆転に対する前記方法の効果を評価するための測定を行うことをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
14. Trichoderma harzianum、Trichoderma viride、Trichoderma koningii、Trichoderma guizhouse、Bacillus amyloliquefaciens、Bacillus subtilis、Bacillus megaterium、Bacillus polymyxa、Bacillus licheniformis、Brevibacillus laterosporus、Meyerozyma guilliermondii、Meyerozyma caribbica、Pichia occidentalis、Wickerhamomyces anomalus、Debaryomyces hansenii、及び１つ以上の微生物増殖副生成物から選択される１つ以上の有益な微生物を含む土壌処理組成物。
15. Bacillus amyloliquefaciens及びTrichoderma種の真菌を含む、請求項１４に記載の組成物。
16. Bacillus amyloliquefaciensは、ＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８株である、請求項１５に記載の組成物。
17. 前記Trichoderma種真菌は、T.harzianumである、請求項１５に記載の組成物。
18. Trichoderma sp.対Bacillus amyloliquefaciensＮＲＲＬ Ｂ－６７９２８の細胞数比は１：４である、請求項１４に記載の組成物。
19. Wickerhamomyces anomalusＮＲＲＬ Ｙ－６８０３１を含む、請求項１４に記載の組成物。
20. Meyerozyma guilliermondii又はMeyerozyma caribbicaを含む、請求項１４に記載の組成物。
21. B. subtilisＮＲＲＬ Ｂ－６８０３０を含む、請求項１４に記載の組成物。
22. ケルプ抽出物、フルボ酸、フミン酸塩、フミン酸、糖蜜及びミルマッドから選択される微生物食物源をさらに含む、請求項１４に記載の組成物。
23. ケイ酸塩岩粉、玄武岩粉及び／又は石灰岩粉をさらに含む、請求項１４に記載の組成物。
24. 乾燥粉末又は乾燥顆粒として処方される、請求項１４に記載の組成物。