特許 6663546 人工土壌の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6663546

(24)【登録日】2020年2月18日

(45)【発行日】2020年3月11日

(54)【発明の名称】人工土壌の製造方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 24/12 20180101AFI20200227BHJP

   A01G 24/20 20180101ALI20200227BHJP

【ＦＩ】

   A01G24/12

   A01G24/20

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-571366(P2019-571366)

(86)(22)【出願日】2019年8月6日

(86)【国際出願番号】JP2019030881

【審査請求日】2019年12月23日

(31)【優先権主張番号】特願2018-150695(P2018-150695)

(32)【優先日】2018年8月9日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】501087434

【氏名又は名称】泉 貴之

(74)【代理人】

【識別番号】110002136

【氏名又は名称】特許業務法人たかはし国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】泉 貴之

【審査官】 坂田 誠

(56)【参考文献】

【文献】 特開平６−２４８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−８６８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３６９８４１６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００７−１８５５６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９００８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ０１Ｇ ２４／００ − ２４／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

粉砕砂を主原料とし、該粉砕砂を、乾燥土、植物残渣、油かす、貝殻粉砕物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみと混合し、酵素、ミネラル及び食塩を含有する処理水溶液の存在下で撹拌することで醗酵処理することを特徴とする人工土壌の製造方法。

【請求項2】

少なくとも一部の時間帯において、空気を送り込みながら醗酵処理する請求項１に記載の人工土壌の製造方法。

【請求項3】

醗酵槽に、粉砕砂、乾燥土、植物残渣、油かす、貝殻粉砕物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみを投入し、上記処理水溶液の存在下で撹拌し醗酵処理することで醗酵物を得る工程（Ａ）、並びに、
醗酵槽に、醗酵物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみを投入し、上記処理水溶液の存在下で撹拌し醗酵処理する工程（Ｂ）
を有する請求項１又は請求項２に記載の人工土壌の製造方法。

【請求項4】

上記工程（Ｂ）を、３回以上３０回以下繰り返し実施する請求項３に記載の人工土壌の製造方法。

【請求項5】

上記醗酵槽が醗酵レーンであり、上記工程（Ａ）及びそれぞれの上記工程（Ｂ）が、それぞれ別の醗酵レーンにて行われる請求項３又は請求項４に記載の人工土壌の製造方法。

【請求項6】

上記人工土壌が、腐植を１質量％以上含有するものである請求項１ないし請求項５の何れかの請求項に記載の人工土壌の製造方法。

【請求項7】

上記粉砕砂の平均粒径が３μｍ以上１５μｍ以下である請求項１ないし請求項６の何れかの請求項に記載の人工土壌の製造方法。

【請求項8】

上記人工土壌の原料の固形分のうち、上記粉砕砂の占める割合が１質量％以上９０質量％以下である請求項１ないし請求項７の何れかの請求項に記載の人工土壌の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工土壌の製造方法に関し、更に詳しくは、砂を主原料とした人工土壌の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

土（土壌）は、植物の生育には欠かせないものであり、天然に存在する土壌だけでなく、人工的に作製された土壌も利用されている。人工土壌の原料としては、本来使用されることのない無価物を原料とするのが、望ましいことである。
廃棄物等の無価物を原料として、植物の生育に有用な土壌を製造する技術が種々提案されている。以下にかかる技術の例を挙げる。

【0003】

特許文献１には、腐植化が進行していない未熟なバーク堆肥、おがくず、稲わら、もみ殻、脱水ケーキ等の有機質資材を、極強酸性資材に所定時間浸透させることを特徴とする人工腐植土の製造方法が記載されている。

【0004】

特許文献２には、浄水場や湖沼等で生じる汚泥を脱水処理した脱水汚泥を原料とした育苗培土の製造方法が記載されている。

【0005】

特許文献３には、化学繊維と非イオン界面活性剤を含有し、浸透性に優れた人工培養土が記載されている。

【0006】

特許文献４には、建物解体時に生じるコンクリートガラと、酸性成分を含む土を混合してなる植栽用土が記載されている。

【0007】

特許文献５には、廃棄用ロックウールを焼成して粒状の焼成発泡体に再処理する人工培土の製造方法が記載されている。

【0008】

特許文献６には、天然土の粘土・シルトに代る細粒分として、各産業や一般家庭等から排出される一定粒径以下の汚泥を使用し、天然土の砂・レキに代る粗粒分として、各産業や一般家庭等から排出される一定粒径以下のチップ等を使用した人工土壌が記載されている。

【0009】

特許文献７には、生ゴミ、下水汚泥、家畜糞尿等を、セルロース系廃材や木質系廃材と混合して醗酵させて得られたコンポストを含む人工培土が記載されている。

【0010】

特許文献８には、生ゴミ、屎尿汚泥、終末汚泥、動物糞尿の原料に菌類を混入して混合物を形成し、菌類の活動を活発化させながら混合物を培養土に改質する方法が記載されている。

【0011】

しかしながら、上記した技術は何れも、世界各地に存在する砂漠地帯等の砂を主原料として用いたものではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１０−１４８３９８号公報

【特許文献2】特開平７−２６４９３３号公報

【特許文献3】特開２００８−０９２９５５号公報

【特許文献4】特開２００３−１２５６４５号公報

【特許文献5】特開平９−０２３７４３号公報

【特許文献6】特開平９−１８２５２６号公報

【特許文献7】特開２００２−３００８１３号公報

【特許文献8】特開２００２−０４５０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、砂漠地帯等に大量に存在し、利用価値の無い砂を主原料として、植物の生育に有用な人工土壌を製造する方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、砂をある程度の大きさにまで粉砕したもの（粉砕砂）を、乾燥土、植物残渣、油かす、貝殻粉砕物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿、生ごみ等と混合し、特定の処理水溶液の存在下で、醗酵処理することにより、砂を主原料とした人工土壌を作製することができることを見出して、本発明を完成するに至った。

【0015】

すなわち、本発明は、粉砕砂を主原料とし、該粉砕砂を、乾燥土、植物残渣、油かす、貝殻粉砕物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみと混合し、酵素、ミネラル及び食塩を含有する処理水溶液の存在下で撹拌することで醗酵処理することを特徴とする人工土壌の製造方法を提供するものである。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、砂漠地帯等に大量に存在し、利用価値の無い砂を主原料として、植物の生育に有用な人工土壌を製造する方法を提供することができる。このため、砂漠の緑化等に資することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明を実施した人工土壌の製造方法の一例を示す模式図である。

【図2】実施例１で人工土壌の原料として使用した粉砕砂の粒度分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。

【0019】

本発明は、粉砕砂を主原料とし、該粉砕砂を、乾燥土、植物残渣、油かす、貝殻粉砕物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみと混合し、酵素、ミネラル及び食塩を含有する処理水溶液の存在下で撹拌することで醗酵処理することを特徴とする人工土壌の製造方法に関する。

【0020】

＜粉砕砂＞
本発明により製造される人工土壌の主原料は、粉砕砂である。砂は、砂漠等に大量に存在し、有効な利用方法が特に無い。本発明では、そのような砂を、土壌の主原料として（添加物ではなく）使用するものである。

【0021】

砂は、世界各地に存在する砂漠等で採取され、通常、自然界で採取される砂の粒径は、６２．５μｍ〜２０００μｍ（２ｍｍ）程度であり、そのままでは、粒径が大きく、原料とするには適さない。
本発明においては、公知の微粉砕システム等を使用して、自然界から採取した砂を粉砕した粉砕砂を、人工土壌の主原料として使用する。

【0022】

本発明の人工土壌の製造方法において、原料として使用する粉砕砂の平均粒径は、１μｍ以上であることがより好ましく、２μｍ以上であることが更に好ましく、３μｍ以上であることが特に好ましい。また、５０μｍ以下であることが好ましく、３０μｍ以下であることがより好ましく、１５μｍ以下であることが特に好ましい。
上記範囲内であると、醗酵が効率よく進み、植物の生育に適した土壌を製造しやすい。
なお、本明細書において、「平均粒径」とは、「体積平均粒径」を意味する。

【0023】

本発明によって製造される人工土壌の原料の固形分のうち、上記粉砕砂の占める割合は、１質量％以上であることが好ましく、３質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることが更に好ましく、１０質量％以上であることが特に好ましく、２０質量％以上であることが最も好ましい。また、９０質量％以下であることが好ましく、８０質量％以下であることがより好ましく、７０質量％以下であることが特に好ましい。
上記範囲内であると、植物の生育に適した土壌を製造しやすい。

【0024】

＜乾燥土＞
本発明の人工土壌の製造方法は、乾燥土を原料として使用する。「乾燥土」は、「砂漠土」とも呼ばれ、降水量が少ない砂漠地帯の土壌である。乾燥土には、植物の生育に必要な腐植が蓄積されていないので、農作物の生育には使用できないことから、乾燥土は、砂と同様に使い道のない無価物である。

【0025】

本発明によって製造される人工土壌の原料の固形分のうち、乾燥土の占める割合は、５〜３０質量％が好ましい。
本発明では、原料に乾燥土の占める割合は多く、本発明は無価物に有用性を与えるものである。
本発明における乾燥土としては、未処理の（自然界から採取したそのままの）乾燥土を使用するのが好ましい。

【0026】

＜植物残渣＞
本発明の人工土壌の製造方法は、植物残渣を原料として使用する。「植物残渣」とは、植物体に由来する物全般をいう。植物体に由来する物のうち、使い道がなく、本来廃棄される物を、本発明の植物残渣として使用するのが望ましい。
植物残渣の例としては、穀物類の殻、樹皮、枝、茎、葉、木屑、おが粉、トウモロコシの芯、木の実の殻、木の実の種等が挙げられる。
植物残渣は、後述の「生ごみ」に含まれていてもよいし、別途配合するものであってもよい。

【0027】

本発明によって製造される人工土壌の原料の固形分のうち、植物残渣の占める割合は、５〜３０質量％が好ましい。
植物残渣は、そのままでは大きく、醗酵しやすくするために、公知の微粉砕システム等で、０．０１〜１０ｍｍ程度の大きさに破砕してから本発明の人工土壌の原料として使用するのが望ましい。
本発明における植物残渣としては、未処理の（自然界から採取したそのままの）植物残渣を使用するのが好ましい。

【0028】

＜油かす＞
本発明の人工土壌の製造方法は、油かすを原料として使用する。「油かす」とは、ダイズ、ナタネ、ワタ、ヒマワリ、ヤシ、ゴマ等の植物種子から油を絞った残りかすの総称で、土壌の肥料や家畜の飼料として使用される。

【0029】

本発明によって製造される人工土壌の原料の固形分のうち、油かすの占める割合は、２〜１０質量％が好ましい。

【0030】

＜貝殻粉砕物＞
本発明の人工土壌の製造方法は、貝殻粉砕物を原料として使用する。貝殻粉砕物は、未処理の（自然界から採取したそのままの）貝殻を、公知の微粉砕システム等で、粉砕したものである。貝殻粉砕物としては、０．０１〜１０ｍｍ程度の大きさに粉砕したものを使用するのが好ましい。

【0031】

本発明によって製造される人工土壌の原料の固形分のうち、貝殻粉砕物の占める割合は、２〜１０質量％が好ましい。

【0032】

＜基本土＞
本発明の人工土壌の製造方法は、基本土を原料として使用する。「基本土」とは、園芸の際に使用される土であり、種々市販されている。
基本土の例としては、黒ぼく土、赤玉土、鹿沼土等が挙げられる。

【0033】

本発明において、基本土は、製造される人工土壌の性質を安定化させる等の目的で少量添加するものである。

【0034】

＜改良土＞
本発明の人工土壌の製造方法は、改良土を原料として使用する。「改良土」とは、基本土の欠点を補うために基本土と混合して使用される土であり、種々市販されている。
改良土の例としては、腐葉土、ピートモス、バーミキュライト、パーライト等が挙げられる。

【0035】

本発明において、改良土は、製造される人工土壌の性質を安定化させる等の目的で少量添加するものである。

【0036】

＜土壌微生物＞
本発明の人工土壌の製造方法は、土壌微生物を原料として使用する。土壌微生物の具体例としては、細菌、酵母菌、放線菌、乳酸菌、光合成菌、糸状菌、藻類等が挙げられる。
土壌微生物は、前記基本土や改良土に含まれていてもよいし、別途配合するものであってもよい。別途配合する場合、土壌微生物培養液として配合してもよい。

【0037】

＜糞尿＞
本発明の人工土壌の製造方法は、糞尿を原料として使用する。本発明における糞尿は、家畜等の動物の糞や尿であってもよいし、人間の糞や尿であってもよい。
本発明によって製造される人工土壌の原料の固形分のうち、糞の占める割合は、５〜２０質量％が好ましい。

【0038】

＜生ごみ＞
本発明の人工土壌の製造方法は、生ごみを原料として使用する。生ごみは、一般家庭、外食産業、食品工業等から排出されるものを適宜使用することができる。生ごみの具体例としては、アオコ、茶殻、果実、野菜、魚類、肉類、穀物類等が挙げられる。
生ごみは、そのままでは大きく、醗酵しやすくするために、公知の微粉砕システム等で、粉砕してから使用するのが望ましい。

【0039】

本発明によって製造される人工土壌の原料の固形分のうち、貝殻粉砕物の占める割合は、５〜２０質量％が好ましい。

【0040】

＜処理水溶液＞
本発明では、前記した粉砕砂等の各原料を、酵素、ミネラル及び食塩（ＮａＣｌ）を含有する処理水溶液の存在下で撹拌することで醗酵処理する。本発明の処理水溶液は、所定時間の温度・振動・圧力を加えた特殊処理を施されたものである。
本発明では、該処理水溶液を醗酵処理の際に使用することで、粉砕砂を主原料とした場合であっても、腐植を十分に含有する有用な人工土壌を製造することができる。

【0041】

本発明の処理水溶液が含有する酵素は、具体的には、例えば、アルコールデヒドロゲナーゼ、ラクテートデヒドロゲナーゼ、グルコース６リン酸デヒドロゲナーゼ、アルデヒドデヒドロゲナーゼ、Ｌ・アスパルテイト・βセミアルデヒド・ＮＡＤＰオキシドレクターゼ、グルタミン酸デヒドロゲナーゼ、アスパラギン酸セミアルデヒド・デヒドロゲナーゼ、ＮＡＤＰＨ２チトクロームＣ・レダクターゼ、グルタチオン・デヒドロゲナーゼ、トレハロースリン酸シンターゼ、ポリフェスヘエードキナーゼ、エタノールアミンフォスヘエードサイチジル・トランスフェラーゼ、トレハロースホスファターゼ、メタルチオ・ホスフォ・グリセレート・ホスファターゼ、イヌラーゼ、β‐マンノシターゼ、ウリジン・ヌクレオシターゼ、シトシン・デアミナーゼ、メチルシステインシンターゼ、アスパラギン酸シンテターゼ、コハク酸デヒドロゲナーゼ、アコニチン酸ヒドロゲナーゼ、フマレイトヒドロゲナーゼ、マレイトデヒドロゲナーゼ、クエン酸シンターゼ、イソクエン酸デヒドロゲナーゼ、ＬＳＮＡＤＰオキシダクターゼ、モノアミノキシダクターゼ、ヒスタミナーゼ、ピルビン酸カルボキシナーゼ、ＡＴＰアーゼ、ヌクレオチドピロホスファターゼ、エンドボリホスファターゼ、ＡＴＰジホスホヒドロラーゼ、オロチジン５リン酸デカルボキシラーゼ等である。
これらは、１種単独で含有されていてもよいし、２種以上が含有されていてもよい。

【0042】

本発明の処理水溶液が含有する酵素は、例えば、パイナップル、パパイア、りんご、みかん、柿、金柑、キウイ、レモン、無花果、ブルーベリー、ラズベリー、プルーン、とうきび、馬鈴薯等の果物・野菜から抽出することで得ることができる。

【0043】

本発明の処理水溶液が含有するミネラルは、具体的には、例えば、カルシウム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム、ケイ素、マンガン、鉄、チタン、アルミニウム、リン、硫黄、バナジウム、クロム、ニッケル、銅、亜鉛、セレン、モリブデン等である。
これらは、１種単独で含有されていてもよいし、２種以上が含有されていてもよい。

【0044】

本発明の処理水溶液が含有するミネラルは、例えば、天然の腐食花崗岩（特に黒雲母の風化体である蛭石）から無機酸で抽出しイオン化することで得ることができる。

【0045】

醗酵処理の間、醗酵物の水分を調整する必要があるが、その際には、本発明の処理水溶液によって水分調整する。

【0046】

本発明の処理水溶液の例としては、株式会社Ｒｅ・蘇が製造・販売する「ＲＥウォーター・ソイル」が例示できる。
「ＲＥウォーター・ソイル」は、水で１００〜１０００培程度に希釈して使用するのが好ましい。

【0047】

（醗酵処理）
本発明においては、少なくとも一部の時間帯において、空気を送り込みながら醗酵処理するのが好ましい。このようにすることにより、土壌微生物の活性を向上することができる。

【0048】

本発明においては、醗酵槽に、前記した人工土壌の原料の全てを一度に投入し混合してもよいが、最初に一部の原料を醗酵槽に投入し、醗酵がある程度進んでから、一部の原料を追加投入してもよい。
後者の例として、例えば、下記の工程（Ａ）及び工程（Ｂ）を有する人工土壌の製造方法が挙げられる。

【0049】

［工程（Ａ）］
醗酵槽に、粉砕砂、乾燥土、植物残渣、油かす、貝殻粉砕物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみを投入し、処理水溶液の存在下で撹拌し醗酵処理することで醗酵物を得る工程。

【0050】

［工程（Ｂ）］
醗酵槽に、醗酵物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみを投入し、処理水溶液の存在下で撹拌し醗酵処理する工程。

【0051】

なお、工程（Ａ）及び工程（Ｂ）における「醗酵物」とは、前記した各原料が醗酵されて得られたものである。醗酵は、長時間をかけて進行し、人工土壌ができあがっていくが、醗酵の中間段階の物と、最終的に得られた人工土壌とを総称して「醗酵物」という。

【0052】

工程（Ａ）は、前記した人工土壌の原料の全成分を醗酵槽に投入し醗酵処理して醗酵物を得る工程、工程（Ｂ）は、工程（Ａ）等で得られた醗酵物に、前記した人工土壌の原料のうち、一部の成分（基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみ）のみを追加成分として投入し更に醗酵の進んだ醗酵物を得る工程である。

【0053】

工程（Ｂ）は、複数回繰り返し実施してもよい。すなわち、工程（Ｂ）で得られた醗酵物に対して、追加成分（基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみ）を添加して、更に工程（Ｂ）を実施してもよい。
工程（Ｂ）を複数回繰り返し実施する場合、その回数は、３回以上が好ましく、５回以上が特に好ましい。また、３０回以下が好ましく、２５回以下が特に好ましい。
上記下限以上であると、醗酵が十分に進行し、良質な人工土壌が得られる。また、人工土壌の品質の点から、上記上限以下で十分である（上記上限を超えて工程（Ｂ）を繰り返しても、コストの増大を招くだけで、品質はほとんど変わらない）。

【0054】

工程（Ａ）及びそれぞれの工程（Ｂ）において、空気を送り込みながら醗酵処理する時間帯と、空気を送り込まないで醗酵処理する時間の両方があるのが好ましい。
また、空気を送り込む際に、冷却又は加熱した空気を送り込むことによって、醗酵物の温度を調整してもよい。

【0055】

本発明において使用する醗酵槽の種類に特に限定は無く、密閉型の醗酵槽でもよいし、開放型の醗酵槽でもよい。

【0056】

また、生産性の観点から、工程（Ａ）及び工程（Ｂ）に使用する醗酵槽は、醗酵レーン（ロータリー式醗酵システム）であることが望ましい。
醗酵レーン方式の場合、投入した原料が撹拌されながら、数日かけて醗酵レーンの中をほぼ一定の速度で進行していく。このため、原料を連続的に投入することにより、連続的な生産が可能である。

【0057】

また、醗酵レーン中に、空気を送り込むための溝のある部分と、溝の無い部分とを設けることにより、溝のある部分を通過している醗酵物にだけ、空気を送り込むようにすることが可能である。

【0058】

特に、工程（Ａ）及びそれぞれの工程（Ｂ）は、それぞれ別の醗酵レーンにて行われるのが望ましい（ただし、全ての工程を同一の醗酵槽で行う場合が本発明の範囲外となるものではない）。
すなわち、図１に示すように、まず、醗酵レーン１において、人工土壌の原料の全成分が投入され、醗酵処理が行われる（工程（Ａ））。得られた醗酵物（１ｓｔ ｓｏｉｌ）と追加成分が醗酵レーン２に投入され、醗酵処理が行われる（工程（Ｂ））。醗酵レーン２で得られた醗酵物（２ｎｄ ｓｏｉｌ）と追加成分が醗酵レーン３に投入され、再び醗酵処理が行われる（工程（Ｂ））。このように工程（Ｂ）が繰り返され、醗酵が十分に進んだ醗酵物が得られ、人工土壌として利用される。
なお、各醗酵レーンで得られた醗酵物の一部（少量）を、次の醗酵レーンに移動させずに、元の醗酵レーンに戻してもよい。例えば、図１の３ｒｄ ｓｏｉｌの全てを、醗酵レーン４に移動させるのではなく、３ｒｄ ｓｏｉｌの一部（数％）を、醗酵レーン１、醗酵レーン２、醗酵レーン３に戻してもよい。このようにすることで、人工土壌の性質が安定しやすくなる。

【0059】

良質な人工土壌を得るためには、長時間の醗酵を行う必要があり、工程（Ａ）及びそれぞれの工程（Ｂ）には、数日〜数十日を要する。このため、複数の醗酵レーンを用意し、各醗酵レーンで順次醗酵を進めていくことにより、人工土壌を連続的に製造することができ、生産性が向上する。

【0060】

本発明の人工土壌の製造方法においては、全工程を、３か月〜１年かけて行なうのが好ましく、６か月〜９か月かけて行なうのが特に好ましい。
また、複数の醗酵レーンを使用して本発明を実施する場合、１つの醗酵レーンで行う工程（醗酵処理）は、３日〜１か月かけて行なうのが好ましく、１週間〜２週間かけて行なうのが特に好ましい。
全工程にかかる時間及び各醗酵レーンでの醗酵処理に係る時間を上記のようにすることにより、醗酵が十分に進み、良質な人工土壌が得られるとともに、コスト的に有利となる。

【0061】

（人工土壌の性質）
本発明によって製造される人工土壌は、腐植を１質量％以上含有するのが好ましく、２質量％以上含有するのがより好ましく、３質量％以上含有するのが更に好ましく、５質量％以上含有するのが特に好ましく、７質量％以上含有するのが最も好ましい。また、腐植を５０質量％以下含有するのが好ましく、腐植を３０質量％以下含有するのが特に好ましい。
上記下限以上であると、植物が生育するのに十分な品質である。また、醗酵処理の処理時間やコスト等の観点から上記上限以下となるようにするのが良い。

【0062】

本発明によって製造される人工土壌は、陽イオン交換容量が、８ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましく、１４ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることがより好ましく、２０ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが特に好ましく、３０ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが最も好ましい。また、１００ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが好ましく、６０ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることがより好ましく、５０ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが特に好ましい。なお、「１ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ」は、「１ｍｅｑ／１００ｇ」と等価である。
上記下限以上であると、植物が生育するのに十分な品質である。また、醗酵処理の処理時間やコスト等の観点から上記上限以下となるようにするのが良い。

【実施例】

【0063】

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。

【0064】

［実施例１］
以下の手順で、粉砕砂を主原料とした人工土壌を作製した。使用した「処理水溶液」は、株式会社Ｒｅ・蘇の「ＲＥウォーター・ソイル」を、純水で１００培に希釈した水溶液である。
なお、実施例１における醗酵の期間は４６日間としたが、４６日間という期間は、土壌の性質の試験のために設定した期間であり、実用に適した人工土壌を得るために必ずしも十分な期間というわけではない。本発明を実用化し、良好な人工土壌を得るためには、より長期の醗酵期間を確保する必要がある場合がある。

【0065】

自然界から採取した砂を粉砕し、粉砕砂を作製した。作製した粉砕砂の粒度分布は、図２に示すようになり、平均粒径は９．６μｍであった。

【0066】

＜１日目＞
下記の原料を撹拌機に投入し、槽内の温度を５５℃に保った状態で撹拌処理した。以降、原料を追加投入する時以外は、撹拌処理を常に継続した。
・粉砕砂：４００質量部
・乾燥土（砂漠土）：１００質量部
・基本土：１質量部
・改良土：１質量部
・土壌微生物培養液：１質量部
・穀物類の殻（米ぬか、小麦ふすま）：１５０質量部
・樹皮、枝、茎、葉、木屑、おが粉：１５０質量部
・動物（牛、鶏、馬）の糞：５０質量部
・木の実の殻や種（落花生、ピスタチオ、ひまわり）の粉砕物：５０質量部
・油かす（菜種、ひまわり）：３０質量部
・貝殻（牡蠣）粉砕物：２０質量部
・水：９００質量部
・処理水溶液：９質量部

【0067】

＜２日目＞
下記の原料を撹拌機に追加で投入した。
・生ごみ（りんご、キウイ、もやし、にんじん、きゃべつ、ピーマン、トマト、ししゃも、牛肉、豚肉、鶏肉、ゆで卵）：１００質量部
・土壌微生物培養液：１質量部
・処理水溶液：９質量部

【0068】

＜４日目〜３８日目＞
下記の原料を、２日毎に撹拌機に追加で投入した。
・動物（牛、鶏、馬）の糞：５０質量部
・生ごみ（りんご、キウイ、もやし、にんじん、きゃべつ、ピーマン、トマト、ししゃも、牛・豚・鶏肉、ゆで卵）：１００質量部
・基本土：１質量部
・改良土：１質量部
・土壌微生物培養液：１質量部
・水：１８０〜４５０質量部
・処理水溶液：９質量部

【0069】

＜４０日目〜４６日目＞
下記の原料を、２日毎に撹拌機に追加で投入した。
・土壌微生物培養液：１質量部
・水：１８０〜３６０質量部
・処理水溶液：９質量部

【0070】

＜４７日目＞
撹拌を停止し、得られた醗酵物（人工土壌）を、撹拌機から取り出した。

【0071】

［比較例１］
実施例１において、「処理水溶液」の代わりに水を使用した以外は、実施例１と同様にして、粉砕砂を主原料とした人工土壌を作製した。

【0072】

（評価）
実施例１及び比較例１で得た人工土壌について、以下の項目について評価した。結果を表１に示す。

【0073】

（１）陽イオン交換容量（ＣＥＣ）
土壌環境分析法 Ｖ．６ セミミクロＳｃｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ法により測定した。

【0074】

（２）全窒素
土壌環境分析法 Ｖ．９．Ａ．ａ 乾式燃焼法により測定した。

【0075】

（３）有効水分（ｐＦ１．８〜３．０）
土壌環境分析法 ＩＩ．９ 加圧板法及び遠心法により測定した。

【0076】

（４）炭素率（ＣＮ比）
土壌環境分析法 Ｖ８ 乾式燃焼法により全炭素を測定し、全炭素を（２）で測定した全窒素で除した値を計算した。

【0077】

（５）仮比重
土壌物理性測定法 １．３．１ 乾熱法により測定した。

【0078】

（６）団粒化度
団粒分析装置を使用して、２．００ｍｍ、１．００ｍｍ、０．５０ｍｍ、０．２５ｍｍ及び０．１０ｍｍの基準粒径の篩を通過しなかった団粒の質量を測定し、それぞれの基準粒径以上の粒径を持つ団粒の質量を、全団粒の質量で割ることにより、団粒化度（％）を計算した。

【0079】

【表1】

【0080】

陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、陽イオン（Ｋ^＋、Ｃａ^＋、Ｍｇ^＋、Ｎａ^＋、ＮＨ_４^＋、Ｈ^＋等）を吸着し保持する容量のことである。ＣＥＣが大きいほど、肥沃な土壌であるといえる。褐色森林土のＣＥＣは２０ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ程度であり、一般に、ＣＥＣが３０〜５０ｃｍｏｌ（＋）／ｋｇ程度が、優良な土壌と言われている。
処理水溶液を使用した実施例１の人工土壌は、処理水溶液を使用しなかった比較例１の人工土壌と比較して、ＣＥＣが非常に大きく、肥沃な土壌といえる。

【0081】

醗酵開始時点の全窒素は、２６．５ｇ／ｋｇであったところ、実施例１の人工土壌では、比較例１の人工土壌と比較して分解速度が圧倒的に大きかった。

【0082】

優良な土壌の全窒素の基準値は、１．８ｇ／ｋｇ程度であるとされている。実施例１は、４６日間で２６．５ｇ／ｋｇから１６．１ｇ／ｋｇまで全窒素が減少しており、この分解ペースで行くと、１０９日で該基準値に達することとなる。一方、実施例１は、４６日間で２６．５ｇ／ｋｇから２３．３ｇ／ｋｇまで全窒素が減少しており、３５５日で該基準値に達することとなる。
すなわち、処理水溶液を使用した実施例１は、処理水溶液を使用しなかった比較例１と比べて、約３．３倍という圧倒的な分解力の差を示した。

【0083】

炭素率（ＣＮ比）が１５〜２０の土壌は病害が発生せず、ミミズ等の生物や有益微生物の繁殖する最適環境である。実施例１の人工土壌の炭素率は、この範囲に属している。

【0084】

良質で軽い土の仮比重は、０．６ｇ／ｃｍ^３程度であるところ、実施例１の人工土壌は、この値に近い仮比重であった。

【0085】

実施例１の人工土壌は、比較例１の人工土壌に比べて、団粒化度が大きく、ふかふかし団粒化した状態であり、優良な土壌であるといえる。

【0086】

［実施例２］
以下の手順で、粉砕砂を主原料とした人工土壌を連続処理により作製した。使用した「処理水溶液」は、株式会社Ｒｅ・蘇の「ＲＥウォーター・ソイル」を、純水で１００培に希釈した水溶液である。

【0087】

（１）実施例１の場合と同様にして、自然界から採取した砂を粉砕し、粉砕砂を作製した。

【0088】

（２）混合機に上記（１）で得た粉砕砂を投入し、粉砕砂１ｔあたり１Ｌの処理水溶液を噴霧し、混和した。

【0089】

（３）下記の原料を混合機に投入し、原料１ｔあたり処理水溶液１Ｌを噴霧し、混和した。
・上記（２）で得た粉砕砂：４００質量部
・乾燥土（砂漠土）：１００質量部
・基本土：１質量部
・改良土：１質量部
・土壌微生物培養液：１質量部
・穀物類の殻：１５０質量部
・樹皮、枝、茎、葉、木屑、おが粉及びトウモロコシの芯：１５０質量部
・動物（牛、鶏、羊、ラクダ等）の糞：１００質量部
・木の実の殻や種の粉砕物：５０質量部
・油かす：３０質量部
・貝殻粉砕物：２０質量部
・生ごみ（アオコ、茶殻、果実、野菜、魚類、肉類、穀物類等）：１００質量部

【0090】

（４）上記（３）で得た混合物１ｔを醗酵レーン１に投入した。必要に応じて処理水溶液を噴霧して水分調整しながら、以下のようにして醗酵レーン１を稼働させた。
醗酵レーン１の出口で得られた醗酵物を、「１ｓｔ ｓｏｉｌ」という。
・送風：４日間
・送風停止：２日間
・送風：２日間
・送風停止：１日間
・送風：１日間

【0091】

（５）「１ｓｔ ｓｏｉｌ」を醗酵レーンから取り出し、醗酵レーン２に、下記の原料を投入した。
・１ｓｔ ｓｏｉｌ：１０００質量部
・基本土：１質量部
・改良土：１質量部
・土壌微生物培養液：１質量部
・動物（牛、鶏、羊、ラクダ等）の糞：１００質量部
・生ごみ（アオコ、茶殻、果実、野菜、魚類、肉類、穀物類等）：１００質量部

【0092】

必要に応じて処理水溶液を噴霧して水分調整しながら、以下のようにして醗酵レーン２を稼働させた。
醗酵レーン２の出口で得られた醗酵物を、「２ｎｄ ｓｏｉｌ」という。
・送風：４日間
・送風停止：２日間
・送風：２日間
・送風停止：１日間
・送風：１日間

【0093】

（６）上記（５）において、「１ｓｔ ｓｏｉｌ：１０００質量部」の代わりに、「２ｎｄ ｓｏｉｌ：１０００質量部」を使用した以外は、同様の操作を行い、「３ｒｄ ｓｏｉｌ」を得た。
その後も同様の操作を繰り返すことで、「４ｔｈ ｓｏｉｌ」、「５ｔｈ ｓｏｉｌ」、・・・、「２０ｔｈ ｓｏｉｌ」を得た。

【0094】

２０ｔｈ ｓｏｉｌの性質は、植物が生育する土壌として十分なものであった。

【産業上の利用可能性】

【0095】

本発明の人工土壌の製造方法は、利用価値の無い砂を主原料として、植物の生育に有用な土壌を製造できるので、例えば、中東・アフリカ等の砂漠地帯の緑化等に広く利用されるものである。

【要約】

砂漠地帯等に大量に存在し、利用価値の無い砂を主原料として、植物の生育に有用な人工土壌を製造する方法を提供する。粉砕砂を主原料とし、該粉砕砂を、乾燥土、植物残渣、油かす、貝殻粉砕物、基本土、改良土、土壌微生物、糞尿及び生ごみと混合し、酵素、ミネラル及び食塩を含有する処理水溶液の存在下で撹拌することで醗酵処理する。上記人工土壌の原料の固形分のうち、上記粉砕砂の占める割合が１質量％以上９０質量％以下であるのが好ましい。また、複数の醗酵レーンを使用して各醗酵レーンで順次醗酵を進めていくのが望ましい。

【図1】

【図2】