KR20170054380A

KR20170054380A - 식물의 뿌리에 농화학 물질을 전달하기 위한 조성물

Info

Publication number: KR20170054380A
Application number: KR1020177002241A
Authority: KR
Inventors: 우리 샤니; 아셀 비트너; 마티 벤-모쉐; 에란 시갈
Original assignee: 아다마 마켓심 리미티드
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2017-05-17
Also published as: EP3193583A4; CO2017000402A2; US20170196175A1; AU2015316559A1; CL2017000161A1; WO2016042379A1; CN106998662A; BR112017001209A2; JP2017532951A; EP3193583A1; RU2017101244A; MX2017000819A; AR101861A1; IL250061A0; RU2017101244A3; CA2955161A1; AU2019204353A1; ECSP17004264A

Abstract

일부 실시형태에서, 본 발명은 하나 이상의 뿌리 발육 영역; 임의로, 하나 이상의 농화학 영역; 및 농약을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 적어도 하나의 농화학 물질을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고; 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 20:1이거나, 상기 유닛의 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛을 제공한다.

Description

식물의 뿌리에 농화학 물질을 전달하기 위한 조성물{COMPOSITIONS FOR THE DELIVERY OF AGROCHEMICALS TO THE ROOTS OF A PLANT}

본 출원은 2014년 9월 15일 출원된 미국 가출원 제 61/050,611호의 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에서 참조로 포함된다.

본 출원 전체에 걸쳐, 괄호내에 인용된 것을 포함하여, 다양한 간행물이 참조되어 있다. 괄호내에 언급된 간행물에 대한 전체 인용은 청구범위 직전의 명세서 말미에 열거된 것을 찾아 볼 수 있다. 본원에서 참조되는 모든 참조 간행물의 개시 내용은, 본 발명이 속하는 기술 수준을 더욱 완전하게 설명하기 위해, 본 출원에 참조로서 포함된다.

현재의 실시방법과 기술은 과도한 적용으로 인해, 식물의 농약(pesticide) 사용 효율의 저하를 초래하고 있다 (최고 50%) (Shaviv and Mikkelsen 1993). 농약의 과도한 사용은 환경에 악영향을 미치고, 농가에게는 비용이 부가된다 (Shaviv and Mikkelsen 1993). 또한, 많은 토양과 기후는 농작물의 재배에 적합하지 않다 (Habarurema and Steiner, 1997; Nicholson and Farrar, 1994).

식물 보호 제품 (PPP), 예를 들어 농약은 일반적으로, 잎사귀 살포, 토양 관개(soil drenching), 지상 분포 (입상 제품) 및 토양 살포 (주로 제초제[herbicide])를 포함하는 방법을 사용하여 적용되고 있다. 적용 방법의 선택은 작물 유형 및 생물적 조건, 지배적인 기후 조건, 표적 해충 또는 잡초 종류 및 그 병해 및 토양 유형에 따라 달라진다. 이동, 이탈, 침출, 분해 및 고장으로 인해, 사용된 모든 PPP가 실제 표적에 도달하지 않으므로, 이러한 적용 방법은 차선책이 될 수 있다. 예를 들어, 다양한 환경 조건 (예를 들어, 강우량, 열파(heat wave)) 및 잎사귀 살포 후의 광 화학적 분해로 인해, 효율을 저하시킬 수 있다. 표적 뿌리의 미지의 공간 분포 (관주 및 지상 사용 대비)는 유사하게, 종래의 적용 방법을 사용한 PPP의 차선적 사용으로 귀결될 수 있다.

또한, 이러한 적용 방법은 사람을 독성 화학 물질에 노출시킬 위험이 있다. 예를 들어, 작업자, 현장 진입자 및 인근 지역 사회는, 처리된다 할지라도, 화학 물질, 식수 오염 및 수확 후 요구되는 채집 구간 전에, 수확된 농산물의 오염에 노출될 수 있다. PPP가 전술된 방법을 사용하여 적용되는 경우, 비 표적 유기체가 유사하게 영향을 받을 수 있다.

따라서, 식물 생장 개선을 위한 비료 및 기타 농약의 효능적인 적용을 위해서는 새로운 실시방법과 기술이 필요하다.

본 발명은 하나 이상의 뿌리 발육 영역; 임의로, 하나 이상의 농화학(agrochemical) 영역; 및 농약을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 적어도 하나의 농화학 물질을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고, 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 20:1이거나, 상기 유닛의 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛을 제공한다.

본 발명은

i) 하나 이상의 뿌리 발육 영역,

ii) 비료를 포함하는 하나 이상의 농화학 영역, 및

iii) 농약

을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 상기 비료를 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고,

상기 건조 유닛의 농약의 총량이 상기 유닛의 총 중량의 0.0004% 내지 0.5%이거나, 상기 유닛의 농약 대 비료의 중량비가 5x10^-6:1 내지 6x10^-3:1이거나, 상기 유닛의 농약의 총량이 50㎎ 미만이고,

상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 0.32:1이거나, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛을 제공한다.

본 발명은

i) 하나 이상의 뿌리 발육 영역, 및

ii) 적어도 하나의 농화학 물질을 포함하는 하나 이상의 농화학 영역

을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 적어도 하나의 농화학 물질을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고,

건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 중량비가 0.12:1, 0.14:1, 또는 0.21:1인 유닛을 제공한다.

본 발명은 식물이 생장하는 매질(medium)에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는, 식물을 생장하는 방법을 제공한다.

본 발명은 비료, 농약 또는 비료 및 농약에 의해 야기되는 환경 피해를 감소시키는 방법으로서, 식물의 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가함으로써, 식물의 뿌리에 비료 및 농약을 전달하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명은 농화학 물질에 의해 야기되는 환경 피해를 감소시키는 방법으로서, 식물의 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가함으로써, 식물의 뿌리에 농화학 물질을 전달하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명은 비료, 농약 또는 비료 및 농약에의 노출을 최소화하는 방법으로서, 식물의 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가함으로써, 식물의 뿌리에 비료 및 농약을 전달하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명은 식물의 뿌리 영역 내에, 소정의 화학적 특성의 인위적 영역을 생성하는 방법으로서,

i) 식물의 뿌리 영역의 매질에 하나 이상의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계; 또는 ii) 식물이 생장할 것으로 예상되는 매질의 예상 뿌리 영역에 하나 이상의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명은 식물에 비료를 주는 방법으로서, 식물이 생장하는 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

본 발명은 해충으로부터 식물을 방제하는 방법으로서, 식물이 생장하는 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

도 1A-G. (A) CMC - Lab에서의 완두 뿌리 생장. (B) 알긴산염 - Lab에서의 옥수수 뿌리 생장. (C) k-카라기난 - Lab에서의 완두 뿌리 생장. (D) CMC - Lab에서의 완두 뿌리 생장. (E) 완전 합성- Lab에서의 옥수수 뿌리 생장. (F) 완전 합성 - Lab에서의 옥수수 뿌리 생장. (G) 알긴산염 - Lab에서의 옥수수 뿌리 생장.
도 2. 단계 1: 외부 영역 (하이드로겔) 및 내부 영역 (코팅된 광물)으로부터 제조된 건조 "비드"의 상부 토양 프로파일로의 밴딩(Banding) 및 혼입. 단계 2: 관수 (watering) 후, 비드가 팽윤되고 (예를 들어, 5㎝의 직경까지), 농약이 외부 영역 및 토양으로 확산된다. 단계 3: 뿌리가 생장하여, 외부 영역의 내부/주변에 유지되고, 섭취가 수 주 동안 지속된다 (6-8).
도 3. 본 도면은 실시예 3의 실험 설정을 도시한다.
도 4. 실시예 3의 실험 위치의 토양 온도. 상단 라인은 최고 토양 온도를 나타내며, 하단 라인은 최소 토양 온도를 나타낸다.
도 5. 실시예 3에서, 하이드로겔의 상대 중량 및 시간 경과에 따른 관수 적용.
도 6. 실시예 3의 하이드로겔 유닛의 최종 표면적.
도 7. 시간 경과에 따른 실시예 3의 하이드로겔 유닛의 표면적.
도 8. 실시예 3의 하이드로겔 유닛의 최종 표면적 대 용적 비율.
도 9. 실시예 3의 하이드로겔 유닛의 최종 최소 간격 치.
도 10. 시간에 따른 실시예 3의 하이드로겔 유닛의 최소 간격.
도 11. 실시예 3의 하이드로겔 유닛의 최종 강성치(stiffness value).
도 12. 시간에 따른 실시예 3의 하이드로겔 유닛의 강연도.
도 13a-i. 실험 종결시, 소구역 A-C의 실시예 3의 하이드로겔의 사진. 도 13a: 완전 합성; 도 13b: 반합성 CMC 6% AAm; 도 13c: 반합성 CMC 6%AA; 도 13d: 반합성 CMC 25%AA; 도 13e: 반합성 CMC 50% AA; 도 13f: 폴리당 알긴산염; 도 13g: 반합성 CMC 6% AAm-대형; 도 13h: 반합성 CMC 50% AA-대형; 도 13i: 반합성 CMC 6% AAm-소형.
도 14a-h. 실험 종결시, 소구역 D의 실시예 3의 하이드로겔의 사진. 도 14a-g의 좌측 패널은 원 위치의 하이드로겔을 보여준다. 도 14a-g의 우측 패널은 뿌리가 하이드로겔을 통해 침투된 샘플을 보여준다. 도 14a: 완전 합성; 도 14b: 반합성 CMC 6% AAm; 도 14c: 반합성 CMC 6%AA; 도 14d: 반합성 CMC 25%AA; 도 14e: 반합성 CMC 50% AA; 도 14f: 반합성 CMC 6% AAm-대형; 도 14g: 반합성 CMC 50% AAm-대형; 도 14h: 반합성 CMC 25% AA.
도 15. 실시예 4의 과정에 따라 제조된 비료 유닛.
도 16. 실시예 4의 과정에 따라 제조된 건조 비료 유닛과 대비한 실시예 4의 과정에 따라 제조된 완전히 팽윤된 비료 유닛.
도 17. 실시예 5에서, 뿌리에 의한 비료/살충제 유닛 정착의 시각적 평가 척도의 예. 도 17a: 평가 0, 뿌리 없음; 도 17b: 평가 0.5, 약한 정착; 도 17c: 평가 1: 정착; 도 17d: 평가 2, 상당한 정착; 도 17e: 평가 3, 매우 상당한 정착.
도 18. 실시예 5에서, 침입 후 1, 4 및 7일째 (DAI)에, 성충 및 유충 둘 모두에 대한 다른 처리 및 투여량의 효능. 값은 4 내지 6개의 식물의 4회 반복치의 살아있는 성충 및 유충 둘 모두의 수로부터 측정된 평균 효능 백분율이다. 동일한 색깔의 동일한 문자가 달린 2가지 조건은 Newman-Keuls 시험에서, 서로 현저하게 다르지 않다.
도 19. 실시예 6에서, M. majus 접종 후, 질병 동역학.
도 20. 실시예 7의 다양한 크기의 6개의 유닛의 트란섹트 (transect).
도 21. 하이드로겔 (x4)의 외부 케이징 내의 단일 뿌리 영상 (실시예 7).
도 22. 실시예 7의 각 유닛 크기의 시각적 뿌리 수.
도 23. 실시예 7의 각 크기의 유닛의 균등한 트란섹트당 뿌리 수.
도 24. 실시예 7의 각 크기의 유닛 내의 총 뿌리 길이.
도 25. 실시예 7의 비료 유닛의 생성 단계. 좌측 패널: 중심부; 중앙 패널: 목화 섬유로 도포된 중심부; 우측 패널: 뿌리 발육 영역의 중합 후, 비료 유닛.
도 26. 실시예 8의 각 비율의 비료 유닛에서의 뿌리 침투 및 발육. 도 26a: 2주 후, 뿌리 침투 및 발육 (비율 1:5); 도 26b: 시간 경과에 따른 뿌리 침투 및 발육 (비율 1:5); 도 26c: 2주 후, 뿌리 침투 및 발육 (비율 1:6.7); 도 26d: 2주 후, 뿌리 침투 및 발육 (비율 1:7.2); 도 26e: 2주 후, 뿌리 침투 및 발육 (비율 1:8.2); 도 26f: 2주 후, 뿌리 침투 및 발육 (비율 1:10).
도 27a, 27b. 시간 경과에 따른 물에 잠긴 다양한 투여량의 농약 함량.
도 28a-28c. 농작물 선택성.
도 29a-29e. 잡초 발육 및 박멸.
도 30a, 30b. 비료 적용률.
도 31. 뿌리 생장.
도 32. 뿌리 생장.
도 33a, 33b.
도 34. 비료 적용률.

본 발명은 하나 이상의 뿌리 발육 영역; 임의로, 하나 이상의 농화학 영역; 및 농약을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 적어도 하나의 농화학 물질을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고; 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 20:1이거나, 상기 유닛의 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛을 제공한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 농화학 영역을 포함하지 않는다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 비료를 포함하지 않는다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 하나 이상의 농화학 영역을 포함하며, 상기 하나 이상의 농화학 영역은 비료를 포함한다.

일부 실시형태에서, 하나 이상의 농화학 영역은 비료를 포함하며, 농약 대 비료의 중량비는 적어도 6x10^-3:1이거나, 6x10^-3:1을 초과한다.

일부 실시형태에서, 상기 건조 유닛의 농약의 총량은 상기 건조 유닛의 총 중량의 0.0004% 내지 20%, 0.01% 내지 20%, 0.05% 내지 10%, 또는 0.1% 내지 1%이다.

일부 실시형태에서, 농약 대 비료의 중량비는 6x10^-3:1 내지 1:1, 1x10^-2:1, 또는 0.1:1 내지 1:1이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 하나 이상의 농화학 영역을 포함하며, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비는 0.05:1 내지 10:1, 0.1:1 내지 10:1, 또는 0.5:1 내지 5:1이다.

본 발명은 하기의 것을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서,

i) 하나 이상의 뿌리 발육 영역,

ii) 비료를 포함하는 하나 이상의 농화학 영역, 및

iii) 농약,

여기서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 상기 비료를 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고;

상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 0.32:1이거나, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛을 제공한다. 일부 실시형태에서, 상기 건조 유닛의 농약의 총량은 상기 유닛의 총 중량의 0.0004% 내지 0.5%이다.

일부 실시형태에서, 상기 건조 유닛의 농약의 총량은 상기 유닛의 총 중량의 0.01% 내지 0.05%, 0.0005% 내지 0.1%, 0.01% 내지 0.05%, 또는 0.01% 내지 0.3%이다.

일부 실시형태에서, 상기 건조 유닛의 농약의 총량은 상기 유닛의 총 건조 중량의 0.06%이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농약 대 비료의 중량비는 5x10^-6:1 내지 6x10^-3:1이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농약 대 비료의 중량비는 4.6x10^-4:1이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농약의 총량은 50㎎ 미만이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농약의 총량은 45㎎ 미만, 40㎎ 미만, 35㎎ 미만, 30㎎ 미만, 25㎎ 미만, 20㎎ 미만, 15㎎ 미만, 10㎎ 미만, 5㎎ 미만, 또는 1 mg 미만이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농약의 총량은 0.01 내지 0.1㎎, 0.1 내지 1㎎, 1㎎ 내지 5㎎, 5㎎ 내지 10㎎, 10㎎ 내지 15㎎, 15㎎ 내지 20㎎, 20㎎ 내지 25㎎, 25㎎ 내지 30㎎, 30㎎ 내지 35㎎, 35㎎ 내지 40㎎, 40㎎ 내지 45㎎, 또는 45㎎ 내지 50㎎ 미만이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농약의 총량은 0.01㎎, 0.1㎎ 미만, 0.1㎎, 0.5㎎ 미만, 0.5㎎, 0.7㎎, 0.75㎎, 1㎎, 1.4㎎, 1.5㎎, 2㎎, 2.8㎎, 3㎎, 4㎎, 5㎎, 6㎎, 7㎎, 8㎎, 9㎎, 10㎎, 15㎎, 20㎎, 25㎎, 30㎎, 35㎎, 40㎎, 또는 45 mg이다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 하나 이상의 농화학 영역에 존재한다.

일부 실시형태에서, 농약을 포함하는 농화학 영역은, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 제어 방출 방식으로 농약을 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화된다.

일부 실시형태에서, 상기 비료 및 농약은 하나 이상의 농화학 영역에 함께 존재한다.

일부 실시형태에서, 상기 비료 및 농약은 각각 다른 농화학 영역에 존재한다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 하나 이상의 뿌리 발육 영역 전체 및 농화학 영역 외부에 분산된다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 살충제, 살진균제, 살선충제 또는 제초제이다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 살충제이다. 일부 실시형태에서, 상기 농약은 살진균제이다. 일부 실시형태에서, 상기 농약은 살선충제이다. 일부 실시형태에서, 상기 농약은 제초제이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 이미다클로프리드, 디노테푸란, 티아클로프리드, 티아메톡삼, 클로티아니딘, 술폭사플로르, 스피로테트라마트, 스피로메사펜, 스피로디클로펜, 아세파이트 또는 아세타미프리드인 살충제를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 아족시스트로빈, 플루트리아폴, 티오파네이트 메틸, 이마잘릴, 프로클로라즈, 테부코나졸, 포세틸-Al, 메탈락실, 메페녹삼, 트리아디메놀, 또는 프로파모캅인 살진균제를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 아트라진, 글리포세이트, 이마제타피르, 이마자픽, 이마자목스, 트리베누론, 이속사플루톨, 브로마실, 카베타미드, 플로마존, 디클로술람, 디우론, 플로라술람, 플루페나세트, 플루미옥사진, 플루오로클로리돈, 헥사지논, 메타미트론, 메타자클로르, 메트리부진, 메트술푸론, 펜디메탈린, 술펜트라존 또는 트리플록시술푸론인 제초제를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 플루엔설폰, 프로파모카브, 플루톨라닐, 플루디옥소닐, 아바멕틴, 플루오피람 또는 옥사밀인 토양 해충 및 병원체용 농약이다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 이미다클로프리드이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 0.7㎎, 1.4㎎, 또는 2.8㎎의 이미다클로프리드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 아족시스트로빈이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 0.75㎎, 1.5㎎, 또는 3㎎의 아족시스트로빈을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 2개 이상의 농약을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 2개 이상의 농약 중 적어도 2개는 적어도 하나의 농화학 영역에 함께 존재한다.

일부 실시형태에서, 상기 2개 이상의 농약 중 적어도 2개는 각각 다른 농화학 영역에 존재한다.

일부 실시형태에서, 상기 2개 이상의 농약 중 적어도 하나는 하나 이상의 뿌리 발육 영역 전체 및 농화학 영역 외부에 분산된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 2개 이상의 비료를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 2개 이상의 비료 중 적어도 2개는 적어도 하나의 농화학 영역에 함께 존재한다.

일부 실시형태에서, 상기 2개 이상의 비료 중 적어도 2개는 각각 다른 농화학 영역에 존재한다.

일부 실시형태에서, 상기 2개 이상의 비료 중 적어도 하나는, 상기 유닛이 팽윤되는 경우, 1주 미만의 기간에 걸쳐, 그 내부에 포함된 비료를 방출하도록 제형화된 농화학 영역이다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 두 번째 비료를 포함하며, 상기 농화학 영역은 제어 방출 방식으로 두 번째 비료를 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되지 않는다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 처음으로 팽윤되기 전에, 상기 뿌리 발육 영역은 비료 또는 농약을 포함하지 않는다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 처음으로 팽윤되기 전에, 상기 뿌리 발육 영역은 비료, 농약 또는 비료 및 농약을 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 뿌리 발육 영역내의 비료, 농약, 또는 비료 및 농약의 양은 농화학 영역에 존재하는 비료, 농약, 또는 비료 및 농약의 양의 약 5%, 10%, 15% 또는 20% (w/w)이다.

일부 실시형태에서, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 중량비는 0.05:1 내지 0.32:1이다.

일부 실시형태에서, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 중량비는 0.05:1, 0.1:1, 0.15:1, 0.2:1, 0.25:1, 또는 0.3:1이다.

일부 실시형태에서, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 중량비는 0.01:1 내지 0.5:1, 0.01:1 내지 0.02:1, 0.01:1 내지 0.03:1, 0.01:1 내지 0.04:1, 0.01:1 내지 0.05:1, 0.3:1 내지 0.4:1, 0.3:1 내지 0.4:1, 0.3:1 내지 0.5:1이다.

본 발명은

i) 하나 이상의 뿌리 발육 영역, 및

을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서,

상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 적어도 하나의 농화학 물질을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고,

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은 적어도 2 mL이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은 2 mL 초과, 2-3 mL, 3-4 mL, 4-5 mL, 2-5 mL, 2-10 mL, 5-10 mL, 5-20 mL, 10-15 mL, 10-20 mL, 15-20 mL, 10-40 mL, 20-40 mL, 20-80 mL, 40-80 mL, 50-100 mL, 75-150 mL, 100-150 mL, 150-300 mL, 200-400 mL, 300-600 mL 또는 600-1000 mL이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은 적어도 0.2 mL이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은 적어도 2 mL이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은 적어도 적어도 0.2 mL, 적어도 0.5 mL, 적어도 1 mL, 적어도 2 mL, 적어도 5 mL, 적어도 10 mL, 적어도 20 mL, 적어도 30 mL, 적어도 40 mL, 적어도 50 mL, 적어도 60 mL, 적어도 70 mL, 적어도 80 mL, 적어도, 90 mL, 적어도 100 mL, 적어도 150 mL, 적어도 200 mL, 적어도 250 mL, 적어도 300 mL, 적어도 350 mL, 적어도 400 mL, 적어도 450 mL, 적어도 500 mL, 적어도 550 mL, 적어도 600 mL 또는 600 mL 초과의 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은 2 mL 초과, 2-3 mL, 3-4 mL, 4-5 mL, 2-5 mL, 2-10 mL, 5-10 mL, 5-20 mL, 10-15 mL, 10-20 mL, 15-20 mL, 10-40 mL, 20-40 mL, 20-80 mL, 40-80 mL, 50-100 mL, 75-150 mL, 100-150 mL, 150-300 mL, 200-400 mL, 300-600 mL 또는 600-1000 mL이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 1%-100% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은, 0.5-5㎜의 직경을 가지는 뿌리의 10-50㎜를 포함하기에 충분히 큰 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 1%-100% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은, 0.5㎜의 직경을 가지는 뿌리의 적어도 10㎜를 포함하기에 충분히 큰 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은, 0.5-5㎜의 직경을 가지는 뿌리의 10-50㎜를 포함하기에 충분히 큰 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛이 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적은, 0.5㎜의 직경을 가지는 뿌리의 적어도 10㎜를 포함하기에 충분히 큰 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 0.1 g 내지 20 g의 건조 중량을 가진다.

일부 실시형태에서, 상기 건조 유닛의 중량은 1-10 g이다. 일부 실시형태에서, 상기 건조 유닛의 중량은 0.1, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 g이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농화학 영역의 총 중량은 0.05 내지 5 g이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농화학 영역의 총 중량은 5 g이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농화학 영역의 총 중량은 1.5 내지 2 g이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 농화학 영역의 총 중량은 1.5 g이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 원통 형태이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 다형체 형태이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 정육면체 형태이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 원반 형태이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 구체 형태이다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역 및 상기 뿌리 발육 영역은 인접한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은, 하나의 농화학 영역 옆에 존재하는 하나의 뿌리 발육 영역으로 이루어진다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 표면이 상기 뿌리 발육 영역 및 상기 농화학 영역 둘 모두에 의해 형성되도록, 상기 농화학 영역은 상기 뿌리 발육 영역 내에 부분적으로 포함된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 내부 영역을 둘러싸는 외부 영역을 포함하는 비드이고, 상기 뿌리 발육 영역은 상기 외부 영역을 형성하고, 상기 농화학 영역은 상기 내부 영역을 형성한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 하나의 뿌리 발육 영역 및 하나의 농화학 영역을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 하나 초과의 농화학 영역을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은, 상기 유닛의 표면이 상기 뿌리 발육 영역 및 상기 농화학 영역 둘 모두에 의해 형성되도록, 상기 농화학 영역 내에 부분적으로 포함된다.

일부 실시형태에서, 농화학 영역은 2개의 뿌리 발육 영역 사이에 끼어 존재한다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은, 상기 농화학 영역 주위의 둘레를 형성하나, 상기 농화학 영역 표면 전체 미만를 도포하는 뿌리 발육 영역에 의해 둘러싸여 있으며, 반대의 경우도 마찬가지 이다. 일부 실시형태에서, 상기 둘레는 원형이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 고 흡수성 중합체 (SAP)를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 물에서 그 중량의 적어도 약 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500 또는 1000배 흡수할 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 물에서 그 중량의 적어도 약 20-30배 흡수할 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 산소에 대해 투과성이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 적어도 약 6 mg/L의 용존 산소가 상기 뿌리 발육 영역에 유지되도록, 상기 뿌리 발육 영역은 산소에 대해 투과성이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 완전히 팽윤되는 경우, 팽윤된 알긴산염 또는 팽윤된 반-합성 CMC의 적어도 약 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100%만큼 산소에 대해 투과성이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 에어로겔을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 지오텍스타일을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 스펀지를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 중합체, 다공성 무기 물질, 다공성 유기 물질 또는 그의 임의의 조합을 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 에어로겔, 하이드로겔, 오가노겔, 중합체, 다공성 무기 물질, 다공성 유기 물질 또는 그의 임의의 조합을 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 면 섬유를 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역은 식물의 뿌리에 의해, 침투될 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 식물의 뿌리는 상기 뿌리 발육 영역 내에서 생장할 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 식물의 뿌리는 상기 뿌리 발육 영역 내에서 생장할 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 농작물이다.

일부 실시형태에서, 상기 농작물은 밀 식물, 메이즈 식물 (maize plant), 콩 식물, 벼 식물, 보리 식물, 목화 식물, 완두 식물, 감자 식물, 나무 농작물 또는 채소 식물이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 생분해성이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 중량은 상기 농화학 영역보다 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100배 또는 100배 초과이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 합성 하이드로겔, 천연 탄수화물 하이드로겔 또는 펙틴 또는 단백질 하이드로겔 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 에어로겔, 하이드로겔 또는 오가노겔을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 하이드로겔을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 하이드로겔은 히드록시에틸 아크릴아미드를 포함한다.

일부 실시형태에서, 합성 하이드로겔은 아크릴아미드, 아크릴 유도체 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 천연 탄수화물 하이드로겔은 한천, 셀룰로오스, 키토산, 전분, 히알루론산, 덱스트린, 천연 검, 황산 다당류 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 펙틴 또는 단백질 하이드로겔은 젤라틴, 젤라틴 유도체, 콜라겐, 콜라겐 유도체 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 천연 고 흡수성 중합체 (SAP), 폴리-슈가 SAP, 반-합성 SAP, 완전-합성 SAP, 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은, 산소 캐리어를 포함하지 않는 대응 뿌리 발육 영역에 비해서, 뿌리 발육 영역에 산소의 양을 증가시키는 적어도 하나의 산소 캐리어를 추가로 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 산소 캐리어는 과불화탄소이다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 유기 중합체, 천연 중합체 또는 무기 중합체 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 코팅 시스템에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 코팅된다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 코팅 시스템은 상기 뿌리 발육 영역으로 용해된다.

일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역 내의 적어도 하나의 농화학 물질이 상기 뿌리 발육 영역으로 용해되는 속도를 지연시킨다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은, 달리는 상기 유닛의 표면상에 존재하며, 상기 농화학 영역의 적어도 하나의 농화학 물질에 불투과성인, 상기 농화학 영역의 모든 표면을 도포하는 코팅 시스템을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 황, 펜타디엔 및 D-트리에틸포스페이트를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 규산염 또는 이산화규소이다.

일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 중합체이다.

일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 농약이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 비료, 농약, 호르몬 화합물, 약제 화합물, 화학적 생장제, 효소, 생장 촉진제, 미량 원소 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은, 각각 수화 과정 후, 탈수 과정을 포함하는 반복적 팽윤 순환 과정을 거칠 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은, 각각 토양 중에서, 수화 과정 후, 탈수 과정을 포함하는 토양 중 반복적 팽윤 순환 과정을 거칠 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 반복적 팽윤 순환 과정 후, 구체 또는 균등 다면체의 형태이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 토양 중에서, 적어도 약 25, 50, 100 또는 150시간의 기간 동안 그 물 함량의 적어도 약 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 모래 토양 중에서, 적어도 약 25, 50, 100 또는 150시간의 기간 동안 그 물 함량의 적어도 약 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 토양 중에서, 적어도 약 25, 50, 100 또는 150시간의 기간 동안 그 용적의 적어도 약 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 모래 토양 중에서, 적어도 약 25, 50, 100 또는 150시간의 기간 동안 그 용적의 적어도 약 75%, 80%, 85%, 90% 또는 95%를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 토양 중에서, 적어도 약 25, 50, 100 또는 150시간의 기간 동안 그 형태를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 모래 토양 중에서, 적어도 약 25, 50, 100 또는 150시간의 기간 동안 그 형태를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 각각 수화 과정 후, 탈수 과정을 포함하는 반복적 팽윤 순환 과정 후, 그 형태를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 팽윤되는 경우, 각각 수화 과정 후, 탈수 과정을 포함하는 적어도 3회의 반복적 팽윤 순환 과정 후, 그 형태를 유지한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 토양 중에서 팽윤되는 경우, 주위 토양의 pH 또는 삼투압이 적어도 약 10% 다른 pH 또는 삼투압을 가진다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 가장 넓은 부분은 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10㎝, 또는 10㎝ 이상이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 중량은 상기 농화학 영역보다 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100배 또는 100배 초과이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 적어도 하나의 천연 SAP 및 적어도 하나의 반-합성 또는 합성 SAP의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 폴리-슈가 SAP를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 폴리-슈가 SAP는 알긴산염이다.

일부 실시형태에서, 상기 알긴산염은 적어도 약 0.2% 알긴산염이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 반-합성 SAP를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 반-합성 SAP는 CMC-g-폴리아크릴산 SAP이다.

일부 실시형태에서, 카르복시메틸 셀룰로오스 (CMC) 그라프트된 폴리아크릴산 SAP는 6% CMC 대 아크릴 단량체 (아크릴아미드-아크릴), 6% CMC 대 아크릴산, 25% CMC 대 아크릴산 또는 CMC 50% AA를 포함한다.

일부 실시형태에서, CMC 그라프트된 SAP는 5-50% CMC 대 아크릴 단량체를 포함한다. 일부 실시형태에서, CMC 그라프트된 SAP는 6-12% CMC 대 아크릴 단량체를 포함한다.

일부 실시형태에서, 반-합성 SAP는 k-카라기난 가교-폴리아크릴산 SAP이다.

일부 실시형태에서, SAP는 k-카라기난 가교-폴리아크릴산 SAP 또는 알긴산염 이외의 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 완전 합성 SAP를 포함한다.

일부 실시형태에서, 완전 합성 SAP는 아크릴산 또는 아크릴 아미드 또는 그의 임의의 조합이다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역의 가교 양은 총 단량체 중량 함량 대비 5% 미만이다. 일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역의 가교 양은 총 단량체 중량 함량 대비 2% 미만이다. 일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역의 가교 양은 총 단량체 중량 함량 대비 1% 미만이다.

일부 실시형태에서, 팽윤 유닛의 중합체 함량은 5중량% 미만이다. 일부 실시형태에서, 팽윤 유닛의 중합체 함량은 4중량% 미만, 3중량% 미만, 2중량% 미만 또는 1중량% 미만이다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 중합체를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 중합체는 고가교 중합체이다.

일부 실시형태에서, 상기 고가교 중합체는 폴리-슈가 또는 폴리-아크릴 중합체이다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 충전제를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 셀룰로오스 물질, 셀라이트, 중합체 물질, 이산화규소, 필로규산염, 점토 광물, 산화 금속 입자, 다공성 입자 또는 그의 임의의 조합을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 사문석의 필로규산염을 포함한다.

일부 실시형태에서, 사문석 필로규산염은 안티고라이트 (Mg₃Si₂0₅(OH)₄), 크리소타일 (Mg₃Si₂0₅(OH)₄), 또는 리잘다이트 (Mg₃Si₂0₅(OH)₄)이다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 할로사이트(Al₂Si₂O₅(OH)₄), 카올리나이트(Al₂Si₂O₅(OH)₄), 일라이트((K,H₃O)(Al,Mg,Fe)₂(Si,Al)₄O₁₀[(OH)₂,(H₂O)]), 몬모릴로나이트((Na,Ca)_0.33(Al,Mg)₂Si₄O₁₀(OH)₂·nH₂O), 질석((MgFe,Al)₃(Al,Si)₄O₁₀(OH)_2·4H₂O), 탈크 (Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂), 파리고스카이트((Mg,Al)₂Si₄O₁₀(OH)·4(H₂O), 또는 파이로필라이트

를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 운모군의 필로규산염을 포함한다.

일부 실시형태에서, 운모군 필로규산염은 흑운모

, 백운모

, 금운모

, 레피도라이트

, 마가라이트

, 녹청석

또는 그의 임의의 조합이다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 녹니석군 필로규산염을 포함한다.

일부 실시형태에서, 녹니석군 필로규산염은 클로라이트((Mg,Fe)₃(Si,Al)₄O₁₀(OH)₂·(Mg,Fe)₃(OH)₆)이다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 벌집형 구조를 형성한다.

일부 실시형태에서, 상기 벌집형 구조는 미시적이다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 점토를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 충전제는 제올라이트(zeolite)를 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 적어도 하나의 농약의 적어도 약 0.05, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 또는 1 g을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 적어도 하나의 농약 1-10 g을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 약 30중량%, 35중량%, 40중량%, 45중량%, 50중량%, 55중량% 또는 60중량%의 적어도 하나의 농약이다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은 생분해성이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 하나의 농화학 영역을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 10 이상의 농화학 영역을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 10 이상의 뿌리 발육 영역을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 농약은:

i) 적어도 하나의 비료 화합물;

ii) 적어도 하나의 살충제 화합물;

iii) 적어도 하나의 호르몬 화합물;

iv) 적어도 하나의 약제 화합물;

v) 적어도 하나의 화학적 생장제;

vi) 적어도 하나의 효소;

vii) 적어도 하나의 생장 촉진제;

viii) 적어도 하나의 미량 원소;

ix) 적어도 하나의 생물 자극제;

및 그의 임의의 조합이다.

일부 실시형태에서, 상기 비료 화합물은 천연 비료이다.

일부 실시형태에서, 상기 비료 화합물은 합성 비료이다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은:

i) 적어도 하나의 농약 화합물;

ii) 적어도 하나의 살선충제 화합물;

iii) 적어도 하나의 제초제 화합물;

iv) 적어도 하나의 살진균제 화합물, 또는

v) (i)-(v)의 임의의 조합이다.

일부 실시형태에서, 상기 살충제 화합물은 이미다클로프리드이다.

일부 실시형태에서, 상기 제초제 화합물은 펜디메탈린이다.

일부 실시형태에서, 상기 살진균제 화합물은 아족시스트로빈이다.

일부 실시형태에서, 상기 살선충제 화합물은 플루렌설폰이다.

일부 실시형태에서, 상기 비료는 PO₄, NO₃, (NH₄)₂SO₂, NH₄H₂PO₄, KCl 또는 그의 임의의 조합이다.

일부 실시형태에서, 상기 비료는 하나 이상의 농약을 포함하거나 포함하지 않는 것으로서, N, P, K, Ca, Mg, 및 S에서 선택되는 하나 이상의 다량 영양소, 임의로, B, Cu, Fe, Zn, Mn 및 Mb에서 선택되는 하나 이상의 미량 영양소이다.

일부 실시형태에서, 상기 비료는 요소 및 KCl을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 비료는 60중량% 요소 및 30중량% KCl이다.

일부 실시형태에서, 상기 비료는 PO₄, NO₃, (NH₄)₂SO₂, NH₄H₂PO₄, 및/또는 KCl을 포함한 복합 비료 화합물을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은 농지에 적용하기에 적합하지 않은 적어도 하나의 농약 화합물이다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은, 종래의 토양 처리법을 사용하여 농지에 적용하기에는 너무 독성이 강하기 때문에, 농지에 적용하기에 적합하지 않은 농약이다.

일부 실시형태에서, 상기 농약은, 절지동물이나 연체동물을 사멸시킬 수 있는 충분한 양으로 농지에 적용시, 절지동물이나 연체동물 이외의 동물에게 유독하다.

일부 실시형태에서, 상기 비료, 농약, 또는 비료 및 농약은 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 적어도 약 1주 동안, 상기 농화학 영역으로부터 방출된다.

일부 실시형태에서, 상기 비료, 상기 농약, 또는 상기 비료 및 농약은 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 20주 동안, 상기 농화학 영역으로부터 상기 뿌리 발육 영역으로 방출된다.

일부 실시형태에서, 상기 비료, 상기 농약, 또는 상기 비료 및 농약은 상기 뿌리 발육 영역이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 20주 동안, 상기 농화학 영역으로부터 상기 뿌리 발육 영역으로 방출된다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되고, 상기 유닛이 토양 중에 있는 경우, 상기 비료, 상기 농약, 또는 상기 비료 및 농약은 수화 과정 후, 약 25일에 시작되어, 일정한 속도로, 상기 유닛의 표면으로부터 주위 토양으로 분산된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛의 뿌리 발육 영역이 팽윤되고, 상기 유닛이 토양 중에 있는 경우, 상기 비료, 상기 농약, 또는 상기 비료 및 농약은 수화 과정 후, 적어도 약 50 또는 90일 동안, 상기 유닛의 표면으로부터 주위 토양으로 분산된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 팽윤되지 않는다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 약 35중량%, 30중량%, 25중량%, 20중량%, 15중량% 또는 10중량% 미만의 물을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 상기 농화학 영역과 뿌리 발육 영역 사이에 하나 이상의 계면 영역을 포함하며, 계면 영역은 적어도 하나의 불용성 염 또는 고체, 적어도 하나의 가교제 또는 적어도 하나의 무기 화합물에 의해 형성된다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역과 농화학 영역 사이의 분산은 상기 농화학 영역, 상기 뿌리 발육 영역, 또는 계면 영역에서, pH 또는 양이온 농도의 변화에 의해, 제한된다.

일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역과 농화학 영역 사이의 분산은 상기 농화학 영역, 또는 상기 뿌리 발육 영역에서, pH 및/또는 양이온 농도의 변화에 의해, 제한된다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역 또는 뿌리 발육 영역의 pH는 완충액에 의해 변화된다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역, 계면 영역 또는 뿌리 발육 영역의 pH는 완충액에 의해 변화된다.

본 발명은 식물을 생장시키는 방법으로서, 식물이 생장하는 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

일부 실시형태에서, 상기 방법은 생장시키고자 하는 특정 식물을 기초로 하여, 상기 유닛의 크기를 선택하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 큰 직경의 뿌리를 갖는 식물을 생장시키는 경우, 큰 팽창 크기를 갖는 유닛을 선택하는 것이 바람직할 수 있고, 작은 직경의 뿌리를 갖는 식물을 생장시키는 경우에는, 작은 팽윤 크기를 갖는 유닛을 선택하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시형태에서, 작은 뿌리 시스템을 갖는 식물을 생장시키는 경우보다 큰 뿌리 시스템을 갖는 식물을 생장시키는 경우, 주어진 크기의 더 많은 유닛을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

일부 실시형태에서, 식물이 생장하는 매질는 토양을 포함한다.

일부 실시형태에서, 식물이 생장하는 매질는 토양이다.

일부 실시형태에서, 상기 토양에는 미사, 점토 또는 그의 임의의 조합이 포함된다.

일부 실시형태에서, 상기 토양은 점토, 양토, 점토질 양토 또는 미사질 양토이다.

일부 실시형태에서, 상기 토양은 안디솔(Andisol)이다.

일부 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 유닛은 토양 표면 아래 하나 이상의 깊이의 토양에 첨가된다. 일부 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 유닛은 5-50㎝의 깊이에 첨가된다. 일부 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 유닛은 5㎝, 10㎝, 15㎝, 20㎝, 25㎝, 30㎝, 35㎝, 40㎝, 45㎝, 또는 50㎝의 깊이, 또는 전술된 깊이의 2, 3, 또는 4개의 조합에 첨가된다.

본 발명은 비료, 농약, 또는 비료 및 농약에 의해, 야기되는 환경 피해를 감소시키는 방법으로서, 식물의 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가함으로써, 식물의 뿌리에 비료 및 농약을 전달하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

일부 실시형태에서, 상기 비료, 농약, 또는 비료 및 농약에 노출되는 것을 최소화하는 것은 농부가 상기 비료, 농약, 또는 비료 및 농약에 노출되는 것을 최소화하는 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 비료, 농약, 또는 비료 및 농약에 노출되는 것을 최소화하는 것은 농부 이외의 사람이 상기 비료, 농약, 또는 비료 및 농약에 노출되는 것을 최소화하는 것이다.

본 발명은 식물의 뿌리 영역 내에, 소정의 화학적 특성의 인위적 영역을 생성시키는 방법으로서,

i) 식물의 뿌리 영역의 매질에 하나 이상의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계; 또는 ii) 식물의 생장이 예상되는 매질의 예상 뿌리 영역에 하나 이상의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.

일부 실시형태에서, 단계 i)은 식물의 뿌리 영역의 매질에 적어도 2개의 다른 유닛을 첨가하는 단계를 포함하며; 단계 ii)는 식물의 생장이 예상되는 매질의 예상 뿌리 영역에 적어도 2개의 다른 유닛을 첨가하는 단계를 포함하며, 상기 적어도 2개의 다른 유닛 중 적어도 하나는 본 발명의 유닛이다.

일부 실시형태에서, 상기 적어도 2개의 다른 유닛 각각은, 나머지 적어도 2개의 다른 유닛 중 하나에 포함되지 않은 적어도 하나의 농화학 물질을 포함한다.

본 발명은 식물이 생장하는 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는 것으로서, 식물에 비료를 제공하는 방법을 제공한다.

본 발명은 식물이 생장하는 매질에 적어도 하나의 본 발명의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하는 것으로서, 해충으로부터 식물을 방제하는 방법을 제공한다.

일부 실시형태에서, 매질에 첨가되는 유닛 전체에 포함되는 농약의 양은, 잎사귀 살포, 토양 관주, 지상 분포 또는 토양 살포에 의해 농약을 적용하는 경우, 동일한 수준의 해충 방제를 달성하는데 필요한 농약의 양보다 실질적으로 더 적다.

일부 실시형태에서, 매질에 첨가되는 유닛 전체에 포함되는 농약의 양은, 잎사귀 살포, 토양 관주, 지상 분포 또는 토양 살포에 의해 농약을 적용하는 경우, 동일한 수준의 해충 방제를 달성하는데 필요한 농약의 양의 90% 미만, 80% 미만, 70% 미만, 60% 미만 또는 50% 미만이다.

일부 실시형태에서, 300,000 내지 700,000개의 유닛이 매질 헥타르 당 첨가된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 1.5 g의 비료를 포함하며, 500,000개의 유닛이 헥타르 당 첨가된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 살충제를 포함하며, 매질의 헥타르 당 첨가되는 유닛의 수에는 100 내지 500 g의 살충제가 포함된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 제초제를 포함하며, 매질의 헥타르 당 첨가되는 유닛의 수에는 5 내지 1000 g의 제초제가 포함된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 살진균제를 포함하며, 매질의 헥타르 당 첨가되는 유닛의 수에는 100 내지 500 g의 살진균제가 포함된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 토양 해충 및 병원체용 제초제를 포함하며, 매질의 헥타르 당 첨가되는 유닛의 수에는 100 내지 3000 g의 토양 해충 및 병원체용 제초제가 포함된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 제초제를 포함하며, 상기 식물은 상기 제초제에 내성이 있다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 콩 식물이며, 제초제는 이미다졸리논이다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 밀, 카놀라 또는 해바라기이며, 제초제는 펜디메탈린이다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 제초제 내성을 가지는 유전자 조작 농작물이다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 유전자 조작 콩, 유전자 조작 알팔파, 유전자 조작 곡식, 유전자 조작 목화, 유전자 조작 카놀라 또는 유전자 조작 사탕무이며, 제초제는 글리포세이트(glyphosate)이다.

일부 실시형태에서, 4-20개의 유닛이 식물당 매질에 첨가된다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 대지에서 생장한다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 농작물이다.

일부 실시형태에서, 상기 농작물은 곡물 또는 나무 농작물이다.

일부 실시형태에서, 상기 농작물은 과실 또는 채소 식물이다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 바나나, 보리, 빈(bean), 카사바, 곡식, 목화, 포도, 오렌지, 완두, 감자, 벼, 콩, 사탕무, 토마토 또는 밀 식물이다.

일부 실시형태에서, 상기 식물은 해바라기, 양배추 식물, 양상추 또는 샐러리 식물이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 식물이 생장하는 매질에 첨가된다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 식물이 생장할 것인 매질에 첨가된다.

일부 실시형태에서, 식물의 생장을 위한 종자는, 상기 유닛이 매질에 첨가되기 전에, 매질에 첨가된다.

일부 실시형태에서, 식물의 생장을 위한 종자는, 상기 유닛이 매질에 첨가되는 것과 동시에, 매질에 첨가된다.

일부 실시형태에서, 식물의 생장을 위한 종자는, 상기 유닛이 매질에 첨가된 후에, 매질에 첨가된다.

일부 실시형태에서, 상기 매질는 토양이다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은 하나의 비료 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 유닛은 2개의 비료 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 유닛은 3개의 비료 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 유닛은 3개 이상의 비료 화합물을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은, 상기 유닛의 일부로서, 매질 내에, (NH₄)₂SO₂, NH₄H₂PO₄, 및 KCl로서, N, P 및/또는 K 함량이 각각 약 5-50, 1-10, 및 5-60g/㎡이 되도록 하는 것으로서, 1 내지 3개의 비료 화합물을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 유닛은, 상기 유닛의 일부로서, 매질 내에, (NH₄)₂SO₂, NH₄H₂PO₄, 및 KCl로서, N, P 및 K 함량이 각각 약 25, 5, 및 30g/㎡이 되도록 하는 것으로서, 1 내지 3개의 비료 화합물을 포함한다.

일부 실시형태에서, 하이드로겔이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 수화되는 경우, 농작물의 뿌리는 상기 하이드로겔을 침투할 수 있다.

일부 실시형태에서, 하이드로겔이 수화되는 경우, 농작물의 뿌리는 상기 하이드로겔 내에서, 생장할 수 있다.

일부 실시형태에서, 하이드로겔이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 수화되는 경우, 농작물의 뿌리는 상기 하이드로겔 내에서, 생장할 수 있다.

일부 실시형태에서, 상기 농작물은 해바라기 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 양배추 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 밀 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 메이즈 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 콩 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 벼 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 보리 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 목화 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 완두 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 감자 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 나무 농작물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 채소 식물이다.

본 명세서에 개시된 각각의 실시형태는 개시된 다른 실시형태 각각에 적용 가능한 것으로 고려된다. 따라서, 본 명세서에 개시된 다양한 요소들의 모든 조합은 본 발명의 범위 내에 있다.

파라미터 범위가 제공되는 경우, 그 범위 내의 모든 정수 및 그 10분의 1이 본 발명에 의해 제공되는 것으로 이해된다. 예를 들어, "0.2-5㎎/㎏/일"은 0.2㎎/㎏/일, 0.3㎎/㎏/일, 0.4㎎/㎏/일, 0.5㎎/㎏/일, 0.6㎎/㎏/일 등, 최고 5.0㎎/㎏/일에 대한 기술이다.

문맥에 따라 달리 명시되거나 요구되지 않는 한, 농약의 양에 대한 수치가, 예를 들어 중량 (㎎), 비율, 또는 중량%로서 제공되는 경우, 상기 수치는 농약의 활성 성분 (a.i.)의 양을 나타낸다.

용어

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 문맥에 따라 달리 명시되거나 달리 요구되지 않는 한, 하기 용어는 각각 하기에서 설명된 정의를 가진다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 수치 또는 범위와 관련하여 "약"은 문맥상 보다 한정된 범위가 요구되지 않는 한, 열거되거나 청구된 수치 또는 범위의 ± 10%를 의미한다.

"농화학 영역"은, 적어도 하나의 농화학 물질을 포함하며, 본 발명의 유닛의 뿌리 발육 영역으로 상기 적어도 하나의 농화학 물질을 방출하는 본 발명의 유닛의 구성 성분이다. 일부 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 농약은, 상기 유닛의 뿌리 발육 영역이 수화되는 경우, 분산에 의해, 본 발명의 유닛의 뿌리 발육 영역으로 방출된다.

용어 "코팅 시스템"은, 상기 코팅 시스템에 의해 도포되는 농화학 영역의 표면으로부터 농약의 방출을 지연시키거나 억제하는 하나 이상의 화합물을 의미한다. 일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 단일 코트 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 하나 초과의 코트 화합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 하나 초과의 층을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템의 각 층은 동일한 조성물이다. 일부 실시형태에서, 상기 코팅 조성물의 각 층은 다른 조성물이다. 일부 실시형태에서, 상기 코팅 시스템은 2, 3 또는 4개의 층을 포함한다.

농화학 영역을 지칭하는데 사용되는 경우, 용어 "제어 방출"은, 시간 경과에 따라, 상기 농화학 영역의 하나 이상의 농약이 점차적으로 방출되도록, 상기 농화학 영역이 제형화된 것을 의미한다. 일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 적어도 약 1주 동안, 상기 뿌리 발육 영역으로 적어도 하나의 농화학 물질을 방출하도록 제형화된다. 일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 1주 초과 동안, 상기 뿌리 발육 영역으로 적어도 하나의 농화학 물질을 방출하도록 제형화된다. "제어 방출"은 용어 "지연 방출" ("SR")과 상호 호환적으로 사용된다.

"DAP"는 식재 (planting) 후, 일 수를 의미한다.

문맥에 따라 달리 요구되지 않는 한, "유닛"은 본 명세서에서 설명된 바와 같이, 식물의 뿌리에 농화학 물질을 전달하기 위한 유닛을 지칭한다. "비료 유닛"은, 본 명세서에서 개시된 바와 같이, 비료를 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛을 지칭한다. "비료/농약 유닛"은, 본 명세서에서 개시된 바와 같이, 비료 및 농약을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛을 지칭한다.

"빈 유닛"은 상기 농화학 영역 구성 성분에 수반되지 않은 본 발명의 유닛의 뿌리 발육 영역 구성 성분을 포함한다. 일부 실시형태에서, 빈 유닛은, 대응하는 본 발명의 유닛과 동일한 형태 및/또는 치수를 가진다.

"뿌리 발육 영역"은, 수화되는 경우, 생장 뿌리에 의해 침투될 수 있는 본 발명의 유닛의 구성 성분이다. 일부 실시형태에서, 생장 뿌리는 유닛의 뿌리 발육 영역 내에서 생장 및 발육할 수 있다. 일부 실시형태에서, 뿌리 발육 영역은 고흡수성 중합체 (SAP)이다. 일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 에어로겔, 지오텍스타일, 스펀지이다. 일부 실시형태에서, 예를 들어, 상기 유닛이 추후 관개 (irrigation) 되는 토양 내에 배치되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역은 주위 환경으로부터 물을 흡수할 것이다. 일부 실시형태에서, 수화된 뿌리 발육 영역은, 생장 뿌리가 물 및 영양분을 섭취할 수 있는 인위적 환경을 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 유닛의 뿌리 발육 영역은, 상기 유닛의 농화학 영역의 농약과 동일하거나 다른 하나 이상의 농화학 물질을 포함하도록 제형화된다. 본 명세서에 개시된 본 발명이 임의의 특정 작용 메커니즘으로 제한되는 것은 아니나, 뿌리 발육 영역의 물 및/또는 농약 (예를 들어, 무기 염류)의 존재로 인해, 생장 뿌리가 유닛의 뿌리 발육 영역에 유인되는 것으로 고려된다. 상기 유닛에서, 물 및/또는 농약의 지속적 이용 가능성으로 인해, 뿌리가 유닛의 뿌리 발육 영역 내에서, 지속적으로 생장 및 발육할 수 있는 것으로 고려된다.

문맥에 따라, 달리 명시되거나 달리 요구되지 않는 한, 용어 "뿌리 발육 영역"의 사용은 하나 이상의 뿌리 발육 영역을 의미하며, 용어 "농화학 영역"의 사용은 하나 이상의 농화학 영역을 의미한다.

본 발명의 실시형태에 의해 제공되거나 또는 사용이 고려되는 식물은 단자엽 식물 및 쌍자엽 식물 둘 모두를 포함한다. 일부 실시형태에서, 식물은 농작물이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "농작물"은 상업적으로 생장된 식물이다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 식물은 농작물 (예를 들어, 곡류 및 맥박, 메이즈, 밀, 감자, 타피오카, 벼, 사탕수수, 수수, 카사바, 보리 또는 완두) 또는 기타 콩과 식물이다. 일부 실시형태에서, 상기 농작물은 식용 뿌리, 괴경, 잎, 줄기, 꽃 또는 열매의 생산을 위해 생장시킬 수 있다. 상기 식물은 채소 또는 관상용 식물일 수 있다. 본 발명의 농작물의 비제한 예에는 하기의 것이 포함된다: Acrocomia aculeata (마카우바 팜 (macauba palm)), Arabidopsis thaliana, Aracinis hypogaea (땅콩), Astrocaryum murumuru (무루무루), Astrocaryum vulgare (투쿠마), Attalea geraensis (인다이아-라테이로 (Indaia-rateiro)), Attalea humilis (아메리카 오일 팜 (American oil palm)), Attalea oleifera (안다이아 (andaia)), Attalea phalerata (우리쿠리 (uricuri)), Attalea speciosa (바바수 (babassu)), Avena sativa (귀리), Beta vulgaris (사탕 무), Brassica sp., 예를 들어 Brassica carinata, Brassica juncea, Brassica napobrassica, Brassica napus (카놀라), Camelina sativa (펄스 플렉스 (false flax)), Cannabis sativa (삼), Carthamus tinctorius (홍화), Caryocar brasiliense (페키 (pequi)), Cocos nucifera (코코넛), Crambe abyssinica (아비시니안 케일 (Abyssinian kale)), Cucumis melo (멜론), Elaeis guineensis (아프리카 팜 (African palm)), Glycine max (콩), Gossypium hirsutum (목화), Helianthus sp., 예를 들어 Helianthus annuus (해바라기), Hordeum vulgare (보리), Jatropha curcas (남양 유동 (physic nut)), Joannesia princeps (아라라 너트-트리 (arara nut-tree)), Lemna sp. (좀개구리밥), 예를 들어 Lemna aequinoctialis, Lemna disperma, Lemna ecuadoriensis, Lemna gibba (스왈른 좀개구리밥 (swollen duckweed)), Lemna japonica, Lemna minor, Lemna minuta, Lemna obscura, Lemna paucicostata, Lemna perpusilla, Lemna tenera, Lemna trisulca, Lemna turionifera, Lemna valdiviana, Lemna yungensis, Licania rigida (오이티시카), Linum usitatissimum (아마), Lupinus angustifolius (루핀), Mauritia flexuosa (부리티 팜 (buriti palm)), Maximiliana maripa (이나자 팜 (inaja palm)), Miscanthus sp., 예를 들어 Miscanthusxgiganteus 및 Miscanthus sinensis, Nicotiana sp. (담배풀), 예를 들어 Nicotiana tabacum 또는 Nicotiana benthamiana, Oenocarpus bacaba (바카바-도-아제이치 (bacaba-do-azeite)), Oenocarpus bataua (파타우 (pataua)), Oenocarpus distichus (바카바-데-레키 (bacaba-de-leque)), Oryza sp. (벼), 예를 들어 Oryza sativa 및 Oryza glaberrima, Panicum virgatum (스위치그라스 (switchgrass)), Paraqueiba paraensis (마리 (mari)), Persea amencana (아보카도), Pongamia pinnata (인도 너도밤나무 (Indian beech)), Populus trichocarpa, Ricinus communis (아주까리), Saccharum sp. (사탕수수), Sesamum indicum (참깨), Solanum tuberosum (감자), Sorghum sp., 예를 들어 Sorghum bicolor, Sorghum vulgare, Theobroma grandiforum (쿠푸아수), Trifolium sp., Trithrinax brasiliensis (브라질 니들 팜 (Brazilian needle palm)), Triticum sp. (밀), 예를 들어 Triticum aestivum, Zea mays (옥수수), 알팔파 (Medicago sativa), 호밀 (Secale cerale), 고구마 (Lopmoea batatus), 카사바 (Manihot esculenta), 커피 (Cofea spp .), 파인애플 (Anana comosus), 시트리스 나무 (citris tree) (Citrus spp .), 코코아 (Theobroma cacao), 차 (Camellia senensis), 바나나 (Musa spp.), 아보카도 (Persea americana), 무화과 (Ficus casica), 구아바 (Psidium guajava), 망고 (Mangifer indica), 올리브 (Olea europaea), 파파야 (Carica papaya), 캐슈 (Anacardium occidentale), 마카다미아 (Macadamia intergrifolia) 및 아몬드 (Prunus amygdalus).

문맥에 따라 달리 명시되거나 또는 달리 요구되지 않는 한, "팽윤된"은, 물질이, 21℃에서, 24시간 동안 탈 이온수에 배치되는 경우, 상기 물질에 의해 흡수되는 물의 양의 적어도 약 1%인 물의 흡수량을 가지는 것을 의미한다. 상기 물질이 하이드로겔인 경우, "팽윤된" 하이드로겔은 "수화된" 하이드로겔로서 지칭될 수 있다. 일부 실시형태에서, 팽윤된 물질은 21℃에서, 24시간 동안 탈 이온수에 배치되는 경우, 상기 물질에 의해 흡수되는 물의 양의 적어도 약 2%인 물의 흡수량을 가진다. 일부 실시형태에서, 팽윤된 물질은 21℃에서, 24시간 동안 탈 이온수에 배치되는 경우, 상기 물질에 의해 흡수되는 물의 양의 적어도 약 3%인 물의 흡수량을 가진다. 일부 실시형태에서, 팽윤된 물질은 21℃에서, 24시간 동안 탈 이온수에 배치되는 경우, 상기 물질에 의해 흡수되는 물의 양의 적어도 약 4%인 물의 흡수량을 가진다. 일부 실시형태에서, 팽윤된 물질은 21℃에서, 24시간 동안 탈 이온수에 배치되는 경우, 상기 물질에 의해 흡수되는 물의 양의 적어도 약 5%인 물의 흡수량을 가진다.

문맥에 따라 달리 명시되거나 또는 달리 요구되지 않는 한, "수화된"은 적어도 약 1%가 수화된 것을 의미한다. 일부 실시형태에서, "수화된"은 적어도 약 2%가 수화된 것을 의미한다. 일부 실시형태에서, "수화된"은 적어도 약 3%가 수화된 것을 의미한다. 일부 실시형태에서, "수화된"은 적어도 약 4%가 수화된 것을 의미한다. 일부 실시형태에서, "수화된"은 적어도 약 5%가 수화된 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 본 발명의 "완전히 팽윤된" 유닛은, 21℃에서, 24시간 동안 탈 이온수에 배치되는 경우, 상기 유닛에 의해 흡수되는 물의 양과 동일한 물의 흡수량을 포함하는 유닛이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 인위적 환경은 적어도 하나의 농약이 부가된 정원 식물 또는 농지의 뿌리 영역 내에 배치된 매질를 의미하며, 그 내부 주변부 내에서, 섭취 활성 및 뿌리 생장을 촉진한다. 농약의 비제한 예에는 살충제, 제초제 및 살진균제를 포함한 농약이 포함된다. 농화학 물질에는 천연 및 합성 비료, 호르몬 및 기타 화학적 생장제가 포함될 수 있다.

상기 농화학 영역은, 뿌리 발육 영역으로의 그의 방출을 제어하는 구조 내에 투입물 (비료, 농약 또는 기타 농약)을 포함할 수 있다. 방출 속도는, 생장기 전체에 걸쳐, 식물 요구량을 충족시킬 수 있도록, 설계된다. 일부 실시형태에서, 소정의 작용 기간의 종료시, 투입 잔여물은 남지 않는다.

수용성 농약에 의해 제조된 유닛은, 상기 수용성 농약이 다른 농약, 예를 들어 비료가 존재하지 않거나 또는 존재하는 경우, 하나 이상의 농화학 영역에 함께 포함되도록 제형화될 수 있다. 이들 농화학 영역은 제어 방출 방식으로 농약이 뿌리 발육 영역으로 방출되도록 제형화될 수 있다.

소수성 농약에 의해 제조된 유닛은, 상기 소수성 농약이 다른 농약, 예를 들어 비료가 존재하지 않거나 또는 존재하는 경우, 하나 이상의 농화학 영역에 함께 포함되도록 제형화될 수 있다. 이들 농화학 영역은, 상기 농약의 소수성에 의해, 뿌리 발육 영역으로의 그 방출 속도가 제한될 것이므로, 제어 방출 메커니즘, 예를 들어 코팅 시스템에 의해, 제형화될 필요가 없다. 대안적으로, 소수성 농약은 뿌리 발육 영역 전체에 분산될 수 있으며, 임의의 농화학 영역에는 포함되지 않는다. 상기 농약의 소수성은, 상기 농약이 상기 유닛으로부터 주위 매질로 도달되는 속도를 제한할 것이다. 따라서, 일부 예에서, 제어 방출 메커니즘이 존재하지 않는 하나 이상의 농화학 영역에 소수성 농약을 제형화하고/거나, 하나 이상의 뿌리 발육 영역 전체에 농약을 분산시키는 것이 경제적으로 유리할 것이다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은, 점토 충전제에 의해 고가교 폴리아크릴산/폴리 슈가 또는 실리카에 의해 코팅된 고가교 중합체로부터 제조된 벌집형 구조에, 하나 이상의 비료, 농약 및/또는 농약, 예를 들어 질소, 인, 칼륨 등을 포함한다.

일부 실시형태에서, 상기 농화학 영역은, 외부 코팅이 존재하거나 존재하지 않는 벌집형 구조에, 비료, 농약, 및/또는 적어도 하나의 다른 농화학 물질을 포함한다.

농화학 영역을 둘러싸는 뿌리 발육 영역은 본 명세서에서, "외피"로서 지칭될 수 있다.

본 발명의 뿌리 발육 영역은 토양 내에서 지속 가능하며, 뿌리 발육 영역에서, 뿌리 침투, 섭취 활성 및 생장 및/또는 발육을 촉진한다. 일부 실시형태에서, 고 흡수성 중합체는, 관수 과정 동안, 장기간에 걸쳐 토양의 물을 흡수하고, 팽윤하며, 높은 물 함량을 유지할 수 있으므로, 뿌리 발육 영역으로서, 기능할 수 있다. 이러한 특성은, 본 발명의 유닛의 반감기 동안, 농화학 영역 사이에서, 뿌리 발육 영역의 주변부로의 화학적 농도의 점진적 전환이 존재하여, 뿌리 섭취 활성을 가능하게 하는 영역을 수립한다. 일부 실시형태에서, 상기 뿌리 발육 영역은 기계적 저항 (토양에서 그 형태와 형상을 유지하기 위해); 팽윤 순환 능력 (토양 물 함량에 대한 반응으로, 수화 및 탈수가 반복될 수 있음); 산소 투과성 - (뿌리 발육과 같은 뿌리 활성을 지원하기에 충분한 산소 수준 유지); 및 뿌리 침투 (내부로의 뿌리 생장을 허용)과 같은 특성을 가진다.

본 발명에 사용될 수 있는 물질에는, 이로 제한되는 것은 아니나, 1) 점토 2) 제올라이트 3) 응회암 4) 플라이 애쉬 5) 하이드로겔 6) 발포체가 포함된다.

일부 실시형태에서, 본 발명의 인위적 환경은 토양 유형 및 pH의 완충액으로서 기능하여, 일반적인 뿌리 생장 환경을 제공한다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 인위적 환경은, 바람직한 조건하에서, 필요한 물질 및 영양분, 예를 들어 이로 제한되는 것은 아니나, 물, 비료, 약제 및 기타 첨가제를 포함한다.

산소 투과성

본 발명의 측면은, 수화시, 산소에 투과성인 SAP를 가지는 뿌리 발육 영역에 관한 것이다. 뿌리는 생장 및 발육을 위해, 산소를 사용한다 (Drew, 1997; Hopkins 1950). 따라서, SAP의 산소 투과성은, SAP를 포함하는 뿌리 발육 영역 내에서, 뿌리 생장 및 발육을 지원하는지 여부를 측정하는데, 중요한 인자이다.

임의의 특정 이론에 결부시키고자 하는 것은 아니나, 본 발명의 하이드로겔이 물, 영양분 및 약한 내성을 제공하므로, 하기의 데이터는, 기체 확산이 충분히 높다면, 대지 토양에 설치된 유닛을 포함하는 하이드로겔 및 용적이 작은 하이드로겔의 대부분의 유형에서, 뿌리가 발육할 것이라는 것을 보여준다. 예를 들어, 산소에 대한 투과성이 적당한 알긴산염 하이드로겔은 뿌리 발육을 촉진하는 반면, 산소에 대한 투과성이 불량한 전분 하이드로겔은 뿌리 발육을 촉진시키지 않는다. 또한, 반-합성 CMC는 또한 산소에 대해 적당히 투과성이다. 본 발명의 뿌리 발육 영역으로 산소를 확산시키는 능력은 그들 내에서, 뿌리 발육을 위해, 중요하다.

본 발명의 측면은, 수화시, 산소에 대해 충분히 투과성인 하이드로겔과 같은 SAP의 선택에 관한 것이다. 산소 투과성은 수화된 SAP가 본 발명의 실시형태에서 사용하기에 충분한 산소 투과성을 갖는지를 측정하기 위해, 측정될 수 있다. 일부 실시형태에서, SAP는 산소에 대해 투과성이어서, 뿌리 생장 및/또는 발육을 지원한다. 일부 실시형태에서, 수화시, SAP는 수화된 알긴산염의 적어도 약 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100%만큼 산소에 대해 투과성이다. 일부 실시형태에서, 수화시, SAP는 수화된 반-합성 CMC의 적어도 약 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100%만큼 산소에 대해 투과성이다.

산소 투과성은 당 업계에 공지된 분석에 따라 측정될 수 있다. 본 발명의 SAP의 산소 투과성을 측정하는데 유용할 수 있는 방법의 비제한 예가, 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [Aiba et al. (1968) "고분자막의 산소 투과성의 신속한 결정" Ind. Eng. Chem. Fundamen., 7(3), pp 497-502; Yasuda and Stone (1962) "용존 산소에 대한 고분자 막의 투과성" Cedars-Sinai Medical Center Los Angeles CA Polymer Div, 9 pages, available from www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf&AD=AD0623983; Erol Ayranci and Sibel Tunc (March 2003) "신선한 식품에서 산화반응속도를 줄이기 위해 식용 필름의 산소 투과성 및 발육 측정방법" Food Chemistry Volume 80, Issue 3, Pages 423-431; 및 Compan et al. (July 2002) "오가노실옥산 부위를 갖는 하이드로겔 ㅈ접촉렌즈의 산소 투과성" Biomaterials Volume 23, Issue 13, Pages 2767-2772]에 개시되어 있다. SAP의 투과성은, 부분적으로 또는 완전히 수화되는 경우, 예를 들어, SAP가 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% 또는 5-50% 수화되는 경우, 측정될 수 있다.

기계적 내성

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 본 발명의 유닛의 뿌리 발육 영역은 i) 뿌리 생장이 촉진되기에 충분히 산소에 대해 투과성이며, ii) 토양에서, 분해되지 않는 것으로서, 둘 모두에 해당한다. 특히 바람직한 실시형태에서, 본 발명의 유닛의 뿌리 발육 영역은 기계적으로 내성이며, 즉, 토양에서, 단편화되지 않으면서, 토양 내 팽윤 순환 과정을 반복할 수 있다. 특히 바람직한 실시형태에서, 뿌리 발육 영역의 SAP는 반복적 팽윤 순환 과정 후, 뿌리 발육 영역의 일부에 남아 있다.

알긴산염의 산소에 대한 투과성에도 불구하고, 알긴산염으로 이루어진 뿌리 발육 영역은, 알긴산염이 토양에서 분해되는 성질이 있으므로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 적합하지 않다. 그러나, 분해되는 성질을 나타내지 않고, 토양에서 단편화되지 않으면서, 팽윤 순환 과정을 반복할 수 있는 (즉, 기계적으로 저항성인) 반합성 CMC는 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 뿌리 발육 영역에 사용하기에 적합하다.

인위적 환경의 실시

본 발명의 일부 실시형태는 하기 단계를 포함한다:

단계 1: 상부 토양 프로파일로의 밴딩 (Banding) 및 혼입.

단계 2: 관수 (강수량 및/또는 관개) 후, 뿌리 발육 영역 (예를 들어, SAP 포함)은 토양으로부터 물을 흡수하고, 팽윤되며; 물이 (존재하는 경우) 코팅을 침투하고, 그 후, 뿌리 발육 영역 (예를 들어, 비드 주변부 방향)으로 확산되는 비료, 농약 및/또는 기타 농약 (들)을 용해시킨다.

단계 3: 소정의 기간 동안 섭취가 지속되는 뿌리 발육 영역에서, 뿌리가 생장, 발육 및 잔류한다.

뿌리 발육 영역의 특성의 시험 방법

하기는 뿌리 발육 영역 (예를 들어, 비드 외피)의 특성을 시험하는데 사용될 수 있는 방법의 비 제한 예이다.

ㆍ화분에, 크기가 다른 빈 유닛 (예를 들어, 외피)을 분포시킨다. 일부 실시형태에서, 3가지 크기의 빈 유닛을 사용한다. 외피는, 예를 들어, 0.5, 1, 1.5, 2. 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 또는 5㎝의 건조 반경, 예를 들어 0.5, 1, 1.5, 2. 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10㎝의 길이를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 10, 1 1, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 또는 30리터 화분을 사용한다. 일부 실시형태에서, 빈 유닛을 토양이 담긴 화분에 분포시킨다. 일부 실시형태에서, 토양은 모래질 토양이다.

ㆍ관수 후 빈 유닛의 최종 크기와 형상을 모니터링한다. 일부 실시형태에서, 최종 형상은 구체, 원통 또는 박스 형태이다.

ㆍ물 섭취를 모방하기 위해, 세라믹 흡입 컵을 설치하고, 주사기를 통해 흡입 과정을 적용한다.

ㆍ시간 경과에 따라 관수 빈도를 변경한다 (예를 들어, 다수-수회/일 내지 소수-1회/일).

ㆍ시간 경과에 따라, 주사기 안의 물과 화분 바닥에서 배수되는 물의 용적을 모니터링한다.

하기의 것은 뿌리 발육 영역 (예를 들어, 비드 외피)의 특성을 시험하는데 사용될 수 있는 방법의 또 다른 비 제한 예이다.

ㆍ투명한 셀에 한 가지 크기 (예를 들어, 상기 단계에서 개시된 방법의 결과를 기반으로 함)의 빈 유닛 (예를 들어, 외피)을 분포시킨다. 일부 실시형태에서, 상기 셀은 Perspex-으로 이루어지며, 60x2x30㎝이다). 일부 실시형태에서, 빈 유닛을 토양에 분포시킨다. 일부 실시형태에서, 토양은 모래질 토양이다.

ㆍ뿌리 위치와 빈 유닛 상태를 모니터링한다. 일부 실시형태에서, 뿌리 위치와 빈 상태를 사진 또는/및 스캐닝에 의해, 모니터링한다.

ㆍ영양분의 존재/부재 하에서, 유닛을 반복시킨다.

ㆍ뿌리가 영양분 또는 물에 의해 유인되는지를 결론 내리기 위해, 뿌리 위치를 모니터링한다.

본 발명의 유닛의 특성을 시험하기 위한 방법

ㆍ화분에 식물을 생장시킨다. 일부 실시형태에서, 상기 화분은 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 또는 30 리터 화분이다.

ㆍ시간 경과에 따라, 뿌리 영역의 농도 및 배수량을 모니터링하기 위해, 여과지 컵을 설치한다.

추가로:

ㆍ토양 및 유닛의 혼합물 (예를 들어, 비드들)을 이용하여, 투명한 셀에서, 식물을 생장시킨다. 일부 실시형태에서, 토양은 모래질 토양이다.

ㆍ환경 조건 (예를 들어, pH, 염분 또는 N, P 및 K)에 민감한 유닛에 염색제를 첨가한다.

고 흡수성 중합체

고 흡수성 중합체는 그 자체의 질량에 비해, 극도로 많은 양을 흡수 및 보유할 수 있는 중합체이다. 본 발명의 실시형태에 유용한 SAP의 비 제한 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [K. Horie, M. Baron, R. B. Fox, J. He, M. Hess, J. Kahovec, T. Kitayama, P. Kubisa, E. Marechal, W. Mormann, R. F. T. Stepto, D. Tabak, J. Vohlidal, E. S. Wilks, and W. J. Work (2004). "고분자의 반응 및 기능성 고분자 재료에 관한 용어의 정의(IUPAC Recommendations 2003)". Pure and Applied Chemistry 76 (4): 889-906; Kabiri, K. (2003). "빠른 고흡수성 하이드로겔의 합성: 다공성 및 흡수율에 대한 가교제 유형 및 농도의 영향". European Polymer Journal 39 (7): 1341-1348; "고흡수성 고분자 화학의 역사". M2 Polymer Technologies, Inc. (available from www.m2polymer.com/html/history_of_superabsorbents.html); "고흡수성 고분자 및 아크릴산 화학의 기본". M2 Polymer Technologies, Inc. (available from www.m2poIymer.com/htmJ/chemistry_sap.html); Katime Trabanca, Daniel; Katime Trabanca, Oscar; Katime Amashta, Issa Antonio (September 2004). Los materiales inteligentes de este milenio: Los hidrogeles macromoleculares. Sintesis, propiedades y aplicaciones. ( 1 ed.). Bilbao: Servicio Editorial de la Universidad del Pais Vasco (UPV7EHU); and Buchholz, Fredric L; Graham, Andrew T, ed. (1997). 현대 고흡수성 고분자 기술 (1 ed.). John Wiley & Sons]에 개시되어 있다.

본 발명의 실시형태에 유용한 하이드로겔의 비 제한 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [Mathur et al., 1996. "하이드로겔 네트워크의 합성방법: A Review" Journal of Macromolecular Science, Part C: Polymer Reviews Volume 36, Issue 2, 405-430; and Kabiri et al., 2010. "Superabsorbent hydrogel composites and nanocomposites: A review" Volume 32, Issue 2, pages 277-289]에 개시되어 있다.

지오텍스타일

지오텍스타일은 지면과 접촉하여 놓았을 때 토양 또는 모래의 움직임을 방지하는 데 일반적으로 사용되는 투과성 직물이다. 본 발명의 실시형태에 유용한 지오텍스타일의 비제한적인 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 미국 특허 제 3,928,696호, 제 4,002,034호, 제 6,315,499호, 제 6,368,024호 및 제 6,632,875호에 개시되어 있다.

에어로겔

에어로겔은 고형화된 매트릭스에서 공기의 확산에 의해 형성된 겔이다. 본 발명의 실시형태에 유용한 에어로겔의 비제한적인 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [Aegerter, M., ed. (2011) Aerogels Handbook. Springer]에 개시되어 있다.

농약

비료

비료는 식물의 생장을 촉진하는 하나 이상의 영양분을 공급하기 위해, 식물 매질에 첨가되는 천연 또는 합성 기원 (생물 이외의 것)의 임의의 유기물 또는 무기물이다.

본 발명의 실시형태에 유용한 비료의 비 제한적인 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [Stewart, W.M.; Dibb, D.W.; Johnston, A.E.; Smyth, T.J. (2005). "식품 생산에 상업적 비료 영양분의 공헌". Agronomy Journal 97: 1-6.; Erisman, Jan Willem; MA Sutton, J Galloway, Z Klimont, W Winiwarter (October 2008). "암모니아 합성 세기에 어떻게 세상이 변하는가". Nature Geoscience 1 (10): 636.; G. J. Leigh (2004). 세계의 가장 큰 해결책: 질소와 농업의 역사. Oxford University Press US. pp. 134-139; Glass, Anthony (September 2003). "작물의 질소 사용효율: 질소 흡수시 생리학적 억제". Critical Reviews in Plant Sciences 22 (5): 453; Vance; Uhde-Stone & Allan (2003). "인의 취득과 사용: 재생가능하지 않은 자원을 확보하기 위해 플랜트에 의한 중용한 적용". New Phythologist (Blackwell Publishing) 157 (3): 423-447.; Moore, Geoff (2001). Soilguide - A handbook for understanding and managing agricultural soils. Perth, Western Australia: Agriculture Western Australia, pp. 161-207; Haussinger, Peter; Reiner Lohmuller, Allan M. Watson (2000). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Volume 18. Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. pp. 249-307.; Carroll and Salt, Steven B. and Steven D. (2004). Ecology for Gardeners. Cambridge: Timber Press.; Enwall, Karin; Laurent Philippot,2 and Sara Hallinl (December 2005). "탈질 세균군의 활성 및 조성은 장기적인 시비와 다르게 반응한다". Applied and Environmental Microbiology (American Society for Microbiology) 71 (2): 8335-8343.; Birkhofera, Klaus; T. Martijn Bezemerb, c, d, Jaap Bloeme, Michael Bonkowskia, S0ren Christensenf, David Duboisg, Fleming Ekelundf, Andreas FlieBbachh, Lucie Gunstg, Katarina Hedlundi, Paul Maderh, Juha Mikolaj, Christophe Robink, Heikki Setalaj, Fabienne Tatin-Frouxk, Wim H. Van der Puttenb, c and Stefan Scheua (September 2008). "장기 유기농법은 지하의 생물 다양성을 유성한다: 토양의 품질, 생물학적 관리 및 생산성에 대한 영향". Soil Biology and Biochemistry (Soil Biology and Biochemistry) 40 (9): 2297-2308.; Lai, R. (2004). "Soil Carbon Sequestration Impacts on Global Climate Change and Food Security". Science (Science (journal)) 304 (5677): 1623-7.; 및 Zublena, J.P.; J. V. Baird, J. P. Lilly (June 1991). "토양 오염-비료와 유기재료의 영양성분": North Carolina Cooperative Extension Service, (available from www.soil.ncsu.edu/publications/Soilfacts/AG-439-18/)]에 개시되어 있다.

본 발명의 실시형태에 유용할 수 있는 비료의 비제한적인 예에는 질산 암모늄, 황산 암모늄, 무수 암모니아, 질산 칼슘/요소, 옥사미드, 질산 칼륨, 요소, 황산 요소, 암모니아성 과인산 염, 인산이 암모늄, 질산질 인산, 탄산 칼륨, 메타 인산 칼륨, 염화칼슘, 인산 마그네슘 암모늄, 황산 마그네슘, 황산 암모늄, 황산 칼륨, 및 본 명세서에 개시된 다른 것들이 포함된다.

농약

농약은 해충을 예방, 파괴, 격퇴 또는 완화시킬 수 있는 물질 또는 물질의 혼합물이다. 농약에는 살충제, 살선충제, 제초제 및 살진균제가 포함된다.

살충제

살충제는 곤충에 유용한 농약이며, 이로 제한되는 것은 아니나, 오가노클로라이드, 오가노포스페이트, 탄산염, 피레트로이드, 네오니코티노이드 및 리아노이드 살충제가 포함된다.

본 발명의 실시형태에 유용한 살충제의 비 제한 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [van Emden HF, Pealall DB (1996) Beyond Silent Spring, Chapman & Hall, London, 322pp; Rosemary A. Cole "Cruciferae에서 글루코시놀레리트의 자기 분해 생산물로서 이소티오시아네이트, 니트릴 및 티오사이네이트" Phytochemutry, 1976. Vol. 15, pp. 759-762; 및 Robert L. Metcalf "Insect Control" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" Wiley- VCH, Weinheim, 2002]에 개시되어 있다. 예시적 살충제에는 알디카브, 벤디오카브, 카보푸란, 데티에노카브, 레노부카브, 옥사밀, 메토밀, 아세타미프리드, 클로티아니딘, 디노테푸란, 이미다클로프리드, 니텐피람, 니티아진, 티아클로프리드, 티아메톡삼, 미렉스, 테트라디폰, 펜토에이트, 포레이트, 피리미포스-메틸, 퀴날포스, 테르부포스, 트리부포스, 트리클로르폰, 트랄로메트린, 트란스플루트린, 페녹시카브, 피프로닐, 히드라메틸논, 인독사카브 및 리모넨이 포함된다. 추가의 예시적 살충제에는 카바릴, 프로폭수르, 엔도술판, 엔드린, 헵타클로르, 케폰, 린단, 메톡시클로르, 톡사펜, 파라티온, 파라티온-메틸, 포살론, 포스메트, 폭심, 테메포스, 테부피림포스 및 테트라클로르빈포스가 포함된다.

살선충제

살선충제는 식물-기생충 선충에 유용한 농약이다.

본 발명의 실시형태에 유용한 살선충제의 비 제한 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [D. J. Chitwood, "Nematicides," in Encyclopedia of Agrochemicals (3), pp. 1104-1115, John Wiley & Sons, New York, NY, 2003; and S. R. Gowen, "선충의 화학적 방제: 효율 및 부작용" in Plant Nematode Problems and their Control in the Near East Region (FAO Plant Production and Protection Paper - 144), 1992]에 개시되어 있다.

제초제

제초제는 원치않는 식물에 유용한 농약이다. 본 발명의 실시형태에 유용한 살선충제의 비제한적인 예에는 2,4-D, 아미노피랄리드, 아트라진, 클로피랄리드, 디캄바, 글루포시네이트 암모늄, 플루아지폽, 플루록시피르, 이마자피르, 이마자목스, 메톨라클로르, 펜디메탈린, 피클로람, 트리클로피르, 메소트리온 및 글리포세이트가 포함된다.

살진균제

살진균제는 진균 및/또는 진균 포자에 유용한 농약이다. 본 발명의 실시형태에 유용한 살선충제의 비 제한 예는 그 전문이 본 명세서에서 각각 참조로서 포함되는 문헌 [Pesticide Chemistry and Bioscience edited by G.T Brooks and T.R Roberts. 1999. Published by the Royal Society of Chemistry; Metcalfe, R.J. et al. (2000) 접종 현장 실험에서 DMI (스테롤 탈메틸화 억제제) 항균제 내성에 대한 선택 강도에 대한 투여량 및 이동성의 영향. Plant Pathology 49: 546-557; 및 Sierotzki, Helge (2000) Mode of resistance to respiration inhibitors at the cytochrome be 1 enzyme complex of Mycosphaerella fijiensis field isolates Pest Management Science 56:833-841]에 개시되어 있다. 예시적 살진균제에는 아족시스트로빈, 시아조파미드, 디메티리몰, 플루디옥소닐, 크레속심-메틸, 포세틸-Al, 트리아디메놀, 테부코나졸 및 플루톨라닐이 포함된다.

미량 원소

본 명세서의 실시형태에 유용한 미량 원소의 비제한적인 예에는 철, 망간, 붕소, 아연, 구리, 몰리브덴, 염소, 나트륨, 코발트, 규소 및 니켈이 포함된다.

호르몬

식물 호르몬은 식물 과정에 영향을 주기 위해, 사용될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 유용한 식물 호르몬의 비 제한적인 예에는, 이로 제한되는 것은 아니나, 아욱신 (예를 들어, 헤테로아욱신 및 그의 유사체, 인돌릴부티르산 및 a-나프틸아세트산), 기베렐린스 및 시토키닌이 포함된다.

본 명세서에 언급된 모든 간행물 및 기타 참고 문헌은, 각각의 개별 간행물 또는 참고 문헌이 구체적이고 개별적으로 참조로 포함되도록 지시된 것과 같이, 그 전문이 참조로서 포함된다. 본 명세서에 인용된 간행물 및 참고 문헌은 선행 기술로 인정되는 것은 아니다.

본 발명은 하기 실험 세부 사항을 참조하여 더 잘 이해 될 것이나, 당업자는 상세한 특정 실험이 하기에 첨부된 청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명을 단지 예시하는 것이라는 것을 쉽게 이해할 것이다.

실험 상세

본 발명의 보다 완전한 이해를 돕기 위한 실시예가 하기에서 제공된다. 하기의 실시예는 본 발명을 실시 및 실행하는 예시적인 방식을 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위는 단지 예시의 목적을 위한 이들 실시예에 개시된 특정 실시형태로 한정되지는 않는다.

실시예 1. 뿌리 발육 영역

각각의 조건이 실험적으로 시험되는 4개의 특정 기준이 하기와 같이 정의된다:

ㆍ기계적 저항성- 토양에서 형태 및 형상을 유지함.

ㆍ팽윤 순환 과정- 토양 물 함량에 상응한 수화 및 탈수

ㆍ산소 투과성- 뿌리 활성에 충분한 산소 수준을 유지함.

ㆍ뿌리 침투- 내부로의 뿌리의 생장을 가능하게 함.

SAP 및 모래 토양으로 채워진 용기 전체에 물을 부어, 기계적 저항성을 시험하였다. 처음에, 최종 중량 및 치수를 기록하였다. 단일 요소를 유지하고, 다수 부분으로 씻겨 나가거나, 분할되지 않은 SAP에 대해, 통과 표시가 인정되었다. 3가지 기의 SAP를 합성 및 시험하였다:

각 유형의 SAP를 폴리 슈가, 가교 결합제, 충전제 및 첨가제의 다양한 혼합물로 제형화하였다. 또한, 샘플을 오븐 건조시키고, 하기 식에 따라, 평형 팽윤 (ES)을 계산하기 위해, 증류수에 침지시켰다:

[표 1] 기계적 저항성 시험의 결과 요약

"비스-AAm/AA"는 "비스 아크릴아미드와 가교된 아크릴산"을 의미하며, "% PS/AA"는 "반-합성 폴리당-아크릴산 하이드로겔"을 의미하고, "ES"는 "평형 팽윤"을 의미하며, "알긴산염 - 2%"는 수화시, 물 중에서, 2%를 의미한다.

1) 폴리 슈가:

16 gr의 알긴산 나트륨을 기계적 교반기 (1000 RPM)를 이용하여, 50℃에서, 800㎖의 증류수에 용해시켰다. 그 후, 알긴산염 용액으로부터 20 gr을 50㎖ 비이커에 첨가한 다음, 0.1M CaCl₂ 용액 10 gr을 상기 비이커에 첨가하였다 (CaCl₂는 가교제로서 기능하였음). 비드를 12시간 동안, 상기 용액 중에 방치하였다.

2) CMC -g- 폴리 (아크릴산)/ 셀라이트

다양한 양의 CMC (카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨 염) (0.5-2 g)를 25㎖의 증류수에 용해시킨 후, 자기 교반기를 이용하여, 100㎖ 비이커에 첨가하였다. 상기 비이커를 80℃로 사전 설정된 온도 제어 물 욕조에 담가두었다. CMC가 완전히 용해된 후, 다양한 양의 셀라이트 분말 (5㎖ 물 중 0.3-0.6 g)을 (존재하는 경우) 상기 용액에 첨가한 다음, 10분 동안 교반되도록 하였다. 그 후, 소정량의 AA (아크릴산) (2-3㎖) 및 MBA (N-N 메틸렌 비스 아크릴아미드) (5㎖ 물 중 0.025-0.1 g)를 상기 반응 혼합물에 첨가한 다음, 5분 동안 교반되도록 하였다. 그 후, 출발 용액 (5㎖ 물 중 0.07 g APS (과황산암모늄))을 상기 혼합물에 첨가한 다음, 상기 혼합물을 85℃로 사전 설정된 온도 제어 물 욕조에 40분 동안 담가두어, 중합 반응을 완결시켰다. (0-100%) 아크릴 기의 중화를 위해, 적당량의 NaOH (5㎖ 물 중 0-1 gr)를 첨가하였다. 얻어진 겔을 과량의 비용매 에탄올 (80㎖)에 부은 후, 1시간 동안 방치하였다.

3) k- 카라기난 ( kC ) 가교- 폴리 (아크릴산)

100㎖ 비이커에서, 자기 교반기에 의해, 격렬하게 교반하면서, 0.5-1 gr의 kC (k-카라기난)를 25 mL의 증류수에 용해시켰다. 상기 플라스크를 80℃의 온도 제어 물 욕조에 담가두었다. kC의 용해가 완료되어, 균질한 용액이 형성된 후, 소정량의 AA (아크릴산), 및 MBA (N-N 메틸렌 비스 아크릴아미드)를 상기 반응 혼합물에 동시에 첨가하였다. 그 후, 상기 용액을 교반하고, 2분 동안 질소를 배출시켜, 용존 산소를 제거하였다. 그 후, 정량의 APS (과황산암모늄) 용액을 연속 교반하면서, 상기 반응 플라스크에 적가하여, 자유 라디칼을 생성시켰다. 상기 반응을 이 온도에서 1시간 동안 유지시켜, 중합 반응을 완결시켰다.

4) 완전 합성 시스템 ( AAm의 샘플):

AAm (아크릴아미드) (10 g)를 자기 교반기가 장착된 50㎖ 비이커에서, 실온에서, 25㎖의 증류수와 혼합하였다. 그 후, MBA (N-N 메틸렌 비스 아크릴아미드) (0.008gr)를 상기 혼합물에 첨가한 다음, 10분 동안 교반되도록 하였다. 그 후, 출발 용액을 첨가하였다 (0.07 g SPS (과황산 나트륨)). 상기 혼합물을 5㎖ 주형 (각각 4 gr 용액)에 배치한 후, 통상적 요로 (convention furnace) (85℃)에 20분 동안 배치하였다. 생성물을 에탄올 (80㎖)에 의해, 밤새 세척하여, 중합 외피를 얻었다.

전분 시스템 - 비 생장 매질 샘플

1) 변이 전분 가교 폴리 (아크릴산)

1-2.5 gr의 옥수수 전분을 실온에서, 100㎖ 비이커에서, 20㎖의 탈이온수에 용해시켰다. 균일한 혼합물이 형성될 때까지, 상기 조합물을 혼합하였다. 2-3 gr의 AA (아크릴산)를 냉각 혼합물에 첨가한 다음, 생성된 혼합물을 5분 동안 교반시켰다. 다음으로, 1-3 gr AAm (아크릴아미드)를 상기 혼합물에 첨가한 후, 생성된 혼합물을 5분 동안 교반하였다. 그 후, 5㎖의 탈이온수에 용해된 0.005-0.01 gr의 MBA (N-N 메틸렌 비스 아크릴아미드)를 상기 혼합물에 첨가한 다음, 생성된 혼합물을 5분 동안 교반시켰다. 마지막으로, 0.5㎖의 탈이온수에 용해된 0.005 gr의 APS (과황산암모늄)를 상기 혼합물에 첨가한 후, 생성된 혼합물을 교반하면서, 80℃로 가열시켰다. 상기 혼합물을 이 온도에서 유지시키고, 대략 15분 동안 교반시켰다. 생성된 점성 덩어리가 산성이므로, 상기 혼합물을 실온에서, 45% 수산화칼륨 (KOH)에 의한 적정에 의해, 중화시켰다. pH가 7.0이 도달될 때까지, 적정을 지속하였으며, 약 0.2-16 g의 45% KOH의 첨가가 필요하였다.

2) CMC -AA 시스템과 유사한 과정.

(옥수수-전분과 CMC의 교환):

1 gr의 옥수수 전분을 25㎖의 증류수에 용해시킨 후, 자기 교반기가 장착된 100㎖ 비이커에 첨가하였다. 상기 비이커를 80℃로 사전 설정된 온도 제어 물 욕조에 담가두었다. 그 후, 2㎖의 AA (아크릴산) 및 MBA (N-N 메틸렌 비스 아크릴아미드) (5㎖ 물 중 0.015 g)를 상기 반응 혼합물에 첨가한 다음, 5분 동안 교반되도록 하였다. 그 후, 출발 용액 (5㎖ 물 중 0.07 g의 APS (과황산암모늄))을 40분 동안, 85℃로 사전 설정된 온도 제어 물 욕조에 배치하여, 담가두어, 중합 반응을 완결시켰다. 아크릴 기를 중화시키기 위해, NaOH (5㎖ 물 중 0.5 gr)를 첨가하였다. 얻어진 겔을 과량의 비용매 에탄올 (80㎖)에 부은 후, 1시간 동안 방치하였다.

2가지 유형의 토양 및 물에서의 선택 제형물의 팽윤 순환 과정을 시험하였다. 비교적 짧은 시간 동안, 물을 흡수하는 SAP의 능력은 그의 반감기 전체에 걸쳐, 토양에서, 그 기능성을 유지할 수 있기 위한 중요한 물리적 특성이다. 하기 그래프는 물에서의 수화-탈수 순환 과정에서, 다른 SAP의 팽윤 거동을 제공한다. 조사된 SAP의 ES는 3회의 순환 과정 동안 일정하게 유지되며, 이는 양호한 기계적 특성을 의미하는 것이다.

농작물 및 식물의 전형적 관수 순환 과정인 시간에 걸쳐, 관수한 후, 모래질 이산화규소 토양의 여러 가지 SAP의 물 함량을 측정하였다. 다양한 SAP가 처음 24시간 동안 토양으로부터 물을 획득하였으며, 다음 125시간에 걸쳐, 소폭 감소/증가가 이어졌다. SAP가 공기 건조 황토에 도입되는 경우, 초기에는 빠른 탈수 과정으로 진행되나, 토양에 관수되는 경우, 상기 과정이 반전되며, 물이 토양으로부터 흡수되고, 토양 회복 백분율을 99 및 50이었다. 이러한 결과는, 모든 기의 SAP가 관수 순환 과정에 걸쳐, 모래질 토양에서, 그의 수분을 유지할 수 있으며, CMC계 SAP가 토양에서, 극도로 건조한 조건으로부터 완전히 회복될 수 있다는 것을 시사한다.

SAP에 걸쳐, 산소 포화 물에 노출되는 물의 용존 산소를 측정함으로써, SAP의 산소 투과성을 연구하였다. 센서 반대편에 위치한 물 급수장으로 질소 또는 산소 기체를 버블링함으로써, 용존 산소 수준을 변경시켰다. 알긴산염 및 CMC로부터 제조된 SAP는 k-카라기난 SAP보다 더 큰 산소 투과성의 순서 척도를 나타내었다 (도 4).

용존 산소 시험:

산소 전극을 100㎖ 비이커에서, 사전 팽윤된 하이드로겔에 배치하였다. 시간 함수로서, N₂ 버블링 또는 O₂ 버블링 (∼0.5 리터/분) 동안, 상기 하이드로겔 내부의 용존 산소를 측정하였다.

0-50℃에서, 용존 산소 프로브 0-20 mg/L를 이용하여, Lutron WA2017SD 분석기에 의해, O₂ 측정을 수행하였다.

인위적 환경으로 둘러싸인 유기질 토양으로 채워진 화분에서 다양한 농작물이 생장된 일련의 실험에서, 뿌리 침투를 시각적으로 평가하였다. 표 2는 도 1에서 제시된 관찰 결과를 요약한 것이다:

[표 2]

실시예 2. 농화학 영역

i) 생장기 동안 농화학 영역 (내부 영역)으로부터 농약의 배출 속도, 및 ii) 소정의 작용 기간의 완료시, 남아있는 투입 잔여물이 없다는 것에 대한 기준을 선정하기 위해, 3가지 메커니즘을 개발 및 평가하였다. 상기 3가지 모두는 확산 속도를 추가적으로 감소시키는 2차 메커니즘과 함께, 확산을 지연시키기 위해, 기본 메커니즘으로 투입물을 매우 고밀도의 중합체에 혼입시키는 것을 기반한다:

1) 규소 코팅 (xLP-Si)의 고도 가교 중합체;

2) 충전제 (xLP-F)의 고도 가교 폴리 아크릴/폴리 슈가; 및

3) 혼성 시스템 (SiCLP -).

제1 메커니즘은 중합체 표면에, 이산화규소 물로부터 유래하는 이산화규소의 침전을 기반으로 한다.

제2 메커니즘은 상기 중합체에 혼입되고, 그 확산성을 급격하게 감소시키는 벤토나이트로 제조된 충전제를 기반으로 한다.

제3 메커니즘은 그 확산 계수를 변경시키기 위해, 상기 중합체의 합성 과정 동안 아크릴과 이산화규소를 혼합시킨다.

각 메커니즘에 의한 확산성의 감소를 실험적으로 시험하였다. 특정 투입물 (질소 또는 인)의 농도가 시간 경과에 따라 측정되는 내부 영역은 자유 물 급수장에 위치시켰다.

규소 코팅이 사용된 경우, 처음 24시간 동안, 확산된 질산염의 감소를 측정하였다.

대안적으로, 혼합된 이산화규소 메커니즘은 또한 수주의 규모로, 질산염 및 인의 방출을 생성시켰다.

실시예 3. 야외 소구역에 적용된 하이드로겔의 안정성, 치수 및 기계적 저항성

목적

이 실시예의 목적은 야외 소구역에서 다양한 유형 및 크기의 하이드로겔의 토양에서의 지속 가능성, 수화된 치수 및 기계적 저항성을 연구하는 것이었다. 또한, 이러한 유형의 하이드로겔에 대한 뿌리 침투를 연구하였다.

하이드로겔

하이드로겔의 유형 및 크기가 표 3에 개시되어 있다.

[표 3]

상기 완전 합성 하이드로겔은 실시예 1에서 개시된 완전 합성 하이드로겔의 조성물을 가졌다.

반합성 CMC 6% AAm 하이드로겔은 6% CMC 대 아크릴산 단량체 (아크릴아미드-아크릴)를 포함하며, 하기 과정에 의해 제조하였다. 0.25 g AA를 자기 교반기가 장착된 50㎖ 비이커에서, 실온에서, 4.5㎖의 증류수와 혼합하였다. 그 후, 0.1 g NaOH, 0.01 g MBA, 0.75 g AAm 및 1.5 gr CMC 용액 (3.8% w/w)을 상기 혼합물에 첨가한 다음, 10분 동안 교반되도록 하였다. 그 후, 0.1 g SPS를 포함하는 출발 용액을 첨가하였다. 상기 혼합물을 5㎖ 주형 (각 외피 용액 4 g)에 배치한 후, 85℃에서, 20분 동안 통상의 요로에 배치하였다. 생성물을 80㎖ 에탄올을 이용하여, 밤새 세척하여, 중합 외피를 얻었다.

반합성 CMC 6% AA 하이드로겔은 6% CMC 대 아크릴산을 포함하며, 하기 과정에 의해 제조하였다. 1 g AA를 자기 교반기가 장착된 50㎖ 비이커에서, 실온에서, 4.5㎖의 증류수와 혼합하였다. 그 후, 0.4 g NaOH, 0.01 g MBA 및 1.5 g CMC 용액 (3.8% w/w)을 상기 혼합물에 첨가한 다음, 10분 동안 교반되도록 하였다. 그 후, 0.1 g SPS를 첨가하였다. 상기 혼합물을 5㎖ 주형 (각 외피 용액 4 g)에 첨가한 후, 상기 주형을 85℃에서, 20분 동안 통상의 요로에 배치하였다. 생성물을 80㎖ 에탄올을 이용하여, 밤새 세척하여, 중합 외피를 얻었다.

반합성 CMC 25% AA 하이드로겔은 25% CMC 대 아크릴산을 포함하며, 하기 과정에 의해 제조하였다. 2 g AA를 자기 교반기가 장착된 50㎖ 비이커에서, 실온에서, 12.5 g CMC 용액 (3.8% w/w)과 혼합하였다. 그 후, 0.01 g MBA를 상기 혼합물에 첨가한 다음, 10분 동안 교반되도록 하였다. 그 후, 0.1 g SPS를 포함하는 출발 용액을 첨가하였다. 상기 혼합물을 5㎖ 주형 (각 외피 용액 4 g)에 배치한 후, 상기 주형을 85℃에서, 20분 동안 통상의 요로에 배치하였다. 그 후, NaOH (50㎖ 물 중 0.8 gr 또는 0.728 몰비)를 중합 생성물에 첨가하였다. 그 후, 생성물을 80㎖ 에탄올을 이용하여, 밤새 세척하여, 중합된 외피를 얻었다.

반합성 CMC 50% AA 하이드로겔은 50% CMC 대 아크릴산을 포함하며, 하기 과정에 의해 제조하였다. 1.5 g CMC를 35㎖의 증류수 중에 용해시킨 후, 자기 교반기가 장착된 100㎖ 비이커에 첨가하였다. 상기 비이커를 85℃로 사전 설정된 온도 제어 물 욕조에 담가 두었다. CMC의 용해가 완료된 후, 상기 비이커를 ~0.5 LPM의 유속으로, N₂ 버블링을 이용하여, 실온에서, 자기 교반기에 배치하였다. 그 후, 3 g AA 및 0.03 g MBA를 반응 혼합물에 첨가한 다음, 20분 동안 교반되도록 하고, 온도가 35℃로 감소되도록 하였다. 그 후, 1㎖ 물 중의 0.03 g의 출발 SPS를 첨가하였다. 상기 혼합물을 5㎖ 주형 (각 외피 용액 4 g)에 배치한 후, 85℃에서, 20분 동안 요로에 배치하였다. 그 후, NaOH (50㎖ 물 중 0.8 gr 또는 0.728 몰비)를 중합 생성물에 첨가하였다. 그 후, 생성물을 80㎖ 에탄올을 이용하여, 밤새 세척하여, 중합된 외피를 얻었다.

상기 폴리당 알긴산염 하이드로겔은 실시예 1에서 개시되는 폴리당 하이드로겔의 조성물을 가졌다.

실험 설정

실험을 Southern Arava R&D 스테이션에서 실행하였다. 4개의 화단 x 15m 길이로 나누어진 125 평방 미터 야외 소구역이 6가지 유형 및 3가지 크기의 하이드로겔, 시험 3 적용 방법에 제공되었다. 뿌리 침투를 소구역 D에서 연구하였다.

실험 설정은 도 3에서 제공된다.

소구역 A-C의 3가지 적용 조건은 하기와 같다:

i) 푸석한 토양 (loose soil)의 균일한 적용 - 채소 농작물의 통상의 화단 모방;

ii) 고결된 토양 (compacted soil)의 균일한 적용 - 고결화를 이용한 것으로서, 채소 농작물의 통상의 화단 모방; 및

iii) 고랑 적용 - 야외 줄뿌림 농작물 (field row crop)의 고랑 모방.

각 하이드로겔의 27개의 유닛 (소구역 A-C)의 제공을 위해, 1 평방 미터 또는 1 선형 미터 하위 소구역 (50㎝ 간격)을 이용하였다. 상기 유닛을 토양 표면에 균일하게 분포시키고, 토양 프로파일의 상부 15㎝로 혼입시켰다. 유사하게, 20㎝ 깊이의 고랑을 파고, 27개의 유닛을 1미터를 따라 분포시켰다. 비료의 부재하에, 고체 살포기 세트 전체에 물을 제공하였다 (1㎥ = 8㎜).

뿌리 침투 소구역 (소구역 D)은 15m 길이 화단으로 구성되며, 각 유형의 25개의 하이드로겔이 20㎝ 깊이의 1 m 고랑을 따라 제공되었다. 같은 날, 메이즈를 하이드로겔 위에 뿌리고, 비료의 부재하에, 살포기의 고체 세트를 이용하여, 관개하였고, Idit 액상 비료 (100 mg/1 N)를 이용하여, 발아 후, 드립 라인 (25㎝ 간격, 2 1/h)으로 전환시켰다. 31일째에 관개를 중단하고, 토양 굴착 하루 전에 다시 시작하였다. 50일째에 시각적 치수 측정 및 뿌리 침투에 대한 정량적 정보를 수집하였다.

측정치에는 3개의 유닛의 개별 중량, 치수 및 장력이 포함된다. 소구역 A-C로의 물 제공 시간 및 측정치가 표 4에 제시된다.

[표 4]

실험 중 기후는 강수량이 없는 맑은 하늘이었다. 실험 기간 중 5㎝ 깊이의 최대 및 최소 토양 온도가 도 4에 제공된다. 하이드로겔은 밤 10℃에서 정오 40℃의 온도에 노출되었다.

소구역 A-C의 결과

시간에 따른 각각의 하이드로겔의 유형과 크기에 따른 중량 변화가 도 5에 제시된다. 다양한 토양 수분을 관개 사건에 의해, 유도하였다 (수직 막대). 4회의 연속 관개를 포함하는 습윤 단계 동안 (12일), 대부분의 하이드로겔은 토양 물의 흡수에 의해, 중량이 증가하였다. 토양 수분이 매우 습한 토양에서 약간 건조한 토양 사이에서 변동되었으나, 폴리 슈가 알긴산염은 실험을 통해 중량이 손실될 수 있는 유일한 유형이었다. 중형 및 대형 하이드로겔은 그 자체 체중 (흡수된 토양 물의 양과 동일)을 5 내지 11배 증가시키나, 소형 하이드로겔은 18배 증량되었다. 16일의 건조 단계 동안, 하이드로겔은 건조한 토양에 (본래 중량의) 2 내지 4배 중량을 손실하였다. CMC 백분율과 물 흡수율 사이에 상관관계가 발견되지 않았다. 이는, 국소 조건이 화학 조성보다 더욱 우세하다는 것을 암시할 수 있다.

하이드로겔의 용적 및 형상으로부터 유도된 최종 표면적이 도 6에 제시되어 있다. 초기 면적은 중형 크기의 경우, 25-30㎠, 대형 크기의 경우, 35㎠, 소형 크기의 경우, 10㎠의 범위이다. 대부분의 중형 하이드로겔은 최대 35㎠의 미량의 증가가 이루어지며, 알긴산염은 급격하게 감소하고, 반합성 CMC 50% AA (5)는 60㎠로 극적으로 증가된다. 2가지 대형 크기는 50㎠ 이상으로 증가된다. 시간 대비 하이드로겔 유닛의 표면적이 도 7에 제시된다.

표면적 대 용적의 비율은 2.5-3의 값에서, 대부분의 하이드로겔에서 일정하였다. 폴리 슈가 알긴산염 및 소형 크기의 하이드로겔 둘 모두는 그의 상대적으로 작은 치수로 인해, 고비율을 가졌다. 하이드로겔의 표면적 대 용적 비율은 도 9에 제시된다.

화학 물질 (하이드로겔 내부에 위치함)과 주위 토양 사이의 거리는 토양으로의 확산 속도를 결정한다. 최소 거리는 하이드로겔의 형상의 최소 가장자리를 나타낸다. 또한, 동일한 값은 뿌리 생장의 가능한 영역을 나타낸다. 초기 최소 거리는 1-2 cm의 범위이었으며, 최종 값은 1.5-2.5 cm로 증가하였다. 이는, 화학 물질이 토양에 이르기 전 1-2 cm에 확산될 필요가 있다는 것을 수반한다. 폴리 슈가 알긴산염은 시간이 경과함에 따라 수축되어, 너비가 0.5cm로 된다. 소형 크기의 하이드로겔은 추적이 어려웠으나, 0.75cm로 신장되었다. 하이드로겔의 최종 최소 거리는 도 9에 제시된다. 도 10은 시간 대비 하이드로겔 유닛의 최소 거리를 보여준다.

강연도는 물의 흡수 잠재력 및 뿌리의 매질로의 침투 잠재력에 관련된 중요한 파라미터이다. 강연도의 측정은 침입도계 게이지와 금속 디스크를 이용하여, 획득하였다. 도 11 및 12에 제시된 값은 상대 척도이며, 하이드로겔의 표면 상에 디스크를 압박하는데 필요한 힘을 나타낸다. 중형과 대형 크기 사이에는 차이가 발견되지 않았다. 폴리 슈가 알긴산염은 상대적으로 유연한 완전 합성과는 달리, 실험 전체에 걸쳐 일관되게 매우 견고했다. CMC 함량과 강연도 수준 간의 부정적인 경향이 관찰되었다.

실험 종료시, 각 하이드로겔의 사진이 도 13에 제시된다. 완전 합성, 반합성 CMC 6% AAm, 반합성 CMC 25% AA는 원래 박스 형태를 유지하였다. 유사하게, 반합성 CMC 6% AAm-대형, 반합성 CMC 50% AA-대형 및 반합성 CMC 6% AAm-소형은 원통형 형상을 유지하였다. 반합성 CMC 6% AA로부터 제조된 다수의 하이드로겔은 소형 입자로 해체되었다. 반합성 CMC 50% AA는 원래 박스 형상을 상실한 후, 정의되지 않은 형상으로 변하였다. 폴리 슈가 알긴산염은 평평한 원반으로 변하였다.

소구역 D의 결과

하이드로겔 6, 9 및 10은 실험 종료시, 뿌리 영역에서 발견할 수 없었다. 실험 종료시, 각 하이드로겔 유형의 사진이 도 14에 제시된다. 좌측 사진은 원 위치의 하이드로겔을 나타내며, 우측 사진은 뿌리가 그를 통해 침투된 소수의 샘플을 나타낸다. 완전 합성, 반합성 CMC 6% AAm, 및 반합성 CMC 25% AA는 원래 박스 형태를 유지하였다. 유사하게, 반합성 CMC 6% AAm-대형 및 반합성 CMC 50% AA-대형은 그의 원통 형상을 유지하였다. 반합성 CMC 6% AA로부터 제조된 다수의 하이드로겔은 소형 입자로 해체되었다. 반합성 CMC 50% AA는 원래의 박스 형상을 상실한 후, 정의되지 않은 형상으로 변하였다. 모든 유형의 하이드로겔은 나지 토양 소구역에서 측정된 그의 최대 용적에 비해서, 수축되었다. 뿌리는 모든 유형의 하이드로겔에 침투하였다. 코스 뿌리 (course root)는 완전 합성, 반합성 CMC 25% AA 및 반합성 CMC 50% AA 하이드로겔을 침투하였으나, 반합성 CMC 6% AAm, 반합성 CMC 6% AA 및 반합성 CMC 6% AAm-대형의 경우, 단지 미세한 뿌리만이 발견되었다.

요약

6가지 유형 및 3가지 크기의 하이드로겔을 습윤 및 건조 기간 동안, 야외 소구역에서 시험하였다. 이것들 중 대부분은 토양 수분에 따라, 처음 기간 동안, (그 초기 중량의 10배까지) 물을 흡수하고, 두 번째 기간 동안은 물을 방출하였다. 최종 표면적은 30-50㎠이었다. 중형 및 대형 하이드로겔의 최소 치수는 뿌리 침투에 충분한 용적을 가능하게 하는 1.5-2.5㎝이었다. 소형 하이드로겔은, 하이드로겔 내로 캡슐화될 수 있는 화학 물질의 양을 제한하는 1㎝ 미만로 확장되었다. 강연도를 평가하였으며, 하이드로겔 유형 사이에, 주요 차이가 발견되었다. 대부분의 유형은 그의 본래의 3D 형상을 유지하나, 소수의 경우, 해체되거나, 변형되었다.

6가지 유형 및 3가지 크기의 하이드로겔을 뿌리 침투에 대해, 야외 소구역에서 평가하였다. 대부분의 유형은 그의 원래의 3D 형상을 유지하였으나, 소수의 경우, 해체되거나, 변형되거나 또는 씻겨 나갔다. 모든 하이드로겔로 뿌리가 침투되었으나, 소수의 유형의 경우, 단지 미세 뿌리를 가졌으며, 다른 경우, 미세한 코스 뿌리를 가졌다. 다른 크기의 하이드로겔에서 관찰된 뿌리 침투 및 발육 양은, 하이드로겔의 최소 용적이 뿌리 침투 및 발육에 필요하다는 것을 시사한다.

실시예 4. Onsmocote ? 6주 중심부를 가지는 AA- AAm - CMC 하이드로겔을 기초로 한 비료 유닛의 시험적 척도 생성

이 실시예는 본 발명의 방법에 유용한 비료 유닛의 생성을 개시한다.

물질

아크릴산 (AA) (Sigma Aldrich 카탈로그 #147230)

아크릴아미드 (AAm) (Acros 카탈로그 #164830025)

N-N 메틸렌 비스 아크릴아미드 (MBA) (Sigma Aldrich 카탈로그 #146072)

카르복시메틸셀룰로오스 나트륨 염 MW=90K (CMC) (Sigma Aldrich 카탈로그 #419273)

과황산 나트륨 (SPS) (Sigma Aldrich 카탈로그 #216232)

탈이온수 (DIW)

Osmocote? start 11-11-17+2MgO+TE, Everris International B.V. (Scott).

방법

304 g의 CMC 분말을 7,696 g의 90℃ DIW에 서서히 첨가한 후, 50℃에서 12시간 동안 교반하여, 8㎏의 3.8% w/w CMC 원액을 제조한다. 추가의 DIW는 첨가하여, 12시간 교반 과정 동안 증발된 물을 대체시킨다.

336 g의 AA를 5,990 g의 DIW에 서서히 첨가하여, AA 용액을 처음에 제조한 후, 384 g의 KOH 50% (w/w) 용액을 첨가하고, 36℃에서, 15분 동안 용액을 혼합한 다음, pH 4.7. 1,009 g의 AAm 및 10.09 g MBA를 AA 용액에 첨가하고, 15분 동안 혼합하여, 12㎏의 사전-단량체 용액을 제조한다. 그 후, 4,238 g의 3.8% CMC 원액을 상기 용액에 첨가하고, 상기 용액을 30분 동안 혼합하여, 사전-단량체 용액을 제공한다.

4.5 g의 SPS를 2㎏의 사전-단량체 용액에 첨가한 후, 20분 동안 혼합하여, 출발 물질을 포함하는 2 L의 단량체 용액을 제조한다.

2개의 중합 단계로, 비료 유닛을 제조한다. 제1 단계에서, 다중 투여 장치를 이용하여, 비드 패턴에 4㎖의 단량체 용액을 첨가하여, 그릇 모양 하이드로겔 구조를 제조한다. 그 후, 비드 패턴을 콘 메트릭스 (cones matrix)로 도포한 다음, 60분 동안, 85℃의 요로에 배치하여, 그릇 모양 하이드로겔 구조를 형성한다. 그 후, 1 g의 Osmocote? 비드를 그릇 모양 구조에 첨가한다. 두 번째 중합 단계에서, 추가의 3.5㎖의 단량체 용액을 다중 투여 장치를 이용하여, 비드 패턴에 첨가한다. 그 후, 상기 비드 패턴을 60분 동안 85℃의 요로에 배치하여, 완전한 비료 유닛을 형성한다.

상기 비드 패턴으로부터 비료 유닛을 제거한 후, 10분 동안 에탄올을 이용하여, 세척한다 (1L 에탄올 중 50개의 비드). 그 후, 상기 비료 유닛을 10분 동안 물로 세척한다 (1L 에탄올 중 50개의 비드). 그 후, 상기 비료 유닛을 실온에서, 3.5-4 g의 최종 중량으로 건조시킨다. 상기 과정을 이용하여 생성된 비드가 도 15에 제시되어 있다.

상기 과정을 이용하여 생성된 비드는 200㎖ DIW 중에 24시간 동안 배치되는 경우, 90-100 g으로 팽윤되며, 200㎖ 식염수 (0.45중량%의 NaCl) 중에 24시간 동안 배치되는 경우, 35-50 g으로 팽윤된다. 도 16은 완전히 건조된 비료 유닛에 비교된 것으로서, 상기 과정에 의해 생성된 완전히 팽윤된 비료 유닛을 보여준다.

실시예 5. 비료 및 침투성 살충제를 포함하는 유닛의 평가

목적

이 연구의 목적은, 비료 및 침투성 살충제를 포함하는 유닛이 진딧물 침입에 대해, 밀 식물을 방제하는 능력을 평가하는 것이었다. 표적 종인 Bird Cherry 진딧물 (Rhopalosiphum padi)은 다수의 Aphididae과에 속하며, 부분적으로, 급속한 세대 교체를 가진 식물성 체관부 공급자 (phytophagous phloem-feeder)를 특징으로 한다.

비료/살충제 유닛

이 실시예에 사용되는 비료/살충제 유닛은 표 5에 제시된 바와 같은 내부 영역 (농화학 영역)을 가진 비드이었다.

[표 5]

f.p.: 제형화된 생성물. a.i: 활성 성분.

각각의 비드는 1 g의 AGROBLEN? 18-11-11 비료 (Everris)를 포함한다. 각각의 비드의 뿌리 발육 영역은 아크릴아미드계 하이드로겔이었다. 상기 비드는 정육면체 형태이었다 (2㎝x2㎝x2㎝).

곤충

이 실시예에서 사용되는 진딧물 종은 Bird Cherry Aphid, Rhopalosiphum padi L이었다.

식물 생장 조건

7 L 화분 (22.5㎝x25㎝)을 화분 가장자리로부터 14㎝까지, 질석 (중형 크기)으로 채웠다. 동일한 조성물을 가지는 6개의 비드를 질석 표면상에 배치한 후, 화분 가장자리로부터 3㎝까지 질석으로 도포하였다. 6개의 밀 종자 (Bermuda variety)를 각각 하나의 비드에 파종한 후, 화분 가장자리까지 질석으로 도포하였다. 그 후, 각 화분에 2.2 L 관수한 다음, 온실 (프랑스, 오르세, 파리-수드 대학)에 배치하였다. 식물 생장 조건은 25℃ (낮)에서, 16시간 후, 20℃ (밤)에서 8시간이었다. 각 조건당 4개의 화분을 사용하였으며, 2개의 화분의 2개의 그룹으로 무작위 분포시켰다.

토양 처리

파종 1주 후, "토양 처리" 조건의 4개의 화분을 24㎎ f.p./L (16.8㎎ a.i./L)로 각각 이미다클로프리드 700 WG 1L로 관주시켰다.

잎사귀 처리

식물을 파종 후, 22일째에, 20℃ (낮)에서, 14시간 후, 15℃ (밤)에서 10시간의 기후 챔버로 이동시켰다. 살충 효능 평가 하루 전, 즉 파종 후 29일째에, "잎사귀 처리" 조건의 4개의 화분을 핸드 살포기로 처리하였다. 각각의 화분의 잎 전체에 47.5㎎ f.p./L의 이미다클로프리드 700 WG 12㎖를 0.57㎎ f.p./화분 (0.4㎎ a.i./화분)이 되도록, 살포하였다. 이러한 양은 100 g a.i./ha의 투여량에 상응하는 것이다.

식물 독성 평가

잎사귀 처리 1일 후 (파종 후 30일째), 각 화붐에서 생장하는 식물의 수 및 식물 높이 식물당 분얼지 수 및 잎 수를 측정하였다. 황변, 탈색 및 괴사와 같은 식물 독성 증상의 존재가 각 식물에서 나타났다.

살충 효능 평가

세포 독성 평가 후 (파종 후 30일째), 각각의 밀 식물의 가장 오래된 발육 잎 및 가장 어린 발육 잎을 4 내지 5㎝ 길이의 2개의 단편으로 절단하였다. 그 후, 4개의 잎 단편을, 마이크로박스 (식물 생장 트레이 125x65x90㎜)의 바닥을 도포하는 물 한천 층 (50㎖의 물 한천 7g/L)에 수직으로 식재하였다. 식물당 하나의 마이크로박스를 제조하였다. 각각의 마이크로박스를 5개의 성충 진딧물로 침입시켰다.

각 마이크로박스상의 살아 있는 성충 진딧물과 살아 있는 유충을 침입 후 (DAI) 1, 4 및 7일에, 계수하였다. 7 DAI에, Abott 식 (Piintener, 1981)의 목적에 의해, 효능 백분율 (Eff)을 계산하였다:

Eff = [1- (처리 후, trt의 N / 처리 후, Co의 mN)]x100

"Co의 mN"은 대조군 조건에서, 박스당 살아 있는 진딧물 수의 평균이며, "trt의 N"은 처리 조건에서, 각 박스의 박스당 살아 있는 진딧물의 수이다.

데이터의 통계 분석은 XLSTAT? 소프트웨어 (Addinsoft™)를 이용하여, 수행하였다. 이러한 분석은 다른 데이터 세트의 ANOVA 후, Newman-Keuls 시험 (임계값 5%)으로 구성되었다.

뿌리 관찰

파종 후 44일째에, 각 화분의 식물을 적출하였다. 뿌리와 비드를 깨끗하게 하였다. 뿌리에 의한 비드 정착에 대한 시각적 평가를 수행하였으며, 척도 범위는 0: 정착 없음에서 3: 매우 상당한 정착까지이다. 뿌리에 의한 비드 정착의 시각적 평가 척도의 예가 도 17에 제시된다.

결과

세포 독성 평가

화분당 1 내지 2개의 종자가 조건과 무관하게 발아하지 못하였으나, 대부분의 밀 식물은 파종 후 30일째에 1 내지 4개의 분얼지가 생성되는 분얼지 단계의 초기이었다 (표 6). 분얼지당 잎의 수는 1 내지 5개의 잎의 범위이었다. 놀랍게도, 분얼지 수는 4㎎의 이미다클로프리드의 비드를 포함하는 화분 및 토양 및 잎사귀 처리의 화분에서, 더 많은 것으로 나타났다. 식물 높이는 고려 조건에 상관없이, 8㎝ (1개의 식물) 내지 41㎝의 범위이었으며, 평균은 35㎝이었다.

식물 독성의 진성 증상은 가시화되지 않았다 (표 7). 일부 잎은 그 끝 부분이 살짝 건조된 것으로 나타났으며, 이러한 건조를 나타내는 식물의 수는 토양 처리 조건 및 잎사귀 처리 조건에서, 더 적었고, 4mg의 이미다클로프리드의 비드를 포함하는 화분의 경우, 존재하지 않았다.

[표 6] 파종 후 30일째에, 식물 높이, 분얼지 수 및 각 화분의 분얼지당 잎의 수

어두운 부분: 식물 소실 (종자 발아 부재)

[표 7] 파종 후 30일째에, 각 식물의 식물 독성 증상

"-": 증상 없음; "Ext. F3 또는 F4 버닝 (-)": 살충제 식물 독성으로 인한 것이 아닌 3번째 또는 4번째 잎 층의 잎 끝 부분의 약한 버닝; 어두운 부분: 식물 소실 (종자 발아 부재)

살충 효능 평가

각각의 마이크로박스를 5개의 성충 진딧물에 의해, 침입시켰다. 1일 후 (1 DAI), 4 DAI 및 7 DAI에, 생존 성충 및 유충의 수를 계수하였다. 결과가 표 8 (살아 있는 성충) 및 표 9 (살아 있는 유충)에 제시된다. 효능 백분율 (표 10 및 도 18)을 대조군 (살충제 무함유 조건)에 비교하여, 각 조건에서 살아 있는 성충 및 유충의 수의 첨가로부터 계산하였다. 대조군 조건에서, 1 DAT 내지 7 DAT에, 진딧물에 의한 양호한 증식 및 밀 잎 단편 정착으로 알 수 있듯이, 침입은 성공적으로 이루어졌다.

0.57㎎의 이미다클로프리드로 잎사귀 처리된 경우, 살아 있는 성충의 수가 감소하고, 침입 후 1일째에 곧 유충이 존재하지 않았은 것으로 보아, 가장 빠른 살충 효능을 나타내었으며, 59%의 효능이 초래되었다 (표 10).

4㎎의 이미다클로프리드를 포함하는 비드의 존재는 살아 있는 성충의 수를 또한 현저히 감소시켰으나, 일부 유충이 침입 후 1일째에 존재하였으며, 43%의 효능이 초래되었다 (표 10). 이 단계에서, 유충 수에서, 약간의 감소가 가시화되었으나, 2㎎ 또는 1㎎의 이미다클로프리드를 포함하는 비드를 사용한 처리와 토양 처리 (24㎎의 이미다클로프리드)의 효능 (각각, 18%, 15% 및 19%의 효능) 사이에, 현저한 차이는 관찰할 수 없었다 (표 9). 이러한 3가지 조건은 대조군과 현저히 다르지 않았다.

침입 후 4일째에, 잎사귀 처리의 효능 백분율은 100%이었으나, 다른 처리의 효능은 82% 내지 95%의 범위이었다.

실험 종료시 (침입 후 7일째), 소수의 살아 있는 유충이 여전히 존재했던 1㎎의 이미다클로프리드를 포함하는 유닛 (98%의 효능)을 제외하고, 모든 처리는 100%의 효능을 나타내었다 (표 9).

[표 8] 침입 후 (DAI) 1, 4 및 7일째의 R. padi의 살아 있는 성충 수의 평균

값은 6개의 식물의 4회 반복치의 살아있는 성충 수의 평균 (및, s-d: 표준 편차)이다. N-K: Newman-Keuls 시험 결과. 동일한 문자가 달린 2가지 조건은 서로 현저하게 다르지 않다.

[표 9] 박스당 침입 후 (DAI) 1, 4 및 7일째의 R. padi의 살아 있는 유충 수의 평균

[표 10] 박스당 침입 후 (DAI) 1, 4 및 7일째의 유충과 성충의 조합 수로부터 계산된 효능

값은 4 내지 6개의 식물의 4회 반복치의 살아있는 성충 및 유충의 수로부터 계산된 효능 백분율의 평균 (및, s-d: 표준 편차)이다. N-K: Newman-Keuls 시험 결과. 동일한 문자가 달린 2가지 조건은 서로 현저하게 다르지 않다.

뿌리 관찰

살충 시험 후, 식물을 적출한 후, 조심스럽게 세척하여, 뿌리에 의한 비드 정착을 관찰했다. 전체적으로, 뿌리의 대부분은 비드 밖에서 생장한다. 화분 내의 6개의 식물의 뿌리가 매우 엉켜있고, 모두 함께 섞여 있고, 이것들이 중첩된 덩어리를 형성하였기 때문에; 어떤 식물이 어떤 비드에 정착했는지를 결정하는 것은 불가능했다. 실제로, 몇몇 식물의 뿌리가 동일한 비드를 침투한 것으로 관찰되었으며, 일부 비드는 전혀 정착되지 않았다. 적어도, 본 발명자들은 각 화분에서, 뿌리에 의해 정착된 3개의 비드를 계수할 수 있었다. 대조군 조건의 비드가 뿌리에 의해 약간 정착된 것으로 나타났으나, 상이한 조건 사이에 비드 정착의 평균 정도의 차이를 관찰할 수 없었다 (표 11).

[표 11] 뿌리에 의한 비드 정착의 시각적 평가

값은 조건당 4개의 화분의 화분당 6개의 비드의 시각적 평가의 평균 (및 s-d: 표준 편차)이다.

결과

일부 밀 종자는 발아되지 않았으나, 식물의 대부분은 토양 영양분이 없는 상태에서 식물의 파종 동안, 시험한 조건에 관계없이, 파종 30일 후 잘 발육되었다. 이러한 관찰은, 모든 비드가 뿌리에 의해 정착되지는 않더라도, 비드에 존재하는 비료가 정상적인 식물 생장을 허용한다는 것을 시사한다. 비료를 포함하는 비드에의 이미다클로프리드의 첨가는 이미다클로프리드에 의한 토양 또는 잎사귀 처리뿐만 아니라, 식물 생장에 영향을 미치지 않았다.

일부 잎의 끝 부분에서 일부 약한 건조 증상이 나타났으나, 시험한 모든 처리에서, 식물 독성의 전형적인 증상은 나타나지 않았다. 이러한 건조 증상은 생장 과정의 과열로 인한 것일 수 있으며, 조건 사이에 관찰된 약간의 차이는 온실의 화분 위치에 따른 것일 수 있다.

살충제 생물 검정은 조류 체리 진딧물에 대한 다른 살충제 처리를 시험하고 비교하는 것을 가능하게 하였다. 잎사귀 처리는 가장 빠른 살충 활성을 나타내었으나, 소수의 유충이 침입 후, 7일째에 여전히 생존한 경우인 1㎎의 이미다클로프리드를 포함하는 비드를 제외하고, 모든 처리는 진딧물에 대해 완전한 방제를 초래했다.

실시예 6. 비료 및 살진균제를 포함하는 유닛의 평가

목적

이 연구의 목적은 비료와 살진균제를 포함하는 유닛이 밀 식물을 Microdochium majus에 대하여 방제하는 능력을 평가하는 것이었다.

비료/살진균제 유닛

이 실시예에서 사용된 상기 비료/살진균제 유닛은 표 12에 제시된 바와 같은 농화학 영역 (내부 영역)을 가지는 비드이다.

[표 12]

f.p.: 제형화된 생성물. a.i: 활성 성분.

각각의 비드는 1 g의 AGROBLEN? 18-11-11 비료 (Everris)를 포함하였다. 각각의 비드의 뿌리 발육 영역은 아크릴아미드계 하이드로겔이었다. 비드는 정육면체 형태였다 (2㎝ x 2㎝ x 2㎝).

곰팡이 병원체

이 연구에서 사용된 Microdochium majus의 Mm E11 균주를 자연 감염된 밀 종자로부터 분리하였다. 이 균주를 10℃에서 Malt-Agar 매질에 저장하였다.

식물 생장 조건

7 L 화분 (22.5㎝ x 25㎝)을 화분 가장자리로부터 14㎝까지, 질석 (중형 크기)으로 채웠다. 동일한 조성물을 가지는 6개의 비드를 질석 표면상에 배치한 후, 화분 가장자리로부터 3㎝까지 질석으로 도포하였다. 6개의 밀 종자 (Bermuda variety)를 각각 하나의 비드에 파종한 후, 화분 가장자리까지 질석으로 도포하였다. 그 후, 각 화분에 2.2L 관수한 다음, 온실 (프랑스, 오르세, 파리-수드 대학)에 배치하였다. 식물 생장 조건은 25℃ (낮)에서, 16시간 후, 20℃ (밤)에서 8시간이었다. 각 조건당 4개의 화분을 사용하였으며, 2개의 화분의 2개의 그룹으로 무작위 분포시켰다.

토양 처리

파종 1주 후, "토양 처리" 조건의 4개의 화분을 60㎎ f.p./L (30㎎ a.i./L)로 각각 아족시스트로빈 500 WG 1L로 관주시켰다.

잎사귀 처리

식물을 파종 후, 22일째에, 20℃ (낮)에서, 14시간 후, 15℃ (밤)에서 10시간의 기후 챔버로 이동시켰다. 접종 하루 전, 즉 파종 후 29일째에, "잎사귀 처리" 조건의 4개의 화분을 핸드 살포기로 처리하였다. 각각의 화분의 잎 전체에 1250㎎ f.p./L의 아족시스트로빈 500 WG 9㎖를 11.25 f.p./화분 (5.625㎎ a.i./화분)이 되도록, 살포하였다. 이러한 양은 200 L/ha 용적으로 제조된 250 g a.i./ha의 투여량에 상응하는 것이다.

Microdochium majus 식물 접종

미처리 식물 및 처리 식물을 Tween 80으로 보충된 M. majus 균주 Mml의 보정 분생 포자 (calibrated conidial spore) 현탁액으로 접종시켰다. 접종은 밀 식물의 전체 표면에 분생 현탁액을 핸드 살포기로 살포하여 수행하였다. 접종 후, 48 시간 동안 포화 수분을 확보하기 위해, 식물을 비닐 봉지로 도포하였다.

식물 독성 평가

파종 (d.a.s.) 후 30일째, 37 d.a.s., 및 42 d.a.s.에, 분얼지 (tiller) 수 및 식물당 잎 수를 측정하였다. 윌터링 (wiltering)이 관찰되지 않은 경우, 식물의 생리학적 상태를 0으로 지정하였으며, 약간의 윌터링이 관찰된 경우, +으로, 중간 정도의 윌터링이 관찰된 경우, ++로, 강력한 윌터링이 관찰된 경우, +++로, 최대 윌터링이 관찰된 경우, ++++로 지정하였다.

식물 질병 평가

30 d.a.s., 37 d.a.s., 및 42 d.a.s.에, 질병의 중증도를 백분율 척도를 사용하여, 시각적으로 평가하였으며, 0은 조사된 잎에서 질병의 증상이 나타나지 않은 것이며, 100은 잎이 완전히 감염된 것을 나타낸다.

실험 종료시의 밀 묘목 관찰 (파종 42일 후)

파종 42일 후, 각각의 화분의 식물을 적출하였다. 비드의 뿌리 정착과 새싹의 생중량 및 건조 중량을 측정하였다.

결과

식물 독성 평가

아족시스트로빈을 포함하는 비드의 의해 생장된 식물의 경우, 특징적인 식물 독성 증상이 관찰되지 않았다.

질병 평가

파종 후 30, 37 및 42일째에, 조건당 질병의 백분율이 표 13에 제시된다.

[표 13]

N-K: Nexman-Keuls 시험 결과. 동일 문자의 2개의 조건은 서로 유의적으로 다르지 않다.

질병 동역학은 도 19에 제시된다.

30 및 37 d.a.s.에, 각각의 아족시스트로빈 비드는 토양 처리 및 잎사귀 처리 조건에 필적하는 질병 방제를 제공하였다. 42 d.a.s.에, 3㎎ 아족시스트로빈 및 6㎎ 아족시스트로빈 비드는 토양 처리 조건에 필적하는 질병 보호를 제공하였고, 잎사귀 처리 조건보다 양호했다. 42 d.a.s.에, 1.5㎎ 아족시스트로빈 비드는 3㎎ 및 6㎎ 아족시스트로빈 비드보다 낮은 수준의 질병 방제 효과를 나타냈지만, 여전히 잎사귀 치료에 의해 제공되는 것보다 더 높은 수준의 질병 방제를 제공했다.

새싹에 대한 처리의 영향이 표 14에 제시된다.

[표 14]

표 14에 제시된 바와 같이, 아족시스트로빈 포함 비드에 의해 생장된 식물의 경우, 새싹 중량에 대한 부정적인 영향이 관찰되지 않았다.

[표 15] 뿌리에 의한 비드 정착의 시각적 평가

시각적 평가는 0: 정착 없음 내지 3: 매우 상당한 비드 정착의 범위의 척도를 사용하여, 이루어졌다.

결론

비료를 포함하는 비드에의 아족시스트로빈의 첨가는 식물 생장에 부정적 영향을 미치지 않았으며, 아족시스트로빈 포함 비드를 포함하는 화분에서 생장한 식물의 경우, 특징적인 식물 독성 증상은 관찰되지 않았다. 놀랍게도, 모든 처리 그룹은 30 및 37 d.a.s.에 비슷한 질병 방제를 제공하였으며, 아족시스트로빈 포함 비드를 가지는 모든 처리 그룹은 42 d.a.s에 잎사귀 처리보다 더 양호한 질병 방제를 제공하였고, 3㎎ 및 6㎎ 아족시스트로빈을 포함하는 아족시스트로빈 비드는 42 d.a.s.에 토양 처리에 필적하는 방제를 제공하였다.

실시예 7. 다양한 크기의 비료 유닛 내의 뿌리 분포

목적

이 실시예의 목적은 뿌리 발육 영역 내의 뿌리 생장에 대한 유닛 치수의 영향을 연구하는 것이다.

실험 설정:

실험은 Kibbutz Magal의 R&D 스테이션에서 실행되었다. 배수 시스템이 구비된 18개의 10 리터 화분에 적갈색 모래질 토양을 채웠다. 0일째에, 다양한 크기의 10개의 비료 유닛 (표 16 참조)을 토양 표면 10㎝ 아래에 배치시켰다. 그 후, 화분에 집중적으로 관개하고, 오이 묘목을 식재하였다. 매일의 드립 관개에 의해, 실험 전체에 걸쳐 높은 토양 물 이용 가능성을 유지시켰다. 다른 비료 투여량으로 인해, 보충 비료의 제공은 식재 후, 30일째에 제공되었다. 히드록시에틸 아크릴아미드, 아크릴산, 카르복시메틸 셀룰로오스, 과황산 나트륨, N-N 메틸렌 비스 아크릴아미드 및 Osmocote? start (Everris LTD)로부터 비료 유닛을 중합하였다.

[표 16] 비료 유닛 중량 및 치수 - lab 결과

*1000ppm (CaCl/NaCl) 용액에서 24시간 후

51일째에, 각 화분의 토양을 비료 유닛으로부터 세척 및 분리하였다. 비료 유닛에 침투된 뿌리를 유닛 내 뿌리를 그대로 둔 채로 절단하였다. 각 크기 (표 17)의 6개의 무작위 서브 샘플의 최종 중량 및 치수를 측정하였다. 뿌리 분포를 두 단계로 평가하였다: 제1 단계에서, 각 크기의 6개의 비료 유닛의 중앙 (비료가 위치한 곳)의 트란섹트를 시각적 뿌리 계수로 분석하였다 (도 20). 제2 단계에서, 동일한 치수 (직경 10mm, 높이 5mm)의 유사한 트란섹트를 뿌리 분포에 대해 분석하였다. 샘플을 현미경 아래에 두고, 주 수직축 및 수평축을 가로지르는 뿌리를 계수함으로써, 뿌리 밀도를 평가하였다. 샘플의 뿌리 수는 (양 축을 가로지르는) 중첩 뿌리로서 가정되는 25%를 뺀 것으로서, 수직 및 수평 뿌리의 합계이다. 현미경에 의해 관찰된 바와 같이, 뿌리 샘플이 도 21에 제공된다.

[표 17] 실험 종료시, 비료 유닛 중량 및 치수

결과

각 크기의 시각적 뿌리 수가 도 22에 도시되어 있다. 크기가 클 수록, 더 많은 뿌리가 시각화되었다. 2가지 최소 크기 (높이 6.3 및 10.8mm)의 큰 변동성은 샘플의 일부에서 측정된 제로 값에 기인한 것이다. 이러한 관찰은 뿌리가 외부 케이싱 내로 침투하여 발육하기 위해, 최소 거리가 필요하다는 것을 시사한다. 크기 1과 3 사이 (4.2 대 1.4 뿌리)의 상당한 차이는 이러한 가정을 추가로 뒷받침하는 것이다. 둘 모두 근사한 직경 (11.8과 10.7mm)을 가지나, 크기 3은 1보다 20mm 더 크다. 2가지 최대 크기 (높이 14.7와 17.7mm) 사이에는 유의한 차이가 없었으며, 이는 뿌리 발육에 대한 최적 크기를 나타낸다.

뿌리 밀도에 대한 보다 정확한 데이터는 검출 분해능을 향상시킴으로써 획득되었다. 등가의 트란섹트당 뿌리 수가 도 23에 도시되어 있다. 큰 유닛이 더 많은 뿌리를 생성하는 것으로 관찰되었고, 크기 5 유닛은 뿌리 발육을 위해, 최적 크기인 것으로 나타났다. 더 작은 척도의 높은 가변성은 뿌리의 부족으로 인한 것이었다. 이러한 결과는 최소 두께가 뿌리 발육에 필요하다는 것을 보여준다.

각 크기 내의 총 뿌리 길이를 계산하여, 도 24에 제공하였다. 등가의 트란섹트 (0.4g)를 각 샘플의 총 중량으로 정규화하여, 크기당 총 뿌리를 산출하였다. 총 뿌리에 단일 뿌리의 길이 (10mm, 트란섹트 크기)를 곱하여, 총 길이를 얻었다. 데이터는 더 큰 크기와 더 작은 크기 사이의 규모 차이 순서보다 더 크다는 것을 보여준다.

최대 요구량에서 충분한 광물 섭취에 필요한 최소 총 뿌리 길이는 최대 순간 식물 광물 섭취율 (영양분 질량/유닛 뿌리 길이/시간)과 뿌리 광물 유입율 (영양분 질량/유닛 뿌리 길이/시간)로부터 예측될 수 있다. 최대 질소 (요구되는 광물의 최대량) 순간 섭취율은 50 내지 125㎎/일/식물에서 변동된다 (Kafkafi and Tarchitzky, 2011). 뿌리 절편 (길이 또는 중량)당 질소 섭취율은 뿌리 ㎝당 10-140 g의 N/일 사이에서 발견되었다 (BassiriRad et al., 1999; Gao et al., 1998). 이는 약 400㎝의 최소의 총 유효 뿌리 길이를 생성시킨다. 피크 요구량에 충분한 광물 섭취에 필요한 비료 유닛의 수는 계산할 수 있으며, 50%가 활성 뿌리라고 가정된다 (표 3). 각 식물은 표 18에서 보는 바와 같이, 대형 유닛의 1-2개의 유닛 대비 광물 섭취량을 충족시키기 위해, 49 크기의 1개의 유닛을 필요로 하였다. 더 작은 크기의 FOD가 광물 섭취에 효능적이지 않다고 결론지을 수 있다.

[표 18]

결론

더 작은 유닛은 하기의 이유로 선호 뿌리 섭취 환경을 생성하지 않는다:

ㆍ 더 작은 유닛은 제한된 뿌리 생장 및 발육량을 가진다 (뿌리 생장과 발육의 필요량에 부합되지 않음)

ㆍ 최적의 뿌리 생장 및 발육을 위해, 최소 두께가 필요하다.

ㆍ 피크 시간대의 광물 섭취를 충족시키기 위해, 식물당 10개의 작은 크기의 유닛이 필요하다.

ㆍ 큰 크기의 유닛에 대해, 최적의 크기가 존재한다.

실시예 8. 비료 대 중합체의 고비율 특징으로하는 비료 유닛의 시연

물질

이 실시예의 비료 유닛의 농화학 영역의 제조에 사용된 비료에는 우레아 (60 중량%)와 KCl (40 중량%)가 포함되었다.

농화학 영역을 황, 펜타디엔 및 D-트리에틸포스페이트 3%를 포함하는 코트에 의해, 코팅시켰다.

뿌리 발육 영역을 히드록시 에틸 아크릴 아미드 용액으로부터 제조하였다.

뿌리 발육 영역의 중합을 80℃에서 40분 동안 2 단계에 의해, 목화 섬유를 이용하여, 수행하였다 (도 25)

비료: 중합체 (농화학 영역: 뿌리 발육 영역) 비율

1. 12% 중합체 용액으로부터 제조된 비료 유닛 - 3.5g의 비료 대 0.75g의 건조 중합체.

비율 - 5:1

2. 9% 중합체 용액으로부터 제조된 비료 유닛 - 3.5g의 비료 대 0.54g의 건조 중합체.

비율 - 6.7:1

3. 9% 중합체 용액으로부터 제조된 비료 유닛 - 3.5g의 비료 대 0.54g의 건조 중합체. 최종 비율 (가장자리의 팽윤 및 트리밍 후): 3.5g의 비료 대 0.48g의 건조 중합체.

비율 - 7.2:1

4. 9% 중합체 용액으로부터 제조된 비료 유닛 - 3.5g의 비료 대 0.54g의 건조 중합체; 최종 비율 (가장자리의 팽윤 및 트리밍 후): 3.5g의 비료 대 0.42g의 건조 중합체.

비율 - 8.2:1

5. 9% 중합체 용액으로부터 제조된 비료 유닛 - 3.5g의 비료 대 0.54g의 건조 중합체; 최종 비율 (가장자리의 팽윤 및 트리밍 후): 3.5g의 비료 대 0.53g의 건조 중합체.

비율 - 10:1

실험에 대한 설명

바닥에 배수구가 있는 6개의 생장 셀 (치수: 25x10x2.5㎝)을 석영 모래로 채웠다. 동일한 유형의 비료 유닛 2개를 각각의 셀에 5 및 15㎝ 깊이에 배치하였다. 2개의 옥수수 종자를 0일째에 식재하였다.

2주 후, 생장 챔버 및 상부 비료 유닛의 사진을 촬영하여, 뿌리 침투 및 발육에 초점을 맞췄다.

유형 1의 비료 유닛의 생장 챔버 6은 발아 후, 14일 동안의 뿌리 침투/발육을 모니터링하는 기능을 하였다.

결과

각 비율의 비료 유닛에서, 뿌리 침투 및 발육이 관찰되었다 (도 26).

실시예 9. 비료 및 살진균제를 포함하는 유닛의 평가

목적

이 연구의 목적은, 비료 및 살진균제를 포함하는 유닛이 Microdochium majus에 대해 밀 식물을 방제하는 능력을 평가하는 것이었다.

비료/살진균제 유닛

이 실시예에서 사용되는 비료/살진균제 유닛은 표 12에 제시된 바와 같은 농화학 영역 (내부 영역)을 가지는 비드이다.

곰팡이 병원체

이 실시예에서 사용되는 곰팡이 병원체는 실시예 6과 동일한 것이다.

식물 생장 조건

이 실시예에서 사용되는 식물 생장 조건은 실시예 6과 동일하다.

토양 처리

파종 1주 후, "토양 처리" 조건의 4개의 화분을 36㎎ f.p./L (18㎎ a.i./L)로, 각각 AZ 500 WG 1 L로 관주시켰다.

잎사귀 처리

이 실시예에서 사용되는 잎사귀 처리는 실시예 6과 동일하다.

세포 독성 평가

잎사귀 처리 1일 후 (파종 30일 후), 각 화분에서 생장하는 식물의 수, 식물 높이, 식물당 분얼지 수 및 잎 수를 측정하였다. 황변, 백화 현상 및 괴사와 같은 식물 독성 증상의 존재가 또한 각 식물에서 나타났다.

밀 식물 접종

파종 30일 후 (30일째), 각각 7 L의 플라스틱 화분에 담긴 밀 식물을 2개의 막대에서, 핸드 살포기를 이용하여, 멸균 0.1% Tween 80 중의 5xl0⁵ 포자/㎖로 조정된 M. majus 포자 현탁액 20-㎖을 그에 살포함으로써, 접종시켰다. 시험된 각 조건에서, 4개의 플라스틱 화분을 사용하였다.

접종 후, 모든 실험 동안 100%의 습도를 유지하기 위해, 각각의 7L 플라스틱 화분을 비닐 봉지로 도포하였다. 그 후, 모든 화분을 20℃ (낮)에서 14시간 및 15℃ (밤)에서 10시간의 기후 챔버에 배치하였다.

살진균제 효능 평가

제1, 제2, 제3 및 제4 밀 잎의 감염 강도를 접종 후 7일째 (파종 후 37일째), 14일째 (파종 후 44일째) 및 19일째 (파종 후 49일째)에, 감소된 잎 길이를총 잎 길이 잎으로 나눈 후, 100을 곱함으로써, 평가하였다.

질병 진행 곡선 하 면적 (AUDPC)은 시간 경과에 따른 질병 강도의 진행을 정량적으로 측정한 것이다. AUDPC의 추정을 위해, 가장 일반적으로 사용되는 방법인 트래피조이드법 (trapezoidal method)은 인접 시점의 각 쌍 사이의 평균 질병 강도를 해당 시간 간격 및 각각의 간격의 시간의 것으로 곱하여, 수행하였다. AUDPC는 트래피조이드 모두를 더함으로써, 측정한다.

분석된 각각의 잎의 AUDPC는 하기와 같이 계산하였다:

상기 식에서, yi = i 번째 관찰에서의 질병 중증도, ti = i 번째 관찰에서의 시간 (일), 및 N = 총 관찰 횟수.

전체적 AUDPC는 분석된 각 잎 (첫 번째 잎에서 네 번째 잎까지)에 대해 얻은 AUDPC의 합계에 해당한다. 각 살진균제 처리의 효능 수준은 전체적 AUDPC를 미처리 대조군과 비교하여 측정하였다.

뿌리 관찰

질병 평가 (파종 후 49일째)의 세 번째 시기 후에, 뿌리를, 비드에 주의하며, 가능한 한 깨끗하게 하였다. 뿌리에 의한 비드 정착에 대한 시각적 평가를 수행하였으며, 척도 범위는 0: 정착 없음에서 3: 매우 상당한 비드 정착까지이다.

결과

세포 독성 평가

화분당 1 내지 2개의 종자가 조건과 무관하게 발아하지 못하였으나, 대부분의 밀 식물은 파종 후 30일째에 주로 1 분얼지가 존재하는 분얼지 단계의 매우 초기이었다 (표 19).

적용 방법 (하이드로겔 비드 또는 토양 관주) 및 사용된 유효 성분의 투여량에 상관없이, 아족시스트로빈의 토양 적용이 겨울 밀 식물인 cv. Bermude의 발육에 현저한 영향을 미치지 않았다는 것은 흥미롭다 (표 20). 따라서, 파종 후, 30일째에, 9, 18 및 36㎎ f.p./화분의 AZ 500 WG를 포함하는 하이드로겔 비드로 또는 토양 관주에 의해 36㎎ f.p./화분으로 처리된 밀 식물은 미처리 밀 식물과 동일한 크기뿐만 아니라, 식물당 동일한 수의 잎을 나타낸다.

[표 19] 제어 조건에서, 겨울 밀 종자인 cv. Bermude의 파종 후, 30일째에, 측정된 식물 높이, 분얼지 수, 분얼지당 잎의 수, 및 식물 독성^α

^α식물 독성: 그의 3 번째 또는 4 번째 잎 끝 부분에서, 약간의 황변을 나타내는 밀 식물의 빈도

^β값은 각각 6개의 식물의 4회 반복치 (화분)의 평균 +/- 표준 편차이다. 동일한 문자에 이어지는 열의 수는 Newman-Keuls 시험 (P ≤ 0.05)에 따라 현저히 다르지 않다.

[표 20] 제어 조건에서, M. majus 균주 Mm E11의 포자에 의한 접종 (dpi) 7일, 14일 및 19일 후, 밀 식물 cv. Bermude의 첫 번째 잎의 감염 강도 평가

^α값은 각각 6개의 식물의 4회 반복치 (화분)의 평균 +/- 표준 편차이다. 동일한 문자에 이어지는 열의 수는 Newman-Keuls 시험 (P ≤ 0.05)에 따라 현저히 다르지 않다.

일부 3번째 또는 4번째 잎의 끝 부분에서 약간의 황변의 존재가 관찰되었다. 그러나, 이러한 황변의 존재는, 또한, 미처리 밀 식물에서, 거의 근사한 빈도로 관찰되지 않는 한, 토양 관주 또는 하이드로겔 비드가 적용된 AZ 500 WG로의 처리와 무관한 것으로 나타났다 (표 19).

살진균제 효능 평가

M. majus 질병 진행 평가

첫 번째 밀 잎의 경우

AZ 500 WG는, 사용된 처리 방식 및 투여량과 상관없이, 미처리 대조군에 비하여 첫 번째 잎집 (leaf sheath) 조직에서 M. majus 균주 Mm E11의 진행을 지연시켰다 (표 20). 그러나, 치료 7일 이내에 치료 사이에 약간의 효능의 차이가 있었다. 따라서, 토양 관주 또는 하이드로겔 비드가 36㎎ f.p./화분의 투여량으로 적용된 AZ 500 WG는, 이 화합물이 잎사귀 적용에 의해, 11.25㎎ f.p./화분으로 또는 하이드로겔 비드와 함께, 9 또는 18㎎ f.p./화분으로 사용되는 경우, 다소 더 큰 요능을 나타냈다.

두 번째 밀 잎의 경우

AZ 500 WG는, 사용된 처리 방식 및 투여량과 상관없이, 미처리 대조군에 비하여 두 번째 잎집 조직에서 M. majus 균주 Mm E11의 진행을 지연시켰다 (표 21). 그러나, 처리 19일 이내에, 처리 사이에 약간의 효능 차이가 존재하였다.

따라서, 하이드로겔 비드에 의해, 9, 18 또는 36㎎ f.p./화분의 투여량으로 또는 토양 관주에 의해, 36㎎ f.p./화분으로 적용된 AZ 500 WG는 또한, 잎사귀 적용에 의해, 11.25㎎ f.p./화분으로 적용된 경우보다 M. majus에 대해 다소 높은 효능을 나타내었다.

[표 21] 제어 조건에서, M. majus 균주 Mm E11의 포자에 의한 접종 (dpi) 7일, 14일 및 19일 후, 밀 식물 cv. Bermude의 두 번째 잎의 감염 강도 평가

세 번째 밀 잎의 경우

AZ 500 WG는, 사용된 처리 방식 및 투여량과 상관없이, 미처리 대조군에 비하여 세 번째 잎집 조직에서 M. majus 균주 Mm E11의 진행을 지연시켰다 (표 22). 그러나, 처리 19일 이내에, 처리 사이에 약간의 효능 차이가 존재하였다. 따라서, 하이드로겔 비드에 의해, 18 또는 36㎎ f.p./화분의 투여량으로 또는 토양 관주에 의해 36㎎ f.p./화분으로 적용된 AZ 500 WG는, 이 화합물이 하이드로겔 비드에 의해, 9㎎ f.p./화분으로 또는 잎사귀 적용에 의해, 11.25㎎ f.p./화분으로 사용된 경우보다 다소 큰 효능을 나타내었다.

네 번째 밀 잎의 경우

AZ 500 WG는, 사용된 처리 방식 및 투여량과 상관없이, 미처리 대조군에 비하여 네 번째 잎집 조직에서 M. majus 균주 Mm E11의 진행을 지연시켰다 (표 23). 그러나, 처리 19일 이내에, 처리 사이에 약간의 효능 차이가 존재하였다. 따라서, 하이드로겔 비드에 의해, 18 또는 36㎎ f.p./화분의 투여량으로 또는 토양 관주에 의해 36㎎ f.p./화분으로 적용된 AZ 500 WG는, 이 화합물이 하이드로겔 비드에 의해, 9㎎ f.p./화분으로 또는 잎사귀 적용에 의해, 11.25㎎ f.p./화분으로 사용된 경우보다 다소 큰 효능을 나타내었다.

M. majus의 전체 AUDPC

하이드로겔 비드, 토양 관주, 및 잎사귀 적용에 의해 적용된 AZ 500 WG는, 시험된 투여량과 상관없이, 제어 조건에서, 밀 식물 cv. Bermudes의 4개의 잎에 대한 M. majus의 감염 진행을 현저하게 저하시켰다 (표 24). 그러나, 본 발명자들은, 전체 AUDPC에 따라, 이들 처리의 효능의 일부 차이를 인지하였다 (표 24). 하이드로겔 비드 또는 토양 관주에 의해, 36㎎ f.p./화분으로 AZ 500 WG가 적용된 후, 하이드로겔 비드에 의해, 9 또는 18㎎ f.p./화분으로 AZ 500 WG가 적용된 경우, 최고 효능이 관찰되었다. 잎사귀 적용에 의해 11.25㎎ f.p./화분으로 AZ 500 WG가 적용된 경우, 최소 효능이 관찰되었다.

뿌리 관찰

세 번째 관찰 (파종 49일 후) 후, 뿌리에 의한 비드 정착을 관찰하기 위해, 식물을 적출한 후, 주의하여 세척하였다. 전체적으로, 대부분의 뿌리는 비드 외부에서 생장한다.

[표 22] 제어 조건에서, M. majus 균주 Mm E11의 포자에 의한 접종 (dpi) 7일, 14일 및 19일 후, 밀 식물 cv. Bermude의 세 번째 잎의 감염 강도 평가

[표 23] 제어 조건에서, M. majus 균주 Mm E11의 포자에 의한 접종 (dpi) 7일, 14일 및 19일 후, 밀 식물 cv. Bermude의 네 번째 잎의 감염 강도 평가

[표 24] 제어 조건에서, 겨울 밀 cv. Bermuda 상의 M. majus의 전체 AUDPC 평가

^α전체 AUDPC = AUDPC 첫 번째 잎 + AUDPC 2번째 잎 + AUDPC 3번째 잎 + AUDPC 4번째 잎

^β처리 효능: 미처리 대조군 퍼센트

^χ값은 각각 6개의 식물의 4회 반복치 (화분)의 평균 +/- 표준 편차이다. 동일한 문자에 이어지는 열의 수는 Newman-Keuls 시험 (P ≤ 0.05)에 따라 현저히 다르지 않다.

화분 내의 6개의 식물의 뿌리가 매우 엉켜있고, 모두 함께 섞여 있어, 중첩된 덩어리를 형성하였기 때문에; 어떤 식물이 어떤 비드에 정착했는지를 결정하는 것은 불가능했다. 실제로, 몇몇 식물의 뿌리가 동일한 비드를 침투한 것으로 관찰되었으며, 일부 비드는 전혀 정착되지 않았다. 대조군 조건의 비드가 뿌리에 의해 약간 정착된 것으로 나타났으나, 상이한 조건 사이에 비드 정착의 평균 정도의 차이를 관찰할 수 없었다 (표 25).

[표 25] 제어 조건에서, 인큐베이션 49일 후, 겨울 밀 식물 cv. Bermude의 뿌리에 의한 하이드로겔 비드 정착의 시각적 평가

^α값은 화분당 6회 반복치의 평균 +/- 표준 편차이다.

^β값은 각각 6개의 식물의 4회 반복치 (화분)의 평균 +/- 표준 편차이다.

논의 및 결론

일부 밀 종자가 발아되지 않았으나, 시험 조건과 상관없이, 대부분의 식물은 파종 30일 후 잘 발육되었다. 토양 영양분의 부재하에, 식물을 파종하였으나, 상기와 같이 관찰되었다. 이러한 관찰은, 모든 하이드로겔 비드가 뿌리에 의해 정착되지 않았으나, 비드에 제공된 비료가 정상적인 식물 생장을 가능하게 하였다는 것을 시사한다.

토양 관주에 의해, 또는 비료를 포함하는 하이드로겔 비드 내의 아족시스트로빈의 첨가는 식물 생장에 영향을 미치지 않았다. 그러나, AZ 500 WG로 처리되거나 처리되지 않은 밀 식물의 일부 세 번째 또는 4번째 잎의 끝 부분에서, 약간의 황변이 관찰되었다. 이러한 결과는 약간의 식물 독성이 아족시스트로빈의 존재로 인한 것은 아니나, 하이드로겔 비드 내의 비료의 존재로 인한 것일 수 있다는 것을 시사한다.

이러한 결과는, 대부분의 뿌리가 하이드로겔 비드 내에서 생장하지 않았으나, 이들 비드 내의 AZ 500 WG의 혼입이 제어 조건에서 생장한 M. majus의 진행을 현저하게 저하시켰다는 것을 명백히 보여준다.

하이드로겔 비드에서, 36㎎ f.p./화분으로 사용된 AZ 500 WG에 의해 관찰된 방제 수준은, 이러한 제형화 생성물이 동일한 적용률 (36㎎ f.p./화분)로 토양 관주에 의해 적용된 경우에 관찰된 것에 필적하는 것이었다.

AZ 500 WG가 하이드로겔 비드 내에서 9 및 18㎎ f.p./화분의 작은 비율로 사용된 경우, 이러한 활성 성분은, 36㎎ f.p./화분으로 사용된 경우 보다, M. majus에 대해, 낮은 효능 수준을 나타내었다. 한편, 잎사귀 적용에 의해, 11.25㎎ f.p./화분의 비율로 적용된 AZ 500 WG는, AZ 500 WG가 하이드로겔 비드 내에서, 9㎎ f.p./화분으로 사용된 경우 보다 매우 낮은 효능 수준을 나타내었다.

실시예 10. 다양한 양의 농약, 비료 및 중합체를 가지는 유닛의 시연

목적

이 실시예의 목적은 농약, 비료 및 중합체의 다른 양을 가지는 유닛의 효과를 연구하는 것이다.

제1 세트의 유닛

표 26-32에 제시된 바와 같은 조성물을 가지는 비드 형태의 유닛을 제조한다. 비료 및 농약을 포함하는 농화학 영역은 비드의 내부 영역이다.

[표 26]

[표 27]

[표 28]

[표 29]

[표 30]

[표 31]

[표 32]

제2 세트의 유닛

실시예 2 및 4에 개시된 중합체를 이용하여, 0.05:1, 0.1:1, 0.15:1, 0.25:1, 및 0.32:1의 농화학 영역 대 뿌리 발육 영역 비율에 의해, 표 26-32에 제시된 농약 퍼센트 및 농약 중량 대 비료 중량 비율을 유지하는데 필요한 바와 같이, 비료, 중합체 및 농약의 양을 조정하여, 표 26-32에 개시된 비드를 또한 제조한다.

식물 생장 조건

제1 세트의 유닛을 헥타르당 500,000 유닛의 적용률로, 야외 소구역 20㎝ 깊이에 적용하였다. 표 26-32에 정의된 바와 같으나, 농약을 포함하지 않는 유닛을 헥타르당 500,000 유닛으로, 동일한 크기의 제2 야외 소구역의 동일한 깊이에 적용한다.

제2 세트의 유닛을, 제1 야외 소구역과 동일한 농약 적용률이 제공되는 다양한 적용률로, 제3 야외 소구역 20㎝ 깊이에 적용한다. 제2 세트의 유닛이나 농약을 포함하지 않는 것에 해당하는 유닛을 동일한 깊이 및 적용률로 제4 야외 소구역에 적용한다.

그 후, 해바라기를 2회의 소량 관개에 의해, 야외 소구역에서 생장시킨다. 제1 세트 및 제2 세트의 유닛에 포함된 것에 해당하는 농약을 표 26-32에 언급된 표준 적용률로 농약의 생성물 표지에 따라, 제2 및 제4 야외 소구역에 적용한다.

결과

제1 야외 소구역에서 생장한 식물 및 제2 야외 소구역에서 생장한 식물에서, 근사한 수준의 해충 방제가 나타난다. 그러나, 제1 야외 소구역에 적용된 각각의 농약의 총량은 제2 야외 소구역에 적용된 각각의 농약의 총량보다 소량이다.

제3 야외 소구역에서 생장한 식물 및 제4 야외 소구역에서 생장한 식물에서, 근사한 수준의 해충 방제가 나타난다. 그러나, 제3 야외 소구역에 적용된 각각의 농약의 총량은 제4 야외 소구역에 적용된 각각의 농약의 총량보다 소량이다.

결론

농약을 포함하는 유닛은, 전형적인 적용법을 사용하여 획득된 해충 방제 수준에 필적하는 해충 방제 수준을 제공한다.

실시예 11: 비료 및 다양한 투여량의 제초제를 포함하는 유닛의 연구

이 연구의 목적은 경작 토양에서 잡초 생장을 제어하는 것이다.

물질 및 방법

토양: Rehovot 모래 (높은 모래 분율, 낮은 OM, 낮은 EC, 낮은 CEC 및 높은 pH)로 채워진 10 리터 화분 (0.045㎡의 표면적).

농작물: 제초제 적용 후, 화분당 6개의 메이즈 식물 (선택성을 가지는 비료에 대한 높은 요구량).

잡초: 화분당 Solatium Nigrum의 30개의 종자.

제초제: 아트라진, 메소트리온. 둘 모두 뿌리에 의해, 초기에 섭취된다. 처리 토양에서 나오는 식물은 죽기 전에 탈색되거나 괴사된다. 제초제의 물리 화학적 특성:

*공급원: Pesticide Fate in the Environment: A Guide for Field Inspectors. 2011. William E. Gillespie. George F. Czapar, and Aaron G. Hager. Illinois State Water Survey.

[표 33] 처리 - 대조군 (제초제 무함유), 표준 (표준 투여량으로의 살포 및 혼입), 유닛 (표준, 2배 및 4배 투여량).

유닛 적용: 10개의 유닛은 화분당 1.5 g의 18-11-11 Osmocote 3-4 M을 포함한다. 7.5-10cm 깊이.

[표 33] 실험 설정:

관개: 소형 살포 분무기 - 매일.

농작물 발육 파라미터의 분석: 높이 및 새로운 생물질.

잡초 파라미터의 분석: 새로운 생물질, 크기 및 화분당 잡초에 의해 도포된 총 면적.

추적 실험 평가: 유닛으로의 뿌리의 침투 및 유닛 내의 잔여 제초제.

유리 수 (free water)에 잠긴 상태에서 시간 경과에 따라, 아트라진과 메소트리온의 확산 농도를 정량화하였다. 유닛 (각각 상기 표 참조)을 500cc 바이알 내에 배치하였다. 250cc의 DI 수를 첨가하였다. 바이알을 구멍이 뚫린 파라필름으로 도포한 후, 실온에 저장하였다. 24시간 후, 중합체에 의해 흡수되지 않은 유리 수를 배수한 후, 냉장실에 저장하였다. 동일한 용적의 DI 수를 상기 바이알에 재충전시켰다. 72 및 120시간 후, 이 단계를 반복하였다. 물 샘플 중의 아트라진 또는 메소트리온 농도를 LC_MS_MS로 분석한 후, 투여량을 계산하였다.

결과

시험 전과 후에, 유닛을 연구하였다. 새 유닛 및 사용된 유닛으로부터 AI (활성) 둘 모두의 유리 수로의 확산을 연구하였다. 물 중에 담긴 상태에서, 시간 경과에 따른 유닛 내의 아트라진 및 메소트리온 함량. 단지 미량 투여량의 아트라진 (최대 10%)이 5일 동안, 새로운 유닛으로부터 주변부로 방출되었다. 메소트리온 방출률은 그의 큰 수용성으로 인해, 2배 (최대 25%)이었다. 표 34 및 도 27a 및 27b를 참조한다.

[표 34]

농작물 선택성을 농작물 높이, 색깔 및 최종 새로운 생물질에 의해, 모니터링하였다. 메이즈는 모든 투여량의 아트라진 및 표준 투여량의 메소트리온에 대해 선택성인 것으로 밝혀졌다. 2배 및 4배 투여량의 메소트리온에 노출된 식물은 황변되었고, 다소 작았으나 (4배의 경우만), 새로운 생물질에서는 차이가 발견되지 않았다. 도 28a-28c를 참조한다.

잡초 발육 및 박멸률을 시간 경과에 따라 모니터링하였다. 모든 처리에서, 잡초 발아율은 유사한 것으로 밝혀졌다. 손상된 봉오리는 DAP 13에 기록하였으며, 시험 종료시까지 지속된 처리 사이에 이미 상당한 차이가 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 처음 2주가 유효/관련 기간이라는 것을 의미한다. 잡초 크기, 도포율 및 최종 중량을 수확시에 측정하였다. 도 29a-29e를 참조한다. 메이즈 및 solanum 뿌리 둘 모두가 모든 처리의 유닛 내에서, 침투 및 발육하였다.

요약

조합된 비료 및 제초제를 포함하는 유닛을 토양 표면 상의 통상의 살포 실행 방법과 관련된 잡초 발아 및 발육을 제어하는 그 효능에 대해 평가하였다. 2개의 제초제를 연구하였다: 아트라진 및 메소트리온 둘 모두는, 건조 전에, 탈색 또는 괴사되는 처리 식물의 뿌리에 의해 초기에 섭취된다. 두 실행 방법 모두에서, 동일한 양이 적용되었다. 유닛을 이용하여, 1/2 및 2배 투여량을 또한 시험하였다. 상기 제초제에 대한 그의 고유 선택성으로 인해, 메이즈는 상업적 농작물로서 기능하였다. Solanum Nigrum이 표적 잡초로서 기능하였다. Solanum 수, 외형 및 농작물 선택성을 식재/살포 후, 시간 경과에 따라 평가하였다. 단지 미량 투여량 (최대 10%)의 아트라진 및 소량 투여량 (최대 25%)의 메소트리온이 5일 후, 유닛으로부터 유리 수로 확산되었다.

메이즈는 모든 적용률에서, 아트라진에 의해 부정적인 영향을 받지 않았으며, 메소트리온의 2배 및 4배 비율에서, 일부 부정적인 효과 (황변)가 뚜렷하였다. 잡초의 발아율은 모든 처리에서 유사하였다. 그러나, 제초제에 노출된 잡초 봉오리의 손상 수준의 차이는 13일 후, 뚜렸하였다. 시험 종료시까지, 이러한 차이는 지속되었다. 한편, 아트라진의 경우, 유닛과 살포 실행 방법 사이에, 차이가 측정되지 않았으나, 메소트리온의 경우, 아마도, 그의 높은 침출 가능성으로 인해, 살포 과정 동안, 유닛의 상당한 이점이 측정되었다.

결론

1. 상기 유닛은 제초제 살포와 관련된 건강 및 환경상의 부정적 효과를 회피하면서, 경작지의 잡초 생장을 제어하는 것으로 밝혀졌다.

2. 상기 유닛은 AI 내부에 보유되고, 따라서, 침출로 인한 손실 가능성을 제거하는 것으로 판명되었다. 이는 시간 경과시, 그의 효력을 지속시킨다는 것을 의미한다.

3. 메소트리온의 경우, 1/2 적용률이 전체 살포율 보다 더욱 효과적이었다.

실시예 12: 살진균제 및 다양한 양의 비료를 포함하는 유닛의 연구

배경기술

유닛 내의 뿌리 발육은 주로 뿌리 발육 영역 (예를 들어, 하이드로겔) 내의 비료 농도에 의존적이다. 농약과 비료가 조합된 경우, 작은 수용성, 적은 mg/L 규모 및 긴 반감기로 인해, 뿌리 발육 영역 내에 잔류할 것으로 예상된다. 뿌리 발육 영역 내부의 증가된 뿌리 밀도는 아족시스트로빈과 같이, 뿌리에 의해 잘 흡수되는 것으로 알려진 농약의 섭취를 향상시킬 것이다.

목적: 환원 비료의 연구

물질 및 방법

토양: 적갈색 모래 (높은 모래 분율, 낮은 OM, 낮은 EC, 낮은 CEC 및 높은 pH).

농작물: 고추, 화분당 2개의 식물.

살진균제: 아족시스트로빈. 수용성-6 mg/L. Log (Koc)-2.69. DT₅₀-100-150일.

유닛 적용률: 화분당 12개의 유닛.

비료 유형:18-11-11 Osmocote 3-4 M.

[표 35] 처리: 대조군 (비료 무함유), 유닛 (전체, 1/2, 1/4, 1/10 비료 투여량).

식재/수확 일: (47일). 수확 후, 모든 처리의 유닛 샘플을 주의하여 적출한 후, 뿌리 침투 및 총 뿌리 길이에 대해, 정량화하였다. 각 샘플의 중앙의 중심부를 잘라내어, 뿌리 함량에 대해, 분석했다. 수직축과 수평축 둘 모두에서의 뿌리 수와 총 용적을 사용하여, 단일 유닛 내에서의 총 뿌리 길이를 예측했다. 각 식물의 총 잎 생물질을 정량 실험실에서 아족시스트로빈 함량으로 분석하였다 (Bactochem, Israel).

결과:

고추 식물의 새로운 생물질과 질소 (N) 함량은 비료 적용률과 강력한 상관 관계가 있었다. 100% 및 50% 비료 비율의 새로운 생물질은, 충분한 비료를 의미하는 것으로서, 짧은 시험 시간 (47일)으로 인해, 차이가 없었다. 그러나, 비율이 작을 수록, 더 작은 식물이 생성되었다. 유사하게, 100% 및 50% 처리의 N 함량은 크고 충분하였으며, 더 작은 비율은 동일한 더 작은 값을 가졌다. 도 30a-30b를 참조한다.

유닛 내의 고추 식물의 뿌리 생장은 비료 함량에 의해 영향을 받았다. 중심부 내의 뿌리 밀도 및 완전한 유닛의 사진은 각 비료의 적용률에서의 뿌리 밀도를 입증하였다. 비료가 존재하지 않는 뿌리 발육 영역 내의 경우, 단지 소수의 뿌리가 관찰되었다. 10% 처리의 경우, 더 큰 값이 관찰되었다. 25%, 50% 및 100% 처리의 경우, 매우 밀집된 뿌리 군이 뿌리 생장 영역을 점령하였다. 샘플링된 중심부 내 총 뿌리 길이의 전체 12개의 유닛으로의 외삽은 고 비료 적용률 처리에서 약 200m를 생성시키며, 10% 처리의 경우, 130m, 비료를 포함하지 않는 유닛의 경우에는, 단지 11m를 생성시켰다. 도 31-32를 참조한다. 잎의 아족시스트로빈 함량은, 뿌리로부터의 유입과 식물 조직 내 생분해에 의존적인 동역학적 과정이다. 잎의 아족시스트로빈 농도와 DAP 47의 비료 함량 간에 역 상관 관계가 밝혀졌다. 충분히 비료가 제공된 것과 비료가 제공되지 않은 것 사이의 농도 차이는 5배이었다. 식물 잎의 총 아족시스트로빈 함량은, 더 작은 함량이 측정되는 경우인 충분히 비료가 제공된 식물을 제외하고, 모든 처리에서, 유사하였다. 도 33a-33b를 참조한다.

토양을 통한 아족시스트로빈 적용을 배합 과정(registration process)의 일부로서 연구하였다. 고추 잎의 농도를 적용시로부터 시간이 경과함에 따라 측정하였다. 잎의 유사한 아족시스트로빈 농도가 상업적 시험 및 현재의 시험 (ppm의 1/10) 둘 모두에서 밝혀졌다. 28 DAP에서 상업용 잎에서 잔여물이 발견되지 않았으나, 47 DAP에서 유닛 잎에서 유효 농도가 발견되었다. 이러한 현저한 차이는 현재의 적용 실행 방법에 비해서, 장기간 동안 식물 방제에 대한 유닛의 잠재력 정보를 제공할 수 있다. 도 34를 참조한다.

요약

유닛 내의 비료 함량은 뿌리 생장 영역에서의 뿌리 발육 및 총 뿌리 길이에 대해강력한 상관관계가 존재하였다. 이러한 상관관계에도 불구하고, 고추 식물 잎의 아족시스트로빈 함량은 근사하였으며, 이는 뿌리로부터의 아족시스트로빈 유입 및/또는 식물 조직 내의 생분해가 뿌리 형태에 의해 영향을 받았다는 것을 시사한다. 아족시스트로빈 유효 농도는 상업적 식물 19일 후, 유닛 처리 식물에서 발견되었다.

결론

1. 비료 함량은 뿌리 생장 영역 (예를 들어, 하이드로겔) 내의 뿌리 생장에 대한 중요한 파라미터이다.

2. 비료 함량에 상관없이, 아족시스트로빈은 모든 식물에 의해 섭취되었다.

3. 상기 유닛은 현재의 실행 방법에 비해서, 장기간 동안 식물을 방제할 수 있는 잠재력을 가진다.

논의

본 명세서에서, 그 전문이 참조로서 포함되는 PCT 국제 출원 PCT/IB2014/001 194는 식물의 뿌리에 농화학 물질을 효과적으로 전달하기 위한 조성물 및 방법을 개시하고 있다. 본 명세서에서 개시되는 본 발명 상의 본 발명의 개선은 부분적으로, 소량의 농약에 의해 제형화된 비료 유닛이, 전형적인 잎사귀 및/또는 토양 처리를 이용하여, 획득된 해충 방제 수준에 필적하고, 일부 경우, 그보다 월등한 해충 방제 수준을 제공할 수 있다.

본 발명의 유닛에 의해 형성되는 인위적 환경은 상기 유닛 내의 뿌리 생장 및 발육을 촉진하고, 효과적인 영양분 및 농약 (존재하는 경우) 섭취를 증대 및 촉진시킨다. 따라서, 본 발명의 유닛을 사용하여, 비료가 제공된 식물은 전형적인 방법에 의해 비료가 제공된 농작물보다 더 빠르게 생장할 수 있고/거나 더 큰 수율을 생성시킬 수 있으며, 농약을 포함하는 유닛을 사용하는 경우, 통상의 처리에 의한 적절한 농약 적용에 대한 필요성이 회피된다. 본 명세서의 데이터는, 본 발명의 유닛을 사용하는 경우 필요한 농약의 총량이 전형적인 잎사귀 및/또는 토양 처리를 사용하는 경우, 해충 방제를 획득하는데 필요한 농약의 양에 비해서, 감소된다는 것을 보여준다. 예상밖으로, 본 발명의 유닛을 사용하는 경우 필요한 농약의 양이 전형적인 적용 방법을 사용하는 경우 필요한 농약의 양에 비해서 50% 이상 감소될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

살충제에 의해 제형화된 본 발명의 유닛은 식물 수관 (plant canopy) 및/또는 뿌리에 대한 곤충에 의한 피해를 제어 및/또는 방제하는데, 사용될 수 있다. 식물 뿌리에 의해 섭취되어, 식물 내부에서, 식물의 지상 및/또는 지하 부분으로 이동되는 침투성 살충제를 사용함으로써, 본 발명의 유닛은 다양한 곤충, 예를 들어 진딧물 및 흡즙성 해충 (sucking pest)의 방제를 제공하는데 사용될 수 있다.

살진균제에 의해 제형화된 본 발명의 유닛은 박테리아 및/또는 균류에 의한 질병을 방제 및/또는 제어하는데 사용될 수 있다. 식물 뿌리에 의해 섭취되어, 식물 내에서 이동되는 침투성 살진균제를 사용함으로써, 본 발명의 유닛은 다양한 균류, 예를 들어 Powdery Mildew, Fusarium의 방제를 제공하는데 사용될 수 있다.

살선충제에 의해 제형화된 본 발명의 유닛은 토양 살선충제의 제어 및/또는 방제에 사용될 수 있다. 살선충제/살진균제/살충제를 포함하는 유닛은 선충류, 피시움 (pythium) 및 진딧물을 포함한 해충의 방제를 제공하기 위해, 제어 방식에 의해, 주위 토양으로 활성 성분을 방출하도록, 제형화될 수 있다.

제초제를 포함하는 유닛은 농작물 식물 주위에 생장한 잡초를 제어하는데 사용될 수 있다. 제초제 포함 유닛은, 자연적으로 내성이거나, GM 방법에 의해 내성을 가지도록 제조된 것인지 여부에 상관없이, 제초제에 내성인 농작물에 사용될 수 있다. 농작물 및 잡초 뿌리 둘 모두 상기 유닛 내로 생장하며, 상기 유닛으로부터 영양분 및 제초제를 흡수하나, 단지 잡초만이 제초제에 의해 부정적인 영향을 받을 것이다.

현 기술 및 실행 방법에 비해 유리하고 고유한 본 발명의 측면에는, 이로 제한되는 것은 아니나 하기의 것이 포함된다:

보편성 - 본 발명의 실시형태는 토양, 농작물 및 날씨의 시간적 및 공간적 변화에 의존적이지 않다. 본 발명의 유닛은 뿌리 활성 및 제어된 화학적 이용 가능성에 최적인 소정의 화학적 특성 (예를 들어, 확산, pH, 활성, 습기, 기계적 저항성 및 온도)을 제공한다.

간편성 - 본 발명의 실시형태는 통상의 장치를 사용한 단일 적용에 관한 것이다. 식물에 필요한 모든 투입물 (예 : 영양분, 식물 방제 제품 및 물)은 본 발명의 유닛에 의해 제공될 수 있다. 제어 방출 메커니즘은 시간 경과에 따라 방출 속도를 제어하여, 표적 해충, 예를 들어 곤충, 질병 또는 잡초의 제어를 위해, 관련 활성 성분의 안정적인 방출을 가능하게 한다.

경제 - 본 발명의 실시형태는 농부의 노동 및 농약 투입물 (비료 및 농약 및 에너지)의 양을 절감시킨다. 본 발명의 유닛은 표준 적용 방법에 필적하거나 또는 그보다 양호한 효능을 제공한다.

지속 가능성- 본 발명의 실시형태는 농약의 침출, 유출 및 휘발의 결과로서의 오염으로부터 환경 (수체 (water body) 및 대기)을 보호한다. 뿌리 발육 영역은 빈번한 강수 또는 관개 사건에 의해 발생하는 침출로 인한 뿌리 영역 아래로의 식물 방제 제품, 비료 및 기타 농약의 직접적 침출을 제거한다.

안전성 - 본 발명의 실시형태는 농부에 의한 비료 및 농약의 취급 및 그에 대한 노출을 감소시킴으로써, 농부를 보호한다.

규제 승인 - 본 발명의 실시형태는 통상의 농약 적용 방법에 비해서 감소된 양의 농약을 사용하며, 본 발명에 따라 제형화된 비료 및 농약의 규제 승인 가능성을 증가시킨다.

참조

Drew M.C., 1997. Oxygen deficiency and root metabolism: Injury and acclimation under hypoxia and anoxia. ANNUAL REVIEW OF PLANT PHYSIOLOGY AND PLANT MOLECULAR BIOLOGY Volume: 48 Pages: 223-250.

Habarurema and Steiner, 1997. Soil suitability classification by farmers in southern Rwanda. Geoderma Volume 75, Issues 1-2, Pages 75-87

Hopkins H.T., 1950. Growth and nutrient accumulation as controlled by oxygen supply to plant roots. Plant Physiology, 25(2): 193-209.

Nicholson S.E. and Farrar T.J., 1994. The influence of soil type on the relationships between NDVI, rainfall, and soil moisture in semiarid Botswana. I. NDVI response to rainfall. Remote Sensing of Environment Volume 50, Issue 2, Pages 107-120

Shaviv A., Mikkelsen R. L. 1993. Controlled-release fertilizers to increase efficiency of nutrient use and minimize environmental degradation - A review. Fert. Res. 35, 1-12.

Puntener W., 1981. Manual for field trials in plant protection second edition. Agricultural Division, Ciba-Geigy Limited.

Claims

i) 하나 이상의 뿌리 발육 영역;
ii) 임의로, 하나 이상의 농화학 영역(agrochemical); 및
iii) 농약(pesticide)
을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서,
상기 뿌리 발육 영역이 팽윤(swelling)되는 경우, 상기 농화학 영역이 적어도 하나의 농화학 물질을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고;
상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 20:1이거나, 상기 유닛의 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛.
제1항에 있어서, 농화학 영역을 포함하지 않는 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서, 비료를 포함하지 않는 유닛.
제1항에 있어서, 하나 이상의 농화학 영역을 포함하며, 상기 하나 이상의 농화학 영역이 비료를 포함하는 것인 유닛.
제4항에 있어서, 하나 이상의 농화학 영역이 비료를 포함하며, 농약 대 비료의 중량비가 적어도 6x10^-3:1인 유닛.
제1항에 있어서,
i) 하나 이상의 뿌리 발육 영역,
ii) 비료를 포함하는 하나 이상의 농화학 영역, 및
iii) 농약
을 포함하며,
상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 상기 비료를 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고;
상기 건조 유닛의 농약의 총량이 상기 유닛의 총 중량의 0.0004% 내지 0.5%이거나, 상기 유닛의 농약 대 비료의 중량비가 5x10^-6:1 내지 6x10^-3:1이거나, 상기 유닛의 농약의 총량이 50㎎ 미만이고,
상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 0.32:1이거나, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 유닛의 농약의 총량이 상기 유닛의 총 중량의 0.0004% 내지 05%인 유닛.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 유닛의 농약의 총량이 상기 유닛의 총 중량의 0.01% 내지 0.05%, 0.0005% 내지 0.1%, 0.01% 내지 0.05%, 또는 0.01% 내지 0.3%인 유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조 유닛의 농약의 총량이 상기 건조 유닛의 총 중량의 0.0004% 내지 20%, 0.01% 내지 20%, 0.05% 내지 10%, 또는 0.1% 내지 1%인 유닛.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛의 농약 대 비료의 중량비가 5x10^-6:1 내지 6x10^-3:1인 유닛.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛의 농약 대 비료의 중량비가 4.6x10^-4:1인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 농약 대 비료의 중량비가 6x10^-3:1 내지 1:1, 1x10^-2:1, 또는 0.1:1 내지 1:1인 유닛.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 농화학 영역을 포함하며, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 10:1, 0.1:1 내지 10:1, 또는 0.5:1 내지 5:1인 유닛.
제1항 내지 제1항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛의 농약의 총량이 50㎎ 미만인 유닛.
제14항에 있어서, 상기 유닛의 농약의 총량이 0.01㎎ 내지 0.1㎎, 0.1 내지 1㎎, 1㎎ 내지 5㎎, 5㎎ 내지 10㎎, 10㎎ 내지 15㎎, 15㎎ 내지 20㎎, 20㎎ 내지 25㎎, 25㎎ 내지 30㎎, 30㎎ 내지 35㎎, 35㎎ 내지 40㎎, 40㎎ 내지 45㎎, 또는 45㎎ 내지 50㎎ 미만인 유닛.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농약이 하나 이상의 농화학 영역에 존재하는 것인 유닛.
제16항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 농약을 포함하는 농화학 영역이 상기 농약을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되는 것인 유닛.
제1항 또는 제4항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비료 및 상기 농약이 하나 이상의 농화학 영역에 함께 존재하는 것인 유닛.
제1항 또는 제4항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비료 및 상기 농약이 각각 다른 농화학 영역에 존재하는 것인 유닛.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농약이 하나 이상의 뿌리 발육 영역 전체 및 농화학 영역 외부에 분산되는 것인 유닛.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농약이 살충제, 살진균제, 살선충제 또는 제초제인 유닛.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농약이 플루엔설폰, 프로파모카브, 플루톨라닐, 플루디옥소닐, 아바멕틴, 플루오피람 또는 옥사밀인 토양 해충 및 병원체용 농약인 유닛.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농약이 이미다클로프리드 또는 아족시스트로빈인 유닛.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 농약을 포함하는 유닛.
제24항에 있어서, 상기 2개 이상의 농약 중 적어도 2개가 적어도 하나의 농화학 영역에 함께 존재하는 것인 유닛.
제24항에 있어서, 상기 2개 이상의 농약 중 적어도 2개가 각각 다른 농화학 영역에 존재하는 것인 유닛.
제24항에 있어서, 상기 2개 이상의 농약 중 적어도 하나가 하나 이상의 뿌리 발육 영역 전체 및 농화학 영역 외부에 분산되는 것인 유닛.
제4항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 비료를 포함하는 것인 유닛.
제28항에 있어서, 상기 2개 이상의 비료 중 적어도 2개가 적어도 하나의 농화학 영역에 함께 존재하는 것인 유닛.
제28항에 있어서, 상기 2개 이상의 비료 중 적어도 2개가 각각 다른 농화학 영역에 존재하는 것인 유닛.
제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개 이상의 비료 중 적어도 하나가, 상기 유닛이 팽윤되는 경우, 1주 미만의 기간에 걸쳐, 그 내부에 포함된 비료를 방출하도록 제형화된 농화학 영역에 존재하는 것인 유닛.
제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 처음으로 팽윤되기 전에, 상기 뿌리 발육 영역이 비료 또는 농약을 포함하지 않는 것인 유닛.
제1항 또는 제4항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 처음으로 팽윤되기 전에, 상기 뿌리 발육 영역이 비료, 농약 또는 비료 및 농약을 포함하는 것인 유닛.
제1항 또는 제4항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 중량비가 0.05:1 내지 0.32:1인 유닛.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 농화학 영역을 포함하며, 건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 건조 중량비가 0.05:1 내지 10:1, 0.1:1 내지 10:1, 또는 0.5:1 내지 5:1인 유닛.
i) 하나 이상의 뿌리 발육 영역, 및
ii) 적어도 하나의 농화학 물질을 포함하는 하나 이상의 농화학 영역
을 포함하는, 농화학 물질을 식물의 뿌리에 전달하기 위한 유닛으로서,
상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역이 적어도 하나의 농화학 물질을 제어 방출 방식으로 상기 뿌리 발육 영역으로 방출하도록 제형화되고,
건조 유닛의 상기 뿌리 발육 영역 대 상기 농화학 영역의 중량비가 0.12:1, 0.14:1, 또는 0.21:1인 유닛.
제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 0.2 mL인, 유닛.
제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 완전히 팽윤되는 경우, 상기 유닛의 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적이 적어도 2 mL인 유닛.
제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 1%-100% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 용적이, 0.5㎜의 직경을 가지는 뿌리의 적어도 10㎜를 포함하기에 충분히 큰 것인 유닛.
제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 0.1 g 내지 20 g의 건조 중량을 가지는 것인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛의 농화학 영역의 총 중량이 0.05 내지 5 g인 유닛.
제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 원통, 다면체, 정육면체, 원반 또는 구체의 형태인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농화학 영역 및 상기 뿌리 발육 영역이 인접된 것인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛의 표면이 상기 뿌리 발육 영역 및 상기 농화학 영역 둘 모두에 의해 형성되도록, 상기 농화학 영역이 상기 뿌리 발육 영역 내에 부분적으로 포함되는 것인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 내부 영역을 둘러싸는 외부 영역을 포함하는 비드이고, 상기 뿌리 발육 영역이 상기 외부 영역을 형성하고, 상기 농화학 영역이 상기 내부 영역을 형성하는 것인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 하나의 뿌리 발육 영역 및 하나의 농화학 영역을 포함하는 것인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 하나 초과의 농화학 영역을 포함하는 것인 유닛.
제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 고 흡수성 중합체 (SAP)를 포함하는 것인 유닛.
제48항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 물에서 그 중량의 적어도 약 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500 또는 1000배 흡수할 수 있는 것인 유닛.
제1항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역이, 적어도 약 6 mg/L의 용존 산소가 상기 뿌리 발육 영역에 유지되도록, 산소에 대해 투과성인 유닛.
제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 완전히 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤된 알긴산염 또는 팽윤된 반-합성 CMC의 적어도 약 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100%만큼 산소에 대해 투과성인 유닛.
제1항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 에어로겔, 하이드로겔 또는 오가노겔을 포함하고, 상기 하이드로겔이 임의로 히드록실에틸 아크릴아미드를 포함하는 것인 유닛.
제1항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 중합체, 다공성 무기 물질, 다공성 유기 물질 또는 그의 임의의 조합을 추가로 포함하는 것인 유닛.
제1항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 식물의 뿌리가 상기 뿌리 발육 영역 내에서 생장할 수 있으며, 상기 식물이 임의로 농작물인 유닛.
제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 약 1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 1-50% 또는 5-50% 팽윤되는 경우, 상기 뿌리 발육 영역의 총 중량이 상기 농화학 영역보다 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100배 또는 100배 초과인 유닛.
제1항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 뿌리 발육 영역이 합성 하이드로겔, 천연 탄수화물 하이드로겔, 펙틴 또는 단백질 하이드로겔, 천연 고흡수성 중합체 (SAP), 폴리-슈가 SAP, 반-합성 SAP, 완전-합성 SAP 또는 그의 임의의 조합 또는 그의 임의의 조합을 포함하고, 상기 뿌리 발육 영역이, 상기 뿌리 발육 영역의 산소 양을 증가시키는 적어도 하나의 산소 캐리어를 임의로 포함하는 것인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농화학 영역이 유기 중합체, 천연 중합체 또는 무기 중합체 또는 그의 임의의 조합를 포함하는 것인 유닛.
제1항 또는 제3항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 농화학 영역이 코팅 시스템에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 코팅되며, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 코팅 시스템이 임의로 상기 뿌리 발육 영역으로 용해되고, 상기 코팅 시스템이 임의로, 달리는 상기 유닛의 표면상에 존재하며, 상기 농화학 영역의 적어도 하나의 농화학 물질에 불투과성인, 상기 농화학 영역의 모든 표면을 도포하는 것인 유닛.
제58항에 있어서, 상기 코팅 시스템이, 상기 뿌리 발육 영역이 팽윤되는 경우, 상기 농화학 영역의 적어도 하나의 농화학 물질이 상기 뿌리 발육 영역으로 용해되는 속도를 지연시키는 것인 유닛.
식물을 생장시키는 방법으로서, 제1항 내지 제60항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 유닛을 식물이 생장하는 매질(medium)에 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
농화학 물질에 의해 야기되는 환경 피해를 감소시키는 방법으로서, 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 유닛을 식물의 매질에 첨가함으로써, 농화학 물질을 식물의 뿌리로 전달하는 단계를 포함하는 방법.
식물의 뿌리 영역 내에 소정의 화학적 특성의 인위적 영역을 생성시키는 방법으로서,
i) 상기 식물의 뿌리 영역의 매질에 하나 이상의 유닛을 첨가하는 단계; 또는
ii) 상기 식물이 생장할 것으로 예상되는 매질의 예상 뿌리 영역에 하나 이상의 유닛을 첨가하는 단계를 포함하며,
상기 하나 이상의 유닛 중 적어도 하나가 제1항 내지 제61항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은 것인 방법.
식물에 비료를 제공하는 방법으로서, 제1항 또는 제4항 내지 제61항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 유닛을 상기 식물이 생장하는 매질에 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
해충으로부터 식물을 방제하는 방법으로서, 제1항 내지 제61항 중 어느 한 항의 적어도 하나의 유닛을 상기 식물이 생장하는 매질에 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
제64항에 있어서, 상기 매질에 첨가되는 유닛 전체에 포함되는 농약의 양이, 잎사귀 살포, 토양 관주 (soil drenching), 지상 분포 또는 토양 살포에 의해 농약을 적용하는 경우, 동일한 수준의 해충 방제를 달성하는데 필요한 농약의 양보다 실질적으로 더 적은 것인 방법.
제63항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 매질의 헥타르당 300,000 내지 700,000개의 유닛이 첨가되는 것인 방법.
제63항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 1.5 g의 비료를 포함하고, 매질의 헥타르당 500,000개의 유닛이 첨가되는 것인 방법.
제63항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유닛이 토양 해충 및 병원체용 농약을 포함하고, 매질의 헥타르당 첨가되는 유닛의 수가 100 내지 3000 g의 토양 해충 및 병원체용 농약을 포함하는 것인 방법.
제63항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 4 내지 20개의 유닛이 식물당 매질에 첨가되는 것인 방법.