CN101514120A - 含有竹的有效成分的发酵肥料及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的课题在于实现使幼竹和竹笋皮中含有的生长促进物质在很大程度上有助于植物生长，同时通过将不能直接用作肥料的老竹作为堆肥的原料加以利用，来实现堆肥化工序的简单化，以及提高其作为肥料的功能。为了解决上述课题，本发明在堆肥原料(有时含有将老竹粉碎制成的竹片)中添加有用微生物来使其发酵、或者使堆肥原料自然发酵制造堆肥，将竹笋皮和幼竹的任意一种或两种粉碎后制成的幼竹材料干燥而形成干燥物，混合该堆肥与该干燥物，制成含有竹的有效成分的发酵肥料。对含有因发酵而容易分解的生长促进物质的幼竹或竹笋皮不进行发酵而作为肥料使用，通过这样使植物的生长大幅提高。

Description

含有竹的有效成分的发酵肥料及其制造方法

技术领域

本发明涉及含有竹笋皮或幼竹的有效成分的发酵肥料的制造技术。

背景技术

近年来，有机废弃物的处理成为严重的社会问题。含有水分的垃圾或家畜的粪尿等有机物，在量少时可以通过还原到农田或自然分解循环的方式来进行充分处理，但是如果量大则会成为公害来源，则在其处理中需要花费大量经费。

在自然环境中，如果将成为堆肥原料的植物纤维(纤维素)堆放在户外，则首先酵母菌、细菌会繁殖，并由蛋白质和糖分别制造出氨基酸、水和CO₂。随着这种发酵的进行，纤维素堆开始发热，促使放线菌、丝状菌活动，进而将纤维质分解成为肥料。在堆肥完全成熟之前的过程中，存在的障碍是腐败菌，如果这种坏菌(厌氧性)繁殖起来，则会产生亚硝酸和硫化物，从而产生令人不快的异味。

即使在以普通含有水分的垃圾为对象的堆肥制造方法中，易分解性物质的初期分解时好氧性丝状菌和细菌起主要作用，在半纤维素和纤维素分解期内通过极其有限的高温好氧性放线菌分解半纤维素，使纤维素露出。此时，由于氧摄取旺盛，故在其周围产生缺氧环境，厌氧性的纤维素分解菌起作用，产生分解纤维素的纤维素酶。如果纤维素的分解超过峰值，则发酵温度逐渐降低，木质素开始分解。木质素的分解由丝状菌形成的细胞外酶、担子菌和白色木材腐朽菌等进行。

另外，对于菌的特性效果，众所周知，光合成细菌具有在消化废弃物中产生的氨、硫化氢、硫醇等各种碳水化合物并消除恶臭源的同时，促进产生脯氨酸、蛋氨酸等各种有效的氨基酸的作用，乳酸菌具有防止废弃物腐败的作用，并且如果使用放线菌、酵母则能够形成抑制有害微生物作用的革兰氏阳性菌群的微生物相。

因此，从维持自然环境、有效利用资源的观点出发，有机物的堆肥化的技术开发正在积极进行，已提出了废弃物原料、发酵中使用的微生物菌的种类、制造方法等各种方案。例如在专利文献1中公开了关于菌的拮抗值、pH、密闭状态等的方案；在专利文献2中公开了关于适用于低温环境下的丝状菌的方案；在专利文献3中公开了包含稻壳、醋酸含有物等作为添加材料的方案。对于微生物培养液，例如提出了如专利文献4所述的把聚合物直接用作堆肥化促进剂等的方案。另外，对于有机物原料，也大量公开了蔬菜垃圾、木屑、动物粪便等。

然而，含有水分的垃圾包括一般家庭日常少量产生的含有水分的垃圾和企业大量产生的含有水分的垃圾。这些含有水分的垃圾一部分是在家庭和企业单位，或者自治团体单位得到混合处理，成为有机肥料。

另一方面，作为在企业中大量产生，没有适当的处理方法而直接进行废弃处理的有机废弃物的例子，例如有竹笋皮。竹笋是季节性产品，极少部分是以挖出时带皮的状态卖给普通消费者，但大部分是在对竹笋进行水煮加工的企业把皮除去后以水煮状态常年销售。在进行竹笋的水煮加工的企业中，一次产生大量竹笋皮，对这些竹笋皮的处理就成为了很大的问题。

在竹笋的水煮加工工厂，水煮前后除去竹笋的皮、尖、根等不作为商品的部分(本说明书中，将这些统称为竹笋皮)，并将这些部分作为废弃物进行废弃处理。废弃后的大量竹笋皮发酵能力强，产生腐败气味而成为问题。另外，由于竹笋是季节性产品，故还存在对废弃处理不需要花费大量费用的问题，将在竹笋的水煮加工工厂产生的大量竹笋皮制成发酵肥料一直以来没有得以进行。

并且，随着近年挖竹笋的从业者的老龄化和人手不足，对食用竹笋不进行采挖而置之不理，或者之后对长大的幼竹不采伐直至放置成为老竹(親竹)，这种管理不充分的竹林变得引人注目。如果竹林的管理不充分，则会加重对竹的侵害且保水力降低，另外，会造成对相邻的杉树、柏树等其他树木的损害，存在失去美丽的山这样的自然环境方面无法忽视的问题。

为了解决这样的问题，本申请的申请人认为，竹笋皮是发热发酵性大的物质，在竹笋皮或幼竹中含有维持竹惊人生长的赤霉素以及激动素、酪氨酸等生长促进物质，因此如果以竹笋皮和幼竹作为主要原料进行堆肥化，不但可作为废弃物对策还能得到对植物繁殖有效的发酵肥料，基于上述见解，申请人提出了在以竹笋皮和幼竹的任意一种或两种为主的堆肥原料中，混合至少一种有用微生物来制造发酵肥料的方法(参照专利文献5)。

专利文献1：日本特开平5-170579号公报

专利文献2：日本特许第3485345号公报

专利文献3：日本特开2000-16889号公报

专利文献4：日本特开2003-192794号公报

专利文献5：日本特许第4073441号公报

根据上述专利文献5中公开的发酵肥料的制造方法，采用以竹笋皮和幼竹为主要原料进行堆肥化的方式，可以起到制成含有竹笋皮和幼竹中所含的生长促进物质的发酵肥料，并制成对促进植物生长极为有效的肥料的效果。

但是，本申请的发明人在之后继续研究的过程中发现，不同于长大的老竹，处于生长过程的幼竹和竹笋皮中含有促进植物繁殖的生长促进物质，例如糖类、矿物、氨基酸类，通过发酵过程中产生的70～80℃的热，会使该生长促进物质在一定程度上被分解并消失。另一方面，由于老竹的组织硬，所以如果不使其进行规定时间的发酵，纤维质就不能分解，从而无法作为堆肥来使用。

发明内容

因此，本发明要解决的课题在于实现使幼竹和竹笋皮中含有的生长促进物质在很大程度上有助于植物生长，同时实现堆肥化工序的简单化，以及提高其作为肥料的功能。

为了解决上述课题，本发明提供一种含有竹的有效成分的发酵肥料，其特征在于：在含有或不含有将老竹粉碎制成的竹片的堆肥原料中，添加有用微生物来使其发酵、或者使堆肥原料自然发酵形成堆肥，将竹笋皮和幼竹的任意一种或两种粉碎后制成的幼竹材料干燥而形成干燥物，所述发酵肥料混合有所述堆肥与所述干燥物。

另外，本发明提供一种含有竹的有效成分的发酵肥料的制造方法，其特征在于：在含有或不含有将老竹粉碎制成的竹片的堆肥原料中，添加有用微生物来使其发酵、或者使堆肥原料自然发酵制造堆肥，将竹笋皮和幼竹的任意一种或两种粉碎后制成的幼竹材料干燥而形成干燥物，混合该干燥物与所述堆肥。

据说，处于生长过程中的竹一天能伸长1m。另一方面，如果成为2年左右的老竹就停止生长，长度和粗细都不再生长，经过数年枯萎，而地下茎延伸，并且每年从地下茎生长出竹笋。作为竹生长来源的生长促进物质，除包含在竹笋中之外，也包含在竹笋皮和幼竹中。本发明着眼于竹笋皮和幼竹中含有的生长促进物质，将其作为肥料进行有效利用。

即，如果使作为废弃物的竹笋皮和幼竹发酵，则有时通过70～80℃的发酵热使生长促进物质，例如糖类、矿物、氨基酸等有效成分部分分解，因此制成不经过发酵而进行粉碎的幼竹材料。如果为了将幼竹材料用作肥料而对地面施肥，则幼竹材料中如上所述的生长促进物质有效地作用于植物，并与堆肥中的肥料成分一同促进植物的繁殖。

但是，作为表示堆肥质量的标准有“EC(电导率)”这个项目。EC高的堆肥会造成根损伤，因此应该受到注意。在JA中央会的推荐质量标准中，定为5mS(millisiemens，ミリシ一メンス)/cm以下(藤原俊六郎著“堆肥的制造方法和使用方法从原理到实际”农山渔村文化协会出版，2003年3月，p40-43)。牛粪堆肥的情况中为4～6mS/cm，对于没有进行发酵的竹笋皮和幼竹的粉碎物进行EC测定后，得到1.6mS/cm的分析结果，因此可以证明即使将其与堆肥混合使用也能充分满足作为堆肥的质量标准。

另一方面，在整顿闲置竹林时被采伐的老竹中，含有木质素、鞣质等不适合用作肥料的物质，此外由于含有大量难以分解的纤维素，故使其发酵进行堆肥化。当将这种堆肥与上述幼竹材料混合作为发酵肥料捆包到肥料袋中时，为了使幼竹材料能在堆肥前不进行发酵，将新鲜状态含水率为50～80％的幼竹材料进行干燥，使含水率达到例如40％以下，优选为30％以下，并粉碎至1～2mm左右的长度，与肥料混合后装袋。

根据本发明，在堆肥原料中添加有用微生物来使其发酵、或者使堆肥原料自然发酵形成堆肥，将竹笋皮和幼竹的任意一种或两种粉碎后制成的幼竹材料干燥形成干燥物，混合该堆肥与该干燥物制成肥料，通过这样可以实现使幼竹和竹笋皮中含有的生长促进物质在很大程度上有助于植物生长，同时实现堆肥化工序的简单化，以及提高其作为肥料的功能。

此外，无法直接作为肥料使用的老竹可以作为堆肥的原料加以利用，通过这样可以有效利用产业废弃物、可以将整顿放置竹林时产生的老竹作为促进植物生长的肥料的材料而进行有效利用，并且能够抑制使全球变暖的二氧化碳的产生。

附图说明

图1是使用了本发明的含有竹的有效成分的发酵肥料后，以茎周表示的彩椒生长状况的测定结果之图表。

图2是使用了本发明的含有竹的有效成分的发酵肥料后，以高度表示的彩椒生长状况的测定结果之图表。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。

本发明的最大特征在于，不对竹笋皮和幼竹中的任意一种或两种进行发酵并使其干燥，作为幼竹材料粉碎至1～2mm左右的长度而使用，将整顿竹林时采伐的老竹用作一种水分调节材料和堆肥原料。

其中，幼竹是指在成为老竹以前的生长过程中的竹，是由于不作为食用竹笋挖出而置之不理，故生长至无法食用，大概为长出竹枝前的竹。拿日本国内最多的孟宗竹来说，因繁殖地点的不同而有差异，但通常是指高度在1～4m左右(从地表出来后约1周到1个月)的竹。老竹是指幼竹继续生长形成的，通常是经过1年以上竹质变硬的竹。约生长1年的竹不具有作为老竹的功能，并且由于竹质柔软，故也可归类为幼竹，有时为了和约生长2年以上竹质硬的老竹区别，而特别称其为新竹。像这样分类法不是确定的，而多以竹子的性状来称呼。

堆肥原料除了老竹以外，还可以使用蔬菜屑、食品绞酒糟(絞り粕)、食品屑、谷壳、草木和其它有机物原料。另外，还可以根据需要添加贝壳、骨粉、水产加工废弃物等作为肥料成分的物质。可以选定对于堆肥原料最合适的发酵方法，特别是可以选定混合的有用微生物组中最适合的微生物。

有用微生物不含有害物质，只要是在上述发酵过程中能显示活性的微生物即可。作为实际使用的有用微生物，是厌氧性微生物和好氧性微生物共存的有用微生物，优选包括放线菌、光合成菌、乳酸菌、丝状菌、酵母、曲霉菌中的任意1种以上的微生物。在这些微生物中，优选使用选自下列的微生物：作为放线菌，使用链霉菌属、轮枝链霉菌属(Streptoverticillium)、诺卡氏菌属、小单孢菌属(Micromonospora)、红球菌属、放线菌属、棒状杆菌属，作为光合成菌，使用绿菌属、着色菌属(Chromatium)、绿曲挠菌属(Chloroflexus)、红螺菌属、红假单胞菌属、红细菌属(Rhodobacter)、醋酸杆菌属、固氮菌属(Azotobacter)、根瘤菌属、甲基单胞菌属(Methlomonas)，作为乳酸菌，使用丙酸杆菌属、乳酸杆菌属、片球菌属、链球菌属、微球菌属、明串珠菌属(Leunostoc)，作为丝状菌，使用曲霉属、毛霉菌属、木霉菌属，作为属于酵母的菌，使用毕赤氏酵母属、酵母菌属、念珠菌属，作为细菌，使用芽孢杆菌属、纤维单胞菌属、纤维弧菌属、嗜细胞菌属(Cytohaga)、梭状芽胞杆菌属、脱硫肠状菌属(Desuifotomaculum)。

作为目前的市售品，有许多以EM、托马斯(ト-マス)、欧来斯(オ-レス)、阿库特TG(アクトTG)、萨伊恩(サイオン)、柏木弗德(バイムフ-ド)、乌娄恩C(ウロンC)、NK-52、考弗那(コフナ)、阿载龙(ア-ゼロン)、柏欧法泰(バイオフア-テイ)、利乌恩(リ-ワン)等商品名销售的堆肥化促进剂。但是这些市售品，对于作为其主要成分的微生物的内容，多具有例如有用微生物、革兰氏阳性、革兰氏阴性、好氧性、厌氧性、拮抗性等多种表征，而学术性、定量性的表征则不充分。

在本发明中确定堆肥原料的主要原料为老竹，因此可以选定最适于分解发酵堆肥原料的环境的微生物。此外，考虑到为了表现出上述各种微生物的活性的空气、温度、湿度等条件，可以设定最适于分解发酵堆肥原料的原料处理条件。例如，由于一般在pH为5以下、10以上的条件下堆肥化的反应速度小，因此pH优选在接近中性的范围。

而且，在以老竹为主要原料的堆肥原料中，除了有用微生物之外还可以添加发酵促进剂、水分调节剂和微生物营养剂中的1种以上。在本发明中，作为可优选使用的发酵促进剂，包括家畜粪便、木醋液和竹醋液；作为水分调节剂，包括竹片、木屑、碳化物、含有醋酸或丙酸的材料等；作为微生物营养剂，可以列举出米糠等。其中，鸡粪或者米糠兼有补充氮成分的作用而有助于微生物的活化，竹片具有调节水分和除臭的作用，木醋液和竹醋液除了添加肥料成分之外还具有使难分解性有机物的细胞外皮软化、防止pH的降低和促进发酵、分解恶臭物质的作用。

以下表示本发明涉及的发酵肥料制造工序的一个例子。

(1)第1级工序

在粉碎孟宗竹的老竹制成的竹片(将老竹粉碎成3mm左右的方块的粉碎物)中，添加了家畜粪便、米糠后的水分约为60％的堆肥原料中混合有用微生物并搅拌。

(2)第2级工序

在堆肥床的温度上升至约75℃的时刻，追加混合与最初的堆肥原料大致等量的竹笋皮，翻动搅拌。约1天后，进一步追加混合等量的堆肥原料，再次翻动搅拌。

当堆肥原料的追加混合和翻动搅拌反复进行合计4次时，堆肥床中的老竹的比率约为94％。

(3)第3级工序

停止添加堆肥原料时，堆肥床的温度下降至约45℃，因而此时以1周1次的比例进行翻动搅拌。反复操作约4次。

(4)第4级工序

在常温下将上述堆肥床放置约1个月。

经过以上工序，在约2个月内制成以老竹为主要原料的发酵肥料。当然，该制造工序只是一个例子，作为原料的老竹的种类不限于孟宗竹，另外，通过调节堆肥原料的混合比例、堆肥床的水分、温度、pH、混合搅拌、送风等条件，也可以调节反应速度和所需要的时间。此外，该制造工序可使用下列堆肥制造装置来实施，该装置具有混合装置和进行翻动搅拌的装置，并进一步根据需要具有控制显示水分、温度、送风、除臭等发酵状态的装置、原料调节装置、发酵肥料的筛选、称量、捆包装置等的堆肥制造装置。

将在以上工序中制造的堆肥原料作为A，在A中以B1～B5的比例混合将未发酵的竹片、竹笋皮、幼竹(均干燥至水分为30％以下)混合制成的混合物，以茎周和高度测定彩椒的生长程度。其结果如表1和表2所示

B1：竹堆肥+竹片(10质量％)

B2：竹堆肥+竹片(30质量％)

B3：竹堆肥+竹片(20质量％)+竹笋皮(10质量％)

B4：竹堆肥+竹片(20质量％)+竹笋皮(10质量％)+幼竹(10质量％)

B5：竹堆肥+竹笋皮(20质量％)+幼竹(20质量％)

【表1】

单位mm		A	B1	B2	B3	B4	B5
								定植10日	茎周	2	2.3	2.5	2.5	2.5	2.5
		2.5	2.5	2.8	2.8	3	3
								20日	茎周	2.5	2.5	2.7	2.8	2.8	3
				3	3.2	3.3	3.3
								30日	茎周	2.7	2.8	3	3.2	3.3	3.3
		3	3	3.3	3.5	3.5	3.7
								40日	茎周	5	5.2	5.5	6	6	6.5
		5.5	6	6	6.5	6.7	7.5
								50日	茎周	8.5	9.5	10	11	12	13
		10	11	11.5	12	13	13.5
								60日	茎周	15.2	15	17	19	21	22
		16	16	18	20	21.5	23

其结果如图1的图表所示。

【表2】

单位cm		A	B1	B2	B3	B4	B5
								定植10日	高度	10	11	10.5	11.5	11.5	11
20日		15	14	16	17	17	18
								30日		31	33	35	37	37	40
40日		45	47	48	52	53	58
								50日		68	69	73	75	79	82
60日		83	87	90	93	95	103

其结果如图2的图表所示。

从以上结果可以明确，加入了竹笋皮、幼竹的肥料的茎周的粗细和高度的生长仅比堆肥原料A的良好，此外也比含有竹片但没有加入竹笋皮、幼竹的B1、B2生长得好。

并且在上述例子中，虽然使用在堆肥原料中添加有用微生物来使其发酵形成的发酵物作为堆肥，但也可以使用由存在或附着于堆肥原料中的微生物进行自然发酵形成的发酵物。在自然发酵的情况下，与添加有用微生物的发酵相比，虽然存在发酵速度不稳定、发酵难以控制、气味强烈的方面，但是用作本发明中使用的堆肥是没有问题的。

添加有用微生物来使堆肥原料发酵的情况下，与自然发酵的情况相比，作为表示发酵进行状态的参数的温度变化测定结果如表3所示。

【表3】

天数	使用一种以上的有用微生物	自然发酵
			3日	52℃	40℃
4日	65℃	48℃
			5日	70℃	60℃
6日	75℃	63℃
			7日	75℃	68℃
8日	73℃	70℃
			9日	70℃	72℃
10日	70℃	71℃

如表3所示，虽然在自然发酵的情况下，与添加有用微生物的情况相比，发酵的进行较慢，但是通过进行原料的翻动等辅助发酵的作业，可作为本发明的堆肥而充分使用。

工业实用性

本发明以未发酵的竹笋皮、幼竹以及发酵后的老竹为原料，因此可用于竹笋水煮加工工厂产生的竹笋皮和竹林管理附带产生的幼竹、老竹的废弃物处理和有效利用。

Claims (7)

1.含有竹的有效成分的发酵肥料，其特征在于：混合有将竹笋皮和幼竹的任意一种或两种粉碎后制成的幼竹材料干燥而形成的干燥物和堆肥。

2.如权利要求1所述的含有竹的有效成分的发酵肥料，其中，所述堆肥是在堆肥原料中添加有用微生物来使其发酵形成的发酵物。

3.如权利要求1所述的含有竹的有效成分的发酵肥料，其中，所述堆肥是使堆肥原料自然发酵形成的发酵物。

4.如权利要求1至3中任一项所述的含有竹的有效成分的发酵肥料，其特征在于：所述堆肥原料中含有粉碎老竹制成的竹片。

5.含有竹的有效成分的发酵肥料的制造方法，其特征在于：在堆肥原料中添加有用微生物来使其发酵从而制造堆肥，将竹笋皮和幼竹的任意一种或两种粉碎后制成的幼竹材料干燥而形成干燥物，混合所述干燥物和所述堆肥。

6.含有竹的有效成分的发酵肥料的制造方法，其特征在于：使堆肥原料自然发酵制造堆肥，将竹笋皮和幼竹的任意一种或两种粉碎后制成的幼竹材料干燥而形成干燥物，混合所述干燥物和所述堆肥。

7.如权利要求5或6所述的含有竹的有效成分的发酵肥料的制造方法，其特征在于：在所述堆肥原料中含有粉碎老竹制成的竹片。

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