KR20230075527A - 나무껍질 및 목재 섬유 성장 배지 - Google Patents

나무껍질 및 목재 섬유 성장 배지 Download PDF

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KR20230075527A
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케빈 스콧 스피틀
개리 레인 바워스
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Abstract

섬유질 목피 및 섬유질 목재 성분을 포함하는 성장 배지로서, 성장 배지의 섬유는, 성장 배지가 약 60 kg/m3　이하의 건조 벌크 밀도 및 약 120 kg/m3　이하의 습윤 벌크 밀도를 갖도록 하는, 평균 길이 대 폭 비율을 가진다.

Description

나무껍질 및 목재 섬유 성장 배지{Bark and Wood Fiber Growth Medium}
본 발명은 성장 배지에서 토탄(peat)에 대한 대체물로서 사용될 수 있는 기질에 관한 것이다.
토탄은 농업 및 원예 적용을 위해 널리 사용되는 유기 재료이다. 토탄은 토양 구조를 개선하고, 수분을 보유하고, 산성도를 증가시키는 데 사용된다. 토탄은 또한 보수력(water holding capacity)을 증가시키고/시키거나 중량을 감소시키기 위해 농업용 혼합물 내로 빈번히 첨가된다. 토탄은 통상적으로 진흙 및 이탄지와 같은 천연자원으로부터 채취하므로, 토탄의 채굴은 야생 서식지를 파괴하고 고유종을 위태롭게 함으로써 취약한 토탄 습지 생태계를 위협한다. 이탄지는 또한 건강한 수역(watershed)에 기여하고 인간 개체군을 위한 안전한 식수 공급을 돕는다. 물 여과 기능 외에도, 토탄 습지는 홍수 예방에 효과적이며 매우 효율적인 탄소 흡수원(carbon sink)으로서 역할을 한다. 따라서, 이탄지를 보존하고 토탄의 상업적 이용을 감소시키려는 요구가 있다.
토탄에 대한 다양한 대체물, 예를 들어 코코넛 열매의 껍질로부터 유래하는 코이어(coir) 또는 코코넛 섬유, 나무-기재 기질 또는 쌀겨가 제안되었다. 그러나 이들 대체물은 모두 다양한 단점을 겪고 있다. 예를 들어, 어느 대체물도 만족스러운 부피의 공기층(air space)을 제공하지 못한다. 대체물은 또한 비교적 높은 건조 벌크 밀도 및 습윤 벌크 밀도를 가지므로, 대체물을 포함하는 제품의 비교적 높은 중량에 기여한다. 또한, 일부 대체물은 토탄과 마찬가지로 제한적으로만 사용할 수 있고, 이들의 채취는 환경에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 환경에 부정적인 영향을 미치지 않고 성장 배지에 바람직한 특성을 제공하는 토탄 대체물에 대한 요구가 있다.
본 발명은 섬유질 목재 성분을 포함하는 멀치(mulch) 조성물 또는 성장 배지를 제공함으로써, 선행 기술의 하나 이상의 문제점을 해결한다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는, 섬유질 목재 성분이 함께 배합되어 초기 조성물을 형성하며, 여기서 초기 조성물은 가압 용기에서 증기 하에 약 300℉ (약 149℃) 초과의 온도까지 가열되고, 섬유질 성장 배지를 형성하기 위해 정제기에서 섬유로 분해되는 방법으로 만들어진다. 생성된 섬유질 멀치 조성물 또는 성장 배지는 88 부피% 이상의 총 기공률(porosity)을 가진다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 약 80 kg/m3　이하의 건조 벌크 밀도 및 약 120 kg/m3　이하의 습윤 벌크 밀도를 가진다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 독립형 멀치 조성물 또는 성장 배지로서뿐만 아니라 토탄-기재 기질에 대한 첨가물로서, 그리고 기타 기존의 기질을 보완하는 데 이상적이다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는, 또한 다양한 성장 혼합물 또는 기질에서, 토탄, 퇴비성 소나무 껍질, 펄라이트, 질석, 모래, 암면, 퇴비, 동물 거름, 쌀겨, 견목 껍질, 연목 껍질, 코이어 등 또는 이들의 조합의 적어도 일부를 대체하기 위해 사용될 수 있다.
필요에 따라, 본 발명의 상세한 구현예가 본 출원에 개시된다. 그러나 개시된 구현예는 다양하고 대안적인 형태로 구현될 수 있는 본 발명의 단지 예시로서 이해해야 한다. 도면이 반드시 축척이 맞는 것은 아니며; 일부 특성은 특정 성분의 세부 사항을 나타내기 위해 과장되거나 최소화될 수 있다. 따라서, 본 출원에 개시된 구체적 구조 및 기능적 세부사항은 제한적으로 해석되어서는 안 되며, 당업자가 본 발명을 다양하게 사용하도록 교시하는 대표적인 기초로서만 해석되어야 한다.
"주파장(dominant wavelength)"이라는 용어는 색상의 동일한 지각을 불러일으키는 단색광의 관점에서 다색광 혼합물을 기술하는 방법을 지칭한다. 이것은 국제조명위원회(CIE)의 색 좌표 공간에서 관심 색의 색 좌표와 백색광(illuminate)의 좌표 사이의 직선으로 결정된다. 관심 색에 가장 가까운 좌표 공간의 둘레에서 교차점이 주파장이다.
"성장 배지"(GM)라는 용어는, 식물 성장을 위한 물리적 지지체, 물 보유, 에어레이션(aeration), 및/또는 영양 공급을 제공하여, 성장 배지의 개별 입자 사이의 공간에서 뿌리가 성장함에 따라 식물이 성장 배지 내에서 뿌리계를 확립할 수 있도록 하기 위해 사용되는 기질, 구체적으로 토양이 없는 기질 또는 토양을 가진 기질, 또는 재료의 조합을 지칭한다.
본 출원에서 사용되는 "멀치" 또는 "멀치 조성물"이라는 용어는, 침식을 감소시키고/감소시키거나 물 보유를 개선하고/개선하거나 종자가 싹트고 뿌리가 멀치 밑의 토양 내에서 성장하도록 종자를 토양 표면의 적절한 위치에 충분히 오랫동안 유지하기 위해, 토양에 적용되는 섬유질 재료의 층을 의미한다. 수압식(hydraulic) 멀치는 수압식 파종기 또는 이와 유사한 장치를 통해 물을 살포함으로써 적용되는 멀치이다. "성장 배지" 및 "멀치 조성물"이라는 용어는 서로 바꿔쓸 수 있다.
멀치 조성물 또는 성장 배지는 하나 이상의 목재 성분을 포함할 수 있다. "목재 성분" 또는 "섬유질 목재 성분"이라는 용어는 목재 칩, 목재 섬유, 나무껍질, 침엽(needle), 또는 이들의 조합을 지칭한다. 목재 성분은 침엽수 및 낙엽수로부터 유래할 수 있고, 예를 들어 미국 특허 제2,757,150호에서 목재 섬유에 대해 개시된 바와 같이 임의의 편리한 방식으로 제조할 수 있다. 임의의 유형의 목재 성분이 사용될 수 있으나, 연목 품종, 예컨대 백합나무(yellow poplar), 삼나무, 예컨대 웨스턴 레드시더, 전나무, 예컨대 미송(Douglas fir), 캘리포니아 레드우드, 및 특정 소나무, 예컨대 폰데로사 파인, 슈가 파인, 화이트 파인, 및 옐로우 파인 품종 소나무의 목재 성분이 바람직하다. 예를 들어, 섬유질 목재 성분은, 단지 섬유질 소나무 목재 또는 섬유질 소나무 목재뿐만 아니라 섬유질 목피(tree bark), 침엽, 칩, 또는 이들의 조합을 포함하는 섬유질 소나무 목재 성분을 지칭할 수 있다.
멀치 조성물 또는 성장 배지, 특히 섬유질 멀치 조성물 또는 성장 배지는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 95 내지 약 5 중량%의 목재 성분과 혼합되는 약 5 내지 약 95 중량%의 목피를 포함할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 100 중량%의 섬유질 소나무 성분을 포함할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 10 중량%의 목피 및 약 90 중량%의 목재 성분을 포함할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 70 중량%의 목피 및 약 30 내지 약 80 중량%의 목재 성분을 포함할 수 있다. 대안적으로, 멀치 조성물 또는 성장 배지는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 50 내지 약 60 중량%의 목피 및 약 40 내지 약 50 중량%의 목재 성분을 포함할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 90 중량%의 목피 및 약 10 중량%의 목재 성분을 포함할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 하기에 제시한 바와 같이 추가로 약 0 내지 약 10 중량% 이상의 추가 성분을 포함할 수 있다. 전체 개시 내용에 걸쳐, 달리 명시하지 않는 한, 성분의 모든 중량 퍼센트는 100 중량%인 성장 배지 중 성분의 총 중량 퍼센트를 기준으로 한다. 또한, 달리 명시하지 않는 한, 성분의 모든 부피 퍼센트는 100 부피%인 성장 배지 중 성분의 총 부피 퍼센트를 기준으로 한다.
목피는 그의 층에 색을 부여하는 하나 이상의 색소 또는 색소 전구체를 함유할 수 있다. 일부 나무껍질(예를 들어 유칼립투스 나무껍질 및 플라타너스 나무껍질)은 초기에는 옅은 색일 수 있으나 그의 색소가 산화된 후 짙어질 수 있다. 나무껍질에 포함되는 색소는 타닌, 예컨대 타닌산(예를 들어 퀘르시타닌산 및 갈로타닌산)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 하나 이상의 색소를 함유하는 유용한 목피의 비제한적인 예는 위에 언급되어 있다. 또한, 열 처리 동안 나무껍질, 나무 또는 둘 모두에서 추가 색소가 발생하여 멀치 제품 또는 성장 배지의 색에 영향을 줄 수 있다. 이것은 "색소 전구체"가 의미하는 바이다.
사용되는 나무껍질의 양, 연령, 수분, 및/또는 기타 성질은 부여되는 색상의 색상 및/또는 강도에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 소량의 나무껍질은 연한 갈색의 멀치 조성물 또는 성장 배지를 생성할 수 있는 반면, 다량의 나무껍질은 짙은 갈색을 생성할 수 있다. 나무껍질 색소에 의해 염색되는 멀치 또는 성장 배지를 수득하기 위해 적어도 약 1 중량%, 약 3 중량%, 바람직하게는 약 5 중량%의 나무껍질이 필요할 수 있다. 멀치 또는 성장 배지의 색을 변경하기 위해, 초기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 99 중량%의 나무껍질이 초기 조성물에 포함될 수 있다. 섬유 제품의 최종 색이 소망하는 색상으로 조정되도록 추가의 나무껍질이 멀치 또는 성장 배지의 생산 공정 동안 첨가될 수 있다. 나무껍질의 연령과 관련하여, 가장 최근에 껍질을 벗긴 나무의 껍질이 일반적으로 목재 성분의 가장 강한 색 변화를 제공한다. 목재 성분의 적절한 색 변화를 제공하기 위해, ASTM D4442-07에 의해 측정된 나무껍질의 수분은 약 30 내지 60%일 수 있다.
멀치 조성물 또는 성장 배지는 백색광에 대하여 약 510 nm 내지 약 780 nm, 약 590 nm 내지 약 770 nm, 약 620 nm 내지 약 760 nm, 또는 약 675 nm 내지 약 750 nm의 주파장을 갖는 색을 가질 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 적색 내지 갈색 내지 흑색을 가질 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 황색, 오렌지색, 회색, 또는 녹색을 가질 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는, "h 값"(색상)이 약 25 내지 약 45, "s 값"(포화도)이 약 20 내지 약 100, 그리고 "l 값"(명도)이 약 50 미만이 되도록 하는 hsl 색 좌표를 가질 수 있다. l 값은 약 0 내지 약 25일 수 있다.
멀치 조성물 또는 성장 배지는 조성물의 적용 후 결국 제거되거나 결국 퇴색되는 비-영구 염료를 추가로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 비-영구 염료는 멀치 조성물 또는 성장 배지로부터 외부 환경으로 독성 화학물질이 침출되지 않도록 무독성이다. 비-영구 염료는 천연 및/또는 합성 화합물을 포함할 수 있다. 비-영구 염료는 식물, 균류, 지의류, 무척추 동물, 곤충, 미네랄 등, 또는 이들의 조합으로부터 유래한 화합물을 포함할 수 있다. 뿌리, 꽃잎, 잎, 줄기, 새싹, 자루, 겨, 껍질, 익은 열매 및/또는 덜 익은 열매, 또는 종자와 같은 식물의 임의의 부분이 염료를 제공하는 데 사용될 수 있다. 식물 염료의 예시적인 공급원은 상기에 언급된 나무 품종; 채소, 예컨대 당근, 비트, 적채, 아티초크, 시금치, 셀러리; 열매, 예컨대 블루베리, 석류, 딸기, 아보카도, 체리, 산딸기, 뽕나무, 엘더베리, 블랙베리, 포도, 복숭아; 강황, 회향, 바질, 파프리카, 사프란, 차나무, 커피나무, 매자나무, 혈근초(bloodroot), 라일락, 삼잎국화, 민들레, 골든로드, 접시꽃, 아이비, 세인트존스워트, 옐로우독, 장미, 라벤더, 옥수수꽃, 히아신스, 야생당근(Queen Anne's Lace), 히비스커스, 옥잠화, 홍화, 동백, 금어초, 쐐기풀, 아스클레피아스(milkweed), 모란, 루드베키아(Black-eyed Susan), 수국화, 카모마일, 알팔파, 크로커스, 메리골드 등을 포함한다. 예시적인 미네랄-기재 염료는 산화철 및 카본 블랙을 포함한다. 예시적인 유용한 비-영구 염료는 Greenville Colorants에서 구매할 수 있는 ELCOMENT BLACK 7822를 포함한다. 또 다른 예시적인 유형의 비-영구 염료는 녹색 색소를 포함할 수 있다.
비-영구 염료는 단계 a) 이전에 초기 조성물이 형성되기 전의 나무껍질 단독 및/또는 성분 단독과, 단계 a) 중에 초기 조성물과, 단계 b) 중, 단계 c) 중, 단계 d) 중, 단계 e) 중, 단계 e) 이후에, 또는 하나 초과의 단계 중에 멀치 조성물 또는 성장 배지와 배합될 수 있다. 초기 조성물의 총 중량을 기준으로 적어도 약 0.1 내지 약 2 중량%의 비-영구 염료가, 목재 섬유의 색상 변화를 일으키기 위해 초기 조성물에 첨가될 수 있다. 초기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 15 중량% 이상, 약 2 내지 10 중량%, 약 3 내지 7 중량%의 비-영구 염료가 초기 조성물에 첨가될 수 있다. 색상 변화를 달성하기 위해 최종 멀치 또는 성장 배지의 1톤 당 적어도 약 2 내지 40 파운드(0.9 내지 18 kg)의 비-영구 염료가 첨가될 수 있다.
통상적으로, 제거 가능한 비-영구 염료는, 비-영구 염료가 그 안에 부재할 경우보다 멀치 조성물 또는 성장 배지 상에서 더 짙은 색상을 부여한다. 비-영구 염료는 현장에 적용된 지 수 일 후(약 1 내지 약 30 일 또는 더욱 긴 기간 후) 씻겨 내려갈 수 있다. 비-영구 염료는 현장에 적용된 지 수 일 후, 예컨대 약 1 내지 약 30 일 또는 더욱 긴 기간 후 (예를 들어, 태양광 또는 다른 환경 조건에 대한 노출로부터) 퇴색되거나 퇴색되기 시작할 수 있다.
비-영구 염료를 가진 멀치 조성물 또는 성장 배지는 백색광에 대하여 약 400 nm 내지 약 780 nm, 약 510 nm 내지 약 770 nm, 약 590 nm 내지 약 760 nm, 또는 약 620 nm 내지 약 750 nm의 주파장을 가지는 색을 가질 수 있다. 비-영구 염료를 포함하는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 색은 변할 수 있다. 비-영구 염료를 가진 섬유-함유 제품은 적색 내지 갈색 내지 흑색을 가질 수 있다. 그러나 다른 색, 예컨대 녹색, 청색, 황색, 오렌지색, 보라색, 또는 회색 색상도 고려된다. 염료의 유형 및 양이 색상의 강도를 결정한다. 통상적으로, 제거 가능한 비-영구 염료는 비-영구 염료가 부재할 경우보다 섬유-함유 제품 상에 더 짙은 색상을 부여한다. 대안적으로, 비-영구 염료를 가진 섬유-함유 제품은, 비-영구 염료가 부재할 경우보다 더 옅은 색상을 가질 수 있다. 섬유-함유 제품은 비-영구 염료가 없는 섬유-함유 제품보다 더 낮은 "h 값"을 가질 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는, "h 값"(색상)이 약 10 내지 약 40이고, "s 값"(포화도)이 약 20 내지 약 100이고 "1 값"(명도)이 약 50 미만이 되도록 하는 hsl 색 좌표를 가질 수 있다. l 값은 약 0 내지 약 25일 수 있다.
멀치 또는 성장 배지는, 유기 표준에 따르고 OMRI(Organic Materials Review Institute)의 인증을 획득하기 위해, 나무껍질 색소 및/또는 하나 이상의 천연 비-영구 염료로 염색될 수 있다.
상기에 기재한 방법으로 제조된 염색된 섬유 및 생성된 멀치 또는 성장 배지 조성물은, 적어도 1일, 5일, 10일, 20일, 1개월, 2개월, 또는 3개월 이상까지의 선호도 증가 순서로, ASTM D4303-99에 따라 측정되고 최소의 퇴색을 가지는 내광성(light-fastness)을 가질 수 있다. "최소의 퇴색"이라는 용어는 육안으로 식별 가능한 임의의 퇴색 정도를 지칭한다. 염색된 멀치 또는 성장 배지의 내광성은 약 1 내지 120일, 약 5 내지 90일, 약 10 내지 30일이 될 수 있다.
상기에 제시된 바와 같이, 멀치 조성물 또는 성장 배지는 목피를 포함할 수 있다. "나무껍질(bark)"이라는 용어는 하나 이상의 코르크(펠룸), 코르크 부름켜(코르크 형성층), 코르크 피층, 피층, 체관부, 식물관 부름켜, 및 물관부를 포함하는 복수의 줄기 조직을 지칭한다. 유용한 목피의 예는 비제한적으로 소나무, 참나무, 호두나무, 마호가니(Swietenia macrophylla, Swietenia mahagoni, Swietenia humilis), 솔송나무, 미송, 오리나무, 느릅나무, 자작나무, 시트카 스프루스, 플라타너스 등으로부터의 나무껍질 및 이들의 조합을 포함한다. 소나무 목피가 성장 배지에서 특히 유용한 것으로 발견되었다.
투입되는 나무껍질 및/또는 목재 성분은, 투입되는 목재 성분 및/또는 나무껍질 조각의 치수가 약 0.25인치(0.64 cm) 내지 약 6인치의 길이와 폭, 약 1인치 (2.54 cm) 내지 약 4인치(10.2 cm)의 길이와 폭, 약 2 인치(5 cm) 내지 약 3인치 (7.6 cm)의 길이와 폭이 되도록 예컨대 절단과 같은 다양한 방법으로 미리 가공될 수 있다. 바람직하게는, 목재 성분 및/또는 나무껍질 조각의 크기는 약 2 x 2인치 (5 x 5 cm)이다.
목재 성분 및/또는 나무껍질이 하기에 기재되는 방법에 의해 멀치 조성물 또는 성장 배지로 형성되기 전의, 목재 성분 및/또는 나무껍질의 초기 밀도는 약 15 lbs/ft3(240.28 kg/m3) 내지 약 35 lbs/ft3(560.65 kg/m3)일 수 있다.
섬유질 멀치 조성물 또는 성장 배지는 추가의 성분과 배합될 수 있다. 이러한 추가의 성분의 예는 비제한적으로 비료(들), 다량영양소(들), 미량영양소(들), 미네랄(들), 결합제(들), 천연 검(들), 연동 인공 섬유(들) 등 및 이들의 조합을 포함한다. 일반적으로, 이들 추가의 성분은 합계로 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량 중 약 10 중량% 미만의 양으로 존재한다. 더욱 바람직하게는, 추가의 성분은 합계로 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량 중 약 1 내지 약 15 중량%의 양으로 존재한다. 또한, 토양은 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량 중 약 20 중량% 이하, 약 15 중량% 이하, 또는 약 5 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 토양은 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량 중 약 0.1 내지 약 20 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 토양은 멀치 조성물 또는 성장 배지에서 부재할 수도 있다.
비료, 예컨대 질소 비료, 인산염 비료, 포타슘 비료, 복합 비료 등은 과립, 파우더, 프릴(prill) 등의 형태로 사용될 수 있다. 예를 들어, 멜라민/포름알데히드, 요소/ 포름알데히드, 요소/멜라민/포름알데히드 및 유사 축합물이 저속 방출 질소계 비료로서 작용할 수 있다. 더 낮은 영양적 가치를 가지지만 다른 이점, 예컨대 에어레이션, 물 흡수 또는 환경 친화의 개선을 제공하는 비료가 사용될 수 있다. 이러한 비료의 공급원은 예를 들어 동물 폐기물 또는 식물 폐기물일 수 있다.
영양소는 널리 공지되어 있고, 예를 들어 다량영양소, 미량영양소, 및 미네랄을 포함할 수 있다. 다량영양소의 예는 칼슘, 염화물, 마그네슘, 인, 칼륨 및 나트륨을 포함한다. 미량영양소의 예는 널리 공지되어 있고, 예를 들어, 붕소, 코발트, 크롬, 구리, 불화물, 요오드, 철, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 셀레늄, 아연, 비타민, 유기산 및 피토케미컬을 포함한다. 기타 다량 영양소 및 미량 영양소는 이 기술 분야에 널리 공지되어 있다.
결합제는 천연 또는 합성일 수 있다. 예를 들어, 합성 결합제는 다양한 중합체, 예컨대 에멀젼 중합에 의해 생성되고 수용성 분산액의 형태로 또는 분무 건조된 파우더로서 사용되는 첨가 중합체를 포함할 수 있다. 예는 스티렌-부타디엔 중합체, 스티렌-아크릴레이트 중합체, 폴리비닐아세테이트 중합체, 폴리비닐아세테이트-에틸렌(EVA) 중합체, 폴리비닐알코올 중합체, 폴리아크릴레이트 중합체, 폴리아크릴산 중합체, 폴리아크릴아미드 중합체 및 이들의 음이온성- 및 양이온성-개질 공중합체 유사체, 즉 폴리아크릴아미드- 아크릴산 공중합체 등을 포함한다. 파우더형 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌도 사용될 수 있다. 사용시, 합성 결합제는 바람직하게는 수용성 형태, 예를 들어 용액, 에멀젼, 또는 분산액으로서 사용된다. 결합제는 보통 성장 배지에서 사용되지 않으나 수압식으로 적용되는 성장 배지에서는 유용할 수 있다.
또한, 페놀/포름알데히드 축합물, 멜라민/포름알데히드 축합물, 요소/포름알데히드 축합물 등의 매우 다양한 레졸 및 노볼락-유형 수지를 포함하는 열경화성 결합제가 사용될 수 있다. 이들의 대부분은 수용액, 에멀젼, 또는 분산액 형태로 공급되며, 일반적으로 구매할 수 있다.
천연 결합제는 다양한 전분, 예컨대 옥수수 전분, 변형 셀룰로스, 예컨대 하이드록시알킬 셀룰로스 및 카복시알킬 셀룰로스, 또는 천연 발생 검, 예컨대 구아 검, 트래거캔스 검을 포함할 수 있다. 천연 및 합성 왁스도 사용될 수 있다.
도 1은 성장 배지의 형성을 예시하는 개략적인 흐름도를 제공한다.
도 2a 및 2b는 각각 #16 체(sieve) 및 #50 체의 코이어 입자의 입체 이미지를 나타낸다.
도 3a 및 3b는 각각 #16 체 및 #50 체의 토탄 입자의 입체 이미지를 나타낸다.
도 4a 및 4b는 각각 #16 체 및 #50 체의 나무껍질 입자의 입체 이미지를 나타낸다.
도 5a 및 5b는 각각 #16 체 및 #50 체의 소나무 기질(PTS) 입자의 입체 이미지를 나타낸다.
도 6a 및 6b는 각각 #16 체 및 #50 체의 펄라이트 입자의 입체 이미지를 나타낸다.
도 7a 및 7b는 각각 #16 체 및 #50 체의 전체 나무 기질(WTS) 입자의 입체 이미지를 나타낸다.
도 8a 및 8b는 각각 #16 체 및 #50 체의 성장 배지 섬유의 입체 이미지를 각각 나타내고; 도 9 및 10은 다양한 기질의 보유 곡선 비교(retention curve comparison)를 나타낸다.
도 1과 관련하여, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 형성을 예시하는 개략적 흐름도가 제공된다. 도 1에서 보여지듯이, 단계 a)에서 초기 조성물(14)은 목피(10) 및/또는 목재 성분(12)을 함께 조합하여 초기 조성물(14)을 형성함으로써 형성된다. 목재 성분(12)은 목재 칩, 목재 섬유, 침엽, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다; 그러나, 바람직하게는 목재 성분은 목재 칩이다. 통상적으로, 단계 a)에서, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 99, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5 중량%의 목피, 예컨대 소나무가 약 99, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 5, 1 중량%의 목재 성분과 조합된다. 대안적으로, 단계 a)에서, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 95 중량%의 목피가 약 95 내지 약 5 중량%의 목재 성분과 조합된다. 또한 대안적으로, 단계 a)에서, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 70 중량%의 목피가 약 30 내지 약 80 중량%의 목재 성분과 조합된다. 다른 구현예에서, 단계 a)에서, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 50 내지 약 60 중량%의 목피가 약 40 내지 약 50 중량%의 목재 성분과 조합된다. 또 다른 구현예에서 초기 조성물(14)은 실질적으로 목피가 없고 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 100 중량%의 목재 성분을 함유한다.
멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 부피를 기준으로, 약 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 부피%의 목피, 예컨대 소나무가 단계 a)의 목재 성분의 나머지와 조합될 수 있다.
단계 b)에서 초기 조성물(14)은 세균을 사멸시키기 위해 가압 용기(16)에서 승온된 온도로 가열한다. 통상적으로, 가열 단계는 약 250℉(121℃) 이하 내지 약 500℉(260℃) 이상, 약 300℉(149℃) 내지 약 400℉(204℃), 약 320℉(160℃) 내지 380℉(약 193℃) 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 가열 단계는 세균 사멸에 충분한 시간 동안 수행될 수 있다. 가열 단계는 약 35 lbs/in2(2.4 kg/cm2) 내지 약 120 lbs/in2(8.4 kg/cm2) 또는 약 50 lbs/in2(3.5 kg/cm2) 내지 약 100 lbs/in2(7.0 kg/cm2)의 증기압 하에서 약 1 내지 약 5 분 이상 수행될 수 있다. 예를 들어, 가열 단계는 약 300℉(149℃)의 온도, 약 80 lbs/in2(5.6 kg/cm2)에서 약 3분 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 가열 단계는 약 300℉(149℃)의 온도에서 약 3분 동안 수행될 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지에 세균이나 기타 살아있는 유기체가 존재하지 않도록, 가열 단계는 바람직하게는 실질적으로 무균의 멀치 조성물 또는 성장 배지를 생성한다. 가열 단계 동안의 증기 유속은 약 4000 lbs/시간(1814 kg/시간) 내지 약 15,000 lb/시간(6803 kg/시간)일 수 있다.
단계 b)를 위한 가압 용기 및 관련 방법의 예는 참조로 포함되어 있는 미국 특허 제2,757,150호에 개시되어 있으며, 여기서 목재 칩은 칩을 연화시키는 가압 증기 용기로 공급된다. 이 방법에서 임의 유형의 목재 칩이 사용될 수 있지만, 연목 품종, 예컨대 백합나무 및 특히 소나무의 목재 칩이 바람직하다.
단계 c)에서, 초기 조성물(14)은 정제기(18)를 통해서 가공되어 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)를 형성한다. 정제기(18)는, 멀치 조성물 또는 섬유질 성장 배지(20)를 수득하기 위해 복수의 디스크를 사용할 수 있다. 정제기(18)는, 그 전체 개시 내용이 본 출원에 참조로 포함되어 있는 미국 특허 제2,757,150호에 제시된 바와 같이, 2개 이상의 디스크를 사용할 수 있으며 그 중 하나는 회전하여 목재 섬유를 서로로부터 분리한다. 정제기(18)는 보통 단계 b)에서 사용되는 온도보다 저온에서 작동한다. 정제기(18)는 약 70℉(21℃) 내지 약 400℉(204℃), 약 150℉(66℃) 내지 약 350℉(176℃), 약 200℉(93℃) 내지 약 300℉(148℃) 범위의 온도에서 작동할 수 있다. 정제기(18)는 증기하에서 작동시킬 수 있다. 정제기(18)는 대기압 또는 상승된 압력, 예컨대 약 50 lb/in2(3.5 kg/cm2) 이하 내지 약 100 lb/in2(7.0 kg/cm2)의 압력에서 작동시킬 수 있다. 염료 또는 계면활성제와 같은 일부 추가 성분(22)이 단계 c) 동안 첨가될 수 있다.
단계 d)에서, 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)의 총 중량을 기준으로, 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)의 수분 함량을 약 45 중량% 미만, 약 25 중량% 미만, 또는 약 15 중량% 미만의 값으로 감소시키기 충분한 시간 동안, 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)가 약 400℉(204℃) 내지 약 600℉(316℃)의 온도에서 건조된다. 건조 단계는 약 1 내지 10초 동안, 약 2 내지 8초 동안, 약 3 내지 5초 동안일 수 있다. 건조 단계는 10초를 초과할 수 있다. 단계 d)에서 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)의 건조를 위한 예시적인 장비는, 급속 튜브 건조기 내의 입자의 균질한 현탁으로 인해 비교적 짧은 시간 내에 대용량의 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)를 건조할 수 있는, 급속 튜브 건조기일 수 있다. 가열된 기체 스트림 중 현탁되는 동안, 최대 표면적 노출이 달성되면서 성장 배지에 균일한 수분을 제공한다. 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)의 수분 함량은, 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)의 총 중량 중 약 10 내지 약 50 중량%, 약 20 내지 약 40 중량%, 약 25 내지 약 35 중량%일 수 있다.
선택적인 단계 e)에서, 멀치 조성물 또는 성장 배지(20)는 추가 정제되며 상기에 제시된 추가 성분(22)이 첨가될 수 있다.
위에 언급한 바와 같이, 멀치 조성물 또는 성장 배지는 단독의 멀치 조성물 또는 성장 배지로서 사용될 수 있다. 대안적으로, 멀치 조성물 또는 성장 배지는 종래의 멀치 조성물, 성장 배지, 성장 혼합물, 또는 기질에 첨가되어 적어도 부분적으로 하나 이상의 성분을 대체할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 토탄, 퇴비성 소나무 껍질, 펄라이트, 질석, 모래, 암면, 퇴비, 동물 거름, 쌀겨, 견목 껍질, 연목 껍질, 코이어, 기타 유기 재료, 예컨대 퇴비성 유기 재료 등, 또는 이들의 조합을 대체할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는, 멀치 조성물 또는 성장 혼합물의 총 중량을 기준으로 성장 혼합물 중 위에 언급한 하나 이상의 성분 중 약 0.5% 이상, 1% 이상, 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 또는 99% 이상을, 선호도가 증가하는 순서로 대체할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 종래의 멀치 조성물 또는 성장 배지 중 하나 이상 성분의 약 1 내지 99, 10 내지 95, 20 내지 80, 30 내지 70, 40 내지 50 중량%를 대체할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 부피를 기준으로 종래의 멀치 조성물 또는 성장 배지 중 하나 이상 성분의 약 1 내지 99, 2 내지 95, 5 내지 87, 7 내지 85, 10 내지 80, 15 내지 75, 20 내지 70, 25 내지 65, 30 내지 60, 25 내지 55, 30 내지 50, 35 내지 45, 38 내지 42 부피%를 대체할 수 있다. 예시적인 종래의 성장 혼합물은, 성장 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 80 중량%의 토탄, 및 토탄의 공기층을 생성하기 위해 첨가되는 20 중량%의 펄라이트를 함유할 수 있다. 대안적인 예에서, 기질은 70 중량%의 토탄 및 30 중량%의 성장 배지를 함유한다. 또 다른 예에서, 기질은 50 중량%의 토탄 및 50 중량%의 성장 배지를 함유한다. 또 다른 구현예에서, 기질은 30 중량%의 토탄 및 70 중량%의 성장 배지를 함유한다. 본 발명의 성장 배지는 펄라이트를 완전히 대체할 수 있고, 적어도 약 50 중량%의 토탄을 대체할 수 있다. 생성된 성장 배지는 따라서 비교적 적은 양의 토탄만을 함유하기 때문에 환경적으로 유리하고, 펄라이트를 대체하기 때문에 종래의 성장 혼합물보다 더욱 경제적이다. 생성된 성장 배지는 또한 토탄-펄라이트 및 다른 종래의 성장 혼합물보다 공기 및 물 보유의 더 우수한 균형을 제공한다.
하기의 표 1은 약 1.2 lbs/ft3(19.2 kg/m3) 내지 약 1.7 lbs/ft3(27.0 kg/m3)의 벌크 밀도를 가지는 성장 배지와 약 7.7(123.3 kg/m3) 내지 약 11.5 lbs/ft3 (184.2 kg/m3)의 벌크 밀도를 가지는 토탄의 조합의 이점을 예시한다. 성장 배지의 비율이 높을수록, 생성된 조합 벌크 밀도는 낮아지고, 결과적인 회복가능한 부피는 더 커진다. 토탄은 무토양 기질에서 사용되는 주성분이다. 하지만, 무게 때문에 토탄 배달 비용의 약 50% 이하가 화물 또는 운송 비용으로 인한 것이다. 토탄에 성장 배지를 도입하면 화물 또는 운송 비용이 감소하면서 토탄 무토양 기질의 양이 실질적으로 늘어난다.
기질의 유형 벌크 밀도
[lb/ft3]/[kg/m3]		 기질 벌크 밀도
[lb/ft3] / [kg/m3]		 기질 밀도 감소
[%]		 기질 부피 증가
[%]		 운송 비용의 감소
[%]
토탄 GM
70 부피% 토탄, 30 부피% GM 7.7 - 11.5 / 123.34 - 184.21 1.25 - 1.7 / 20.02 - 27.23 5.75 - 8.6 /
92.11 - 137.76		 25.3 33.9 25.3
50 부피% 토탄, 50 부피% GM 7.7 - 11.5 / 123.34 - 184.21 1.25 - 1.7 / 20.02 - 27.23 4.5 - 6.6 / 72.08 - 105.72 41.5 71 41.5
20 부피% 토탄, 80 부피% GM 7.7 - 11.5 / 123.34 - 184.21 1.25 - 1.7 / 20.02 - 27.23 2.5 - 3.7 / 40.05 - 59.27 67.5 209 67.5
5 부피% 토탄, 95 부피% GM 7.7 - 11.5 / 123.34 - 184.21 1.25 - 1.7 / 20.02 - 27.23 1.5 - 2.2 / 24.03 - 35.24 80.5 414 80.5
(표 1은 성장 배지(GM)의 첨가에 의한 토탄 기질의 밀도 감소)
균형 잡힌 공기(비-모세관) 및 물(모세관) 보유력은 식물에게 이상적인 성장 조건을 제공한다. 산소가 없으면 뿌리가 성장하지 못하고 물 또는 미네랄을 흡수할 수 없기 때문에, 공기층의 용적은 일반적으로 뿌리계 및 식물에 중요하다. 뿌리에 더 많은 산소가 공급될수록, 식물이 당을 식물 성장을 위한 에너지로 전환시키는 데 더욱 효율적이다. 유사하게, 성장 배지의 충분한 수분 보유는 뿌리가 광합성, 뿌리 성장, 및 과포화되지 않고 성장하는 식물에 의한 물의 효율적인 흡수를 위해 적절한 양의 물에 접하는 것을 보장하도록 하는 데 중요하다. 그러나, 종래의 멀치 조성물 또는 성장 혼합물은 보통 균형 잡힌 공기 및 물 보유를 달성하지 못하는데, 통상적으로 물 보유의 부피%가 증가하면 공기 보유가 손실되고 그 반대도 성립하기 때문이다.30.5 x 30.5 x 30.5 cm(12 x 12 x 12 인치) 치수의 용기에서 측정된 본 발명의 멀치 조성물 또는 성장 배지는, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 부피를 기준으로 각각 약 25 내지 60 부피%, 바람직하게는 각각 약 43 내지 56 부피%, 더욱 바람직하게는 각각 약 48 내지 49 부피%로 균형 잡힌 공기 보유력 및 보수력을 유리하게 제공할 수 있다. 공기 보유력 및 보수력은 30.5 x 30.5 x 30.5 cm(12 x 12 x 12 인치) 용기에서 측정될 경우, 각각 제한 없이 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 부피 중 약 20 부피% 이상, 25 부피% 이상, 30 부피% 이상, 35 부피% 이상, 40 부피% 이상, 45 부피% 이상, 50 부피% 이상, 55 부피% 이상, 60 부피% 이상, 또는 65 부피% 이상일 수 있다.
본 출원에서 지칭되는 물 및 공기 보유력은 본 출원에 전문이 참조로 포함된 문헌["Procedures for Determining Physical Properties of Horticultural Substrates Using the NCSU Porometer by Horticultural Substrates Laboratory," Department of Horticultural Science, North Carolina State University in Raleigh, North Carolina]에 따라 측정된다. 보수력은, 성장 배지가 포화되고 배출되도록 한 후, 물로 충전되는 기질의 부피 퍼센트를 측정하는 용기 용량(Container Capacity) 시험에 의해 측정된다. 이것은 성장 배지가 보유할 수 있는 물의 최대량이다. 배수는 기질의 높이에 영향을 받으며; 따라서, 이 특성은 용기 크기에 따라 달라진다. 용기가 높을수록 더 많은 배수를 일으키고 기질이 물을 보유하는 용량은 줄어든다. 산소 보유력은, 성장 배지가 포화되고 배출되도록 한 후, 공기로 채워지는 기질의 부피 퍼센트로서 측정된다. 이것은 재료가 가질 수 있는 공기의 최소량이다. 이것은 용기 용량과 반대로 용기 높이에 의해 영향을 받으며; 즉 용기가 높을수록 배수량이 많아지고 따라서 공기층이 많아진다.
보수력 및 공기 보유력의 총합은 주어진 밀도 및 수분 함량에 대한 총 기공률과 동등하다. 총 기공률은 기공의 총 부피로 정의되며, 기공 또는 구멍으로 이루어진 기질의 부피 퍼센트와 관련이 있다. 이것은 기질내 물 및 에어레이션을 제공하는 부피 분율이다. 총 기공률 + 고형분 퍼센트 = 100%. 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 기공률은 약 88 내지 약 99 부피%, 약 91 내지 약 98 부피%, 약 93 내지 약 97 부피%, 약 94 내지 약 96 부피%일 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 기공률은 약 88 부피% 이상, 91 부피% 이상, 93 부피% 이상, 95 부피% 이상, 97 부피% 이상, 99 부피% 이상일 수 있다.
멀치 조성물 또는 성장 배지의 보수력(WHC)은, 수압식 식목을 위한 섬유 멀치의 보수력을 결정하는 표준 시험 방법인 ASTM D7367-14에 의해서도 측정될 수 있다. ASTM D7367-14에 따르면, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 보수력(WHC)은 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 400 내지 약 1000 중량%, 약 500 내지 1000 중량%, 약 600 내지 900 중량%일 수 있다.
또한 대안적으로, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 공기 보유력은, 멀치 조성물 또는 성장 배지에서 일단 성장한 식물에게 이용 가능한 물의 양에 초점을 맞추는 물 보유 곡선 비교에 기초하여 평가할 수 있다. 기질, 토양-기재 기질 및 무-토양 기질 둘 모두는, 입자 및 기공 크기 분석에 기초하여 균일, 양호 또는 격차(gap) 등급 중 하나로 구분할 수 있다. 균일 등급의 기질은 유사한 직경의 입자 및 기공을 포함한다. 균일 기질의 예는 모래일 수 있다. 양호 등급의 기질은 다양한 크기의 입자 및 기공을 포함하나, 거대 입자로부터 미세 입자까지의 일정한 점진적 단계(gradation)를 포함한다. 양호 등급의 기질에서, 기공 공간은 또한 거대와 미세 사이의 범위에 있다. 양호 등급의 기질은, 예를 들어 미사질 양토(silt loam)이다. 다른 한편으로, 격차 등급의 기질은 거대 입자 및 미세 입자를 포함하나 중간 크기의 입자가 결여되어 있다. 따라서 격차 등급 기질의 기공은 거대 또는 미세 중 어느 하나이고, 중간 또는 중간-크기 입자의 격차가 존재한다. 격차 등급의 기질의 예는 나무껍질이다.
거대 입자는 직경이 2.35 mm 초과인 입자이고, 중간-크기 입자는 0.71 mm와 2.35 mm의 직경을 가지며, 미소 또는 미세 입자는 0.71mm 미만의 직경을 가진다. 입자 사이에 생성된 기공 공동은 입자 크기에 따라 달라진다. 입자가 클수록 입자 사이의 기공이 커진다. 입자 및 기공의 크기 분포가 기질 내에서의 물의 이동 방식에 영향을 준다. 중간 크기의 기공이 부재할 때, 물은 거대 기공과 미소 기공 사이에서 용이하게 이동하지 않는다. 따라서 중간 크기의 기공이 없으면 수리 전도성 (hydraulic conductivity)가 파괴될 수 있다. 물은 거대 기공으로부터 미소 기공 쪽으로 여전히 이동할 수 있지만, 직접적인 물 흐름 대신 증기상 수송을 통해 이동한다. 최적의 성장 기질은 거대, 중간-크기 및 미소 입자 및 기공을 가지는 양호 등급의 기질이다. 양호 등급의 기질은 수리 전도도를 유지할 수 있어서, 식물이 이용 가능한 물을 최대화하는 데 유리하다. 따라서, 양호 등급의 기질에서 점진적인 입자 분포는 거대 기공으로부터 미소 기공쪽으로 물의 연속적 이동을 허용한다.
멀치 조성물 또는 성장 배지는 수리 전도도를 유지하고 식물에게 이용 가능한 물을 높은 퍼센트로 공급하는 양호 등급의 기질을 나타내지만, 다른 양호 등급의 기질과는 달리, 성장 배지는 높은 기공률도 유지한다. 성장 배지는 하나 이상의 결함, 예컨대 중간 크기 입자의 결여를 해결하기 위해 그 자체로, 또는 다른 기질의 충전제로서 사용될 수 있다. 성장 배지는 기공 공간의 막힘이 없이 다른 기질의 입자 사이의 공간을 채울 수 있다. 성장 배지의 첨가는 기질 내 중간 기공 및 미소 기공의 부피를 증가시킬 수 있고, 기질의 밀도를 감소시키면서 기공률 및 이용 가능한 물을 증가시킬 수 있다.
하기의 표 2 내지 4는 다양한 기질 및 성장 배지(GM) 중 입자 분포의 비교를 제공한다. 전체 나무 기질(WTS)은 소나무, 소나무 껍질 및 해머 밀링으로 가공된 침엽을 함유하는 소나무 기질을 지칭한다. 소나무 기질(PTS)은 해머 밀링으로 가공된 소나무 목재 칩을 포함하는 기질을 지칭한다.
기질의 유형
[100 부피%]		 GM 토탄 펄라이트 나무껍질
체
[메시/
μm]		 입자 범위 [mm] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%]
¼"/6300 > 6.3 0.3 8.9 0.0 25.2
#4/4750 4.75-6.2 0.1 6.1 2.0 9.6
#8/2360 2.36-4.74 12.4 17.8 52.8 28.1
#16/1180 1.18-2.35 23.8 18.1 23.9 16.7
#25/710 0.71-1.17 24.2 20.1 8.8 11.0
#50/300 0.3-
0.7		 21.5 20.2 11.8 9.2
#100/150 0.15-0.29 10.3 6.9 0.8 0.2
Pan/<150 < 0.15 7.3 1.9 0.0 0.0
(표 2는 100 부피/중량%의 1가지 유형의 기질 또는 성장 배지를 함유하는 기질 및 성장 배지 중 기질 입자 분포)
적어도 하나의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 70 내지 96 중량/부피%는 4750 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 다른 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 70 내지 96 중량/부피%는 4750 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 64 내지 96 중량/부피%는 4750 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 하나 이상의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 62.3 내지 79.5 중량/부피%는 4750 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 90 내지 99 중량/부피%는 4750 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 또한 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 90 내지 95 중량/부피%는 4750 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다.하나 이상의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 70 내지 96 중량/부피%는 2360 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 다른 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 70 내지 96 중량/부피%는 2360 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 64 내지 96 중량/부피%는 2360 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 하나 이상의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 62.3 내지 79.5 중량/부피%는 2360 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 77 내지 96 중량/부피%는 2360 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 80 내지 90 중량/부피%는 2360 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다. 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 56 내지 86 중량/부피%는 2360 μm 이하이고 150 μm 이상의 입자 크기를 가진다.
하나 이상의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 40 내지 80 중량/부피%는 710 μm 이상이고 1180 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 36 내지 86 중량/부피%는 710 μm 이상이고 1180 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 하나 이상의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 39 내지 70 중량/부피%는 710 μm 이상이고 1180 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 40 내지 55 중량/부피%는 710 μm 이상이고 1180 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 또한 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 45 내지 50 중량/부피%는 710 μm 이상이고 1180 μm 이하의 입자 크기를 가진다.
하나 이상의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 10.1 내지 25.0 중량/부피%는 2360 μm 이상이고 4750 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 4.0 내지 31.0 중량/부피%는 2360 μm 이상이고 4750 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 하나 이상의 구현예에서, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 12.5 내지 20.5 중량/부피%는 2360 μm 이상이고 4750 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 10.0 내지 23.5 중량/부피%는 2360 μm 이상이고 4750 μm 이하의 입자 크기를 가진다. 또한 대안적으로, 성장 배지의 총 중량/부피 중 약 12.0 내지 23.0 중량/부피%는 2360 μm 이상이고 4750 μm 이하의 입자 크기를 가진다.
기질의 유형
[100 부피%]		 코이어 WTS PTS
체
[메시/
μm]		 입자 범위 [mm] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%]
¼"/6300 > 6.3 0.0 0.0 35.8
#4/4750 4.75-6.2 0.2 0.2 17.1
#8/2360 2.36-4.74 6.6 14.0 27.8
#16/1180 1.18-2.35 24.6 42.0 12.3
#25/710 0.71-1.17 26.2 24.2 5.2
#50/300 0.3-
0.7		 40.0 14.9 1.7
#100/150 0.15-0.29 1.9 4.1 0.1
Pan/<150 < 0.15 0.5 0.7 0.0
(표 3은 100 부피%의 1가지 유형의 기질을 함유하는 기질 중 기질 입자 분포)
기질의 유형 50 부피% 토탄, 50 부피% GM 70 부피% 토탄, 30 부피% GM 80 부피%
나무껍질, 20 부피% GM		 80 부피%
토탄, 20 부피% 펄라이트		 70 부피% 토탄, 30 부피% WTS 70 부피%
토탄, 30 부피% PTS
체
[메시/
μm]		 입자 범위 [mm] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%] 입자 분포 [%]
¼"/6300 > 6.3 0.6 1.1 8.4 1.75 0.5 21.0
#4/4750 4.75-6.2 2.4 1.7 7.7 2.1 1.0 10.1
#8/2360 2.36-4.74 6.6 9.6 24.8 15.0 10.0 16.3
#16/1180 1.18-2.35 14.4 12.2 20.8 12.3 18.9 10.6
#25/710 0.71-1.17 27.9 17.2 13.3 15.2 16.9 10.4
#50/300 0.3-
0.7		 30.5 30.6 17.5 35.3 28.9 18.8
#100/150 0.15-0.29 11.2 20.2 6.9 14.9 18.2 8.9
Pan/<150 < 0.15 6.6 7.4 0.5 3.5 5.5 4.0
(표 4는 성장 배지, 펄라이트, WTS 또는 PTS 중 어느 하나가 첨가된 기질 중 기질 입자 분포)
다양한 기질 및 성장 배지의 이용 가능한 물을 Hyprop을 사용하여 평가하였다. Hyprop은 샘플 재료 중 수분 특성 곡선을 생성할 수 있는 모듈식 랩 기기이며 샘플 재료의 불포화 수리 전도도를 결정한다. Hyprop은 기질 내 수리 전도도의 손실을 측정한다. Pertassek, T., A. Peters와 W. Durner(2015)에 따르면, "이 방법은, 토양 수압식 기능을 유도하기 위해, 증발에 의한 건조 과정 동안 샘플의 중량 변화 및 샘플의 매트릭 포텐셜 측정을 이용한다." 각각의 샘플이 건조되면 샘플 내 물은, 기질의 입도(grading)의 격차 때문에 물이 더 이상 용이하게 이동할 수 없을 때까지, 더 큰 기공으로부터 더 작은 기공 쪽으로 연속적으로 이동한다. 이 시점에서 Hyprop은 불포화 수리 전도도를 측정하기 시작한다.시험 동안, 250 cm3　코어/샘플링 링을 기질 1 내지 5와 함께 공지의 밀도로 패킹하고 지하-관개를 허용하였다. Hyprop 유닛 및 2개의 토양수분장력계 (tensiometer)를 2개의 상이한 길이에서 탈기수로 채우고, 패킹된 코어에 삽입하였다. 각각의 코어+Hyprop을 저울에 놓고, 각각의 샘플이 건조됨에 따라 이용 가능한 물을 모니터하였다. 모니터링 동안, 소프트웨어가 장착된 컴퓨터는 각각의 샘플에 대해 수천 개의 측정을 수집하였다. 수집된 데이터 포인트에 기초하여, 소프트웨어는 물 방출 곡선과 각각의 샘플에 대한 불포화 수리 전도도(UHC)의 포인트를 생성하였다. UHC는, 식물이 물 스트레스를 겪기 시작하는 포인트를 나타낸다.
하기의 표 5, 그리고 도 9(샘플 번호 1 내지 3) 및 도 10(샘플 번호 4 및 5)은 상이한 기질에 대한 Hyprop 측정 결과를 나타낸다. 1 pF에서의 용적 수분 함량(VWC)은, 용기 용량 또는 기질내 보수력에 대하여 일반적으로 허용되는 임계값이다. UHC 브레이크는 각각의 기질에서 수리 전도성이 파괴되는 특정 용적 수분 함량과 관련이 있다. 따라서 UHC 브레이크는 각각의 기질에 대해, 이용 가능한 물을 식물에게 제공하는 것과 관련하여 기질이 최적 미만으로 실행되기 시작되는 시점을 나타낸다. 이용 가능한 물은 1 pF에서의 VWC와 UHC 브레이크의 VWC의 차이이다.
샘플 번호 기질의 유형 1 pF에서의 용적 수분 함량 [%] UHC 브레이크 (pF) UHC 브레이크에서의 용적 수분 함량[%] 이용 가능한 물 [%]
1 70 부피% 토탄, 30 부피% GM 81.77 1.99 36.24 45.53
2 70 부피% 토탄, 30 부피% PTS 78.40 1.84 48.28 30.12
3 70 부피% 토탄, 30 부피% WTS 79.30 1.76 43.27 36.03
4 80 부피% 토탄, 20 부피% 펄라이트 71.51 1.91 32.99 38.52
5 80 부피% 토탄, 20 부피% 펄라이트 74.57 2.07 34.29 40.28
(위 표 5는 Hyprop 시험 결과임)
추가의 시험을 4가지의 상이한 샘플에 대해 수행하였으며, 각각의 샘플은 80 부피%의 토탄, 및 펄라이트, 질석, 코이어, 또는 성장 배지(GM)를 각각 첨가하여 형성된 잔류물을 함유하였다. 시험은, 이용 가능한 물에 대한 데이터를 평가하는 또 다른 방법론, 구체적으로 압력 플레이트 시험을 포함하였다. 각각의 샘플에 대해, 6-인치 실린더를 재료로 채운 후 수조에서 24시간 동안 포화시켰다. 실린더를, 배수시키지 않고 수조에서 꺼내고 칭량하여 포화 벌크 밀도를 계산하였다. 실린더를 2시간 동안 자유롭게 배수시키고 다시 칭량하였다. 각각의 샘플을 오븐에 넣고 24시간 동안 건조시킨 후 재칭량하였다. 실린더의 알려진 부피, 보수력, 공기층 및 고형물과 함께 측정된 값을 용기 중 부피 퍼센트로 계산하였다. 상이한 압력에서 이용 가능한 물을 결정하기 위해, 실린더가 압력 포트에서 2 센티바(2,000 Pa)의 압력 하에 24시간 동안 놓여진 후 칭량된 것을 제외하고는 유사한 방식으로, 각각의 샘플에 대해 더 작은 실린더(압력 코어)를 사용하였다. 6-인치 실린더에서 결정된 기공률과 함께 측정된 값을 사용하여 특정 압력에서의 이용 가능한 물을 결정하였다. 측정은 10 센티바(10,000 Pa) 및 50 센티바(50,000 Pa) 값에 대해 24시간 간격으로 반복되었다. 즉시 이용 가능한 물은, 2 센티바(2,000 Pa)과 50 센티바 (50,000 Pa) 사이의 용적 수분 함량이다. 잠재적으로 이용 가능한 물은, 50 센티바 (50,000 Pa)의 압력에서 기질에 보유된 물의 50%를 다시 첨가한 후의 이용 가능한 물의 양과 관련된다. 이용 가능한 물의 개선은, 토탄이 GM 대 펄라이트, 질석, 및 코코 피스(coco pith)로 20% 포함 비율로 변경될 때 이용 가능한 물이 얼마나 많은지를 나타낸다.
기질의 유형 총 기공률 [%] 용기 수분 용량 [%] 공기층 [%] 이용 가능한 물 [%] 잠재적으로 이용 가능한 물 [%] 이용 가능한 물 개선 [%]
80 부피% 토탄, 20 부피% 펄라이트 85.2 65.5 19.7 32.9 49.2 10
80 부피% 토탄, 20 부피% 질석 85.1 67.1 17.9 30.3 48.7 19.5
80 부피% 토탄, 20 부피% 코코 피스 86.3 68.6 17.7 26.5 47.6 36.6
80 부피% 토탄, 20 부피% GM 89.3 67.6 21.6 36.2 51.9 -
(표 6은 80 부피%의 토탄 및 20 부피%의 대체물을 함유하는 기질에 대한, 압력 플레이트 시험에 의해 측정된 시험 데이터임).
다른 기질에 비하면, 상기에 기재된 방법에 의해 가압 용기에서 가공된 성장 배지는 더 얇은 그리고 더 긴 섬유를 가지며, 하기의 표 7에 보여지는 바와 같이 더 높은 표면적 비율, 훨씬 낮은 밀도 및 더 작은 중앙(median) 입경을 가진다. 표면적 비율은 다음 식: 10/중앙 입경/건조 벌크 밀도를 의미한다. 낮은 밀도에서의 중앙 입경이 작을수록 입자의 더 높은 표면적과 동일하다. 본원에 기재된 성장 배지 제조 방법 때문에, 성장 배지 성분을 갖는 리그닌이 용융되고 결과적인 섬유는 다른 배지와 비교하여 다르게 형성된다. 예를 들어, 코이어 입자는 일반적으로 성장 배지 섬유보다 더 작은 종횡비(aspect ratio)를 가지는 구형이다. 나무껍질 입자 및 펄라이트는 일반적으로 원통형이다. 토탄, PTS, 및 WTS 입자는 코이어, 나무껍질, 및 펄라이트보다 더 길지만, 성장 배지 섬유보다는 더 넓고 더 짧다. 예시적인 입자 및 섬유가 도 1a 내지 도 8b에 나타나 있다.
기질의 유형
[100 부피%]		 GM 토탄 펄라이트 나무껍질 코이어 PTS WTS
중앙 입자 직경 [mm] 0.92 1.24 2.57 3.45 0.84 5.00 1.35
건조 벌크 밀도 [kg/l] 0.02 0.08 0.06 0.19 0.09 0.13 0.14
표면적 비율 549.1 106.4 65.4 15.4 127.4 15.3 54.2
(표 7은 다양한 기질 및 성장 배지의 중앙 입경, 건조 벌크 밀도 및 표면적 비율. 건조 벌크 밀도는 다음 치수의 용기를 사용하여 평가함: 30.5 x 30.5 x 30.5 cm(12 x 12 x 12 인치)임).
또한, 섬유의 평균 길이 대 폭 비율은 하기의 표 8에 입증된 바와 같이 다른 기질에서보다 성장 배지에서 현저히 더 크다. 물은 섬유의 길이를 따라 표면 장력에 의해 보유되므로, 섬유가 길수록, 기질에 의해 더 많은 물이 보유될 수 있다. 성장 배지는 다른 기질보다 길이 대 폭 비율이 더 큰 섬유를 가지므로, 성장 배지는 더 높은 이용 가능한 물을 가지며 더 빠른 방식으로 식물 분형근(root ball)을 발달시킬 수 있다. 또한, 성장 배지의 긴 섬유는 식물 재배 용기에서 기질의 강화를 제공한다. 용기 식물은 용기로부터 성공적으로 제거될 수 있고 기질이 뿌리로부터 떨어져 나가지 않으면 판매될 수 있으므로, 성장 배지를 기질로 사용하거나 상이한 기질에 대한 충전제로 사용하면 식물의 생육을 증가시켜 작물의 회전이 더 빨라진다.
기질의 유형
[100 부피%]		 체 #16/1180 μm 체 #50/300 μm
1.18-2.36 mm 입자 범위 0.30-0.71 mm 입자 범위
평균 길이 대 폭 비율 범위 평균 길이 대 폭 비율 범위
낮은 값 높은 값 낮은 값 높은 값
GM 14.899 : 1 30.602 : 1 39.615 : 1 55.507 : 1
토탄 1.463 : 1 2.010 : 1 3.498 : 1 6.323 : 1
펄라이트 1.070 : 1 1.133 : 1 1 : 1 1.260 : 1
나무껍질 1.255 : 1 1.520 : 1 1.702 : 1 2.019 : 1
코이어 1.720 : 1 1.840 : 1 1.051 : 1 1.349 : 1
PTS 7.260 : 1 7.392 : 1 2.543 : 1 14.497 : 1
WTS 1.805 : 1 4.368 : 1 4.942 : 1 13.329 : 1
(표 8은 다양한 기질 및 성장 배지 중 체 #16 및 #50 내 입자의 평균 길이 대 폭 비율임)
적어도 약 하나의 구현예에서, 성장 배지의 약 10 내지 80 중량%는, 종횡비로도 지칭되는 평균 길이 대 폭 비율이 14:1 내지 31:1인 섬유를 가진다. 대안적인 구현예에서, 성장 배지의 적어도 약 20 내지 70 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 14:1 내지 31:1인 섬유를 가진다. 또 다른 구현예에서, 성장 배지의 약 30 내지 60 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 14:1 내지 31:1인 섬유를 가진다. 대안적으로, 성장 배지의 적어도 약 40 내지 50 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 14:1 내지 31:1인 섬유를 가진다. 또한 대안적으로, 성장 배지의 약 15 내지 40 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 14:1 내지 31:1인 섬유를 가진다. 다른 구현예에서, 성장 배지의 약 18 내지 30 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 14:1 내지 31:1인 섬유를 가진다.적어도 하나의 구현예에서, 성장 배지의 약 10 내지 80 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 39:1 내지 56:1인 섬유를 가진다. 대안적인 구현예에서, 성장 배지의 약 20 내지 70 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 39:1 내지 56:1인 섬유를 가진다. 또 다른 구현예에서, 성장 배지의 약 30 내지 60 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 39:1 내지 56:1인 섬유를 가진다. 대안적으로, 성장 배지의 약 40 내지 50 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 39:1 내지 56:1인 섬유를 가진다. 또한 대안적으로, 성장 배지의 적어도 약 15 내지 40 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 39:1 내지 56:1인 섬유를 가진다. 다른 구현예에서, 성장 배지의 약 18 내지 30 중량%는 평균 길이 대 폭 비율이 39:1 내지 56:1인 섬유를 가진다.
성장 배지 섬유의 적어도 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 중량%는 체 #16에서 8:1, 9:1, 10:1, 14:1, 15:1, 18:1, 20:1, 22:1, 25:1, 18:1, 30:1 이상의 평균 길이 대 폭 종횡비를 가진다. 성장 배지 섬유의 약 10 내지 80, 20 내지 70, 30 내지 60, 40 내지 50 중량%는 체 #16에서 8:1, 9:1, 10:1, 14:1, 15:1, 18:1, 20:1, 22:1, 25:1, 18:1, 30:1 이상의 종횡비를 가진다.
성장 배지 섬유의 적어도 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 중량%는 체 #50에서 16:1, 18:1, 20:1, 22:1, 24:1, 26:1, 28:1, 30:1, 32:1, 33:1, 34:1, 36:1, 38:1, 39:1, 40:1, 42:1, 44:1, 46:1, 48:1, 50:1, 52:1, 55:1 이상의 평균 길이 대 폭 종횡비를 가진다. 성장 배지 섬유의 약 10 내지 80, 20 내지 70, 30 내지 60, 40 내지 50 중량%는 체 #50에서 16:1, 18:1, 20:1, 22:1, 24:1, 26:1, 28:1, 30:1, 32:1, 33:1, 34:1, 36:1, 38:1, 39:1, 40:1, 42:1, 44:1, 46:1, 48:1, 50:1, 52:1, 55:1 이상의 종횡비를 가진다.
성장 배지 섬유의 적어도 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 부피%는 체 #16에서 8:1, 9:1, 10:1, 15:1, 18:1, 20:1, 22:1, 25:1, 18:1, 30:1 이상의 평균 길이 대 폭 종횡비를 가진다. 성장 배지 섬유의 약 10 내지 80, 20 내지 70, 30 내지 60, 40 내지 50 부피%는 체 #16에서 8:1, 9:1, 10:1, 15:1, 18:1, 20:1, 22:1, 25:1, 18:1, 30:1 이상의 종횡비를 가진다.
성장 배지 섬유의 적어도 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90 부피%는 체 #50에서 16:1, 18:1, 20:1, 22:1, 24:1, 26:1, 28:1, 30:1, 32:1, 33:1, 34:1, 36:1, 38:1, 39:1, 40:1, 42:1, 44:1, 46:1, 48:1, 50:1, 52:1, 55:1 이상의 평균 길이 대 폭 종횡비를 가진다. 성장 배지 섬유의 약 10 내지 80, 20 내지 70, 30 내지 60, 40 내지 50 부피%는 체 #50에서 16:1, 18:1, 20:1, 22:1, 24:1, 26:1, 28:1, 30:1, 32:1, 33:1, 34:1, 36:1, 38:1, 39:1, 40:1, 42:1, 44:1, 46:1, 48:1, 50:1, 52:1, 55:1 이상의 종횡비를 가진다.
섬유의 총 중량을 기준으로, 섬유의 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70,75, 80, 85, 90, 95 중량%는, 체 #16에서 약 8:1 내지 35:1, 10:1 내지 30:1, 12:1 내지 28:1, 15:1 내지 25:1, 18:1 내지 23:1, 20:1 내지 22:1, 및/또는 체 #50에서 15:1 내지 60:1, 20:1 내지 55:1, 25:1 내지 50:1, 28:1 내지 45:1, 25:1: 40:1, 28:1 내지 38:1, 30:1 내지 35:1의 평균 길이 대 폭 비율을 가진다. 대안적으로, 섬유의 총 중량을 기준으로, 섬유의 적어도 약 1 내지 90, 10 내지 80, 20 내지 70, 30 내지 60, 40 내지 50 중량%는, 체 #16에서 약 8:1 내지 35:1, 10:1 내지 30:1, 12:1 내지 28:1, 15:1 내지 25:1, 18:1 내지 23:1, 20:1 내지 22:1, 및/또는 체 #50에서 15:1 내지 60:1, 20:1 내지 55:1, 25:1 내지 50:1, 28:1 내지 45:1, 25:1 : 40:1, 28:1 내지 38:1, 30:1 내지 35:1의 평균 길이 대 폭 비율을 가진다.
섬유의 총 부피를 기준으로, 섬유의 적어도 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70,75, 80, 85, 90, 95 부피%는, 체 #16에서 약 8:1 내지 35:1, 10:1 내지 30:1, 12:1 내지 28:1, 15:1 내지 25:1, 18:1 내지 23:1, 20:1 내지 22:1, 9:1 내지 50:1, 13.5:1 내지 34:1, 14:1 내지 32:1, 및/또는 체 #50에서 15:1 내지 60:1, 20:1 내지 55:1, 25:1 내지 50:1, 28:1 내지 45:1, 25:1, 40:1, 28:1 내지 38:1, 30:1 내지 35:1, 30:1 내지 70:1, 37:1 내지 62:1, 38:1 내지 60:1의 평균 길이 대 부피 비율을 가진다. 대안적으로, 섬유의 총 부피를 기준으로, 섬유의 약 1 내지 90, 10 내지 80, 20 내지 70, 30 내지 60, 40 내지 50 부피%는, 체 #16에서 약 8:1 내지 35:1, 10:1 내지 30:1, 12:1 내지 28:1, 15:1 내지 25:1, 18:1 내지 23:1, 20:1 내지 22:1, 및/또는 체 #50에서 15:1 내지 60:1, 20:1 내지 55:1, 25:1 내지 50:1, 28:1 내지 45:1, 25:1 내지 40:1, 28:1 내지 38:1, 30:1 내지 35:1의 평균 길이 대 폭 비율을 가진다.
본 발명의 멀치 조성물 또는 성장 배지의 추가의 이점은, 선행 기술의 기질과 비교할 때 더 낮은 건조 벌크 밀도 및 습윤 벌크 밀도이다. 고밀도는 멀치 조성물 또는 성장 기질에 운송 한계를 부여할 수 있는데, 이러한 기질은 운송에 가능한 부피 한계에 도달하기 전에 중량 한계에 도달할 수 있기 때문이다. 더 높은 밀도의 배지와 비교할 때, 본 발명의 멀치 조성물 또는 성장 배지의 더 낮은 습윤 및 건조 벌크 밀도는 최종 사용자에게 같은 중량으로 더 큰 부피의 멀치 조성물 또는 성장 배지를 제공한다. 본 발명의 저밀도 멀치 조성물 또는 성장 배지는 선행 기술의 멀치 또는 성장 배지에 성분으로서 첨가되어, 선행 기술의 단독 배지에 비해 운송비를 약 5% 이상, 10% 이상, 15% 이상, 또는 20% 이상 낮출 수 있다. 또한, 소비자는 중량이 더 낮기 때문에 본 발명의 성장 배지를 구입하고 이용하는 것이 더 용이하다는 것을 알 수 있다. 성장 배지의 건조 벌크 밀도는 선호도가 증가하는 순서대로, 약 6 lb/ft3(96.11 kg/m3) 이하, 4 lb/ft3(64.07 kg/m3) 이하, 3 lb/ft3(48.06 kg/m3) 이하, 또는 2 lb/ft3(32.04 kg/m3) 이하일 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지의 건조 벌크 밀도는 약 1.5 lb/ft3(24.03 kg/m3) 내지 약 6 lb/ft3(96.11 kg/m3), 약 2 lb/ft3(32.04 kg/m3) 내지 약 4 lb/ft3(64.07 kg/m3), 약 2.2 lb/ft3 (35.24 kg/m3) 내지 약 2.6 lb/ft3(41.65 kg/m3)일 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지의 습윤 벌크 밀도는 선호도가 증가하는 순서대로, 약 15 lb/ft3(240.28 kg/m3) 이하, 10 lb/ft3(160.18 kg/m3) 이하, 8 lb/ft3(128.15 kg/m3) 이하, 6 lb/ft3(96.11 kg/m3) 이하, 4 lb/ft3(64.07 kg/m3) 이하, 3 lb/ft3(48.06 kg/m3) 이하, 또는 2 lb/ft3(32.04 kg/m3) 이하일 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지의 습윤 벌크 밀도는 약 1 lb/ft3(16.02 kg/m3) 내지 약 20 lb/ft3(320.37 kg/m3), 약 2.2 lb/ft3 (35.24 kg/m3) 내지 약 10 lb/ft3(160.18 kg/m3), 약 2.4 lb/ft3(38.44 kg/m3) 내지 약 15 lb/ft3(240.28 kg/m3), 약 2.6 lb/ft3(41.65 kg/m3) 내지 10 lb/ft3 (160.18 kg/m3), 약 2.8 lb/ft3(44.85 kg/m3) 내지 약 7 lb/ft3(112.13 kg/m3), 약 3.0 lb/ft3 (48.06 kg/m3) 내지 약 5 lb/ft3(80.09 kg/m3)일 수 있다.
하기의 표 9는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 80%의 목재 성분 및 약 20%의 목피를 포함하는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 한 구현예, 그리고 100%의 소나무 목재 섬유를 포함하는 또 다른 구현예에 대한 시험 결과를 선행 기술의 성장 배지와 비교하여 예시한다.
멀치/성장 배지 공기층의 부피
[부피%]		 공기층의 부피 - 범위
[부피%]		 건조 벌크 밀도 습윤 벌크 밀도 수분 함량
[%]
[lb/ft3] [kg/m3] [lb/ft3] [kg/m3]
본 발명의 멀치/성장 배지 (80% 목재, 20% 나무껍질) 30.25
 25 - 75 2.37 37.96 2.83 45.33 90.99
본 발명의 멀치/성장 배지 (100% 소나무 목재 섬유) 44.53 25 - 75 2.20 35.24 2.49 39.89 89.80
물이끼 토탄 10.22 5 - 25 4.25 68.08 12.04 192.86 85.78
3/8" 해머밀링된 나무껍질 24.00 20 - 45 9.64 154.42 23.82 381.56 75.99
리트루더 가공된 나무껍질 14.69 - 7.46 119.50 19.85 317.49 84.56
코이어 블록 섬유 15.36 - 4.42 70.80 32.55 521.40 89.33
(표 9는 멀치/성장 배지 특성임)
표 9의 데이터는 본 출원에 전문이 참조로 포함되는 문헌["Procedures for Determining Physical Properties of Horticultural Substrates Using the NCSU Porometer by Horticultural Substrates Laboratory," Department of Horticultural Science, North Carolina State University in Raleigh, North Carolina]을 이용하여 JR Peters Laboratory(미국 펜실베이니아 주 앨런타운 소재)에서 수집하였다.표 9에서 공기층의 부피 퍼센트는, 재료가 포화되고 배수되도록 된 후 공기로 채워지는 기질의 부피 퍼센트로서 측정된 전술된 공기 보유력을 지칭한다. 이는 재료가 가질 공기의 최소량이다. NCSU 포로미터를 사용한 분석을 3 x 3 인치(7.6 x 7.6 cm) 알루미늄 실린더 중 28.3 인치3(463.8 cm3) 샘플 상에서 수행하였다.
표 9의 벌크 밀도는 건조 고형물의 질량 대 기질의 벌크 부피의 비율을 의미한다. 벌크 부피는 고형물 및 기공 공간의 부피를 포함한다. 질량은 패킹된 중심부(core)를 221℉(105℃)에서 일정 중량까지 건조시킨 후에 결정되고, 부피는 실린더 내 샘플의 부피이다.
표 9의 수분 함량은 습윤 질량을 기준으로 샘플 내 발견되는 수분 퍼센트를 의미한다. 이는: [(습윤 중량 - 건조 중량)/습윤 중량] X 100으로 계산한다. 이는 특정 샘플이 얼마나 많은 물로 구성되었는지를 나타낸다.
표 10은 본 발명의 2가지 구현예, 구체적으로, 멀치 조성물 또는 성장 배지의 총 중량을 기준으로, 약 80% 목재 성분 및 약 20% 목피를 포함하는 멀치 조성물 또는 성장 배지의 하나의 구현예, 그리고 100% 소나무 목재 섬유를 포함하는 또 다른 구현예와 선행 기술의 성장 배지의 비교를 제공한다. 표 7의 느슨한(loose) 벌크 밀도 데이터는, 오프너에 의해 및/또는 특정 종류의 멀치 조성물 또는 성장 배지를 위해 권장된 방법을 사용하여 멀치 조성물 또는 성장 배지를 팽창시킨 후, 멀치 조성물 또는 성장 배지를 30.5 x 30.5 x 30.5 cm(12 x 12 x 12 인치)의 용기 내로 패킹함으로써 얻어졌다.
멀치/성장 배지 멀치/성장 배지의 수분 함량을 포함한 팽창 벌크 밀도 순 건조 중량 팽창 벌크 밀도
[lb/ft3] [kg/m3] [lb/ft3] [kg/m3]
본 발명의 멀치/성장 배지 (80% 목재, 20% 나무껍질) 1.2 - 1.75 19.22 - 28.03 0.9 - 1.35 14.42 - 21.62
본 발명의 멀치/성장 배지 (100% 소나무 목재 섬유) 1.0 - 1.65 16.02 - 26.43 0.75 - 1.25 12.01 - 20.02
물이끼 토탄 9.0 - 12.5 144.17 - 200.23 5.0 - 6.85 80.09 - 109.73
3/8" 해머밀링된 퇴비화된 소나무 껍질 23 - 33 368.43 - 528.61 11.0 - 17.5 176.20 - 280.32
3/8" 해머밀링된 고령 소나무 껍질 15 - 20 240.28 - 320.37 7.5 - 10 120.14 - 160.19
(표 10은 느슨한 벌크 밀도임)
표 11은 멀치 또는 성장 배지의 섬유의 크기 분류를 제공하며; 다양한 크기의 체를 통과하는 재료의 중량%뿐만 아니라 밀도, WHC, 및 총 기공률도 제공된다. 총 기공률은 위에 참조된 바와 같이 문헌["Procedures for Determining Physical Properties of Horticultural Substrates Using the NCSU Porometer by Horticultural Substrates Laboratory"]의 포로미터 시험법으로 측정하였다.
재료: 　
중량% 목재 성분 /
중량% 나무껍질		 90% / 10%　　　　 70% / 30%　　　　 50% / 50%　　　　 30% / 70%　　　　 10% / 90%　　　　 입자 크기 범위






체
메시/
μm		 #8/2360
[중량%]		 15.9 26.7 21.0 8.6 4.7 4 - 25
#16/1180
[중량%]		 23.8 16.3 9.6 10.1 8.9 9 - 30
#25/710[중량%] 25.0 14.9 12.5 13.7 10.1 15 - 35
#50/300[중량%] 20.7 17.6 25.6 27.0 25.4 15 - 30
#100/150 [중량%] 10.0 13.5 15.4 21.1 20.4 6 - 15
pan/<150[중량%] 4.6 11.0 15.9 19.5 26.4 2 - 20
총 기공률 포로미터
[부피%]		 96 - 99 94 - 98 93 - 97 91 - 95 88 - 94 88 - 99
밀도 범위 [lb/ft3];[kg/m3] 1.5 - 2.0; 24 - 32 1.5 - 2.5;
24 - 40		 2.0 - 3.25;
32 - 52		 3.0 - 5.0;
48 - 80		 3.5 - 6.5;
56 - 104		 1.5 - 6.5;
24 - 104
WHC ASTM D7367-14[중량%] 825 - 925 725 - 825 625 - 725 500 - 625 400 - 500 -
(표 11은 목재 섬유 크기 분류임)
최종 제품에서의 섬유 입자의 체 크기는 US 체 크기 #8 내지 #100의 범위일 수 있으나, 다른 체 크기도 고려된다. 멀치 조성물 또는 성장 배지의 섬유 크기는 약 0.149 mm 내지 약 2.36 mm의 범위일 수 있다. 일부 목재 성분 및/또는 나무껍질은, 이들이 약 30 μm 이하 내지 약 600 μm 이상의 입자 크기를 가지는 파우더로 되는 방식으로 가공될 수 있다. 일반적으로, 섬유 크기가 작을수록 WHC가 높다.상기 표 11에서, 90 중량%의 목재 성분 및 10 중량%의 나무껍질을 가지는 조성물의 나무/나무껍질 섬유 성분 중 79.5%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다. 70 중량%의 목재 성분 및 30 중량%의 나무껍질을 가지는 조성물의 나무/나무껍질 섬유 성분 중 62.3%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다. 50 중량%의 목재 성분 및 50 중량%의 나무껍질을 가지는 조성물의 나무/나무껍질 섬유 성분 중 63.1%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다. 30 중량%의 목재 성분 및 70 중량%의 나무껍질을 가지는 조성물의 나무/나무껍질 섬유 성분 중 71.9%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다. 10 중량%의 목재 성분 및 90 중량%의 나무껍질을 가지는 조성물의 나무/나무껍질 섬유 성분 중 64.8%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다.
대안적인 구현예에서, 섬유질 목재 성분의 70 내지 90 중량%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다. 적어도 하나의 구현예에서, 섬유질 목재 성분의 55 내지 90 중량%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다. 또 다른 구현예에서, 조성물의 섬유질 목재 성분 중 63.1 내지 79.5 중량%는 2360 μm 미만이고 150 μm 초과의 입자 크기를 가진다.
섬유질 목재 성분의 약 10.1 내지 25.0 중량%는 710 μm 초과이고 1180 μm 미만의 입자 크기를 가진다. 대안적인 구현예에서, 섬유질 목재 성분의 약 12 내지 20 중량%는 710 μm 초과이고 1180 μm 미만의 입자 크기를 가진다. 또한 대안적으로, 섬유질 목재 성분의 약 15 내지 18 중량%는 710 μm 초과이고 1180 μm 미만의 입자 크기를 가진다.
150 μm 내지 2360 μm의 입자 크기를 가지는 섬유의 적어도 약 10 내지 90, 20 내지 80, 30 내지 70, 40 내지 60 중량%는 적어도 9:1 내지 55:1, 9.5:1 내지 50:1, 10:1 내지 45:1, 11:1 내지 40:1, 12:1 내지 38:1, 13:1 내지 35:1, 13.5:1 내지 34:1, 14:1 내지 33.5:1, 또는 14.5:1 내지 33:1의 평균 종횡비를 가진다.
멀치 조성물 또는 성장 배지는 또한 수압식 적용에도 사용될 수 있다. 수압식으로 적용되는 멀치 조성물 또는 성장 배지는 식생의 복원 및 침식 조절에 효과적인 해결책을 제공한다. 수압식으로 적용되는 멀치 조성물 또는 성장 배지는 종자를 보호하면서 토양에 직접 결합할 수 있어서, 종자 발아 및 식물 성장을 허용하면서 묘목 및/또는 식물을 바람, 폭우 및 기타 환경 조건으로부터 보호한다. 수압식으로 적용되는 멀치 조성물 또는 성장 배지는 정적으로 절충된 경사지의 확보, 고침식성 토양의 안정화, 식물의 천연 종의 재도입 등, 또는 이들의 조합을 위해 사용될 수 있다. 수압식으로 적용되는 멀치 조성물 또는 성장 배지는 단독으로 또는 기타 침식-조절 방법과 조합하여 사용될 수 있다. 수압식으로 적용되는 멀치 조성물 또는 성장 배지는 고속도로 프로젝트, 레크리에이션 프로젝트, 예컨대 골프 코스, 광산 매립 지역, 산업 또는 기타 적용에서 사용될 수 있다.
수압식으로 적용되는 멀치 조성물 또는 성장 배지는 1회 또는 복수 단계로 현장에 적용할 수 있다. 멀치 조성물 또는 성장 배지는 물 및 선택적인 종자, 화학적 결합제, 천연 검 및/또는 연동 인공 섬유, 및/또는 수력-분무기 또는 또 다른 적합한 장비의 탱크 내 다른 성분과 함께 혼합될 수 있다. 종자는 1개 종을 함유하거나, 자연초 또는 비-자연초, 야생화, 광엽 초본 또는 기타 바람직한 종과 같은 종의 혼합물을 포함할 수 있다. 혼합은 멀치 조성물 또는 성장 배지의 모든 섬유가 실질적으로 파괴되고 수화될 때까지 계속될 수 있다. 결합 첨가물의 적절한 점도 및 활성화가 달성될 경우, 상기 언급된 추가 성분 또는 기타 성분, 예컨대 비료, 다량영양소, 및/또는 미량영양소가 첨가될 수 있다. 수화된 멀치 조성물 또는 성장 배지는 적합한 장비, 예컨대 팬(fan)-유형 노즐을 가진 수력-분무기로부터 현장에 적용될 수 있다. 적용 직후, 멀치 조성물 또는 성장 배지는 토양에 직접 결합하고 휴면 종자에 대한 보호를 제공하고 토양 손실을 최소화하고 적용 현장에서의 빠른 식생의 수립을 돕는다.
예시적인 구현예가 상술되었으나, 이들 구현예가 본 발명의 모든 가능한 형태를 설명하는 것은 아니다. 오히려, 본 명세서에 사용된 단어는 제한하기보다는 설명하기 위한 단어이며, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 수행될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 다양하게 실시되는 구현예의 특징이 조합되어 본 발명의 추가 구현예를 형성할 수 있다.

Claims (48)

  1. 성장 혼합물로서,
    상기 성장 혼합물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 70 중량%의 섬유질 목피;
    상기 성장 혼합물의 상기 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 80 중량%의 섬유질 목재 성분; 및
    다량영양소 및 미네랄(들)을 포함하는 추가 성분(들)을 포함하며,
    상기 성장 혼합물의 상기 총 중량을 기준으로 상기 성장 혼합물의 약 10 내지 약 80 중량%는 약 14:1 내지 31:1의 평균 길이 대 폭 비율을 갖는 섬유를 포함하고 상기 성장 혼합물의 상기 총 중량을 기준으로 상기 성장 혼합물의 약 10 내지 80 중량%는 약 39:1 내지 56:1의 평균 길이 대 폭 비율을 갖는 섬유를 포함하는, 성장 혼합물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물이 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.15-0.29 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함함으로써 상기 제1 부 또는 상기 제2 부는 상기 제3 부보다 더 큰, 성장 혼합물
  3. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물이 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부 및 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부를 포함함으로써 상기 제1 및 제2 부는 집합적으로 상기 성장 혼합물의 25 중량% 이상을 형성하는, 성장 혼합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물이 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.15-0.29 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함함으로써 상기 제1 부는 상기 제3 부보다 더 큰 상기 성장 혼합물의 적어도 3 중량%인, 성장 혼합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 #16보다 더 큰 체(sieve) 크기를 갖는 입자의 30 중량% 미만을 포함하는, 성장 혼합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 약 60 내지 약 65 중량%의 섬유질 목피 및 약 35 내지 약 40 중량%의 섬유질 목재 성분을 포함하는, 성장 혼합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 약 5 내지 약 10 중량%의 섬유질 목피를 포함하는, 성장 혼합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 약 8 내지 약 15 중량%의 섬유질 목피를 포함하는, 성장 혼합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 약 45 내지 약 50 중량%의 섬유질 목재 성분을 포함하는, 성장 혼합물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 약 40 내지 약 60 중량%의 섬유질 목재 성분을 포함하는, 성장 혼합물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 상기 추가 성분의 약 1 내지 약 15 중량%를 포함하는, 성장 혼합물.
  12. 제1항에 있어서,
    미량영양소(들), 비료(들), 화학적 결합제(등), 천연 검(들), 인공 섬유(들), 토양, 또는 종자 중 적어도 하나를 더 포함하는, 성장 혼합물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 계면활성제를 더 포함하는, 성장 혼합물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 섬유질 목피는 소나무 껍질인, 성장 혼합물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 섬유질 목재 성분은 목재 칩, 목재 섬유, 또는 둘 다를 포함하는, 성장 혼합물.
  16. 성장 배지로서,
    상기 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 70 내지 약 90 중량%의 섬유질 목피;
    상기 성장 배지의 상기 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 30 중량%의 섬유질 목재 성분; 및
    다량영양소(들), 미네랄(들), 화학적 결합제(들), 연동 인공 섬유(들), 천연 검(들), 토양, 또는 계면활성제 중 적어도 하나를 포함하는 약 1 내지 약 15 중량%의 추가 성분(들)을 포함하며,
    상기 성장 배지의 상기 총 중량을 기준으로 상기 섬유의 적어도 약 10 중량%는 적어도 약 9의 평균 길이 대 폭 비율을 갖는, 성장 배지.
  17. 제16항에 있어서.
    상기 성장 배지가 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부 및 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부를 포함함으로써 상기 성장 배지는 상기 제2 부보다 적어도 약 30 중량% 더 많은 상기 제1 부를 포함하는, 성장 배지.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 성장 배지가 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.71-1.17 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함하며, 상기 제3 부는 상기 제2 부보다 상기 성장 배지의 중량%에서 더 큰, 성장 배지.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 성장 배지가 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.71-1.17 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함함으로써 상기 제1 및 제3 부는 집합적으로 상기 성장 배지의 25 중량% 이상을 형성하는, 성장 배지.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 성장 배지는 #16보다 더 큰 체(sieve) 크기를 갖는 입자의 30 중량% 미만을 포함하는, 성장 배지.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 성장 배지는 약 75 내지 약 85 중량%의 섬유질 목피 및 약 15 내지 약 25 중량%의 섬유질 목재 성분을 포함하는, 성장 배지.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 성장 배지는 상기 추가 성분의 약 10 중량% 미만을 포함하는, 성장 배지.
  23. 제16항에 있어서,
    상기 성장 배지는 상기 계면활성제를 포함하는, 성장 배지.
  24. 제16항에 있어서,
    상기 섬유질 목피는 소나무 껍질인, 성장 배지.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 섬유질 목재 성분은 목재 칩, 목재 섬유, 또는 둘 다를 포함하는, 성장 배지.
  26. 제16항에 있어서,
    상기 성장 배지는 상기 연동 인공 섬유(들)을 포함하는, 성장 배지.
  27. 제16항에 있어서,
    상기 토양은 상기 성장 배지의 상기 총 중량의 약 15 중량% 이하의 양으로 상기 성장 배지에 존재하는, 성장 배지.
  28. 성장 배지로서,
    상기 성장 배지의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 80 중량%의 섬유질 목피; 및
    상기 성장 배지의 상기 종 중량을 기준으로 약 20 내지 약 80 중량%의 섬유질 목재 성분을 포함하며,
    상기 성장 배지의 상기 총 중량을 기준으로 상기 성장 배지의 약 10 내지 약 80 중량%가 약 14:1 내지 31:1의 평균 길이 대 폭 비율을 갖는 섬유를 포함하고 상기 성장 배지의 상기 총 중량을 기준으로 상기 성장 배지의 약 10 내지 80 중량%가 약 39:1 내지 56:1의 평균 길이 대 폭 비율을 갖는 섬유를 포함함으로써 상기 성장 배지는 약 96.11 kg/m3 이하의 건조 벌크 밀도를 갖는, 성장 배지.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 성장 배지는 약 32.04 kg/m3 이하의 건조 벌크 밀도를 갖는, 성장 배지.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 성장 배지는 약 20 내지 약 40 중량%의 섬유질 목피 및 약 60 내지 약 80 중량%의 섬유질 목재 성분을 포함하는, 성장 배지.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 성장 배지가 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부 및 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부를 포함함으로써 상기 성장 배지는 상기 제2 부보다 적어도 약 30 중량% 더 많은 상기 제1 부를 포함하는, 성장 배지.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 성장 배지는 0.3-0.7 mm의입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.71-1.17 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함하며, 상기 제3 부는 상기 제2 부보다 상기 성장 배지의 중량%에서 더 큰, 성장 배지.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 성장 배지가 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.71-1.17 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함함으로써 상기 제1 및 제3 부는 집합적으로 상기 성장 배지의 25 중량% 이상을 형성하는, 성장 배지.
  34. 제28항에 있어서,
    상기 성장 배지는 #16보다 더 큰 체(sieve) 크기를 갖는 입자의 30 중량% 미만을 포함하는, 성장 배지.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 성장 배지는 상기 추가 성분의 약 15 중량% 미만을 포함하는, 성장 배지.
  36. 제28항에 있어서,
    상기 섬유질 목피는 소나무 목피를 포함하는, 성장 배지.
  37. 제28항에 있어서,
    상기 섬유질 목재 성분은 목재 칩을 포함하는, 성장 배지.
  38. 성장 혼합물로서,
    섬유질 소나무 목재 성분을 갖는 실질적으로 목피가 없는 성장 배지; 및
    인공 섬유(들)을 포함하며,
    상기 성장 혼합물의 총 중량을 기준으로 상기 성장 혼합물의 약 10 내지 약 80 중량%는 약 14:1 내지 31:1의 평균 길이 대 폭 비율을 갖는 섬유를 포함하고 상기 성장 혼합물의 상기 총 중량을 기준으로 상기 성장 혼합물의 약 10 내지 80 중량%는 약 39:1 내지 56:1의 평균 길이 대 폭 비율을 갖는 섬유를 포함하는, 성장 혼합물.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 상기 성장 혼합물의 상기 총 중량을 기준으로 상기 인공 섬유(들)의 약 1 내지 15 중량%를 포함하는, 성장 혼합물.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 상기 성장 혼합물의 상기 총 중량을 기준으로 상기 성장배지의 약 85 내지 99 중량%를 포함하는, 성장 혼합물.
  41. 제38항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 상기 성장 혼합물의 상기 총 중량을 기준으로 상기 성장 배지의 약 90 내지 95 중량%를 포함하는, 성장 혼합물.
  42. 제38항에 있어서,
    상기 성장 혼합물이 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.71-1.17 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함함으로써 상기 제1 부 또는 상기 제2 부는 상기 제3 부보다 더 큰, 성장 혼합물.
  43. 제38항에 있어서,
    상기 성장 혼합물이 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부 및 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부를 포함함으로써 상기 제1 및 제2 부는 집합적으로 상기 성장 혼합물의 25 중량% 이상을 형성하는, 성장 혼합물.
  44. 제38항에 있어서,
    상기 성장 혼합물이 0.3-0.7 mm의 입자 크기를 갖는 제1 부, 2.36-4.74 mm의 입자 크기를 갖는 제2 부, 및 0.71-1.17 mm의 입자 크기를 갖는 제3 부를 포함함으로써 상기 제1 및 제3 부 사이의 중량 차이는 5 중량% 미만인, 성장 혼합물.
  45. 제38항에 있어서,
    상기 성장 혼합물은 #50보다 더 작은 체(sieve) 크기를 갖는 입자의 30 중량% 미만을 포함하는, 성장 혼합물.
  46. 제38항에 있어서,
    상기 섬유질 소나무 목재 성분은 목재 칩을 포함하는, 성장 혼합물.
  47. 제38항에 있어서,
    상기 성장 배지는 상기 성장 배지의 상기 총 중량을 기준으로 목재 성분의 약 100 중량%를 포함하는, 성장 혼합물.
  48. 제38항에 있어서,
    상기 성장 배지는 미량영양소(들), 비료(들), 화학적 결합제(들), 천연 검(들), 인공 섬유(들), 토양, 또는 종자 중 적어도 하나를 더 포함하는, 성장 혼합물.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109006369A (zh) * 2018-09-20 2018-12-18 江苏恒润高新农业发展有限公司 一种植物栽培基质
CN110574660B (zh) * 2019-10-24 2023-04-25 安徽德昌苗木有限公司 一种油茶育苗基质的生产设备以及制备方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2757150A (en) 1953-01-30 1956-07-31 Weyerhaeuser Timber Co Preparing hot-moldable thermosetting resin and cellulose fiber mixtures
FR2236814A1 (en) * 1973-07-13 1975-02-07 Moitry Rene Organic-mineral fertilisers produced from bark - by grinding, grading, swelling with steam, drying and screening
DE3235452A1 (de) * 1982-09-24 1984-03-29 Lentia GmbH Chem. u. pharm. Erzeugnisse - Industriebedarf, 8000 München Verfahren zur herstellung eines vollwertigen humustraegers und duengers auf rindenbasis
FR2556930B1 (fr) * 1983-12-22 1986-05-16 Fertil Aquitaine Nouveau milieu de culture pour plantes
FR2625645B1 (fr) * 1988-01-13 1991-07-05 Wogegal Sa Procede et installation de realisation d'un produit servant de support de culture
FR2705191B1 (fr) * 1993-05-13 1995-08-11 Hortifrance Procédé de préparation d'un produit utilisé comme support ou amendement pour les cultures.
KR19980702162A (ko) * 1995-02-13 1998-07-15 에프.리어 댐 개방형 배지 및 이의 제조방법
TW340886B (en) * 1996-09-27 1998-09-21 Kuraray Co A fabric for plant life and method for raising plants by using thereof
FI104781B (fi) * 1997-05-28 2000-04-14 Kuitumyynti Vaajakoski Oy Kasvualusta
US8567117B2 (en) * 2004-10-04 2013-10-29 Profile Products, Llc Netless fiber mulch mats bound with bicomponent fibers
US7165358B2 (en) * 2004-11-18 2007-01-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Chipped wood as a substrate for plant growth
CA2536538A1 (en) * 2006-02-14 2007-08-14 Canadian Forest Products Ltd. Blended mulch products for spray application to a surface
TW200738849A (en) * 2006-04-11 2007-10-16 Univ Nat Cheng Kung High strength water-preserving aseptic particles of culture media and manufacturing method thereof
US20150291480A1 (en) * 2012-11-19 2015-10-15 Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. Artificial soil medium
CN103270927B (zh) * 2013-06-07 2014-11-19 南京工业大学大丰海洋产业研究院 铁皮石斛组培苗栽培基质
CN103340139B (zh) * 2013-06-22 2014-09-10 福建省顺昌县德爱生物精细材料有限公司 一种利用杉树皮生产无土栽培基质的方法
US10266457B2 (en) * 2014-06-29 2019-04-23 Profile Products L.L.C. Bark and wood fiber growing medium
CA2953717C (en) * 2014-06-29 2022-10-04 Profile Products L.L.C. Naturally dyed mulch and growing media
CN106604977A (zh) * 2014-06-29 2017-04-26 普罗菲乐产品公司 树皮和木材纤维生长介质

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