(57)【要約】本発明は、植物成長培地または植物に対して植物可給性ケイ素を提供する上で使用するのに適したケイ素含有ガラス粉末粒子、これらの粒子を生産するための方法およびこれらの粒子を用いて植物成長培地または植物に対して植物可給性ケイ素を提供する方法に関するものである。本発明は同様に、植物または植物成長培地に対して本発明の粒子を適用することを含む、植物の成長を改善する方法および植物の収穫高を改善する方法にも関するものである。【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物可給性ケイ素の供給源として使用するのに適したケイ素含有ガラス粉末粒子であって、粒子が少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有し、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有する、ケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項２】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項３】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１または２に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項４】
粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項５】
粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項６】
粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項７】
粒子が、８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項８】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項９】
粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１０】
粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１１】
粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１２】
粒子が少なくとも１０％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１３】
粒子が６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１４】
植物可給性ケイ素の供給源として使用するためのケイ素含有ガラス粉末粒子の生産方法であって、
（ａ）  少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量と少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム濃度を有するケイ素含有ガラスを提供すること；および
（ｂ）  ケイ素含有ガラスをミル粉砕して、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を生産すること；
を含む方法。
【請求項１５】
生産された粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
生産された粒子の少なくとも９０ｗｔ％が、３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
生産された粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
生産された粒子が、２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
生産された粒子が１．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
生産された粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
生産された粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
ガラスが少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
ガラスが少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
ガラスが少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
ガラスが少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１４〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
ガラスが６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量と２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１４〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
ケイ素含有ガラスをミル粉砕する工程が、ボールミルおよびジェットミルからなる群から選択されたミル内でのミル粉砕にケイ素含有ガラスを付すことを含む、請求項１４〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
ケイ素含有ガラスをミル粉砕する工程が、高圧高温蒸気中でガラスを溶解することを含んでいる、請求項１４〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
ミル粉砕の後、ケイ素含有ガラス粉末粒子が洗浄溶液で洗浄される、請求項１４〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
洗浄溶液が鉱酸を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
洗浄溶液が少なくとも２Ｍの鉱酸濃度を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
鉱酸が塩酸である、請求項３０または３１に記載の方法。
【請求項３３】
洗浄溶液が４０℃〜８０℃の温度にある、請求項２９〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
洗浄溶液がおよそ６０℃の温度にある、請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
粒子が４〜１２時間の期間にわたり洗浄される、請求項２９〜３４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
植物または植物成長培地に対し植物可給性ケイ素を提供する方法であって、その方法は少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量と少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物培地に適用することを含む方法であって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有する方法。
【請求項３７】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項３６または３７に記載の方法。
【請求項３９】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項３６〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項３６〜３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項３６〜４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項３６〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項３６〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項３６〜４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項３６〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項３６〜４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項３６〜４６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項３６〜４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項３６〜４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の成長を改善する方法であって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有する方法。
【請求項５１】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項５０または５１に記載の方法。
【請求項５３】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項５０〜５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項５０〜５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項５０〜５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項５０〜５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項５０〜５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項５０〜５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項５０〜５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項５０〜６０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６２】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項５０〜６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項５０〜６２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６４】
粒子が、１ヘクタールあたり１トンから１ヘクタールあたり１０００トンの割合で適用される、請求項５０〜６３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６５】
粒子が、１ヘクタールあたり１ｋｇ〜１０００ｋｇの割合で適用される、請求項５０〜６３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６６】
少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の収穫高を改善する方法であって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が、２００．０μｍ未満の粒径を有する方法。
【請求項６７】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項６６または６７に記載の方法。
【請求項６９】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項６６〜６８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７０】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項６６〜６９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７１】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項６６〜７０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７２】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項６６〜７１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項６６〜７２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７４】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項６６〜７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項６６〜７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項６６〜７５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７７】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項６６〜７６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７８】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項６６〜７７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７９】
植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項６６〜７８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８０】
粒子が、１ヘクタールあたり１トンから１ヘクタールあたり１０００トンの割合で適用される、請求項６６〜７９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８１】
粒子が、１ヘクタールあたり１ｋｇ〜１０００ｋｇの割合で適用される、請求項６６〜７９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーストラリア仮特許出願第２００８９０５２１８号からの優先権を請求するものであり、その全内容が参照により本明細書に援用されている。
【０００２】
一般に、本発明は、植物成長培地または植物に対して植物可給性ケイ素を提供する上で使用するのに適したケイ素含有ガラス粉末粒子、これらの粒子を生産するための方法、およびその粒子を用いて植物成長培地または植物に対して植物可給性ケイ素を提供する方法に関するものである。本発明は、同様に、植物または植物成長培地に対して本発明の粒子を適用することを含む、植物の成長を改善する方法および植物の収穫高を改善する方法にも関するものである。
【背景技術】
【０００３】
ケイ素は、植物細胞壁の重要な部分であり、植物細胞壁中でリグニンと類似の役割を果たす。具体的には、細胞壁中のケイ素は、圧縮抵抗および剛性を提供し、したがって、植物に構造的強度を提供する上で重要である。例えば、土壌中へのケイ素の適切な供給は、草本作物の葉垂れまたは倒伏の発生を削減し、機械的強度の改善を提供する。こうして、例えば、土壌中の適切なケイ素レベルは、小麦、オート麦および大麦などの穀類作物が有する、植物を倒し得る強風がひき起こす損傷に耐えることのできる能力を改善するために重要である。作物が倒れて平らになりすぎると自動的刈取機を用いて収穫することができず、こうして作物が失われることになるため、これは、穀類作物の場合に特に問題である。
【０００４】
適切な土壌ケイ素により提供される細胞の剛性の改善は同様に、より強い直立習性を有する作物を導く傾向も有し、これは究極的に、植物によるより優れた光吸収およびより高い光合成効率を結果としてもたらす。このことは結果的に典型的には、植物から所望の作物をより高い収穫高でもたらすことになる。直立習性は、同様に、植物が風および雨による損傷を受けにくくする。
【０００５】
適切な植物可給性ケイ素を伴う土壌において成長する植物は、虫害を受ける可能性が比較的低いということも示されてきた。理論による束縛は望まないものの、植物中のケイ素レベルは、食葉する虫の能力を低減させることから、虫による攻撃に対する遮蔽物の形での保護を提供すると考えられている。ケイ素のレベルが高い葉は虫の下アゴを損傷するため虫にとって不快であり、こうして虫が植物を攻撃する機会は低減すると考えられている。その上、植物がさらに強くなり枯れる傾向が低くなることから、ケイ素は、干ばつの影響を受けた作物を補助することが示されてきた。さらに、適切な植物可給性ケイ素のレベルは、さまざまな栄養素、特にカリウムおよびリンを取込む植物の能力を高める。したがって、成長中の植物に植物可給性ケイ素を提供することには数多くの利点がある、ということは明白である。
【０００６】
これは、植物可給性ケイ素を含めたあらゆる浸出性材料が土壌から有意な量で浸出する多湿な熱帯地方の土壌の場合などの浸出性の高い条件下で特に言えることである。肥料の利用と共に、通常の作付け形態の一部を成す土壌撹乱と合わさった場合、これは数多くの場合において、植物可給性ケイ素の喪失および、必須植物栄養素へのアクセスおよび所要レベルの植物可給性ケイ素を獲得する植物の能力の低下を導く可能性がある。
【０００７】
この問題は、例えば大部分のサトウキビ成育地域についてあてはまり、米の成育地域にも同様にあてはまる可能性がある。これらの作物は両方共、植物可給性ケイ素の需要が高く、土壌中にケイ素が欠乏すると、収穫高が著しく減少する可能性がある。
【０００８】
したがって、植物可給性ケイ素を含む材料を経済的に実効的な形で提供し、こうしてこれらの材料を土壌またはその他の植物成長培地に添加できる土壌改良剤または土壌「中和」剤として使用し、植物に許容可能なレベルの植物可給性ケイ素を提供することができるようにすることの必要性が存在する。これまでのところ、このプロセスは、ケイ酸カルシウムスラグ、シリコンマンガンスラグ、ケイ酸カリウムおよび珪藻土などのケイ素含有材料を土壌に添加して、所要レベルの植物可給性ケイ素を提供しようという試みによって実施されてきた。これらの手順は、典型的には１エーカーあたり１０トンに近い適用量で実施されてきた。それにも関わらず、これらの材料は典型的に合計ケイ素量は高いものの必ずしも植物可給性ケイ素は高くないことから、これらのアプローチの多くは典型的に、考えられるほどには実効性が高くない。実効性ある供給源とするためには、ケイ素含有材料には、植物にとって可給性のある形、典型的には可溶性形態のケイ素例えばモノケイ酸またはポリケイ酸の形でケイ素が含まれていなければならない。
【０００９】
したがって、数多くの場合において、適切な合計ケイ素レベルを提供する一方で、これらの材料は、適量の植物可給性ケイ素を含有していないかもしれない。さらに、材料の多くは生産コストが高く、環境に優しくなく、その材料で処理された土壌に対し所望の特性を付与しない例が多い。例えば、この材料は、優れたカチオン交換容量を有することが望ましい。
【００１０】
土壌のカチオン交換容量（ＣＥＣ）とは、土壌が保持できる正荷電イオンの量を意味する。水中に溶解すると、植物栄養素は、正または負に帯電する。正荷電イオン（カチオン）の例としては、カルシウム（Ｃａ++）、マグネシウム（Ｍｇ++）、カリウム（Ｋ+）、ナトリウム（Ｎａ+）およびアンモニウム（ＮＨ4+）がある。ＣＥＣの高い土壌は、ＣＥＣの低い土壌よりも栄養素をより良く保持し続ける傾向にあり、したがって、降雨またはかんがいの後など、土壌から栄養素が浸出する可能性がはるかに低い。
【００１１】
したがって、これらのニーズを満たすことのできるケイ素含有材料およびケイ素含有材料の生産方法を提供する必要性が存在する。
【００１２】
ケイ素含有材料を生産する従来の一つの方法は、適切なケイ素鉱石を粉砕することによるものである。これらのプロセスには典型的に、原鉱を粉砕してさらなる処理用の粉鉱を作り出すことが含まれている。粉鉱は次に、高温で撹拌しながらアルカリ処理されて、ケイ酸ナトリウムを形成する。こうして形成されたケイ酸ナトリウムは、水溶性であり、したがって溶解状態でろ過によりその他の不溶性材料からこれを分離可能である。ろ過の後、溶液は酸性化処理を受け、これにより沈殿物としてシリカが生産され、これを次に、標準技術を用いてろ過および乾燥により回収することができる。一般に、このタイプのプロセスを用いて生産されたシリカは典型的に高レベルの不純物を有しているためにそれを使用できる利用分野が制限されている。このプロセスは、著しい資本支出を必要とし、したがって経済的観点および環境的観点の両方から見て魅力的なものではない。
【００１３】
ケイ素含有材料自体に関しては、適切なレベルの植物可給性ケイ素を費用効果的に提供する上で有効であることがわかっている材料は、現在きわめてわずかである。したがって、例えば、植物可給性ケイ素を大量に提供するいくつかの材料は発見されているものの、これらの多くは高価であり、したがって、大規模利用分野において使用するには不適である。さらに、多くの材料は植物可給性ケイ素を提供するが、現在のところ未知の理由で、これらは植物が取込むことのできる形態でケイ素を提供しない。
【００１４】
本発明の出願人らは、ガラス特にソーダ石灰ガラスから、植物可給性ケイ素の供給源として使用するための許容可能な材料を生産することができることを発見した。これは、その材料を適切な粒径に粉砕した場合に達成可能である。理論による束縛は望まないが、ガラス製造中に、石英と炭酸ナトリウムの反応がケイ酸ナトリウムの形成を導くと考えられている。これが酸性水溶液（例えば土壌中）と接触した場合、水素イオンがケイ酸ナトリウムを水溶性のケイ酸に転換する。このため、ガラスは植物可給性ケイ素の素早い供給源を提供できると考えられている。
【００１５】
このような利用分野における粉砕またはミル粉砕されたガラスの使用は、世界中で大量の廃棄物ガラスが生成されており、したがってこれが安価な原料供給源を提供する潜在性を有することから、特に魅力的である。当業者にとっては明白であるように、植物可給性ケイ素の供給源を生産するためにガラスなどの廃棄物材料を利用するという概念は、廃棄物を最小限におさえ、二酸化炭素排出を削減し、かつ原料コストの削減によってエンドユーザーにとってのコストを削減することから有利であるため、これはきわめて魅力的である。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の出願人は、植物可給性ケイ素を提供するために利用可能な材料の多くが比較的高価であり、したがってそれらを大規模使用する必要がある場合には費用効果性が低い、または、高レベルの植物可給性ケイ素を提供せず、したがって所望の効果を得るためには比較的大量の材料を使用することが必要となる、ということを発見した。そのため、多くの場合において、必要以上に高いレベルの材料が使用され、それと同時に、空中散布などの付加的な処理が必要となり、付加的な生産コストが発生する。
【００１７】
一態様において、本発明は、植物可給性ケイ素の供給源として使用するのに適したケイ素含有ガラス粉末粒子を提供するものであって、そのケイ素含有ガラス粉末粒子は少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有し、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有する。一部の具体的実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％は、１００．０μｍ未満の粒径を有する。その他の具体的実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％は、３７．０μｍ未満の粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。さらにその他の具体的実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、粒子の少なくとも５０ｗｔ％は、２０．０μｍ未満の粒径を有する。
【００１８】
一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。一部の具体的実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。
【００１９】
一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。一部の具体的実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００２０】
一部の実施形態において、本発明に係るケイ素含有ガラス粉末粒子は、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有していてよい。
【００２１】
本発明は同様に、以上で記述したとおりの本発明の粒子の製造プロセスを提供する。
【００２２】
したがって、さらなる一態様において、本発明は、植物可給性ケイ素の供給源として使用するためのケイ素含有ガラス粉末粒子の生産方法を提供するものであって、
（ａ）  少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量と少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム濃度を有するケイ素含有ガラスを提供すること；
（ｂ）  ケイ素含有ガラスをミル粉砕して、少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を生産すること；
を含む方法を提供する。
【００２３】
一部の実施形態において、生産された粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００μｍ未満の粒径を有する。一部の具体的実施形態において、生産された粒子の少なくとも９０ｗｔ％は、３７．０μｍ未満の粒径を有する。この方法の一部の実施形態において、生産された粒子は、１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の具体的実施形態において、生産された粒子は、２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部のさらに具体的な実施形態において、生産された粒子は、１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。さらにその他の具体的な実施形態において、生産された粒子は、８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、生産された粒子の少なくとも５０ｗｔ％は２０．０μｍ未満の粒径を有する。
【００２４】
一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子の生産において使用されるガラスは、少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。一部の具体的実施形態において、ガラスは少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。
【００２５】
一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子の生産において使用されるガラスは、少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。一部の具体的実施形態において、ガラスは、少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。一部の特定の場合において、ガラスは、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量と２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００２６】
一部の実施形態において、ケイ素含有ガラスをミル粉砕する工程は、ボールミルおよびジェットミルからなる群から選択されたミル内でのミル粉砕にケイ素含有ガラスを付すことを含む。一部の実施形態において、ミル粉砕手順は、高圧高温蒸気中で材料を溶解することを含んでいる。
【００２７】
本発明の一部の実施形態において、ミル粉砕の後、ケイ素含有ガラス粉末粒子は洗浄溶液で洗浄される。多種の洗浄溶液を使用してよいが、一部の実施形態において、洗浄溶液は鉱酸を含む。
【００２８】
洗浄溶液が鉱酸を含む本発明のいくつかの実施形態において、洗浄溶液は少なくとも２Ｍの鉱酸濃度を有する。本発明の一部の実施形態において、洗浄溶液は少なくとも４Ｍの鉱酸濃度を有する。洗浄溶液が鉱酸を含む本発明の一部の実施形態において、洗浄溶液は、少なくとも５Ｍの鉱酸濃度を有する。
【００２９】
この方法の一部の実施形態において、鉱酸は塩酸である。
【００３０】
使用される洗浄溶液は、任意の適切な温度にあってよく、この温度は、多くの変数、例えば洗浄時間、洗浄溶液中の固体密度などに基づいて選択される。本発明の一部の実施形態において、洗浄溶液は４０℃〜８０℃の温度にある。本発明の一部の実施形態において、洗浄溶液はおよそ６０℃の温度にある。高い実効性があるとはみなされていないものの、洗浄溶液は周囲温度でも使用可能である。
【００３１】
粒子は、任意の時間洗浄してよいが、典型的には、粒子を４〜１２時間の期間にわたり洗浄することが知られている。
【００３２】
以上で述べた通り、本発明の粒子は、植物可給性ケイ素の供給源として使用してよい。
【００３３】
したがって、第三の態様において、本発明は、植物または植物成長培地に対し植物可給性ケイ素を提供する方法を提供するものであって、その方法は、少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量と少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物培地に適用することを含み、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有する。一部の具体的実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する。その他の具体的な実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％は、３７．０μｍ未満の粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部のさらに具体的な実施形態において、粒子は、８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、適用された粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する。
【００３４】
この方法の一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。一部の具体的実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。
【００３５】
本発明の方法の一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。一部の具体的実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００３６】
この方法の一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００３７】
一部の実施形態において、植物成長培地は土壌である。その他の実施形態において、植物成長培地は、苗床用培養土である。さらにその他の実施形態において、植物成長培地は堆肥である。さらにその他の実施形態において、植物成長培地は水耕システム内で利用されるような無土壌培地である。
【００３８】
本発明は同様に、植物または植物成長培地に対し、上述のようなケイ素含有ガラス粉末粒子を適用することを含む、植物成長を改善するための方法をも提供する。
【００３９】
したがって、第四の態様において、本発明は、少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の成長を改善する方法を提供するものであって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が、２００．０μｍ未満の粒径を有する。一部の具体的な実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％は、１００．０μｍ未満の粒径を有する。その他の具体的な実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％は、３７．０μｍ未満の粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部のさらに具体的な実施形態において、粒子は、８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、適用された粒子の少なくとも５０ｗｔ％は、２０．０μｍ未満の粒径を有する。
【００４０】
この方法の一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。
【００４１】
本発明の方法の一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００４２】
この方法の一部の具体的実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００４３】
一部の実施形態において、植物成長培地は土壌である。その他の実施形態において、植物成長培地は苗床用培養土である。さらにその他の実施形態において、植物成長培地は堆肥である。さらにその他の実施形態において、植物成長培地は水耕システム内で利用されるような無土壌培地である。
【００４４】
一部の実施形態において、粒子は、１ヘクタールあたり１トンから１ヘクタール１０００トンの割合で適用される。その他の実施形態において、粒子は、１ヘクタールあたり１ｋｇ〜１０００ｋｇの割合で適用される。
【００４５】
一部の実施形態において、粒子は、播種の前に土壌に適用される。その他の実施形態においては、粒子は、播種の後、ただし種子が発芽する前に、土壌に適用される。さらにその他の実施形態においては、粒子は、播種後で、かつ種子が発芽した後に適用される。さらにその他の実施形態においては、粒子は播種前の種子に適用され、したがって種子と共に植物成長培地に適用される。一部の実施形態においては、粒子は、土壌、種子または植物自体に対して水性スラリーまたは噴霧として適用される。
【００４６】
本発明は同様に、上述のようなケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の収穫高を改善する方法をも提供する。
【００４７】
したがって、第五の態様において、本発明は、少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の収穫高を改善する方法を提供するものであって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が、２００．０μｍ未満の粒径を有する方法を提供する。一部の具体的な実施形態において、適用された粒子の少なくとも９０ｗｔ％は、１００．０μｍ未満の粒径を有する。その他の具体的な実施形態においては、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する。一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部のさらに具体的な実施形態において、粒子は、８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する。一部の実施形態において、適用された粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する。
【００４８】
この方法の一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する。
【００４９】
本発明の方法の一部の実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００５０】
この方法の一部の具体的な実施形態において、ケイ素含有ガラス粉末粒子は、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する。
【００５１】
一部の実施形態において、植物成長培地は土壌である。その他の実施形態において、植物成長培地は苗床用培養土である。さらにその他の実施形態において、植物成長培地は堆肥である。さらにその他の実施形態において、植物成長培地は水耕システム内で利用されるような無土壌培地である。
【００５２】
一部の実施形態において、粒子は、１ヘクタールあたり１トンから１ヘクタールあたり１０００トンの割合で適用される。その他の実施形態において、粒子は、１ヘクタールあたり１ｋｇ〜１０００ｋｇの割合で適用される。
【００５３】
一部の実施形態において、粒子は、播種の前に土壌に適用される。その他の実施形態においては、粒子は、播種の後、ただし種子が発芽する前に、土壌に適用される。さらにその他の実施形態においては、粒子は、播種後で、かつ種子が発芽した後に適用される。さらにその他の実施形態においては、粒子は、種子が播種される前に種子に適用され、したがって種子と共に植物成長培地に適用される。一部の実施形態においては、粒子は、土壌、種子または植物自体に対して水性スラリーまたは噴霧として適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ソニケーションを伴うまたは伴わない本発明の粒子の二つの試料の粒径分布の概要を示す。
【図２】ソニケーションを伴うまたは伴わない本発明の粒子の二つの試料の累積粒径分布の概要を示す。
【図３】本発明の粒子で処理された小麦と従来通りに栽培された小麦との間の根の形成の写真比較を示す。
【図４】本発明の粒子で処理された植物と従来通りに栽培された植物との間の根の形成の写真比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以上で述べた通り、本発明は、植物可給性ケイ素の供給源として有用であるケイ素含有ガラス粒子を提供する。粒子は、土壌などの植物成長培地に添加してもよいし、あるいは、播種に先立ち植物の種子または切り枝に適用するか、または水溶液または噴霧として塗布してもよい。
【００５６】
本発明の粒子および方法は、植物成長または植物収穫高を改善することが望ましい、または植物可給性ケイ素の供給源を提供することが望ましい任意の植物への使用に適し得る。本発明の粒子を適用することが望ましいかまたは有利であり得る植物のいくつかの例として、小麦、大麦、トマト、イチゴ、スイートコーン、豆、ヒヨコ豆および落花生がある。粒子は、その他の穀類作物、木本植物、草本植物、顕花植物、果実作物、野菜作物および堅果をつける樹木および植物に適用した場合にも有益であり得る。
【００５７】
土壌溶液中、ケイ素は一般にモノケイ酸およびポリケイ酸として、ならびに無機酸および有機酸との錯体の形で存在する。典型的に植物が取込むのはモノケイ酸成分であるものの、「植物可給性ケイ素」という用語は、植物が直接取込むことのできるケイ素の全形態（例えばモノケイ酸）ならびに土壌中のケイ酸と平衡状態にあるケイ素形態（例えばポリケイ酸およびその他の錯体）を包含するように意図されている。
【００５８】
本発明のプロセスは、植物可給性ケイ素の供給源として使用してよい規定のサイズおよび組成のガラス粒子へとケイ素含有ガラスを転換する。本発明のプロセスにおける第一のステップは、その後本発明の方法の後半のプロセスステップに付されるケイ素含有ガラスを提供することにある。
【００５９】
提供されるケイ素含有ガラスは、未加工のケイ素含有材料であってもよいし、あるいはリサイクルされたケイ素含有ガラスであってもよいし、あるいはその組合せであってもよい。本発明のプロセスに付してもよい有用なケイ素含有ガラス材料は、口語的にはカレットとして知られている再生ガラスである。再生ガラスは典型的には廉価であり、大量にすぐに入手できることから望ましく、したがって本発明のプロセスでの使用のための安価な出発材料である。フリント（透明）ガラスのための典型的な再生カレットの組成は、表１に示されている通りである。
【００６０】
【表１】
2012505135.tif 000002
【００６１】
これは、フリント（透明）ガラス、アンバー（褐色）ガラスおよびグリーンガラス全般にわたり典型的な組成である。さまざまな色の間での唯一の主要な差異は、アンバーではＦｅ2Ｏ3が０．２５５ｗｔ％であり、グリーンではＦｅ2Ｏ3が０．２９４ｗｔ％、アンバーではＣｒ2Ｏ3が０．０２６ｗｔ％であり、グリーンではＣｒ2Ｏ3が０．１２９ｗｔ％であるという点にある。
【００６２】
一般に、本発明で使用するためには、５０ｗｔ％以上のシリカ含有量を有するあらゆるガラスが適切である。
【００６３】
ここでわかるように、ガラスは非晶質形態にある高レベルのＳｉＯ2を含有している。本発明のプロセスは、植物可給性ケイ素を提供するために有用である非晶質シリカを含有するガラス粒子へとガラス材料を転換できるようにする。本発明のプロセスは全てのケイ素含有ガラスタイプに適用可能であり、色成分が問題をひき起こすことは全くないと思われる、ということが発見されている。このことは、本発明のプロセスに付す前に異なるタイプ（または色）のガラスを分離する必要が全くないことを意味するため、再生ガラスに適用される場合には特に有利である。
【００６４】
プロセスの残りの部分に付すために提供されるケイ素含有ガラス材料は、さまざまな形状および状態にあってよく、ケイ素含有ガラスを提供するステップでは、所望の量のケイ素含有ガラスを獲得することしか求められないかもしれない。しかしながら、数多くの場合において、受入れたガラスの状態に起因して、ケイ素含有ガラスを提供するステップには、このケイ素含有ガラスを一つ以上の前処理ステップに付して本発明のプロセスステップの残りの部分に付す可能性をより高めるステップが含まれていてよい。
【００６５】
例えば、一つの適切な前処理ステップには、ケイ素含有ガラスのミル粉砕の前に望ましくない汚染物質を除去するための洗浄ステップが含まれていてよい。例えば、ケイ素含有ガラスを水で洗浄して、ミル粉砕に先立ちあらゆる塵およびその他のあらゆる外来の汚染物質を除去することが望ましい。このタイプの洗浄ステップを用いることは、典型的には完成品の純度をより高くし、特にケイ素含有ガラスが再生ガラスである場合、この材料が典型的に高レベルの汚染物質を有することから、特に望ましい。
【００６６】
当然のことながら、当業者であれば認識するように、ケイ素含有ガラスは、数多くの場合において充分に高品質であるために、洗浄ステップから得られる利点が全くない。一般に、材料の目視検査により、洗浄ステップが有益であるか否かが容易に判定される。
【００６７】
ケイ素ガラスを提供するステップにおいて用いてよい別の考えられる前処理ステップは、粗粉砕ステップである。これは、本発明のプロセスにおける原料として使用されるケイ素含有ガラスが大きな粒子を含んでいる場合に有益であり得、粗粉砕ステップにより、本発明の後続ステップで利用されるミル粉砕ステップをよりうまく制御でき得る。ケイ素含有ガラスの一部の供給源については、粗粉砕ステップおよびミル粉砕ステップを用いることが、ミル粉砕ステップ単独よりも経済的効率が高いということが発見できる。ここでも洗浄の場合と同様、このような前処理ステップに対するニーズは、当該技術分野の当業者による、本発明の後半のプロセスステップに付されるべき材料を目視検査に基づいて判定可能である。
【００６８】
本発明のプロセスに付されるべきケイ素含有ガラスがひとたび選択され、以上で記述されているとおりのあらゆる前処理ステップに付されたならば、このケイ素含有ガラスは直ちにガラスミル粉砕を受けて、少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量、少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有し、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が２００．０μｍ未満の粒径を有するガラス粉末粒子を生産できる状態となる。一部の実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は、１００．０μｍ未満までさらに削減される。一部の具体的な実施形態において、粒子の少なくとも９０ｗｔ％の粒径は、さらに３７．０μｍ未満まで削減される。出願人は、カチオン交換能力および可溶性ケイ素およびその他の微量元素の量などのいくつかの特性を、粒径の削減により増強できるということを発見した。
【００６９】
本明細書中で使用する「粒径」とは、レーザー回折などのアプローチを用いて測定されるとおりの個々の粒子の粒径を意味する。粒径の決定のためのその他のアプローチは、当業者にとっては公知であると思われる。本発明の粒子は、あらゆる形状のものであってよい。一部の具体的な場合では、粒子は多面形の粒子である。
【００７０】
ミル粉砕ステップは、当該技術分野で公知のあらゆるミル粉砕技術を用いて実施されてよい。ミル粉砕ステップを、あらゆる前処理ステップと同じ場所で実施してもよいし、または、ケイ素含有ガラスを一つの場所で前処理し、次に第二の場所に輸送しそこでミル粉砕を実施してもよい。
【００７１】
本発明のプロセスにおいて使用してよい適切なミル粉砕機器の例としては、ボールミルおよびジェットミルが含まれる。ボールミルを使用することの利点は、原料ガラスが湿っていても乾燥していてもよいという点にあり、湿式ミル粉砕が、わずかに改善されたミル粉砕成果を導くということが観察されている。
【００７２】
ミル粉砕機器がジェットミルである場合、適切なプロセス条件は、１０ｋｇ〜５０００ｋｇ／時の補給速度であり、給気は１００ｐｓｉである。この補給速度は使用されている機器のサイズにより左右され、最低一時間に１０ｋｇまたは、機器がより大型であるかまたは設備が多数である場合、最高一時間に最高数トンであり得る。ジェットミルが使用される場合、補給材料は、清浄で乾燥していなければならない。一般に、ミル粉砕プロセスにおいて使用してよい機器が何であれ、当該技術分野の作業者は、上述した粒径分布パラメータがひとたび提供された時点で、適切な粒径を有するガラス粒子を提供するように機器の運転状態を修正することができる。
【００７３】
一部の実施形態において、ミル粉砕手順は、高圧、高温蒸気中で材料を溶解させることを含んでいてよい。このような蒸気ベースの処理は、およそナノメートル単位の特に小さい粒径を有する粒子を調製するために特に有効であり得る。
【００７４】
本発明の一部の実施形態において、ミル粉砕の後、ガラス粒子は、植物可給性ケイ素の供給源としていつでも使用できる状態にある。しかしながら、一部の実施形態において、ミル粉砕された粒子は、洗浄ステップに付される。
【００７５】
したがって、ガラス粉末粒子はこのとき、典型的には洗浄溶液と接触させられる。この接触ステップは、ガラス粉末粒子を収納する洗浄チャンバに洗浄溶液を添加するか、また代替的には、洗浄溶液を収納する洗浄チャンバにガラス粉末粒子を添加することにより、達成可能である。当然のことながら、洗浄溶液およびガラス粉末粒子の両方を同時に洗浄チャンバに添加することも可能である。同様に、接触ステップに多くの逐次的な接触ステップを関与させ、ここでガラス粉末粒子を洗浄溶液と何度も接触させることも可能である。これは、例えば、数多くの洗浄チャンバが存在し、処理中の材料が一つのチャンバからもう一つのチャンバへと横断するにつれて何度も洗浄され、最終的に洗浄済みの製品を導く場合に起こる。
【００７６】
本発明のプロセスにおいては、数多くの洗浄溶液を使用してよい。洗浄溶液は典型的には、酸または酸供給源を含有する。理論による束縛は望まないものの、これは、ガラスから一部の金属汚染物質を除去し、植物可給性ケイ素のレベルを増大させると考えられている。酸は、有機酸であっても無機酸であってもよいが、典型的には鉱酸などの無機酸である。本発明のプロセスにおいて使用するための適切な酸としては、硫酸、塩酸および硝酸が含まれる。塩酸が特に適していることがわかっている。
【００７７】
プロセス中で用いられる洗浄溶液の量は、ガラスの初期状態および利用すべきプロセスの設計条件（バッチ対連続流）により左右される。任意のプロセスにおいて使用すべき洗浄溶液の量は、当業者により容易に判定され得る。しかしながら、洗浄溶液の量は余剰に使用すべきであるというのが典型的である。洗浄溶液は、任意の濃度レベルで使用してよいが、このプロセスにおいては、使用される洗浄溶液の濃度が低くなればなるほど、多くの体積の洗浄溶液が必要となり、商業的に許容不能な体積の洗浄溶液が必要となる、ということがわかっている。
【００７８】
原則として、洗浄プロセスは洗浄溶液が液体であるあらゆる温度で実施してよいことから、このプロセス中の温度は重要ではない。したがって、例えば、プロセスを室温で実施してもよい。しかしながら、典型的には高温ではプロセスの速度を高めることがわかっていることから、このプロセスは高温で実施される。したがって温度は一般におよそ４０℃からおよそ８０℃であり、およそ６０℃の温度が適切である。
【００７９】
同様に、洗浄ステップ中、ガラス粉末粒子は、ガラス粉末粒子の表面と洗浄溶液との間の相互作用を増大させるように撹拌されることが望ましいということもわかっている。洗浄ステップを、高圧で実施してもよい。
【００８０】
必要な洗浄ステップの持続時間は、ステップ中の温度および利用される洗浄溶液の濃度などの多くの要因によって左右される。典型的には、洗浄溶液の濃度が高くなればなるほど、そして接触温度が高くなればなるほど、持続時間を短くする必要があるということがわかっている。しかしながら一般的には、洗浄ステップは、４〜１２時間の期間実施される。一実施形態において、洗浄ステップはおよそ８時間実施される。
【００８１】
上述されている通りのミル粉砕および洗浄プロセスは、ガラス粒子がバッチ式の要領で処理される単一ステップのプロセスとして記述されている。したがって、洗浄ステップを見ると、例えば、ガラス粒子はバッチプロセス内の洗浄溶液と接触させられ、洗浄は全て単一のチャンバ内で行なわれる。このプロセスは、当然のことながら、多重ステッププロセスとしても実施され得、その場合、数多くの接触ステップが連続して実施されて、最終的ガラス粒子を生産する。これは、同じ反応チャンバの内部で行なうことができ、あるいは数多くの洗浄チャンバが連続して連結されている状態で行なうこともできる。同様にして、ミル粉砕ステップを単一のミル粉砕装置内で実施してよく、あるいはミル粉砕にはガラス粒子を多数のミル粉砕装置に付すことが含まれていてよく、ここで粒径は所望の粒径に達するまで毎回削減される。
【００８２】
洗浄ステップ（使用される場合）の後、ガラス粒子は典型的には従来の技術を用いて分離される。典型的な分離手順には、洗浄溶液の除去、清浄水でのガラス粒子の洗浄、洗浄した材料のろ過および余剰な水分を除去するための半固体濾過ケーキの圧搾とそれに続く乾燥が含まれる。
【００８３】
上述された本発明のプロセスは、先に記述した通りの本発明のガラス粉末粒子を生産する。これらのガラス粉末粒子は、植物可給性ケイ素の供給源として使用されてよい。使用にあたっては、ガラス粉末粒子は植物成長培地（典型的には土壌）に対して所望の割合で添加される場合などの一定の形式で使用されてよく、あるいは、多成分混合物中で一つ以上のその他の成分との混和物の形で使用されてもよい。このような多成分混合物中の適切なその他の成分には、肥料、ミネラル、有機物質、ｐＨ調整剤、土壌湿潤剤などが含まれていてよい。添加すべき材料の量は、典型的には１ヘクタールあたり１ｋｇ〜８トンの割合である。
【００８４】
ガラス粉末粒子が単独で使用されるかまたは配合物の一部として使用されるかとは無関係に、これらのガラス粉末粒子は、典型的には、当該技術分野において周知の技術を用いて利用されるか散布され、最適な技術は、特定の利用分野によって異なる。当業者には明白であるように、このような材料を広大な土地のサトウキビプランテーション上に散布させるための手順は、近郊園芸において材料を散布させるのに利用される手順とは異なるものと考えられる。各々のケースにおいて、当業者であれば、適切な応用技術およびレベルを容易に決定することができると考えられる。
【００８５】
本発明についてここで以下の実施例を参照しながら説明する。
【実施例】
【００８６】
実施例１−ガラスのミル粉砕
ガラス回収業者から、５ｍｍ未満の初期粒径まで砕かれた状態の廃棄物ガラスの試料を得た。これを次に水で洗浄して汚染物質を除去した。ガラスを乾燥させ、その後ジェットミル内でミル粉砕に付した。１２インチのジェットミルを使用し、補給速度は１０ｋｇ／時であり、給気は、細かいガラス粒子を生産するため２００ｃｆｍで１００ｐｓｉであった。その後材料を二等分量に分けた。一分量を初回通過試料として保持し、もう一分量を次にジェットミル内への二回目の通過に再度付して第二回通過製品を得た。こうして生産された二つのガラス粒子の粒径分析および比表面積が表２に示されている。
【００８７】
粒径分布を、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２００を用いて決定した。分析の直前に水中に各試料を分散させた。分析中に示した通り、二組の試料のうちの一組に超音波分散を適用した。
【００８８】
窒素吸着による細孔サイズおよび表面積の分析を、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ＡＳＡＰ  ２００を用いて実施した。２４時間１２０℃で試料を排出して、露呈表面に吸着材料が完全に無くなるようにした。この抜気期間の後、試料を分析のために提示した。
【００８９】
【表２】
2012505135.tif 000003
【００９０】
これらの結果は、図１および図２でグラフ表示されている。図中で使用されている標識は、以下の通りに、上記表で使用した標識と相関させることができる。
【００９１】
ソニケーション無し−初回通過＝ＳＬＧ０２／１４  １Ｐ  Ｎｏ  Ｓｏｎｉｃ
ソニケーション無し−第二回通過＝ＳＬＧ０３／１４  ２Ｐ  Ｎｏ  Ｓｏｎｉｃ
ソニケーション有り−初回通過＝ＳＬＧ０２／１４  １Ｐ  Ｓｏｎｉｃ
ソニケーション有り−第二回通過＝ＳＬＧ０３／１４  ２Ｐ  Ｓｏｎｉｃ
【００９２】
実施例２−乾式ジェットミル粉砕
酸またはその他の後処理無しで、乾式ジェットミル粉砕により、さらにもう一つの試料を調製した。粒径分布をＭａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄ  Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ  ２００を用いて決定した。分析の直前に、各試料を水中に分散させた。
【００９３】
【表３】
2012505135.tif 000004
【００９４】
実施例３−ミル粉砕および酸洗浄
実施例１中の単一通過手順にしたがって試料をミル粉砕し、その後穏やかに撹拌しながら８時間、６０℃の温度で１：１の塩酸を用いた洗浄ステップに付した。洗浄ステップの完了後に、試料を洗浄溶液から分離し、水で洗浄してあらゆる残留酸を除去し、次に乾燥させて、ミル粉砕および洗浄済みの試料を生成した。
【００９５】
実施例４−ミル粉砕およびソックスレー抽出
実施例１中の単一通過手順にしたがって試料をミル粉砕し、その後８時間１：１の塩酸を用いてソックスレー抽出装置内での洗浄ステップに付した。蒸留ステップの完了後に、試料を液体から分離し、水で洗浄してあらゆる残留酸を除去し、次に乾燥させて、ミル粉砕およびソックスレー抽出済みの試料を生成した。
【００９６】
実施例５−化学組成
実施例１〜４で生成されたガラス粒子の化学組成を、Ｘ線蛍光を用いて決定した。結果は表４に示されている。
【００９７】
【表４】
2012505135.tif 000005
【００９８】
ここでわかるように、試料は全て同程度のＳｉＯ2レベルを有し、主要な差異は酸化カルシウムおよび酸化ナトリウムの浸出にあった。
【００９９】
実施例６−植物可給性ケイ素のレベル
次に、実施例１〜４の試料を分析して、植物可給性ケイ素のレベルを決定した。分析結果は、表５に示されているとおりである。
【０１００】
【表５】
2012505135.tif 000006
【０１０１】
ここでわかるように、洗浄済みの試料は、植物可給性ケイ素の著しく高い読取り値を示した。
【０１０２】
実施例７−小麦によるケイ素の取込み
可給性ケイ素供給源として作用する本発明の材料の能力を決定するために、植物成長試験を実施した。３２０ｍｍ×２４０ｍｍというサイズを有する１２個の土壌トレイに３．４７ｋｇの土壌を充填し、各トレイに、２１５グラムの種子品質の小麦種子を播種した。その後トレイを３つの試験グループに分け、以下のとおりに処理した。
【０１０３】
グループ１：（トレイ４個）これは、対照グループを構成し、添加物を全く使用しなかった。
グループ２：（トレイ４個）これは、それぞれ１ヘクタールあたり１、３、５および８トンの用量当量で珪藻土を用いて処理したグループを構成していた。
グループ３：（トレイ４個）これは、それぞれ１ヘクタールあたり１、３、５および８トンの用量当量で実施例１の材料を用いて処理したグループを構成していた。
【０１０４】
全てのトレイは、Ｃｏｌｌｍｏｏｒｅ  Ｆｏｄｄｅｒ  Ｐｔｙ  Ｌｔｄ．により供給された栄養素投与水を用いて水遣りを手作業で行った。この栄養素水を最初の７日間使用し、その後代わりに水道水を使用した。トレイを周囲条件下に保管したが、降雨にさらされないような場所に置いた。
【０１０５】
植物組織の試料を２１日目に各トレイから採取し、ケイ素レベルについて分析した。結果は表６に示されている。
【０１０６】
【表６】
2012505135.tif 000007
【０１０７】
実施例１の材料で処理されたトレイにおけるケイ素の取込みは、対照または公知のケイ素源珪藻土で処理した植物のいずれよりもはるかに大きいものであったことから、実施例１の材料が、植物可給性ケイ素の優れた供給源として作用することを結果が明瞭に示している。
【０１０８】
実施例８−ガラス粒子のカチオン交換容量
実施例２のガラス粒子について、カチオン交換容量および植物可給性ケイ素を決定した。
【０１０９】
【表７】
2012505135.tif 000008
【０１１０】
実施例９−粒径に応じた化学的特性
ガラスをさまざまな粒径にミル粉砕し、結果として得た粒子の化学的特性を分析した。結果は表８に示されている。
【０１１１】
【表８】
2012505135.tif 000009
【０１１２】
粒径の減少に伴って、多数の特性が増強されることは明らかである。特に指摘すべきは、交換可能なカルシウム、ナトリウム、マグネシウムおよびカリウムの量およびカチオン交換容量である。
【０１１３】
実施例１０−大麦試験（Ｉ）
大麦種子の大量植え付けを、１５０ｍｍ×１２０ｍｍで深さ２００ｍｍの透明な鉢の中で行なった。各鉢について４０グラムの種子を使用した。成長培地は、市販の種子栽培用培養土であった。全ての種子を、同じ深さで植え付けした。
【０１１４】
４つの鉢に、以下のものの植え付けを行った：
・  ＬＴ１、対照と１０ｍｌ／リットルの魚ベースの窒素肥料
・  ＬＴ２、対照、添加物無し
・  ＬＴ４、４グラムの割合でガラス粒子添加
・  ＬＴ６、４グラムの割合でガラス粒子添加、および１０ｍｌ／リットルの肥料
【０１１５】
まず初めに試料ＬＴ４およびＬＴ６が、対照の二日前に発芽した。両方共（特にＬＴ４）、収穫時に著しく大きい根および葉の成長を示した。ＬＴ４の枝葉成長は高さ１２０ｍｍであったの対して対照（ＬＴ２）は高さ９０ｍｍであった。ＬＴ４の根系は８０ｍｍであり、一方対照根系は深さ６０ｍｍであった。カリウムおよびリンの取込みは共に、両方のケイ素処理済み試料について対照より大きいものであった。
【０１１６】
対照およびＬＴ４根組織
植物は、植付け後１０日目に収穫した。葉組織の分析を実施し、結果は以下にまとめる。
【０１１７】
【表９】
2012505135.tif 000010
【０１１８】
実施例１１−大麦試験（ＩＩ）
大麦を、先に使用した二つの透明な鉢にそして矩形（窓）タイプのトレイに植付けした。各鉢に対し４０グラムの種子を使用した。成長培地は土壌であった（例えばＤｅｎｉｌｉｑｕｉｎ、ＮＳＷ）。２３０ｍｍのふるいを通してスクリーニングした土壌で試料を覆った。土壌をＣＥＣ分析（ＸＰ９）に送った。全ての種子を同じ深さまで植え付けした。
【０１１９】
次の三つの試料を植え付けした：
・  ＬＴ８、対照、添加物無し
・  ＬＴ９、１００グラムの割合でガラス粒子添加
・  ＬＴ１０、６グラムの割合でガラス粒子添加
【０１２０】
植物の出芽に関しては対照と処理済み試料との間にはほとんど差異が見られなかったが、ＬＴ９およびＬＴ１０は、より優れた成長を示した。組織分析は、三つの試料の間でナトリウム取込みの大きな差異を示している。
【０１２１】
【表１０】
2012505135.tif 000011
【０１２２】
実施例１２−大麦試験（ＩＩＩ）
三つの透明な鉢に大麦種子を播種した。各鉢について４０グラムの種子を使用した。成長培地は市販の種子栽培培養土であった。全ての種子は同じ深さに植え付けした。
【０１２３】
次の三つの試料を植え付けした：
・  ＬＴ１６、対照、添加物無し
・  ＬＴ１９、対照、（小売りの）ＮＰＫ肥料の添加一回
・  ＬＴ２１、１０グラムのガラス粒子添加。（小売り）ＮＰＫ肥料の添加一回
【０１２４】
ＬＴ１９およびＬＴ２１には、７日目にＮＰＫ肥料を再度投与した。
【０１２５】
三日後、ＬＴ１６の種子は発芽しなかった。ＬＴ１９およびＬＴ２１の種子は発芽していた。対照の根成長は７０ｍｍであり、対照プラスＮＰＫは６０ｍｍ、ガラス粒子プラスＮＰＫは９０ｍｍであった。２４日後に葉組織分析を実施した。リン取込みは、両方のケイ素処理済み試料について、対照よりも大きいものであった。
【０１２６】
【表１１】
2012505135.tif 000012
【０１２７】
実施例１３−トマト試験
トマト（Ｇｒｏｓｓｅ  Ｌｉｓｓｅ）を、１５０ｍｍ×１２０ｍｍで深さ２００ｍｍの透明な鉢の中に植え付けした。各鉢に二個の種子を播種した。成長培地は、市販の種子栽培培養土であった。全ての種子を同じ深さで植え付けした。
【０１２８】
三つの鉢に、以下のものを植え付けした：
・  ＬＴ１１、対照、添加物無し
・  ＬＴ１２、種子一個あたり４０ｍｇでガラス粒子添加、１０％のＣａＯ添加
・  ＬＴ１３、種子一個あたり４０ｍｇでガラス粒子添加
【０１２９】
試料ＬＴ１２およびＬＴ１３は、対照の二日前に発芽した。試料ＬＴ１２およびＬＴ１３は、収穫時まで、対照を超えて著しい成長を示し続けた。植え付け後３７日目に試料を収穫した。試料に対して、葉組織分析を実施した。リンおよびカリウムの取込みは共に、両方のケイ素処理済み試料について、対照より大きいものであった。
【０１３０】
【表１２】
2012505135.tif 000013
【０１３１】
実施例１４−コーン試験
二つの矩形トレイにコーンを播種した。各トレイについて４０グラムの種子を使用した。成長培地は、種子栽培培養土であった。全ての種子を同じ深さに植え付けした。処理済み種子は対照より一日早く発芽した。１８日後に両方の試料に窒素肥料を１０ｍｌ／リットルの割合で投与し、２日後に収穫した。試料に対し葉組織分析を実施した。亜鉛およびカリウムの両方の取込みの有意な増大が、ケイ素源処理済み試料について指摘された。
【０１３２】
次に二つの試料を植え付けした：
・  ＬＴ１４、対照、添加物無し
・  ＬＴ１５、種子一個あたり１グラムの割合でガラス粒子添加
【０１３３】
【表１３】
2012505135.tif 000014
【０１３４】
実施例１５−豆試験
Ａｌｌｏｒａ（Ｑｌｄ（クイーンズランド））で豆の六つの試験区画に植え付けを行った。およそ四週間後にさらなる試験区画に植え付けを行った。播種からおよそ２カ月後に各々の区画の試料を採取した。
【０１３５】
各区画は０．３６ｈａであり、「Ｓｉｍｂａ」および「Ｆｉｒｓｔ  Ｍａｔｅ」という二品種の豆を使用した。二区画は対照であり、二区画は「初生花」の段階で葉面散布により一回あたり２ｋｇおよび４ｋｇのケイ素で処理し、さらに二区画は側方施肥された土壌付加として適用されたケイ素材料で処理した。
【０１３６】
全ての区画には、植え付け時に基本施肥として２５０ｋｇのＮＰＫ肥料が適用されており、花芽形成時に側方施肥としてさらに２５０ｋｇの硫酸アンモニア（「ｇｒａｎａｍ」）を適用した。
【０１３７】
５８日目に作物を収穫した。全ての試験区画について葉組織試料を採取し、これらの試料は、その全ての試料間で栄養素レベルの差をわずかしか示さなかった。全ての豆試料を同時に採取して組織分析に送り、さらなる試料を冷凍状態に保って、保存寿命についてテストした。三週間後、ケイ素添加物と共に成長した豆は、未処理の豆に比べ明らかに鮮度を保っていた。
【０１３８】
果実の手摘み試料も収穫時に採取した。市場性のある果実を選択して、各区画から２０の植物試料を採取した。この比較の結果、ケイ素材料で処理した全ての区画が対照よりも高い収穫高を示すことがわかった。
【０１３９】
収穫高の結果を、下表に示す。
【０１４０】
【表１４】
2012505135.tif 000015
【０１４１】
実施例１６−Ｙａｔｅｓの可溶性ＮＰＫ肥料「Ｔｈｒｉｖｅ」を用いた大麦試験
この試験作業は、市販のＮＰＫ肥料（「Ｔｈｒｉｖｅ」）材料の部分的代用物としてのケイ素材料の効率を試験するように設計されたものである。次の五つの鉢に播種した：（ｉ）対照の鉢；（ｉｉ）４グラムのケイ素材料のみを用いた試験鉢；（ｉｉｉ）「Ｔｈｒ
ｉｖｅ」８グラムを用いた鉢；（ｉｖ）２５％の代用品を用いた鉢；および（ｖ）５０％
の代用品を用いた鉢。播種から１７日後に、試料を収穫した。
【０１４２】
結果は、「Ｔｈｒｉｖｅ」とケイ素材料との組合せの場合のケイ素取込みの増加を明らかに示している。ＮＰＫの取込みは、１００%の（８グラムのＴｈｒｉｖｅ）試料中の窒素を除いて、１００%の「Ｔｈｒｉｖｅ」とは対照的に処理済み試料については類似している。この試料中の８．１％の窒素という値は植物の生命にとって有毒とみなされる値より高く、ケイ素製品がその他の（混合）試料では修飾効果を有していたと思われる、という点を指摘しておくべきである。組合せ試料の葉組織および根成長は、８グラムの「Ｔｈｒｉｖｅ試料」と同等であった。
【０１４３】
結果は、このＮＰＫ肥料の最高５０％までの代用としてケイ素材料を用いることができる、ということを示している。
【０１４４】
【表１５】
2012505135.tif 000016
【０１４５】
実施例１７−水耕イチゴおよびトマト
Ｄｅｎｉｌｉｑｕｉｎ−Ｅｃｈｕｃａ  ＲｏａｄにあるＤｅｎｉｌｉｑｕｉｎ地域において、試験作業を実施した。温室内のＰＶＣパイプ内でイチゴ（「Ｄｉａｍａｎｔｅ」）を栽培し、システムを通して栄養素溶液を再循環させた。
【０１４６】
およそ１メートルの間隔で植物を除去し栄養素溶液中に直接１０ミリグラムの粒子を置くことにより、「Ｄｉａｍａｎｔｅ」植物の１５メートルの区域を、本発明のケイ素含有粒子で処理した。溶液を滴下により補給し、その深さはおよそ１０〜１５ｍｍである。その時点で、植物は極めて劣悪な条件にあり、新たな成長はわずかであり、結実した果実はきわめて小さいものであった。
【０１４７】
二週間後に、再び植物を検査した。目視による成長および結実の改善は明白であり、植物は極めて健康な葉と果実の成長を示した。
【０１４８】
植物一本あたり２〜３グラムの土壌改良で３３０の新しいトマトの苗を処理することにより、さらなる試験作業を実施した。
【０１４９】
２ヵ月後に施設を検査する間、処理済みの植物が未処理の対照に比べ健康であり、およそ１０〜１５％と推定される成長の増加を示していることは明白であった。
【０１５０】
実施例１８−小麦試験、Ａｌｌｏｒａ
１０％または２０％の本発明のケイ素含有粒子でコーティングした種子を用いて、Ａｌｌｏｒａ（ＱＬＤ）において、小麦区画（ＱＵＬＬ  ２０００）に植え付けを行った。１ヘクタールは対照として植え付けし、さらに２ヘクタールには本発明の粒子でコーティングした種子を播種した：そのうちの、１ヘクタールには１０％の粒子でコーティングした種子を播き、１ヘクタールには２０％の粒子でコーティングした種子を播種した。土壌分析を実施し、これにより、土壌はおそらくは掘抜き井戸かんがいに起因して適切なレベルの可溶性ケイ素を含んでいることがわかった。この作物のその後の検査により、図３に示されているように処理済み作物の根の成長において主要な差異が示された。
【０１５１】
作物は、根系の検査からおよそ四ヵ月後に収穫した。穀粒の結実が緩慢であり作物について根の成長が著しく増大したという兆候にも関わらず、収穫高データは、処理済み区画と未処理区画の両方について類似の結果を示した。収穫高データはこの試験に関与した面積が比較的小さかったことにより影響されたかもしれず、より大型の穂刈り機を使用した場合、（この実施例の場合のように）収穫中の行路のわずかな偏差でさえ結果をゆがめる可能性があるということが指摘された。それでも本発明の粒子の添加が、根の形成に実質的な影響を及ぼすことは明らかである。
【０１５２】
実施例１９−小麦およびヒヨコ豆試験
南クイーンズランドのＤａｒｌｉｎｇ  Ｄｏｗｎｓ地域内の数多くの作物中で、ヒヨコ豆、小麦および大麦において土壌改良および葉面散布として本発明のケイ素含有粒子を利用した。
【０１５３】
３〜４ヵ月後にこれらの作物を検査したところ、処理済みの穀類作物について根の成長が際立って増大し（かつ成熟が緩慢になり）、処理済みのヒヨコ豆で窒素根粒着生が大幅に増大していることがわかった。図４は、対照と処理済み植物との間の目視による差異を示している。
【０１５４】
実施例２０−落花生試験、ＤＰＩ調査基地、Ｋｉｎｇａｒｏｙ（Ｑｌｄ）
Ｋｉｎｇａｒｏｙにおいて落花生作物上に１ヘクタールあたり１０ｋｇの割合で葉面散布および土壌散布として本発明のケイ素含有粒子を用いて試験作業に取り組んだ。
【０１５５】
三ヵ月後に植物の試料を採取し、葉組織を分析に送った。落花生植物の葉組織中の亜鉛含有量に関する指針は、６０ｐｐｍという上限を推奨している。ホウ素に関する指針は、それが落花生にとって最も重要な元素の一つであることを示唆している。葉組織の結果（１５）は、下表に示されている。
【０１５６】
【表１６】
2012505135.tif 000017
【０１５７】
ここでもまた、本発明の粒子の使用によって、種は重要な元素を選択的に取込むかまたは拒絶することができるようになったと思われる。ナトリウム、亜鉛およびホウ素レベルは、対照植物の葉組織と本発明の粒子を用いて処理された植物の葉組織との間で著しく変動する。
【０１５８】
実施例２１−スイートコーン試験
スイートコーン作物を植え付け、３〜４ヵ月後に収穫した。試験設計は、並んだ比較用帯で構成されていた。従来の帯が二つ存在し、一つをバイオ肥料プログラムで処理し、一つをバイオ肥料プログラムと本発明のケイ素含有ガラス粒子で処理した。各帯は長さおよそ４００ｍの少なくとも６本の植え付けされたコーンの列で構成されていた。
【０１５９】
肥料の処理は、以下の通りであった：
従来のプログラム（Ｃ１およびＣ２）
ａ．  植え付け前−Ｉｎｃｉｔｅｃ  ７４０７９＠３５０ｋｇ／ｈａ、植え付け時に適用。
ｂ．  側方施肥−尿素＠２００ｋｇ／ｈａ。２３日後に適用。
【０１６０】
バイオ肥料プログラム（Ｂ１）
ａ．  植え付け前−Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ９５７（Ａｕｓｍｉｎ）＠２５０ｋｇ／ｈａ。植え付け時に適用。
ｂ．  側方施肥−バイオコートされた尿素＠１５０ｋｇ／ｈａ。２３日後に適用。
ｃ．  土壌浸漬−Ｈｕｍａ  Ｂａｓｅ（Ａｕｓｍｉｎ）＠１００ｌ／ｈａ＋Ｂｉｏｂｒｅｗ  Ｓｏｉｌ＠３０ｌ／ｈａ。植え付け後に適用。
【０１６１】
バイオ肥料＋ケイ素含有ガラス粒子プログラム（Ｂ２）
ａ．  種子コーティングとしてのケイ素含有ガラス粒子、１０ｋｇ／ｈａ。
ｂ．  植え付け前−Ｐｌａｔｉｎｕｍ  ９５７（Ａｕｓｍｉｎ）＠２５０ｋｇ／ｈａ。植え付け時に適用。
ｃ．  側方施肥−バイオコートされた尿素。＠１５０ｋｇ／ｈａ。２３日後に適用。
ｄ．  土壌浸漬−Ｈｕｍａ  Ｂａｓｅ（Ａｕｓｍｉｎ）＠１００ｌ／ｈａ＋Ｂｉｏｂｒｅｗ  Ｓｏｉｌ＠３０ｌ／ｈａ。植え付け後に適用。
【０１６２】
バイオ肥料プログラムでは、適用される主要栄養素が比較的少なかった。試験は、Ｎ、ＰおよびＫという重要な栄養素について改善された栄養素の使用効率（適用された栄養素１単位あたりの収穫量ｋｇ数）が、バイオ肥料および／または本発明の粒子での生物学的活性の増強を通して達成され得るか否かがわかるように設計された。
【０１６３】
全ての処理には、発芽前除草剤（Ｄｕａｌ  Ｇｏｌｄ（メトロクロール））が適用された。従来の地域には、害虫のための殺虫剤（クロルピリフォス）も噴霧した。バイオ肥料を与えた区画は殺虫剤で処理せず、適用された生物接種材料および植物免疫状態に対する化学物質の潜在的影響を回避した。
【０１６４】
【表１７】
2012505135.tif 000018
【０１６５】
【表１８】
2012505135.tif 000019
【０１６６】
収穫直前の嵐により作物が倒伏したために、リニアメータあたりの穂軸数を決定することによって１ヘクタールあたりの収穫高の推定値を得た。植え付け幅を５０ｃｍ、帯長を１００ｍと仮定すると１ヘクタールあたり植え付けされた列が２００存在することになる。これは２００００リニアメータに等しい。次に、１ヘクタールあたりの穂軸の推定数として、収穫高を計算した。一本の穂軸あたりの収集された平均重量データを用いて、１ヘクタールあたりのトン数も計算した。これらの数字は表１９に示されている。
【０１６７】
【表１９】
2012505135.tif 000020
【０１６８】
従来の処理では、バイオ肥料処理と比べて、成長したコーン１トンあたり三倍のＰ肥料が使用された。従来の処理では、バイオ肥料に比べて、成長したコーン１トンあたり二倍超の量のＳ肥料およびＫ肥料が使用された。従来の処理に比べた場合、成長したコーン１トンあたりの所要窒素量は、バイオ肥料処理において４分の１だけ少ないものであった。表２０は、重要な四つの栄養素Ｎ、Ｐ、ＫおよびＳについてのＮＵＥ数値を示す。
【０１６９】
【表２０】
2012505135.tif 000021
【０１７０】
作物についての経済性能指標を計算した。１本の穂軸あたりの単価に１ヘクタールあたりに成長した穂軸数を乗じたものから、総収益を計算した。次に、各処理に適用された肥料ならびに農薬のコストを控除することによって、各処理についての粗利益を計算した。労働、機械、噴霧および収穫のコストはすべての処理について同一であると仮定した。肥料および従来の処理は、各々１回の噴霧散布を行った。表２１は、作物についての総収益、肥料コストおよび粗利益の計算結果を示す。
【０１７１】
【表２１】
2012505135.tif 000022
【０１７２】
Ｂ１およびＢ２の両方の処理共、より高い根重量、穂軸計数およびブリックスの増大、重量および収量の増加そしてはるかに高い栄養素利用効率を実証した。Ｂ１およびＢ２は共に、ＮＰＫおよびＳの投入量が最高で５０％少なかったにも関わらず、対照をしのいだ。
【０１７３】
本発明の粒子での処理によってコーンの全体的生産量はより大きくなるものと思われた。収穫高および粗利益は、バイオ肥料処理単独で著しく改善されたものの、本発明の粒子を用いたケイ素種子コーティングを含む処理は、最高値の粗利益を示した。より具体的には、費用便益比較は、Ｂ１処理（バイオ肥料投入量−ケイ素）が対照に比べ純利益を１ヘクタールあたり１５９２ドルだけ増大させ、Ｂ２処理（バイオ肥料＋１０ｋｇ／ｈａの本発明の粒子）が純利益を１ヘクタールあたり３１０７ドルだけ増大させたことを示している。
【０１７４】
最後に、先に記述した部分の構成および配置にはさまざまな改変、修正および／または付加を導入してよく、そのために本発明の精神または範囲から逸脱することはないということを理解すべきである。
【図１】
2012505135.tif 000023
【図２】
2012505135.tif 000024
【図３】
2012505135.tif 000025
【図４】
2012505135.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月7日(2010.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物可給性ケイ素の供給源として使用するのに適したケイ素含有ガラス粉末粒子であって、粒子が少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有し、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する、ケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項２】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項３】
粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１または２に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項４】
粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項５】
粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項６】
粒子が、８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項７】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項８】
粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項９】
粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１０】
粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１１】
粒子が少なくとも１０％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１２】
粒子が６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のケイ素含有ガラス粉末粒子。
【請求項１３】
植物可給性ケイ素の供給源として使用するためのケイ素含有ガラス粉末粒子の生産方法であって、
（ａ）  少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量と少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム濃度を有するケイ素含有ガラスを提供すること；および
（ｂ）  ケイ素含有ガラスをミル粉砕して、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を生産すること；
を含む方法。
【請求項１４】
生産された粒子の少なくとも９０ｗｔ％が、３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
生産された粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
生産された粒子が、２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
生産された粒子が１．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
生産された粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
生産された粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
ガラスが少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
ガラスが少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
ガラスが少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
ガラスが少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
ガラスが６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量と２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項１３〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
ケイ素含有ガラスをミル粉砕する工程が、ボールミルおよびジェットミルからなる群から選択されたミル内でのミル粉砕にケイ素含有ガラスを付すことを含む、請求項１３〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
ケイ素含有ガラスをミル粉砕する工程が、高圧高温蒸気中でガラスを溶解することを含んでいる、請求項１３〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
ミル粉砕の後、ケイ素含有ガラス粉末粒子が洗浄溶液で洗浄される、請求項１３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
洗浄溶液が鉱酸を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
洗浄溶液が少なくとも２Ｍの鉱酸濃度を有する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
鉱酸が塩酸である、請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
洗浄溶液が４０℃〜８０℃の温度にある、請求項２７〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
洗浄溶液がおよそ６０℃の温度にある、請求項２７〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
粒子が４〜１２時間の期間にわたり洗浄される、請求項２７〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
植物または植物成長培地に対し植物可給性ケイ素を提供する方法であって、その方法は少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量と少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物培地に適用することを含む方法であって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する方法。
【請求項３５】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項３３または３４に記載の方法。
【請求項３６】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項３３〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項３３〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項３３〜３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項３３〜４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項３３〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項３３〜４２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項３３〜４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項３３〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項３３〜４５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の成長を改善する方法であって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が１００．０μｍ未満の粒径を有する方法。
【請求項４８】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項４７または４８に記載の方法。
【請求項５０】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項４７〜４９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項４７〜５０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項４７〜５１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項４７〜５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項４７〜５３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項４７〜５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項４７〜５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項４７〜５６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５８】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項４７〜５７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項４７〜５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
粒子が、１ヘクタールあたり１トンから１ヘクタールあたり１０００トンの割合で適用される、請求項４７〜５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
粒子が、１ヘクタールあたり１ｋｇ〜１０００ｋｇの割合で適用される、請求項４７〜６０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６２】
少なくとも５０ｗｔ％のシリカ含有量および少なくとも２ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有するケイ素含有ガラス粉末粒子を植物または植物成長培地に適用することを含む、植物の収穫高を改善する方法であって、粒子の少なくとも９０ｗｔ％が、１００．０μｍ未満の粒径を有する方法。
【請求項６３】
粒子の少なくとも９０ｗｔ％が３７．０μｍ未満の粒径を有する、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項６２または６３に記載の方法。
【請求項６５】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が２００ｎｍ〜３７．０μｍの中央粒径を有する、請求項６２〜６４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６６】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が１μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項６２〜６５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６７】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が８．０μｍ〜２５．０μｍの中央粒径を有する、請求項６２〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６８】
粒子の少なくとも５０ｗｔ％が２０．０μｍ未満の粒径を有する、請求項６２〜６７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６９】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも６０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項６２〜６８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７０】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも７０ｗｔ％のシリカ含有量を有する、請求項６２〜６９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７１】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項６２〜７０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７２】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が少なくとも１０ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項６２〜７１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
ケイ素含有ガラス粉末粒子が、６５ｗｔ％〜９０ｗｔ％のシリカ含有量および２ｗｔ％〜１５ｗｔ％の酸化ナトリウム含有量を有する、請求項６２〜７２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７４】
植物成長培地が、土壌、苗床用培養土、堆肥または水耕システム内で利用されるような無土壌培地である、請求項６２〜７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
粒子が、１ヘクタールあたり１トンから１ヘクタールあたり１０００トンの割合で適用される、請求項６２〜７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
粒子が、１ヘクタールあたり１ｋｇ〜１０００ｋｇの割合で適用される、請求項６２〜７５のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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