JP2007161501A - 発酵堆肥の製造方法および発酵堆肥 - Google Patents

Abstract

【課題】竹の発酵および分解を速め、短期間で竹を堆肥化することができる発酵堆肥の製造技術を提供し、竹の廃棄物処理とその有効活用をはかることにある。
【解決手段】若竹、筍皮の少なくとも一つを含む竹の粉砕物に廃菌床を混合して発酵させ、廃菌床の原料は、農産物由来の、とうもろこし、米糠、小麦ふすま、大豆皮、綿実を主体とする非木質材料であることを特徴とする。このような製造方法により、リグニンを含まない廃菌床を得ることができるため、廃菌床自体が発酵・分解の律速にならず、竹の粉剤物の発酵を促進させることができる。これにより、竹を短期間で処理し堆肥化することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、有機廃棄物、特に、竹を主原料とした発酵堆肥の製造技術に関する。

近年、筍堀り従事者の老齢化と人手不足にともない、食用筍の採掘をしないまま放置され、またその後生長した若竹の伐採をしないまま親竹になるまで放置されている管理不十分な竹林が目立っている。竹林の管理が不十分であると、竹の侵攻が進んで保水力が低下し、また、隣接する杉、ヒノキなどの他木への被害が起こり、きれいな山が喪失してしまうという、自然環境面の問題がある。このため、竹を有効利用することは、環境保全の観点からも切望されている。

竹を有効利用する例として、竹を発酵させて製造した堆肥がある。例えば、特許文献１には、廃材等の木質バイオマスや竹や笹等のバイオマスをチップ化し、このチップ化したバイオマスを、廃菌床を用いてリグニン分解除去処理することが記載されている。このリグニンが除去されたバイオマスは、メタン発酵されてメタンガスが利用され、残渣が堆肥として利用される。
また、廃菌床の基となる菌床に関する文献として、特許文献２には、小麦ふすま、及び少なくとも１種類の他の農産物に由来する栄養素材との配合物からなるキノコ栽培用栄養源が記載されている。

特開２００５−８７９４０号公報 特許第３５８５０３２号公報

ところで、有機廃棄物（バイオマス）を発酵させて堆肥化する過程において、有機廃棄物に含まれている糖分やセルロースは比較的速い時期から分解されるが、リグニンは年単位の長期間をかけながらゆっくりと分解される。このように、堆肥化する廃棄物原料（特に、木質資材）にリグニンを多く含むと、このリグニンの分解が律速となって、有機廃棄物の堆肥化が遅延化するという問題がある。

この問題点に関して、特許文献１においては、白色不朽菌を含む廃菌床を利用して有機廃棄物のリグニン分解処理を行っているが、廃菌床の原料組成を開示していない。従って、特許文献１に記載の堆肥化技術は、使用する廃菌床に、一般的に使用される杉チップ等の木質材料が多く含まれていることが想定され、この木質材料由来のリグニンにより、堆肥化に長期間要する恐れがある。このように堆肥化が長期化すると、発酵が進んだ熟成堆肥が得られるものの、残存する成分が微生物により消費されたり、外部に放出したりしてしまい、堆肥中の栄養分が残らなくなる。この栄養分が少ない堆肥を圃場に散布しても、肥料効果としての効果は不十分となる。

また、特許文献２においては、キノコ栽培用栄養源により菌床（培地基材）の炭素率がコントロールされているものの、菌床としてオガ屑等の木質材料を使用しており、前述と同様に、木質材料由来のリグニンにより、堆肥化に長期間要する恐れがある。

本発明が解決しようとする課題は、竹の発酵および分解を速め、短期間で竹を堆肥化することができる発酵堆肥の製造技術を提供し、竹の廃棄物処理とその有効活用をはかることにある。

本発明の発酵堆肥の製造方法は、竹の粉砕物に廃菌床を混合して発酵させる工程を有する発酵堆肥の製造方法であって、廃菌床の原料は、農産物由来の非木質材料であることを特徴とする。また、本発明の発酵堆肥は、上記製造方法により製造されることを特徴とする。廃菌床の原料を、農産物由来の非木質材料としたことにより、リグニンを含まない廃菌床を得ることができるため、廃菌床自体が発酵・分解の律速にならず、竹の粉剤物の発酵を促進させることができる。これにより、竹を短期間で処理し堆肥化することができる。また、廃菌床はキノコ栽培業者にとっては産業廃棄物となるため、この廃菌床を使用することは有機物のリサイクルの面でも好ましく、堆肥製造の低コスト化が可能となる。
ここで、廃菌床とは、菌床にキノコ類を栽培した後に残る菌床であり、廃菌床の原料とは、キノコ類栽培前の菌床の原料組成を意味する。

また、非木質材料は、とうもろこし、米糠、小麦ふすま、大豆皮、綿実を主体とすれば、菌床として使用した場合には高品質なキノコ類が栽培できる上に、残渣となる廃菌床には栄養分が残存することとなる。この廃菌床が栄養分、特に窒素成分を含むことにより、堆肥化初期において良好な栄養剤となり、微生物による窒素危餓を防止して、竹の発酵を促進することができる。さらに、上記の材料は菌床としてキノコ類を栽培している間に、繊維質のある程度が分解されて養分を含んだ状態であるため、竹と混合した際には、栄養剤として即効性を示すものとなる。

また、短期間で竹堆肥が製造可能となり、短期間で完熟堆肥とすることができる。なお、この完熟堆肥は、易分解性繊維が完全に発酵して分解したものであるが、肥料成分は微生物による消費され尽くされずに残存していることが特徴である。
ここで、非木質材料に占める各原料の割合は、とうもろこしが３０質量％以上５０質量％以下、米糠が１０質量％以上３０質量％以下、小麦ふすまが１０質量％以上３０質量％以下、大豆皮が１０質量％以上３０質量％以下、綿実が５質量％以上１０質量％以下とすることが望ましい。

とうもろこしは、主に子実、穂軸、皮等の粉砕物であるが、これには窒素分等の栄養分が多く含まれており、菌床としての栄養剤として好適なものであり、廃菌床にも残存することとなる。ここで、とうもろこしの青刈りの状態では炭素率（Ｃ／Ｎ比）は約３３、全窒素分で約３．３％含有され、とうもろこしの穂軸は、炭素率約１０８、全窒素分で約０．４５％含有されている。従って、とうもろこしの穂軸や皮等を主体的に使用すれば、炭素率を３０〜１１０程度の範囲で調整可能であり、キノコ類の生育にとって好適な炭素率となり、この廃菌床も堆肥化の栄養剤として機能する。なお、一般的なオガクズの炭素率は２００以上であり、平均が約３４０程度であるため、木質材料に比べても、とうもろこしの栄養分は豊富である。
ここで、非木質材料に占めるとうもろこしの割合を３０質量％未満とすると、キノコ類の生育自体に大きく影響を与えない場合があるものの、廃菌床に残存する栄養分が減少するため好ましくない。とうもろこしの含有割合が５０質量％を超えると、後述する成分の含有量が減少するため、好ましくない。

また、米糠は、玄米を精米する際、種皮や胚芽の粉末、脂肪、タンパク質、ビタミン、ミネラルを含んでおり、炭素率は約１０．５、全窒素分は約３．２％であり、栄養分が豊富である。また、米糠は、全リン酸分で約６．７％、全加里分で約１．５％、全苦土分で約２．４％を含有し、ミネラルが豊富である。従って、廃菌床の原料として米糠が使用されることにより、得られる竹の発酵堆肥のミネラル分も豊富となり、良質な堆肥を得ることができる。また、炭素率が小さいため、菌床の炭素率の調整剤としても機能する。
ここで、非木質材料に占める米糠の割合を、１０質量％未満とすると、米糠固有の栄養分やミネラル含が減少し、キノコ類の生育に好ましくないばかりか、竹の堆肥化する際の栄養分としても不十分なものとなる。米糠の含有割合が３０質量％を超えると、炭素率が小さくなり過ぎる恐れがあり、キノコ類の生育に悪影響を及ぼすばかりでなく、他の原料の含有量が少なくなり好ましくない。

さらに、小麦ふすまは、脱脂後の小麦の表皮を粉末にしたものであり、カルシウム、リン、マグネシウム、鉄、亜鉛、銅などのミネラルが含まれ、炭素率は７０以上である。小麦ふすまを菌床に使用すれば、良質なキノコ類が得られるとともに、廃菌床の原料として米糠が使用されることにより、得られる竹の発酵堆肥のミネラル分も豊富となり、良質な堆肥を得ることができる。ここで、非木質材料に占める小麦ふすまの割合は、上記割合を１０質量％未満とすると、小麦ふすま特有のミネラルを効果的に利用できなくなる。また３０質量％を超えると、他の原料の割合が減少し好ましくない。

また、大豆皮は、大豆の加工産物であり、水溶性ヘミセルロースが多く含まれており、キノコ類の栽培時には良好な炭素源となり得る。また、大豆皮が廃菌床に残存していると、水溶性ヘミセルロースが堆肥化中に微生物の栄養源になり、微生物が活性化して良好に堆肥化することができる。また、マメ科作物は一般的に窒素成分が多く含まれており、大豆皮の窒素分も好適な栄養源や、炭素率の調整材料となると考えられる。さらに、大豆皮は保水性にも優れており、堆肥の水分を好適に保持できると考えられる。
ここで、非木質材料に占める大豆皮の割合が、１０質量％未満となると、廃菌床に含まれる水溶性ヘミセルロース量が少なくなり、栄養源として不足する。また、３０質量％を超えると、他の原料割合が減少するため望ましくない。

綿実は、子実の粉砕物を使用する。綿実は、その油粕の窒素分が５〜７％と高いことが知られているように、窒素分が高い。これにより、菌床の栄養源となるばかりでなく、廃菌床に残存し、竹の堆肥化の栄養剤として有効である。また、リン酸、カリウムも多く含まれており、得られる堆肥の肥料的効果が高くなる。ここで、非木質材料に占める綿実の割合が５質量％未満となると、その効果を充分に得ることができず、１０質量％を超えると窒素過多となって、菌床として使用することができないため好ましくない。
なお、上記以外の農産物由来のものであれば、前述の条件を逸脱しない範囲で廃菌床の原料とすることができ、例えば、野菜屑、食品絞り粕、食品屑、籾殻、草木その他の有機物原料を少量使用することができる。また、必要に応じて貝殻、骨粉、水産加工廃棄物等の肥料成分としての物質を添加してもよい。

さらに、竹の粉砕物と廃菌床とを混合する質量割合が、竹６０％〜９０％、廃菌床４０％〜１０％であることを特徴とする。一般的に、竹は繊維質に富んでいるため分解しにくく、発酵させるのに時間を要し、さらに堆肥化するのに長期間要するが、廃菌床を質量割合で１０％以上４０％以下、より好ましくは、２０％以上３０％以下として混合すれば、栄養源として充分供給されることとなり、竹の発酵を促して堆肥化を速めることができる。ここで、廃菌床の質量割合が１０％未満の場合、栄養源として不十分であり、発酵が遅れる。また、廃菌床の質量割合が４０％を超えると、発酵は充分に促して堆肥化できるものの、竹本来の有用成分の含有量が相対的に少なくなり、竹成分を目的とした良好な竹堆肥が得られなくなる。
また、逆を言えば、混合割合の６０％以上を竹（親竹、若竹、筍皮）とすることで、他の竹以外のものを堆肥原料とする発酵堆肥との差別化ができ、トレーサビリティの点からも安心な発酵堆肥となる。また、堆肥原料に最適の発酵方法、とくに混合する有用微生物群のなかの最適な微生物を選定することができる。

また、竹には、若竹、筍皮の少なくとも一つが含まれることが望ましい。竹は、後述する親竹のみとしても堆肥を製造できるが、親竹以外にも、繊維が柔らかく栄養分を含む若竹と筍皮の少なくとも一つを含んでいれば、これらが栄養剤として機能し、且つ、難分解性のリグニンをほとんど含んでいないため、さらに発酵を行いやすくなって、より短期間で竹堆肥を製造することができる。

ここで、竹について説明する。竹は、その生長の度合いにより、親竹、若竹、筍に大別される。若竹とは、親竹となる以前の生長過程の竹を指し、食用筍として掘らずにおいたため生長して食用にはならなくなったもので、およそ竹の枝が出る前迄のものである。わが国で最も多い孟宗竹でいえば、生育場所によって差異があるが、通常高さ１〜４ｍ程度（地表から出て約１週間から１ヶ月）迄のものをいう。親竹とは、それ以上生長したもので、通常１年以上経過した竹質が硬くなった竹である。およそ１年生までの竹は親竹としての機能はなく、また竹質が柔らかいので若竹に分類しても良く、およそ２年生以上の竹質が硬い親竹と区別して、特に新竹という名称で呼ぶこともある。このように分類法は定まったものではなく、竹の性状から呼ぶことが多い。

一方、筍は季節的な産品であり、ごく一部は掘り出した皮付きの状態で一般消費者に販売されるが、大部分は筍の水煮加工を行う事業所で皮を取り除いた水煮の状態で通年販売されている。筍の水煮加工を行う事業所においては、一度に大量の筍皮が発生するので、この筍皮の処理が大きな問題となっている。本明細書においては、筍は皮を含まない可食部を意味し、筍皮と区別する（ただし筍皮は竹の一部である）。従って、筍皮を使用すれば、筍の水煮加工工場で発生する大量の筍皮を処理することができ、環境保全の観点からも有効である。

ここで、前記竹の内訳として、竹合計、すなわち、親竹＋若竹＋筍皮のうち若竹＋筍皮の含有量を質量割合として３０％〜５０％とすることが望ましく、これが微生物の栄養源にプラスされて、親竹の発酵・堆肥化をさらに速めることができる。また、森林に乱立する親竹や若竹と、筍の水煮加工工場から排出される筍皮の両方を一度に処理することも可能である。なお、若竹と筍皮の合計量が３０質量％未満とすると、親竹が多いため発酵・分解に時間を要し、早期に堆肥化する効果としては小さいものとなる。また、若竹と筍皮の合計量が５０質量％を超えると、親竹の大量処理には不向きである。

本発明の特徴は、竹の粉砕物に廃菌床を混合して発酵させる発酵堆肥の製造方法であって、廃菌床の原料は、農産物由来の非木質材料であることを特徴とする。このような製造方法により、リグニンを含まない廃菌床を得ることができるため、廃菌床自体が発酵・分解の律速にならず、竹の粉剤物の発酵を促進させることができる。これにより、竹を短期間で処理し堆肥化することができる。

以下、本発明の実施の形態について製造工程を説明する。
堆肥の原料となる孟宗竹の親竹、若竹、筍皮をそれぞれ約１ｃｍ以下となるように粉砕する。また、廃菌床をキノコ製造工場より入手し、予め約１ｃｍ以下となるように粉砕する。そして、質量割合で、親竹を約５００ｋｇ、若竹を約３００ｋｇ、廃菌床を約２００ｋｇとしてそれぞれ混合し、発酵前に約１トンの混合物を得る。なお、混合物の合計量はこれに限定されるものではなく、また、発酵助剤として糖蜜を加えても良く、製造状況を考慮して適宜調整することができる。この混合物に、有用微生物を接種して、発酵を開始させる。本発明においては、発酵開始後２〜３日で７０℃に達し、通常の発酵方法により要する期間である４日程度よりも、１〜２日程速まっていた。また、堆肥化に伴う切り返し、温度管理は、従来の管理方法を採用することができる。なお、有用微生物としては、嫌気性微生物と好気性微生物が共存した有用微生物で、放線菌、光合成菌、糸状菌、乳酸菌、酵母、麹菌のいずれか１種以上であり、また、竹土着菌を使用することもできる。
以上のように堆肥を製造すれば、１ヶ月〜１ヶ月半程度の所要期間で竹堆肥を得ることができる。

（実施例１）
本発明の竹堆肥の分析結果を表１に示す。窒素全量で０．８８％、リン酸全量０．４５％、加里全量で１．１％含有しており、堆肥の肥料効果として期待できる。また、石灰は２％含有することから、土壌改良剤としても期待できる。

注：肥料分析法によった。

（実施例２）
また、本発明の堆肥を使用してホウレンソウを栽培し、収穫したホウレンソウの葉柄と葉身の硝酸性窒素（mg/kg）について調べ表２に示す。なお、対照として、従来の堆肥を使用した例として７区設け、施肥量は同一条件として試験を行った。

表２に示すように、竹堆肥を使用したものは、オーダーが異なるほど顕著にホウレンソウ内の硝酸性窒素を減少させることができた。硝酸性窒素は、肥料を過剰に施用した場合や、水耕栽培など肥料形態として硝酸態窒素を施用する栽培において顕著に高くなるが、これが多く含まれると、人間に害であるとされている。本発明の竹堆肥においては、竹堆肥に含まれる窒素成分がゆっくりと効いて、ホウレンソウにとって最小限の窒素分が供給されて、硝酸性窒素が高まることが抑制されたと推察される。なお、本堆肥で生育させたホウレンソウは、生育期間中は良好に生育し、収穫後も日持ちする、高品質なものであった。

本発明は、竹を有効利用した発酵堆肥の製造技術であり、竹林管理に付随して生じる若竹や親竹と、筍の水煮加工工場で発生する筍皮とを、農業場面で有効に利用することができる。

Claims (5)

1. 竹の粉砕物に廃菌床を混合して発酵させる工程を有する発酵堆肥の製造方法であって、前記廃菌床の原料は、農産物由来の非木質材料であることを特徴とする発酵堆肥の製造方法。
2. 前記非木質材料は、とうもろこし、米糠、小麦ふすま、大豆皮、綿実を主体とする請求項１記載の発酵堆肥の製造方法。
3. 前記竹の粉砕物と廃菌床との質量混合割合が、竹６０％〜９０％、廃菌床４０％〜１０％である請求項１または２記載の発酵堆肥の製造方法。
4. 前記竹には、若竹、筍皮の少なくとも一つが含まれる請求項１から３のいずれかの項に記載の発酵堆肥の製造方法。
5. 請求項１から４のいずれかの項に記載の製造方法により製造される発酵堆肥。