JP6158823B2 - 液状イオン化組成物、その調製方法及び使用 - Google Patents

Description

本出願は、２０１１年１１月３０日に出願の米国仮特許出願第６１／５６５，００４号の利益を主張し、参照により本明細書に全体を組み込む。

本出願は、肥料に関し、特に液状カルシウムシアナミド（ＣａＮＣＮ）肥料組成物などの液状イオン化組成物、その調製法及び使用に関し、これには非限定的に、工業及び農業における、植物供給施肥、生物炭素供給、窒素栄養素安定化、アルカリリン酸栄養素安定化、排泄物消化臭気／生物の抑制、粒子消化、土壌改良、相乗的アルカリ組織消化（ａｌｋａｌｉｎｅ ｔｉｓｓｕｅ ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ）、抗腐食、及び抗凍結を含まれる。

現在は、高いエネルギーコストで、炭素とカルシウムを含有する、ほとんど不溶性の顆粒状で乾燥したカルシウムシアナミド（ＣａＮＣＮ）窒素肥料を生成しており、これは炭素及びカルシウムにより窒素及びリン酸塩を安定化することができる。開示されている通り、湿潤土壌から含水土壌において、カルシウムシアナミドの炭素は土壌微生物に供給され、こうして、それ自体が持つ窒素、及び組成物に含まれる窒素の浸出に対して安定化し、そのカルシウムは自然環境の流路へのリン酸塩の喪失を阻止することができる。カルシウムシアナミドはまた、他の乾燥及び液状窒素肥料と混合すると、それらの窒素及びリン酸塩を安定することもできる。カルシウムシアナミドは、１００年以上もの間、世界中で作物に施肥するために、単独使用されてきた。しかし、乾燥カルシウムシアナミド肥料は、多くの欠点を伴う。例えば、エネルギーコストが高いことに加えて、今日高窒素分析値を有する（但し浸出性である）尿素より５０％低い窒素栄養素分析値を有する。カルシウムシアナミドは、窒素を植物に供給するのに等しく有効な栄養成分が尿素の最大２倍を必要とする。乾燥ＣａＮＣＮ肥料は、若い及び成熟した植物の健康に追加の補助的な(ancillary)利益をもたらすことが示されてきたが、これらの利益は、かなり多量で高価となる量を使用した場合にしか観察されず（１エーカーあたり数百ポンドの施用など）、現在の植物保護剤と比べてかなりコストが高い。さらに、歴史的に多量に使用されてきたが、有害性の無塵性のカルシウムシアナミド顆粒剤は、完全に加水分解されるのに、水で１４倍超に希釈されなければならない（米国特許第７，７８５，３８８号）。これは、主要及び微量なイオン性栄養素、並びに補助的な利益が完全に有効となるには、時として乏しい雨天依存性の湿潤土壌において信頼性が低い。さらに、その利益が、環境に安全な栄養素安定化及び補助的利益に寄与することにより他の乾燥窒素肥料を補助することである場合、多くの顆粒剤は、両方が物理的に一緒に混合されて栽培用土壌上及びその中に噴霧されても、隣接する他の肥料の顆粒剤と結合(co-join)する可能性は低い。最後に、放出するイオン性形態のものが、種子及び苗に対して有毒なことがあるので、施用と植付けとの間に待機期間を必要とすることが多く、これは、作物生産時期を短縮させるだけではなく、肥料の小川及び川への流出をもたらし得る。可溶性に乏しいＣａＮＣＮの無塵性の硬質顆粒剤又は市販の塵性のＣａＮＣＮ粉末を、水含有容器の尿素窒素肥料に投入してそれらを安定化させると、炭素及びカルシウム含有粒子が、噴霧不能なスラッジとして沈殿を引き起こす。

本明細書では、液状カルシウムシアナミド肥料組成物などの液状イオン化組成物、その調製法及び使用が開示される。開示される組成物及び方法は、組成物中に存在する活性なイオン性化合物を形成し安定化し、その結果栄養素を作物などの植物により効果的に摂取させることができる。開示される組成物及び方法により、イオン化組成物の成分の制御可能な部位指向性送達が促進される。本組成物及び方法は、施肥、土壌改良、土壌中の浸出性の重金属のカルシウムによる安定化及び金属製タンクの腐食防止、並びに組成物の凍結防止、並びに臭気及び生物阻止用の活性イオン化カルシウムの提供に有効である。本組成物は、目標部位への即時噴霧送達施用に効果的に使用することができるよう、安定で容易に検量可能な、非凝固性(non-clogging)のものである。

一部の実施形態では、液状組成物には、約４０〜２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素液状植物栄養素化合物の混合物、及び約１部〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物が含まれる。一部の例では、溶解酸には、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸又はそれらの組合せが含まれる。一部の尿素混合／配合例などにおける、一部の尿素などのある例では、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水、又はそれらの組合せが含まれる。一部の例では、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド（ＣａＣＮ_２）、石膏（例えば、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）、炭酸カルシウム（例えば、ＣａＣＯ_３）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、硫酸カリウム（ＫＳ）又はそれらの組合せを含む。

開示される組成物の使用方法には、工業及び農業において、植物への栄養供給、栄養素安定化、臭気及び疾患を引き起こす生物のその食物生育環境からの除外するカルシウム分解（堆肥化）、施肥及び土壌改良、凍結防止、並びに腐食防止が非限定的に含まれる。一例では、排泄物の処理方法が開示される。一部の例では、排泄物の処理方法は、有効量の開示される液状組成物を排泄物に添加するステップを含むことができ、液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍より多い又は少ない質量を占め、これにより処理排泄物の混合物を形成する。

植物生長の増強方法も開示される。一例では、植物生長の増強方法は、有効量の開示される液状組成物（この組成物中に存在するＨ_２Ｏは、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を占める）を、植付け前、植付けの間及び／又は植付け後に土壌に施用し、それにより植物生長を促進するステップを含む。

不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物を消化してイオン化カルシウム化合物を形成させる方法も開示される。一部の例では、本方法は、約４０〜約２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物を、約１〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物に混合するステップを含み、溶解酸は硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含み、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水又はそれらの組合せを含み、これらは、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物を溶液中で（遊離炭素を有するカルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含むことができる）、加水分解し、これによりカルシウム化合物中及び加水分解で活性化された粒子状の消化炭素中に由来するイオン化成分を形成する。

液状組成物を作製する方法も提供される。一部の例では、液状組成物を作製する本方法は、約４０〜２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物を、約１〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物に混合するステップを含み、溶解酸は硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含み、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水又はそれらの組合せを含み、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含み、これらにより液状組成物を形成する。

開示する前記及び他の特徴、並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細説明から一層明らかになるであろう。

水２０％、及び水５７％中の尿素を含む、尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ３２）の混合溶液中のカルシウムシアナミド（ＣａＮＣＮ）炭素に由来する炭素の黒色レベルの経時的な差異を示す棒グラフである。図中で示されるように、ＵＡＮ溶液中で、より長時間懸濁しているかなり高い不溶性の黒色炭素が存在しており、開示される溶液は、水の溶液中によるよりもより多くのＣａＮＣＮイオン性成分で飽和されることを実証している。 消化粒子の細かさを比較している棒グラフである。濃厚なカーボンブラック溶液の容器を通過して示される強い光から、アルカリ性アンモニア水溶液は、ＵＡＮ中の酸形成性化合物が不溶性ＣａＮＣＮ粒子を消化するのを補助しているように見える。７５％アンモニア水溶液は、混合及びジャーをある程度振とうした後の各時間において、より速やかにより多くの光を通過させ、より微細な粒子にしていることがわかる。 ３種の開示される肥料水溶液中で不溶性ＣａＮＣＮを混合した後に、２種の非常に微細なスクリーンに通すことにより測定した、ＣａＮＣＮ粒子サイズの低下についての結果を示す棒グラフである。それらにおける懸濁剤の効果、及びベンチュリ管バイパスシステムの使用による改善効果を４番目及び５番目の棒グラフに示す。 １４倍の水で加水分解したＣａＮＣＮに添加した９５％の開示溶液よりむしろ、５％ＣａＮＣＮという少量の開示ＵＡＮ溶液によりＣａＮＣＮ加水分解が増強される事を示す棒グラフである。これらの棒グラフは、ＣａＮＣＮ加水分解の速度が、１５分以内に２５％増加することを示す。 ＣａＮＣＮ加水分解速度及び完了時間に関連する、粒子硬さ及び粒子サイズの影響を実証する折れ線グラフである。これは、０．０〜１ｍｍサイズの開示されているマイクロチップ粉末と比較して、硬化して大きくなった１．７ｍｍ〜３．５ｍｍサイズのＣａＮＣＮ顆粒剤を使用することにより差異を示す。 三重で実施した農地でのトウモロコシ窒素施肥試験において、標準的な液状ＵＡＮ３２に対して、開示した９９．５％の安定化ＵＡＮ３２中の０．５％液状ＣａＮＣＮが、農地でのトウモロコシ収穫量及び糖ブリックスエネルギーが１３％及び３３％向上したことを示す棒グラフである。これらは、６０、１２０、１８０ｌｂｓ窒素／エーカーからの平均値である。 液状有機質肥料中にＣａＮＣＮを含有する開示の液状消化カルシウムによる時間分解効果を示す棒グラフである。作業は、カルシウムで糞便の消化による有機質肥料の望ましくない要因、すなわち悪臭源及びヒトに有害な生物にとっての隠れた食品源を取り除くものである。 １）５種の雑草種について、１エーカーあたり７５０ｌｂｓの硬質顆粒剤ＣａＮＣＮ、２）７種の雑草種について、１エーカーあたり８２ｌｂｓのＣａＮＣＮと、水中１エーカーあたり１９０ｌｂｓの尿素を一緒にして作製したものから取り出した一定分量、３）７種の雑草種について、１エーカーあたり８ｌｂｓのＣａＮＣＮと、１エーカーあたり溶液中２８９ｌｂｓのＵＡＮとを一緒にして作製したものに由来する開示される肥沃化組成物により、植付け前に施肥したストロベリー間における、植物の競合雑草圧力を低下させた、相乗的な肥料の補助的な効果を示す棒グラフである。８ｌｂｓは、ＣａＮＣＮの使用を、１／９及び１／９４という劇的で予期しないレベルで低減し、８ｌｂｓ／２８９ｌｂｓは、アルカリ雑草種子組織の消化に関し、９４倍というより多量のＣａＮＣＮ由来のものが１００％未満の消化であるのに対して１００％の消化となった。これは、可溶性及びいくらか弱可溶性の一般的な肥料化合物を、左の棒の開示される可溶性の植物が吸収可能なイオン性栄養素溶液から３番目のものを作製するのに、ＣａＮＣＮが相乗的に寄与することを視覚的に明確に実証したものであった。 ジャーに入れたＵＡＮ３２中の０．２５％の希釈ＣａＮＣＮの、一晩の凍結温度に対する視覚的な反応を示す棒グラフである。明らかに、ＵＡＮ中のＣａＮＣＮにより、市販のＵＡＮ３２の凍結温度が華氏０度まで低下していることを示している。 ０．２５％及び０．５％の２つのレベルにおける、液状ＵＡＮ組成物中のＣａＮＣＮによる、農地でのトウモロコシ試験における収穫量増加を示す棒グラフである。これは、微生物が９９．７５％のＵＡＮ由来の窒素を餌にして保持するのに、炭素を活性化した今回の適用における０．２５％ＣａＮＣＮが十分であることを実証している。 液状ＵＡＮ組成物中の０．５％ＣａＮＣＮによって、試験された農地中のトウモロコシの穂葉中の含有窒素量が改善されることを示す棒グラフである。この評価は、土壌に施用された窒素の結末、比、及び方向を決定する際の標準である。 乾燥と液状の窒素肥料の両方に関する、米国の窒素肥料の年間市場占有率を示している円グラフである。 植物根の生長に栄養を与える土壌微生物に栄養を与える本組成物の炭素を例示している棒グラフである。こうして、このように微生物に栄養を与える炭素は、相乗的により高いレベルで植物根に栄養を与えるために、開示されるイオン性植物栄養素の恒常的なコンパニオンとなり得る。 水保持トレイ中の隣接芝生パッドを有する３つの個別の非複製パンジー用穴あきポットでのＵＡＮによる葉の植物毒性効果をまとめて示すグラフである。ＵＡＮでパンジー及び隣接芝生パッドを乾燥しこれを１００％とした。５％ＣａＮＣＮ組成物を含有している炭素は、パンジー及び芝土を乾燥して６５％に低下させた。ほぼゼロとなる１０倍に希釈した、ＭＤＢ処理された０．５％ＣａＮＣＮ組成物は、パンジー及び芝土を乾燥して３５％へと低下させた。したがって、炭素及びＭＤＢ処理の両方が、ＵＡＮ乾燥低下に寄与した。 トウモロコシ及び被覆作物の２連作、収穫におけるそれらの等級分類、及び植物応答を、ＵＡＮ単独に対する炭素ＵＡＮによる増加百分率で列挙した図である。

Ｉ．導入
実施形態において、カルシウム肥料又は他のカルシウム含有化合物若しくは組成物を、液状尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）、硝酸アンモニウムカルシウム（ＣＡＮ）、硝酸アンモニウム（ＡＮ）又はリン酸アンモニウムなどの、他の液状肥料における酸をベースとする窒素又はカルシウムを含有する化合物と混合することによる、カルシウム肥料又は他のカルシウム含有化合物若しくは組成物を有するイオン化液状カルシウムシアナミドの作成を開示する。後者のカルシウム含有化合物若しくは組成物は、乾燥カルシウムシアナミド粒子を噴霧可能な粒子に消化するためのものであり、こうしてカルシウムシアナミドのイオン性成分溶液への加水分解を早め、この場合、その炭素は、シリコン代替メモリーツールとしての可能性が報告されているグラフェン、又は容易に懸濁若しくは溶体化される他の炭素同素体で有り得る、より微細でかなり大きな表面積の粒子に消化される。電解質懸濁剤を加えて、確実に炭素懸濁液にしてもよい。簡易な混合は必要であるが、追加の熱は必要としない。

驚くべきことに、開示された液体を分解することなく、追加の植物栄養素の全範囲を水又は液状有機質肥料を含有している水に加えることができ（その中にこうした栄養素を添加してもよい）、この場合、開示される組成物の処理は、こうした添加物の粒子をさらに消化し、ＣａＮＣＮ又は添加された粒子は一緒に硬化したり沈殿したりしない。この処理により、液体混合肥料のディーラーは、尿素を溶解してより高い液状尿素窒素分析値を得るために加熱するためのエネルギーをもはや必要としない。

本組成物は、飽和窒素液体（ＵＡＮ３２）の結晶化凝固点を３２°Ｆから約０．０°Ｆ未満に低下させる。これにより、より寒い気候において、ＵＡＮの凝固点を１°Ｆ低下させるために、ＵＡＮ３２をＵＡＮ２８に下げる必要性が減じられる。本組成物は、ＵＡＮの中性ｐＨを７．８より高くして、クロム酸イオン、ジクロム酸イオン又はリン酸イオンなどの標準的なＵＡＮ腐食阻止剤を使用することなく、ＵＡＮタンクの溶接部のクラッキングによる鉄の腐食を本質的になくす（Ｗｉｌｓｏｎ、Ｆｏｄｏｒ、Ｋｅｎｔｏｎ、米国特許第４，２３９，５２２号）。

ＣａＮＣＮ／ＵＡＮは、水中及び非カルシウムシアナミド／ＵＡＮ中の尿素と比較して、ＣａＮＣＮ粒子サイズを大きく低下させて直ちに噴霧可能なサイズにすることが実証されている。現在のところ、併用殺虫剤施用に適したＵＡＮが、絶えず窒素肥料の選択肢になっている。本明細書で開示される通り、カルシウムシアナミド安定化ＵＡＮは、液状の肥料ディーラーのブレンドする人によって容易に作製することができ、より清浄な水が１度に１つの流路に流れることになる。米国の液状窒素肥料の年間使用統計は、ＵＡＮは１２，０００，０００トン／年、乾燥尿素は６，０００，０００トン／年、及び圧縮アンモニアガスは４，０００，０００トン／年である。

トウモロコシの繰り返し圃場試験において、湿式加熱尿素工場において３００°Ｆで溶融した尿素を事前加水分解して各尿素顆粒剤内部で事前加水分解されたＣａＮＣＮ種子となる、カルシウムシアナミドのマイクロチップ（１ｍｍ）により、湿潤及び乾燥年の両方において、８年間にわたり１１％である尿素よりも、平均収穫量を常に増加させ、より高い栄養素利用効率（ＮＵＥ）のために、驚くほどより低い窒素をより高い収穫率に到達させた。これにより、窒素利用が低下し、地下水へと喪失させる暴露が少なくなり、オゾンへの影響が疑われる一酸化窒素ガスの空気への放出が少なくなる。

公共及び農業実作業にとって、環境汚染の疑いがあるがより低コストの一般的な液状肥料及び有機質肥料を安定化するため、カルシウムシアナミドの微粒子及び顆粒剤から、事前加水分解して、直ちに噴霧／注入可能な液状イオン性植物栄養素を持つことは非常に望ましく、この場合、混合物は土壌微生物に供給される炭素を含み、これにより、さもなければ浸出可能な窒素及びリン酸塩が浸出不能に保持され、植物根毛がそれらを必要とするまで、環境に安全な方法で、植物及び土壌微生物に栄養を与える。浸出不能な窒素及びリン酸塩には、可溶性溶液形態の主要及び微量な他の植物食が含まれ、これらは、環境汚染に関する法に適合するように、それらすべてを共施用し得ることができ、この場合、栄養素はすべて植物に向かい、その結果、それらは浸出に曝される期間前、間及びその後に地下水に向かわない。

カルシウムシアナミドは、硝酸化阻害剤（ＡＡＰＦＣＯ Ｎ−１２、５７巻）として定義されるが、本出願は、加水分解された活性炭素が、土壌中の栄養素を保持する土壌微生物に供与されて、ＡＡＰＦＣＯの定義の効果を実現することを開示し、この効果は、ＣａＮＣＮ肥料の割合が低いことにより、植物がそれらをすべて利用し尽くす前に、窒素及びリン酸塩の植物食成分が地下水に浸出して失われるのを防止することができるというものである。

水中では高いｐＨを示すＣａＮＣＮ（ｐＨ１２．２）が、湿潤土壌中で１０未満のｐＨで存在するほとんどその直後に、加水分解されたＨＮＣＮ酸は二量化してジシアナミド（ＤＣＤ）になり、これは窒素だけの安定化剤のＤＣＤであり、殺虫剤規制から免除されている。

多数のトウモロコシ圃場の検討（１２年）で、本発明者は、ＵＡＮへの、わずか０．２５％のカルシウムシアナミド添加剤は、一般的な顆粒剤及び液状窒素肥料の植物による摂取を速めて、それにより、汚染を防止し、作物収穫量を５〜１３％の範囲、及び糖エネルギーを３３％高めることができ、こうして、さもなければ、単独ではコストが高く、高施用量となる開示のカルシウムシアナミド肥料から、収穫量において、十分元が取れて何倍もの投資収益率（ＲＯＩ）が得られる。窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）が、トウモロコシ穀粒食料及びエネルギー収量に向かわずに、地下水に失われることをカルシウムシアナミドが防止することは、収穫時のトウモロコシの穂葉のより高いＮにより示された。

大農場でのトウモロコシ試験では、ＵＡＮ中０．２５％という低いカルシウムシアナミド粉末により、６６％少ない窒素に低下して、ＵＡＮ単独よりも平均１３％収穫量が増えた。同様の検討では、炭素ＵＡＮの平均トウモロコシ植物クロロフィルは、ＵＡＮ単独よりもやはり少ない窒素で９％増加した。クロロフィル、すなわち植物の太陽エネルギーを吸収し、デンプンエネルギーに変換するための手段は、植物の糖エネルギーへの変換に関連している。

ＵＡＮ中の硝酸（ＮＯ^３）Ｎは、植物から、植物が利用可能なＮＨ_４のＮに変換するのに植物が必要とするエネルギーを奪うことが報告されている。高い糖ブリックスエネルギーのトウモロコシは、トウモロコシのバイオ燃料収量を増加させる点で重要である。他の最近の農場革新と共に行った、微生物に保持されるＮ肥料の農地トウモロコシ試験において、カルシウムシアナミドを使用しない安定化Ｎに対して、１エーカーあたり最大１５０ガロンもの多くのバイオ燃料が生産される一方、今日のトウモロコシ畑におけるトウモロコシから２．８倍多くの食物が生産された。計算すると、＄２．５０／ガロンのガソリンに当たる外国の化石エネルギーを購入しない、この米国内生産エネルギーは、米国の雇用及び国庫経済（ｔｒｅａｓｕｒｉｅｓ ｅｃｏｎｏｍｙ）に対して最大０．５兆ドル／年の刺激を与える。より甘味の高い（より多くのエネルギー）食物及び飼料は、ヒトにより、及び当然ながら動物により好まれる。また、こうしたより健康な植物は、植物アンタゴニストに対する天然の植物免疫抵抗性を示す。

カリフォルニアストロベリー培養において同時に行われたトウモロコシ試験の間に、本発明者は、１４倍の水を含む液状化尿素に乾燥カルシウムシアナミドを加える試みを行った。しかし、それは、弁及びスクリーンを詰まらせた。デカンテーションろ過システムを首尾よく実施できたが、土壌にとって価値のある炭素及び植物にとって価値のあるカルシウムの硬化した固体のケーキが、ほとんど不溶性の形態で残存し、パイル中で個別に廃棄した。

灌漑送水システムで注いだ一定量のＣａＮＣＮ／尿素は、ストロベリーにおいて、トウモロコシにおける場合と同じ形質を示すことが分かったが、高い希釈率の溶液であった。高いｐＨで作製された土壌での事前植付けは、若い植物に対するより小さな圧力のために、若い植物の根のアンタゴニスト及び競合植物に不都合なアルカリ性組織消化をさせた。植付け後の連続的な点滴灌漑では、窒素のみに代わる、より高い炭素／窒素比の寄与によって、ストロベリー収穫量を増加させる均質な開花及び収穫が連続的に生み出された。また、一試験では、３日間という前例のない短い期間において、カルシウム欠乏症が治癒することを示した。これらの態様は、コストの高い遅延性肥料放出肥料及びコストの高い土壌洗浄、オゾンへの影響が疑われる臭化メチルガスという標準的な作業よりもシーズン中のストロベリー収穫量を増加させた。これらの計画における、低コストの即時放出性の一般肥料は、高いコストの遅延性放出肥料よりも最良の結果を有した。合わせて、これらの特徴により、カリフォルニアのストロベリー産業は、＄１００，０００，０００／年を超える節約を行うことができる。

予期せず、Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ（カリフォルニア）の２年の事前植付けストロベリー床の３重繰り返し試験により、灌漑用水システムにおいてデカンテーションされた安定化尿素部分の下に沈んでいる炭素／カルシウムスラッジに対する、炭素安定化ＵＡＮの優位性が実証された。これらの検討では、カルシウムシアナミド炭素安定化ＵＡＮ由来の５０ｌｂｓ窒素／エーカーによる雑草圧力の低下は、安定化ＣａＮＣＮ／尿素の一定分量由来の窒素１００ｌｂｓによるこうした応答を超えた。これは、ＵＡＮが、尿素よりもカルシウムシアナミドに対して、はるかに活性なコンパニオンであることを示唆した。これにより、ＵＡＮ中の尿素に添加されたアンモニア処理硝酸、すなわち硝酸アンモニウムが、本発明の開示、開示されるイオン性状態において、ＵＡＮ粒子の消化によるカルシウムシアナミドの加水分解を改善する点で有効であり、これにより尿素加水分解が促進されて、水中でアンモニアガスとなり、これが高ｐＨのアルカリ性組織消化を伴うことが注目される。

中西部の農場の農業用水路(agriculture farm watersheds)など、安定化窒素を必要とする農業用水路は、雨水に依存しており、したがって、こうした植物への正確な肥料送達に灌漑という選択肢がない。一つの選択肢は、カルシウムシアナミド及び尿素を水中にブレンドし、作物土壌上／中に直接噴霧／シャンク／注入することである。しかし、多くの懸濁剤ジャーテストがあるにもかかわらず、多くの場合、依然として噴霧器スクリーンのカルシウムシアナミドの詰まりをもたらした。中西部では、これは、短期間の水の存在では、市販のより大きなサイズのカルシウムシアナミド固形物は溶解しないことを証明した。噴霧可能な均質の微細なカルシウムシアナミド粉末固体を作製するために、在庫品に対して費用を要するミル粉砕／ブレンドをし、再パッケージ処理する費用のかかる再出荷が、唯一の解決策になっていた。水中でのこうした均質な粉末は、１時間完全に懸濁した状態のままとはならず、均質な圃場施用を実現するために事前循環しなければならなかった。

約３００個のジャーが、様々な作用剤を水に添加する試験において使用され、８０メッシュ及び最大２００メッシュのより微細なものなどの、噴霧器で使用されるスクリーンサイズによって、スクリーン通過して懸濁液にしたカルシウムシアナミドを得た。いずれも成功しなかった。加熱はいくらか手助けとなったが、満足するものではなかった。

驚くべきことに、液状ＵＡＮ３２のジャーに入れて振とうさせた市販のカルシウムシアナミドでは、すべての固体が８０メッシュ及び１００メッシュのスクリーン、さらには２００メッシュのスクリーンさえ通り抜けることが可能であった。その懸濁は３時間にわたり維持された。ＣａＮＣＮをＵＡＮのジャーに混合すると、どのような検討においても、ノズルの詰まりを経験することはなかった。

さらに、ジャーテストにより、液状ＡＮ２０及びＣＡＮ１７において、ＵＡＮ３２に対するものと同様の作用が得られることも明らかとなった。これは、硝酸アンモニウム又は再形成硝酸が、カルシウムシアナミド粒子の消化においてカルシウムの増加をもたらして、加水分解を増強し、開示のイオン性液状カルシウムシアナミド組成物にしている可能性が高いことを実証している。

水中又はアンモニア水中に溶解したカルシウムシアナミドによる、以前のジャーテストはすべて、ほとんど直ちに、多量の黒色カルシウムシアナミド粒子の沈殿を生じさせた。

このジレンマに対する解決策は、最初にＵＡＮ中の５％カルシウムシアナミドの濃縮物を作製することである。次いで、上記濃縮物を水に溶解した尿素（Ｕｒｅａ２０）又は水に溶解したアンモニア（Ａｑｕａ２０）に注ぐことにより１０倍希釈物（０．５％カルシウムシアナミド）に希釈する。これは、後者の２つを使用する際には土壌窒素を保持するために必要である。こうして、後者の２つは、何日間も継続して、均質な液状イオン化カルシウムシアナミドを有した。

ＵＡＮを使用しない唯一の欠点は、開示される高ｐＨアルカリ消化に寄与する、ＵＡＮ中での尿素加水分解が不足することである。

中西部の圃場作物栽培においては、開示ストロベリー床上への噴霧法及び散布法、又は点滴灌漑水法によりストロベリー床の表面のタンパク質物の開示される水アルカリ消化を生じさせるというよりもむしろ、アンモニアガス（ＮＨ_３）肥料を、典型的には該ガスの逃げを防止するために土壌深く注入する。

アンモニアに消化されるＵＡＮの尿素は、本質的にアンモニア水になった。しかし、それは、緊密に発育しているストロベリー栽培において大気又はヒトのアンモニアの暴露は許容できない一方、水又はＵＡＮ中の安全な尿素は、局所的な土壌施用に充分受け入れられる。床上の噴霧及び散布により灌漑されるか、又はまだ作物が作られていないか若しくは作物が作られている土壌に、正確に位置を決めた灌漑用水で正確に位置決めすることができ、灌漑用水は、土壌に付着している無害のアンモニウム（ＮＨ_４）肥料の土壌転換を制御するのに必要なプラスチックタープよりもさらに一層アンモニアを捕捉することを発見した。中西部の農作物栽培に灌漑はない。

追加のジャー検討により、黒色カルシウムシアナミド懸濁液のジャーに強力な光をあてると、この２つの混合直後、火山の噴火のような、黒色のピローイング効果又はブルーミング効果を観察することができることが明らかになった。溶解尿素を含む水中の黒色カルシウムシアナミドは、そのような効果を示さなかった。これは、非均質な黒色炭酸カルシウム固体の消化を引き起こす可能性が高い、ＵＡＮ中の尿素に添加されたアンモニア性硝酸、すなわち硝酸アンモニウムであることを示唆している。ＵＡＮ中の粉末カルシウムシアナミドは、最小スクリーンサイズさえ通り抜ける均質の微少なミクロ粒子となった。こうして、これらの微粒子はＣａＮＣＮのイオン性主要及び微量栄養素イオンにより迅速に加水分解し、ＣａＮＣＮの特に不溶性の炭素が長期間浮遊することにより示される、ＵＡＮ希釈物を均質に飽和させる。これにより、溶液混合物はすべて、可能と考えられるよりも相当長期間溶液である可能性が高いか、又は黒色炭素として、水だけでよりも少なくとも３００％長いことを示すことが実証された。続く、市販のベンチュリ管バイパスＭＤＢ試験操作において、炭素安定ＵＡＮは、懸濁剤なしに、数週間にわたって完全に黒色を留め、数か月間で黒色レベルが最大２５％低下し、変化が恒久的であることを示唆した。

ＵＡＮに添加されたＣａＮＣＮ（０．０２５％〜０．０５％）は、市販のＣａＮＣＮ中の化合物が完全にイオン性成分となることを示した。驚くべきことに、濃縮製剤ＵＡＮの消化過程は、ジャー中、１２時間後に、植物による速やかな摂取のために、不溶性の硫酸カルシウム（石膏）ミクロ栄養素と考えられる２．５％カルシウムシアナミドの、イオン性硫黄成分への加水分解を視覚的に示す、黄色い一定分量となることを示した。これは、カルシウムシアナミドのＵＡＮ消化により、すべてのカルシウムシアナミド化合物がそれらのイオン性成分に完全に加水分解していることを確実にしているという仮定を支持した。こうして、添加栄養素化合物を含む開示される完成組成物はすべて、開示される組成物中に、植物の可溶なイオン性成分を完全に含んでいる。

このことは、高浸透圧性状態〜低浸透圧性から、根毛細胞内部の等張性定常状態へと向かう、半透過性膜による浸透圧変化由来の浸透性により、それらの栄養素を単に取り込むだけか、又は排出することができる植物根毛は、開示される溶液組成物における場合と同様に、それらが溶解化合物よりもむしろイオンを主に含んでいる場合、取り込んでいる可能性の方がより高いことを意味する。開示されている図及び表６（糖ブリックス）、１０（収穫量増加）、１１（穂葉のＮ）を参照されたい。浸透圧は、結晶化水及び溶液の凝固点の低下に関連する（Ｊａｃｏｂｕｓ Ｈ．ｖａｎ‘ｔ Ｈｏｆｆ；Ｏｓｍｏｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ；Ｎｏｂｅｌ Ｌｅｃｔｕｒｅ、１９０１年、１２月１３日）。開示されている図及び表９（凝固）を参照されたい。開示された図及び表は、一般的な肥料化合物を含む土壌施肥、及び開示された組成物溶液の凝固点の低下と比較すると、明白でない増強応答を実証している。

また、開示されている組成物は、液状カルシウムシアナミド／ＵＡＮ組成物（窒素、カルシウム、鉄、シリコン、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、硫黄）由来の土壌溶液中の可溶性イオン形態で、微量栄養素の植物栄養素成分の同化を確実にしている可能性が一層高い。開示されている組成物を、動物が消化した液状排泄物有機質肥料に添加することは、それらの動物が消化したリン酸塩、カリウム塩及び含有微量栄養素と同じものになろう。また、カルシウムシアナミドが消化された排泄物は、新規の広域抗菌スペクトル配列、すなわち消化された有機物及び含有微量栄養素、イオン性組成物肥料を加えることになる。

水中のイオン性カルシウムシアナミド成分は、その加水分解に依存する。開示された検討では、５％ＵＡＮが、１４倍の水中のカルシウムシアナミドに添加された。５％ＵＡＮは、１５分以内に、水だけよりも２５％の理論イオン性シアナミド窒素収率の方向にカルシウムシアナミド加水分解を増加させた。追加の実験室的な水の検討では、理論シアナミド窒素収率の９０％に達するのに１時間かかった。開示されている検討は、ＵＡＮによりシアナミド（ＮＣＮ）への加水分解時間が水だけよりも増加するかどうかを決定するよう意図されたものであった。ここで開示されている通り、混合物が９５％のＵＡＮ（２０％の水を含有している）、及び５％のカルシウムシアナミドである場合、１００％の理論シアナミド収率となるための完全な加水分解は、５％のカルシウムシアナミド／９５％ＵＡＮからの、開示される発見された「火山の噴火」様作用に基づくと、１５分以内又はそれより大幅に短いと思われる。

後の検討では、２００ガロンのＵＡＮ／５％ＣａＮＣＮ濃縮製剤を、導入用のベンチュリ管ＭＤＢバイパスシステムを含む、市販の肥料ブレンドシステムを使用して調製した。不均質なカルシウムシアナミド固体は、ＵＡＮを循環させるＭＤＢベンチュリ管に導入した。得られた濃縮製剤は、数週間、ほぼ完全な懸濁液／希釈物で留まっていた。わずかにジャーを傾けて乱すと、明らかに完全な懸濁液／希釈溶液に戻った。電解質懸濁剤の添加では、無限性を示す、完全に懸濁して留まる、こうした黒色の不溶性ミクロ炭素粒子を以前に示すことはなかった。

これは、カルシウムシアナミドが、液状カルシウムシアナミドになり得ることを意味する。その濃縮製剤は、ケーキを作ることなく、水中及び液状有機質肥料中で希釈され、この場合、希釈物は、カルシウムシアナミド成分及びその栄養素化合物すべてを、植物に迅速に吸収可能な可溶性イオン形態にして含んだ。最近、液状ＡＮ（硝酸アンモニウム）及び液状ＣＡＮ（硝酸アンモニウムカルシウム）のジャーテストは、ＵＡＮと同じか又はそれより良好であることを示した。

水中のカルシウムシアナミドは、最初はｐＨ１２．２に達する。濃縮製剤としてＵＡＮに添加されるカルシウムシアナミドは、ｐＨ９．５に動く。平衡では、ｐＨ８．５になる。０．２５％カルシウムシアナミドは、ｐＨ８．５を維持する。Ｗｉｌｓｏｎ、Ｆｏｄｏｒ、Ｋｅｎｔｏｎ（特許第４，２３９，５２２号）は、少なくともｐＨ７．８が鉄の腐食を実質的になくすのに十分であると主張している。現在のところ、ＵＡＮ２８〜３２のより古い貯蔵タンクの溶接点のクラッキングは、トップレベルのＥＡＰ汚染及びＯＳＨＡ事故の懸念がある。

冬期には、ＵＡＮ３２だけと比べて、懸濁剤、カルシウムシアナミド／ＵＡＮ３２のジャーは、凝固温度未満で一晩室外に置かれた。翌朝、カルシウムシアナミドのジャーには、ＵＡＮのジャーが９０％の結晶であったことと比較して、それらの中に結晶はなく、この場合、これらの結晶はゲージメッシュを通過することはなかったが、ＣａＮＣＮ／ＵＡＮはそのゲージを完全に通り抜けた。これは冷凍庫中でも適応拡大され、同一の比較結果が、０°Ｆにまで下がることが実証された。これは、貯蔵及び輸送の主な経済的節約となり得る。

開示される組成物は、以下の利点をいくつか伴うが、それらに限定されない。（１）ＵＡＮ組成物の凝固点の制限を緩和すること；（２）ＵＡＮ金属製タンクの腐食を緩和すること；（３）イオン性栄養素形態へのカルシウムシアナミド加水分解の加水分解速度を速めること；（４）栄養素の、イオン性カルシウムシアナミド並びに炭素安定化ＵＡＮ組成物中の混合主要及び微量栄養素の植物への栄養素の送達時間並びに取り込みの増大；（５）ＵＡＮのＮ由来の植物糖産生の増加；（６）ＵＡＮだけよりもＵＡＮ植物収穫量中のカルシウムシアナミドの増加；（７）液状肥料ブレンド植物中においてベンチュリ管、ＭＤＢ循環などを有する一方、ＵＡＮを循環させて、カルシウムシアナミドのミクロ粒子状態を得て、長期にわたる懸濁液／溶液状態で安定化したＵＡＮを得ること；（８）ＵＡＮにカルシウムシアナミドの加水分解及び粒子の消化を速めること；（９）ＵＡＮ加水分解により、イオン性状態において、カルシウムシアナミド、及び液状有機質肥料を含む混合栄養素源のすべての送達を確実にさせること；（１０）尿素のみよりも、カルシウムシアナミド粒子の消化を増強するＵＡＮ中の尿素に添加される硝酸アンモニウムを有すること；（１１）ＵＡＮ中のカルシウムシアナミドを、尿素とよりもさらに栄養素利用効率（ＮＵＥ）を増加させること；（１２）カルシウムシアナミド／ＵＡＮが、使用前の水中でカルシウムシアナミドを事前加水分解する際にこうむる問題（炭素及びほとんど不溶性の炭酸カルシウムの硬質ケーキにカルシウムシアナミド固体がほぼ即座に沈殿することに由来する廃棄物パイルにカルシウム及び炭素を失うなど）を解決すること；（１３）ＵＡＮが、カルシウムシアナミド安定化肥料及び液状有機質肥料の水中の即時の噴霧を妨害する弁及びスクリーンの詰まりの問題を解決する；（１４）ＵＡＮが、高価な、工場グレードの過剰サイズの粒子のミル粉砕／ブレンド／再パッケージをなくし、水混合物に投入するための市販カルシウムシアナミドを調製すること；（１５）ＵＡＮが、溶液中又は懸濁液中のカルシウムシアナミドの時間を延長すること；（１６）ＵＡＮ及び作用剤が、１つの液状溶液中でイオン化植物食成分の全範囲を送達するための、任意の数の植物食栄養素を添加するのに適した、塩基性の液状安定化組成物を作り出すこと。開示されている液状イオン化組成物に対する本開示の植物応答の増大はまた、カルシウムシアナミド窒素の微生物による安定化は、微生物がより迅速に、本開示の可溶性の、恐らくは分子状の炭素形態を消費し、植物根が窒素を含有する腐った微生物を消費するので、後に放出するために、開示されている窒素組成物の窒素を吸収することに起因し得る。
ＩＩ．いくつかの実施形態の概要

本明細書では、液状カルシウムシアナミド肥料組成物などの液状イオン化組成物、その調製法、及び産業と農業における、植物供給、栄養素安定化、分解（堆肥化）、臭気／微生物の阻止、施肥、及び土壌改良を非限定的含む、使用が開示される。一部の実施形態では、液状組成物は、約４０〜２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物と、約１〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物とを含み、溶解酸は硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せが含まれ、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水又はそれらの組合せを含み、また、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、硫酸カリウム又はそれらの組合せ、並びに微生物栄養素の遊離炭素を含む。

一部の実施形態では、開示されている組成物には、溶解酸、又は尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）などの酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物が含まれ、ＵＡＮ溶液は、約３０％〜約３５％の尿素、約４０％〜約４５％の硝酸アンモニウムをＨ_２Ｏとしての残留物と共に含み、また、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、カルシウムシアナミドを含有しているＨ_２Ｏを含む溶液中に存在している。一部の実施形態では、液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍未満の質量を占める。一部の実施形態では、液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の質量の少なくとも１４倍を占める。

一部の実施形態では、開示される組成物は、約５重量パーセントから約１０重量パーセントのカルシウムシアナミド（約７重量パーセント〜約８重量パーセントのカルシウムシアナミドなど）を含む。

一部の実施形態では、開示される組成物はさらに、液化有機質肥料などの排泄物を含んでいる。一部の実施形態では、排泄物はウシのものである。

一部の実施形態では、開示される組成物は、約０．０１パーセントのカルシウムシアナミドから約９９．９９パーセントのＵＡＮ溶液、及び約０．１パーセント〜約９９．９パーセントの液状排出物を含む。

一部の実施形態では、開示される組成物は、約２５パーセントのカルシウムシアナミド、約７５パーセントのＵＡＮ溶液、及び約２５パーセントの液状排出物を含む。

一部の実施形態では、開示される組成物は、植物栄養素などの混合物に、少なくとも１つの非窒素物質を含む。一部の実施形態では、非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、及びそれらの混合物を含む。

一部の実施形態では、開示される組成物は、アニリン、若しくはニグロシン、又はカーボンブラックイオン性物質、或いはケイ素、鉄、アルミニウム、炭素又はそれらの組合せなどのイオン化した金属元素などの電解質懸濁剤を含む。

一部の実施形態では、ほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物は、ｐＨ約７．８及び７．９以上を含む。

一部の実施形態では、開示される組成物は、約２００メッシュのスクリーンを通過する粒子を含む。

一部の実施形態では、排泄物の処理方法には、有効量の開示される液状組成物を排泄物に添加するステップを含み、液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を占め、これにより混合物を形成し、排泄物を処理する。

一部の実施形態では、排泄物は液状有機質肥料である。一部の実施形態では、排出物は、限定されないが、ウシのものである。

一部の実施形態では、本方法は、植物栄養素などの混合物に、少なくとも１つの非窒素物質を添加するステップをさらに含む。一部の実施形態では、非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、及びそれらの混合物からなる群から選択される。

一部の実施形態では、本方法は、ケイ素、鉄、マグネシウム、ニッケル、アルミニウム、炭素又はそれらの組合せなどのイオン化した金属元素などの電解質懸濁剤を混合物に添加するステップをさらに含む。

一部の実施形態では、ほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物は、ｐＨ約７．８及び７．９以上を有する。

一部の実施形態では、排泄物を処理するために使用される液状組成物は、約６０〜約１００メッシュのスクリーンサイズ（約８０〜約１００メッシュのスクリーンサイズを通過するものなど）を通過する粒子を含む。

一部の実施形態では、排泄物の処理方法は、混合物を土壌に噴霧により施用するステップを含む。

一部の実施形態では、植物生長の増強方法は、有効量の開示される液状組成物（液状組成物中に存在しているＨ_２Ｏが、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を占める）を、植付け前、植付けの間及び／又は植付け後に土壌に施用し、それにより植物生長を増強するステップを含む。

一部の実施形態では、有効量を施用するステップは、組成物を噴霧、シャンク土壌注入により、又は散布器若しくは点滴灌漑中に入れることにより施用するステップを含む。

一部の実施形態では、液状組成物を作製する方法は、約４０〜２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物を、約１〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物に混合するステップを含み、溶解酸には硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せが含まれ、また、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水又はそれらの組合せを含み、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含み、これにより液状組成物を形成する。

一部の実施形態では、液状組成物の作製方法は、溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物が、尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）であり、ＵＡＮ溶液が約３０％〜約３５％の尿素、Ｈ_２Ｏとしての残留物と共に約４０％〜約４５％の硝酸アンモニウムであり、また、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物が、Ｈ_２Ｏを含む溶液中に存在しており、カルシウムシアナミドを含むものである。

作製方法の一部の実施形態では、液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍未満の質量を含む。

作製方法の一部の実施形態では、液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を占める。

作製方法の一部の実施形態では、混合するステップは、ベンチュリ管バイパスＭＤＢ循環システムなどの循環過程の存在下で実施される。

一部の実施形態では、作製方法は、植物又は微生物栄養素などの組成物に、少なくとも１つの非窒素物質を添加するステップをさらに含む。

一部の実施形態では、非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、及びそれらの混合物からなる群から選択される。

一部の実施形態では、作製方法は、液化有機質肥料などの、排泄物を組成物に加えるステップをさらに含む。一部の実施形態では、排泄物はウシのものである。

一部の実施形態では、作製方法は、開放容器中で実施される。

一部の実施形態では、作製方法は、未密封容器中で実施される。

一部の実施形態では、作製方法は、大気ＣＯ_２の存在下で実施される。

一部の実施形態では、作製方法は、肥料組成物を脱水させて固体を形成させるステップをさらに含む。

一部の実施形態では、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物を消化してイオン化カルシウム化合物を形成させる方法は、約４０〜約２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物を、約１〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物に混合するステップを含む。次に、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含む溶解酸、及び酸形成性の窒素植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水、又はそれらの組合せを含み、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、又はそれらの組合せを含む溶液中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物を加水分解して、それによりイオン化カルシウム化合物及び不溶性炭素を形成する。

消化方法の一部の実施形態では、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物は、カルシウムシアナミドを含む。

消化方法の一部の実施形態では、混合するステップは、ベンチュリ管バイパスシステムなどの循環過程の存在下で実施される。
ＩＩＩ．略語及び用語

ａ．略語
Ｆ：華氏
Ｎ：窒素
ＮＵＥ：栄養素使用率
Ｐ：リン
トン／ａ：エーカーあたりのトン
ＵＡＮ：尿素硝酸アンモニウム
ＣａＮＣＮ カルシウムシアナミド
ｂ．用語

用語及び方法の以下の説明は、本開示をよりよく説明し、本開示の実施において当業者に指針を与えるために提供される。本明細書、及び添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」若しくは「ａｎ」又は「ｔｈｅ」は、文脈が特に明白に示さない限り、複数の指示物を含む。用語「又は」は、文脈が特に明白に示さない限り、明記した選択要素の単一の要素、又は２つ以上の要素の組合せを指す。本明細書で使用する場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」は、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」を意味する。したがって、「Ａ又はＢを含む」とは、追加の要素を排除することなく、「Ａ、Ｂ、又はＡとＢを含む」ことを意味する。

特に説明しない限り、本明細書で使用される技術及び科学用語はすべて、この開示が属する分野の当業者に一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されているものと類似又は等価な方法及び物質は、本開示の実施又は試験に使用することができるが、適切な方法及び物質は以下に説明される。いかなる数値も語「約」又は「およそ」などが明記されているか否かにかかわらず、概数であることがさらに理解すべきである。特に指示がない場合、百分率及び比はすべて重量基準で算出される。

酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物：硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水又はそれらの組合せを含む化合物を含む言い回し。

アンモニア：式ＮＨ_３を有する窒素及び水素の化合物。アンモニウムは、アンモニアのイオン化形態であり、式ＮＨ_４を有する。一部の実施形態では、開示される組成物は、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、添加物を含むか含まない高ｐＨアンモニア水、又はそれらの組合せを含む。さらに、水中の高ｐＨアンモニアの消化は、開示されている通り、湿って生きているか又は死んでいる有機物に分類され、開示されている植物物質の効果に帰着し得る。

カルシウム：カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）は、ほとんどの有機物に存在しており、微生物などの生きている生物によるエネルギー使用を促進するものを含む、多くの酵素反応に必要である。さらに、カルシウムイオンは、土壌を凝集する、及び透水をすることにより、土壌回復の手助けをする。さらに、カルシウムは、これら及び他の作用による有機物又は炭素物の破壊を増強する傾向がある。

カルシウムイオンは、天然の石灰石（炭酸カルシウム、ＣａＣＯ_３）中、天然に豊富であるが、それらは炭酸カルシウムが相対的に不溶性のために、取込みは容易に利用可能ではない。このことから、植物生長及び土壌回復を補助するために、有機物（生きてるものと死んでいるものの両方）へのカルシウム取込速度を増強するため、可溶性形態のカルシウムイオンを安定化する必要がある。一部の例では、開示される組成物は、カルシウムを含む。

カルシウムシアナミド（ＣａＮＣＮ）：排泄堆積物の低い分析値（１〜＜１２％）を置きかえるために、産業及び農業にとって窒素源の高い分析値を探求する検討の一部として、約４４％のカルシウム、及び約２４％の窒素、及び約１２％の炭素を含む組成物が１８００年代後半に初めて作製された。カルシウムシアナミドは、黒炭及び白色石灰石を、大気圧窒素の存在下で燃やすことにより、１０００℃から＞３０００℃のアーク炉中で生成される。エネルギーコストは、カルシウムシアナミド生産コストの大部分を表わす。カルシウムシアナミドはまた、石灰窒素（ＬＮ）とも呼ばれ、また同義でもある；用語石灰窒素又はカルシウムシアナミドは、互換的に使用することができる。

Ｎｉｔｒｏｌｉｍｅとしても知られている市販のＣａＮＣＮは、実際には、所望のカルシウムシアナミド化合物の製造中に形成するか又は製造後に残存するいくつかの成分の混合物である。市販のカルシウムシアナミド中に見られるさらなる成分には、酸化カルシウム（ＣａＯ）、グラファイト炭素（Ｃ）、ジシアンジアミド［（ＨＮＣＮ）_２］、及び鉄の酸化物、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、ケイ素の酸化物、及び硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）が含まれる。

本明細書で使用する場合、化合物カルシウムシアナミドそれ自体を意図することが文脈から明確ではない限り、用語カルシウムシアナミドは、市販のカルシウムシアナミドという用語、その加水分解物／溶解物製品と同義である。しかし、用語カルシウムシアナミド及び市販のカルシウムシアナミドは、カルシウムシアナミド物質を包含し、この場合、炭素、酸化カルシウム、ジシアンジアミドなど市販のカルシウムシアナミドの追加の成分は存在していない、石灰成分から誘導される成分次第である、又は通常の市販カルシウムシアナミドとは異なる量で存在することを認識すべきである。これらの用語は、追加の窒素含有化合物及び／又は非窒素植物栄養素を有するカルシウムシアナミド物質も包含する。さらに、本開示の組成物及び方法のある種の実施形態は、市販のカルシウムシアナミド中で通常見られる個々の成分（例えば、ジシアンジアミドを含む）の水溶解生成物を活性化及び安定化するために利用し得ることを理解すべきである。

通常、１つ又は別の理由のために、市販のカルシウムシアナミドは処理されて、シアナミドの形態を変えるか、又は製造後の残存成分が除去される。例えば、カルシウムシアナミドは、水への溶解性に乏しい遅効作用性肥料であるので、水溶性分子状シアナミド（Ｈ_２ＮＣＮ）に工場で変換されることが多く、シアナミドは、速効作用性があり、より分析値の高い窒素源である。この処理では、カルシウムシアナミドは、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）としてカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）の沈降により水中に強制的に溶かされ、酸性化により、最初に形成されるシアナミドイオン（ＨＣＮ^２−）が、酸性シアナミドイオン（ＨＮＣＮ⁻）、次にｐＨ４．５〜５．５において主要なものである分子状シアナミドに変換される。次に、炭酸カルシウム中に取り込まれることがある、不溶性炭酸カルシウム及びグラファイト炭素は、ろ過によって除去される。約７０°Ｆを超えると不安定であるので、得られた溶液は冷やして保管されなければならない（例えば冷凍しなければならない）。

カルシウムシアナミドは、遅効作用性であるので、１回、最大１００〜３０００ｌｂｓ／エ−カーの施用量で、全生長期間にわたり続く。しかし、カルシウムシアナミドは、特に冷却及び又は乾燥条件でこれらの典型的な期間の施用量で施用される場合、種子及び苗（植物毒素）に対して毒性を示すカルシウムシアナミドの、植物透過性の最初の加水分解生成物の高い濃度が消散するまで、植付けを遅らせる必要がある。さらに、その有害なダスト性の不規則な顆粒形態にあるカルシウムシアナミドを検量するのは難しいので、その施用は無計画になることがあり、その結果、圃場の一部は植付けの準備が整い得る一方、別の場所はしつこく植物毒性を示す。カルシウムシアナミドの植物毒素の特徴はまた、より低い非実用的施用量で乾燥施用を繰り返すことさえあることである。

上記の理由のために、乾燥カルシウムシアナミドの使用は低減し、米国では、現在、もはや肥料だけとしては使用されていないか、又は今日では、もはや殺虫剤として特許請求もされていない。世界的に、その使用は大部分稲作に限定されており、この場合、温暖で湿気のある条件により、土壌から尿素などの他の窒素肥料を迅速に分解して、除去する。

カルシウムシアナミドは、通常、速効作用性及び高い分析値を持つ窒素形態に、一層迅速に変換される。例えば、カルシウムシアナミドは、二酸化炭素の存在下、好気的に加水分解され、カルシウム不含尿素（４２％Ｎ）をもたらし得る。カルシウムシアナミドから生成される他の高い分析値の窒素形態には、カルシウム不含のジシアンジアミド（（ＨＮＣＮ）_２、６６％Ｎ）及び分子状シアナミド（Ｈ_２ＮＣＮ、６６％Ｎ）が含まれる。これらの形態は、農業と、現在の多くの工業ポリマー化学品及び医薬品の生産の両方において、使用が見いだされている。しかし、植物に有益なカルシウムは、これらの製品の一部ではない。

カルシウムシアナミドの遅効作用性質を利用する組成物及び方法の提供、さらには、植物毒素の影響のない、直ちに利用可能な植物窒素及びカルシウムの提供が有益と思われる。こうした組成物及び方法が、カルシウムシアナミドの施用を検量し、生長期全体を通じて、より少ない繰り返し施用を促進することが容易になれば、有益になるとも思われる。さらに、これらの有益性が、より経済的な施用量で実現され、市販のカルシウムシアナミドに存在するより多くの成分を利用することができれば利点があると思われる。

参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，６９８，００４号、第５，９７６，２１２号、及び第７，７８５，３８８号Ｂ２に記載されている通り、これらの有益は、Ｈａｒｔｍａｎｎにより部分的に実現された。カルシウムシアナミド（それらの植物毒性のために）の最初の加水分解生成物により植物に施肥することに対する教示に反して、Ｈａｒｔｍａｎｎは、植物に直接的な植物透過性の酸性シアナミド陰イオンを含有している、容易に送達可能で安定で、加水分解されたイオン性ＣａＮＣＮ溶液を実現する検討を行った。腐食剤をこうしたイオン性溶液に加えて、酸性シアナミドイオンに好都合のｐＨを維持することができる。これらの先行特許中で教示されているカルシウムシアナミド溶液は、炭酸カルシウム及び残留炭素などの不溶物が、ろ過により除去される場合、噴霧可能である。特に噴霧可能な炭素を取り込んでいる炭酸カルシウムの球又は塊は、ポンプ装置及び噴霧装置を詰まらせる傾向がある。炭素はまた、植物、微生物、及び土壌に有益でもあるので、その球及び塊の形成を防止する方法が存在すれば、有利になると思われ、その結果、より多くのカルシウムが可溶性のままとなり、ろ過が不必要になり、また市販のカルシウムシアナミドで見られる不溶性残留炭素は、一部の噴霧可能なものでさえも補助物及び又はより多くの水を使用することなく噴霧するのは容易ではないので、容易に噴霧可能な形態で維持することができる。さらに、これらの溶液のｐＨが低下する傾向に打ち勝って、８〜１０の間のｐＨ範囲内でジシアンジアミドを形成するための腐食剤を添加する必要がなく、酸性シアナミドイオンに都合のよいｐＨを維持することが可能であれば有益と思われる。

カルシウムシアナミドが水中で最初に加水分解する場合、それは生成物としてカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）及びシアナミドイオン（ＨＣＮ^２−）を生成する。シアナミドイオンは、非常に塩基性であり、水と反応して酸性シアナミドイオン（ＨＮＣＮ⁻）を形成する。酸性シアナミドイオンは両性である。すなわち、酸又は塩基のいずれか一方として作用することができる。酸性シアナミドイオンが酸として作用する場合、シアナミドイオンに戻ることになり、また塩基として作用する場合、反応して分子状シアナミド（Ｈ_２ＮＣＮ）を形成することになる。シアナミドが溶液中でとる形態は、溶液のｐＨに依存することになるが、分子状シアナミドは、ｐＨ１０．３未満で好都合であり、それは土壌に典型的である。次に、分子状シアナミドは加水分解を受けて、ジシアンジアミド（Ｃ_２Ｈ_４Ｎ_４）、次に尿素を形成し、これはさらに反応して、揮発性のアンモニア、次にアンモニウム分子を形成し、アンモニウム分子はさらに変換して硝酸塩になり得る。

既に明記した通り、酸性シアナミドイオンは、植物及び生物浸透性である。植物により一旦吸収されると、酸性シアナミドイオンは２〜４時間しか続かず、その後尿素を形成し、これは４〜８時間続く。尿素と酸性シアナミドの両方が、植物における植物アルギニン産生を刺激し、これは植物健康と関係がある（例えば、Ｋｕｎｚら、Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ Ｐｌａｎｔｚｅｎ Ｋｒａｎｋｈｅｉｔｅｎ ｕｎｄ Ｆｌａｎｚｅｎｓｃｈｕｔｚ、６１巻：４８１〜５２１頁、１９５４年、Ｌｏｖａｔｔら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｓｏｉｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、１９９２年及び１９９５年；Ｗｕｎｓｃｈら、Ｚｅｉｔｓｈｒｉｆｔ ｆｕｒ Ｐｆｌａｎｚｅｎｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ、７２巻：３５９〜３６６頁、１９７４年；及びＶｏｎ Ｆｉｓｈｂｅｃｋら、Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ ｆｕｒ Ｐｌａｎｚｅｎ Ｋｒａｎｋｈｅｉｔｅｎ、７１巻：２４〜３４頁、１９６４年を参照されたい）。したがって、尿素及び酸性シアナミドイオンを安定化し、植物に供給する組成物及び方法は、多くの実りをもたらし、寄生虫がなく、病害がない、健康な植物を生み出すという望ましい方向に向かう。例えば、最近発見された、アブラムシ及び他の吸汁性昆虫は、糖を変換する膵臓がなく、したがって、死んでしまう。本発明者は、植物上又は土壌中に、開示されているＣａＮＣＮ溶液噴霧を適用し、真菌及び昆虫がいないままの、厚く、より鮮やかで、より輝く葉が観察された。

ＣａＮＣＮを肥料施用量で、上は暖かい含水土壌に施用した場合、迅速に制御することができない好気性加水分解が起こり、その場所で、最初に可溶性カルシウムが不溶性カルシウム形態及びシアナミドイオン、尿素に、次にジシアンジアミド、次に尿素、次にアンモニアガスに移行する。こうして、高希釈において、最初に事前加水分解した可溶性酸性シアナミドイオン及びカルシウムイオンを経済的に安定化する必要性が見られ、その結果、それらのイオンは、選択した標的部位に迅速に浸透することができ、この場合、これらのイオンは、植物により吸収されることができ、また土壌の多孔性を維持する手助けをすることができる。

溶解酸：溶液中の酸。一部の例では、開示される液状化合物には、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸又はそれらの組合せなどの溶解酸が含まれる。

排出物：身体から放出される廃棄物。一部の例では、排出物は、液化有機質肥料などの有機質肥料である。

石膏：化学式ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏを有する、硫酸カルシウム２水和物からなる硫酸塩無機物。一部の実施形態では、開示される液状組成物には、石膏が含まれる。

不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物：カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含む化合物を記載するための言い回し。

窒素：その分子形態Ｎ_２では、窒素は、地球の大気のおよそ７８％を占める。窒素は、生きている生物中に見られるすべてのタンパク質物の成分であるが、わずか数種の生物（窒素固定化細菌など）しか、大気中の窒素を直接補足して、生物圏に付与することはできない。

死んでいる及び腐っている有機物中、及びさらには動物の排泄物中に含有しているタンパク質物は、生きている生物の成長にとって必要な多量の潜在的窒素源を示す。しかし、タンパク質の形態では、窒素は不溶性であり、分解者の作用によるものを除くと、生きている生物に利用不可能であり、この分解者は、ＮＨ_３ガス、及び浸出可能なＮＨ_４ ^＋、ＮＯ_２ ⁻、及びＮＯ_３ ⁻の形態の窒素を放出する。これらの形態は、植物により利用することができ、窒素は生きている生物圏に再び入ることができる。一部の例では、開示される組成物には、硝酸塩の形態などの窒素が含まれる。

非窒素物質：窒素を含有しない物質。一部の例では、非窒素物質は、窒素を含有しない植物栄養素である。非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、及びそれらの混合物を含むことができる。

植物栄養素：植物生長に影響を及ぼす分子。いくつかの分子は、炭素、酸素、水、第１多量栄養素（窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）を含む）、第２多量栄養素（カルシウム（Ｃａ）、硫黄（Ｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、多量栄養素のケイ素（Ｓｉ）を含む）、及び微量栄養素又は微量金属（ホウ素（Ｂ）、塩素（Ｃｌ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、セレン（Ｓｅ）、及びナトリウム（Ｎａ）を含む）を含む、植物生長に必須のものであることが判明している。多量栄養素は多量に消費され、また植物組織中に、０．２％〜４．０％（乾燥重量基準）の量で存在している。微量栄養素は、５〜２００ｐｐｍ又は０．０２％乾燥重量未満の範囲とする、１００万分の１で測定される量で植物組織中に存在している。

粉末化活性炭（ＰＡＣ）：伝統的に、活性炭は、１．０ｍｍ未満のサイズで平均径０．１５〜０．２５ｍｍの間の、粉末又は微細な顆粒としての粒子形態で作製される。したがって、それらは、小さな拡散距離を有する大きな表面積対体積比を示す。ＰＡＣは、砕いたか又は粉砕した炭素粒子からなり、その９５〜１００％が、指定されるメッシュのふるいを通り抜けることになる。粒状の活性炭は、より微細な物質として、５０メッシュのふるい（０．２９７ｍｍ）及びＰＡＣ物質上に保持されている活性炭として定義されるが、米国試験材料協会（ＡＳＴＭ）は、ＰＡＣとして８０メッシュのふるい（０．１７７ｍｍ）以下のものに相当する粒子サイズを分類している。ＰＡＣは、起こると思われる高い損失水頭により、専用容器中では一般に使用されない。ＰＡＣは、原水の取り入れ、急速混合池、清澄器、及び圧力式ろ過器などの、他の処理装置に一般に直接加えられる。

土壌微生物又は微生物：土壌微生物（細菌、真菌、及び原生動物を含むが、これらに限定されない）は、炭素源をエネルギーとしている限り、土壌中に多数存在している。土壌中には多くの細菌が存在するが、それらのサイズが小さいために、それらはより小さなバイオマスを有する。放線菌（Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｔｅｓ）は、数において１０分の１であるが、サイズは大きく、したがって、それらはバイオマスにおいて細菌と似している。真菌母集団数はより小さいが、土壌が乱されない場合、土壌バイオマスの優位を占める。細菌、放線菌、及び原生動物はたくましく、真菌母集団よりも土壌障害により耐性があり、そのため、耕作後の土壌中で優位を占めるが、真菌及び線虫の母集団は、未耕作土壌又は非耕作土壌中で優位を占める傾向がある。

土壌有機物（ＳＯＭ）は、「生きている」（微生物）、「死んでいる」（最近の残留物）、及び「完全に死んでいる（ｖｅｒｙ ｄｅａｄ）」（腐植土）部分から構成される。「完全に死んでいる」又は腐植土は、何千年もの年月を経た長期ＳＯＭ部分であり、分解に対して抵抗性がある。土壌有機物は、活性（３５％）及び不活性（６５％）ＳＯＭと呼ばれる２つの成分を有する。活性ＳＯＭは、微生物にとって餌となる「生きている」及び「死んでいる」新鮮な植物又は動物物質から構成され、容易に消化される糖及びタンパク質から構成されている。不活性ＳＯＭは、微生物による分解に抵抗性を示し、リグニンがより高い。

微生物は、土壌中で生存するには、土壌中の活性ＳＯＭの定期的な供給を必要とする。長期間耕作されなかった土壌は、従来の耕作後土壌よりも著しく高いレベルの微生物、多くの活性炭、多くのＳＯＭ、及び貯蔵炭素を有している。土壌中の微生物の大多数は、飢餓状態下で存在しており、したがって、とりわけ耕作後土壌中では、休眠状態をとる傾向がある。土壌有機物はその成分部品に分解され得る。１００グラム（ｇ）又は１００ポンド（ｌｂｓ）の死んでいる植物物質は、約６０〜８０ｇ（ｌｂｓ）の二酸化炭素を産し、二酸化炭素は大気に放出される。残る２０〜４０ｇ（ｌｂｓ）のエネルギー及び栄養素は分解され、約３〜８ｇ（ｌｂｓ）の微生物（生きている）、約３〜８ｇ（ｌｂｓ）の非腐植土化合物（死んでいる）、及び１０〜３０ｇ（ｌｂｓ）の腐植土（完全に死んでいる物質であり分解抵抗性がある）に変わる。

死んでいる植物残さ及び植物栄養素は、土壌中の微生物にとっての餌になる。土壌有機物（ＳＯＭ）は、基本的に、生きているものと死んでいるものの両方の土壌において、有機物質すべて（炭素を有するものは何でも）である。ＳＯＭには、植物、藍藻、微生物（細菌、真菌、原生動物、線虫、甲虫、トビムシなど）、並びに植物、動物及び微生物由来の最近の有機物及び分解中の有機物が含まれる。土壌微生物は、有機残さを分解するので、それらは、冬期の被覆作物のため、又は前述の作物のために、ゆっくり栄養素を放出して土壌中に戻る。より高い温度及び水分が、土壌中の微生物集団を増加することにより、ＳＯＭ破壊を増大させる。炭素対窒素（Ｃ：Ｎ）比が低い（２０未満）有機残さは容易に分解され、また、栄養素は迅速に放出される（４〜８週）一方、Ｃ：Ｎ比が高い（２０超）有機残さはゆっくりと分解し、微生物は、土壌窒素を固定して残さを分解することになる。原生動物及び線虫は、土壌中の他の微生物を消費して、アンモニアとして窒素を放出し、アンモニアは他の微生物に利用可能となるか、又は植物根により吸収される。

土壌有機物（ＳＯＭ）は、ほとんど炭素から構成されているが、タンパク質由来の窒素及び硫黄、リン、並びにカリウムの多くの量は炭素に結合している。生物的に活性であり、活性な炭素リサイクル量がより多い土壌は、生物的に不活性であり、活性な有機物質をそれほど有していない土壌よりも、植物生長のためのより多くの栄養素を放出する。無耕作条件下では、少量の栄養素は、年々放出され、植物根に対してゆっくり及び十分に、栄養素を供給する。しかし、耕作の場合、ＳＯＭは消費されて微生物により破壊されるので、多量の栄養素が放出され得る。ＳＯＭレベルが構築されるのは遅いので、栄養素の蓄え容量が減少し、放出される過剰の栄養素は、地表水に浸出することが多い。ＳＯＭは、多くの植物栄養素にとっての倉庫である。

尿素又はカルバミド：化学式ＣＯ（ＮＨ_２）_２を有する有機化合物。尿素は、動物により窒素含有化合物の代謝においてある役割を果たし、動物の尿中の主要な窒素含有物質である。尿素は固体で、無色で、水によく溶ける。水中に溶解しても、酸性でもアルカリ性でもない。身体は、多くの過程、最も明白なものは窒素排泄で尿素を利用している。尿素は、便利な窒素源として、肥料において広く使用されている。

水をとらえるポットを有するローム土のカラムによる、尿素のみ、ＣａＮＣＮ／尿素比が２、又は水のみの管理のいずれかの３７週にわたり毎週水によりドレンチした、オーブンによる温度制御検討により、尿素（上記の比未満であるが、ほぼその比に近い）は土壌を改良し、根領域に留まることが実証され、これにより、望ましい土壌及び植物根は、灌漑システムにおける送達に対する送達特性を標的とすることが示唆された。水の管理は、土壌の硬化及びヒビ割れを引き起こし、こうして初めから底部に向かって通り抜けて落ちた。

乾燥した、水溶性尿素は、低コストであり、即効作用性で、容易に検量できる可溶性窒素形態である。しかし、尿素は迅速な加水分解を受けるものと認識されており、これによりアンモニアガス放出をもたらす、及び／又は硝酸塩の浸出により失われることがある。尿素及び排泄物の加水分解はまた、多量の温室ガスＣＯ_２を与える。実際のところ、尿素、及び尿素を含有する分解したタンパク質性動物排泄物は、今や、環境面で非常に脅威になっているので、こうした肥料を使用する農家は既に、硝酸イオンを規制する水質汚濁防止法の違反に対する罰金及び罰則を受けている。したがって、アンモニア喪失のない、又は速やかな硝酸塩の浸出がなく、肥料として尿素、及び動物排泄物を利用することが可能な組成物及び方法を提供することが望ましいと思われる。

植物にとって長期間利用可能な尿素誘導化窒素の作製と、硝酸塩の汚染低減とを同時に行う、２つの基本的な従来手法が存在する。第１は、遅延放出と呼ばれる尿素をゆっくりと放出するための被覆尿素である。第２は、ウレアーゼの作用を阻害するか又は硝酸化を阻害することのいずれか一方、又はそれらの両方によって、土壌微生物による尿素の硝酸塩への変換を遅らせることである。

尿素溶解の制御は、硫黄などの疎水性物質による尿素の被覆によって行われ、遅延放出顆粒剤を生成することができる。Ａｌｉへの米国特許第４，０８１，２６４号は、この技術を例証している。Ａｌｉは、溶融硫黄により肥料基質（例えば、尿素）を被覆することにより調製される封入遅延放出肥料を記載している。硫黄被覆尿素粒子は脆弱であり、したがって、それらはビチューメンなどの可塑性物質により被覆されて、粒子の機械的強度を向上させることが多い。最後に、易流動性材料をもたらす、タルクなどの無機材料の別の被膜が必要となり得る。遅延放出顆粒剤により、生長期全体を通して窒素の利用性を拡張し、硝酸塩の浸出を低減することができるが、それらは、とりわけ窒素含有量がより低いことを考慮すると、一般の農業使用にはコストが高すぎる。

ウレアーゼ阻害剤は、尿素のアンモニウムイオンへの変換を遅らせる役目をする。こうした阻害剤には、Ｎ−（ｎ−ブチル）チオリン酸トリアミド（ＮＢＰＴ）などのリン酸トリアミドが含まれる（例えば、米国特許第４，５３０，７１４号を参照されたい）。しかし、リン酸トリアミドは、取り扱いが難しく、分解しやすい。リン酸トリアミドの粒状の尿素含有肥料への効率的な取り込みは、液状アミド溶媒を使用して実施することができるが、こうした造粒過程における溶媒の使用は、肥料をコスト高にする。

硝酸化阻害剤は、尿素、アンモニア、及びアンモニア塩の肥料と組み合わせると、硝酸塩の浸出を低減する働きをすることができる。公知の硝酸化阻害剤には、ジシアンジアミド（ＤＣＤ）及びＮ−ハラミン化合物が含まれる。カルシウムシアナミドから作られ、ＣａＮＣＮの湿潤土壌への送達直後に土壌で形成される、ジシアンジアミドは、硝酸化阻害剤としても機能する。しかし、温暖な土壌では短命である。

カルシウムシアナミドが、ウレアーゼと硝酸化阻害剤の両方として機能すると考えられているが、市販のカルシウムシアナミド中の残留カルシウム形態が、とりわけ湿潤条件下でアンモニアの揮発を促進するので、尿素へのカルシウムシアナミドの直接添加は諫止されている（Ｎｉａｎｚｕら、Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ、４１巻：１９〜２６頁、１９９５年）。

したがって、必要とされることは、尿素施用後の硝酸塩浸出を緩和するというカルシウムシアナミドの可能性を利用することが可能な組成物及び方法である。さらに、市販カルシウムシアナミドと尿素とを直接、湿潤条件でさえも混合することができ、カルシウムシアナミド及び／又はその水溶解製品の成分からカルシウムを保持することができる、組成物及び方法を提供することが利点と思われる。カルシウムシアナミド炭素から、より容易に土壌微生物に栄養を与える活性化炭素又は活性炭素への開示がなされており、こうして、根毛が必要とする通り、土壌微生物から取り入れた窒素及び他の植物栄養素を内包することになる。微生物は、根毛が生長するための窒素、リン、及び他の栄養素を保持し続け、水環境への廃棄又は喪失を防止する。

尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）は、肥料として使用される水中の尿素及び硝酸アンモニウムの溶液である。尿素及び硝酸アンモニウムの組合せは、非常に低い臨界相対湿度（３０℃で１８％）を有しており、液状肥料中で使用される。これらの肥料溶液の最も一般に使用されるグレードも、ＵＡＮ３２又はＵＡＮ−３２としても知られているＵＡＮ３２−０−０（３２％Ｎ）であり、尿素５０％、アンモニウム窒素２５％、及び硝酸塩窒素２５％並びに水２０％を含んでいる。他のグレードは、ＵＡＮ２８（硝酸アンモニウム４０％、尿素３０％、及び水３０％）、ＵＡＮ３０（硝酸アンモニウム４２％、尿素３３％、及び水３０％）、及びＵＡＮ１８である。溶液は軟鋼（Ｃ１０１０鋼上で最大５００ＭＰＹ）に対して腐食性があり、したがって、タンク、パイプライン、ノズルなどを保護するための腐食防止器を一般に装備しているか又は、本明細書で新しく開示される通りに処理されてこうした腐食活性を防止する。
ＩＶ．液状イオン化組成物

本明細書では、液状カルシウムシアナミド肥料組成物などの液状イオン化組成物が開示される。一部の実施形態では、液状組成物には、４０部、３９部、３８部、３７部、３６部、３５部、３４部、３３部、３２部、３１部、３０部、２９部、２８部、２７部、２６部、２５部、２４部、２３部、２２部、２１部、又は２０部を含む約４０部〜２０部（３５〜２５部、３０〜２０部など）の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物、及び１部、２部、３部、４部、又は５部を含む、約１部〜約１０部（約２〜８部、約３〜７部、約１〜約５部など）の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物が含まれる。一部の例では、溶解酸は、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含み、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水、又はそれらの組合せであり、また、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、又はそれらの組合せを含む。

一部の例では、液状組成物中に存在しているＨ_２Ｏは、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の質量の１３倍、１２倍、１１倍、１０倍、９倍、８倍、７倍を含め、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍未満（約１３倍、約１２倍、約１１倍、約１０倍、約９倍、約８倍、約７倍など）の質量を占める。一部の実施形態では、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍未満の質量のＨ_２Ｏを含む組成物を、濃縮製剤として意味する。一部の実施形態では、液状混合物の中に存在しているＨ_２Ｏは、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の質量の１４倍、１５倍、１６倍、１７倍、１８倍、１９倍、２０倍、２１倍、２２倍、２３倍、２４倍、２５倍、２６倍、２７倍、２８倍、２９倍、３０倍などの、少なくとも１４倍（約１４倍、約１５倍、約１６倍、約１７倍、約１８倍、約１９倍、約２０倍、約２１倍、約２２倍、約２３倍、約２４倍、約２５倍、約２６倍、約２７倍、約２８倍、約２９倍、約３０倍など）を占める。一部の例では、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の質量の少なくとも１４倍の質量のＨ_２Ｏを含む組成物が、濃縮製剤を希釈することにより調製される。

一部の例では、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、約０．１重量％〜約３０重量％未満、より好ましくは約０．１重量％〜約２０重量％未満、さらにより好ましくは約０．１重量％〜約１０重量％未満、及び通常、約０．１重量％、約０．５重量％、約１重量％、約２重量％、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％を含む、５重量％〜１０重量％の間（約７重量％及び約８重量％など）の範囲である。

一部の例では、開示組成物には、尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）含む溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物が含まれ、ＵＡＮ溶液は、尿素が２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％を含む、約２０％〜約４０％（約３０％〜約３５％など）、Ｈ_２Ｏとしての残留物を含む硝酸アンモニウムが３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％を含む、約３０％〜約５５％（約３５％〜約５０％など、約４０％〜約４５％など）を含み、また、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物はＨ_２Ｏを含む溶液中に存在しており、カルシウムシアナミドを含む。一部の実施形態では、液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、混合物中のカルシウムシアナミドの質量の１３倍、１２倍、１１倍、１０倍、９倍、８倍、７倍を含む、カルシウムシアナミドの１４倍未満（約１３倍、約１２倍、約１１倍、約１０倍、約９倍、約８倍、約７倍など）の質量を占める。一部の例では、１４倍未満の液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏを含む組成物は、濃縮製剤として意味する。一部の実施形態では、液状混合物の中に存在しているＨ_２Ｏは、カルシウムシアナミドの質量の、１４倍、１５倍、１６倍、１７倍、１８倍、１９倍、２０倍、２１倍、２２倍、２３倍、２４倍、２５倍、２６倍、２７倍、２８倍、２９倍、３０倍などの、少なくとも１４倍（約１４倍、約１５倍、約１６倍、約１７倍、約１８倍、約１９倍、約２０倍、約２１倍、約２２倍、約２３倍、約２４倍、約２５倍、約２６倍、約２７倍、約２８倍、約２９倍、約３０倍など）を占める。一部の例では、カルシウムシアナミドの質量の少なくとも１４倍のＨ_２Ｏを含む組成物は、濃縮製剤を希釈することにより調製される。

一部の例では、開示組成物は、約０．１重量％〜約３０重量％未満、より好ましくは約０．１重量％〜約２０重量％未満、さらにより好ましくは０．１重量％〜約１０重量％未満、及び通常、約０．１重量％、約０．５重量％、約１重量％、約２重量％、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％を含む、５重量％〜１０重量％の間（約７重量％及び約８重量％など）のカルシウムシアナミドを含む。

一部の例では、開示組成物は、液化排泄物（例えば、水性有機質肥料スラリー）などの排泄物をさらに含む。一部の例では、排泄物は、ウシ又はブタ排泄物などの動物排泄物である。

一部の実施形態では、開示組成物は、約０．０１パーセントのカルシウムシアナミドから約９９．９９パーセントのＵＡＮ溶液、及び約０．１パーセント〜約９９．９パーセントの液状排泄物を含む。

一部の実施形態では、開示組成物は、約２５パーセントのカルシウムシアナミド、２５パーセント〜約５０パーセントのＵＡＮ溶液、及び約５０パーセント〜約２５パーセントの排泄物を含む。

本開示の組成物の実施形態では、他の植物肥料物質、栄養素及び土壌改良剤を含むことができる。他の植物肥料、栄養素、及び土壌改良剤には、以下に限定されないが、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、硫黄、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、及びそれらの混合物が含まれる。微量栄養素を含む、植物栄養素のより包括的なリストは、参照により本明細書に組み込まれている、アソシエーションオブアメリカンプラントフードコントロールオフィシャルズ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｌａｎｔ Ｆｏｏｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｏｆｆｉｃｉａｌｓ）（ＡＡＰＦＣＯ）、５３巻、２０００年以降の、刊行物に見いだされる。

一部の例では、開示される組成物は、植物栄養素などの混合物に、少なくとも１つの非窒素物質を含む。一部の例では、非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、及びそれらの混合物を含む。

一部の例では、開示組成物には、シリコン、鉄、アルミニウム、炭素、又はそれらの混合物などのイオン化した金属元素などの電解質懸濁剤が含まれる。

一部の例では、ほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物は、ｐＨ約７．４及び約８（約７．６及び約７．９など、約７．８及び約７．９など、約７．４、約７．５、約７．６、約７．７、約７．８、約７．９又は約８など）を含む。

一部の例では、開示組成物には、約６０〜約２４０メッシュを通過する（約８０〜約２００メッシュを通過するなど、例えば約６０、約８０、約１００、約１２０、約１８０、約２００メッシュを通過するなど）の粒子が含まれる。

本開示の組成物は、容器内で調製され、輸送され、販売され、及び保管することができる。先の開示は、カルシウムシアナミド肥料は、可溶性のカルシウムイオンが不活性なＣａＣＯ_３を形成するのを防止するため、曝気の非存在下で調製されて維持されることが要求される。特に、混合物の曝気を、例えば、容器中で混合物を形成させることにより阻止し、この場合、該容器は、容器と大気との間のガス交換を阻止するよう働く、窒素、アルゴン、アンモニア、アセチレン、及びそれらの混合物などのガスも保持した。開示組成物は、密封された容器中で調製する必要がないか又は維持する必要はなく、実際、可溶性カルシウムイオンが不活性ＣａＣＯ_３を形成することなく、二酸化炭素（開放空気撹拌により加速される）を含む空気又は他のガスに暴露され得ることが、驚くべきことに本明細書で確認された。
Ｖ．液状イオン化組成物を作製する方法

開示液状イオン化組成物を作製する方法が提供される。一部の例では、液状組成物の作製方法には、４０部、３９部、３８部、３７部、３６部、３５部、３４部、３３部、３２部、３１部、３０部、２９部、２８部、２７部、２６部、２５部、２４部、２３部、２２部、２１部、又は２０部を含む、約４０部〜２０部（３５〜２５部、３０〜２０部など）の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物、及び１部、２部、３部、４部、又は５部を含む、約１〜約１０部（約２〜８部、約３〜７部、約１〜約５部など）の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物を混合するステップが含まれ、これにより液状組成物を形成する。一部の例では、溶解酸は、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含み、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水、又はそれらの組合せを含み、また、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、又はそれらの組合せを含む。

一部の例では、ほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物は、ｐＨ約７．４及び約８（約７．６及び約７．９など、約７．８及び約７．９など、約７．４、約７．５、約７．６、約７．７、約７．８、約７．９又は約８など）を有する。

一部の例では、Ｈ_２Ｏが混合物に添加され、その結果、得られた液状組成物は、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の質量の１３倍、１２倍、１１倍、１０倍、９倍、８倍、７倍を含め、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍未満（約１３倍、約１２倍、約１１倍、約１０倍、約９倍、約８倍、約７倍など）の質量を占める。一部の例では、開示組成物の濃度は、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の質量の１４倍未満のＨ_２Ｏを含ませることにより調製される。

一部の例では、Ｈ_２Ｏが混合物に添加され、その結果得られる液状組成物は、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の、１４倍、１５倍、１６倍、１７倍、１８倍、１９倍、２０倍、２１倍、２２倍、２３倍、２４倍、２５倍、２６倍、２７倍、２８倍、２９倍、３０倍を含む、少なくとも１４倍（約１４倍、約１５倍、約１６倍、約１７倍、約１８倍、約１９倍、約２０倍、約２１倍、約２２倍、約２３倍、約２４倍、約２５倍、約２６倍、約２７倍、約２８倍、約２９倍、約３０倍など）の質量を占める。一部の例では、混合物中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の質量の少なくとも１４倍の質量のＨ_２Ｏを含む組成物が、所望量のＨ_２Ｏを調製される濃縮製剤に添加することにより調製される。

一部の例では、液状組成物は、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物を、約０．１重量％〜約３０重量％未満、より好ましくは約０．１重量％〜約２０重量％未満、さらにより好ましくは約０．１重量％〜約１０重量％未満、及び通常、約０．１重量％、約０．５重量％、約１重量％、約２重量％、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％を含む、５重量％〜１０重量％の間（約７重量％及び約８重量％など）の範囲の溶液に添加することにより調製される。

一部の例では、尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）含む開示組成物は、尿素が２０％、２１％、２２％、２３％、２４％、２５％、２６％、２７％、２８％、２９％、３０％、３１％、３２％、３３％、３４％、３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％を含む約２０％〜約４０％（約３０％〜約３５％の尿素など）、硝酸アンモニウムが３５％、３６％、３７％、３８％、３９％、４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％を含む、約３０％〜約５５％（約３５％〜約５０％など、約４０％〜約４５などの硝酸アンモニウム）の硝酸アンモニウム含むＵＡＮ溶液と、Ｈ_２Ｏ及びカルシウムシアナミドとを混合することにより調製される。一部の実施形態では、液状組成物は、Ｈ_２Ｏが、組成物中のカルシウムシアナミドの質量の１３倍、１２倍、１１倍、１０倍、９倍、８倍、７倍を含め、カルシウムシアナミドの１４倍未満（約１３倍、約１２倍、約１１倍、約１０倍、約９倍、約８倍、約７倍など）の質量となるよう調製される。一部の例では、カルシウムシアナミドを含む液状組成物の濃縮製剤は、カルシウムシアナミドの質量の１４倍未満となる容量のＨ_２Ｏを添加することにより調製される。

一部の例では、Ｈ_２Ｏが、カルシウムシアナミドの質量の、１４倍、１５倍、１６倍、１７倍、１８倍、１９倍、２０倍、２１倍、２２倍、２３倍、２４倍、２５倍、２６倍、２７倍、２８倍、２９倍、又は３０倍を含む、カルシウムシアナミドの少なくとも１４倍（約１４倍、約１５倍、約１６倍、約１７倍、約１８倍、約１９倍、約２０倍、約２１倍、約２２倍、約２３倍、約２４倍、約２５倍、約２６倍、約２７倍、約２８倍、約２９倍、約３０倍など）の質量となるよう、カルシウムシアナミドを含む液状混合物に添加される。一部の例では、カルシウムシアナミドの少なくとも１４倍の質量のＨ_２Ｏを含む組成物は、濃縮製剤を希釈することにより調製される。

一部の例では、開示組成物は、約０．１重量％〜約３０重量％未満、より好ましくは約０．１重量％〜約２０重量％未満、さらにより好ましくは０．１重量％〜約１０重量％未満、及び通常、約０．１重量％、約０．５重量％、約１重量％、約２重量％、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％、約１６重量％、約１７重量％、約１８重量％、約１９重量％、約２０重量％、約２１重量％、約２２重量％、約２３重量％、約２４重量％、約２５重量％、約２６重量％、約２７重量％、約２８重量％、約２９重量％、約３０重量％を含む、５重量％〜１０重量％の間（約７重量％及び約８重量％など）のカルシウムシアナミドを、Ｈ_２Ｏ及びＵＡＮを含む溶液に添加することにより調製される。

一部の例では、液化排泄物（ウシ排泄物に限定されないが、これを含む）などの排泄物は、約４０〜２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物を含む混合物と約１〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物とが混合され、溶解酸には硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せが含まれ、酸形成性の窒素植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水又はそれらの組合せを含み、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含み、これにより液状組成物を形成する。

一部の例では、他の植物施肥用物質、栄養素、及び土壌改良剤は、開示液状組成物と混合される。他の植物肥料、栄養素、及び土壌改良剤には、以下に限定されないが、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、硫黄、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、及びそれらの混合物が含まれる。

一部の例では、植物栄養素などの少なくとも１つの非窒素物質は、液状混合物に添加される。一部の例では、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、又はそれらの混合物などの非窒素物質が混合物に添加される。

一部の例では、電解質懸濁剤が、混合物に添加される。例示的な電解質懸濁剤には、以下に限定されないが、シリコン、鉄、アルミニウム、炭素又はそれらの組合せなどのイオン化した金属元素が含まれる。

一部の例では、開示組成物は、約６０〜約２４０メッシュを通過する（約８０〜約２００メッシュを通過するなど、約６０、約８０、約１００、約１２０、約１８０、約２００メッシュを通過するサイズなど）サイズを有する粒子を生じるよう調製される。

作製方法の一部の例では、混合するステップは、循環過程の存在下で実施される。当業者に公知の任意の循環過程を使用して、液状組成物を調製することができる。一部の例では、ベンチュリ管バイパスシステム、又は強力なブレンドシステムのような他のものを使用して、開示液状組成物が調製される。

開示される方法は、開放容器又は密閉容器中で行うことができる。この方法の効率は、ＣＯ_２などの大気ガスが存在しないことに依存しない。さらに、本組成物の液状態を維持するため、添加剤又は加熱は必要としない。一部の例では、本方法は、開放容器中で行われる。一部の例では、本方法は、未密封容器中で行われる。一部の例では、本方法は、大気ＣＯ_２の存在下で行われる。一部の例では、作製方法は、開放容器、未密封容器中、及び／又は大気ＣＯ_２の存在下で行われる。本方法は、密閉容器中で行うこともできるが、それを必要とはしない。

一部の例では、作製方法は、肥料組成物を脱水させて、固体を形成するステップをさらに含む。カルシウムシアナミドを含む液状組成物などの開示の液状組成物を形成させて、脱水することにより、容易に溶解可能で、検量可能であり、安定な形態で、カルシウムシアナミドの初期溶解液及び加水分解生成物を含有する固体を得ることが可能である。

固体物質を得るための、液状組成物の脱水方法は、化学分野及び肥料分野において周知である。その最も単純な形態では、水性組成物由来の水は、単に蒸発させることができる。真空を使用することにより、不活性ガスなどのガスを組成物に通気することにより、又は組成物を不活性ガス（例えば、アルゴン）の保護的ブランケット下で蒸発させることにより、蒸発工程を加速することが可能である。熱もまた、蒸発を刺激するために使用することができる。水性組成物の凍結乾燥は、別の選択肢である。凍結乾燥中に、真空を使用して、冷凍の液状組成物から水を昇華する。脱水装置は、ＭＣＤ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（Ｔａｃｏｍａ、ＷＡ）から入手可能である。
ＶＩ．使用方法

提供される液状イオン化組成物の使用法が本明細書で開示される。これらの使用には、施肥及び／又は土壌改良組成物（有益微生物の基礎土壌の増加など）などの農業的使用、並びにある種の物質（施肥物質及び／又は廃棄物質（非限定的に、ヒトの汚水物、家畜の有機質肥料及び汚水、ゴミ、オイル、野菜廃棄物などの植物性物質、及び製紙加工材料など）を含む）の殺菌及びその臭気の制御のためのものが含まれる。本開示を特定の操作理論に限定するものではないが、使用する際の開示される相乗的組成物は、大部分が、生物活性な酸性シアナミドイオン、並びにカルシウムシアナミド及び石膏ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏにより供給されるものなどの可溶性カルシウムの安定化に起因する有効性に由来すると考えられる。さらに、相乗的組成物の有効性は、これらの組成物の土壌透過性を増強する能力の発見に由来し、生物活性なシアナミドイオン及び可溶性カルシウムイオンの、地表又は地上レベルの植物、及び根の摂取のために土壌深くに浸透させることを可能にすることができる。

施肥用及び土壌改良用組成物としての、又は臭気制御用及び殺菌用組成物としての本明細書に記載されている方法の使用は、（１）組成物を形成するステップ、及び（２）該組成物を様々な物質及び／又は位置（特に、ヒト及び動物の糞便及び尿、屠殺場の糞便、又は農業区域など）に施用するステップを通常含む。本組成物は、上で記載される通り形成される。一旦形成されると、手作業により、又は従来的な噴霧又は灌漑技法を使用することを含む、任意の適切な方法により、組成物は臭気物質及び／又は農業区域に施用することができる。一部の例では、開示される組成物は、懸濁液及びろ過溶液の両方を包む水性分散液として施用される。例えば、濃縮製剤の組成物は、所望通り、Ｈ_２Ｏなどの追加溶媒を添加して、混合し、デカンテーション及び／又はろ過することにより、所望の濃度に希釈することができ、またその後、従来的な噴霧装置及び灌漑注入装置を使用することによるなどの農業区域に施用することができる。開示組成物は、従来的で実質的に大きな粒子のカルシウムシアナミド又は曝気阻止を必要とするものを使用することに関連する、これまで至る所で起こっていた詰まりの問題なく、噴霧装置を都合よく使用することができる、という明確な利点を実現する。

特に、排泄物の処理方法、植物生長の増強方法、及び不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の消化方法が開示される。
ｉ．排泄物の処理方法

一部の例では、排泄物の処理方法は、項目ＩＶに詳細説明されているものなどの有効量の開示液状組成物を、動物の排泄物などの排泄物に添加するステップを含むことができる。一部の例では、有効量は、液状組成物中に存在するＨ_２Ｏが、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を占めるものである。開示される方法を使用し、動物排泄物などの排泄物を、液化有機質肥料を含む様々な形態で処理することができる。一部の例では、排泄物は、ウシ、ブタ、又はニワトリのものである。

一部の例では、本方法は、植物栄養素などの混合物に、少なくとも１つの非窒素物質を添加するステップをさらに含む。一部の実施形態では、非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、及びそれらの混合物からなる群から選択される。

一部の例では、本方法は、ケイ素、鉄、アルミニウム、炭素又はそれらの組合せなどのイオン化した金属元素などの混合物に、電解質懸濁剤を添加するステップをさらに含む。

一部の例では、ほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物は、ｐＨ約７．８及び７．９を有する。

一部の例では、液状組成物は、約６０〜約１００メッシュ（約８０〜約１００メッシュのスクリーンサイズを通過するものなど）のスクリーンサイズを通過する粒子を含む。

一部の例では、排泄物の処理方法には、灌漑システム、例えば、施肥灌漑／ニトリゲーション（ｎｉｔｒｉｇａｔｉｏｎ）システムにより、混合物を植物、土壌、又は媒体に施用するステップがさらに含まれる。一部の例では、排泄物の処理方法には、開示組成物を、噴霧により、土壌、植物、又は排泄物を含む媒体に施用するステップが含まれる。

一部の例では、排泄物の処理方法には、例えば、処理施設において自治体の汚水を処理するステップを含む。
ｉｉ．植物生長の増強方法

植物生長の増強方法が開示される。一部の例では、植物生長の増強方法は、有効量の開示される液状組成物（液状組成物中に存在するＨ_２Ｏが、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を占める）を、植付け前、植付けの間及び／又は植付け後に土壌に施用し、それにより植物生長を増強するステップを含む。

一部の実施形態では、有効量の適用は、潅漑システム、例えば施肥灌漑／ニトリゲーション、又は点滴システムにより、組成物を植物、土壌、又は媒体に施用するステップが含まれる。一部の例では、植物生長の増強方法は、有効量の開示組成物を、噴霧により、植物、土壌、又は排泄物を含む媒体に施用するステップを含む。

一部の実施形態では、植物生長の増強方法は、開示組成物の容器中の開示組成物に、生物系（ＱＨＲ）との適合性を向上する右旋偏りに対する分子及び電子スピンに関する量子調和共鳴を適用するステップ、又は生物系（ＭＤＢ）との適合性を増強するための分子及電子スピンに対する重／全右旋偏りを付与する機械的方法を含む。こうして、液状組成物中の成分の電子スピンを調節する方法も開示される。一部の実施形態では、植物生長の増強方法は、１つ又は複数の開示液状組成物による、以下の処理前、処理中及び／又は処理後に、可聴の４０００ヘルツ未満の低周波音などの音に植物をさらすステップを含む。例えば、音の周波数は、植物の葉の気孔の開放を増強するよう選択される。
ｉｉｉ．不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の消化方法

不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素を消化しイオン化カルシウム化合物を形成させる方法が開示される。一部の実施形態では、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物を消化してイオン化カルシウム化合物を形成させる方法は、約４０〜約２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物を、約１〜約５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物に混合するステップを含み、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含む溶解酸、及び酸形成性の窒素植物栄養素化合物は溶液中に存在しており、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、尿素硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウムカルシウム、リン酸アンモニウム、高ｐＨアンモニア水又はそれらの組合せを含み、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含む溶液中の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物を加水分解し、これによりイオン化カルシウム化合物及び不溶性炭素を形成する。

消化方法の一部の例では、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物は、カルシウムシアナミドを含む。

消化方法の一部の例では、混合するステップは、ベンチュリ管バイパスシステム、又は強力なブレンドシステムのような他のものなどの循環過程の存在下で実施される。

一部の実施形態では、本方法はさらに、音の適用を含む。
ｉｖ．タンパク質物の消化方法

タンパク質物の消化方法が開示される。一部の実施形態では、タンパク質物の消化方法は、アンモニア水を使用することによりタンパク質物をアルカリ消化する方法である。一部の例では、タンパク質物は、植物、植物部分、又は植物種子である。一部の例では、本方法には、水中の尿素を加水分解することによるアンモニア形成が含まれる。例えば、カルシウムシアナミドは、水中の尿素を加水分解するために使用される。一部の例では、本方法には、水中の尿素を加水分解するためのカルシウムを含むカルシウムシアナミドを使用するステップが含まれる。一部の例では、尿素硝酸アンモニウム中の尿素を加水分解するために、カルシウムシアナミド中のカルシウムが使用される。

消化方法の一部の例では、混合するステップは、ベンチュリ管ＭＤＢバイパス循環システム、若しくはＱＨＲ共鳴システム、又は強力なブレンドシステムのような他のものなどの、循環過程の存在下で実施される。

尿素は、ＣＯ_２をアンモニア（ＮＨ_３）と共に圧縮することにより生成される。液状尿素硝酸アンモニウムＵＡＮは、尿素の濃度に関して３０〜２０％の百分率の水、及び２８％又は３２％の窒素を含むよう水中に溶解している硝酸アンモニウムを含む。

本開示では、カルシウムシアナミドは、水を含む液状ＵＡＮの容器中で加水分解される。それにより、可溶性イオンカルシウムが生じ、これが水中の尿素を集中的に加水分解してアンモニア及びＣＯ_２という元々の成分に戻る。通常、及びこの過程により、ＵＡＮはアンモニアを有することができる。

この開示は、加水分解され、元々の成分である硝酸から解離又は分離するアンモニアも記載しており、硝酸は、カルシウムシアナミドの他のカルシウム化合物由来のカルシウム、及び他の可溶性のイオン性栄養素形態を生じる金属栄養素化合物をさらに消化することができる。重要なことには、これには、混合物組成物を農業用土壌に施用する場合、カルシウムシアナミド（ｃａｎａｍｉｄｅ’ｓ）の遊離グラファイト炭素を、炭素からくるエネルギーに依存する土壌微生物により容易に吸収され、消化される非常に活性な炭素に消化するステップが含まれる。

この開示はさらに、ブレンド過程において、すべての開示化合物を一緒に打撃粉砕にするＭＤＢバイパス循環システムによりポンプ注入する方法を開示する。この実用的な打撃粉砕メカニズムは、混合物に添加されるカルシウムシアナミドの成分又は任意の他の栄養素化合物すべてにおける粒子を消化する一助となる。これにより、アンモニアを含有する噴霧可能な、溶液グレードの液状イオン性カルシウムシアナミドが生じる。
ｖ．土壌微生物の炭素消費を増強するために、遊離炭素を溶液グレードに消化する方法

土壌微生物の炭素消費を増強するために、遊離炭素を溶液グレードに消化する方法が開示される。一部の実施形態では、土壌微生物の炭素消費を増強するために、遊離炭素を溶液グレードに消化する方法には、さらに一層微生物が利用できるよう、より大きな表面積を有する活性化炭素が生じるよう、共鳴ＱＨＲ）又は機械ブレンドシステム（ＨＤＢ）を使用するステップが含まれる。一部の例では、この方法には、耕作された土壌に開示組成物を施用するステップが含まれる。他の例では、本方法は、過去１２か月、２４か月、３６か月以上の間、最近耕作されていない土壌に開示組成物を適用するステップを含む。本発明は、本開示内に記載されているものを含め、当業者に公知の任意の手段により、開示組成物の１つ又は複数を土壌に施用するステップを含むことが考慮される。

上記のことは、以下の実施例によって一層よく例示することができる。本発明の他の態様及び利点は、もっぱら例示を意図するために提供される実施例において例示される。本開示の範囲は、この例において記載されるこうした特徴に限定すべきではない。

この実施例は、開示液状組成物を特徴づける様々な検討を記載する。

表１は、静的なジャー内の経時的な炭素懸濁を例示している。このデータは、ＵＡＮ３２中のＣａＮＣＮ、並びに尿素及び水中のＣａＮＣＮの静的に澄んでいるジャー混合物から作成し、ＣａＮＣＮ由来の炭素の経時的な可視レベルについて等級付けを行った。図１は、ジャー中の炭素の黒色レベルを比較する。ここで、水がより少ないＵＡＮは、水中の尿素よりも濃厚な溶液であり、したがって、前者は、黒色のＣａＮＣＮ粒子をより長く保持する。

表２は、様々な時間間隔における光からジャーまでの黒色炭素の色密度を表示する。表２のデータは、ＵＡＮ３２中のＣａＮＣＮ、並びに尿素及び水中のＣａＮＣＮの静的に澄んでいるジャー混合物から作成し、輝線を照射中のＣａＮＣＮに由来する炭素の経時的な可視レベルについて等級付けを行った。より色が薄い程、着色粒子がより細かい。図２は、消化粒子の細粒度をグラフで比較している。この場合、ＵＡＮ中において、アルカリ性のアンモニア水が一助となる酸形成性化合物が、黒色炭素ＣａＮＣＮ粒子を消化していることは明らかである。

表３は、スクリーンサイズを通り抜けた後、静的なジャーテストからの粒子サイズを示している。表３／図３のデータは、農場で噴霧作業に使用されるものよりも細かなスクリーンである２つのグレードを通り抜けることに関して判断する、水、ＵＡＮ３２、ＡＮ２０、ＣＡＮ１７、及び水中の懸濁剤中の、ＣａＮＣＮの静的な透明なジャー混合物から作成したものである。さらに、市販ベンチュリ管ＭＤＢシステム由来のＵＡＮ中のＣａＮＣＮから作製したもののスクリーニング判定が含まれている。希釈物とベンチュリ管ＭＤＢ処理由来の総合的な有益性の間の差異を比較して示すことが意図されている。

表４は、１００ｍｌのＤＩ水にＣａＮＣＮ７グラムを加えるか、又は９５ｍｌのＤＩ水及び５ｍｌのＵＡＮ３２にＣａＮＣＮ７グラムを加えることにより、ＵＡＮの存在下、及び非存在下でのシアナミド加水分解の百分率を例示している。これは、２０％の水を含有する５％ＵＡＮの、ＣａＮＣＮの１４倍の水の混合物（本質的に７％溶液を維持する）への添加であり、シアナミド収率が１５分後に２５％向上する。ＵＡＮは、黒色固体をバラバラにし、この短期間のうちに黒色溶液を生じることが観察された。こうした効果は、水だけの溶液中では観察されなかった。この結果は、ＣａＮＣＮが、ＵＡＮ内のＵＡＮ２０％の水中で１４倍に比例し、こうして１１８倍多くのＵＡＮにさらされている場合、ここで観察されるＵＡＮの明らかな集中的加水分解によりこれらの結果が高められ、この１５分の制限時間内で、全理論加水分解に到達させることができることを意味している。

図５は、ＣａＮＣＮ加水分解速度及び完了時期に関する、粒子硬さ及び粒子サイズの重要性を実証する。表５のデータは、本開示において使用する、硬化したＣａＮＣＮ顆粒及びＣａＮＣＮのマイクロチップからの正味のシアナミド収量に対して実験室滴定により作成したものである。これにより、ＣａＮＣＮマイクロチップ粉末（０．０〜０．１ｍｍの粉末）（１８〜２００メッシュのスクリーンサイズ）と、市販の硬化され大きくなった顆粒剤（１．７〜３．５ｍｍ）（１２〜５．５メッシュスクリーンサイズ）との差異が示される。

表６及び図６は、Ａｒｉｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｓｔａｔｉｏｎ、Ｍａｒｔｉｎｓｖｉｌｌｅ、Ｉｌｌｉｎｏｉｓの３重の繰り返し農地トウモロコシの窒素施肥試験における、標準的な液状ＵＡＮ３２に対する０．５％液状ＣａＮＣＮ安定化ＵＡＮ３２からの農地トウモロコシ収穫量及び糖の向上を例示している。これらは、６０−１２０−１８０ｌｂｓ窒素／エーカーの平均値である。収穫量及びクロロフィルに関連する植物樹液の糖ブリックス試験を含む、３つの農地トウモロコシ試験を行った。

表７及び図７は、ウシの液状有機肥料中のＣａＮＣＮの時間分解効果を示している。このデータは、ウシのＣａＮＣＮ処理液状排泄物由来の負及び正の感覚並びに見た目の消失及び出現を等級付けした、広範な実験室試験から生じたものであった。

作業は、糞便、すなわち悪臭源及び人に有害な微生物のための内在的な食品源の消化である。ＣａＮＣＮが有益な細菌（用語大腸菌群に含まれ、この用語にはヒトに有害な大腸菌群が含まる）を増加することは示していない。実験室での分析では、有益な大腸菌群が増加することを示し、その一方でヒトに有害な大腸菌の大腸菌群は未検出であった。ＣａＮＣＮの暴露は、５日間にわたり継続した。

表８及び図８は、１．）５種の雑草種について、１エーカーあたり７５０ｌｂｓの硬質顆粒剤ＣａＮＣＮ、２．）７種の雑草種について、１エーカーあたり８２ｌｂｓのＣａＮＣＮと、水中１エーカーあたり１９０ｌｂｓの尿素を一緒にして作製したもの由来のデカンテーションした一定分量、３．）７種の雑草種について、１エーカーあたり８ｌｂｓのＣａＮＣＮと、１エーカーあたり溶液中２８９ｌｂｓのＵＡＮとを一緒にして作製したもの由来の開示される肥沃化組成物により施肥した、植付け前のストロベリー間の雑草圧力を競争させた、相乗的肥料の補助的な植物低下を示す棒グラフである。８ｌｂｓは劇的な、１／９倍及び１／９４倍というＣａＮＣＮ使用の予期しない低下であり、また８ｌｂｓ／２８９ｌｂｓは、９４倍というより多量のＣａＮＣＮ由来のものが１００％未満であるのに対して、１００％アルカリ雑草種子細胞の消化となった。これは、可溶性及びいくらか弱可溶性の一般的な肥料化合物を、開示される可溶性の、植物が吸収可能なイオン性栄養素溶液に作製するのに、ＣａＮＣＮの相乗的寄与を実質的に明確に実証したものであった（図８、右端の３番目の棒がこの効果を示している）。

一般的な液状窒素肥料約４０〜約１００部に対してＣａＮＣＮ肥料約１部において、図８に示した視覚のこの記録は、肥料の補助効果により発現する栄養素有効性の改善の開示作業を示している。図８中に見られる通り、その効果は、ＣａＮＣＮにより電解質溶液へイオン化される、一般的な液状肥料に起因するものであり、ＣａＮＣＮ自体由来のものではない。これは、表及び図において開示されている、ＣａＮＣＮと一般的な肥料との間の相乗比を視覚的に示している。

この開示の最も実用的及び驚くべき作業の１つは、１エーカーあたりの窒素の実用的施用量において、この効果が実現されることであった。ＣａＮＣＮ／ＵＡＮ施用量は、１０６及び９４ｌｂｓの窒素／エーカーである一方、ＣａＮＣＮ施用量／エーカーが１８０ｌｂｓ窒素／エーカーであり、これは環境面での保護目的を超えるものと思われる。５０ｌｂｓ／エーカーのＣａＮＣＮ／ＵＡＮ施用量は、ハマスゲの出芽の９０％低下を達成し、これは、オゾン疑似ガスである臭化メチルガスが１エーカーあたり３５０ｌｂｓでさえ達成することができない。

ＣａＮＣＮに添加される基本肥料のコストは、標準的施用量／エーカーにおける一般的な肥料により供給される典型的な窒素栄養素に対して評価されるので、ゼロである。

開示される、土壌の植付け前交換の方法は、約４インチ深さに集中させて、ここに新しい、新規に植付けしたストロベリーの植物根を、２週間後に定植することになる。ストロベリーの季節後の９か月間にわたり、通常、標準ＵＡＮ溶液を、非植物有害性の施用量／エーカーにおいて、植付け後点滴ニトリゲートされる。ＵＡＮ中の１ｌｂ／エーカーのＣａＮＣＮは、そのＵＡＮを安定化する。こうしたＣａＮＣＮ／ＵＡＮ点滴は、開示溶液により作製される炭素／窒素及びアンモニウムＮ形態、並びに電解質溶液から期待される、均質な開花及び果実収穫の補助的な効果を誘発する。栽培用土壌上に植付け後噴霧される、ＵＡＮ中の１ｌｂのＣａＮＣＮでのこうした効果は、開示される図６、１０及び１１のトウモロコシ検討により確認される。

さらに、雑草出芽に対する開示効果は、米国で１８８８年のクリスマスの日に特許権付与されたアルカリ性組織消化（アルカリ性加水分解）（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｔｉｓｓｕｅ Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ））（Ａｍｏｓ Ｈｅｒｂｅｒｔ Ｈｏｂｓｏｎ、Ｍｉｄｄｌｅｓｅｘ、Ｅｎｇｌａｎｄ、３９４，９８２）の公開されている効果に注意が呼び起こされる。雑草種子の出芽は、地下効果を目視可能にした。目視不能な微視的植物根のアンタゴニストも同様に影響を受ける可能性が高い。後者の繁殖は、ｐＨに敏感である。開示の非加熱の栽培における実用的な効果は、一時的に土壌ｐＨが高くシフトすることとして、Ｈａｒｔｍａｎｎにより記録された。

開示された３８倍及び１２５倍＞「８ｌｂｓ／エーカーＣａＮＣＮ」（約２．５％）は、開示の動的なアルカリ性組織消化の効果が、０．２５％〜２．５％ＣａＮＣＮ安定化ＵＡＮ施肥由来のものであり、ＣａＮＣＮ施肥由来ではないことを明確に示している。アルカリ性の雑草種子組織の消化の開示される視覚効果に対する可能性の高い作業は、開示される液状平衡組成物に消化するＣａＮＣＮ粒子からの一連のＵＡＮ相の最後である。

水中のＣａＮＣＮは、ｐＨ１２．２に達する。ＵＡＮ硝酸アルカリ金属の消化は、最初にｐＨ９．５に達成する。Ｃａ＋＋アルカリ酸金属消化が続くと、最終的にｐＨ８．５に到達する。Ｃａ＋＋尿素ポリマーのＮＨ_３ガスへの消化は、ｐＨ１４を達成することができる。水中における、２４％ＮＨ_４（ＮＨ_４ＯＨ）平衡への希釈は、通常、ｐＨ１２〜１３である。

安定化ＮＨ_４窒素は、植物により当然好まれる。非ＣａＮＣＮ安定化ＮＨ_４は植物が使用することができない浸出可能なＮＯ_３のＮに変換し、植物が利用可能なＮＨ_４に逆変換されることによりエネルギーを失うので、植物からエネルギーを奪う。この記述は、表、並びに図６及び図１１に開示されている、１０倍未満の０．２５％ＣａＮＣＮ安定化ＵＡＭにより向上する穂葉の窒素、２９％多い収穫量及び３３％多い糖エネルギーと一致する。

表９及び図９は、ＵＡＮ３２中でジャーに入れた０．５％の希釈ＣａＮＣＮを一晩の凍結温度に対する視覚的な反応を示す。表９のデータは、冬期に一晩の凍結条件において、開示溶液の静的ジャーの観察から展開したものであり、また真冬のＭｉｓｓｏｕｒｉでの一晩観察によって確認した。明らかに、最少用量でさえ、ＵＡＮ中のＣａＮＣＮにより、市販のＵＡＮ３２の０°Ｆまで低下する凍結を防止している。１つのこうした観察は、零下５度であった。

表１０及び図１０は、０．２５％及び０．５％という２つのレベルにおけるＵＡＮ内部のＣａＮＣＮからの飼料用トウモロコシ収穫量増加を示している。この情報は、０．２５％が、ＵＡＮ９９．７５％における安定化窒素を生じるのに十分であることを示唆している。

この安定化技術の原理は、ＣａＮＣＮが、幼植物根の栄養供給ため、その希釈物のＮ栄養素の早期放出を引き起こし、そうして、栄養素が失われて早期に土壌中浸出する代わりに、収穫を通じて、その後に起こる植物の成熟相のために、植物により捕捉される。

安定化は、続いて起こる旬の時期の、繁殖性のある耐性生長を示す。この現象は、ＣａＮＣＮの記録である。ＵＡＮ窒素（Ｎ）／エーカーが１００ｌｂｓ中の１ｌｂ／エーカーのＣａＮＣＮは、ＵＡＮと加水分解したＣａＮＣＮとの間の相乗的作用を示唆している。これは、ＵＡＮのすべてが、独特な繁殖性及び補助的な肥料反応を発現することができることを意味している。

表１１及び図１１は、液状ＵＡＮ中の０．５％ＣａＮＣＮ由来の飼料用トウモロコシ穂葉中の含有窒素量の改善を示す。この評価は、土壌に施用された窒素の比、及び目的場所を決定する上での標準である。

トウモロコシ穂葉からのトウモロコシ穀粒の収穫量が、施用する窒素の目的である。穂葉樹液は、施用窒素がトウモロコシの穂にどの程度到達しているかを示している可能性が高い。ＵＡＮ中のＣａＮＣＮは、繁殖性トウモロコシの生長に影響を及ぼすだけではなく、「動物により直感的に好まれる」トウモロコシ穀粒において発現する可能性が高いトウモロコシの貯蔵及び葉の樹液の増大における糖ブリックスの増加回復に関係するクロロフィルも増加させた。

これはまた、今日のトウモロコシ畑すべてについて、トウモロコシから２．８倍多い食物及び１５０ガロン多いバイオ燃料／エーカーを作製するものとして記録されている。これは、ガス＄２．５０／ガロンにおいて米国国庫及び雇用経済に、１／２兆＄を作り出すことができる。

図１２は、乾燥と液状の窒素肥料に関する、米国の窒素肥料の年間市場占有率を例示している。ＣａＮＣＮの使用を、これらの開示のように５０％の米国市場占有率の窒素溶液に対して実施することにより、他のいずれの手段に対して何倍も、より清浄な水、及び空気、並びに農場の施肥利益のための、国家のほとんどの分水界に達する可能性が最も高い。

図１３は、植物根の生長に栄養を与える土壌微生物に栄養を与える炭素は、本明細書において開示されるイオン性植物栄養素と不変の併用物になり得る。各カラムは、２５日間、ＵＡＮ中の不溶性のカルシウムシアナミド（ＣａＮＣＮ）のジャーを示している。グレー部分の２つのレベルにある、左手のカラムは、ＵＡＮのジャー中で５％乾燥ＣａＮＣＮを手で振とうしたものからのものであり、グレー部分のない真ん中のカラムは、空のジャーに入れたＵＡＮ中の事前ベンチュリ管ブレンドした５％ＣａＮＣＮを投入したものからのものであり、右手のカラムは、ＣａＮＣＮからの炭素が、ＵＡＮジャーの中に１〜１０の比の事前ベンチュリ管ブレンドした５％ＣａＮＣＮをゆっくり注ぎ入れたものに由来するＵＡＮジャー中に静的に浮遊しているものを示している。飽和ＵＡＮ中の炭素の状態を視覚的に見るためのこの機会は、本明細書に開示されている液状イオン化組成物が、ＣａＮＣＮからの炭素上のこうした消化作用を恐らく含んでいることを示している。ＰＡＣの定義（穴及び劇的に大きな表面積を有する０．１５ｍｍ未満の炭素顆粒剤）は、濃厚液中において懸濁しているこの軽い粒子が、ＣａＮＣＮグラファイト炭素に影響を及ぼすことを説明する。グラファイト由来の次に最も小さな炭素はグラフィンとなり得る。

図１４は、２つの個別の非再現的なパンジーポット及び水保持トレイ中の隣接芝生パッドからのＵＡＮの葉の植物毒性効果のまとめを示している。ＵＡＮは、パンジー及び芝生パッドを１００％乾燥させた。５％カルシウムシアナミド（ＣａＮＣＮ）組成物を含有している炭素は、パンジー及び芝土乾燥を６５％低下させた。ほぼゼロとなる１０倍に希釈した、ＱＨＤ共鳴処理された０．５％ＣａＮＣＮ組成物は、パンジー及び芝土乾燥を３５％低下させた。したがって、炭素及びＱＨＤ共鳴処理の両方が、ＵＡＮ乾燥の低下に寄与した。

図１５及び表１２は、炭素がＵＡＮに存在している場合の、ＵＡＮだけに対する炭素供給土壌微生物の影響を例示している。Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｉｌｌｉｎｏｉｓ Ａｒｉｓｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ Ｓｔａｔｉｏｎにおける４つの飼料用トウモロコシの再現における、これらの影響を大きさで表現した。これまでの年の検討と一致して、炭素ＵＡＮは夏期トウモロコシ用の春の肥料処理の１つから、１エーカーあたり５ブッシェルという顕著なトウモロコシ収穫量増加に影響を及ぼし、これは、通常、その肥料処理を使い果たすものと予想される。予期しないことに、１つの処理をさらに、一年生ライグラス／Ｔｉｌｌａｇｅラディシュ冬期被覆作物の第２の作物後にそれ自体さらに拡大した。実際、同じ早期段階に引き抜かれたこれら後者の混合植物タイプは、早期段階のトウモロコシでさえよりも、かなり大きな植物反応を発現した。Ｔｉｌｌａｇｅは、土壌微生物に損害を与えると報告されている。これらの両方の作物は、あらかじめ耕作されたものである。これは、有機農法由来のように、ますます持続可能で健康な土壌を構築するという点に対する耕作作用下で、土壌微生物が繁殖する程度に、イオン化液状ＵＡＮ由来の炭素が、土壌微生物に栄養を与えることを示している。こうした微生物豊富な土壌は、生長を増加させる微生物のため、微生物中に植物栄養素を保持する。したがって、栄養素は、環境中に失われない。

開示された発明の原理が適用され得る多くの可能な実施形態を鑑みると、例示される実施形態は、本発明の唯一の好ましい例と認識すべきであり、また本発明の範囲を限定するものとしてとらえられるべきではない。むしろ、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定義される。したがって、本発明者らは、これら特許請求の範囲の範囲及び主旨の範囲内のすべてを、本発明者らの発明として特許請求する。

Claims (46)

1. ４０〜２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物と、１部〜５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物とを含み、
   該溶解酸は、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含み、該酸形成性の窒素植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）を含み、
   該不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含む、液状組成物。
2. 前記不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、Ｈ_２Ｏを含む溶液中に存在しており、カルシウムシアナミドを含有している、請求項１に記載の液状組成物。
3. 前記ＵＡＮ溶液は、５０％の尿素窒素、２５％のアンモニア窒素、及び２５％の硝酸窒素を含む、請求項１又は２に記載の液状組成物。
4. 前記組成物は、０．２５重量パーセント〜１０重量パーセントのカルシウムシアナミドを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液状組成物。
5. 前記組成物は、７重量パーセント〜８重量パーセントのカルシウムシアナミドを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液状組成物。
6. 前記ほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物は、ｐＨ７．８及び７．９を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の液状組成物。
7. 前記液状組成物は、６０メッシュ〜１００メッシュのスクリーンサイズを通過する粒子を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の液状組成物。
8. 前記液状組成物は、８０メッシュ〜１００メッシュのスクリーンサイズを通過する粒子を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の液状組成物。
9. 前記液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、前記混合物中の前記不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍より少ない質量を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の液状組成物。
10. 前記液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、前記混合物中の前記不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の液状組成物。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の液状組成物と排泄物とを含む、混合組成物。
12. 前記排泄物は、液化有機質肥料である、請求項１１に記載の混合組成物。
13. 前記排泄物は、ウシの(dairy)液化有機質肥料である、請求項１１に記載の混合組成物。
14. 前記混合物は、０．１パーセントのカルシウムシアナミド〜２５パーセントのカルシウムシアナミド、２５パーセント〜５０パーセントのＵＡＮ溶液、及び７４．９９パーセント〜２４．９９パーセントの液状排泄物を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の混合組成物。
15. 前記混合物は、２５パーセントのカルシウムシアナミド、２５パーセント〜５０パーセントのＵＡＮ溶液、及び５０パーセント〜２５パーセントの排泄物を含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の混合組成物。
16. 前記混合物に対して、少なくとも１つの非窒素物質を含むさらに含む、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の混合組成物。
17. 前記非窒素物質は、植物栄養素である、請求項１６に記載の混合組成物。
18. 前記非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１６に記載の混合組成物。
19. 電解質懸濁剤をさらに含む、請求項１１から１８のいずれか一項に記載の混合組成物。
20. 前記電解質懸濁剤は、アニリン、ニグロシン、カーボンブラック陰イオン性物質、又はイオン化した金属元素である、請求項１９に記載の混合組成物。
21. 前記イオン化した金属元素は、ケイ素、鉄、アルミニウム、炭素又はそれらの組合せである、請求項２０に記載の混合組成物。
22. 有効量の請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液状組成物を排泄物に添加するステップを含み、
    該液状組成物中に存在しているＨ_２Ｏは、不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を含み、これにより混合組成物を形成し、排泄物を処理する、排泄物の処理方法。
23. 前記方法は、大気ＣＯ_２の存在下で行われる、請求項２２に記載の方法。
24. 前記排泄物が、液化有機肥料である、請求項２２又は２３に記載の方法。
25. 前記排泄物が、ウシの (dairy)液化有機肥料である、請求項２２又は２３に記載の方法。
26. 少なくとも１つの非窒素物質を前記組成物に添加するステップをさらに含む、請求項２２から２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記非窒素物質は、植物栄養素である、請求項２６に記載の方法。
28. 前記非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、マグネシウム、ニッケル、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、ニッケル、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項２６に記載の方法。
29. 電解質懸濁剤を前記組成物に添加するステップをさらに含む、請求項２２から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記電解質懸濁剤が、イオン化アニリン、ニグロシン、カーボンブラック陰イオン性物質、又はイオン化した金属元素である、請求項２９に記載の方法。
31. 前記イオン化した金属元素が、ケイ素、鉄、アルミニウム、炭素、マグネシウム又はそれらの組合せである、請求項３０に記載の方法。
32. 前記液状組成物を噴霧により排泄物に施用するステップをさらに含む、請求項２２から３１のいずれか一項に記載の方法。
33. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の液状組成物の有効量を、植付け前、植付けの間及び／又は植付け後に土壌に施用し、それにより植物生長を増強するステップを含む、植物生長の増強方法。
34. 前記有効量を施用するステップは、噴霧、土壌シャンク又は散布器、又は点滴灌漑により前記組成物を施用するステップを含む、請求項３３に記載の方法。
35. ４０〜２０部の溶解酸又は酸形成性のほぼ中性ｐＨの窒素植物栄養素化合物の混合物を、１部〜５部の不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の混合物に混合するステップを含み、
    該溶解酸は、硝酸、リン酸、弱酸性の炭酸、又はそれらの組合せを含み、該酸形成性の窒素植物栄養素化合物は、溶液中に存在しており、尿素硝酸アンモニウム（ＵＡＮ）を含み、
    該不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素は、溶液中に存在しており、カルシウムシアナミド、石膏、炭酸カルシウム、塩化カルシウム又はそれらの組合せを含み、これにより液状組成物を形成する、液状組成物の作製方法。
36. 前記不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物は、Ｈ_２Ｏを含む溶液中に存在しており、カルシウムシアナミドを含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記ＵＡＮ溶液は、３０％〜３５％の尿素、４０％〜４５％の硝酸アンモニウムを含み、残余はＨ_２Ｏである、請求項３５又は３６に記載の方法。
38. 前記液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、前記混合物中の前記不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の１４倍より少ない質量を含む、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の方法。
39. 前記液状混合物中に存在しているＨ_２Ｏは、前記混合物中の前記不溶性又は弱可溶性の高ｐＨのカルシウム形成性植物栄養素化合物の少なくとも１４倍の質量を含む、請求項３５から３７のいずれか一項に記載の方法。
40. 前記混合ステップは、循環過程の存在下で行われる、請求項３５から３９のいずれか一項に記載の方法。
41. 前記循環過程は、ベンチュリ管バイパスシステムを含む、請求項４０に記載の方法。
42. 少なくとも１つの非窒素物質を前記組成物に添加するステップをさらに含む、請求項３５から４１のいずれか一項に記載の方法。
43. 前記非窒素物質は、植物栄養素である、請求項４２に記載の方法。
44. 前記非窒素物質は、リン、カリウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、マグネシウム、モリブデン、硫黄、マグネシウム、ニッケル、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項４２に記載の方法。
45. 開放容器中で行われる、請求項３５から４４のいずれか一項に記載の方法。
46. 未密封容器中で行われる、請求項３５から４５のいずれか一項に記載の方法。