特許 6820710 腐植酸含有三要素液体肥料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6820710

(24)【登録日】2021年1月7日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】腐植酸含有三要素液体肥料

(51)【国際特許分類】

   C05F 11/02 20060101AFI20210114BHJP

   C05G 5/20 20200101ALI20210114BHJP

   C05G 1/00 20060101ALI20210114BHJP

   A01G 31/00 20180101ALI20210114BHJP

   C05C 9/00 20060101ALI20210114BHJP

   C05C 1/00 20060101ALI20210114BHJP

【ＦＩ】

   C05F11/02

   C05G5/20

   C05G1/00 F

   A01G31/00 601A

   C05C9/00

   C05C1/00

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-196716(P2016-196716)

(22)【出願日】2016年10月4日

(65)【公開番号】特開2018-58721(P2018-58721A)

(43)【公開日】2018年4月12日

【審査請求日】2019年8月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003296

【氏名又は名称】デンカ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100207756

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 昌浩

(72)【発明者】

【氏名】一條 利治

(72)【発明者】

【氏名】白石 智子

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 博志

【審査官】 横山 敏志

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４６−０３４１６８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０４３１９０４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４８６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０８９６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９６１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０７１５２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０５Ｆ１／００−１７／０２

Ｃ０５Ｃ１／００

Ｃ０５Ｃ９／００

Ｃ０５Ｇ１／００

Ｃ０５Ｇ５／２０

Ａ０１Ｇ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下記（１）〜（４）の成分を含み、ｐＨが６．５〜７．５、液温２０℃における沈殿の含有率が１．０質量％以下である腐植酸含有三要素液体肥料。
（１）腐植酸がＴＯＣとして１．０〜３．０質量％
（２）窒素成分が窒素換算で４．０〜１０．５質量％
（３）リン酸成分が五酸化リン換算で１．０〜４．５質量％
（４）カリウム成分が酸化カリウム換算で３．０〜６．５質量％

【請求項2】

窒素成分、リン酸成分およびカリウム成分が以下の（１）〜（３）である請求項１記載の腐植酸含有三要素液体肥料。
（１）窒素成分が尿素および硝酸アンモニウムの少なくとも１つ以上
（２）リン酸成分がリン酸およびリン酸水素二カリウムの少なくとも１つ以上
（３）カリウム成分が水酸化カリウム、塩化カリウム、硫酸カリウムおよびリン酸水素二カリウムの少なくとも１つ以上

【請求項3】

ｐＨ５．０〜７．０の腐植酸抽出液を用い、肥料成分を溶解させた請求項１または請求項２に記載の腐植酸含有三要素液体肥料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は腐植酸を含有する三要素液体肥料およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

腐植酸は植物に対して生育促進等の効果があるとされ（非特許文献１、２）、肥料用途として腐植酸を用いることが提案されている。さらにこの腐植酸を抽出し液状化する技術も提案されている（特許文献１、２）。

【0003】

ここで腐植酸とは土壌中、陸水中に存在する天然高分子有機物であり、褐炭、泥炭中に含まれるもの、細菌群の代謝産物と動植物由来の天然腐植酸がある。また工業的には、褐炭等の若年炭を酸化分解したもの（特許文献３）あるいは該酸化分解物のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩等の合成物等、多くのものがある（特許文献４、５）。

【0004】

これら腐植酸を肥料用途として使用する場合は、窒素、リン酸、カリウム等の肥料成分との併用が望ましい。腐植酸には発根促進、肥料成分の吸収を促す等の効果があるが、上記の肥料成分を供給する能力は低いか、殆どないためである。

【0005】

近年土壌に液体肥料を施用する養液土耕栽培がトマト等の園芸作物で普及し、液体肥料の用途が広がりつつある。また、植物工場等の水耕栽培も普及しつつある。このため、腐植酸を液体肥料として使用するため、その効果的な抽出方法が提案されている(特許文献６)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７-１９６１７２号公報

【特許文献2】特開２００５-８９６１５号公報

【特許文献3】特公昭４０−１４１２２号公報

【特許文献4】特開昭６０−１８５６５号公報

【特許文献5】特開昭５１−７２９８７号公報

【特許文献6】特願２０１５−１９８５０１号

【0007】

【非特許文献1】明石ら、日本土壌肥料学雑誌、第４６巻、第５号、Ｐ１７５-１７９

【非特許文献2】山田ら、日本土壌肥料学雑誌、第７３巻、第６号、Ｐ７７７-７８１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

一般的に腐植酸はアルカリ側で溶解性が良いため、ｐＨ７．０以上で抽出を実施するケースが多く、市販品のｐＨは１２前後と強アルカリ性を呈している場合が多い。このため肥料用途とする場合には、作物体の至適ｐＨと異なる上、肥料成分の溶解性が悪化するケースも考えられる。また取扱い上の危険性もある。

【0009】

液体肥料は輸送コストを低減させる等のため、供給時に濃縮状態で出荷し使用時に水で３００〜１，０００倍程度に希釈して使用する場合が多い。

【0010】

腐植酸は上記の様に適切な肥料成分との併用が必要であるが、肥料成分が濃縮された状態で混合すると塩析や共沈により腐植酸の沈殿が生ずるなどの問題がある。液体肥料は希釈時に速やかに溶解し均一化する事が利点の一つとしてあげられるが、沈殿が生じた液体肥料は撹拌して溶解する等の手間が必要となる。また、塩析等で生じた腐植酸の沈殿は再溶解しにくく成分の不均一が生ずることに加え、沈殿による送液ラインの目詰まりの懸念がある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る腐植酸含有三要素液体肥料は、ｐＨが植物の生育に適した中性付近であり、濃縮状態でも沈殿を形成しにくい窒素、リン酸、カリウムの三要素肥料成分を含有した液体肥料である。

【0012】

肥料成分の溶解によりｐＨが変動するが、腐植酸抽出液のｐＨを５．０〜７．０の範囲であれば、目的とするｐＨ範囲とすることが可能である。腐植酸の抽出ｐＨを限定し、溶解させる肥料成分の種類を規定する事により、上記の問題点を解決する事が可能である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、腐植酸と窒素、リン酸、カリウムの三要素肥料成分を含有する濃縮液体肥料を提供できる。これらの腐植酸含有三要素液体肥料は植物の生育に適したｐＨであり、沈殿が生じにくく、希釈時に速やかに溶解し、成分の均一化が図れ、送液装置の目詰まり等のトラブルを防止する事が可能である。これにより、腐植酸と肥料成分を組み合わせた、作物の生育に適した腐植酸含有三要素液体肥料の組成を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、本発明に係る腐植酸含有三要素液体肥料の実施形態を説明する。

【0015】

［ｐＨの測定］
腐植酸含有三要素液体肥料のｐＨ測定はガラス電極法にて実施した。濃縮状態の液体肥料は、水で希釈すると希釈効果によりｐＨが変化する。ここでは濃縮状態でｐＨを測定し、目標となるｐＨ範囲であればｐＨ７．０に近づき目標とする範囲内でおさまるため濃縮状態での測定とした。

【0016】

［全有機炭素濃度］
抽出液の全有機炭素（ＴＯＣ）濃度の測定方法は、全有機体炭素計(島津製作所製ＴＯＣ-Ｌ)を用いて燃焼触媒酸化方式で測定した値である。ＴＯＣは直接、腐植酸の定量値ではない。煩雑な腐植酸の定量法（国際腐植物質学会法等）に比べ、簡易に定量可能なＴＯＣを本発明では指標としている。この値間には強い相関があり、原料とする褐炭の種類などにより異なるが、腐植酸量はＴＯＣの１．４〜１.８倍量と推定できる。

【0017】

［沈殿量の検証］
あらかじめ２０℃とした腐植酸含有三要素液体肥料を５０ｍｌ容の遠沈管に３５ｇ分取し、３，５００×ｇ、５分間遠心分離を実施した。上澄み部を除き、沈殿部を１０５℃で恒量まで乾燥し、沈殿部を秤量して沈殿質量を求めた。腐植酸含有三要素液体肥料の沈殿量を沈殿率（沈殿質量÷液体肥料質量×１００（質量％））としてあらわした。

【0018】

［肥料成分の含有量と表記］
肥料成分はその成分の含有量として表記するが、窒素成分は窒素(N)としてあらわす。リン酸、カリウムは慣例的に酸化物の形で表記され、五酸化リン(P2O5)、酸化カリウム(K₂O)の含有量に換算して表す。以下、肥料成分の含有量や表記は上記とする。

【0019】

本実施形態に係る腐植酸は、褐炭等の若年炭を硝酸で酸化し得られる腐植酸粗製物から水酸化カリウム水溶液を用いｐＨ５．０〜７.０で抽出し遠心分離を行った溶液を用いる(特許文献６)。この腐植酸抽出液に肥料成分を溶解させる。

【0020】

肥料成分は、表１の原料が選択可能である。

【0021】

【表1】

【0022】

これらの原料は水溶性であり、検討の結果、腐植酸抽出液との混合が可能であり、ｐＨと目標成分値を考慮し適宜組み合わせを選択する事で沈殿が生じにくい事を見出した。

【0023】

腐植酸と三要素肥料成分の混合割合は葉菜類（たとえばコマツナ）や果菜類（たとえばトマト）等の作物の種類や施肥用途により変えることが望ましい。

【0024】

施用回数により適宜調整する必要があるが、葉菜類のように三要素成分と腐植酸をバランス良く施用する場合は、肥料成分と腐植酸の配合割合を同等とした設計が可能である。また果菜類のように三要素肥料を主体として腐植酸を補助的に使用するケースでは、三要素肥料の割合を増し腐植酸の配合量を減ずる設計も可能である。以下、追肥用途等では一般的な、Ｖ字型の設計（成分値が、窒素＝カリウム＞リン酸となる設計）を代表として説明する。

【0025】

〈作用効果〉
以下、上記実施形態に係る腐植酸含有三要素液体肥料の作用効果について説明する。

【0026】

上記実施形態に係る腐植酸含有三要素液体肥料は、若年炭の硝酸酸化物から抽出された、腐植酸抽出液に肥料成分を加えｐＨ６．５〜７．５となる沈殿が生じにくい濃縮液であることを特徴とする。肥料成分の溶解により調製した液体肥料のｐＨは変動するが、ｐＨ５．０〜７．０の腐植酸抽出液を用い、溶解させる肥料成分を適宜選択する事により、ｐＨが中性付近であり沈殿の生じにくい腐植酸含有三要素液体肥料の調製が可能である。

【0027】

腐植酸含有三要素液体肥料は、使用用途、対象作物により腐植酸および肥料原料の種類、含有量を、上記の原料から選択し製造する事が可能である。

【0028】

これら腐植酸含有三要素液体肥料はｐＨが作物の生育に適する中性付近であり、さらに沈殿が生じにくいため、均一な希釈液の作製が容易であり、養液土耕栽培および水耕栽培等の液体肥料として使用する事が可能である。

【実施例】

【0029】

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

【0030】

［実施例１］
［腐植酸抽出液］
褐炭５００ｇを２リットルのビーカーに入れて、濃度４８質量％の硝酸６３０ｇを添加した。７０℃の水浴中で約１時間酸化反応を行った後、１０５℃で乾燥し腐植酸粗製物を得た。
この腐植酸粗製物１００ｇに０．５ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液を約９００ｍＬ加え、ｐＨ計でモニタしながら１.０ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液を適宜加えｐＨ６．５とした。１リットルとなるように水を加え、８０℃で１時間抽出した。この抽出液を、３，０００×ｇで１０分間遠心分離し、腐植酸はＴＯＣとして３．７質量％、カリウム成分は酸化カリウム換算で１．８質量％の腐植酸抽出液を得た。この腐植酸抽出液８２０ｇに水を５０ｇ加え、尿素９２ｇ、リン酸水素二カリウム３８ｇを順次加え、撹拌溶解させ１，０００ｇの腐植酸含有三要素液体肥料を調製した。この液体肥料のｐＨおよび沈殿率を上記により測定した。

【0031】

［実施例２］
腐植酸粗製物１００ｇに０．４ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液を約９００ｍＬ加え、ｐＨ計でモニタしながらｐＨ５．５とした。また、得られたｐＨ５．５抽出の腐植酸抽出液４５０ｇ、水４０８ｇ、リン酸水素二カリウム５０ｇとしたこと以外、実施例１と同様に実施した。尚、実施例２の腐植酸抽出液は腐植酸ＴＯＣ３．０質量％、カリウム成分は酸化カリウム換算で１．４質量％となった。

【0032】

［比較例１］
腐植酸粗製物１００ｇに０．６ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液を約９００ｍＬ加え、ｐＨ計でモニタしながらｐＨ８．０とした。また、得られたｐＨ８抽出の腐植酸抽出液７４０ｇ、水１３８ｇ、リン酸水素二カリウム３０ｇとしたこと以外、実施例１と同様に実施した。尚、比較例１の腐植酸抽出液は腐植酸ＴＯＣ４．１質量％、カリウム成分は酸化カリウム換算で２．５質量％となった。

【0033】

［比較例２］
腐植酸粗製物１００ｇに０．６ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液を約９００ｍＬ加え、ｐＨ計でモニタしながらｐＨ８．０とした。また、得られたｐＨ８抽出の腐植酸抽出液３５０ｇ、水５１６ｇ、リン酸水素二カリウム４２ｇとしたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0034】

【表2】

【0035】

表２の結果に示すように、本発明に係る実施例１、２の腐植酸含有三要素液体肥料は、ｐＨが６．５〜７．５の範囲内、沈殿率が１％以下であり、窒素、リン酸、カリウムの成分量も目標範囲となっている。比較例１、２は沈殿率、成分量も目標範囲ながら、ｐＨが目標値を上回っている。腐植酸抽出液のｐＨが高い事に加え、溶解させる肥料成分がアルカリ性であるため、ｐＨが上昇したと考えられる。比較例２のように、腐植酸の添加量が少ない設計ではｐＨ緩衝能が低くなると想定され、よりｐＨの上昇につながる場合もある。腐植酸抽出液のｐＨと添加量を適宜選択する事により、目標となる範囲の腐植酸含有三要素液体肥料が得ることが出来る。

【0036】

［肥料成分の選択］
以降の実施例、比較例はｐＨ６．５の腐植酸抽出液を用いた。

【0037】

［実施例３］
ｐＨ６．５の腐植酸抽出液８２０ｇに水を３６ｇ加え、尿素９２ｇ、８５質量％リン酸液２８ｇ、水酸化カリウム２４ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0038】

［実施例４］
ｐＨ６．５の腐植酸抽出液８２０ｇに、硝酸アンモニウム１３０ｇ、リン酸水素二カリウム３８ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0039】

［実施例５］
ｐＨ６．５の腐植酸抽出液８２０ｇに水を１５ｇ加え、硝酸アンモニウム１３０ｇ、リン酸水素二カリウム３０ｇ、塩化カリウム５ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0040】

［実施例６］
ｐＨ６．５の腐植酸抽出液８２０ｇに水を１５ｇ加え、硝酸アンモニウム１３０ｇ、リン酸水素二カリウム３０ｇ、硫酸カリウム５ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0041】

［比較例３］
腐植酸抽出液８２０ｇに水を３８ｇ加え、尿素９２ｇ、リン酸二水素カリウム５０ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0042】

［比較例４］
腐植酸抽出液８２０ｇに７０％硝酸１２８ｇ、８５質量％リン酸液２８ｇ、水酸化カリウム２４ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0043】

［比較例５］
腐植酸抽出液８２０ｇに２０％アンモニア水１２８ｇ、８５質量％リン酸液２８ｇ、水酸化カリウム２４ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0044】

【表3】

【0045】

表３の結果に示すように、本発明に係る実施例３〜６の腐植酸含有三要素液体肥料は、ｐＨ、沈殿率、成分率ともに目標を達成している。一方、比較例３、４は腐植酸抽出液がゲル化し、ｐＨ、沈殿率ともに測定不能であり目標とする腐植酸含有三要素液体肥料を得られない。比較例５は沈殿率が良好であるが、ｐＨが大幅に上昇し、成分量も目標値を達成していない。酸性、またはアルカリ性の肥料成分は、混和時のｐＨ変動が大きく、特に酸性側では沈殿形成に寄与してしまう。また、成分率の低い原料では目標とする成分量を達成できない。

【0046】

［肥料成分の選択２］

【0047】

［実施例７］
ｐＨ６．５の腐植酸抽出液２７５ｇに水を４３０ｇ加え、尿素２２０ｇ、８５質量％リン酸液７５ｇ、水酸化カリウム７０ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0048】

［比較例６］
ｐＨ６．５の腐植酸抽出液２７５ｇに水を３９５ｇ加え、尿素２２０ｇ、リン酸水素二カリウム１１０ｇを順次加えたこと以外、実施例１と同様に実施した。

【0049】

【表4】

【0050】

表４の結果に示すように、本発明に係る実施例７の腐植酸含有三要素液体肥料は、果菜類の追肥用途として肥料成分を高めたものであるが、ｐＨ、沈殿率、成分率ともに目標を達成している。一方、比較例６の腐植酸含有三要素液体肥料はｐＨが高く、沈殿率も高い。肥料成分の目標値は十分であるが、添加量が多いためｐＨの上昇も高い。さらに、溶解度も低く沈殿率も悪化している。

【0051】

［栽培試験］
以下、葉菜類用途として試作した、腐植酸含有三要素液体肥料の効果を検証するために栽培試験を実施した。コマツナ（品種：楽天、タキイ種苗株式会社）を供試作物とし、ポット栽培により腐植酸含有三要素液体肥料の栽培試験を実施した。１．２リットル容のポリ製ポット（株式会社藤原製作所製）に赤玉土1Lを入れ、基肥として炭酸カルシウム１．０ｇ、硫酸アンモニウム０．３３ｇ、過リン酸石灰０．２９ｇ、塩化カリウム０．０８ｇを施用した。尚、これは１０ａあたり、窒素成分７ｋｇ、リン酸成分５ｋｇ、カリウム成分５ｋｇ施用と同等の施肥量である。

【0052】

あらかじめセルトレイで発芽、育苗した３葉期の苗をポットに移植し、３５日間栽培を行った。潅水は作物の状態を観察し適宜実施した。栽培後、地上部（茎葉部）を刈り取り、それぞれの質量を測定し収量とした。試験はｎ＝５で実施し、平均値であらわした。

【0053】

［実施例８］実施例１で得た腐植酸含有三要素液体肥料を１，０００倍となるように水で希釈したものを、7日毎にポットあたり５０ｍｌ施用した。栽培期間中、４回施用した。

【0054】

［比較例７］添加した腐植酸含有三要素液体肥料のかわりに、腐植酸含有三要素液体肥料と同等の窒素、リン酸、カリウム成分を含有する対照液肥を調製し、実施例８と同様に実施した。

【0055】

【表5】

【0056】

以下、果菜類用途として試作した、腐植酸含有三要素液体肥料の効果を検証するために栽培試験を実施した。トマト（品種：ＣＦ桃太郎ヨーク、種苗店で苗を購入）を供試作物とし、デンカ株式会社青海工場内の加温温室で栽培試験を実施した。１試験区は１６株とした。基肥として、株当たり窒素成分を１０．８ｇ、リン酸成分を１０．２ｇ、カリウム成分を１０．８ｇ施用した。尚、これは１０ａあたり、窒素成分１６ｋｇ、リン酸成分１５ｋｇ、カリウム成分１６ｋｇ施用と同等の施肥量である。

【0057】

２０１５年１０月２７日に苗を定植し、第一花房の開花期である２０１５年１２月２１日に第1回目の追肥、２０１６年１月２９日に第２回の追肥を実施した。トマト果実の収穫は１月下旬頃より開始し、約１か月間の初期収穫量を計測した。

【0058】

［実施例９］実施例７で得た腐植酸含有三要素液体肥料を５０倍となるように水で希釈したものを、株当たり１，０００ｍｌ施用した。上記の通り、栽培期間中に２回施用した。

【0059】

［比較例８］実施例９で添加した腐植酸含有三要素液体肥料のかわりに、実施例９と同等の窒素、リン酸、カリウム成分を含有する対照液肥を調製し、実施例９と同様に実施した。

【0060】

【表6】

【0061】

表５の結果に示すように、本発明に係る実施例１の腐植酸含有三要素液体肥料はコマツナの生育に有効に働き、地上部の生育量を増加させた。肥料成分の効果に加え、腐植酸の生育促進効果と合わせ、地上部の生育に寄与したと考えられる。

【0062】

また、表６の結果に示すように、本発明に係る実施例９の腐植酸含有三要素液体肥料はトマトの収穫量が大幅に向上した。本実施例は収穫開始から約１か月間の短期間のデータである。初期の収穫量が向上した事は、作物の生育促進効果、収穫の早期化につながった結果だと考察できる。

【0063】

以上、２つの栽培試験結果から、成分濃度の違う液体肥料、対象作物や使用濃度が異なるものの、腐植酸を含有する三要素肥料の効果は大きく、農業生産上、有効な資材であることがわかった。

【産業上の利用可能性】

【0064】

腐植酸は窒素、リン酸、カリウム等の肥料成分との併用で作物体の生育を促す等の農業上の利点がある。本発明に係る腐植酸液肥は、窒素、リン酸、カリウムの三要素肥料成分を含み、ｐＨが作物の生育に適する中性付近であり、さらに濃縮状態でも沈殿を形成しにくい腐植酸含有三要素液体肥料である。これら腐植酸含有三要素液体肥料は希釈時に容易に均一化し、養液栽培等で使用した場合に、沈殿が生じないため送液ラインの目詰まり等のトラブルを回避できる。