(57)【要約】  幾つかの実施形態において、本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットを提供し、ユニットは、１つ以上の根発達領域、任意に、１つ以上の農業用化学物質領域、および農薬を含み、農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に少なくとも１種類の農業用化学物質を放出するように処方されており、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から２０：１までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも０．２ｍＬである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
ｉ）１つ以上の根発達領域、
ｉｉ）任意に、１つ以上の農業用化学物質領域、および
ｉｉｉ）農薬
を含み、
前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で前記根発達領域に少なくとも１種類の農業用化学物質を放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から２０：１までであるか、または前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積が、少なくとも０．２ｍＬであるユニット。
【請求項２】
農業用化学物質領域を含まない請求項１に記載のユニット。
【請求項３】
肥料を含まない請求項１または２に記載のユニット。
【請求項４】
１つ以上の農業用化学物質領域を含み、前記１つ以上の農業用化学物質領域は肥料を含む請求項１に記載のユニット。
【請求項５】
前記１つ以上の農業用化学物質領域は、肥料を含み、前記農薬対前記肥料の重量比は少なくとも６×１０−３：１である請求項４に記載のユニット。
【請求項６】
請求項１に記載のユニットであって、
ｉ）１つ以上の根発達領域、
ｉｉ）肥料を含む１つ以上の農業用化学物質領域、および
ｉｉｉ）農薬
を含み、
前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で前記根発達領域に前記肥料を放出するように処方されており、
前記乾燥したユニットにおける農薬の総重量は、前記ユニットの総重量の０．０００４％から０．５％までであるか、前記ユニットにおける農薬対肥料の重量比が５×１０−６：１から６×１０−３：１までであるか、または前記ユニットにおける農薬の総量が５０ｍｇ未満であり、
乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から０．３２：１までであるか、または前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積が、少なくとも０．２ｍＬであるユニット。
【請求項７】
前記乾燥したユニットにおける前記農薬の総量が、前記ユニットの総重量の０．０００４％から０５％までである請求項１〜６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項８】
前記乾燥したユニットにおける前記農薬の総量が、前記ユニットの総重量の０．０１％から０．０５％まで、０．０００５％から０．１％まで、０．０１％から０．０５％まで、または０．０１％から０．３％までである請求項１〜６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項９】
前記乾燥したユニットにおける前記農薬の総量が、前記乾燥したユニットの総重量の０．０００４％から２０％まで、０．０１％から２０％まで、０．０５％から１０％まで、または０．１％から１％までである請求項１〜５の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１０】
前記ユニットにおける農薬対肥料の重量比が５×１０−６：１から６×１０−３：１までである請求項６〜８の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１１】
前記ユニットにおける農薬対肥料の重量比は４．６×１０−４：１である請求項６〜８の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１２】
前記農薬対前記肥料の重量比は６×１０−３：１から１：１まで、１×１０−２：１、または０．１：１から１：１までである請求項１または３〜５の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１３】
１つ以上の農業用化学物質領域を含み、 乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から１０：１まで、０．１：１から１０：１まで、または０．５：１から５：１までである請求項１〜６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１４】
前記ユニットにおける前記農薬の総量が５０ｍｇ未満である請求項１〜１の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１５】
前記ユニットにおける前記農薬の総重量は、０．０１ｍｇから０．１ｍｇまで、０．１ｍｇから１ｍｇまで、１ｍｇから５ｍｇまで、５ｍｇから１０ｍｇまで、１０ｍｇから１５ｍｇまで、１５ｍｇから２０ｍｇまで、２０ｍｇから２５ｍｇまで、２５ｍｇから３０ｍｇまで、３０ｍｇから３５ｍｇまで、３５ｍｇから４０ｍｇまで、４０ｍｇから４５ｍｇまで、または４５ｍｇから５０ｍｇ未満までである請求項１４に記載のユニット。
【請求項１６】
前記農薬は、前記１つ以上の農業用化学物質領域内に存在する請求項１〜１５の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１７】
前記農薬を含む前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で前記根発達領域に前記農薬を放出するように処方されている請求項１６に記載のユニット。
【請求項１８】
前記肥料および前記農薬は、１つ以上の農業用化学物質領域内に一緒に存在する請求項１または４〜１７の何れか１項に記載のユニット。
【請求項１９】
前記肥料および前記農薬は、それぞれ異なる農業用化学物質領域内に存在する請求項１または４〜１７の何れか１項に記載のユニット。
【請求項２０】
前記農薬は、１つ以上の根発達領域および農業用化学物質領域の外側の全体に拡散される請求項１〜１９の何れか１項に記載のユニット。
【請求項２１】
前記農薬は、殺虫剤、殺菌剤、殺線虫剤、または除草剤である請求項１〜２０の何れか１項に記載のユニット。
【請求項２２】
前記農薬は、フルエンスルホン、プロパモカルブ、フルトラニル、フルジオキソニル、アバメクチン、フルオピラム、またはオキサミルである土壌有害生物および病原体のための農薬である請求項１〜２０の何れか１項に記載のユニット。
【請求項２３】
前記農薬は、イミダクロプリド、またはアゾキシストロビンである請求項１〜２０の何れか１項に記載のユニット。
【請求項２４】
２種類以上の農薬を含む請求項１〜２３の何れか１項に記載のユニット。
【請求項２５】
前記２種類以上の農薬のうち少なくとも２種類は、少なくとも１つの農業用化学物質領域内に一緒に存在する請求項２４に記載のユニット。
【請求項２６】
前記２種類以上の農薬のうち少なくとも２種類は、それぞれ異なる農業用化学物質領域内に存在する請求項２４に記載のユニット。
【請求項２７】
前記２種類以上の農薬のうち少なくとも１種類は、１つ以上の根発達領域および農業用化学物質領域の外側の全体に拡散する請求項２４に記載のユニット。
【請求項２８】
２種類以上の肥料を含む請求項４〜２７の何れか１項に記載のユニット。
【請求項２９】
前記２種類以上の肥料のうち少なくとも２種類は、少なくとも１つの農業用化学物質領域に一緒に存在する請求項２８に記載のユニット。
【請求項３０】
前記２種類以上の肥料のうち少なくとも２種類は、それぞれ異なる前記農業用化学物質領域内に存在する請求項２８に記載のユニット。
【請求項３１】
２種類以上の肥料のうち少なくとも１種類は、前記ユニットが膨張したとき、中に含まれる前記肥料を一週間未満の期間に亘って放出するように処方された農業用化学物質領域内に存在する請求項２８〜３０の何れか１項に記載のユニット。
【請求項３２】
前記ユニットが初めて膨張する前、前記根発達領域は肥料または農薬を含まない請求項１〜３１の何れか１項に記載のユニット。
【請求項３３】
前記ユニットが初めて膨張する前、前記根発達領域は肥料、農薬、または肥料および農薬を含む請求項１または４〜３２の何れか１項に記載のユニット。
【請求項３４】
乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の重量比が０．０５：１から０．３２：１までである請求項１または４〜３３の何れか１項に記載のユニット。
【請求項３５】
１つ以上の農業用化学物質領域を含み、乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から１０：１まで、０．１：１から１０：１まで、または０．５：１から５：１までである請求項１〜４の何れか１項に記載のユニット。
【請求項３６】
植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
ｉ）１つ以上の根発達領域、および
ｉｉ）少なくとも１種類の農業用化学物質を含む１つ以上の農業用化学物質領域
を含み、
前記農業用化学物質領域は、前記根発達領域が膨張したとき、前記少なくとも１種類の農業用化学物質を、制御された放出方式で前記根発達領域に放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける前記根発達領域対前記農業用化学物質領域の重量比は、０．１２：１、０．１４：１、または０．２１：１であるユニット。
【請求項３７】
前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積は、少なくとも０．２ｍＬである請求項１〜３６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項３８】
前記ユニットが完全に膨張したとき、前記ユニットにおける前記根発達領域の総体積は、少なくとも２ｍＬである請求項１〜３６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項３９】
前記ユニットが１％〜１００％膨張したとき、前記根発達領域の総体積は、０．５ｍｍの直径を有する根の少なくとも１０ｍｍを含むのに十分な大きさである請求項１〜３８の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４０】
前記ユニットは、０．１ｇから２０ｇまでの乾燥重量を有する請求項１〜３９の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４１】
前記ユニットの前記農業用化学物質領域の総重量は、０．０５グラムから５グラムまでである請求項１または３〜４０の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４２】
前記ユニットは、円柱形状、多面体形状、立方体形状、円盤形状、または球体形状である請求項１〜４１の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４３】
前記農業用化学物質領域および前記根発達領域は隣り合っている請求項１または３〜４２の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４４】
前記農業用化学物質領域は、前記ユニットの表面が前記根発達領域および前記農業用化学物質領域の両方によって形成されるように、前記根発達領域内に部分的に含まれる請求項１または３〜４３の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４５】
前記ユニットは、内側領域を囲む外側領域を含むビーズであり、前記根発達領域は前記外側領域を形成し、前記農業用化学物質領域は前記内側領域を形成している請求項１または３〜４４の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４６】
前記ユニットは、１つの根発達領域および１つの農業用化学物質領域を含む請求項１または３〜４５の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４７】
前記ユニットは、１つ以上の農業用化学物質領域を含む請求項１または３〜４６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４８】
前記根発達領域は、高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）を含む請求項１〜４６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項４９】
前記根発達領域は、その重量の少なくとも約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、２００、３００、４００、５００、または１０００倍の水を吸収することができる請求項４８に記載のユニット。
【請求項５０】
前記根発達領域が膨張したとき、少なくとも約６ｍｇ／Ｌの溶存酸素が前記根発達領域に維持されるように、前記根発達領域が酸素透過性である請求項１〜４９の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５１】
前記根発達領域は、完全に膨張したとき、膨張したアルギン酸塩または膨張した半合成ＣＭＣと同様、 少なくとも約７０、７５、８０、８５、９０、９５、または１００％酸素透過性である請求項１〜４６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５２】
前記根発達領域は、エーロゲル、ハイドロゲルまたは有機ゲルを含み、前記ハイドロゲルは、任意にヒドロキシエチルアクリルアミドを含む請求項１〜５１の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５３】
前記根発達領域は、更に、ポリマー、多孔性無機材料、多孔性有機材料、またはそれらの何れかの組み合わせを含む請求項１〜５２の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５４】
前記根発達領域が膨張したとき、植物の根が前記根発達領域の内部で成長することができ、前記植物は任意に農作物植物体である請求項１〜５３の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５５】
前記根発達領域が約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％膨張したとき、前記根発達領域の総重量は、前記農業用化学物質領域の総重量の少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００倍であるか、または１００倍よりも大きい請求項１〜５４の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５６】
前記根発達領域は、合成ハイドロゲル、天然炭水化物ハイドロゲル、ペクチン若しくはタンパク質ハイドロゲル、天然の高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）、多糖ＳＡＰ、半合成ＳＡＰ、完全合成ＳＡＰまたはそれらの何れかの組み合わせ、或いはそれらの何れかの組み合わせを含み、前記根発達領域は、任意に前記根発達領域における酸素の量を増大させる少なくとも１つの酸素キャリアを含む請求項１〜５５の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５７】
前記農業用化学物質領域は、有機ポリマー、天然ポリマー、または無機ポリマー、或いはそれらの何れかの組み合わせを含む請求項１または３〜５６の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５８】
前記農業用化学物質領域は、塗装系で部分的にまたは完全に被覆されており、前記塗装系は、任意に、前記根発達領域が膨張したとき、前記根発達領域に溶解し、前記塗装系は、任意に、前記農業用化学物質領域の全表面を覆っており、そうでなければ前記ユニットの表面に存在し、かつ前記農業用化学物質領域内の少なくとも１種類の農業用化学物質に対し不透過性である請求項１または３〜５７の何れか１項に記載のユニット。
【請求項５９】
前記塗装系は、前記根発達領域が膨張したとき、前記農業用化学物質領域内の少なくとも１種類の農業用化学物質が前記根発達領域に溶解する速度を遅くする請求項５８に記載のユニット。
【請求項６０】
植物を成長させる方法であって、前記植物が成長する栽培床に少なくとも１つの請求項〜６０の何れか１項に記載のユニットを添加することを含む方法。 
【請求項６１】
農業用化学物質に起因する環境への損害を低減する方法であって、植物の栽培床に少なくとも１つの請求項１〜５４の何れか１項に記載のユニットを添加することによって前記植物の根に前記農業用化学物質を送達することを含む方法。
【請求項６２】
植物の根域内にあらかじめ設定された化学特性を持つ人工領域を作り出す方法であって、
ｉ）前記植物の前記根域の栽培床に１つ以上のユニットを添加すること；または
ｉｉ）前記植物が成長していくと予想される、栽培床の予想根域に、１つ以上のユニットを添加すること
を含み、
前記１つ以上のユニットの少なくとも１つが、請求項１〜６１の何れか１項で規定したユニットである方法。
【請求項６３】
植物に施肥する方法であって、前記植物が成長する栽培床に少なくとも１つの請求項１または４〜６１の何れか１項に記載のユニットを添加することを含む方法。
【請求項６４】
植物を有害生物からから保護する方法であって、前記植物が成長する栽培床に少なくとも１つの請求項１〜６１の何れか１項に記載のユニットを添加することを含む方法。
【請求項６５】
前記栽培床に添加された全ての前記ユニットに含まれる前記農薬の量は、葉面散布、土壌灌漑、地上散布、または土壌散布によって前記農薬を施用したときと同じ水準の有害生物防除を達成するのに必要であろう前記農薬の量よりも実質的に少ない請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
栽培床１ヘクタール当たりに、３００，０００個から７００，０００個までのユニットが添加される請求項６３〜６５の何れか１項に記載の方法。
【請求項６７】
前記ユニットは、１．５ｇの肥料を含み、栽培床１ヘクタール当たりに、５００，０００個のユニットが添加される請求項６３〜６５の何れか１項に記載の方法。
【請求項６８】
前記ユニットは、土壌有害生物および病原体のための農薬を含み、栽培床１ヘクタール当たりに添加された前記の数のユニットは、１００ｇから３０００ｇまでの前記土壌有害生物および病原体のための農薬を含む請求項６３〜６７の何れか１項に記載の方法。
【請求項６９】
１植物体当たり４個〜２０個の前記ユニットが栽培床に添加される請求項６３〜６８の何れか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、参照によってその全ての内容が本明細書に援用される、２０１４年９月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／０５０，６１１号に基づく優先権を主張する。
【０００２】
本出願の全体に、括弧内に参照されたものを含む多くの刊行物が参照されている。括弧内に参照された出版物の完全な参照が、特許請求の範囲のすぐ前項の本明細書の最後に掲げられているのを見つけることができるであろう。本発明に関連する最高水準をより完全に記載するために、参照された全ての出版物の記載は全て、本出願における参照によって本明細書に含まれる。
【本発明の背景】
【０００３】
現状の実践および技術は、過剰施用（５０％以下の）による植物の低い農業用化学物質利用効率を引き起こしている（シャビブ（Shaviv）およびミッケルセン（Mikkelsen）１９９３）。農業用化学物質の過剰施用は、環境に不利な影響をもたらし、農業従事者にとってコストがかかる（シャビブおよびミッケルセン１９９３）。加えて、多くの土壌および気候が農作物の成長に適していない（ハバルルマ（Habarurema）およびシュタイナー（Steiner）１９９７；ニコルソン（Nicholson）およびファラー（Farrar）１９９４）。
【０００４】
植物保護製品（ＰＰＰ）、例えば、農薬は、一般的に、葉面散布、土壌灌漑、地上散布（粒状の製品）、土壌散布（主に除草剤）を含む方法を用いて施用される。施用方法の選択は、作物の種類および季節学、優勢な気候条件、標的有害生物または雑草種およびその季節学、並びに土壌の種類に従う。移動、流出、浸出、分解および崩壊のために、施用されたＰＰＰの全てが実際の標的に到達するわけではないため、これらの施用方法は最適ではない可能性がある。例えば、変化する環境条件（例えば、降水、熱波）、および葉面噴霧後の光化学的分解により効率が低下する可能性がある。標的の根の未知の空間分布（ドレンチングおよび地上施用に関連）も、同様に従来の施用方法を用いた最適でないＰＰＰの施用をもたらし得る。
【０００５】
更に、これらの施用方法は、ヒトを有毒化学物質に曝す危険性を有する。例えば、作業者、圃場に入った者および近隣の地域社会が、取扱い、飲料水の汚染、および所望の収穫後の収穫間隔の前に収穫された農産物の汚染によって化学物質にさらされ得る。ＰＰＰが上で定義された方法を用いて施用された場合、標的でない生物も同様に、影響を受け得る。
【０００６】
従って、植物の成長を促進するための肥料および他の農業用化学物質の効果的な施用のための新しい実践および技術が必要である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、１つ以上の根発達領域、任意に、１つ以上の農業用化学物質領域、および農薬を含み、農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に少なくとも１種類の農業用化学物質を放出するように処方されており、また、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から２０：１までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも０．２ｍＬであるユニットを提供する。
【０００８】
本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
ｉ）    １つ以上の根発達領域、
ｉｉ）  肥料を含む１つ以上の農業用化学物質領域、および
ｉｉｉ）農薬
を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に肥料を放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける農薬の総重量が、ユニットの総重量の０．０００４％から０．５％までであるか、ユニットにおける農薬対肥料の重量比が５×１０−６：１から６×１０−３：１までであるか、またはユニットにおける農薬の総量が５０ｍｇ未満であり、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から０．３２：１までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも０．２ｍＬであるユニットを提供する。
【０００９】
本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
ｉ）１つ以上の根発達領域、および
ｉｉ）少なくとも１種類の農業用化学物質を含む１つ以上の農業用化学物質領域を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、少なくとも１種類の農業用化学物質を、制御された放出方式で根発達領域に放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の重量比が０．１２：１、０．１４：１、または０．２１：１であるユニットを提供する。
【００１０】
本発明は、植物が成長する栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することを含む、植物を成長させる方法を提供する。
【００１１】
本発明は、植物の栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することによって植物の根に肥料および農薬を送達することを含む、肥料、農薬、または肥料および農薬に起因する環境への損害を低減する方法を提供する。
【００１２】
本発明は、植物の栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することによって植物の根に農業用化学物質を送達することを含む、農業用化学物質薬に起因する環境への損害を低減する方法を提供する。
【００１３】
本発明は、植物の栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することによって植物の根に肥料および農薬を送達することを含む、肥料、農薬、または肥料および農薬への暴露を最小限にする方法を提供する。
【００１４】
本発明は、植物の根域内にあらかじめ設定された化学特性を持つ人工領域を作り出す方法であって、
ｉ）  植物の根域の栽培床に１つ以上の本発明のユニットを添加すること；または
ｉｉ）植物が成長していくと予想される、栽培床の予想根域に、１つ以上の本発明のユニットを添加すること
を含む方法を提供する。
【００１５】
本発明は、植物が成長する栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することを含む植物に施肥する方法を提供する。
【００１６】
本発明は、植物が成長する栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することを含む植物を有害生物から保護する方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１−１】（Ａ）ＣＭＣ−Ｌａｂにおけるエンドウの根の成長。（Ｂ）アルギン酸塩−Ｌａｂにおけるトウモロコシの根の成長。（Ｃ）ｋ−カラギーナン−Ｌａｂにおけるエンドウの根の成長。（Ｄ）ＣＭＣ−Ｌａｂにおけるエンドウの根の成長。
【図１−２】（Ｅ）完全合成−Ｌａｂにおけるトウモロコシの根の成長。（Ｆ）完全合成−Ｌａｂにおけるトウモロコシの根の成長。（Ｇ）アルギン酸塩−Ｌａｂにおけるトウモロコシの根の成長。
【図２】フェーズ１：外側領域（ハイドロゲル）および内側領域（被覆された鉱物）から作られた乾燥「ビーズ」を、上部の土壌断面に結合させ、搬入する。フェーズ２：給水に続き、ビーズが膨張し（例えば、直径５ｃｍまで）、農業用化学物質が外側領域および土壌中に拡散する。フェーズ３：根が成長し、前記外側領域内／近辺に維持され、吸収が数週間（６〜８）続く。
【図３】例３の圃場試験区実験の構成。
【図４】例３の試験区における土壌温度。上の線が最大土壌温度を示し、下の線が最低土壌温度を示す。
【図５】例３における経時的なハイドロゲルの相対重量および施水。
【図６】例３のハイドロゲルユニットの最終的な表面積。
【図７】例３のハイドロゲルユニットの経時的な表面積。
【図８】例３のハイドロゲルユニットの最終的な、体積に対する表面積の割合。
【図９】例３のハイドロゲルユニットの最終的な最小距離値。
【図１０】例３のハイドロゲルユニットの最小距離対時間。
【図１１】例３のハイドロゲルユニットの最終的な剛さの値。
【図１２】例３のハイドロゲルユニットの剛さ対時間。
【図１３】実験終了時におけるＡ〜Ｃの試験区の例３のハイドロゲルの写真。図１３Ａ：完全合成；図１３Ｂ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ；図１３Ｃ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡ；図１３Ｄ： 半合成ＣＭＣ２５％ＡＡ；図１３Ｅ： 半合成ＣＭＣ５０％ＡＡ；図１３F：多糖アルギン酸塩；図１３Ｇ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−大；図１３Ｈ： 半合成ＣＭＣ５０％ＡＡ−大；図１３Ｉ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−小。
【図１４−１】実験終了時におけるＤの試験区の例３のハイドロゲルの写真。図１４Ａ、Ｂの左パネルは、現場でのハイドロゲルを示している。図１４Ａ、Ｂの右パネルは、根がハイドロゲルに入り込んだサンプルを示している。図１４Ａ：完全合成；図１４Ｂ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ。
【図１４−２】図１４Ｃ〜Ｅの左パネルは、現場でのハイドロゲルを示している。図１４Ｃ〜Ｅの右パネルは、根がハイドロゲルに入り込んだサンプルを示している。図１４Ｃ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡ；図１４Ｄ： 半合成ＣＭＣ２５％ＡＡ；図１４Ｅ： 半合成ＣＭＣ５０％ＡＡ。
【図１４−３】図１４Ｆ〜Ｇの左パネルは、現場でのハイドロゲルを示している。図１４Ｆ〜Ｇの右パネルは、根がハイドロゲルに入り込んだサンプルを示している。図１４Ｆ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−大；図１４Ｇ： 半合成ＣＭＣ５０％ＡＡｍ−大；図１４Ｈ： 半合成ＣＭＣ２５％ＡＡ；図１４Ｉ： 半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−大。
【図１５】例４の手順に従って作製した肥料ユニット。
【図１６】例４の手順に従って作製した乾燥した肥料ユニットと比較した、例４の手順に従って作製した完全に膨張した肥料ユニット。
【図１７】例５における肥料／殺虫剤ユニットの根によるコロニー形成の視覚的な表記スケールの例。図１７Ａ：表記０、根無し；図１７Ｂ：表記０．５、弱いコロニー形成；図１７Ｃ：表記１：コロニー形成；図１７Ｄ：表記２、重大なコロニー形成；図１７Ｅ：表記３、非常に重大なコロニー形成。
【図１８】例５における侵襲後の日数（ＤＡＩ）１、４および７日目の、成虫および幼虫両方に対する異なる処置および投与量の効果。値は、４個体から６個体までの植物の４反復の、生きた成虫および幼虫の両方の数から決定された有効性の平均パーセンテージ。ニューマン・コイルス検定において、同じ色の同じ文字の二つの条件は、互いに優位には異ならない。
【図１９】例６におけるＭ．マージス接種後の病気の動態。
【図２０】例７のサイズの異なる６つのユニットの横断物。
【図２１】ハイドロゲルの外側被覆中の１つの根の画像（×４）（例７）。
【図２２】例７の各サイズのユニットの可視根の数。
【図２３】例７の各サイズのユニットの、同等の横断面当たりの根の数。
【図２４】例７の各サイズのユニット内の総根長。
【図２５】例７の肥料ユニットの製造段階。左パネル：コア、真ん中のパネル；綿繊維で覆ったコア、右のパネル；根発達領域の重合後の肥料ユニット。
【図２６−１】例８の各割合の肥料ユニットにおける根の入り込みおよび発達。図２６Ａ：２週間後の根の入り込みおよび発達（割合１：５）。
【図２６−２】図２６Ｂ：経時的な根の入り込みおよび発達（割合１：５）。
【図２６−３】図２６Ｃ：２週間後の根の入り込みおよび発達（割合１：６．７）、図２６Ｄ：２週間後の根の入り込みおよび発達（割合１：７．２）。
【図２６−４】図２６Ｅ：２週間後の根の入り込みおよび発達（割合１：８．２）、図２６F：２週間後の根の入り込みおよび発達（割合１：１０）。
【図２７Ａ】変化させた投与量での水浸漬時の経時的な農薬含量。
【図２７Ｂ】変化させた投与量での水浸漬時の経時的な農薬含量。
【図２８Ａ】作物の選択性。
【図２８Ｂ】作物の選択性。
【図２８Ｃ】作物の選択性。
【図２９Ａ】雑草の発達および致死率。
【図２９Ｂ】雑草の発達および致死率。
【図２９Ｃ】雑草の発達および致死率。
【図２９Ｄ】雑草の発達および致死率。
【図２９Ｅ】雑草の発達および致死率。
【図３０Ａ】施肥率。
【図３０Ｂ】施肥率。
【図３１】根の成長。
【図３２】根の成長。
【図３３Ａ】
【図３３Ｂ】
【図３４】施肥率。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
発明の詳細な説明
本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、１つ以上の根発達領域、任意に、１つ以上の農業用化学物質領域、および農薬を含み、農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に少なくとも１種類の農業用化学物質を放出するように処方されており、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から２０：１までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも０．２ｍＬであるユニットを提供する。
【００１９】
幾つかの実施形態において、ユニットは、農業用化学物質領域を含まない。
【００２０】
幾つかの実施形態において、ユニットは、肥料を含まない。
【００２１】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１つ以上農業用化学物質領域を含み、１つ以上の農業用化学物質領域は、肥料を含む。
【００２２】
幾つかの実施形態において、１つ以上の農業用化学物質領域は、肥料を含み、農薬対肥料の重量比は少なくとも６×１０−３：１であるか、またはそれ以上である。
【００２３】
幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける農薬の総量は、乾燥したユニットの総重量の０．０００４％から２０％まで、０．０１％から２０％まで、０．０５％から１０％まで、または０．１％から１％までである。
【００２４】
幾つかの実施形態において、農薬対肥料の重量比は６×１０−３：１から１：１まで、１×１０−２：１、または０．１：１から１：１までである。
【００２５】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１つ以上農業用化学物質領域を含み、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から１０：１まで、０．１：１から１０：１まで、または０．５：１から５：１までである。
【００２６】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１つ以上農業用化学物質領域を含み、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から１０：１まで、０．１：１から１０：１まで、または０．５：１から５：１までである。
【００２７】
本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
ｉ）１つ以上の根発達領域、
ｉｉ）肥料を含む１つ以上の農業用化学物質領域、および
ｉｉｉ）農薬
を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に肥料を放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける農薬の総重量が、ユニットの総重量の０．０００４％から０．５％までであるか、ユニットにおける農薬対肥料の重量比が５×１０−６：１から６×１０−３：１までであるか、またはユニットにおける農薬の総量が５０ｍｇ未満であり、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１から０．３２：１までであるか、またはユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積が、少なくとも０．２ｍＬであるユニットを提供する。幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける農薬の総重量は、ユニットの総重量の０．０００４％から０．５％までである。
【００２８】
幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける農薬の総量は、ユニットの総重量の０．０１％から０．０５％まで、０．０００５％から０．１％まで、０．０１％から０．０５％まで、または０．０１％から０．３％までである。
【００２９】
幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける農薬の総量は、ユニットの総乾燥重量の０．０６％である。
【００３０】
幾つかの実施形態において、ユニットにおける農薬対肥料の重量比は５×１０−６：１から６×１０−３：１までである。
【００３１】
幾つかの実施形態において、ユニットにおける農薬対肥料の重量比は４．６×１０−４：１である。
【００３２】
幾つかの実施形態において、ユニットにおける農薬の総量は、５０ｍｇ未満である。
【００３３】
幾つかの実施形態において、ユニットにおける農薬の総重量は、４５ｍｇ未満、４０ｍｇ未満、３５ｍｇ未満、３０ｍｇ未満、２５ｍｇ未満、２０ｍｇ未満、１５ｍｇ未満、１０ｍｇ未満、５ｍｇ未満、または１ｍｇ未満である。
【００３４】
幾つかの実施形態において、ユニットにおける農薬の総重量は、０．０１ｍｇから０．１ｍｇまで、０．１ｍｇから１ｍｇまで、１ｍｇから５ｍｇまで、５ｍｇから１０ｍｇまで、１０ｍｇから１５ｍｇまで、１５ｍｇから２０ｍｇまで、２０ｍｇから２５ｍｇまで、２５ｍｇから３０ｍｇまで、３０ｍｇから３５ｍｇまで、３５ｍｇから４０ｍｇまで、４０ｍｇから４５ｍｇまで、または４５ｍｇから５０ｍｇ未満までである。
【００３５】
幾つかの実施形態において、ユニットにおける農薬の総重量は、０．０１ｍｇ、０．１ｍｇ未満、０．１ｍｇ、０．５ｍｇ未満、０．５ｍｇ、０．７ｍｇ、０．７５ｍｇ、１ｍｇ、１．４ｍｇ、１．５ｍｇ、２ｍｇ、２．８ｍｇ、３ｍｇ、４ｍｇ、５ｍｇ、６ｍｇ、７ｍｇ、８ｍｇ、９ｍｇ、１０ｍｇ、１５ｍｇ、２０ｍｇ、２５ｍｇ、３０ｍｇ、３５ｍｇ、４０ｍｇ、または４５ｍｇである。
【００３６】
幾つかの実施形態において、農薬は、１つ以上の農業用化学物質領域内に存在する。
【００３７】
幾つかの実施形態において、農薬を含む農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、制御された放出方式で根発達領域に農薬を放出するように処方されている。
【００３８】
幾つかの実施形態において、肥料および農薬は、１つ以上の農業用化学物質領域内に一緒に存在する。
【００３９】
幾つかの実施形態において、肥料および農薬は、それぞれ異なる農業用化学物質領域内に存在する。
【００４０】
幾つかの実施形態において、農薬は、１つ以上の根発達領域および農業用化学物質領域の外側の全体に拡散される。
【００４１】
幾つかの実施形態において、農薬は、殺虫剤、殺菌剤、殺線虫剤、または除草剤である。
【００４２】
幾つかの実施形態において、農薬は、殺虫剤である。幾つかの実施形態において、農薬は、殺菌剤である。幾つかの実施形態において、農薬は、殺線虫剤である。幾つかの実施形態において、農薬は、除草剤である。
【００４３】
幾つかの実施形態において、ユニットは、イミダクロプリド、ジノテフラン、チアクロプリド、チアメトキサム、クロチアニジン、スルホキサフロール、スピロテトラマト、スピロメサフェン、スピロジクロフェン、アセフェート、またはアセタミプリドである殺虫剤を含む。
【００４４】
幾つかの実施形態において、ユニットは、アゾキシストロビン、フルトリアホル、チオファネートメチル、イマザリル、プロクロラズ、テブコナゾール、フォセチルＡｌ、メタラキシル、メフェノキサム、トリアジメノール、またはプロパモカルブである殺菌剤を含む。
【００４５】
幾つかの実施形態において、ユニットは、アトラジン、グリホサート、イマゼタピル、イマザピック、イマザモックス、トリベヌロン、イソキサフルトール、ブロマシル、カルベタミド、クロマゾン、ジクロスラム、ジウロン、フロラスラム、フルフェナセット、フルミオキサジン、フルオロクロリド、ヘキサジノン、メタミトロン、メタザクロール、メトリブジン、メトスルフロン、ペンジメタリン、スルフェントラゾン、またはトリフロキシスルフロンである除草剤を含む。
【００４６】
幾つかの実施形態において、農薬は、フルエンスルホン、プロパモカルブ、フルトラニル、フルジオキソニル、アバメクチン、フルオピラム、またはオキサミルである土壌有害生物および病原体のための農薬である。
【００４７】
幾つかの実施形態において、農薬は、イミダクロプリドである。
【００４８】
幾つかの実施形態において、ユニットは、０．７ｍｇ、１．４ｍｇ、または２．８ｍｇのイミダクロプリドを含む。
【００４９】
幾つかの実施形態において、農薬は、アゾキシストロビンである。
【００５０】
幾つかの実施形態において、ユニットは、０．７５ｍｇ、１．５ｍｇ、または３ｍｇのアゾキシストロビンを含む。
【００５１】
幾つかの実施形態において、ユニットは、２種類以上の農薬を含む。
【００５２】
幾つかの実施形態において、２種類以上の農薬のうち少なくとも２種類は、少なくとも１つの農業用化学物質領域に一緒に存在する。
【００５３】
幾つかの実施形態において、２種類以上の農薬のうち少なくとも２種類は、それぞれ異なる農業用化学物質領域内に存在する。
【００５４】
幾つかの実施形態において、２種類以上の農薬のうち少なくとも１種類は、１つ以上の根発達領域および農業用化学物質領域の外側の全体に拡散する。
【００５５】
幾つかの実施形態において、ユニットは、２種類以上の肥料を含む。
【００５６】
幾つかの実施形態において２種類以上の肥料のうち少なくとも２種類は、少なくとも１つの農業用化学物質領域に一緒に存在する。
【００５７】
幾つかの実施形態において、２種類以上の肥料のうち少なくとも２種類は、それぞれ異なる農業用化学物質領域内に存在する。
【００５８】
幾つかの実施形態において、２種類以上の肥料のうち少なくとも１種類が、ユニットが膨張した場合、中に含まれる肥料を一週間未満の期間に亘って放出するように処方された農業用化学物質領域内に存在する。
【００５９】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、二次肥料を含み、農業用化学物質領域は、制御された放出方式で根発達領域に二次肥料を放出するように処方されていない。
【００６０】
幾つかの実施形態において、ユニットが初めて膨張する前、根発達領域は肥料または農薬を含まない。
【００６１】
幾つかの実施形態において、ユニットが初めて膨張する前、根発達領域は、更に、肥料、農薬、または肥料および農薬を含む。
【００６２】
幾つかの実施形態において、根発達領域における肥料、農薬、または肥料および農薬の量は、農業用化学物質領域内に存在する肥料、農薬、または肥料および農薬の量の約５％、１０％、１５％または２０％（ｗ／ｗ）である。
【００６３】
幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の重量比は、０．０５：１から０．３２：１までである。
【００６４】
幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の乾燥重量比は、０．０５：１、０．１：１、０．１５：１、０．２：１、０．２５：１、または０．３：１である。
【００６５】
幾つかの実施形態において、乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の重量比は、０．０１：１から０．５：１まで、０．０１：１から０．０２：１まで、０．０１：１から０．０３：１まで、０．０１：１から０．０４：１まで、０．０１：１から０．０５：１まで、０．３：１から０．４：１まで、０．３：１から０．４：１まで、０．３：１から０．５：１までである。
【００６６】
本発明は、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットであって、
ｉ）  １つ以上の根発達領域、および
ｉｉ）少なくとも１種類の農業用化学物質を含む１つ以上の農業用化学物質領域
を含み、
農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、少なくとも１種類の農業用化学物質を、制御された放出方式で根発達領域に放出するように処方されており、
乾燥したユニットにおける根発達領域対農業用化学物質領域の重量比が０．１２：１、０．１４：１、または０．２１：１であるユニットを提供する。
【００６７】
幾つかの実施形態において、ユニットが１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％、または５％〜５０％膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積は、少なくとも２ｍＬである。
【００６８】
幾つかの実施形態において、ユニットが１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％、または５％〜５０％膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積は、２ｍＬ、２ｍＬ〜３ｍＬ、３ｍＬ〜４ｍＬ、４ｍＬ〜５ｍＬ、２ｍＬ〜５ｍＬ、２ｍＬ〜１０ｍＬ、５ｍＬ〜１０ｍＬ、５ｍＬ〜２０ｍＬ、１０ｍＬ〜１５ｍＬ、１０ｍＬ〜２０ｍＬ、１５ｍＬ〜２０ｍＬ、１０ｍＬ〜４０ｍＬ、２０ｍＬ〜４０ｍＬ、２０ｍＬ〜８０ｍＬ、４０ｍＬ〜８０ｍＬ、５０ｍＬ〜１００ｍＬ、７５ｍＬ〜１５０ｍＬ、１００ｍＬ〜１５０ｍＬ、１５０ｍＬ〜３００ｍＬ、２００ｍＬ〜４００ｍＬ、３００ｍＬ〜６００ｍＬ、または６００ｍＬ〜１０００ｍＬを越える。
【００６９】
幾つかの実施形態において、ユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積は、少なくとも０．２ｍＬである。
【００７０】
幾つかの実施形態において、ユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積は、少なくとも２ｍＬである。
【００７１】
幾つかの実施形態において、ユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積は、少なくとも０．２ｍＬ、少なくとも０．５ｍＬ、少なくとも１ｍＬ、少なくとも２ｍＬ、少なくとも５ｍＬ、少なくとも１０ｍＬ、少なくとも２０ｍＬ、少なくとも３０ｍＬ、少なくとも４０ｍＬ、少なくとも５０ｍＬ、少なくとも６０ｍＬ、少なくとも７０ｍＬ、少なくとも８０ｍＬ、少なくとも、９０ｍＬ、少なくとも１００ｍＬ、少なくとも１５０ｍＬ、少なくとも２００ｍＬ、少なくとも２５０ｍＬ、少なくとも３００ｍＬ、少なくとも３５０ｍＬ、少なくとも４００ｍＬ、少なくとも４５０ｍＬ、少なくとも５００ｍＬ、少なくとも５５０ｍＬ、少なくとも６００ｍＬであるか、または６００ｍＬよりも大きい。
【００７２】
幾つかの実施形態において、ユニットが完全に膨張したとき、ユニットにおける根発達領域の総体積は、２ｍＬ、２ｍＬ〜３ｍＬ、３ｍＬ〜４ｍＬ、４ｍＬ〜５ｍＬ、２ｍＬ〜５ｍＬ、２ｍＬ〜１０ｍＬ、５ｍＬ〜１０ｍＬ、５ｍＬ〜２０ｍＬ、１０ｍＬ〜１５ｍＬ、１０ｍＬ〜２０ｍＬ、１５ｍＬ〜２０ｍＬ、１０ｍＬ〜４０ｍＬ、２０ｍＬ〜４０ｍＬ、２０ｍＬ〜８０ｍＬ、４０ｍＬ〜８０ｍＬ、５０ｍＬ〜１００ｍＬ、７５ｍＬ〜１５０ｍＬ、１００ｍＬ〜１５０ｍＬ、１５０ｍＬ〜３００ｍＬ、２００ｍＬ〜４００ｍＬ、３００ｍＬ〜６００ｍＬ、または６００ｍＬ〜１０００ｍＬを越える。
【００７３】
幾つかの実施形態において、ユニットが１％〜１００％膨張したとき、根発達領域の総体積は、０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する根の１０ｍｍ〜５０ｍｍを含むのに十分な大きさである。
【００７４】
幾つかの実施形態において、ユニットが１％〜１００％膨張したとき、根発達領域の総体積は、０．５ｍｍの直径を有する根の少なくとも１０ｍｍを含むのに十分な大きさである。
【００７５】
幾つかの実施形態において、ユニットが１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％膨張したとき、根発達領域の総体積は、０．５ｍｍ〜５ｍｍの直径を有する根の１０ｍｍ〜５０ｍｍを含むのに十分な大きさである。
【００７６】
幾つかの実施形態において、ユニットが１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％膨張したとき、根発達領域の総体積は、０．５ｍｍの直径を有する根の少なくとも１０ｍｍを含むのに十分な大きさである。
【００７７】
幾つかの実施形態において、ユニットは、０．１ｇから２０ｇまでの乾燥重量を有する。
【００７８】
幾つかの実施形態において、乾燥したユニットの重量は、１ｇ〜１０ｇである。幾つかの実施形態において、乾燥したユニットの重量は、０．１、１、２、３、４、５、６、７、８、９、または１０ｇである。
【００７９】
幾つかの実施形態において、ユニットの農業用化学物質領域の総重量は、０．０５グラムから５グラムまでである。
【００８０】
幾つかの実施形態において、ユニットの農業用化学物質領域の総重量は、５グラムである。
【００８１】
幾つかの実施形態において、ユニットの農業用化学物質領域の総重量は、１．５ｇから２ｇまでである。
【００８２】
幾つかの実施形態において、ユニットの農業用化学物質領域の総重量は、１．５ｇである。
【００８３】
幾つかの実施形態において、ユニットは、円柱形状である。
【００８４】
幾つかの実施形態において、ユニットは、多面体形状である。
【００８５】
幾つかの実施形態において、ユニットは、立方体形状である。
【００８６】
幾つかの実施形態において、ユニットは、円盤形状である。
【００８７】
幾つかの実施形態において、ユニットは、球体形状である。
【００８８】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域および根発達領域は隣り合っている。
【００８９】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１つの農業用化学物質領域の隣にある、１つの根発達領域からなる。
【００９０】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、ユニットの表面が根発達領域および農業用化学物質領域の両方によって形成されるように、根発達領域内に部分的に含まれる。
【００９１】
幾つかの実施形態において、ユニットは、内側領域を囲む外側領域を含むビーズであり、根発達領域は外側領域を形成し、農業用化学物質領域は内側領域を形成している。
【００９２】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１つの根発達領域および１つの農業用化学物質領域を含む。
【００９３】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１つ以上の農業用化学物質領域を含む。
【００９４】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、ユニットの表面が根発達領域および農業用化学物質領域の両方によって形成されるように、農業用化学物質領域内に部分的に含まれる。
【００９５】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、二つの根発達領域の間に挟まれている。
【００９６】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、農業用化学物質領域を取り巻く境界面を形作るが農業用化学物質領域の表面の全ては覆わない根発達領域に囲まれるか、またはその逆である。幾つかの実施形態において、境界面は、環形状である。
【００９７】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）を含む。
【００９８】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、その重量の少なくとも約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、２００、３００、４００、５００、または１０００ 倍の水を吸収することができる。
【００９９】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、その重量の 少なくとも約２０倍〜３０倍の水を吸収することができる。
【０１００】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、酸素透過性である。
【０１０１】
幾つかの実施形態において、根発達領域が膨張したとき、少なくとも約６ｍｇ／Ｌの溶存酸素が根発達領域に維持されるように、酸素透過性である。
【０１０２】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、完全に膨張したとき、膨張したアルギン酸塩または膨張した半合成ＣＭＣと同様、 少なくとも約７０、７５、８０、８５、９０、９５、または１００％酸素透過性である。
【０１０３】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、エーロゲルを含む。
【０１０４】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、ジオテキスタイルを含む。
【０１０５】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、スポンジを含む。
【０１０６】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、更にポリマー、多孔性無機材料、多孔性有機材料、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む。
【０１０７】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、さらに、エーロゲル、ハイドロゲル、有機ゲル、ポリマー、多孔性無機材料、多孔性有機材料、またはそれらのいずれかの組み合わせを含む。
【０１０８】
幾つかの実施形態において、ユニットは、更に綿繊維を含む。
【０１０９】
幾つかの実施形態において、根発達領域が約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％、または５％〜５０％膨張したとき、根発達領域は、植物の根が入り込むことができる。
【０１１０】
幾つかの実施形態において、根発達領域が膨張したとき、植物の根が根発達領域の内部で成長することができる。
【０１１１】
幾つかの実施形態において、根発達領域が、約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％膨張したとき、植物の根が根発達領域の内部で成長することができる。
【０１１２】
幾つかの実施形態において、植物は、農作物の植物体である。
【０１１３】
幾つかの実施形態において、農作物の植物体は、コムギ植物体、トウモロコシ植物体、ダイズ植物体、イネ植物体、オオムギ植物体、ワタ植物体、エンドウ植物体、ジャガイモ植物体、樹木作物植物体、または野菜植物体である。
【０１１４】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、生分解性である。
【０１１５】
幾つかの実施形態において、根発達領域が、約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％ 膨張した時、根発達領域の総重量は、農業用化学物質領域の総重量の少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００倍か、または１００倍より大きい。
【０１１６】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、合成ハイドロゲル、天然炭水化物ハイドロゲル、またはペクチン若しくはタンパク質ハイドロゲル、或いはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１１７】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、エーロゲル、ハイドロゲルまたは有機ゲルを含む。
【０１１８】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、ハイドロゲルを含む。
【０１１９】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルは、ヒドロキシエチルアクリルアミドを含む。
【０１２０】
幾つかの実施形態において、合成ハイドロゲルは、アクリルアミド、アクリル誘導体、またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１２１】
幾つかの実施形態において、天然炭水化物ハイドロゲルは、寒天、セルロース、キトサン、デンプン、ヒアルロン酸、デキストリン、天然ガム、硫酸化多糖、またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１２２】
幾つかの実施形態において、ペクチン若しくはタンパク質ハイドロゲルは、ゼラチン、ゼラチン誘導体、コラーゲン、コラーゲン誘導体、またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１２３】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、天然の高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）、多糖ＳＡＰ、半合成ＳＡＰ、完全合成ＳＡＰ、またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１２４】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、その重量の少なくとも約１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、２００、３００、４００、５００、または１０００倍の水を吸収することができる。
【０１２５】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、更に、根発達領域における酸素の量を、酸素キャリアを含まない対応する根発達領域と比べて増大させる少なくとも１つの酸素キャリアを含む。
【０１２６】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つの酸素キャリアは、ペルフルオロカーボンである。
【０１２７】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、有機ポリマー、天然ポリマー、または無機ポリマー、或いはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１２８】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、塗装系で部分的にまたは完全に被覆されている。
【０１２９】
幾つかの実施形態において、根発達領域が膨張したとき、塗装系は、根発達領域に溶解する。
【０１３０】
幾つかの実施形態において、塗装系は、根発達領域が膨張したとき、農業用化学物質領域内の少なくとも１種類の農業用化学物質が根発達領域に溶解する速度を遅くする。
【０１３１】
幾つかの実施形態において、ユニットは、塗装系であって、農業用化学物質領域の全表面を覆っており、そうでなければユニットの表面に存在し、かつ農業用化学物質領域内の少なくとも１種類の農業用化学物質に対し不透過性である塗装系を含む。
【０１３２】
幾つかの実施形態において、塗装系は、硫黄、ペンタジエン、およびＤ−リン酸トリエチルを含む。
【０１３３】
幾つかの実施形態において、塗装系は、ケイ酸塩または二酸化ケイ素である。
【０１３４】
幾つかの実施形態において、塗装系は、ポリマーである。
【０１３５】
幾つかの実施形態において、塗装系は、農業用化学物質である。
【０１３６】
幾つかの実施形態において、ユニットは、肥料、農薬、ホルモン化合物、薬剤化合物、化学的成長剤、酵素、成長促進剤、微小要素またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１３７】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、吸水に続く脱水をそれぞれ含む膨張周期を反復することができる。
【０１３８】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、土壌中での吸水に続く脱水をそれぞれ含む 、土壌中における膨張周期を反復することができる。
【０１３９】
幾つかの実施形態において、ユニットは、膨張サイクルを反復した後、球体または均等の多面体形状にある。
【０１４０】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、土壌中で、 少なくとも約２５、５０、１００、または１５０時間に亘って、その含水量の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％を維持する。
【０１４１】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、砂質土中で、少なくとも約２５、５０、１００、または１５０時間に亘って、その含水量の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％を維持する。
【０１４２】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、土壌中で、少なくとも約２５、５０、１００、または１５０時間に亘って、その体積の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％を維持する。
【０１４３】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、砂質土中で、少なくとも少なくとも約２５、５０、１００、または１５０時間に亘って、その体積の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％、または９５％を維持する。
【０１４４】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、土壌中で、少なくとも約２５、５０、１００、または１５０時間に亘って、その形状を維持する。
【０１４５】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、砂質土中で、少なくとも約２５、５０、１００、または１５０時間に亘って、その形状を維持する。
【０１４６】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、吸水に続く脱水をそれぞれ含む膨張周期の反復後に、その形状を維持する。
【０１４７】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、膨張したとき、吸水に続く脱水をそれぞれ含む少なくとも３回の膨張周期後に、その形状を維持する。
【０１４８】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、土壌中で膨張したとき、周囲の土壌のｐＨまたは浸透圧と少なくとも約１０％異なるｐＨまたは浸透圧を有する。
【０１４９】
幾つかの実施形態において、根発達領域が、約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％膨張したとき、ユニットの最長幅の部分は、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０ ｃｍであるか、または１０ｃｍを越える。
【０１５０】
幾つかの実施形態において、根発達領域が、約５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、または５％〜５０％膨張したとき、根発達領域の総重量は、 農業用化学物質領域の総重量の少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００倍であるか、または１００倍よりも大きい。
【０１５１】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、天然の高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）、多糖ＳＡＰ、半合成ＳＡＰ、完全合成ＳＡＰ、またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１５２】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、少なくとも１種類の天然ＳＡＰおよび少なくとも１種類の半合成または合成ＳＡＰの組み合わせを含む。
【０１５３】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、多糖ＳＡＰを含む。
【０１５４】
幾つかの実施形態において、多糖ＳＡＰは、アルギン酸塩である。
【０１５５】
幾つかの実施形態において、アルギン酸塩は、 少なくとも約０．２％のアルギン酸塩である。
【０１５６】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、半合成ＳＡＰを含む。
【０１５７】
幾つかの実施形態において、半合成ＳＡＰは、ＣＭＣ−ｇ−ポリアクリル酸ＳＡＰである。
【０１５８】
幾つかの実施形態において、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）グラフトポリアクリル酸ＳＡＰは、アクリルモノマー（アクリルアミド−アクリル）に対して６％のＣＭＣ、アクリル酸に対して６％のＣＭＣ、アクリル酸に対して２５％のＣＭＣ、またはＡＡに対して５０％のＣＭＣを含む。
【０１５９】
幾つかの実施形態において、ＣＭＣグラフトＳＡＰは、アクリルモノマーに対して、５％〜５０％のＣＭＣを含む。幾つかの実施形態において、ＣＭＣグラフトＳＡＰは、アクリルモノマーに対して、６％〜１２％のＣＭＣを含む。
【０１６０】
幾つかの実施形態において、半合成ＳＡＰは、ｋ−カラギーナン架橋ポリアクリル酸ＳＡＰである。
【０１６１】
幾つかの実施形態において、ＳＡＰは、アルギン酸塩またはｋ−カラギーナン架橋ポリアクリル酸ＳＡＰ以外のものである。
【０１６２】
幾つかの実施形態において、根発達領域は、完全合成ＳＡＰを含む。
【０１６３】
幾つかの実施形態において、完全合成ＳＡＰは、アクリル酸またはアクリルアミド或いはそれらの何れかの組み合わせである。
【０１６４】
幾つかの実施形態において、根発達領域における架橋剤の量は、総単量体含有量に対して、重量で、５％未満である。幾つかの実施形態において、根発達領域における架橋剤の量は、総単量体含有量に対して、重量で、２％未満である。幾つかの実施形態において、根発達領域における架橋剤の量は、総単量体含有量に対して、重量で、１％未満である。
【０１６５】
幾つかの実施形態において、膨張したユニットのポリマーの含量は、重量で、５％未満である。幾つかの実施形態において、膨張したユニットのポリマーの含量は、重量で、４％未満、３％未満、２％未満、または１％未満である。
【０１６６】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、有機ポリマー、天然ポリマー、または無機ポリマー、或いはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１６７】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、ポリマーを含む。
【０１６８】
幾つかの実施形態において、ポリマーは、高架橋ポリマーである。
【０１６９】
幾つかの実施形態において、高架橋ポリマーは、多糖またはポリアクリルポリマーである。
【０１７０】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、充填剤を含む。
【０１７１】
幾つかの実施形態において、充填剤は、セルロース系材料、セライト、ポリマー材料、二酸化ケイ素、フィロシリケート、粘土鉱物、金属酸化物粒子、多孔性粒子、またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０１７２】
幾つかの実施形態において、充填剤は、蛇紋石族のフィロシリケートを含む。
【０１７３】
幾つかの実施形態において、蛇紋石族のフィロシリケートは、アンチゴライト（Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）、クリソタイル（Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）、またはリザーダイト（Ｍｇ３Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）である。
【０１７４】
幾つかの実施形態において、充填剤は、ハロイサイト（Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）、
カオリナイト（Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）、イライト（Ｋ，Ｈ３Ｏ）（Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ）２（Ｓｉ，Ａｌ）４Ｏ１０［（ＯＨ）２，（Ｈ２Ｏ）］）、モンモリロナイト（（Ｎａ，Ｃａ）０．３３（Ａｌ，Ｍｇ）２Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２・ｎＨ２Ｏ）、バーミキュライト（（Ｍｇ，Ｆｅ，ａｌ）３（Ａｌ，Ｓｉ）４Ｏ１０（ＯＨ）２・４Ｈ２Ｏ）、タルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）、パリゴルスカイト（（Ｍｇ，Ａｌ）２Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）・４（Ｈ２Ｏ）またはパイロフィライト（Ａｌ２Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２）である粘土鉱物を含む。
【０１７５】
幾つかの実施形態において、充填剤は、雲母族のフィロシリケートを含む。
【０１７６】
幾つかの実施形態において、雲母族のフィロシリケートは、黒雲母（Ｋ（Ｍｇ，Ｆｅ）３（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０（ＯＨ）２）、白雲母（ＫＡｌ２（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０（ＯＨ）２）、金雲母（ＫＭｇ３（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０（ＯＨ）２）、紅雲母（Ｋ（Ｌｉ，Ａｌ）２−３（ＡｌＳｉ３）Ｏ１０（ＯＨ）２）、真珠雲母（ＣａＡｌ２（Ａｌ２Ｓｉ２）Ｏ１０（ＯＨ）２）、海緑石（（Ｋ，Ｎａ）（Ａｌ，Ｍｇ，Ｆｅ）２（Ｓｉ，Ａｌ）４Ｏ１０（ＯＨ）２）またはそれらのいずれかの組み合わせである。
【０１７７】
幾つかの実施形態において、充填剤は、クロライト族のフィロシリケートを含む。
【０１７８】
幾つかの実施形態において、クロライト族のフィロシリケートは、クロライト（（Ｍｇ，Ｆｅ）３（Ｓｉ，Ａｌ）４Ｏ１０（ＯＨ）２・（Ｍｇ，Ｆｅ）３（ＯＨ）６）である。
【０１７９】
幾つかの実施形態において、充填剤は、蜂の巣様の構造を形成している。
【０１８０】
幾つかの実施形態において、蜂の巣様の構造は、顕微鏡的である。
【０１８１】
幾つかの実施形態において、充填剤は、粘土を含む。
【０１８２】
幾つかの実施形態において、充填剤は、ゼオライトを含む。
【０１８３】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、少なくとも約０．０５、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、または１グラムの少なくとも１種類の農業用化学物質を含む。
【０１８４】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、１グラム〜１０グラムの少なくとも１種類の農業用化学物質を含む。
【０１８５】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、重量で約３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、または６０％の少なくとも１種類の農業用化学物質である。
【０１８６】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、生分解性である。
【０１８７】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１つの農業用化学物質領域を含む。
【０１８８】
幾つかの実施形態において、ユニットは、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個の、または１０個を越える農業用化学物質領域を含む。
【０１８９】
幾つかの実施形態において、ユニットは、２、３、４、５、６、７、８、９、１０個の、または１０個を越える根発達領域を含む。
【０１９０】
幾つかの実施形態において、少なくとも１種類の農業用化学物質は、
ｉ）少なくとも１種類の肥料化合物； 
ｉｉ）少なくとも１種類の農薬化合物；
ｉｉｉ）少なくとも１種類のホルモン化合物；
ｉｖ）少なくとも１種類の薬剤化合物； 
ｖ）少なくとも１種類の化学的成長剤； 
ｖｉ）少なくとも１種類の酵素；
ｖｉｉ）少なくとも１種類の成長促進剤； 
ｖｉｉｉ）少なくとも１種類の微小要素； 
ｉｘ）少なくとも１種類の生物刺激剤；
およびそれらの何れかの組み合わせである。
【０１９１】
幾つかの実施形態において、肥料化合物は、天然肥料である。
【０１９２】
幾つかの実施形態において、肥料化合物は、合成肥料である。
【０１９３】
幾つかの実施形態において、農薬は、
ｉ）少なくとも１種類の殺虫剤化合物；
ｉｉ）少なくとも１種類の殺線虫剤化合物；
ｉｉｉ）少なくとも１種類の除草剤化合物； 
ｉｖ）少なくとも１種類の殺菌剤化合物、または
ｖ）（ｉ）〜（ｖ）の何れかの組み合わせである。
【０１９４】
幾つかの実施形態において、殺虫剤化合物は、イミダクロプリドである。
【０１９５】
幾つかの実施形態において、除草剤化合物は、ペンジメタリンである。
【０１９６】
幾つかの実施形態において、殺菌剤化合物は、アゾキシストロビンである。
【０１９７】
幾つかの実施形態において、殺線虫剤化合物は、フルエンスルホンである。
【０１９８】
幾つかの実施形態において、肥料は、ＰＯ４、ＮＯ３、（ＮＨ４）２ＳＯ２、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、ＫＣｌまたはそれらの何れかの組み合わせである。
【０１９９】
幾つかの実施形態において、肥料は、１種類以上の農薬を含むか、または含まない、Ｎ、Ｐ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、およびＳから選択される１種類以上のマクロ栄養素および、任意に、Ｂ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、ＭｎおよびＭｂから選択される１種類以上のミクロ栄養素である。 
幾つかの実施形態において、肥料は、尿素およびＫＣｌを含む。幾つかの実施形態において、肥料は、重量で、６０％の尿素および３０％のＫＣｌである。
【０２００】
幾つかの実施形態において、肥料は、ＰＯ４、ＮＯ３、（ＮＨ４）２ＳＯ２、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、および／またはＫＣｌを含む多種肥料化合物を含む。
【０２０１】
幾つかの実施形態において、農薬は、農場への施用に不適切である少なくとも１種類の農薬化合物である。
【０２０２】
幾つかの実施形態において、農薬は、従来の土壌処理を用いて農場へ施用するにはあまりに有毒であるために、農場への施用に不適切である農薬である。
【０２０３】
幾つかの実施形態において、農薬は、節足動物または軟体動物を殺すのに足る量で農場に施用されたときに、節足動物または軟体動物以外の動物に有毒である。
【０２０４】
幾つかの実施形態において、肥料、農薬、または肥料および農薬は、根発達領域が膨張したとき、少なくとも約一週間の期間に亘って、農業用化学物質領域から放出される。
【０２０５】
幾つかの実施形態において、肥料、農薬、または肥料および農薬は、根発達領域が膨張したとき、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または２０週間の期間に亘って、農業用化学物質領域から根発達領域に放出される。
【０２０６】
幾つかの実施形態において、肥料、農薬、または肥料および農薬は、根発達領域が、約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％膨張したとき、少なくとも約２、３、４、５、６、７、８、９、１０、または２０週間の期間に亘って、農業用化学物質領域から根発達領域に放出される。
【０２０７】
幾つかの実施形態において、根発達領域が膨張し、かつユニットが土壌中にあるとき、肥料、農薬、または肥料および農薬は、給水後約２５日目から、線形速度でユニットの表面から周囲の土壌中に拡散する。
【０２０８】
幾つかの実施形態において、ユニットの根発達領域が膨張し、かつユニットが土壌中にあるとき、肥料、農薬、または肥料および農薬は、給水後少なくとも約５０または９０日目から、ユニットの表面から周囲の土壌中に拡散する。 
幾つかの実施形態において、ユニットは、膨張しない。
【０２０９】
幾つかの実施形態において、ユニットは、重量で、約３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、または１０％未満の水を含む。
【０２１０】
幾つかの実施形態において、ユニットは、農業用化学物質領域と根発達領域との間に１つ以上の境界領域を含み、境界領域は、少なくとも１種類の不溶性の塩または固体物、少なくとも１種類の架橋剤、あるいは少なくとも１種類の無機化合物によって形成されている。
【０２１１】
幾つかの実施形態において、根発達領域と農業用化学物質領域との間の拡散は、農業用化学物質領域、根発達領域、または境界領域のｐＨまたは陽イオン濃度を変えることによって制限される。
【０２１２】
幾つかの実施形態において、根発達領域と農業用化学物質領域との間の拡散は、農業用化学物質領域、または根発達領域のｐＨおよび／または陽イオン濃度を変えることによって制限される。
【０２１３】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域または根発達領域におけるｐＨは、緩衝液によって変更される。
【０２１４】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域、境界領域および根発達領域におけるｐＨは、緩衝液によって変更される。
【０２１５】
本発明は、植物が成長する栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することを含む植物を成長させる方法を提供する。
【０２１６】
幾つかの実施形態において、前記方法は、成長させる特定の植物に基づいてユニットのサイズを選択する工程を含む。例えば、大きな直径の根を有する植物を成長させるときは、大きな膨張サイズを有するユニットを選択することが望ましいかもしれないし、小さな直径の根を有する植物を成長させるときは、小さな膨張サイズを有するユニットを選択することが望ましいかもしれない。幾つかの実施形態において、大きな根系を有する植物を成長させるとき、小さな根系を有する植物を成長させる場合よりも、所定のサイズのユニットをより多く用いることが望ましいであろう。
【０２１７】
幾つかの実施形態において、植物が成長する栽培床は、土壌を含む。
【０２１８】
幾つかの実施形態において、植物が成長する栽培床は、土壌である。
【０２１９】
幾つかの実施形態において、土壌は、砂、シルト、粘土、またはそれらの何れかの組み合わせを含む。
【０２２０】
幾つかの実施形態において、土壌は、粘土、ローム、粘土ローム、またはシルトロームである。
【０２２１】
幾つかの実施形態において、土壌は、アンディソルである。
【０２２２】
幾つかの実施形態において、少なくとも１つのユニットは、土壌表面下の１つ以上の深さで土壌に添加される。幾つかの実施形態において、少なくとも１つのユニットは、５ｃｍ〜５０ｃｍの深さに添加される。幾つかの実施形態において、少なくとも１つのユニットは、５ｃｍ、１０ｃｍ、１５ｃｍ、２０ｃｍ、２５ｃｍ、３０ｃｍ、３５ｃｍ、４０ｃｍ、４５ｃｍまたは５０ｃｍの深さ、あるいは前記の深さのいずれかを２、３、または４つ組み合わせたところに添加される。
【０２２３】
本発明は、植物の栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することによって植物の根に肥料および農薬を送達することを含む、肥料、農薬、または肥料および農薬に起因する環境への損害を低減する方法を提供する。
【０２２４】
本発明は、植物の栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することによって植物の根に農業用化学物質を送達することを含む、農業用化学物質薬に起因する環境への損害を低減する方法を提供する。
【０２２５】
幾つかの実施形態において、肥料、農薬、または肥料および農薬への暴露を最小限にすることは、農業従事者の肥料、農薬、または肥料および農薬への暴露を最小限にすることである。
【０２２６】
幾つかの実施形態において、肥料、農薬、または肥料および農薬への暴露を最小限にすることは、農業従事者以外の者の肥料、農薬、または肥料および農薬への暴露を最小限にすることである。
【０２２７】
本発明は、植物の根域内にあらかじめ設定された化学特性を持つ人工領域を作り出す方法であって、
ｉ）植物の根域の栽培床に１つ以上の本発明のユニットを添加すること；または
ｉｉ）植物が成長していくと予想される、栽培床の予想根域に、１つ以上の本発明のユニットを添加すること
を含む方法を提供する。
【０２２８】
幾つかの実施形態において、工程ｉ）は、植物の根域の栽培床に 少なくとも２個の異なるユニットを添加することを含み、工程ｉｉ）は、植物が成長していくと予想される、栽培床の予想根域に、少なくとも２個の異なるユニットを添加することを含み、少なくとも２個の異なるユニットのうち少なくとも１個は本発明のユニットである。
【０２２９】
幾つかの実施形態において、少なくとも２個の異なるユニットの各々は、少なくとも２個の異なるユニットの他方に含まれない少なくとも１種類の農業用化学物質を含む。
【０２３０】
本発明は、植物が成長する栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することを含む、植物に施肥する方法を提供する。
【０２３１】
本発明は、植物が成長する栽培床に少なくとも１つの本発明のユニットを添加することを含む、植物を有害生物から保護する方法を提供する。
【０２３２】
幾つかの実施形態において、栽培床に添加されたすべてのユニットに含まれる農薬の量は、葉面散布、土壌灌漑、地上散布、または土壌散布によって農薬を施用したときと同じ水準の有害生物防除を達成するのに必要であろう農薬の量よりも実質的に少ない。
【０２３３】
幾つかの実施形態において、栽培床に添加されたすべてのユニットに含まれる農薬の量は、葉面散布、土壌灌漑、地上散布、または土壌散布によって農薬を施用したときと同じ水準の有害生物防除を達成するのに必要であろう農薬の量の９０％未満、８０％未満、７０％未満、６０％未満、または５０％未満である。
【０２３４】
幾つかの実施形態において、栽培床１ヘクタール当たりに、３００，０００個から７００，０００個までのユニットが添加される。
【０２３５】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１．５ｇの肥料を含み、栽培床１ヘクタール当たりに、５００，０００個のユニットが添加される。
【０２３６】
幾つかの実施形態において、ユニットは、殺虫剤を含み、栽培床１ヘクタール当たりに添加されたその数のユニットは、１００ｇから５００ｇまでの殺虫剤を含む。
【０２３７】
幾つかの実施形態において、ユニットは、除草剤を含み、栽培床１ヘクタール当たりに添加されたその数のユニットは、５ｇから１０００ｇまでの除草剤を含む。
【０２３８】
幾つかの実施形態において、ユニットは、殺菌剤を含み、栽培床１ヘクタール当たりに添加されたその数のユニットは、１００ｇから５００ｇまでの殺菌剤を含む。
【０２３９】
幾つかの実施形態において、ユニットは、土壌有害生物および病原体のための農薬を含み、栽培床１ヘクタール当たりに添加されたその数のユニットは、１００ｇから３０００ｇまでの土壌有害生物および病原体のための農薬を含む。
【０２４０】
幾つかの実施形態において、ユニットは、除草剤を含み、植物は除草剤に耐性がある。
【０２４１】
幾つかの実施形態において、植物は、ダイズ植物体であり、除草剤はイミダゾリノンである。
【０２４２】
幾つかの実施形態において、植物は、コムギ、キャノーラ、またはヒマワリであり、除草剤はペンジメタリンである。
【０２４３】
幾つかの実施形態において、植物は、除草剤耐性を有する遺伝子組換え農作物である。
【０２４４】
幾つかの実施形態において、植物は、遺伝子組換えダイズ、遺伝子組換えアルファルファ、遺伝子組換えトウモロコシ、遺伝子組換えワタ、遺伝子組換えキャノーラ、または遺伝子組換えテンサイであり、除草剤は、グリホサートである。
【０２４５】
幾つかの実施形態において、１植物当たり４個〜２０個のユニットが栽培床に添加される。
【０２４６】
幾つかの実施形態において、植物は、圃場で成長する。
【０２４７】
幾つかの実施形態において、植物は、農作物植物体である。 
幾つかの実施形態において、農作物植物体は、穀物または樹木作物植物体である。
【０２４８】
幾つかの実施形態において、農作物は、果物または野菜植物体である。
【０２４９】
幾つかの実施形態において、植物は、バナナ、オオムギ、豆類、キャッサバ、トウモロコシ、ワタ、ブドウ、オレンジ、エンドウ、ジャガイモ、コメ、ダイズ、テンサイ、トマト、またはコムギ植物体である。
【０２５０】
幾つかの実施形態において、植物は、ヒマワリ、キャベツ植物体、レタス、またはセロリ植物体である。
【０２５１】
幾つかの実施形態において、ユニットは、植物が成長している栽培床に添加される。
【０２５２】
幾つかの実施形態において、ユニットは、植物が成長する予定の栽培床に添加される。
【０２５３】
幾つかの実施形態において、植物の成長のための種は、ユニットが栽培床に添加される前に栽培床に添加される。
【０２５４】
幾つかの実施形態において、植物の成長のための種は、ユニットが栽培床に添加されるのと同時に栽培床に添加される。
【０２５５】
幾つかの実施形態において、植物の成長のための種は、ユニットが栽培床に添加された後に栽培床に添加される。
【０２５６】
幾つかの実施形態において、栽培床は、土壌である。
【０２５７】
幾つかの実施形態において、ユニットは、１種類の肥料化合物を含む。幾つかの実施形態において、ユニットは、２種類の肥料化合物を含む。幾つかの実施形態において、ユニットは、３種類の 肥料化合物を含む。幾つかの実施形態において、ユニットは、３種類を越える肥料化合物を含む。
【０２５８】
幾つかの実施形態において、ユニットは、（ＮＨ４）２ＳＯ２、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、およびＫＣｌとしてのＮ、Ｐ、および／またはＫの、ユニットの一部としての栽培床における総含量が、それぞれ約５ｇ／ｍ２〜５０ｇ／ｍ２、１ｇ／ｍ２〜１０ｇ／ｍ２、および５ｇ／ｍ２〜６０ｇ／ｍ２となるように、１種類から３種類までの肥料化合物を含む。
【０２５９】
幾つかの実施形態において、ユニットは、（ＮＨ４）２ＳＯ２、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、およびＫＣｌとしてのＮ、Ｐ、およびＫの、ユニットの一部としての栽培床における総含量が、それぞれ約２５、５、および３０ｇ／ｍ２となるように、３種の肥料化合物を含む。
【０２６０】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルが約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％吸水したとき、農作物植物体の根は、ハイドロゲルに入り込むことができる。
【０２６１】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルが吸水したとき、農作物植物体の根は、ハイドロゲルの中で成長することができる。
【０２６２】
幾つかの実施形態において、ハイドロゲルが約１％、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、１％〜５０％または５％〜５０％吸水したとき、農作物植物体の根は、ハイドロゲルの中で成長することができる。
【０２６３】
幾つかの実施形態において、農作物植物体は、ヒマワリ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、キャベツ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、コムギ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、トウモロコシ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、ダイズ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、イネ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、オオムギ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、ワタ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、エンドウ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、ジャガイモ植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、樹木作物植物体である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、野菜植物体である。
【０２６４】
本明細書で開示される各実施形態は、他の開示された実施形態のそれぞれに適用可能であると考えられる。したがって、本明細書に記載された様々な要素のすべての組み合わせは、本発明の範囲内である。
【０２６５】
パラメータの範囲が提供される場合においては、その範囲内の全ての整数およびそれらの１０分の１の値も、本発明によって提供されると理解される。例えば、「０．２ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙ〜５ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙ」は、５．０ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙまでの、０．２ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙ、０．３ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙ、０．４ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙ、０．５ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙ、０．６ｍｇ／ｋｇ／ｄａｙ等の開示である。
【０２６６】
文脈によって特に指示されない限り、殺虫剤の量、例えば、ｍｇでの重量、比率、または重量パーセントとして値が提供される場合、その値は農薬の有効成分（ａ．ｉ．）の量をいう。
【０２６７】
用語
特に定義されない限り、本明細書で用いられる全ての技術的および科学的な用語は、本発明が属する技術分野の通常の技能を有する者によって共通に理解されるものと同じ意味を有する。
【０２６８】
本明細書で用いられ、文脈によって特に言及されないまたは要求されない限り、以下の各用語は、下記の定義を有する。
【０２６９】
本明細書で用いられる場合、数字の値または範囲の文脈における「約」は、文脈でより限定された範囲が要求されていない限りは±１０％の数字の値または範囲が指定されるまたは特許請求の対象となることを意味する。
【０２７０】
「農業用化学物質領域」は、本発明のユニットの構成要素であって、少なくとも１種の農業用化学物質を含み、前記少なくとも１種の農業用化学物質を本発明のユニットの根発達領域に放出する。幾つかの実施形態において、ユニットの根発達領域が吸水したとき、少なくとも１種の農業用化学物質は、本発明のユニットの根発達領域に拡散によって放出される。
【０２７１】
用語「塗装系」は、塗装系によって被覆された農業用化学物質領域の表面からの農業用化学物質の放出を遅延させるかまたは防ぐ１種類以上の化合物を意味する。幾つかの実施形態において、塗装系は、単一の被覆化合物を含む。幾つかの実施形態において、塗装系は、１種類以上の被覆化合物を含む。幾つかの実施形態において、塗装系は、１つ以上の層を含む。幾つかの実施形態において、塗装系の各層は、同じ組成のものである。幾つかの実施形態において、被覆組成物の各層は、異なる組成のものである。幾つかの実施形態において、塗装系は、２つ、３つ、または４つの層を含む。
【０２７２】
農業用化学物質領域について用いられる場合、用語「制御された放出」は、農業用化学物質領域が、農業用化学物質領域の１種類以上の農業用化学物質を時間をかけて徐々に放出されるように処方されていることを意味する。幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、少なくとも約１週間に亘って、根発達領域に少なくとも１種類の農業用化学物質を放出するように処方されている。幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、根発達領域が膨張したとき、１週間以上に亘って、根発達領域に少なくとも１種の農業用化学物質を放出するように処方されている。「制御された放出」は、用語「徐放」（「ＳＲ」）と相互に変換可能である。
【０２７３】
「ＤＡＰ」は植え付け後の日数を意味する。
【０２７４】
文脈で特に要求されない限り、「ユニット」は、本発明で開示したような、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットをいう。「肥料ユニット」は、本明細書で開示したような、肥料を含む、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットをいう。「肥料／農薬ユニット」は、本明細書で開示したような、肥料および農薬を含む、植物の根への農業用化学物質の送達のためのユニットをいう。
【０２７５】
「空のユニット」は、本発明のユニットの根発達領域要素を含み、農業用化学物質領域要素を含まない。幾つかの実施形態において、空のユニットは、本発明の対応するユニットと同じ形状および／または寸法を有する。
【０２７６】
「根発達領域」は、本発明のユニットの構成要素であって、吸水したとき、成長している根が入り込むことができる。幾つかの実施形態において、成長している根は、ユニットの根発達領域内で成長し、発達することができる。幾つかの実施形態において、根発達領域は、高吸収性ポリマー（ＳＡＰ）である。幾つかの実施形態において、根発達領域は、エーロゲル、ジオテキスタイル、またはスポンジである。幾つかの実施形態において、根発達領域は、例えば、ユニットが事前に灌水された土壌に設置されたとき、周囲の環境から吸水するであろう。幾つかの実施形態において、吸水した根発達領域は、その中で成長している根が水および栄養素を吸収できる人工環境を形成する。幾つかの実施形態において、ユニットの根発達領域は、前記ユニットの農業用化学物質領域の農業用化学物質と同じまたは異なる１種以上の農業用化学物質を含むように処方されている。本明細書で開示された本発明は、いずれかの特定の作用の機構のいずれにも限定されないが、根発達領域内の水および／または農業用化学物質（例えば、ミネラル）の存在のために、成長している根が、ユニットの根発達領域に引き付けられるものと信じられる。根は、ユニット内の水および／または農業用化学物質の継続的な利用可能性故にユニットの根発達領域内で成長し発達し続けるものと信じられる。
【０２７７】
文脈で言及がないまたは要求がない限り、用語「根発達領域（ｒｏｏｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｚｏｎｅｓ）」の使用は、１つ以上の根発達領域を意味し、用語「農業用化学物質領域（ａｇｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｚｏｎｅｓ）」の使用は１つ以上の農業用化学物質領域を意味する。
【０２７８】
本発明の実施形態により提供され、または実施形態での使用が企図される植物は、単子葉植物および双子葉植物の両方を含む。幾つかの実施形態において、植物は、農作物植物体である。本明細書で用いられるとき、「農作物植物体」は、商業的に生育される植物である。幾つかの実施形態において、本発明の植物は農作物植物体（例えば、穀草類および豆類、トウモロコシ、コムギ、ジャガイモ、タピオカ、イネ、ソルガム、アワ、キャッサバ、オオムギ、またはエンドウ）、または他のマメ科植物である。幾つかの実施形態において、農作物植物体は、可食の根、塊茎、葉、茎、花、または果実の生産のために生育され得る。植物は、野菜または観賞用植物であり得る。本発明における農作物植物体の限定されない例は：アクロコミア・アクレアータ（マカウバヤシ）、アラビドプシス・サリアナ、アラシニス・ハイポギア（ラッカセイ）、アストロカリウム・ムルムル（ムルムル）、アストロカリウム・ヴァルガレ（ツクマ）、アッタレア・ゲラエンシス（アンダイアヤシ）、アッタレア・フミリス（アメリカンオイルパーム（Ａｍｅｒｉｎｃａｎ ｏｉｌ ｐａｌｍ））、アッタレア・オレイフェラ（アンダイア）、アッタレア・ファレラタ（ウリクリ）、アッタレア・スペキオサ（ババス）、アベナ・サティバ（エンバク）、ベタ・バルガリス（テンサイ）、ブラシカ・カリナタ、ブラシカ・ユンセア、ブラシカ・ナポブラシカ、ブラシカ・ナプス（キャノーラ）、のようなアブラナ属の一種、カメリア・サティバ（アマナズナ）、カンナビス・サティバ（タイマ）、カーサムス・チンクトリス（ベニバナ）、カリオカー・ブラシリエンス（ペキー）、ココス・ヌシフェラ（ココナッツ）、クランベ・アビシニカ（アビシニアンケール）、ククミス・メロ（メロン）、エライス・ギニエンシス（ギニアアブラヤシ）、グリシン・マックス（ダイズ）、ゴシピウム・ヒルスツム（ワタ）、ヘリアンタス・アヌス（ヒマワリ）のようなヘリアンタス属の一種、ホルデウム・ヴァルガレ（オオムギ）、ジャトロファ・クルカス（ナンヨウアブラギリ）、ヨアネシア・プリンセプス（アララナッツツリー）、レムナ・エクイノクティアリス、レムナ・ディスペルマ、レムナ・エクアドリエンシス、レムナ・ギバ（イボウキクサ）、レムナ・ジャポニカ、レムナ・ミノル、レムナ・ミヌタ、レムナ・オブスキュラ、レムナ・ポーシコスタータ、レムナ・ペルプシラ、レムナ・テネラ、レムナ・ツリスルカ、レムナ・ツリオニフェラ、レムナ・ヴァルジビアナ、レムナ・ユンゲンシス（ｙｕｎｇｅｎｓｉｓ）、のようなレムナ属の一種（ウキクサ）、リカニア・リジダ（オイチニカ）、リヌム・ユーシタティシマム（アマ）、ルピナス・アングスティフォリウス（ルピナス）、モーリシア・フレックスオーサ（ブリチーヤシ）、マクシミリアナ・マリパ（イナジャパーム（ｉｎａｊａ ｐａｌｍ））、ミスカンサスｘギガンテウス、およびミスカンサス・シネンシスのようなミスカンサス属の一種、ニコチアナ・タバカム、またはニコチアナ・ベンサミアナのようなニコチアナ属の一種（タバコ）、オエノカルプス・バカバ（バカーバデアゼイテ）、オエノカルプス・バタウア（パタウア（ｐａｔａｕａ））、オエノカルプス・ディスティクス（バカーバデレクウェ（ｂａｃａｂａ−ｄｅ−ｌｅｑｕｅ））、オリザ・サティバおよびオリザ・グラベリマのようなオリザ属の一種（イネ）、パニカム・ヴィルガタム（スイッチグラス）、ポラクエイバ・パラエンシス（マリ（ｍａｒｉ））、パーシー・アメリカーナ（アボカド）、ポンガミア・ピンナタ（クロヨナ）、ポプルス・トリコカルパ、リシナス・コムニス（トウゴマ）、サトウキビ属の一種（サトウキビ）、セサマム・インディカム（ゴマ）、ソラナム・チュベロッサム（ジャガイモ）、ソルガム・ビカラー、ソルガム・バルガレのようなモロコシ属の一種、テオブロマ・グランディフローラム（キュプアス）、トリフォリウム属の一種、トリツリナクス・ブラジリエンシス（ブラジリアンニードルパーム（Ｂｒａｚｉｌｉａｎ ｎｅｅｄｌｅ ｐａｌｍ））、トリティークム・アエスティウムのようなコムギ属の一種（コムギ）、ゼア・メイズ（トウモロコシ）、アルファルファ（メディカゴ・サティバ）、ライムギ（セカーレ・セレアーレ）、サツマイモ（ロプモエア・バタツス）、キャッサバ（マニホット・エスクレンタ）、コーヒー（コーヒーノキ属の数種）、パイナップル（アナナス・コモサス）、柑橘類（ミカン属の数種）、ココア（テオブロマ・カカオ）、チャ（カメリア・シネンシス）、バナナ（ムサ属の数種）、アボカド（パーシー・アメリカーナ）、イチジク（フィクス・カリカ）、グァバ（プシディウム・グアジャバ）、マンゴー（マンギフェラ・インディカ）、オリーブ（オレア・ヨーロパエア）、パパイヤ（カリカ・パパイヤ）、カシューナッツ（アナカルディウム・オクシデンタール）、マカダミア（マカダミア・インテルグリフォリア）およびアーモンド（プルヌス・アミグダルス）を含む。
【０２７９】
文脈によって特に言及または要求されない限り、「膨張」は、ある物質が２１℃の脱イオン水の中に２４時間置かれた場合、当該物質によって吸収される水の量の少なくとも約１％の吸水量を有することを意味する。前記物質がハイドロゲルであるとき、「膨張」したハイドロゲルは「吸水」したハイドロゲルいうこともできる。幾つかの実施形態において、膨張した物質は、当該物質が２１℃の脱イオン水の中に２４時間置かれた場合、当該物質によって吸収される水の量の少なくとも約２％の吸水量を有する。幾つかの実施形態において、膨張した物質は、２１℃の脱イオン水の中に２４時間置かれた場合、当該物質によって吸収される水の量の少なくとも約３％の吸水量を有する。幾つかの実施形態において、膨張した物質は、２１℃の脱イオン水の中に２４時間置かれた場合、当該物質によって吸収される水の量の少なくとも約４％の吸水量を有する。幾つかの実施形態において、膨張した物質は、２１℃の脱イオン水の中に２４時間置かれた場合、当該物質によって吸収される水の量の少なくとも約５％の吸水量を有する。
【０２８０】
文脈によって特に言及または要求されない限り、「吸水」は、少なくとも約１％吸水したことを意味する。幾つかの実施形態において、「吸水」は、少なくとも約２％吸水したことを意味する。幾つかの実施形態において、「吸水」は、少なくとも約３％吸水したことを意味する。幾つかの実施形態において、「吸水」は、少なくとも約４％吸水したことを意味する。幾つかの実施形態において、「吸水」は、少なくとも約５％吸水したことを意味する。
【０２８１】
本明細書で用いられるとき、「完全に膨張」した本発明のユニットは、２１℃の脱イオン水の中に２４時間置かれた場合、ユニットが吸収する水の量と同等の吸収した水の量を含むユニットである。
【０２８２】
本明細書で用いられるとき、人工環境は、農場または庭園の根域内に位置する、少なくとも１種の農業用化学物質が仕込まれた栽培床を意味し、その周辺内で根の生育および吸収活動を促進する。農業用化学物質の限定されない例は、殺虫剤、除草剤、および殺菌剤を含む農薬を含む。農業用化学物質は、天然および合成肥料、ホルモン、および他の化学的成長剤も含み得る。
【０２８３】
農業用化学物質領域は、根発達領域への放出を制御する構造内に投入物（肥料、農薬、または他の農業用化学物質）を含み得る。放出速度は、成長期を通して植物の要求を満たすように設計されている。幾つかの実施形態において、所定の動作期間の終わりには、投薬物の残差が残っていない。
【０２８４】
水溶性の農薬で製造されたユニットは、水溶性の農薬が、他の農業用化学物質、例えば、肥料と一緒にまたは単体で、１つ以上の農業用化学物質領域に含まれるように処方され得る。これらの農業用化学物質領域は、制御された放出方式で根発達領域に農薬を放出するように処方され得る。
【０２８５】
疎水性の農薬で製造されたユニットは、疎水性の農薬が、他の農業用化学物質、例えば、肥料と一緒にまたは単体で、１つ以上の農業用化学物質領域に含まれるように処方され得る。これらの農業用化学物質領域は、制御された放出方式、例えば、塗装系で処方されている必要はなく、それは農薬の疎水性の性質が、根発達領域への放出速度を制限するであろうためである。或いは、疎水性農薬は、何れもの農業用化学物質領域に含まれることなく根発達領域の全体に分散され得る。農薬の疎水性の性質は、農薬がユニットから周囲の栽培床に到達する速度を制限するであろう。従って、幾つかの例においては、制御された放出機構を欠く１つ以上の農業用化学物質領域に疎水性農薬を配合すること、および／または１つ以上の根発達領域の全体に農薬を分散させることが経済的に有利であろう。
【０２８６】
幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、シリカで被覆された高度架橋ポリマーまたは粘土充填剤を含む高度架橋ポリアクリル酸／ポリ多糖から作られた蜂の巣様構造内に、１種以上の肥料、農薬、および／または窒素、リン、カリウム等のような他の農業用化学物質を含む。幾つかの実施形態において、農業用化学物質領域は、外側コーティングを持つかまたは持たない蜂の巣様構造内に、肥料、農薬、および／または少なくとも１種の他の農業用化学物質を含む。
【０２８７】
農業用化学物質領域を取り囲む根発達領域は、本明細書において「殻」と称され得る。
【０２８８】
本発明の根発達領域は土壌中で持続可能であり、根発達領域における根の入り込み、吸収活動、並びに成長および／または発達を促進する。幾つかの実施形態において、高吸収性ポリマーは、給水の間、土壌の水分を吸収し、膨張し、長い期間にわたって高い含水率を維持するため、根発達領域の役割を果たし得る。それらの特徴は、本発明のユニットの作用周期の間、根の吸収活動を許容する農業用化学物質領域から根発達領域の表面までの間に、化学的濃度の漸進的な移行が起こるような領域を成立させる。幾つかの実施形態において、根発達領域は、力学的な抵抗性（土壌中においてその形態と形状を保つため）；膨張周期能（土壌含水率に応答して吸水および脱水を反復する能力）；酸素透過性（根の発達のような根の活動を助けるのに十分な酸素水準を維持する）；および根の入り込み（その内部での根の成長を許容する）のような特徴を有する。
【０２８９】
本発明において用いら得る部材は：１）粘土、２）ゼオライト、３）凝灰岩、４）フライアッシュ、５）ハイドロゲル、６）泡状物質を含むが、これらに限定されない。
【０２９０】
幾つかの実施形態において、本発明の人工環境は、自在な根の成長環境を提供するための土壌形態およびｐＨのための緩衝剤の役割を有する。幾つかの実施形態において、本発明の人工環境は、限定されないが、水、肥料、薬剤、および他の添加物のような、要求される条件に必要な部材および栄養素を含む。
【０２９１】
酸素透過性
本発明の側面は、吸水したときに酸素を透過できるＳＡＰを有する根発達領域に関する。根は、成長および発達に酸素を用いる（Ｄｒｅｗ，１９９７；Ｈｏｐｋｉｎｓ １９５０）。そのため、ＳＡＰの酸素透過性は、ＳＡＰを含む根発達領域内における根の成長および発達を助けるかどうかを決定することにおいて重要な要素である。
【０２９２】
いかなる科学的理論によっても拘束されることを望むものではないが、本発明のハイドロゲルは水、栄養素、および弱い抵抗性を提供するため、下記に示す本発明のデータは、ガスの拡散率は十分に高ければ、根は、圃場の土壌中に搬入されたほとんどの形態の小さい体積のハイドロゲルおよびハイドロゲルを含むユニット内で発達することを示す。例えば、アルギン酸塩ハイドロゲルは、適度に酸素透過性であり、根の発達を促進し、一方でデンプンハイドロゲルは、酸素透過性に乏しく、根の発達を促進しない。加えて、半合成ＣＭＣもまた適度に酸素透過性である。本発明の根発達領域に酸素を拡散させる能力は、それらの中での根の発達において重要である。
【０２９３】
本発明の側面は、吸水したときに十分に酸素透過性であるハイドロゲルのようなＳＡＰの選択に関する。酸素透過性は、吸水したＳＡＰが本発明の実施形態における使用において十分に酸素透過性であるかどうかを決定するために測定され得る。幾つかの実施形態において、ＳＡＰは根の成長および／または発達を助けるように酸素透過性である。幾つかの実施形態において、ＳＡＰは吸水したとき、吸水したアルギン酸塩の少なくとも約７０、７５、８０、８５、９０、９５、または１００％酸素透過性である。幾つかの実施形態において、ＳＡＰは吸水したとき、吸水した半合成ＣＭＣの少なくとも約７０、７５、８０、８５、９０、９５、または１００％酸素透過性である。
【０２９４】
酸素透過性は、当業者によく知られたアッセイに従って測定され得る。本発明のＳＡＰの酸素透過性を測定するのに有用であり得る方法の限定されない例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に含まれる、アイバら（１９６８）「ポリマー膜の酸素透過性の迅速測定（Rapid Determination of Oxygen Permeability of Polymer Membranes）」Ｉｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｆｕｎｄａｍｅｎ．，７（３），ｐｐ ４９７−５０２；ｗｗｗ．ｄｔｉｃ．ｍｉｌ／ｃｇｉ−ｂｉｎ／ＧｅｔＴＲＤｏｃ？Ｌｏｃａｔｉｏｎ＝Ｕ２＆ｄｏｃ＝ＧｅｔＴＲＤｏｃ．ｐｄｆ＆ＡＤ＝ＡＤ０６２３９８３より得られる、ヤスダおよびストーン（１９６２）「溶存酸素に対するポリマー膜の透過性（Permeability of Polymer Membranes to Dissolved Oxygen）」シダーズ＝シナイ・メディカル・センター、ロサンゼルス、ポリマー部、９頁；エロール・アランチおよびシベル・トゥンク（Sibel Tunc）（２００３年３月）「酸素透過度の測定方法および生鮮食品の酸化反応速度を低下させるための可食性フィルムの開発（A method for the measurement of the oxygen permeability and the development of edible films to reduce the rate of oxidative reactions in fresh foods）」Ｆｏｏｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第８０巻、第３号、４２３−４３１頁；およびコンパンら（２００２年７月）「有機ケイ素部を有するヒドロゲルコンタクトレンズの酸素透過性（Oxygen permeability of hydrogel contact lenses with organosilicon moieties）」Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ、第２３巻、第１３号、２７６７−２７７２頁に開示されている。ＳＡＰの透過性は、それが部分的にまたは完全に吸水したとき、例えば、ＳＡＰが５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、または５％〜５０％吸水したときに測定され得る。
【０２９５】
力学的抵抗性
本発明の好適な実施形態において、本発明のユニットの根発達領域は、ｉ）根の成長を促進するのに十分酸素透過性であって、かつｉｉ）土壌中に分解しない。特に好適な実施形態において、本発明のユニットの根発達領域は力学的に抵抗性であり、すなわち、土壌中に分解することなく土壌中で膨張周期を反復することができる。特に好適な実施形態において、根発達領域のＳＡＰの全てが、膨張周期を反復した後根発達領域の一部であり続ける。
【０２９６】
アルギン酸塩が酸素透過性であるにもかかわらず、アルギン酸塩は土壌中で分解する傾向があるために、アルギン酸塩を含む根発達領域は本発明の好適な実施形態において適切ではない。しかしながら、半合成ＣＭＣは、分解する傾向がなく、土壌中で分解することなく膨張周期を反復することができ（すなわち、力学的に抵抗性であり）、本発明の好適な実施形態において根発達領域に用いるのに適している。
【０２９７】
人工環境の実施
本発明の幾つかの実施形態は、以下のフェーズを含む：
フェーズ１：土壌の上表面に接着させ、搬入する。
【０２９８】
フェーズ２：給水（降雨および／または灌水）の後、根発達領域（例えば、ＳＡＰを含む）が土壌から水分を吸収し、膨張する；水がコーティング（もしあれば）に浸透し、肥料、農薬および／または他の農業用化学物質を溶解した後、それらが根発達領域に拡散される（例えば、ビーズの表面に向かって）。
【０２９９】
フェーズ３：根が成長し、発達し、および根発達領域にとどまり、あらかじめ設定された期間吸収が続く。
【０３００】
根発達領域の特性試験の方法
以下は、根発達領域（例えば、ビーズの殻）の特性試験に用いられ得る方法の非限定的な例である。
【０３０１】
・ポットに異なるサイズの空のユニット（例えば、殻）を配置する。幾つかの実施形態において、３つのサイズの空のユニットが用いられる。前記殻は、例えば０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、または５ｃｍの乾燥半径、あるいは例えば、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、６、７、８、９または１０ｃｍの長さを有し得る。幾つかの実施形態において、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、または３０リットルのポットが用いられる。幾つかの実施形態において、空のユニットは、土壌と一緒にポットに配置され得る。幾つかの実施形態において、土壌は砂質土である。
【０３０２】
・給水の後、空のユニットの最終的なサイズと形状を測定する。幾つかの実施形態において、最終的な形状は、球、円柱、または箱形状である。
【０３０３】
・根の吸水を再現するために、セラミック吸収カップを入れ込み、シリンジを介した吸収を行う。
【０３０４】
・経時的に給水頻度を調節する（例えば、高頻度−１日数回から、低頻度−１週間に１回）。
【０３０５】
・経時的にシリンジ内の水およびポットの底から流れ出る水の量を測定する。
【０３０６】
以下は、根発達領域（例えば、ビーズの殻）の特性試験に用いられ得る方法の他の非限定的な例である。
【０３０７】
・透明なセルに１つのサイズ（例えば、上記のフェーズに示した方法により見出されたことに基づく）の空のユニット（例えば、殻）を配置する。幾つかの実施形態において、セルは、パースペックスでできており、６０ｃｍ×２ｃｍ×３０ｃｍである。幾つかの実施形態において、空のユニットは、土壌と一緒に配置される。幾つかの実施形態において、土壌は砂質土である。
【０３０８】
・根の位置および空のユニットの状態を測定する。幾つかの実施形態において、根の位置および空の状態は、写真または／およびスキャンによって測定される。
【０３０９】
・栄養素を含むまたは含まないユニットで反復する。
【０３１０】
・根が栄養素または水に誘引されるかどうか結論付けるために、根の位置を測定する。
【０３１１】
・経時的に給水頻度を調節する（例えば、高頻度−１日数回から、低頻度−１週間に１回）。
【０３１２】
本発明のユニットの特性試験の方法
以下は、根発達領域（例えばビーズの殻）の特性を試験するために用いられ得る方法の限定されない例である。
【０３１３】
・植物をポットで成長させる。幾つかの実施形態において、前記ポットは１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、または３０リットルポットである。
【０３１４】
・根域および排水における濃度を経時的に測定するために濾紙カップを取りつける。
【０３１５】
加えて、
・透明なセルにおいて、ユニット（例えば、ビーズ）および土壌の混合物と共に、植物を成長させる。幾つかの実施形態において、土壌は砂質土である。
【０３１６】
・環境条件（例えば、ｐＨ、塩分、またはＮ、ＰおよびＫ）に感受性のある染料をユニットに添加する。
【０３１７】
・経時的に給水頻度を調節する（例えば、高頻度−１日数回から、低頻度−１週間に１回）。
【０３１８】
高吸収性ポリマー
高吸収性ポリマーは、それら自体の質量に対して大量の液体を吸収し、留めておくことができるポリマーである。本発明の実施形態に有用なＳＡＰの非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、Ｋ．ホリー、Ｍ．バロン、Ｒ．Ｂ．フォックス、Ｊ．ヒー、Ｍ．ヘス、Ｊ．カホベック、Ｔ．キタヤマ、Ｐ．クビサ、Ｅ．マレシャル、Ｗ．モルマン、Ｒ．Ｆ．Ｔ．ステプト、Ｄ．タバック、Ｊ．ボーリダル（Vohlidal）、Ｅ．Ｓ．ウィルクス、およびＷ．Ｊ．ワーク（２００４）「ポリマーの反応および機能性ポリマー材料に関する用語の定義（Definitions of terms relating to reactions of polymers and to functional polymeric materials）（ＩＵＰＡＣ勧告２００３）」、Ｐｕｒｅ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ７６（４）：８８９−９０６；カビリ．Ｋ．（２００３）「高速膨張性の超吸収性ハイドロゲルの合成：架橋剤の種類および濃度が、気孔率および吸収速度に及ぼす影響（Synthesis of fast-swelling superabsorbent hydrogels：effect of crosslinker type and concentration on porosity and absorption rate）」Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ ３９（７）：１３４１−１３４８；「高吸水性ポリマー化学の歴史（History of Super Absorbent Polymer Chemistry）」Ｍ２ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（www.m2polymer.com/html/history_of_superabsorbents.htmlより得られる）；「超吸収性ポリマーおよびアクリル酸化学の基礎（Basics of Super Absorbent Polymer & Acrylic Acid Chemistry）」．Ｍ２ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（www.m2polymer.com/html/chemistry_sap.htmlより得られる）；カティメ・トラバンカ、ダニエル；カティメ・トラバンカ、オスカー；カティメ・アマシュタ、イッサ・アントニオ（２００４年９月）この千年紀のスマート材料：高分子ハイドロゲル。合成、プロパティおよびアプリケーション（Los materiales inteligentes de este milenio：Los hidrogeles macromoleculares．Sintesis，propiedades y aplicaciones．）（第1編）Ｂｉｌｂａｏ：Ｓｅｒｖｉｃｉｏ Ｅｄｉｔｏｒｉａｌ ｄｅ ｌａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｄａｄ ｄｅｌ Ｐａｉｓ Ｖａｓｃｏ（ＵＰＶ／ＥＨＵ）；並びに、ブッフホルツ、フレデリック・Ｌ；グレアム、アンドリュー・Ｔ編（１９９７）現代の超吸収性ポリマー技術（Modern Superabsorbent Polymer Technology）（第１編）Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓに開示されている。
【０３１９】
本発明の実施形態において有用なハイドロゲルの非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、マトゥールら、１９９６「ハイドロゲルネットワークの合成法：レビュー（Methods for Synthesis of Hydrogel Networks：A Review）」Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ、パートＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｒｅｖｉｅｗｓ第３６巻、第２号、４０５−４３０；およびカビリら、２０１０「超吸収性ハイドロゲル複合材料およびナノコンポジット：レビュー（Superabsorbent hydrogel composites and nanocomposites：A review）」第３２巻、第２号、２７７−２８９頁に開示されている。
【０３２０】
ジオテキスタイル
ジオテキスタイルは、地面と接触して配置されたとき、土壌または砂質土の移動を防ぐことに典型的に用いられる透過性の素材である。本発明の実施形態において有用なジオテキスタイルの非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、米国特許出願第３，９２８，６９６、４，００２，０３４、６，３１５，４９９、６，３６８，０２４、および６，６３２，８７５号に開示されている。
【０３２１】
エーロゲル
エーロゲルは、凝固したマトリックスに空気を拡散させることによって形成されるゲルである。本発明の実施形態において有用なエーロゲルの非限定的な例は、参照により全ての内容が本明細書に援用される、エーゲター、Ｍ．編（２０１１）エアロゲルハンドブック（Aerogels Handbook）Ｓｐｒｉｎｇｅｒに開示されている。
【０３２２】
農業用化学物質
肥料
肥料は、植物の成長を促進する１種以上の栄養素を供給するために植物栽培床に添加される、天然または合成由来（生体物質以外）の、有機または無機の材料のいずれかである。
【０３２３】
本発明の実施形態において有用な肥料の非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、スチュワート，Ｗ．Ｍ．；ディブ，Ｄ．Ｗ．；ジョンストン，Ａ．Ｅ．；スミス，Ｔ．Ｊ．（２００５）「商業肥料栄養素の食糧生産への貢献（The Contribution of Commercial Fertilizer Nutrients to Food Production）」Ａｇｒｏｎｏｍｙ Ｊｏｕｒｎａｌ ９７：１−６；エリスマン、ジャンウィレム；ＭＡサットン、Ｊギャロウェイ、Ｚキリモント、Ｗウィニワーター（２００８年１０月）「アンモニア合成の世紀がどのように世界を変えたか（How A century of ammonia synthesis changed the world）」．Ｎａｔｕｒｅ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ １（１０）：６３６；Ｇ．Ｊ．リー（２００４）世界で最も偉大な修正：窒素および農業の歴史（The world‘s greatest fix：A history of nitrogen and agriculture）Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ ＵＳ．ｐｐ．１３４−１３９；ガラス、アンソニー（２００３年９月）「作物の窒素利用効率：窒素吸収に対する生理学的制約（Nitrogen Use Efficiency of Crop Plants：Physiological Constraints upon Nitrogen Absorption）」Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ２２（５）：４５３；ヴァンス；ウーデ−ストーンとアラン（２００３）「リンの取得および使用：再生可能でない資源を確保するための植物による重要な適応（Phosphorus acquisition and use：critical adaptations by plants for securing A non renewable resource」Ｎｅｗ Ｐｈｙｔｈｏｌｏｇｉｓｔ（Ｂｌａｃｋｗｅｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ）１５７（３）：４２３−４４７；ムーア、ジェフ（２００１）土壌ガイド−農業土壌の理解および管理のためのハンドブック（Soilguide−A handbook for understanding and managing agricultural soils）Ｐｅｒｔｈ，Ｗｅｓｔｅｒｎ Ａｕｓｔｒａｌｉａ：Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ａｕｓｔｒａｌｉａ．ｐｐ．１６１−２０７；ホイシンガー、ピーター；ライナー・ロムウェラー、アランＭ．ワトソン（２０００）ウルマン工業化学百科事典（Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry）第１８巻、ワインハイム、ドイツ：Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ Ｖｅｒｌａｇ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧａＡ．ｐｐ．２４９−３０７．；キャロルおよびソルト、スティーブンＢ．およびスティーブンＤ．（２００４）庭師のための生態学（Ecology for Gardeners）Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：Ｔｉｍｂｅｒ Ｐｒｅｓｓ．；エンウォール，カリン；ローラン・フィリポ、２およびサラ・ハリン１（２００５年１２月）「脱窒菌コミュニティの活性と組成は、長期の施肥に異なる反応を示す（Activity and Composition of the Denitrifying Bacterial Community Respond Differently to Long-Term Fertilization ）」Ａｐｐｌｉｅｄ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ）７１（２）：８３３５−８３４３；ビルクホーファー、クラウス；Ｔ．マルティン・ベゼマーブ（Bezemerb）、ｃ、ｄ、ジャップ・ブルーム、マイケル・ボンコウズキア、セーレン・クリステンセン、デビッド・デュボイス、フレミング・エケルンドフ、アンドレアス・フリースバッハ、ルーシー・ガンストグ、カタルーニャ・ヘドルンディ、ポール・マデル、ジュハ・ミコライ、クリストフ・ロビンク、ヘイッキ・セタエアエア、ファビアンヌ・タチン・フロック、ウィムＨ．ヴァン・デ・パステンブ、ｃおよびステファン・シェーア（２００８年９月）「長期的な有機農業が地下および地上の生物相を育む：土壌の品質、生物学的管理および生産性への含意（Long-term organic farming fosters below and aboveground biota：Implications for soil quality，biological control and productivity）」Ｓｏｉｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ（Ｓｏｉｌ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ） ４０（９）：２２９７−２３０８．；ラル，Ｒ．（２００４）「地球規模の気候変動および食糧安全保障に及ぼす土壌炭素隔離の影響（Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security）」Ｓｃｉｅｎｃｅ（Ｓｃｉｅｎｃｅ（ｊｏｕｒｎａｌ）） ３０４（５６７７）：１６２３−７．；並びに、ズブリナ，Ｊ．Ｐ．；Ｊ．ｖ．ベアード，Ｊ．Ｐ．リリー（１９９１年６月）「土壌の事実−肥料および有機物の栄養素含量（SoilFacts-Nutrient Content of Fertilizer and Organic Materials）」Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ．（www.soil.ncsu.edu/publications/Soilfacts/AG-439-18/より得られる）に開示されている。
【０３２４】
本発明の実施形態において有用な肥料の非限定的な例は、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、無水アンモニア、硝酸カルシウム／尿素、オキサミド、硝酸カリウム、尿素、硫酸尿素、アンモニア化過リン酸、リン酸二アンモニウム、ニトロリン酸、炭酸カリウム、メタリン酸カルシウム、塩化カルシウム、リン酸アンモニウムマグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、および本明細書に開示された他のものを含む。
【０３２５】
農薬
農薬は、有害生物のいずれかを防ぎ、殺し、遠ざけ、または軽減することができる薬物または薬物の混合物である。農薬は、殺虫剤、殺線虫剤、除草剤および殺菌剤を含む。
【０３２６】
殺虫剤
殺虫剤は、虫に対して有用な農薬であり、有機塩化物、有機リン酸塩、カーバメート、ピレスロイド、ネオニコチノイド、およびリアノイド系の殺虫剤を含むが、これらに限定されない。
【０３２７】
本発明の実施形態において有用な殺虫剤の非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、ファンエムデンＨＦ、ペアラルＤＢ（１９９６）Ｓｉｌｅｎｔ Ｓｐｒｉｎｇの超越（Beyond Silent Spring）、Ｃｈａｐｍａｎ ＆ Ｈａｌｌ、ロンドン、３２２ｐｐ；ローズマリーＡ．コール「アブラナ科におけるグルコシノレートの自己分解の生成物としてのイソチオシアネート、ニトリルおよびチオシアネート（Isothiocyanates、nitriles and thiocyanates as products of autolysis of glucosinolates in Cruciferae ）」Ｐｈｙｔｏｃｈｅｍｕｔｒｙ、１９７６．第１５版、ｐｐ．７５９−７６２；並びに、ロバート・Ｌ・メトカルフ「ウルマン工業化学百科事典（Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry）」の「害虫のコントロール（Insect Control）」Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ、ワインハイム、２００２、に開示されている。例示的な殺虫剤は、アルジカルブ、ベンディカーブ、カルボフラン、エチオエンカルブ、フェノブカルブ、オキサミル、メトミル、アセタミプリド、クロチアニジン、ジノテフラン、イミダクロプリド、ニテンピラム、ニチアジン、チアクロプリド、チアメトキサム、ミレックス、テトラディフォン、フェントエート、フォレート、ピリミホス−メチル、キナルフォス、テルブホフォス、トリブフォス、トリクロルホン、トラロメトリン、トランスフルトリン、フェノキシカルブ、フィプロニル、ヒドラメチルノン、インドキサカルブ、およびリモネンを含む。追加の例示的な殺虫剤は、カルバリル、プロポクスル、エンドスルファン、エンドリン、ヘプタクロル、ケポン、リンダン、メトキシクロル、トキサフェン、パラチオン、パラチオンメチル、ホスアロン、ホスメット、フォキシム、テメホス、テブピリムフォスおよびテトラクロロベンフォスを含む。
【０３２８】
殺線虫剤
殺線虫剤は、植物に寄生する線虫に対して有用な農薬である。
【０３２９】
本発明の実施形態において有用な殺線虫剤の非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、Ｄ．Ｊ．チットウッドの「農業の百科事典（Encyclopedia of Agrochemicals）（３）」ｐｐ．１１０４−１１１５、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、ニューヨーク、ＮＹ、２００３の「殺線虫剤（Nematicides）」；およびＳ．Ｒ．ゴウェン、近東地域における植物の線虫の問題およびその制御（Plant Nematode Problems and their Control in the Near East Region） (ＦＡＯ Ｐｌａｎｔ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｐａｐｅｒ−１４４）１９９２の「線虫の化学的制御：効率および副作用（Chemical control of nematodes:efficiency and side-effects）」に開示されている。
【０３３０】
除草剤
除草剤は、不要な植物に対して有用な農薬である。本発明の実施形態において有用な除草剤の非限定的な例は、２，４−Ｄ、アミノピラリド、アトラジン、クロピラリド、ジカンバ、グルホシネートアンモニウム、フルアジホップ、フルロキシピル、イマザピル、イマザモックス、メトラクロール、ペンディメタリン、ピクロラム、トリクロピル、メソトリオンおよびグリホサートを含む。
【０３３１】
殺菌剤
殺菌剤は、真菌類および／または真菌の胞子に対して有用な農薬である。本発明の実施形態において有用な防カビ剤の非限定的な例は、参照により各々の全ての内容が本明細書に援用される、Ｇ．ブルックスおよびＴ．Ｒロバーツにより編集され、ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙによって出版された農薬化学とバイオサイエンス（Pesticide Chemistry and Bioscience）１９９９；メトカーフ，Ｒ．Ｊ．ら（２０００）投与量および移動度の、接種した野外実験におけるＤＭＩ（ステロール脱メチル化阻害剤）殺菌剤耐性の選択強度に及ぼす影響（The effect of dose and mobility on the strength of selection for DMI(sterol demethylation inhibitors) fungicide resistance in inoculated field experiments）Ｐｌａｎｔ Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ４９：５４６−５５７；およびシエロツキ（Sierotzki），ヘルゲ（２０００）Ｍｙｃｏｓｐｈａｅｒｅｌｌａ ｆｉｊｉｅｎｓｉｓフィールド分離株のシトクロムｂｃ１酵素複合体における呼吸阻害剤耐性の様式（Mode of resistance to respiration inhibitors at the cytochrome bc1 enzyme complex of Mycosphaerella fijiensis field isolates）Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ ５６：８３３−８４１に開示されている。例示的な殺菌剤は、アゾキシストロビン、シアゾファミド、ジメチモル、フルジオキソニル、クレソキシム−メチル、ホセチル−A１、トリアジメノール、テブコナゾールおよびフルトラニルを含む。
【０３３２】
微量元素
本発明の実施形態において有用な微量元素の非限定的な例は、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、銅、モリブデン、塩素、ナトリウム、コバルト、ケイ素、およびニッケルを含む。
【０３３３】
ホルモン
植物ホルモンは、植物の成長過程に影響を与えるために用いられ得る。
【０３３４】
本発明の実施形態において有用な植物ホルモンの非限定的な例は、オーキシン（例えば、ヘテロオーキシンおよびその誘導体、インドール酪酸並びにａ−ナフタレン酢酸など）、ジベレリン、およびサイトカイニンを含むが、これらに限定されない。
【０３３５】
各個々の出版物または参考文献は、参照によって援用されることが明確におよび個別に示唆されることに同じく、本明細書において言及した全ての出版物および他の参考文献は、参照によりその全てが援用される。本明細書に参照した出版物および参考文献は、先行技術とは認められない。
【０３３６】
本発明は、以下に示す実験の詳細の参照によってより理解されるであろうが、個別の実験の詳細がその次に記載された特許請求の範囲に規定した発明の実例に過ぎないことを当業者であればたやすく理解するであろう。
【０３３７】
実験の詳細
本発明のより完全な理解を助けるために、例が以下に提供される。以下の例は、本発明を製造および実施する典型的な方法を示す。しかしながら、本発明の範囲は、それらの例において開示される特定の実施形態に限定されず、例は説明の目的に過ぎない。
【０３３８】
例１．根発達領域
４つの特定基準を以下のように規定し、その下で各条件を実験的に試験した：
・力学的抵抗性−土壌中の形態および形状の維持
・膨張周期−土壌水分含量に応じた吸水および脱水
・酸素透過性−根の活動に十分な酸素水準の維持
・根の入り込み−内部での根の成長の許容。
【０３３９】
力学的抵抗性は、ＳＡＰおよび砂質土で満たされた容器の全体に水を流すことによって試験された。開始時および終了時の重量および寸法を記録した。単一要素の状態を保持し、流されず、または幾つかの部分に分解されていないＳＡＰに最低合格点が適用された。３つのグループのＳＡＰが合成され試験された。
【表Ａ】
2017532951.tif 000002
【０３４０】
各タイプのＳＡＰを、多糖、架橋剤、充填剤、および添加物の多様な混合物から調製した。さらに、平衡膨張（ＥＳ）を以下の方程式により算出するために、サンプルをオーブンで乾燥し、蒸留水に浸した。
【数１】
2017532951.tif 000003
【０３４１】
【表１】
2017532951.tif 000004
【０３４２】
１）多糖：
１６ｇｒのアルギン酸ナトリウムを、スターラー装置（１０００ＲＰＭ）を用いて５０℃の８００ｍＬの蒸留水に溶解した。次いで、アルギン酸塩溶液から２０ｇｒを５０ｍＬビーカーに加えた後、１０ｇｒの０．１ＭのＣａＣｌ２溶液をビーカーに加えた（ＣａＣｌ２は架橋剤として用いた）。ビーズを、溶液中に１２時間放置した。
【０３４３】
２）ＣＭＣ−ｇ−ポリ（アクリル酸）／セライト
多様な量のＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム塩）（０．５ｇ〜２ｇ）を２５ｍＬの蒸留水に溶解し、磁気スターラーを備えた１００ｍＬビーカーに入れた。ビーカーはあらかじめ８０℃に設定した温度制御ウォーターバスに入れた。ＣＭＣが完全に溶解した後、種々の量のセライト粉末（５ｍＬの水中の０．３ｇ〜０．６ｇ）を（もしあれば）溶液に加え、１０分間撹拌した。次いで、特定の量のＡＡ（アクリル酸）（２ｍＬ〜３ｍＬ）およびＭＢＡ（Ｎ−Ｎメチレンビスアクリルアミド）（５ｍＬの水中で０．０２５ｇ〜０．１ｇ）を反応混合物に加え、５分間撹拌した。次いで、開始溶液（５ｍＬの水中の０．０７ｇＡＰＳ（過硫酸アンモニウム））を混合物に加え、重合が完了するまで、混合物をあらかじめ８５℃に設定した温度制御ウォーターバスに４０分設置した。アクリルの群を中和（０％〜１００％）するために、適切な量のＮａＯＨ（５ｍＬの水中の０ｇｒ〜１ｇｒ）を加えた。得られたゲルを、過剰な非溶媒のエタノール（８０ｍＬ）に浸し、１時間放置した。
【０３４４】
３）ｋ−カラギーナン（ｋＣ）架橋ポリ（アクリル酸）
０．５ｇｒ〜１ｇｒのｋＣ（ｋ−カラギーナン）を２５ｍＬの蒸留水に溶解し、磁気スターラーを備えた１００ｍＬのビーカー内で、激しく撹拌した。フラスコを８０℃の温度制御ウォーターバスに入れた。ｋＣが完全に溶解し均質な溶液となった後、所定の量のＡＡ（アクリル酸）およびＭＢＡ（Ｎ−Ｎメチレンビスアクリルアミド）を反応混合物に同時に加えた。その後、溶液を撹拌し、２分間窒素パージし溶存酸素を取り除いた。次いで、反応フラスコに、継続的に撹拌しながら一定の量のＡＰＳ（過硫酸アンモニウム）溶液を一部ずつ加えフリーラジカルを発生させた。反応は、重合が完了するまで１時間この温度で維持された。
【０３４５】
４）完全合成系（ＡＡｍにおけるサンプル）
ＡＡｍ（アクリルアミド）（１０ｇ）を、磁気スターラーを備えた５０ｍＬビーカー内で室温で２５ｍＬの蒸留水と混合した。次いで、ＭＢＡ（Ｎ−Ｎメチレンビスアクリルアミド）（０．００８ｇｒ）を混合物に加え、１０分間撹拌した。次いで、開始溶液を加えた（０．０７ｇＳＰＳ（過硫酸ナトリウム））。混合物を５ｍＬの型に入れ（各４ｇｒの溶液）、通常の炉（８５℃）に２０分間入れた。生成物を一晩エタノール（８０ｍＬ）で洗浄し、重合した殻を得た。
【０３４６】
デンプン系−非成長栽培床におけるサンプル
１）処理デンプン架橋ポリ（アクリル酸）
１ｇｒ〜２．５ｇｒのコーンスターチを、１００ｍＬビーカーにおいて室温で２０ｍＬの脱イオン化した水に溶解した。配合物を均一な混合物ができるまで撹拌した。２ｇｒ〜３ｇｒのＡＡ（アクリル酸）を冷却した混合物に加え、得られた混合物を５分間撹拌した。次に、１ｇｒ〜３ｇｒのＡＡｍ（アクリルアミド）を混合物に加え、得られた混合物を５分間撹拌した。次いで、０．００５ｇｒ〜０．０１ｇｒのＭＢＡ（Ｎ−Ｎメチレンビスアクリルアミド）を５ｍＬの蒸留水に溶解したものを混合物に加え、得られた混合物を５分間撹拌した。最後に、０．００５ｇｒのＡＰＳ（過硫酸アンモニウム）を０．５ｍＬの蒸留水に溶解し；混合物に加え、得られた混合物を８０℃まで加熱しながら撹拌した。混合物をその温度で維持し、約１５分間撹拌した。得られた粘性の塊は酸性であったので、混合物を４５％水酸化カリウム（ＫＯＨ）での室温での滴定によって中和した。滴定は、ｐＨが７．０に達するまで続け、要した４５％ＫＯＨの添加量は約０．２ｇｒ〜１６ｇであった。
【０３４７】
２）ＣＭＣ−ＡＡ系の同様のプロセス
（ＣＭＣをコーンスターチに変換）：
１ｇｒのコーンスターチを２５ｍＬの蒸留水に溶解し、磁気スターラーを備えた１００ｍＬビーカーに加えた。ビーカーをあらかじめ８０℃に設定した温度制御ウォーターバスに入れた。次いで、２ｍＬのＡＡ（アクリル酸）およびＭＢＡ（Ｎ−Ｎメチレンビスアクリルアミド）（５ｍＬの水中の０．０１５ｇ）を反応混合物に加え、５分間撹拌した。次いで、開始溶液（５ｍＬの水中の０．０７ｇＡＰＳ（過硫酸アンモニウム））を混合物に加え、混合物をあらかじめ８５℃に設定した温度制御ウォーターバスに４０分設置し、重合を完了させた。アクリルの群を中和するために、ＮａＯＨ（５ｍＬの水中の０．５ｇｒ）を加えた。得られたゲルを、過剰な非溶媒のエタノール（８０ｍＬ）に浸し、１時間放置した。
【０３４８】
水および２つの種類の土壌中における、選択された配合物の膨張周期を試験した。ＳＡＰの、比較的短い時間で水を吸収する能力は、その作用周期を通して土壌中でその機能性を維持することを許容する重要な物理的特性である。下記のグラフに、水中における異なるＳＡＰの吸水−脱水周期に基づく膨潤挙動を示した。調査したＳＡＰのＥＳは３周期の間一定であり、良好な力学的特性があることを意味している。
【０３４９】
作物および植物の典型的な給水周期である期間にわたって給水した後に、砂質の珪素土壌における幾つかのＳＡＰの水分含量を測定した。種々のＳＡＰは、最初の２４時間で土壌から水を得て、その後の１２５時間にわたり遅く減少／増加した。ＳＡＰが空気乾燥したレス土壌に搬入された場合、開始時は急速に脱水したが、土壌への給水はその過程を逆転させ、水が土壌から吸収され、回復率は９９および５０であった。これらの結果によって、ＳＡＰの全てのグループが給水周期にわたって砂質土中で水分を維持できること、およびＣＭＣを基礎としたＳＡＰは土壌中の非常に乾燥した条件からも完全に回復できることが示唆された。
【０３５０】
ＳＡＰの酸素透過性は、１つのＳＡＰを介して酸素飽和水に晒された、水中の溶存酸素を測定することによって調査した。溶存酸素の水準の調節は、水槽の、センサーと反対側の位置に窒素または酸素ガスを吹き込むことによってなされる。アルギン酸塩およびＣＭＣから作られたＳＡＰは、ｋ−カラギーナンのＳＡＰよりも１桁高い酸素透過性を示した（図４）。
【０３５１】
溶存酸素試験
酸素電極を、１００ｍＬビーカー内の膨張する前のハイドロゲルの中に設置した。ハイドロゲル内の溶存酸素は、Ｎ２の吹き込みまたはＯ２の吹き込み（毎分〜０．５リットル）を行う間、時間を追って測定した。
【０３５２】
Ｏ２の測定は、ＬｕｔｒｏｎＷＡ２０１７ＳＤアナライザーによって、０ｍｇ／Ｌ〜２０ｍｇ／Ｌの溶存酸素プローブを用いて、０℃〜５０℃で行われた。
【０３５３】
根の入り込みは、人工環境を囲む有機土壌で満たされたポットで種々の農作物を成長させた一連の実験から、視覚的に評価した。表２は、図１で提供された観察の要約である。
【表２】
2017532951.tif 000005
【０３５４】
例２．農業用化学物質領域
３つの機構を開発し、ｉ）成長期を通した農業用化学物質領域（内側領域）からの農業用化学物質の放出率、およびｉｉ）あらかじめ設定さした作用周期の終了時に成分が残存していないことを基準として扱って、評価した。３つの全てが、拡散を遅くするための基本的な機構としての高密度ポリマー中への成分の統合に基づいており、それは拡散率をさらに減少させるであろう２つ目の機構と関連している：
１）シリコンで被覆した高度架橋ポリマー（ｘＬＰ−Ｓｉ）；
２）充填剤を含む高度架橋ポリアクリル／多糖（ｘＬＰ−Ｆ）；および
３）混合系（ＳｉＣＬＰ−）。
【０３５５】
１つ目の機構は、ポリマーの表面に、シリカ水に由来するシリカが沈殿することに基づく。
【０３５６】
２つ目の機構は、ベントナイトから作られ、ポリマーに統合され、その拡散特性を著しく減少させる充填剤に基づく。
【０３５７】
３つ目の機構は、その拡散係数を調節するためにポリマーを合成しながらシリカとアクリルを混合することである。
【０３５８】
各機構による拡散特性の減少を実験的に試験した。内側領域を遊離水水槽の中に配置し、そこにおける特定の成分（窒素またはリン）の濃度を経時的に測定した。
【０３５９】
シリコン被覆を用いた場合、最初の２４時間において、硝酸塩の拡散の減少が測定された。
【０３６０】
代わりにシリカを混合した機構においても同様に、窒素およびリンの数週間の規模において放出が引き起こされた。
【０３６１】
例３．圃場実験区に施用されたハイドロゲルの安定性、寸法、および力学的抵抗性
目的
本例の目的は、圃場実験区中の異なるタイプおよびサイズのハイドロゲルの、土壌中における持続可能性、吸水寸法、および力学的抵抗性を調査することである。さらに、それらの種類のハイドロゲルへの根の入り込みも調査した。
【０３６２】
ハイドロゲル
ハイドロゲルのタイプとサイズは、下記の表３に記載した。
【表３】
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【０３６３】
完全合成ハイドロゲルは、例１に記載の完全合成ハイドロゲルの組成を有する。
【０３６４】
半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍハイドロゲルは、アクリル酸単量体（アクリルアミド−アクリル）に対して６％のＣＭＣを含み、以下のプロセスによって製造される。０．２５ｇのＡＡを、磁気スターラーを備えた５０ｍＬビーカーで４．５ｍＬの蒸留水と室温で混合した。次いで、０．１ｇのＮａＯＨ、０．０１ｇのＭＢＡ、０．７５ｇのＡＡｍ、および１．５ｇｒのＣＭＣ溶液（３．８％ｗ／ｗ）を混合物に加え、１０分間撹拌した。次いで、０．１ｇのＳＰＳを含む開始溶液を加えた。混合物を５ｍＬの型に入れ（各殻に溶液を４ｇずつ）、８５℃の通常の炉に２０分間入れた。生成物を８０ｍＬのエタノールで一晩洗浄し、重合した殻を得た。
【０３６５】
半合成ＣＭＣ６％ＡＡハイドロゲルは、アクリル酸に対して６％のＣＭＣを含み、以下のプロセスによって製造される。１ｇのＡＡを、磁気スターラーを備えた５０ｍＬビーカーで４．５ｍＬの蒸留水と室温で混合した。次いで、０．４ｇのＮａＯＨ、０．０１ｇのＭＢＡ、および１．５ｇｒのＣＭＣ溶液（３．８％ｗ／ｗ）を反応混合物に加え、１０分間撹拌した。次いで、０．１ｇのＳＰＳを加えた。混合物を５ｍＬの型に加え（各殻に溶液を４ｇずつ）、型を８５℃の通常の炉に２０分間入れた。生成物を８０ｍＬのエタノールで一晩洗浄し、重合した殻を得た。
【０３６６】
半合成ＣＭＣ２５％ＡＡハイドロゲルは、アクリル酸に対して２５％のＣＭＣを含み、以下のプロセスによって製造される。２ｇのＡＡを、磁気スターラーを備えた５０ｍＬビーカーで１２．５ｇのＣＭＣ溶液（３．８％ｗ／ｗ）と室温で混合した。次いで、０．０１ｇのＭＢＡを混合物に加え、１０分間撹拌した。次いで、０．１ｇのＳＰＳを含む開始溶液を加えた。混合物を５ｍＬの型に入れ（各殻に溶液を４ｇずつ）、型を８５℃の通常の炉に２０分間入れた。次いで、ＮａＯＨ（０．７２８モル比または５０ｍＬの水中に０．８ｇｒ）を重合生成物に加えた。生成物を８０ｍＬのエタノールで一晩洗浄し、重合した殻を得た。
【０３６７】
半合成ＣＭＣ５０％ＡＡハイドロゲルは、アクリル酸に対して５０％のＣＭＣを含み、以下のプロセスによって製造される。１．５ｇのＣＭＣを３５ｍＬの蒸留水に溶解し、磁気スターラーを備えた１００ｍＬビーカーに入れた。ビーカーを、あらかじめ８５℃に設定した温度制御ウォーターバスに入れた。ＣＭＣが完全に溶解した後、ビーカーを磁気スターラーに設置し、室温で〜０．５ＬＰＭの流量でＮ２を吹き込んだ。次いで、反応混合物に３ｇのＡＡおよび０．０３ｇのＭＢＡを加え、２０分間撹拌し、温度を３５度まで下げた。次いで、１ｍＬの水中に０．０３ｇの開始剤のＳＰＳを加えた。混合物を５ｍＬの型に入れ（各殻に溶液を４ｇｒずつ）、８５℃の炉に２０分間入れた。次いで、ＮａＯＨ（０．７２８モル比または５０ｍＬの水中に０．８ｇｒ）を重合生成物に加えた。生成物を８０ｍＬのエタノールで一晩洗浄し、重合した殻を得た。
【０３６８】
多糖アルギン酸塩ハイドロゲルは、例１に記載した多糖ハイドロゲルの組成を有する。
【０３６９】
実験の設定
実験は、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ａｒａｖａ Ｒ＆Ｄ ｓｔａｔｉｏｎで行われた。４つの苗床×１５ｍ長に分けた、１２５平方メートルの圃場実験区を、６つの種類および３つのサイズのハイドロゲルにおける、３つの施用方法を試験するために用いた。根の入り込みは実験区Ｄにおいて調査した。
【０３７０】
実験の構成は、図３に示した。
【０３７１】
実験区Ａ〜Ｃにおける３つの施用条件は：
ｉ）緩い土壌における均一な施用−野菜農作物に適した通常の苗床の再現
ｉｉ）圧縮された土壌における均一な施用−野菜農作物に適した通常の圧縮された苗床の再現
ｉｉｉ）畝における施用−列状に作る農作物の圃場における畝の再現
である。
【０３７２】
各ハイドロゲル（実験区Ａ〜Ｃ）からなる２７個のユニットをそれぞれ施用するのに、１平方メートルまたは１メートルの小実験区（５０ｃｍ間隔）を用いた。ユニットを、土壌表面に均一に分配し、上部１５ｃｍの土壌の断面に入れ込んだ。同様に、深さ２０ｃｍの畝を掘り、２７個のユニットを１メートルに沿わせて配置した。定置式スプリンクラーセットを用いて、肥料を含まない施水を行った（１ｍ３＝８ｍｍ）。
【０３７３】
根の入り込み実験区（実験区Ｄ）は、１５ｍの長い苗床からなり、各種類由来の２５個のハイドロゲルを、それぞれ深さ２０ｃｍの１ｍの１つの畝に沿って施用した。トウモロコシを同日に、ハイドロゲルの上に撒き、定置式スプリンクラーセットを用いて肥料を含まない灌水を行い、発芽後、イジット（Ｉｄｉｔ）液体肥料（１００ｍｇ／Ｌ  Ｎ）を含む滴下線（２５ｃｍ間隔、２Ｌ／ｈ）に切り替えた。灌水は、３１日目に停止し、土壌を掘り返す１日前に再び開栓した。外観の寸法測定値および根の入り込みの量の情報を５０日目にまとめた。
【０３７４】
測定は、３つのユニットの個々の重量、寸法および張力を含む。実験区Ａ〜Ｃへの施水および、測定のタイミングは、下記の表４に示した。
【表４】
2017532951.tif 000007
【０３７５】
実験中の天気は、快晴であり、降水はなかった。実験期間中の、深さ５ｃｍの最高および最低土壌温度は、図４に示した。ハイドロゲルは、夜間における１０℃から正午前後の４０℃までの範囲の温度に晒された。
【０３７６】
実験区Ａ〜Ｃにおける結果
各ハイドロゲルの種類およびサイズにおける重量の変化対時間を図５に示した。灌水（縦のバー）によって種々の土壌水分が得られた。４つの連続した灌水を含む湿潤期（〜１２日目）の間、ほとんどのハイドロゲルが、土壌水分を吸収することによって重量が増えた。土壌の水分は、非常に湿潤の状態から少し乾燥した状態の土壌まで変動したが、多糖アルギン酸塩は、実験の間重量が減少した唯一の種類であった。中位のおよび大きいハイドロゲルが、その重量（吸収した土壌水分量と同等）を５倍〜１１倍に増大させた一方で、小さいハイドロゲルは、１８倍に増大した。乾燥期の１６日間、ハイドロゲルは、乾燥した土壌へと（それら自体の重量の）２倍〜４倍に重量を減少させた。ＣＭＣの割合と吸水量に相関関係は見いだされなかった。これは、地面の状態が化学組成物よりも重要であることを意味している。
【０３７７】
ハイドロゲルの体積および形状に由来する最終的な表面積を、図６に示した。開始時の面積は、中サイズが２５ｃｍ２〜３０ｃｍ２、大サイズが３５ｃｍ２、および小サイズが１０ｃｍ２に及んでいた。ほとんどの中サイズのハイドロゲルにおいて、３５ｃｍ２までのわずかな増大があったが、アルギン酸塩は顕著に減少し、半合成ＣＭＣ５０％ＡＡ（５番）は、６０ｃｍ２まで劇的に増加した。２つの大サイズのものは５０ｃｍ２以上に増大した。ハイドロゲルユニットの表面積対時間を、図７に示した。
【０３７８】
表面積の体積に対する割合は、ほとんどのハイドロゲルで２．５〜３の値で一定であった。多糖アルギン酸および両方の小サイズハイドロゲルは、それらの比較的小さい寸法に起因して、割合は高かった。ハイドロゲルの表面積の体積に対する割合は、図９に示した。
【０３７９】
化学物質（ハイドロゲルの内部に位置する）および隣り合った土壌の間の距離が、土壌に対する拡散率を決定する。最小距離は、ハイドロゲルの形状の最小の縁を表す。さらに、同じ値が、根の成長が可能な領域を示す。開始時の最小距離は、１ｃｍ〜２ｃｍに及び、終了時の値は１．５ｃｍ〜２．５ｃｍまで増加した。これは、化学物質が、土に達する前に１ｃｍ〜２ｃｍ拡散することが必要であることを示している。多糖アルギン酸塩は、時間をかけて縮小し、幅０．５ｃｍに達した。小サイズのハイドロゲルは、追跡が困難であったが、０．７５ｃｍまで収縮した。ハイドロゲルの最終的な最小距離を図９に示した。図１０は、ハイドロゲルユニットの最小距離対時間を示す。
【０３８０】
剛性は、根が培地に入り込む可能性および水が吸収される可能性に関係する重要なパラメータである。剛性の測定は、硬度測定器および金属の円盤を用いてなされた。図１１および１２に示される値は、相対値で、ハイドロゲルの表面上で円盤を押すのに必要な力を表している。中および大サイズ間における違いは見いだされなかった。多糖アルギン酸は、比較的柔軟な完全合成のものと比べて、実験を通して一貫して非常に剛性があった。ＣＭＣ含量および剛性の水準の間には負の相関が観察された。
【０３８１】
実験終了時の各ハイドロゲルの写真を図１３に示す。完全合成、半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ、半合成ＣＭＣ２５％ＡＡは、元来の箱型の形態を維持した。同様に、半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−大、半合成ＣＭＣ５０％ＡＡ−大、および半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−小は、円柱形状を維持した。半合成ＣＭＣ６％ＡＡからなる幾つかのハイドロゲルは、小さい破片に分解した。半合成ＣＭＣ５０％ＡＡは、その元来の箱型形状を失い、不定形状に変化した。多糖アルギン酸は、平らな円盤型に変化した。
【０３８２】
実験区Ｄにおける結果
第６、９および１０番のハイドロゲルは、実験終了時の根域で発見することができなかった。実験終了時の各種類のハイドロゲルの写真を図１４に示した。左側の写真は、現場のハイドロゲルを示し、右側は根がそれに入り込んでいる幾つかのサンプルを示した。完全合成、半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ、および半合成ＣＭＣ２５％ＡＡは、元来の箱型の形態を維持した。同様に、半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−大および半合成ＣＭＣ５０％ＡＡ―大はそれらの円柱形状を維持した。半合成ＣＭＣ６％ＡＡからなる幾つかのハイドロゲルは、小さい破片に分解した。半合成ＣＭＣ５０％ＡＡは、その元来の箱型形状を失い、不定形状に変化した。全ての種類のハイドロゲルが、裸地圃場において測定された最大の体積に対して縮小した。根は、全ての種類のハイドロゲルに入り込んだ。完全合成、半合成ＣＭＣ２５％ＡＡ、および半合成ＣＭＣ５０％ＡＡのハイドロゲルには粗根が入り込んだ一方で、半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ、半合成ＣＭＣ６％ＡＡ、および半合成ＣＭＣ６％ＡＡｍ−大においては、細根のみが観察された。
【０３８３】
要約
６つの種類および３つのサイズのハイドロゲルを、湿潤および乾燥期の間、圃場実験区において試験した。それらのほとんどが、最初の期間で、土壌水分量に応じて水を吸収し（それらの最初の重量の１０倍まで）、２番目の期間で水を放出した。終了時の表面積は、３０ｃｍ２〜５０ｃｍ２であった。中および大きいハイドロゲルの最小距離１．５ｃｍ〜２．５ｃｍであり、根の入り込みに十分な体積であった。小さいハイドロゲルの拡大は１ｃｍ未満の範囲であり、それはハイドロゲルの中に包含され得る化学物質の量を制限し得る。剛性が評価され、ハイドロゲルの種類間における重大な違いが見いだされた。ほとんどの種類がその元来の３Ｄ形状を維持した一方で、幾つかは分解、または形状変化した。
【０３８４】
６つの種類および３つのサイズのハイドロゲルの、根の入り込みに対する評価を圃場実験区において行った。ほとんどの種類が、それらの元来の３Ｄ形状を維持したが、幾つかは分解するか、形状が変化するか、または流失した。全てのハイドロゲル内へ根が入り込んだが、幾つかの種類は、他が細根および粗根を含有した一方で、細根のみを含有した。異なるサイズのハイドロゲルにおいて、根の入り込みおよび発達の量を観察し、根の入り込みと発達には、最低限の体積のハイドロゲルが必要であることが示唆された。
【０３８５】
例４．オスモコート（登録商標）６週間コアを有する、ＡＡ−ＡＡｍ−ＣＭＣハイドロゲルに基づく肥料ユニットの試験規模での生産
本例は、本発明の方法に有用な肥料ユニットの生産を開示する。
【０３８６】
材料
アクリル酸（ＡＡ）（シグマアルドリッジ  カタログ  ＃１４７２３０）
アクリルアミド（ＡＡｍ）（アクロス  カタログ  ＃１６４８３００２５）
Ｎ−Ｎメチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）（シグマアルドリッチ  カタログ  ＃１４６０７２）
カルボキシメチルセルロースナトリウム塩ＭＷ＝９０Ｋ（ＣＭＣ）（シグマアルドリッジ  カタログ  ＃４１９２７３）
硫酸ナトリウム（ＳＰＳ）（シグマアルドリッジ  カタログ  ＃２１６２３２）
脱イオン水（ＤＩＷ）
オスモコート（登録商標）スタート１１−１１−１７＋２ＭｇＯ＋ＴＥ、Ｅｖｅｒｒｉｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂ．Ｖ．（Ｓｃｏｔｔ）
方法
７．６９６ｇの９０℃ＤＩＷに３０４ｇのＣＭＣ粉末をゆっくりと加え、その後１２時間５０℃で撹拌することによって、８ｋｇの３．８％ｗ／ｗＣＭＣ保存溶液を調製する。１２時間の撹拌の間に蒸発した分の水を戻すために、追加のＤＩＷを加える。
【０３８７】
１２ｋｇのプレモノマー溶液を調製するにあたり、まず５９９０ｇのＤＩＷに３３６ｇのＡＡをゆっくりと加えることでＡＡ溶液を調製した後、３８４ｇの５０％（ｗ／ｗ）ＫＯＨ溶液を加え、溶液を１５分間３６℃で混合し、ｐＨ４．７とし、１．００９ｇのＡＡｍおよび１０．０９ｇのＭＢＡをＡＡ溶液に加え、１５分間混合した後、４２３８ｇの３．８％ＣＭＣ保存溶液を溶液に加え、溶液を３０分間混合することで、プレモノマー溶液を得る。
【０３８８】
２ｋｇのプレモノマー溶液に４．５ｇのＳＰＳを加え、２０分間混合することによって、開始剤を含む２Ｌのモノマー溶液を調製する。
【０３８９】
肥料ユニットは、２回の重合工程によって調製する。第１の工程において、４ｍＬのモノマー溶液をマルチチップ投薬装置を用いてビーズの型に加えることによって、ボール様のハイドロケル構造を作る。次いで、ビーズの型を円錐型の鋳型で覆い、８５℃の炉に６０分設置し、ボール様のハイドロゲル構造が形成される。次いで、１ｇのオスモコート（登録商標）ビーズをボール様構造に加える。第２の重合工程において、追加の３．５ｍＬモノマー溶液をビーズの型にマルチチップ投薬装置を用いて加える。ビーズの型を８５℃の炉に６０分間設置し、完成した肥料ユニットが形成される。
【０３９０】
肥料ユニットを、ビーズの型から外し、エタノールで１０分間洗浄した（５０個のビーズを１Ｌエタノール中で）。次いで、肥料ユニットを水で１０分間洗浄した（５０個のビーズを１Ｌエタノール中で）。次いで、肥料ユニットを室温で、最終的な重量が３．５ｇ〜４ｇになるまで乾燥した。上記のプロセスを用いて製造されたビーズを図１５に示す。
【０３９１】
上記のプロセスを用いて製造したビーズは、２００ｍＬのＤＩＷ中に２４時間設置した場合、９０ｇ〜１００ｇに膨張し、２００ｍＬの塩水（重量で０．４５％のＮａＣｌ）中に２４時間設置した場合、３５ｇ〜５０ｇに膨張する。図１６は、上記のプロセスによって製造した、完全に乾燥した肥料ユニットと比較した、完全に膨張した肥料ユニットを示す。
【０３９２】
例５．肥料および全身性殺虫剤を含むユニットの評価
目的
本実験の目的は、アブラムシの侵襲からコムギ植物体を保護するための、肥料および全身性殺虫剤を含むユニットの能力を評価することである。対象の種であるバード・チェリー・アブラムシ（ロパロシファム・パディ（Rhopalosiphum padi））は、多数からなるアブラムシ科に属し、一部においては、急速な世代交代を伴う植物性の師部食生物として特徴付けられる。
【０３９３】
肥料／殺虫剤ユニット
本例に用いられた肥料／殺虫剤ユニットは、表５に示されるような内部領域（農業用化学物質領域）を有するビーズであった。
【表５】
2017532951.tif 000008
【０３９４】
各ビーズは、１ｇのＡＧＲＯＢＬＥＮ（登録商標）１８−１１−１１肥料（エヴェリス（Everris））を含む。各ビーズの根発達領域は、アクリルアミドを基礎としたハイドロゲルであった。ビーズは、立方体型形状であった（２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍ）。
【０３９５】
昆虫
本例に用いたアブラムシの種はバード・チェリー・アブラムシ、即ち、ロパロシファム・パディ Ｌであった。
【０３９６】
植物成長条件
７Ｌポット（２２．５ｃｍ×２５ｃｍ）を、ポットの淵から１４ｃｍのところまでバーミキュライト（中サイズ）で満たした。同じ組成の６つのビーズをバーミキュライトの表面に設置し、次いで、ポットの淵から３ｃｍのところまでバーミキュライトで被覆した。６つのコムギの種子（バーミュード種）を各ビーズの上にそれぞれ撒き、次いで、ポットの淵までバーミキュライトで被覆した。次いで、各ポットに２．２Ｌの水を与え、温室内に置いた（パリ第１１大学、オルセー、フランス）。植物の成長条件は、２５℃で１６時間（日中）の後、２０℃で８時間（夜間）であった。各条件に対して４つのポットを用い、２つのポットからなる２つのグループをランダムに分布させた。
【０３９７】
土壌処理
播種の１週間後に、「土壌処理」条件の４つのポットに、各１Ｌのイミダクロプリド７００ＷＧを２４ｍｇ ｆ．ｐ．／Ｌ（１６．８ｍｇ ａ．ｉ．／Ｌ）で与えた。
【０３９８】
葉面処理
播種後２２日目に、植物を、２０℃で１４時間（日中）の後、１５℃で１０時間（夜間）の気候室に移した。殺虫効力の評価の１日前、即ち播種後２９日目に、「葉面処理」条件の４つのポットに手持ち式噴霧器で処理した。各ポットの全ての葉に、１２ｍＬのイミダクロプリド７００ＷＧを４７．５ｍｇ ｆ．ｐ．／Ｌ、結果として０．５７ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット（０．４ｍｇ ａ．ｉ．／ポット）で噴霧した。この量は、１００ｇ ａ．ｉ．／ｈａの投与量に相当する。
【０３９９】
植物毒性評価
葉面処理の１日後（播種後３０日目）に、各ポットで成長している植物の数、並びに１植物体当たりの草高、分蘖数および葉数を測定した。黄化、白化、およびネクローシスのような植物毒性症状の存在を、各植物において記録した。
【０４００】
殺虫効力の評価
植物毒性の評価の後（播種後３０日目）に、各コムギ植物体の最も古いおよび最も新しい展開葉を４ｃｍから５ｃｍまでの長さの２つの断片へと切断した。次いで、４つの葉断片を、マイクロボックス（植物成長用トレイ、１２５ｍｍ×６５ｍｍ×９０ｍｍ）の底を覆っている素寒天層（５０ｍＬの素寒天７ｇ／Ｌ）に垂直に配置した。１つの植物体に対して１つのマイクロボックスを用意した。各マイクロボックスを５匹の成虫のアブラムシに侵襲させた。
【０４０１】
侵襲後１、４および７日目（ＤＡＩ）に、各マイクロボックス上の生きた成虫のアブラムシおよび生きた幼虫を数えた。効力の割合（Ｅｆｆ）を、７ＤＡＩに、アボットの式（プンテナー（Puentener）、１９８１）の手段によって算出した：
Ｅｆｆ＝［１−（処理後のｔｒｔにおけるＮ／処理後のＣｏにおけるｍＮ）］×１００
「ＣｏにおけるｍＮ」は、コントロール条件の１つのボックス当たりの生きたアブラムシの平均数であり、「ｔｒｔにおけるＮ」は、処理条件の各ボックスの１つのボックス当たりの生きたアブラムシの数である。
【０４０２】
データの統計的な分析は、ＸＬＳＴＡＴ（登録商標）ソフトウェア（Ａｄｄｉｎｓｏｆｔ（登録商標））によって行った。これらの分析は、異なるデータセットのＡＮＯＶＡとそれに続くニューマン＝コイルス検定（閾値５％）で構成されていた。
【０４０３】
根の観察
播種後４４日目に各ポットの植物を掘り返した。根およびビーズをきれいにした。０：コロニー形成無しから３：非常に重大なコロニー形成までの範囲の規模で、根によるビーズのコロニー形成の視覚的表記を行った。根によるビーズのコロニー形成の視覚的表記スケールの１例を図１７に示す。
【０４０４】
結果
植物毒性評価
条件と独立して１ポット当たり１つから２つの種子が発芽しなくとも、コムギ植物体のほとんどが、播種後３０日目に、１つから４つの分蘖の形成を伴う分蘖期の初期であった（表６）。分蘖１つ当たりの葉の数は、１枚から５枚までに及んだ。驚くべきことに、分蘖の数は、４ｍｇのイミダクロプリドを含むビーズを備えるポット並びに土壌および葉面処理のポットで多いようであった。考慮された条件に関わらず、草高は、８ｃｍ（１植物体）から４１ｃｍまでに及び、平均３５ｃｍであった。
【０４０５】
植物毒性の真の症状は見られなかった（表７）。幾つかの葉は、その先端においてわずかな乾燥を示し、このような乾燥を示した植物の数は土壌および葉面処理条件においては少なく、４ｍｇのイミダクロプリドを含むビーズを備えるポットにおいてはなかった。
【表６】
2017532951.tif 000009
【０４０６】
【表７】
2017532951.tif 000010
【０４０７】
殺虫効果の評価
各マイクロボックスを５匹の成虫のアブラムシに侵襲させた。１日後（１ＤＡＩ）、４ＤＡＩおよび７ＤＡＩに、生き残った成虫および幼虫の数を数えた。結果を表８（生きた成虫）および表９（生きた幼虫）に示す。効力の割合（表１０および図１８）を、各条件の生きた成虫および幼虫の数の増加分から計算し、コントロール（殺虫剤を含まない条件）と比較した。コントロール条件における１ＤＡＴから７ＤＡＴまでの間の良好な繁殖およびアブラムシによるコムギの葉断片でのコロニー形成によって理解することができるように、侵襲は成功した。
【０４０８】
０．５７ｍｇのイミダクロプリドでの葉面処理は、侵襲の１日後すぐに生きた成虫の数の減少および幼虫の非存在を伴う最も早い殺虫効力を示し、５９％の効力をもたらした（表１０）。
【０４０９】
４ｍｇのイミダクロプリドを含むビーズの存在によっても、侵襲の１日後、生きた成虫の数が有意に減少したが、何匹かの幼虫が存在し、４３％の効力をもたらした（表１０）。この段階においては、幼虫の数のわずかな減少が見られたが（表９）、土壌処理（２４ｍｇのイミダクロプリド）および２ｍｇまたは１ｍｇのイミダクロプリドを含むビーズの使用による処理の効力の間には有意な違いは観察されなかった（それぞれ１８％、１５％および１９％の効力）。これらの３条件は、コントロールと有意な差はなかった。
【０４１０】
侵襲後４日目において、葉面処理の効力の割合は１００％であり、一方で他の処理の効力は８２％から９５％までに及んだ。
【０４１１】
実験の終わり（侵襲後７日目）に、わずかに生きた幼虫が依然として存在していた１ｍｇのイミダクロプリドを含むユニット（９８％の効力）（表９）を除く、全ての処理が、１００％の効力を示した。
【表８】
2017532951.tif 000011
【０４１２】
【表９】
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【０４１３】
【表１０】
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【０４１４】
根の観察
殺虫試験の後、根によるビーズのコロニー形成を観察するために、植物を掘り返し、丁寧に洗浄した。全体的に、根の大部分がビーズの外側で成長した。１つのポット内の６つの植物体の根が大いに干渉し、全てが一緒になって混在しており、それらは１つのネスト化したかたまりを形成していたので、どの植物体がどのビーズにコロニー形成しているかを決定するのは不可能であった。事実、幾つかの植物の根が同じビーズに入り込んでいるのが観察され、一方で幾つかのビーズは全くコロニー形成されていなかった。少なくとも、我々は、各ポットにおいて根によってコロニー形成された３つのビーズを数えることができた。コントロール条件のビーズが、根によるコロニー形成がわずかに少ないようであったが、異なる条件間でビーズのコロニー形成の平均程度における差は観察することができなかった（表１１）。
【表１１】
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【０４１５】
結論
幾つかのコムギ種子が出芽しなかったこと関わらず、植物は土壌栄養分の非存在下に播種されたが、試験された条件が何であっても、播種後３０日目には植物体の大部分がよく発達した。この観察は、全てのビーズが根によってコロニー形成されたわけではなくとも、ビーズの中に存在する肥料が植物の正常な成長を許容したことを示す。肥料を含むビーズへのイミダクロプリドの添加は、イミダクロプリドの土壌または葉面処理と同様に植物の成長に影響を及ぼさなかった。
【０４１６】
幾つかの軽い乾燥の症状が幾つかの葉の先端に見られたが、植物毒性の典型的な症状は試験された条件に関わらず見られなかった。この乾燥の症状は、おそらくそれらの成長の間における過剰な加温に起因するものであり、条件間で観察されたわずかな違いはおそらくポットの温室内での位置に起因するものであった。
【０４１７】
殺虫剤の生物学的検定は、バード・チェリー・アブラムシに対して異なる殺虫剤の処理を試験し、比較することを許容した。葉面処理は、最も早い殺虫効力を示したが、侵襲後７日目にわずかな幼虫が依然として生きていた１ｍｇのイミダクロプリドを含むビーズを除いて、全ての処理が、アブラムシからの完璧な保護をもたらした。
【０４１８】
例６．肥料および殺菌剤を含むユニットの評価
目的
本実験の目的は、肥料および殺菌剤を含むユニットの、ミクロドキウム・マジャス（Microdochium majus）からコムギ植物体を保護するための能力を評価することである。 
肥料／殺菌剤ユニット
表１２に示すように、本例に用いた肥料／殺菌剤ユニットは、農業用化学物質領域（内側領域）を有するビーズであった。
【表１２】
2017532951.tif 000015
【０４１９】
各ビーズは、１ｇのＡＧＲＯＢＬＥＮ（登録商標）１８−１１−１１肥料（エヴェリス（Everris））を含む。各ビーズの根発達領域は、アクリルアミドを基礎としたハイドロゲルであった。ビーズは立方体形状であった（２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍ）。
【０４２０】
菌類病原体
本実験に用いたミクロドキウム・マジャスのＭｍ Ｅ１１株を、自然に感染したコムギの種子から単離した。この株を麦芽寒天培地上で１０℃で保存した。
【０４２１】
植物成長条件
７Ｌポット（２２．５ｃｍ×２５ｃｍ）を、ポットの淵から１４ｃｍのところまでバーミキュライト（中サイズ）で満たした。同じ組成の６つのビーズをバーミキュライトの表面に設置し、次いで、ポットの淵から３ｃｍのところまでバーミキュライトで被覆した。６つのコムギの種子（バーミュード種）を各ビーズの上にそれぞれ撒き、次いで、ポットの淵までバーミキュライトで被覆した。次いで、各ポットに２．２Ｌの水を与え、温室内に置いた（パリ第１１大学、オルセー、フランス）。植物の成長条件は、２５℃で１６時間（日中）の後、２０℃で８時間（夜間）であった。各条件に対して４つのポットを用い、２つのポットからなる２つのグループをランダムに分布させた。
【０４２２】
土壌処理
播種から１週間後に、「土壌処理」条件の４つのポットに、各１Ｌのアゾキシストロビン５００ＷＧを６０ｍｇ ｆ．ｐ．／Ｌ（３０ｍｇ ａ．ｉ．／Ｌ）で与えた。
【０４２３】
葉面処理
播種後２２日目に、植物を、２０℃で１４時間（日中）の後、１５℃で１０時間（夜間）の気候室に移した。接種の１日前、即ち播種後２９日目に、「葉面処理」条件の４つのポットに手持ち式噴霧器で処理した。各ポットの全ての葉に、９ｍＬのアゾキシストロビン５００ＷＧを１２５０ｍｇ ｆ．ｐ．／Ｌ、結果として１１．２５ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット（５．６２５ｍｇ ａ．ｉ．／ポット）で噴霧した。この量は、２００Ｌ／ｈａの体積で調製された２５０ｇ ａ．ｉ．／ｈａの投与量に相当する。
【０４２４】
ミクロドキウム・マジャスの植物への接種
未処理および処理植物に、Ｔｗｅｅｎ８０を補充したＭ．ｍａｊｕｓ株Ｍｍ１の較正済み分生胞子懸濁液を接種した。接種は、コムギ植物体の表面全体に分生子懸濁液を手持ち式噴霧器で噴霧することによって実施した。接種後、水分を飽和させるように４８時間植物をプラスチックバッグで覆った。
【０４２５】
植物毒性評価
播種後３０日目（ｄ．ａ．ｓ．）、３７ｄ．ａ．ｓ．、および４２ｄ．ａ．ｓ．に、植物体当たりの分蘖の数と葉の数を決定した。植物の生理学的状態は、萎凋が観察されなければ０を、わずかな萎凋が観察された場合は＋を、穏やかな萎凋が観察された場合は＋＋を、強い萎凋が観察された場合は＋＋＋を、および最大限の萎凋が観察された場合は＋＋＋＋を割り当てた。
【０４２６】
植物病害評価
３０ｄ．ａ．ｓ．、３７ｄ．ａ．ｓ．、および４２ｄ．ａ．ｓ．に、病害の重症度を百分率を用いて視覚的に評価した。ここで、０は調査した葉に病害の症状が無かったことを示し、１００は、葉が完全に感染していることを示す。
【０４２７】
実験の終わり（播種後４２日目）におけるコムギ小植物体の観察
各ポットの植物を播種後４２日目に掘り返した。ビーズの根のコロニー形成およびシュートの生および乾燥重量を測定した。
【０４２８】
結果
植物特性評価
アゾキシストロビンを含むビーズで成長した植物においては、顕著な植物毒性症状は観察されなかった。
【０４２９】
病害評価
播種後３０、３７および４２日目の条件当たりの病害の割合を表１３に示す。
【表１３】
2017532951.tif 000016
【０４３０】
病害動態を図１９に示す。
【０４３１】
３０および３７ｄ．ａ．ｓ．において、アゾキシストロビンビーズの各々は、土壌処理および葉面処理条件と比較して病害防除を提供した。４２ｄ．ａ．ｓ．においては、３ｍｇアゾキシストロビンおよび６ｍｇアゾキシストロビンビーズが土壌処理条件と比較して病害防除を提供し、葉面処理条件よりも良好であった。４２ｄ．ａ．ｓ．において、１．５ｍｇアゾキシストロビンビーズは、３ｍｇおよび６ｍｇ アゾキシストロビンビーズよりも低い水準の病害防御を提供したが、葉面処理によって提供されるよりも高い水準の病害防御を依然として提供していた。 
シュートに対する処理の影響を表１４に示す。
【表１４】
2017532951.tif 000017
【０４３２】
表１４に示されるように、アゾキシストロビンを含むビーズで成長した植物体におけるシュートの重量に対する悪影響は、観察されなかった。
【表１５】
2017532951.tif 000018
【０４３３】
結論
肥料を含むビーズへのアゾキシストロビンの添加は、植物の成長に悪影響を及ぼさず、アゾキシストロビンを含むビーズを備えるポットにおいて成長した植物では、顕著な植物毒性の症状は観察されなかった。驚くべきことに、３０および３７ｄ．ａ．ｓ．において、全ての処理グループが同等な病害防除を提供し、一方で、４２ｄ．ａ．ｓ．において、アゾキシストロビンを含むビーズを有する全ての処理グループが葉面処理よりも良好な病害防除を提供し、４２ｄ．ａ．ｓ．において、３ｍｇおよび６ｍｇのアゾキシストロビンを含むアゾキシストロビンビーズは、土壌処理と比較して防除を提供した。
【０４３４】
例７．種々のサイズの肥料ユニット内における根の分布
目的
本例の目的は、ユニットの寸法が、根発達領域内における根の成長に及ぼす影響を研究することである。
【０４３５】
実験の設定：
実験はキブツのマガル（Kibbutz Magal）のＲ＆Ｄステーションで行われた。１８個の排水システムを備えた１０リットルポットを赤褐色の砂質土壌で満たした。０日目に、種々のサイズの１０個の肥料ユニット（表１６を参照のこと）を土壌の表面の１０ｃｍ下に設置した。続いて、ポットに集中的に灌水し、キュウリの実生を植えた。毎日のドリップ灌水が、実験全体を通して高い土壌水分利用率を維持した。異なる肥料の投与量のために、移植後３０日目に補助の肥料を施用した。肥料ユニットは、ヒドロキシエチルアクリルアミド、アクリル酸、カルボキシメチルセルロース、過硫酸ナトリウム、Ｎ−ＮメチレンビスアクリルアミドおよびＯＳＭＯＣＯＴＥ（登録商標）スタート（エヴェリス社）から重合した。
【表１６】
2017532951.tif 000019
【０４３６】
５１日目に、各ポットからの土壌を洗浄し、肥料ユニットから分離した。肥料ユニットに入り込んだ根を切断し、ユニット内の根は傷つかずに残った。各サイズからの６つのランダムな副次試料の最終重量および寸法（表１７）を測定した。根の分布は、２つの段階で評価した：第１段階において、各サイズの６個の肥料ユニットの中央（そこには肥料が位置している）からの断面を、視覚的な根の計数によって分析した（図２０）。第２段階において、同じ寸法（直径１０ｍｍ；高さ５ｍｍ）を有する同様の断面を、根の分布について分析した。顕微鏡下に試料を配置し、主な垂直および水平軸を横切る根を数えることによって根の密度を評価した。試料中の根の数は、垂直および水平な根の合計であり、重複した根（両軸を横切る）と仮定される２５％を引いたものである。顕微鏡下で見られた根の試料を図２１に示す。
【表１７】
2017532951.tif 000020
【０４３７】
結果
各サイズの観察することのできた根の数を図２２に示す。サイズが大きいほど、より多くの根が観察された。最も小さい２つのサイズにおける大きな違いは（高さ６．３ｍｍおよび１０．８mm）、一部の試料で測定されたゼロ値に起因する。この観察は、外部ケーシング内における根の入り込みおよび発達に最小距離が必要であることを示唆した。この仮定の追加のサポートは、サイズ１および３の間の有意差である（４．２対１．４の根）。両方が同様の直径を有したが（１１．８ｍｍおよび１０．７ｍｍ）、サイズ３は、１よりも２０ｍｍ高かった。最も大きな２つのサイズ（高さ１４.７ｍｍおよび１７．７ｍｍ）の間に有意な差は見いだされず、根の発達にとって最適なサイズであることを示している。
【０４３８】
根の密度のより正確なデータを、検出分解能を向上させることにより達成した。等価の断面当たりの根の数を図２３に示す。より大きなユニットがより多くの根を得ることが観察され、サイズ５のユニットは根の発達に最適なサイズであることが明らかになった。より小さいスケールにおける大きな違いは、根が存在しないことに起因した。結果は、根の発達のために最低の厚みが必要であることを示した。
【０４３９】
各サイズ内の総根長を算出し、図２４に示した。等価の断面（０．４ｇ）を、各試料の総重量に対して正規化し、１つのサイズ当たりの根の総計を得た。総根長は、根の総計に１つの根の長さ（１０ｍｍ、断面のサイズ）を掛けることによって達成した。データは、より大きいおよび小さいサイズ間の１オーダー以上の大きさの差を示す。
【０４４０】
ピーク需要における十分なミネラルの吸収に必要な最小総根長は、最大瞬間植物ミネラル吸収速度（単位根長、時間当たりの栄養素の質量）および根のミネラル流入速度（単位根長、時間当たりの栄養素の質量）から推定することができる。最大窒素（必要なミネラルの最大量）瞬間吸収速度は１植物体、１日当たり５０ｍｇから１２５ｍｇまでの間で変動する（カフカフィ（Kafkafi）およびタルチツキー（Tarchitzky）、２０１１）。根の１セグメント当たりの窒素吸収速度（長さまたは重量）は、根の１ｃｍあたり１０ｇ〜１４０ｇのＮ／日であることが見いだされている（バシリラッド（BassiriRad）ら、１９９９；ギャオら、１９９８）。これは、約４００ｃｍの最小総活性根長をもたらす。活性根が５０％であると仮定して、ピーク需要時の十分なミネラル吸収に必要な肥料ユニットの数を算出することができる（表３）。表１８に示すように、各植物は、十分なミネラル吸収のために４９個のサイズ１のユニット、対して大きなユニットが１個〜２個必要である。より小さいサイズのＦＯＤは、ミネラル吸収にとって効率的ではないと結論付けることができる。
【表１８】
2017532951.tif 000021
【０４４１】
結論
より小さいユニットは、以下の理由から、好適な根の吸収環境を作り出さない：
・より小さいユニットは、根の成長および発達の量を制限した（必要な根の成長および発達の量に貢献しない）。
【０４４２】
・最適な根の成長および発達のために最小の厚みが必要である。
【０４４３】
・ピーク時の十分なミネラル吸収に、植物当たり１０個の小さいサイズのユニットが必要である。
【０４４４】
・大きなユニットに最適なサイズが存在する。
【０４４５】
例８．ポリマー比率に対して肥料が多いことを特徴とする肥料ユニットの実証
材料
本例の肥料ユニットの農業用化学物質領域を作製するのに用いた肥料は、重量で尿素（６０％）およびＫＣｌ（４０％）を含んだ。
【０４４６】
農業用化学物質領域を、硫黄、ペンタジエンおよびＤ−トリエチルホスフェート３％を含む被覆でコーティングした。
【０４４７】
根発達領域をヒドロキシエチルアクリルアミド溶液から作製した。
【０４４８】
根発達領域の重合を８０℃で４０分で、２段階で、ワタ繊維を用いて行った（図２５）。
【０４４９】
肥料：ポリマー（農業用化学物質領域：根発達領域）比
１．肥料ユニットは、１２％ポリマー溶液−３．５ｇの肥料対０．７５ｇの乾燥ポリマーから調製した。
【０４５０】
比−５：１
２．肥料ユニットは、９％ポリマー溶液−３．５ｇの肥料対０．５４ｇの乾燥ポリマーから調製した。
【０４５１】
比−６．７：１
３．肥料ユニットは、９％ポリマー溶液−３．５ｇの肥料対０．５４ｇの乾燥ポリマーから調製した。最終比（腫脹させて縁を切り取った後）：３．５ｇの肥料対０．４８ｇの乾燥ポリマー。
【０４５２】
比−７．２：１
４．肥料ユニットは、９％ポリマー溶液−３．５ｇの肥料対０．５４ｇの乾燥ポリマーから調製した；最終比（腫脹させて縁を切り取った後）：３．５ｇの肥料対０．４２の乾燥ポリマー。
【０４５３】
比−８．２：１
５．肥料ユニットは、９％ポリマー溶液−３．５ｇの肥料対０．５４ｇの乾燥ポリマーから調製した；最終比（腫脹させて縁を切り取った後）：３．５ｇの肥料対０．５３の乾燥ポリマー。
【０４５４】
比−１０：１ 
実験の説明
底に排水を備える６個の成長セル（直径：２５ｃｍ×１０ｃｍ×２．５ｃｍ）を石英砂で満たした。同じ種類の２個の肥料ユニットを、セルの各々に、５および１５ｃｍの深さで配置した。２つのトウモロコシの種子を０日目に植えた。
【０４５５】
２週間後に、成長チャンバーおよび上の肥料ユニットの写真を根の入り込みおよび発達に注目して撮った。
【０４５６】
種類１の肥料ユニットを備える成長チャンバー６番は、発芽から１４日目の根の入り込み／発達の測定のために用いた。
【０４５７】
結果
根の入り込みおよび発達を各比の肥料ユニットにおいて観察した（図２６）。
【０４５８】
例９．肥料および殺菌剤を含むユニットの評価
目的
本実験の目的は、肥料および殺菌剤を含むユニットの、ミクロドキウム・マジャスからコムギ植物体を保護するための能力を評価することである。
【０４５９】
肥料／殺菌剤ユニット
本例に用いた肥料／殺菌剤ユニットは、表１２に示すような農業用化学物質領域（内側領域）を有するビーズであった。
【０４６０】
菌類病原体
本例に用いた菌類病原体は、例６と同じものであった。
【０４６１】
植物成長条件
本例に用いた植物成長条件は、例６と同じものであった。
【０４６２】
土壌処理
播種から１週間後に、「土壌処理」条件の４つのポットに、各１ＬのＡＺ５００ＷＧを３６ｍｇ ｆ．Ｐ．／Ｌ（１８ｍｇ ａ．ｉ．／Ｌ）で与えた。
【０４６３】
葉面処理
本例に用いた葉面処理は、例６と同じものであった。
【０４６４】
植物毒性評価
葉面処理の１日後（播種後３０日目）に、各ポットにおいて成長している植物の数、植物体当たりの草高、分蘖数および葉数を測定した。黄化、白化、およびネクローシスのような植物毒性症状の存在も、各植物において記録した。
【０４６５】
コムギ植物体への接種
播種後３０日目（３０ｄａｓ）に、各７Ｌプラスチックポットに存在するコムギ植物体に、手持ち式噴霧器で、２本の棒に向けて、滅菌０．１％Ｔｗｅｅｎ８０中の５×１０５個の胞子／ｍＬに調製した、２０ｍＬのＭ．ｍａｊｕｓ胞子懸濁液を噴霧することによって接種した。試験した各条件において、４つのプラスチックポットを用いた。
【０４６６】
実験の間中湿度が１００％に維持されるように、接種の後、各７Ｌプラスチックポットをプラスチックバッグで覆った。次いで、全てのポットを、２０℃で１４時間（日中）、１５℃で１０時間（夜間）の気候室に設置した。
【０４６７】
殺菌効力の評価
接種後７日目（播種後３７日目）、１４日目（播種後４４日目）、および１９日目（播種後４９日目）に、病害を受けた葉の長さを総葉長で割り、１００を掛けることによって、コムギの第１、第２、第３および第４葉における感染強度を評価した。
【０４６８】
発病曲線下面積（ＡＵＤＰＣ）は、経時的な病害強度の進行の定量的尺度である。ＡＵＤＰＣを推定するために最も一般的に使用される方法、即ち、台形法は、隣接する各２つの時点間の平均病害強度に、対応する時間間隔を掛けて、これを各時間間隔において行うことによって行われる。ＡＵＤＰＣは全ての台形を足すことによって決定される。
【０４６９】
分析された各葉について、ＡＵＤＰＣを以下のように計算した：
【数２】
2017532951.tif 000022
【０４７０】
ｙｉ＝ｉ番目の観察における病害の重症度、ｔｉ＝ｉ番目の観察の時間（日）、およびＮ＝観察の総数。
【０４７１】
全体のＡＵＤＰＣは、分析された各葉（第１葉〜第４葉）について得られたＡＵＤＰＣの合計に対応する。 各殺菌剤処理の効力の水準は、全体のＡＵＤＰＣと未処理コントロールのそれとの比較によって決定した。
【０４７２】
データの統計的な分析は、ＸＬＳＴＡＴ（登録商標）ソフトウェア（Ａｄｄｉｎｓｏｆｔ（登録商標））によって行った。これらの分析は、異なるデータセットのＡＮＯＶＡとそれに続くニューマン＝コイルス検定（閾値５％）で構成されていた。
【０４７３】
根の観察
３回目の病害評価の後（播種後４９日目）、根をビーズに注意しながらできるだけきれいにした。０：コロニー形成無しから３：非常に重大なコロニー形成までの範囲の規模で、根によるビーズのコロニー形成の視覚的表記を行った。
【０４７４】
結果
植物毒性評価
条件と独立して１ポット当たり１つから２つの種子が発芽しなくとも、コムギ植物体のほとんどが、播種後３０日目に、主に１つの分蘖の存在を伴う分蘖期の極めて初期であった（表１９）。
【０４７５】
施用の様式（ハイドロゲルビーズまたは土壌散布）および用いた活性成分の投与量に関わらず、アゾキシストロビンの土壌施用は冬コムギ植物体バーミュード種の発達に有意な影響を及ぼさなかったことは注目に値する（表２０）。結果として、９、１８および３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットのＡＺ５００ＷＧを含むハイドロゲルビーズで、または３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットでの土壌散布によって処理された、播種後３０日目のコムギ植物体は、未処理のコムギ植物体と、同じ１植物体あたりの葉数、並びに同じ大きさを示した。
【表１９】
2017532951.tif 000023
【０４７６】
【表２０】
2017532951.tif 000024
【０４７７】
幾つかの第３または第４葉の先端にわずかな黄化の存在が観察された。しかしながら、これらの黄化の存在は、それが未処理のコムギ植物体においてもほとんど同じ頻度で観察される限り、ハイドロゲルビーズでまたは土壌散布によって施用されたＡＺ５００ＷＧの処理と無関係であることが明らかとなった（表１９）。
【０４７８】
殺菌効果の評価
Ｍ．ｍａｊｕｓ病害の進行の評価
第１コムギ葉
ＡＺ５００ＷＧは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第１葉の鞘の組織におけるＭ．ｍａｊｕｓ株Ｍｍ E１１の進行を遅延させた（表２０）。しかしながら、処理の７日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。結果として、ハイドロゲルビーズまたは土壌散布によって３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットの投与量で施用されたＡＺ５００ＷＧは、この化合物がハイドロゲルビーズで９または１８ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで、或いは葉面施用によって１１．２５ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで用いられた場合よりも、わずかに高い効力を有した。
【０４７９】
第２コムギ葉
ＡＺ５００ＷＧは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第２葉の鞘の組織におけるＭ．ｍａｊｕｓ株Ｍｍ E１１の進行を遅延させた（表２１）。しかしながら、処理の１９日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。
【０４８０】
結果として、ハイドロゲルビーズで９、１８または３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット、或いは同様に土壌散布によって３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットの投与量で施用されたＡＺ５００ＷＧは、葉面施用によって１１．２５ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで施用された場合よりもＭ．ｍａｊｕｓに対してわずかに高い効力を有した。
【表２１】
2017532951.tif 000025
【０４８１】
第３コムギ葉
ＡＺ５００ＷＧは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第３葉の鞘の組織におけるＭ．ｍａｊｕｓ株Ｍｍ E１１の進行を遅延させた（表２２）。しかしながら、処理の１９日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。結果として、ハイドロゲルビーズで１８または３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット、或いは土壌散布で３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットの投与量で施用されたＡＺ５００ＷＧは、この化合物がハイドロゲルビーズで９ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット或いは葉面施用によって１１．２５ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで用いられた場合よりも、わずかに高い効力を有した。
【０４８２】
第４コムギ葉
ＡＺ５００ＷＧは、使用された処理の様式および投与量に関わらず、未処理のコントロールに対して第４葉の鞘の組織におけるＭ．ｍａｊｕｓ株Ｍｍ E１１の進行を遅延させた（表２３）。しかしながら、処理の１９日以内に、処理間でわずかな効力の違いがあった。結果として、ハイドロゲルビーズで１８または３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット、或いは土壌散布によって３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットの投与量施用されたＡＺ５００ＷＧは、この化合物がハイドロゲルビーズで９ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット或いは葉面施用によって１１．２５ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで用いられた場合よりも、わずかに高い効力を有した。
【０４８３】
Ｍ．ｍａｊｕｓの全体のＡＵＰＤＣ
ハイドロゲルビーズで、土壌散布によって、および葉面施用によって施用されたＡＺ５００ＷＧは、試験された投与量に関わらず、コントロールにおけるＭ．ｍａｊｕｓによるコムギ植物体バーミュード種の４つの葉への感染の進行を有意に減少させた（表２４）。しかしながら、我々は、全体のＡＵＰＤＣに従って、これらの処理の効力における幾らかの差に気が付いた（表２４）。最も高い効力は、ハイドロゲルビーズまたは土壌散布による３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで施用されたＡＺ５００ＷＧで観察され、ハイドロゲルビーズによる９または１８ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで施用されたＡＺ５００ＷＧが続いた。最も低い効力は、葉面施用によって１１．２５ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット施用されたＡＺ５００ＷＧで得られた。
【０４８４】
根の観察
３回目の観察の後（播種後４９日目）に、根によるビーズのコロニー形成を観察するために、植物を掘り返し、注意深く洗浄した。全体として、ほとんどの根がビーズの外側で成長していた。
【表２２】
2017532951.tif 000026
【０４８５】
【表２３】
2017532951.tif 000027
【０４８６】
【表２４】
2017532951.tif 000028
【０４８７】
１つのポット内の６つの植物体の根が大いに干渉し、全てが一緒になって混在しており、１つのネスト化したかたまりを形成していたので、どの植物体がどのビーズにコロニー形成しているかを決定するのは不可能であった。事実、幾つかの植物の根が同じビーズに入り込んでいるのが観察され、一方で幾つかのビーズは全くコロニー形成されていなかった。コントロール条件のビーズが、根によるコロニー形成がわずかに少ないようであったが、異なる条件間でビーズのコロニー形成の平均程度における差は観察することができなかった（表２５）。
【表２５】
2017532951.tif 000029
【０４８８】
議論および結論
幾つかのコムギ種子が出芽しなかったこと関わらず、試験された条件が何であっても、播種後３０日目には植物体の大部分がよく発達した。これは、植物が土壌栄養分の非存在下に播種されたが観察された。この観察は、全てのハイドロゲルビーズが根によってコロニー形成されたわけではなくとも、ビーズの中に存在する肥料が植物の正常な成長を許容したことを示す。
【０４８９】
肥料を含むハイドロゲルビーズへのまたは土壌散布によるアゾキシストロビンの添加は、植物の成長に影響を及ぼさなかった。しかしながら、ＡＺ５００ＷＧで処理されたまたは処理されなかったコムギ植物体の幾つかの第３または第４葉の先端にわずかな黄化の存在が観察された。この結果は、わずかな植物毒性はアゾキシストロビンの存在のためではなく、おそらくハイドロゲルビーズ内の肥料の存在のためであることを示唆している。
【０４９０】
結果は、根の大部分はハイドロゲルビーズ内部で成長しないが、それらのビーズ内のＡＺ５００ＷＧの統合が、コントロール条件においてＭ．ｍａｊｕｓの進行を有意に減少させたことを明らかに示す。
【０４９１】
ハイドロゲルビーズで３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで用いられたＡＺ５００ＷＧで観察された保護の水準は、この製剤化された製品が、同じ割合の施用（３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット）で土壌散布によって施用された時に観察されたものと同じであった。
【０４９２】
ＡＺ５００ＷＧがハイドロゲルビーズで９および１８ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットの低い割合で用いられた場合、この活性成分は、３６ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットで用いられた場合よりもＭ．ｍａｊｕｓに対して低い効力水準を示した。一方で、葉面施用によって１１．２５ｍｇ ｆ．ｐ．／ポットの割合で施用されたＡＺ５００ＷＧは、ＡＺ５００ＷＧがハイドロゲルビーズで９ｍｇ ｆ．ｐ．／ポット用いられた場合よりも非常に低い効力水準を示した。
【０４９３】
例１０．変化させた量の農薬、肥料およびポリマーを有するユニットの実証
目的
本実験の目的は、異なる量の農薬、肥料およびポリマーを有するユニットの効果を研究することである。
【０４９４】
第１セットのユニット
ビーズの形態のユニットを表２６〜３２に示す組成を有するように調製した。肥料および農薬を含む農業用化学物質領域はビーズの内側領域である。
【表２６】
2017532951.tif 000030
【０４９５】
【表２７】
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【０４９６】
【表２８】
2017532951.tif 000032
【０４９７】
【表２９】
2017532951.tif 000033
【０４９８】
【表３０】
2017532951.tif 000034
【０４９９】
【表３１】
2017532951.tif 000035
【０５００】
【表３２】
2017532951.tif 000036
【０５０１】
第２のセットのユニット
表２６〜３２に記載のビーズを、例２および４に記載のポリマーで、および表２６〜３２に示す農薬の割合および農薬対肥料の重量比を維持するのに必要な肥料、ポリマーおよび農薬の量を調節しながら、０．０５：１、０．１：１、０．１５：１、０．２５：１および０．３２：１の農業用化学物質領域対根発達領域比で調製した。
【０５０２】
植物成長条件
第１セットのユニットを、圃場実験区に、２０ｃｍの深さで、１ヘクタール当たりユニット５００，０００個の施用率で施用した。表２６〜３２に規定されるが農薬を含まないユニットを、同じ大きさの第２の圃場実験区に同じ深さで、１ヘクタール当たりユニット５００，０００個で施用した。
【０５０３】
第２セットのユニットを、第３の圃場実験区に、第１の圃場実験区におけるものと同じ農薬施用率を与えるように変化させた施用率で、２０ｃｍの深さで施用した。１ヘクタール当たりユニット５００，０００個の割合で施用した。第２セットのユニットに対応するが農薬を含まないユニットを第４の圃場実験区に同じ深さで、同じ施用率で施用した。
【０５０４】
次いで、ヒマワリを、１週間に２回の灌水によって、圃場実験区で成長させた。第１および第２セットのユニットに含まれる農薬に対応する農薬を、農薬製品のラベルに従って、表２６〜３２に表記した標準的な施用率で第２および第４の圃場実験区に施用した。
【０５０５】
結果
第１の圃場実験区で成長した植物および第２の圃場実験区で成長した植物において、同じ水準の有害生物防除が見られた。しかしながら、第１の圃場実験区に施用された各農薬の総量は第２の圃場実験区に施用した各農薬の総量よりも少なかった。
【０５０６】
第３の圃場実験区で成長した植物および第４の圃場実験区で成長した植物において、同じ水準の有害生物防除が見られた。しかしながら、第３の圃場実験区に施用された各農薬の総量は第４の圃場実験区に施用した各農薬の総量よりも少なかった。
【０５０７】
結論
農薬を含むユニットは、従来の施用方法を用いて達成される有害生物防除の水準と同じ水準の有害生物防除を提供する。
【０５０８】
例１１：肥料および変化させた投与量の除草剤を含むユニットの実験
本実験の目的は、耕土における雑草の成長を制御することである。
【０５０９】
材料と方法
土壌：レホヴォト砂（高砂分、低ＯＭ、低ＥＣ、低ＣＥＣ、および高ｐＨ）で満たした１０リットルポット（表面積０．０４５ｍ２）。
【０５１０】
農作物：１ポット当たり６個体のトウモロコシ植物体、後に除草剤を施用（選択性を有する高い肥料要求性）。
【０５１１】
雑草：１ポット当たり３０個のイヌホオズキの種子
除草剤：アトラジン、メソトリオン。両方が、最初は根によって取り込まれる。処理された土壌から現れる植物は、壊死または白化して枯死する。除草剤の物理化学的特性：
【表Ｂ】
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【０５１２】
【表３３Ａ】
2017532951.tif 000038
【０５１３】
ユニット施用：１ポット当たり１０個の、１．５ｇの１８−１１−１１オスモコート３〜４Ｍを含むユニット。７．５〜１０ｃｍの深さ。
【表３３Ｂ】
2017532951.tif 000039
【０５１４】
灌水：霧吹き式ミニスプリンクラー−毎日
農作物の発達パラメータの分析：草高および新鮮バイオマス。
【０５１５】
雑草パラメータの分析：新鮮バイオマス、サイズおよび雑草によって覆われた１ポット当たりの総領域。
【０５１６】
その後行った実験的評価：ユニットへの根の入り込み、およびユニットの内に残った除草剤。
【０５１７】
遊離水に浸している間、経時的なアトラジンおよびメソトリオンの拡散濃度を定量した。ユニット（上記表からの各々）を５００ｃｃのバイアルの中に配置した。２５０ｃｃのＤＩ水を添加した。バイアルを穴をあけたパラフィルムで覆い、室温で保存した。２４時間後に、ポリマーに吸収されなかった遊離水を排水し、冷蔵室で保存した。同じ体積のＤＩ水をバイアルに再び充填した。この工程を７２および１２０時間後に繰り返した。水試料中のアトラジンまたはメソトリオン濃度をＬＣ＿ＭＳ＿ＭＳで分析し、容量を計算した。
【０５１８】
結果
実験前および後のユニットを調査した。新しいおよび使用後のユニットからの両ＡＩ（活性成分）の遊離水への拡散を調査した。水に浸している間の、ユニット内のアトラジンおよびメソトリオンの経時的な含量である。５日間に亘り、新しいユニットからは、わずかな投与量（１０％まで）のアトラジンしか周囲の領域に拡散しなかった。メソトリオンの拡散率は、その高い水溶性のために、二倍であった（２５％まで）。表３４、並びに図２７Ａおよび２７Ｂを参照のこと。
【表３４】
2017532951.tif 000040
【０５１９】
農作物の選択性を、農作物の草高、色および最終新鮮バイオマスによって測定した。トウモロコシは、全ての投与量のアトラジンおよび標準的な投与量のメソトリオンに対して選択性であることが見いだされた。２倍および４倍の投与量のメソトリオンに曝された植物は、黄化し、わずかに小さかった（４倍においてのみ）が、新鮮バイオマスにおいて違いは見いだされなかった。図２８Ａ〜２８Ｃ参照のこと。
【０５２０】
雑草の発達および致死率を経時的に測定した。雑草の出芽率は、全ての処理において同様であることが見いだされた。損傷した芽をＤＡＰ１３に記録し、すでに処理間で有意な差があることが見いだされ、それは実験の終わりまで続いた。それは、最初の２週間は効果的／関連のある期間であることを意味する。雑草のサイズ、被覆率および最終重量を収穫時に測定した。図２９Ａ〜２９Ｅを参照のこと。トウモロコシおよびイヌホオズキの両方の根は、全ての処理においてユニット内に入り込みかつ発達した。
【０５２１】
要約
肥料および除草剤の混合を含むユニットの、土壌表面への噴霧の一般的な方法に対する雑草の出芽および発達の制御におけるその有効性を評価した。二つの除草剤が調査された：アトラジンおよびメソトリオン、両方が最初に処理された植物の根によって吸収され、植物は壊死または白化して枯死する。両方の実施において同じ量を適用した。半分および２倍の投与量を、同じようにユニットによって試験した。上記除草剤への固有の選択性のために、トウモロコシを商業用農作物として使用した。イヌホオズキを、目的の雑草として使用した。イヌホオズキの数、外観および農作物の選択性を、植えて／噴霧した後に経時的に評価した。５日後、わずかな投与量（１０％まで）のアトラジンおよび少ない投与量（２５％まで）のメソトリオンしか、ユニットから遊離水に拡散しなかった。
【０５２２】
トウモロコシが全ての施用率のアトラジンによって悪影響を受けなかった一方で、２倍および４倍の割合のメソトリオンにおいては、幾つかの悪影響（黄化）が見られた。雑草の出芽率は、全ての処理において同様であった。しかし、１３日目に、除草剤に曝された雑草の芽の損傷水準の違いが見られた。これらの違いは、実験の終わりまで続いた。アトラジンにおいてユニットおよび噴霧方法間の違いは測定されなかったが、おそらく高い浸出能力のために、メソトリオンにおいてプレーに対するユニットの有意な利点が測定された。
【０５２３】
結論
１．ユニットは、除草剤の噴霧に伴う健康および環境への悪影響を防ぎながら、耕作地における雑草の成長を制御することが見いだされた。
【０５２４】
２．ユニットは、内部のＡＩを保持し、それゆえに浸出による潜在的な損失をなくすことが証明された。それは、長い間その有効性を維持することを意味する。
【０５２５】
３．メソトリオンにおいて、半分の施用率は、最大の噴霧率よりも効果的であった。
【０５２６】
例１２：殺菌剤および変化させた量の肥料を含むユニットの研究
背景
ユニット内の根の発達は、主に、根発達領域（例えば、ハイドロゲル）における肥料の濃度に依存する。農薬を肥料に組み合わせた場合、肥料の低水溶性、少ないｍｇ／Ｌの規模および長い半減期のために、肥料が根発達領域内に留まることが期待される。向上した根発達領域内の根の密度は、根によってよく吸収されることが知られているアゾキシストロビンのような農薬の吸収を促進させる可能性がある。
【０５２７】
目的：減少させた肥料を研究すること。
【０５２８】
材料および方法
土：赤褐色砂（高砂分、低ＯＭ、低ＥＣ、低ＣＥＣ、および高ｐＨ）。
【０５２９】
農作物：コショウ、１ポット当たり２植物体。
【０５３０】
殺菌剤：アゾキシストロビン。水溶性−６ｍｇ／Ｌ。Ｌｏｇ（Ｋｏｃ）−２．６９。ＤＴ５０−１００〜１５０日。
【０５３１】
ユニット施用率：１ポット当たり１２ユニット。
【０５３２】
肥料の種類：１８−１１−１１オスモコート３〜４Ｍ。
【表３５Ａ】
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【０５３３】
【表３５Ｂ】
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【０５３４】
植えつけ／収穫日：（４７日）。収穫の後、全ての処理からのユニット試料を穏やかに発掘し、根の入り込みと総根長を定量した。各試料の中央からのコアを切り取り、根の含量を分析した。根を垂直および水平軸両方において計数し、全体積を単一のユニット内の総根長を推定するのに用いた。各植物の全葉バイオマスを、アゾキシストロビン含量について認定された研究室（バクトケム、イスラエル）で分析した。
【０５３５】
結果：
コショウ植物体の新鮮バイオマスおよび窒素（Ｎ）含量は、肥料施用率に強く関連した。１００％および５０％肥料率の新鮮バイオマスは、実験期間の短さ（４７日）のために違いが無く、肥料が十分であったことを意味している。しかし、小さい植物体において、低い割合がもたらされた。同様に１００％および５０％処理のＮ含量は、高くかつ十分であり、一方で低い割合では、同等の低い値を有した。図３０Ａ、３０Ｂを参照のこと。
【０５３６】
コショウ植物体の根のユニット内における成長は、肥料の含量によって影響を受けた。完全なユニットおよびコア内の根の密度の写真は、各肥料施用率における根の密度を実証する。肥料無しの場合、根発達領域内に根はほとんど観察されなかった。１０％処理において高い値が観察された。２５％、５０％および１００％処理において、非常に密度の高い根の集団が、根の成長する領域を占めた。全ての１２ユニットに対する試料コア内の総根長を推定すると、高い肥料施用率の処理において約２００ｍｍ、１０％処理において１３０ｍｍ、および肥料を含まないユニットにおいてはたった１１ｍｍが得られた。図３１〜３２を参照のこと。葉におけるアゾキシストロビン含量は、根からの流れ込みおよび植物組織内での生物分解に依存する力学的プロセスである。ＤＡＰ４７における葉内のアゾキシストロビン含量および肥料含量の間に逆相関が見いだされた。最大の施肥と肥料無しとの間の濃度の違いは５倍であった。植物の葉内の総アゾキシストロビン含量は、低い含量が測定された最大で施肥された植物を除く全ての処理において同様であった。図３３Ａ、３３Ｂを参照のこと。
【０５３７】
土壌を介したアゾキシストロビンの施用は、その記録プロセスの１部として研究された。コショウの葉における濃度を施用から経時的に測定した。商業的なおよび現在の試験（１０分の１のｐｐｍ）の両方において、葉において同様のアゾキシストロビン含量が見いだされた。２８ＤＡＰの商業的な葉においては残分が見いだされなかったが、４７ＤＡＰのユニットの葉で、効果的な濃度が見出だされた。この有意な差は、ユニットの、現在の一般的な方法と比べてより長い時間植物を保護する能力を示唆している可能性がある。図３４を参照のこと。
【０５３８】
要約
ユニット内の肥料含量は、根が成長する領域における根の発達および総根長に強く関連した。この関連性にも関わらず、コショウ植物体の葉のアゾキシストロビン含量は同様であり、それは、根からのアゾキシストロビンの流入および／または植物組織における生物分解のどちらかが、根の形態によって影響を受けたことを示す。商業的な植物の１９日後のユニット処理植物において、有効なアゾキシストロビン濃度が見いだされた。 
結論
１．肥料含量は、根が成長する領域（例えば、ハイドロゲル）における根の成長において、重要なパラメータである。
【０５３９】
２．アゾキシストロビンは、肥料の量に関係なく、全ての植物によって吸収される。
【０５４０】
３．ユニットは、現在の方法に対して、より長い期間に亘って植物を保護する能力を有する。
【０５４１】
議論
参照によってその全てが本明細書に援用される国際出願第ＰＣＴ／ＩＢ２０１４／００１１９４号明細書には、植物の根に農業用化学物質を効率的に送達するための組成物および方法が記載されている。本発明は、そこに記載されている発明を改良し、部分的には、低量の農薬で処方された肥料ユニットが、従来の葉面処理および／または土壌処理を用いて達成される有害生物防除の水準に匹敵する、および幾つかの例においてはより優れた有害生物防除の水準を提供することができるという発見に基づいている。
【０５４２】
本発明のユニットによって形成される人工環境は、有効な栄養素および農薬（存在する場合）の吸収を向上しおよび促進するユニット内の、根の成長および発達を促進する。従って、本発明のユニットを用いて施肥された植物は、従来の方法によって施肥された農作物よりも速く成長し、および／またはより多大な収量を生み出すことができ、また、農薬を含むユニットが使用される場合、従来の処理によって別々に農薬を施用する必要性が回避される。本明細書のデータは、本発明のユニットを使用する場合に必要とされる農薬の総量が、従来の葉面および／または土壌処理を使用する場合に有害生物防除を達成するために必要な農薬の量と比較して減少することを示す。意外にも、本発明のユニットを使用する場合に必要とされる農薬の量は、従来の施用方法を使用する場合に必要とされる農薬の量と比較して、５０％以上減少され得ることが見出された。
【０５４３】
殺虫剤とともに処方された本発明のユニットは、植物の林冠および／または根に対する害虫による損傷を制御しおよび／または予防するに用いることができる。植物の根によって吸収され、植物の内部を、植物の地上および／または地下部分へと移動する全身性殺虫剤を用いることにより、本発明のユニットは、例えば、アブラムシおよび吸汁有害生物などの種々の害虫からの保護を提供するために用いることができる。
【０５４４】
殺菌剤とともに処方された本発明のユニットは、細菌および／または菌類の病害を予防しおよび／または制御するために用いることができる。植物の根によって吸収され、植物内を移動する全身性の殺菌剤を用いることによって、本発明のユニットは、例えば、うどんこ病、フザリウムのような種々の菌類からの保護を提供するために用いることができる。
【０５４５】
殺線虫剤とともに処方された本発明のユニットは、土壌線虫を制御しおよび／または予防するために用いることができる。殺線虫剤／殺菌剤／殺虫剤を含むユニットは、線虫、ピシウムおよびアブラムシを含む有害生物からの保護を提供するために、隣接する土壌に制御された方式によって活性成分を放出するように処方されることができる。
【０５４６】
除草剤を含むユニットは、農作物植物体に近接して成長する雑草を制御するために用いることができる。除草剤を含むユニットは、天然の耐性であるかまたはＧＭ方法によって生み出された耐性であるかに関わらず、除草剤耐性農作物とともに用いることができる。農作物および雑草の両方の根がユニット内で成長し、ユニットから栄養および除草剤を吸収するが、雑草のみが除草剤によって悪影響を受けるであろう。
【０５４７】
現在の技術および実践に対して有利でユニークな本発明の側面は、限定されるものではないが以下を含む：
普遍性−本発明の実施形態は、土壌、農作物および天候の時間的および空間的変動に依存しない。本発明のユニットは、根の活性および制御された化学的利用能にとって最適な所定の化学的性質（例えば、拡散、ｐＨ、活性、水分、力学的抵抗、および温度）を提供する。
【０５４８】
簡潔性−本発明の実施形態は、従来の設備を使用する単一の施用に関する。植物に必要な投入物の全て（例えば、栄養素、植物保護製品、および水）は、本発明のユニットによって提供されることができる。制御放出機構は、放出速度を長時間に亘って制御し、標的有害生物、例えば昆虫、病気、または雑草を制御するための関連する有効成分の安定した放出を可能にする。
【０５４９】
経済性−本発明の実施形態は、農業従事者の労力および農薬の投入量（肥料および農薬およびエネルギー）を節約する。本発明のユニットは、標準的な適用方法に匹敵するまたはより優れた有効性を提供する。
【０５５０】
持続可能性−本発明の実施形態は、農業用化学物質の浸出、流出および揮発の結果としての汚染から環境（水域および大気）を保護する。根発達領域は、頻繁な雨または灌漑によって発生する浸出に起因する根域の下の植物保護製品、肥料、および他の農業用化学物質の直接の浸出を排除する。
【０５５１】
安全性−本発明の実施形態は、農業従事者の肥料および農薬への取扱いおよび曝露を低減することによって農業従事者を保護する。
【０５５２】
規制承認−本発明の実施形態は、従来の農薬施用方法と比較して減少した量の農薬を使用し、本発明に従って処方された肥料および農薬の規制当局の承認の確率を高める。
【０５５３】
参考文献
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【図１−１】
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【図１−２】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４−１】
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【図１４−２】
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【図１４−３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６−１】
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【図２６−２】
2017532951.tif 000072
【図２６−３】
2017532951.tif 000073
【図２６−４】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
2017532951.tif 000077
【図２８Ｂ】
2017532951.tif 000078
【図２８Ｃ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図２９Ｄ】
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【図２９Ｅ】
2017532951.tif 000084
【図３０Ａ】
2017532951.tif 000085
【図３０Ｂ】
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【図３１】
2017532951.tif 000087
【図３２】
2017532951.tif 000088
【図３３Ａ】
2017532951.tif 000089
【図３３Ｂ】
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【図３４】
2017532951.tif 000091
【国際調査報告】
2017532951.tif 000092
2017532951.tif 000093
2017532951.tif 000094
2017532951.tif 000095
2017532951.tif 000096