特許 7538368 耕盤の膨軟化方法

(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】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】耕盤の膨軟化方法

(51)【国際特許分類】

   C09K 17/32 20060101AFI20240814BHJP

   C12N 1/20 20060101ALN20240814BHJP

   C12N 1/14 20060101ALN20240814BHJP

【ＦＩ】

C09K17/32 H

C12N1/20 Z

C12N1/14

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2024027001

(22)【出願日】2024-02-26

【審査請求日】2024-03-19

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】512215923

【氏名又は名称】木村 将人

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 将人

【審査官】牟田 博一

(56)【参考文献】

【文献】特表２０２２－５４４２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５４４５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０９Ｋ１７／、Ｃ０５Ｆ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌及び水によって有機廃棄物を発酵させた培養処理の残渣から培養廃液を作成する処理と、
前記培養廃液と、フルボ酸鉄と、亜鉛イオンと海藻とを混合して混合液を作成する処理と、
前記混合液を土壌に散布して土壌の耕盤を膨軟化させる処理と、を備えていることを特徴とする耕盤の膨軟化方法。
（１）ストレプトマイセス属
（２）スルフォロブス属
（３）サッカロポリスポーラ属
（４）ノカルジア属
（５）シュードモナス属
（６）バシラス属
（７）サイトファーガ属
（８）セルロモナス属
（９）クロストリジウム属
（１０）アスペルギルス属
（１１）ペニシリウム属
（１２）クモノスカビ属

【請求項2】

前記混合液を５０ｋｇ／ｍ^２乃至３００ｋｇ／ｍ^２の割合で土壌に散布した後、土壌の表面を透光性のビニールシートで覆い、直射日光下で７日乃至２０日間放置する処理をさらに行うことを特徴とする請求項１に記載の耕盤の膨軟化方法。

【請求項3】

前記混合液の作成処理では、混合液１００質量％に対し、前記培養廃液を１．０質量％乃至１０．０質量％、海藻０．５乃至５．０質量％、前記フルボ酸鉄を０．０００１質量％乃至０．０１質量％の割合で混合し、前記亜鉛イオンを０．０００１質量％乃至０．００１質量％の割合で混合することを特徴とする請求項１に記載の耕盤の膨軟化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耕盤の膨軟化方法に関し、より詳しくは、有機廃棄物を細菌によって発酵させた培養廃液を用いて耕盤を膨軟化させる方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、多くの農地が、薄い表層の下の土壌が硬く固まった状態になっている。例えば表面の土壌を１５ｃｍ程度の深さに耕すだけでも、小型の耕運機では機械が土壌から跳ね返され、全く役に立たなくなるほどに固くなっていることがある。これは、硬い土の層である耕盤が表土の下にできたことに起因している。

【0003】

いったん耕盤ができると、耕盤は作物の植え付けや伸長を阻害し収穫を減少させる。また土壌表面に雨水が溜まりやすくなって大雨が降ると表土が流出し、さらに、干ばつの時には地下深くの水脈から土壌表面への水分の供給が阻止されて干ばつの被害が大きくなるなどの多くの問題が発生する。

【0004】

かかる耕盤を解消させる一般的な方法は、大型の機械によって耕盤を掘り起こす手立てがある（例えば特許文献１を参照）。しかし、この方法では、土壌が掻きまわされて微生物層が撹乱されるばかりでなく、使用する大型機械の重量によって土壌が却って固くなっていくので、土壌がますます劣化する問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－１０１７８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、耕盤が形成された土壌に対し、簡単な処理により土壌の耕盤を膨軟化させることが可能な膨軟化方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の耕盤の膨軟化方法は、以下の菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌及び水によって有機廃棄物を発酵させた培養処理の残渣から培養廃液を作成する処理と、前記培養廃液と、フルボ酸鉄と、亜鉛イオンと、海藻とを混合して混合液を作成する処理と、前記混合液を土壌に散布して土壌の耕盤を膨軟化させる処理と、を備えていることを特徴とする。
（１）ストレプトマイセス属
（２）スルフォロブス属
（３）サッカロポリスポーラ属
（４）ノカルジア属
（５）シュードモナス属
（６）バシラス属
（７）サイトファーガ属
（８）セルロモナス属
（９）クロストリジウム属
（１０）アスペルギルス属
（１１）ペニシリウム属
（１２）クモノスカビ属

【0008】

本発明では、上記した混合液を５０ｋｇ／ｍ^２乃至３００ｋｇ／ｍ^２の割合で土壌に散布した後、土壌の表面を透光性のビニールシートで覆い、直射日光下で７日～２０日間放置する処理をさらに行うことを特徴とする。

【0009】

本発明における混合液の作成では、混合液１００質量％に対し、培養廃液を１．０質量％～１０．０質量％、海藻を０．５～５．０質量部、フルボ酸鉄を０．０００１質量％～０．０１質量％、亜鉛イオンを０．０００１質量％～０．００１質量％の割合で混合することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明では、（１）ストレプトマイセス属、（２）スルフォロブス属、（３）サッカロポリスポーラ属、（４）ノカルジア属、（５）シュードモナス属、（６）バシラス属、（７）サイトファーガ属、（８）セルロモナス属、（９）クロストリジウム属、（１０）アスペルギルス属、（１１）ペニシリウム属、（１２）クモノスカビ属の菌属に属する１２種の細菌と、木材腐朽菌と、を用いて有機廃棄物を発酵させ、その培養の残渣から培養廃液を作成して用いることにより、細菌を有効に耕盤に作用させることができる。このため、固まった耕盤を確実に膨軟化させることができる。

【0011】

本発明では、フルボ酸鉄を含有しており、このフルボ酸鉄が作物の成長を助けることから、耕盤の膨軟化力を強化させることができ、強力な膨軟化が可能となる。

【0012】

本発明では、亜鉛イオンを含有することにより、亜鉛イオンが一方の菌に含まれるウイルスを他方の菌に感染させるように作用する。このため、亜鉛イオン存在下で菌類間のウイルスの移行が生じ、これにより耕盤によって乱された土壌の微生物層の正常化速度を加速することができ、耕盤を確実且つ迅速に膨軟化させることができる。

【0013】

本発明では、混合液中に海藻を含有することにより、海藻によって上記菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌との生育が助長される。このため、有機廃棄物の消化を促進し、短時間及び大量の発酵を行うことができ、耕盤の膨軟化を確実にし、且つ促進させることができる。

【0014】

本発明では、細菌及び水によって有機廃棄物を発酵させて培養するため、充分な量の細菌と水分とを土壌に供給することができる。また、土壌の表面の乾燥も防止することができる。

【0015】

本発明では、培養廃液とフルボ酸鉄と亜鉛イオンと海藻との混合液を土壌に散布した後、土壌の表面を透光性のビニールシートで覆い、直射日光下で７日～２０日間放置する処理をさらに行うことにより、耕盤の膨軟化環境を確実に保持することができる。しかも、土壌の温度を高めることができるため、混合液中の細菌の活性を高めて耕盤の膨軟速度を加速させることができる。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は、（１）ストレプトマイセス属、（２）スルフォロブス属、（３）サッカロポリスポーラ属、（４）ノカルジア属、（５）シュードモナス属、（６）バシラス属、（７）サイトファーガ属、（８）セルロモナス属、（９）クロストリジウム属、（１０）アスペルギルス属、（１１）ペニシリウム属、（１２）クモノスカビ属の菌属に属する１２種の細菌と、木材腐朽菌を用いて有機廃棄物を発酵させ、その培養液の残渣から培養廃液を作成する処理と、この培養廃液とフルボ酸鉄と亜鉛イオンと海藻とを混合して混合液を作成する処理と、混合液を土壌に散布して土壌の耕盤を膨軟化させる処理と、を備えている。

【0017】

有機廃棄物としては、野菜や肉などの一般家庭残渣や水産工場からの魚介類残渣などを使用することができる。また、貝殻、蟹殻等の通常の有機物処理では分解しにくい有機物を用いることが可能であり、さらにポリ袋やトレイに用いられる高分子樹脂も用いることができる。

【0018】

培養廃液を作成する処理に用いる細菌は、（１）ストレプトマイセス属、（２）スルフォロブス属、（３）サッカロポリスポーラ属、（４）ノカルジア属、（５）シュードモナス属、（６）バシラス属、（７）サイトファーガ属、（８）セルロモナス属、（９）クロストリジウム属、（１０）アスペルギルス属、（１１）ペニシリウム属、（１２）クモノスカビ属の菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌との全ての細菌を含んでいる必要がある。１２種の菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌との全ての細菌を含むことにより、細菌相互の分解、発酵作用を増大させることができる。

【0019】

次に、本発明を具体的に説明する。

【0020】

［培養液の製造］
（前培養）
本発明の発酵を開始させるための前培養に用いる母材は、その表面や内部構造中に菌類を固定、担持することのできるものであれば特に限定されない。具体的には、菌類を固定しやすい多孔物質や、有機系材料、例えばバーク、おがくず、木炭粉、コーヒー粕、もみ殻、米糠から得られるぼかし等を好適に用いることができ、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。

【0021】

本発明の（１）ストレプトマイセス属、（２）スルフォロブス属、（３）サッカロポリスポーラ属、（４）ノカルジア属、（５）シュードモナス属、（６）バシラス属、（７）サイトファーガ属、（８）セルロモナス属、（９）クロストリジウム属、（１０）アスペルギルス属、（１１）ペニシリウム属、（１２）クモノスカビ属の菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌とは、母材及び水と混合されて適度な温度に保持され、培地に少量ずつの母材が追加されて前培養される。
具体的には、プール状の槽に、細菌が添加された母材と水とを入れ、加温しながら２５～５０℃、より好ましくは３０℃～４５℃の温度まで加熱される。

【0022】

（本培養）
前培養液の温度が４５℃～５５℃に上昇したら、母材に代えて有機廃棄物を順次投入する。時間経過に伴って、徐々に有機廃棄物の投入量を増やし、６０～７０℃に昇温させ、この温度を維持するように有機廃棄物の投入量を調節することで適切な発酵が維持される。そして、発酵によって投入された有機廃棄物はほぼ完全に消失し、菌体の合計質量が徐々に増加する。

【0023】

培養処理は、菌体の合計質量が培養液の質量に対して３～３０質量％になるまで継続することが好ましい。菌体含量が３％以下では、菌体が未だ廃棄物処理能力を有しているので、反応を終了させるのは経済的に好ましくない。一方、３０質量％を超えるように培養するのは困難な場合が多く、また細菌が休止期に入るので発酵の反応速度が落ちることがあり、その上に、菌類の活性が変化することがあるので培養を終了させることが好ましい。

【0024】

［培養廃液の製造］
培養の終了後、培養処理の残渣からろ過材を用いて培養液をろ過して発酵の残滓やごみを除いて培養廃液を得る。ろ過材は菌体が通過するろ過材を用いる。ここで有機廃棄物に含まれていた水溶性の重金属成分は、培養中で非水溶性の固体に変化するので、固体を濾過して除くと、カドミウム、水銀、砒素の１種または２種以上を含む水溶性の重金属成分の少なくとも一部が非水溶性になって沈殿して除去される。

【0025】

［フルボ酸鉄］
本発明において、培養廃液にフルボ酸鉄と海藻を加えることにより耕盤の膨軟化に対して著しい効果を持たせることができる。
フルボ酸は、土壌又は石炭質から希アルカリでフミン酸を抽出除去した後に、無機酸で抽出したとき、酸性の上澄み液に黄色ないし橙黄色となって存在する物質であって、水、エタノールに可溶の無定型の酸性物質で、単一の化学構造式を有するものではなく、組成、分子量も一定したものでもなく、さらに原料及び採取条件により組成、分子量が変化するものである。また、鉄イオンとの親和性が高く、陸地から海へ鉄イオンを移動させる役割を担っている。

【0026】

一般的に、フルボ酸は金属イオンを安定化させる。フルボ酸と金属イオンとの結合形式はフルボ酸のカルボキシル基を配位基とするキレート反応である。天然界においても、フルボ酸は金属イオンを安定化させ、生体の金属イオンの代謝に関与し、特に鉄イオンや亜鉛イオンが生体に取り込まれるのを補助する役割をする。

【0027】

一方、鉄は土壌の主要構成元素であり作物の成長に重要な成分であるが、作物中の鉄は何れも酸化鉄等の化合物を形成しており、土壌中に鉄イオンは多くない。また畑の土壌中にはフルボ酸はほとんど含まれていない。このため、フルボ酸鉄を混合することにより鉄イオンが補給されて作物の成長を助けるばかりでなく、耕盤の膨軟化の効果を増強することができる。実用的には溶液として供給されるフルボ酸鉄が利用される。

【0028】

本発明において、フルボ酸鉄の含有量は、培養廃液、フルボ酸鉄及び亜鉛イオンの混合液の質量を１００質量％とした場合に、フルボ酸鉄溶液をフルボ酸鉄の質量として０．０００１質量％～０．０１質量％含む量で加えることが好ましい。フルボ酸鉄の量が０．０００１質量％未満であると、混合液の十分な効果が得られず、一方、０．０１質量％を超えた量のフルボ酸鉄溶液を加えても、混合液の効果は増加せず、経済的に好ましくない。

【0029】

［亜鉛イオン］
本発明はフルボ酸鉄に加えて亜鉛イオンを含んでいることが好ましい。亜鉛イオンの存在下に菌を共培養すると、細胞質不和合の関係にある菌類間のウイルスの移行が起こる。本発明は、亜鉛イオンを含むため、耕盤の形成によって乱された土壌細菌層の再形成を加速することができる。このため、亜鉛イオンを添加することにより、土壌細菌層が速やかに再形成され、耕盤の膨軟化の効果を著しく増加させることができる。

【0030】

亜鉛イオンは、混合液の１００質量％に対し、０．０００１質量％～０．００１質量％の割合で混合することが良好である。０．０００１質量％未満では、土壌細菌層の再形成効果が増加せず、０．００１質量％を超えても、それ以上は効果が増強されない。亜鉛イオンの供給源としては、例えば塩化亜鉛、硫酸亜鉛等の毒性の低い水溶性の化合物を水に溶解して用いることができる。

【0031】

［海藻］
海藻は、カリウム、マグネシウム、カルシウム、ミネラル、金属イオンなどの無機物質、プランクトンなどの生物の起源となる有機物質を含むばかりでなく、酸素、二酸化炭素などを溶存していることから、本発明に用いる（１）ストレプトマイセス属、（２）スルフォロブス属、（３）サッカロポリスポーラ属、（４）ノカルジア属、（５）シュードモナス属、（６）バシラス属、（７）サイトファーガ属、（８）セルロモナス属、（９）クロストリジウム属、（１０）アスペルギルス属、（１１）ペニシリウム属、（１２）クモノスカビ属の菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌とが生育するのに有用な物質を供給するように作用する。海藻を混合することにより上記菌属に属する１２種の細菌と木材腐朽菌との生育が助長されるため、有機廃棄物の消化を促進し、短時間及び大量の発酵を行うことができる。このため、海藻を混合することにより耕盤の膨軟化を確実且つ促進させることができる。海藻の混合割合は、０．５質量％乃至５．０質量％であることが好ましい。

【0032】

［製造例１］培養廃液の製造
以下の菌属に属する１２種の細菌群と木材腐朽菌とを前培養して４０℃まで昇温させ、培地に栄養源として有機廃棄物を加えて、菌体の合計質量が培養液の質量に対して、２０質量％になるまで培養を継続した。培養終了後に、菌体を含む培養廃液を濾過して栄養源の残滓やごみを除き、培養廃液とした。
（１）ストレプトマイセス属
（２）スルフォロブス属
（３）サッカロポリスポーラ属
（４）ノカルジア属
（５）シュードモナス属
（６）バシラス属
（７）サイトファーガ属
（８）セルロモナス属
（９）クロストリジウム属
（１０）アスペルギルス属
（１１）ペニシリウム属
（１２）クモノスカビ属

【0033】

［実施例１］混合液の製造
培養廃液２．０質量％と、フルボ酸鉄０．００１質量％を含むフルボ酸鉄水溶液と、酢酸亜鉛０．００１質量％と海藻１．０質量％とを加えて全量を１００質量％にして混合液を製造した。
この混合液は、そのまま使用するか、又は２～５倍容量に希釈して散布液として使用した。

【0034】

［実施例２］混合液の散布
混合液を、畑に１５ｋｇ／ｍ^２の割合で散布し、混合液を散布した土壌の表面を、黒色半透明のビニールシートで覆って直射日光下に１０日間放置した。

【0035】

効果
畑に上記の混合液を１５．０ｋｇ／ｍ^２の割合で散布した土壌の表面を、黒色半透明のビニールシートで覆って直射日光下に１０日間放置した畑地は、農水省の生産力可能性等級のｄ：有効土層（根が伸びて養分や水分を吸収することができる土層）の深さ、ｐ：耕起や砕土の容易さ、ｗ：過湿の恐れ（畑の場合）（ｗ）：過干（干ばつ）の恐れ（畑の場合）の各項目がＩＩＩ等級（生産力は余り高くなく、改良する余地は大きい）であったのが、いずれもＩ等級（生産力が高く、特に改良を要しない）またはＩＩ等級（生産力は高いが多少の改良を要する）に改善された。

【要約】

【課題】耕盤を膨軟化して解消させる共に、土壌微生物を正常化させることを課題とする。
【解決手段】有機廃棄物を少なくとも１３の菌属の菌類を用いて培養分解した廃棄物発酵処理の培養廃液と、フルボ酸鉄と、亜鉛イオンと、海藻とを含む混合液であって、前記菌属が、少なくともストレプトマイセス属、スルフォロブス属、サッカロポリスポーラ属、木材腐朽菌、ノカルジア属、シュードモナス属、バシラス属、サイトファーガ属、セルロモナス属、クロストリジウム属、アスペルギルス属、ペニシリウム属、及びクモノスカビ属を含むことを特徴とする。
【選択図】なし