JP2004018570A

JP2004018570A - 土壌中の難溶性リンを溶解させる有機組成物

Info

Publication number: JP2004018570A
Application number: JP2002172167A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kaji; 梶　孝幸
Original assignee: TOKACHI NOGYO KYODO KUMIAI REN; TOKACHI NOGYO KYODO KUMIAI RENGOKAI
Current assignee: TOKACHI NOGYO KYODO KUMIAI REN; TOKACHI NOGYO KYODO KUMIAI RENGOKAI
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: JP4146168B2

Abstract

【課題】土壌中の難溶性リンの溶解を長期間効率的に行う。
【解決手段】糸状菌が生成する有機酸を利用して難溶性リンの可溶化を行う。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌中の難溶性リンの溶解に有効な有機組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
農作物の生産に必要不可欠な物質のひとつとしてリンがあるが、このリン資源は、現在の消費量と確認されている埋蔵量から推定すると、おそらく、数十年で枯渇するといわれている。
これにもかかわらず、リンの利用効率がおよそ５〜２０％と極めて低く、残りは土壌中の鉄やアルミニウムと結合して難溶化してしまい極めて吸収されにくい形態へと変化するという問題がある。
【０００３】
ところで、日本に広く分布している火山灰土壌での農地では、リンの難溶化が特に著しいことが確認されている。
この理由として、長年にわたる化学肥料の施用により土壌の酸性化が進み、土壌のアルミニウムや鉄が溶け出して、施肥リンと結合するということが判っている。
さらに、火山灰土壌の構成成分であるアロフェンやイモゴライトなどの粘土鉱物、アルミニウム・腐植複合体及び鉄・腐植複合体が、施肥リンと結合することによって難溶化してしまうことも判っている。
【０００４】
このような、リンの資源枯渇問題や利用効率の向上を目的として、現在細菌によって難溶性リンを可溶化させる技術が各種提案されている。
例えば、石灰質土壌にバチルス　メガトリウム（Ｂａｃｉｌｌｕｓ　ｍｅｇａｔｅｒｉｕｍ　ｖａｒ．　Ｐｈｏｓｐｈａｔｉｃｕｍ）　の接種により、エンドウ、ソラマメの収量増が認められている。
また、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）のリン溶解細菌の接種により、難溶性リンの可溶化が促進され、アカマツ苗の生育が向上している。
また、接種したリン溶解細菌の活性を高めるために、リン溶解細菌の接種に加えてグルコース、ショ糖、マンニトールなどの糖類を添加する方法も検討されている。
【０００５】
さらに、細菌の接種に加えて糖類の添加による難溶性リンの可溶化技術のほかにも、特開平９−２２７３２０号公報で、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属の細菌が有する有機酸生成能を利用した技術が提案されている。
この発明は、細菌で生成した有機酸が土壌中の難溶性リンを可溶化して、その溶解量を増量することによって、リンの利用率を向上させて農作物の燐酸吸収効率を高めるようにしたものである。
そして、この発明によって、リン溶解量の増量が認められている。
【０００６】
しかしながら、前記した発明に記載の細菌であるバチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）やシュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）といった有機酸生成能を有する細菌は、生存期間が短く、また移植によって有機酸生成能を失いやすい性質を有しており、確かに前記発明では細菌の接種により、リン溶解量の増量が認められるものの、実際には有機酸生成能が不安定であって長期的な有機酸生成という点で課題が残っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、土壌中の難溶性リンの溶解を長期間効率的に行うことを課題とし、この課題を解決できる組成物の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明は下記の技術的手段を採用する。
その技術的手段は、少なくとも、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸生成能を有する糸状菌を含む有機組成物にしたことである。（請求項１）
また、少なくとも、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有する易分解性有機物または／および易分解性有機物と、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸生成能を有する糸状菌を含む有機組成物にしたことである。（請求項２）
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１の発明では、糸状菌が難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を生成して、その有機酸を含有する有機組成物となる。
請求項２の発明でいう有機酸を含有する易分解性有機物および易分解性有機物は、糸状菌の養分となり、これによって、糸状菌の増殖および活性が高まって安定した有機酸生成がより効果的に行われる。
特に、有機酸を含有する易分解性有機物を用いることによれば、前記した糸状菌に対する養分効果に加えて、糸状菌が生成する有機酸と、易分解性有機物に含まれる有機酸が作用するので、極めて効率的な難溶性リンの可溶化が期待できる。
【００１０】
有機酸を含有する易分解性有機物および易分解性有機物は種々存在するが、これら易分解性有機物は天然物質由来の産業廃棄物を用いるとさらに好適である。
（請求項３）
易分解性有機物が天然物質由来の産業廃棄物であれば、肥料効果はもちろんのこと、土壌保全や環境保全さらには廃棄物再利用等という点で大きく貢献できる。
前記産業廃棄物を例示すると、家畜排泄物、当該排泄物を原料とする堆肥、ワイン澱、澱粉粕、廃糖蜜等が挙げられる。
【００１１】
本発明の有機酸は、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸の全てを包含するが、その内でも極めて効果が高い有機酸は、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸である。
つまり、本発明で使用される糸状菌は、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸の一または二以上複数の有機酸を生成するもの（請求項４）がよく、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有する易分解性有機物は、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸の一または二以上複数の有機酸を含有するもの（請求項５）がよい。
【００１２】
【実施例】
前記難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を下記の表１で例示する。
なお、表１は、各有機酸を、褐色火山性土、黒色火山性土、沖積土に添加したときの土中に含まれる有効なリン（以下、有効態リンという）を測定した結果であり、各有機酸の添加前の有効態リン量を１００とする。
測定方法は、各有機酸の添加量を２５０ｐｐｍとし、各土壌ともに任意の３点の平均、かつ２〜３回の反復平均値である。
【００１３】
【表１】

【００１４】
表１の結果から添加した土壌によっては、一部の有機酸では１００を下回る結果が測定されたが、これ以外のほとんどの土壌に対して有効態リン量が増量していることから、各有機酸は難溶性リンの可溶化に有効であることが判明した。
特に、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸については、有効態リン量が倍以上増量しており、したがって、これらの有機酸は多くの有機酸中難溶性リンの可溶化に極めて適しているといえる。
しかも、シュウ酸に至っては、褐色火山性土で約７倍強、黒色火山性土で約９倍弱、沖積土で約４倍強という例示した有機酸中、極めて高い数値が測定されたことから、このシュウ酸が難溶性リンの可溶化に最も適しているといえる。
【００１５】
また、有機酸の添加量を増やすことによって、難溶性リンの可溶化効果が向上すると推定して実験したところ表２に示す結果が測定された。
本実験では、各有機酸を、褐色火山性土、黒色火山性土、沖積土に、夫々５００ｐｐｍ，１０００ｐｐｍ添加したときの、各々の有効態リン量を測定した。
なお、各有機酸の添加前の有効態リン量を１００としている。
表２における数値は、全ての有機酸による測定値の土壌ごとの平均値を示す。
【００１６】
【表２】

【００１７】
表２の結果から、有機酸の添加量を増やすことによって、有効態リンの可溶化効果が向上することが判明した。
この結果によれば、表１における有効態リン含有量が少ない有機酸においても、添加量を増やすことによって、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸に近い可溶化効果が期待できるし、これらの有機酸における可溶化効果がさらに高いものになると期待できる。
【００１８】
本発明において糸状菌を採用した理由として、この糸状菌の有機酸生成能が、従来の技術において採用されているバチルス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）やシュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）の細菌に比べて極めて高く、かつ安定しているからである。
本発明者は、糸状菌と細菌との有機酸生成能力の比較実験を行い、糸状菌の有機酸生成能が優れていることを証明した。
実験方法は、表１に示す条件により糸状菌および細菌を液体培地によって培養し、接種日からある時間ごとに培養液のｐＨを測定した。（表３）
なお、本実験で使用した糸状菌および細菌は、財団法人発酵研究所から購入したものである。
【００１９】
【表３】

【００２０】
液体培地組成
酵母エキス・ペプトン培地
酵母エキス　　　　　　　５ｇ
ペプトン　　　　　　　１０ｇ
塩化ナトリウム　　　　　５ｇ
蒸留水　　　　　　　　１，０００ｍｌ
ｐＨ７．０に調製
ＰＳＡ培地
マッシュポテト　　　　　１ｇ
ショ糖　　　　　　　　２０ｇ
蒸留水　　　　　　　１，０００ｍｌ
ｐＨ５．０に調製
【００２１】
【表４】

【００２２】
有機酸生成能力を有する微生物は、その増殖過程で有機酸を生成するため、培養液のｐＨは下がるのが通常であると思われるが、表２の結果では、細菌は時間の経過に伴ってｐＨが上がり、逆に糸状菌は時間の経過に伴って下がっている。
つまり、実験結果を考察すると、細菌はその増殖過程で有機酸を生成していないものと推察される。
すなわち、細菌は前記したように、生存期間が短く、また移植によって有機酸生成能を失いやすい性質を有しており、実際には有機酸生成能が不安定であって、極めて扱い難い微生物であるといえる。
細菌に対して糸状菌は、実験結果から考察すると、ｐＨが時間に伴って下がっているので、その増殖過程で有機酸が安定して生成されているものと推察される。
すなわち、糸状菌は細菌と比較して極めて有機酸生成能が高く、かつ安定しているものとでき、極めて扱いやすい微生物であるといえる。
【００２３】
また、本発明者は、前記糸状菌が生成する有機酸種を調査した。（表５）
調査した糸状菌はアスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６であり、４日間の３０℃静置培養を行って、その培養液に含まれる有機酸を測定した。
なお、有機酸の測定は３回の反復を行った。
【００２４】
【表５】

単位：ｐｐｍ
【００２５】
表５の結果から、アスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株が生成する有機酸は、前記表１で示したとおりの難溶性リンの可溶化に高い機能を有したシュウ酸およびクエン酸であり、しかも、難溶性リンの可溶化に最も高い機能を有するシュウ酸が最も多く生成されていることが判明した。
なお、ここでは、アスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株による生成有機酸の調査のみの結果を示すが、これ以外の糸状菌でも、シュウ酸を多く生成する糸状菌は存在するものと思われる。
ちなみに、アスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）は、従来から酒、焼酎、味噌、醤油、みりん等を製造する際の麹かびとして使用されているため、入手も使用も極めて容易であって、本発明の有機組成物に採用するのには好適な糸状菌である。
また、アスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）は、木材を腐朽させる軟腐朽菌として位置付けられており、そのため、易分解性有機物にバーク堆肥を用いた場合には、有機酸によって難溶性リンを可溶化した上で、バーク分解を早めることが期待できる。
さらに、本発明者は、シュウ酸を最も多く含有する易分解性有機物をＨＰＬＣ法で調査したところ、牛糞堆肥には７７７ｐｐｍのシュウ酸が含有されており、調査した範囲内では牛糞堆肥のシュウ酸含有量が最も多かった。
【００２６】
次に、難溶性リンの可溶化に最適なシュウ酸を多く生成するアスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株と、そのシュウ酸を多く含有する易分解性有機物である牛糞堆肥との有機組成物を、黒色火山性土に４％の割合で施用し、２２℃の温度で７日間経過後における土壌中の有効態リン含有量を測定（Ｔｒｕｏｇ法）した。（表６）
比較対照として、同条件による無施用土壌中の有効態リン含有量および同条件による牛糞堆肥の施用土壌の有効態リン含有量も示す。
なお、アスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株の土壌中における最初の菌数を１×１０^５ｃｆｕ／ｇとした。
【００２７】
【表６】

【００２８】
表６の結果から、無施用土壌中および牛糞堆肥施用土壌中の有効態リン含有量に比べて、有機組成物施用土壌中の有効態リン含有量が増量されたことが判明した。
しかも、牛糞堆肥のみを施用した場合でも無施用に比べて土壌中の有効態リン含有量は増量するが、有機組成物施用では、それよりもさらに飛躍的な増量が認められることから、糸状菌と易分解性有機物との組成物は、難溶性リンの可溶化に優れた効果があることが証明された。
【００２９】
また、７日間後の有機組成物施用土壌中の菌数を調査したところ、その菌数が３．４７×１０^６ｃｆｕ／ｇであり、前記最初の菌数に比べて飛躍的に増えていることが確認された。
ちなみに、糸状菌の有機酸生成のメカニズムは、糸状菌の増殖時における代謝産物として有機酸が生成されるものであるが、糸状菌の増殖には養分が必要であることが実験により判明している。（表７）
この実験は、糸状菌の増殖に対する易分解性有機物の効果の有無を確認するものであり、黒色火山性土におけるアスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株の増殖に対する効果を、易分解性有機物であるマッシュポテトを添加した場合のｐＨ値と無添加の場合のｐＨ値から確認した。
なお、マッシュポテトの添加量は土壌に対して４％であり、ｐＨ値の測定時期は、アスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株の接種日から２１日後である。
【００３０】
【表７】

【００３１】
表７の結果から、マッシュポテトを添加したｐＨ値と無添加のｐＨ値を比較すれば、糸状菌に養分を与えることで増殖効果が向上することが証明された。
つまり、前記した有機組成物は、アスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株が牛糞堆肥中の有機物を養分として効率よく増殖してより多くの有機酸（主にシュウ酸）を生成し、当該有機酸と牛糞堆肥中の有機酸（主にシュウ酸）が難溶性リンの可溶化に作用するのである。
【００３２】
前記した実施例では、シュウ酸の生成能を有する糸状菌にアスペルギルスニガー（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ　ｎｉｇｅｒ）Ａ３７６株を、シュウ酸を含有する易分解性有機物に牛糞堆肥を夫々用いた有機組成物によって、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸性性能を有する糸状菌と、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有する易分解性有機物との有機組成物の難溶性リンの可溶化効果を試験を行った上で例示しているが、難溶性リンの可溶化効果を有する有機組成物の構成は例示したもの以外にもあることは前記した各試験により明らかである。
また、糸状菌と、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有しない易分解性有機物との有機組成物でも、糸状菌はこの易分解性有機物を養分として増殖して、糸状菌が難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を効率的に生成するので、難溶性リンの可溶化効果を有する有機組成物となる。
また、糸状菌と、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有する易分解性有機物と、この有機酸を含有しない易分解性有機物との有機組成物においても同様にである。
【００３３】
本発明の有機組成物は、例示した形態で土壌に施用してもよいが、糸状菌を安定よく増殖し、保存するためには、例えば、糸状菌と易分解性有機物を担体（例えば、ピートモス）に担持させた有機組成物とすることが挙げられる。
この技術は本願出願人が、特開平１０−２７３４０９号公報ですでに提案済みである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は以上説明したとおり下記の優れた効果を有する。
請求項１の発明によれば、増殖安定性に優れる糸状菌が難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を生成するので、長期間効率的な難溶性リンの可溶化を達成することができる。
請求項２によれば、易分解性有機物が糸状菌の養分として糸状菌の増殖に大きく貢献するので、さらに長期間効率的な難溶性リンの可溶化が可能となる。
しかも、易分解性有機物が難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有するものであれば、糸状菌の養分としての機能に加えて、易分解性有機物も難溶性リンの可溶化に機能するので、さらに長期間効率的な難溶性リンの可溶化が可能となる。
請求項３によれば、前記両易分解性有機物が天然物質由来の産業廃棄物であるので、肥料効果はもちろんのこと、土壌保全や環境保全さらには廃棄物再利用等という点で大きく貢献できるし、組成物の製造コストの削減にも大きく貢献して、生産者に対して安価に提供することができる。
請求項４および請求項５の発明によれば、難溶性リンの可溶化に極めて効果的である有機酸が多く含まれる組成物にすることができるので、難溶性リンの可溶化をより効率的に行うことができる。

Claims

少なくとも、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸生成能を有する糸状菌を含む有機組成物。
少なくとも、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有する易分解性有機物または／および易分解性有機物と、難溶性リンの可溶化に有効な有機酸生成能を有する糸状菌を含む有機組成物。
難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有する易分解性有機物および易分解性有機物が天然物質由来の産業廃棄物である請求項２に記載の有機組成物。
糸状菌がシュウ酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸の一または二以上複数の有機酸を生成するものである請求項１ないし請求項３いずれか１項に記載の有機組成物。
難溶性リンの可溶化に有効な有機酸を含有する易分解性有機物が、シュウ酸、マロン酸、クエン酸、酒石酸の一または二以上複数の有機酸を含有するものである請求項２または請求項３に記載の有機組成物。