JP2009096647A - Organic fertilizer and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸性土壌に対してｐＨ調整機能を有する有機質肥料並びにその製造方法に関する。詳細には、燃焼灰にトウモロコシなどからデンプンを製造する工程で得られる濃縮浸漬液（コーンスティープリカー）を加えて混合し、更に必要に応じて水を混合して粒状化された酸性土壌に対してｐＨ調整機能を有する有機質肥料並びにその製造方法に関する。 The present invention relates to an organic fertilizer having a pH adjusting function for acidic soil and a method for producing the same. Specifically, the concentrated soaking liquid (corn steep liquor) obtained in the process of producing starch from corn or the like is added to and mixed with the burned ash, and further mixed with water as necessary to granulated acidic soil. The present invention relates to an organic fertilizer having a pH adjusting function and a method for producing the same.
近年、大気中の二酸化炭素および二酸化硫黄の存在増により雨の酸性化が進み、土壌の化学風化やカルシウムなどの塩基性イオンの溶脱が進行した結果、土壌の酸性化が拡大している。酸性土壌では、溶けにくいアルミニウムや鉄の酸化物があとに残り、リンを難溶性の形態で土壌に保持してしまう。それが農作物の生産性を低下させてしまう。また、酸性土壌ではアルミニウムイオンがＡｌ３＋の形で遊離し、土壌溶液の水素イオン指数（ｐＨ）の低下にしたがってＡｌ３＋の濃度が高くなる。Ａｌ３＋は植物の根の伸長を阻害する働きがあるので、酸性土壌の改良は、農業・林業生産上の課題となっている。 In recent years, acidification of rain has progressed due to an increase in the presence of carbon dioxide and sulfur dioxide in the atmosphere, and as a result of chemical weathering of soil and leaching of basic ions such as calcium, soil acidification has expanded. In acidic soil, oxides of aluminum and iron that are hardly soluble remain behind, and phosphorus is retained in the soil in a hardly soluble form. This reduces the productivity of crops. Further, the aluminum ion in acidic soils is liberated in the form of Al 3+, concentrations of Al 3+ increases in accordance with decrease in the hydrogen ion exponent of the soil solution (pH). Since Al 3+ has a function of inhibiting the growth of plant roots, improvement of acidic soil has become an issue in agricultural and forestry production.
酸性土壌は、生石灰（酸化カルシウム）、消石灰（水酸化カルシウム）、石灰石（炭酸カルシウムが主成分）などの石灰肥料、ドロマイトなどの苦土石灰肥料、貝殻粉末、カーバイドかすなどの各工業で副生するカルシウム塩の少なくとも１種又は任意の組み合わせで中和されることが知られており、広く用いられている。酸性土壌の中和剤としては、石灰肥料の他に、石膏（硫酸カルシウム）、炭などが知られている。 Acid soil is by-produced in various industries such as lime fertilizers such as quick lime (calcium oxide), slaked lime (calcium hydroxide), limestone (mainly calcium carbonate), bitter lime fertilizers such as dolomite, shell powder, and carbide residue. It is known to be neutralized with at least one calcium salt or any combination thereof and is widely used. As a neutralizing agent for acidic soil, gypsum (calcium sulfate), charcoal and the like are known in addition to lime fertilizer.
ところで、農業系バイオマスを燃焼させて得られる草木灰あるいは、各工業で固体燃料（石炭など）、バイオマス固形化燃料（木質ペレットなど）、廃棄物系バイオマス（製紙スラッジなど）を燃焼させて副生成する燃焼灰には、カルシウムなどが多く含まれ、塩基性陽イオンを放出する作用により、前記石灰肥料の代替として用いることができる。中和のメカニズムはそれらに含まれるカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）、とりわけカルシウムが塩基性陽イオンになる反応による。しかし、燃焼灰の有効利用はまだ十分進んでおらず、循環型社会を実現するためには積極的なリサイクル利用法の開発が望まれている。 By the way, plant ash obtained by burning agricultural biomass or by-product by burning solid fuel (coal etc.), biomass solidified fuel (wood pellets, etc.), waste biomass (paper sludge etc.) in each industry Combustion ash contains a lot of calcium and can be used as an alternative to the lime fertilizer due to the action of releasing basic cations. The neutralization mechanism is based on a reaction in which calcium (Ca), magnesium (Mg), potassium (K) contained therein, and calcium in particular becomes a basic cation. However, the effective use of combustion ash has not yet advanced sufficiently, and in order to realize a recycling-oriented society, the development of an active recycling method is desired.
ところが、石灰肥料や燃焼灰は、カルシウムを一過的に多量に（植物が好適に生育する以上の量）溶出してしまい、必ずしも酸性土壌の中和剤として適切ではない。すなわち、本発明者らの研究によれば、燃焼灰、例えば製紙スラッジ灰から平成１５年環境省告示第１８号に基づく溶出試験（以下「環告１８号試験」という）により溶出されるカルシウムが４８９ｍｇ／Ｌに対し、葉緑素の構成元素として植物の生育に必須であるマグネシウムの溶出は０．０１ｍｇ／Ｌにも満たなかった。これは、燃焼灰の全カルシウムに占める交換性カルシウムの割合が約８０％であるのに対し、全マグネシウムに占める交換性マグネシウムの割合が数％であることによる。その結果、燃焼灰を化学加工しないでそのまま施用した場合、土壌溶液に含まれるマグネシウムイオン量は、土壌溶液のｐＨに依存して減少し、土壌が元来有するマグネシウムの溶出をも抑制してしまい、マグネシウムは葉緑素の構成元素であることから、植物の成長にクロロシス（黄化、マグネシウム欠乏）などの負の影響を与えることが明らかとなった（非特許文献１）。以上のことから、燃焼灰を化学加工して、植物が好適に生育する量のカルシウムとマグネシウムをバランス良く徐放的に溶出するよう改良することが課題である。 However, lime fertilizers and combustion ash elute calcium in a large amount (more than the amount that plants can grow properly), and are not necessarily suitable as neutralizing agents for acidic soil. That is, according to the study by the present inventors, calcium eluted from combustion ash, for example, paper sludge ash, by a dissolution test based on the Ministry of the Environment Notification No. 18 of 2003 (hereinafter referred to as “announcement No. 18 test”). In contrast to 489 mg / L, elution of magnesium, which is essential for plant growth as a constituent element of chlorophyll, was less than 0.01 mg / L. This is because the ratio of exchangeable calcium to the total calcium of the combustion ash is about 80%, whereas the ratio of exchangeable magnesium to the total magnesium is several percent. As a result, when the combustion ash is applied as it is without chemical processing, the amount of magnesium ions contained in the soil solution decreases depending on the pH of the soil solution, and the elution of magnesium inherent in the soil is also suppressed. Since magnesium is a constituent element of chlorophyll, it has been clarified that it has negative effects such as chlorosis (yellowing, magnesium deficiency) on plant growth (Non-patent Document 1). From the above, it is an object to improve the chemical ash of the combustion ash so that the amount of calcium and magnesium that the plant can grow appropriately is eluted in a balanced manner.
また、燃焼灰を微粉砕処理した微粉砕物を加水注水のみにより造粒加工した燃焼灰含有造粒物が提案されている（特許文献１）。これは燃焼灰微粉砕物の水和自己硬化反応によるものであるが、本発明者らの研究によれば、燃焼灰、例えば製紙スラッジ灰に加水して造粒加工した造粒物を酸性土壌に配合した場合であっても、土壌環境分析法（１：２．５水浸出法）による測定ｐＨ（Ｈ２Ｏ）値および電気伝導率（ＥＣ値）が配合前とほとんど変わらず、酸性土壌の改良に全く寄与しない場合があった。これは、水和自己硬化反応による鉱物化（結晶化）が進み過ぎた結果、燃焼灰に含まれる水溶性あるいは交換性カルシウムが不溶化したことを示している。以上のことから、燃焼灰を適切に粒状加工して、植物が好適に生育する量のカルシウムを徐放的に溶出させることが課題である。 Moreover, a combustion ash-containing granulated product obtained by granulating a finely pulverized product obtained by pulverizing combustion ash using only water injection has been proposed (Patent Document 1). This is due to the hydration self-curing reaction of the combusted ash fine pulverized product, but according to the study by the present inventors, the granulated product obtained by granulating and processing the combusted ash such as paper sludge ash is acid Even when blended in the soil, the pH (H 2 O) value and electrical conductivity (EC value) measured by the soil environment analysis method (1: 2.5 water leaching method) are almost the same as before the blending, and the acid soil In some cases, it did not contribute at all to the improvement. This indicates that water-soluble or exchangeable calcium contained in the combustion ash has become insoluble as a result of excessive mineralization (crystallization) by hydration self-curing reaction. From the above, it is a problem to appropriately release the combustion ash in a granular manner so that the amount of calcium that the plant can grow properly is gradually released.
さらに、燃焼灰には窒素、リン、カリウムがほとんど含まれないため、肥料としての利用価値が小さかった。この点を解決するため、燃焼灰、例えば製紙スラッジ灰を主体とする廃棄物リサイクルシステムの構築を実現する技術について、特許文献１に様々な提案がなされている。ところが本発明者らの研究によれば、製紙スラッジ灰に例えば特許文献１に例示される食品系廃棄物として、廃糖蜜やビール粕を配合して造粒した有機質肥料であっても、溶出するカルシウム（Ｃａ２＋）、マグネシウム（Ｍｇ２＋）、窒素（アンモニウム（ＮＨ４＋））、カリウム（Ｋ＋）の各陽イオンのバランスが悪く、有機質肥料としての性能に乏しいことが明らかとなった。以上のことから、燃焼灰を出発原料として、カルシウム、マグネシウム、窒素（アンモニウム）、カリウムの溶出バランスが調整された有機質肥料を開発することが重要な課題である。なお、ここで言う溶出バランスとは量および溶出比率の意味である。
Furthermore, since combustion ash contains almost no nitrogen, phosphorus, or potassium, its utility value as a fertilizer was small. In order to solve this problem, various proposals have been made in
本発明者らは先に燃焼灰に濃硫酸を加えてｐＨを７〜１０に調整し、平成１５年環境省告示第１８号に基づく溶出試験方法によるマグネシウムの溶出量が２ｍｇ／Ｌ以上であるマグネシウム溶出性能を有する酸性土壌改良材を特許出願している（特願２００７−２０１４７９）。さらに、燃焼灰に塩基性アミノ酸として、リシン、アルギニン、ヒスチジンなどを加えて粒状化した酸性土壌改良材が、カルシウムおよび窒素（アンモニウム）の徐放性能を有することを見出し、特許出願している（特願２００７−０８３２２２）。しかしながら、アミノ酸などの有機酸を単体として加えるには、経済的な制約があり、必ずしも産業上に有効であるとは言い難い。 The present inventors previously added concentrated sulfuric acid to combustion ash to adjust the pH to 7 to 10, and the dissolution amount of magnesium by the dissolution test method based on the Ministry of the Environment Notification No. 18 in 2003 is 2 mg / L or more. A patent application has been filed for an acidic soil improving material having magnesium elution performance (Japanese Patent Application No. 2007-201479). Furthermore, it has been found that an acidic soil improvement material granulated by adding lysine, arginine, histidine or the like as a basic amino acid to combustion ash has sustained release performance of calcium and nitrogen (ammonium), and has applied for a patent ( Japanese Patent Application No. 2007-083222). However, adding an organic acid such as an amino acid as a simple substance has economic limitations and is not necessarily effective industrially.
本発明者らは、日本標準飼料成分表２００１年版（（独）農業技術研究機構編、２００２）を用いて、安価かつ比較的安定的に発生すると考えられる「製造粕類（６０種）」から、粗タンパク質、アミノ酸、マグネシウムの含有量が掲載されている２８種を候補とし、その中から、性状が酸性で（燃焼灰のｐＨ調整作用）かつ比較的多くのアミノ酸（タンパク質）およびマグネシウムを含む１２種を選定し、さらに価格や年間の供給量を考慮して、廃糖蜜、ビール粕、コーンスティープリカーの３種について、燃焼灰と配合してその効果を詳細に検討した。 The present inventors use the Japanese standard feed ingredient table 2001 version ((Germany), Agricultural Technology Research Organization, 2002), from “manufactured moss (60 species)” that is considered to be cheap and relatively stable. Candidates are 28 types that contain the contents of crude protein, amino acid, and magnesium. Among them, the properties are acidic (pH adjustment action of combustion ash) and relatively many amino acids (protein) and magnesium are included. Twelve kinds were selected, and considering the price and annual supply, three kinds of molasses, beer lees and corn steep liquor were blended with combustion ash and the effects were examined in detail.
これらのうち、トウモロコシからデンプンを製造する工程で得られる濃縮浸漬液（コーンスティープリカー）は、「とうもろこし浸漬液肥料」の名で普通肥料として用いられ、タンパク質、ペプチド、アミノ酸、乳酸、糖分、各種ビタミンおよびリン、カリウム、マグネシウム等の植物栄養分のバランスがとれた液体有機質肥料である（表１）。コーンスティープリカーは、それ自体にも数％のマグネシウム（Ｍｇ）を含んでいるが、亜硫酸水でトウモロコシを浸漬して排出される液を乳酸発酵したものであることからｐＨが３．５〜４．２程度であり、燃焼灰にも含まれるマグネシウムの溶出を促進する効果が期待できる。さらにコーンスティープリカーにはアルギニン、リシン、ヒスチジンの各遊離塩基性アミノ酸がそれぞれ０．７、０．５、０．３ｇ／ｋｇ含まれることから、カルシウムおよびアンモニウムの徐放性能を付与する効果も期待できる。これまで液体肥料としての利用は検討されてきているが（特許文献２）、粒状の有機質肥料に加工して利用することは十分に検討されていなかった。 Among these, concentrated soaking liquid (corn steep liquor) obtained in the process of producing starch from corn is used as ordinary fertilizer under the name of “corn steep liquor fertilizer”, protein, peptide, amino acid, lactic acid, sugar, It is a liquid organic fertilizer with balanced plant nutrients such as vitamins, phosphorus, potassium and magnesium (Table 1). Corn steep liquor itself contains several percent of magnesium (Mg), but the pH is 3.5 to 4 because the liquid discharged by immersing corn in sulfite water is lactic acid fermented. The effect of promoting the elution of magnesium contained in combustion ash can be expected. Furthermore, corn steep liquor contains arginine, lysine, and histidine free basic amino acids of 0.7, 0.5, and 0.3 g / kg, respectively. it can. Until now, utilization as a liquid fertilizer has been studied (Patent Document 2), but it has not been sufficiently studied to be processed into a granular organic fertilizer.
本発明者らは、上記の点を鑑み鋭意検討した結果、燃焼灰そのものに直接コーンスティープリカーを加えて混合し、必要に応じて水を添加して造粒することにより、先行技術（特許文献１）が開示していた燃焼灰およびバインダー資材との混合物の粉砕処理工程を経ずとも、また燃焼灰の微粉砕処理物が有する水和自己硬化反応によらずとも、コーンスティープリカーに多量に含まれる粗タンパク質が有するアミノ基（−ＮＨ２）などが、燃焼灰に含まれるカルシウムなどの金属と配位結合する働き（バインダー効果）により、優れた造粒加工効果を発揮できる本発明の製造方法を完成させた。 As a result of intensive studies in view of the above points, the present inventors have added corn steep liquor directly to the combustion ash itself and mixed, and if necessary, granulated by adding water as necessary (Patent Documents). A large amount of corn steep liquor can be obtained without going through the pulverization treatment step of the mixture of combustion ash and binder material disclosed in 1) and without the hydration self-curing reaction of the finely pulverized treatment product of combustion ash. Production of the present invention capable of exerting an excellent granulation processing effect by a function (binder effect) in which an amino group (—NH 2 ) and the like contained in a crude protein contained is coordinated with a metal such as calcium contained in combustion ash. Completed the method.
また、燃焼灰にコーンスティープリカーを加えて混合した粒状物では、コーンスティープリカーに多量に含まれる粗タンパク質が有するアミノ基（−ＮＨ２）などが、燃焼灰に含まれるカルシウムと配位結合する作用により、カルシウムの一過的な溶出が抑制され、さらに生物的な分解によりカルシウム、マグネシウム、窒素（アンモニウム）、カリウム溶出のバランスの良い徐放化効果が得られるため、今までに知られていた前記のような課題点をすべて解決し、単なる酸性土壌に対してｐＨ調整機能だけでなく、先行技術（特許文献１）が開示していた廃糖蜜、ビール粕を混合した粒状物と比較しても優れた植物生育促進効果を相乗的に発揮できることを見出し、本発明の有機質肥料を完成するに至った。
本発明は、酸性土壌改良材の効果に加えて、植物が好適に生育する量のカルシウム、マグネシウム、アンモニウム、カリウムをバランス良く徐放的に溶出する植物の生育促進効果に優れた粒状化された酸性土壌に対してｐＨ調製機能を有する有機質肥料並びにその製造方法を提供することにある。 In addition to the effect of the acid soil improving material, the present invention is granulated with excellent growth promotion effect of plants in which the amount of calcium, magnesium, ammonium and potassium that can be suitably grown by plants is released in a balanced and sustained manner. An object of the present invention is to provide an organic fertilizer having a pH adjusting function for acidic soil and a method for producing the same.
上記課題を達成することができる本発明は、カルシウム成分を豊富に含む乾燥状態の燃焼灰とトウモロコシからデンプンを製造する工程で得られ、窒素、リン酸、カリウム、マグネシウムをバランス良く含む濃縮浸漬液（コーンスティープリカー）を原材料として混合し、更に必要に応じて水を混合して粒状化した酸性土壌に対してｐＨ調製機能を有する有機質肥料並びにその製造方法を提供することであり、以下の各発明を包含する。 The present invention capable of achieving the above object is a concentrated soaking solution obtained in a process of producing starch from dry combustion ash and corn rich in calcium components, and containing nitrogen, phosphoric acid, potassium and magnesium in a well-balanced manner. (Corn steep liquor) is mixed as a raw material, and further provided with an organic fertilizer having a pH adjusting function for acid soil mixed with water as necessary and granulated, and a method for producing the same. Includes invention.
（１）燃焼灰に、トウモロコシからデンプンを製造する工程で得られる濃縮浸漬液（コーンスティープリカー）を加えて混合し、更に必要に応じて水を混合して粒状化することを特徴とする有機質肥料の製造方法。 (1) Organic matter characterized by adding and mixing a concentrated immersion liquid (corn steep liquor) obtained in the process of producing starch from corn to combustion ash, and further mixing water and granulating as necessary. Fertilizer manufacturing method.
（２）燃焼灰に予め所定量の酸を加えて加水分解処理してから、コーンスティープリカーを加えることを特徴とする（１）に記載の有機質肥料の製造方法。 (2) The method for producing organic fertilizer according to (1), wherein corn steep liquor is added after a predetermined amount of acid is added to the combustion ash for hydrolysis treatment.
（３）燃焼灰に、予め所定量の酸を加えたコーンスティープリカーを加えて混合することを特徴とする（１）に記載の有機質肥料の製造方法。 (3) The method for producing organic fertilizer according to (1), wherein corn steep liquor to which a predetermined amount of acid has been added in advance is added to the combustion ash and mixed.
（４）粒状化された物の水分が２５〜３５質量％の範囲となるように処理することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか1項に記載の有機質肥料の製造方法。 (4) The method for producing an organic fertilizer according to any one of (1) to (3), wherein the granulated product is treated so that the water content is in the range of 25 to 35% by mass.
（５）（１）〜（４）のいずれかの製造方法によって得られた有機質肥料。 (5) The organic fertilizer obtained by the manufacturing method in any one of (1)-(4).
（６）土壌環境分析法（１：２．５水浸出法）による測定ｐＨ（Ｈ２Ｏ）値が４．５〜５．５、ＥＣ（電気伝導率）値が０．２０ｄＳ／ｍ以下である酸性土壌１Ｌに、（５）に記載の粒状物１２ｇを配合した配合物の土壌環境分析法（１：２．５水浸出法）による測定ｐＨ（Ｈ２Ｏ）値が５．５〜７．５、１：２．５水浸出液のカルシウムイオン濃度が２５〜４００ｍｇ／Ｌ、マグネシウムイオン濃度が２．５〜４０ｍｇ／Ｌ、アンモニウムイオン濃度が１ｍｇ／Ｌ以上、カリウムイオン濃度が１ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする（５）に記載の有機質肥料。 (6) Measurement by soil environment analysis method (1: 2.5 water leaching method) The pH (H 2 O) value is 4.5 to 5.5, and the EC (electric conductivity) value is 0.20 dS / m or less. A pH (H 2 O) value measured by a soil environment analysis method (1: 2.5 water leaching method) of a blend obtained by mixing 12 g of the granular material described in (5) with 1 L of certain acidic soil is 5.5 to 7 .5, 1: 2.5 Calcium ion concentration of water leachate is 25-400 mg / L, Magnesium ion concentration is 2.5-40 mg / L, Ammonium ion concentration is 1 mg / L or more, Potassium ion concentration is 1 mg / L or more The organic fertilizer according to (5), characterized in that
本発明によれば、燃焼灰そのものに直接、トウモロコシからデンプンを製造する工程で得られる濃縮浸漬液（コーンスティープリカー）を加えて混合することにより、燃焼灰の微粉砕処理物が有する水和自己硬化反応によらずとも、コーンスティープリカーに多量に含まれる粗タンパク質が有するアミノ基（−ＮＨ２）などが、燃焼灰に含まれるカルシウムなどの金属と配位結合する働き（バインダー効果）により、優れた造粒加工効果を発揮できる。 According to the present invention, the hydrated self contained in the pulverized product of combustion ash by adding and mixing the concentrated dip (corn steep liquor) obtained in the process of producing starch from corn directly into the combustion ash itself. Regardless of the curing reaction, the amino group (—NH 2 ) of the crude protein contained in a large amount in the corn steep liquor is coordinated with a metal such as calcium contained in the combustion ash (binder effect). Excellent granulation processing effect can be exhibited.
また、本発明によれば、コーンスティープリカーに多量に含まれる粗タンパク質が有するアミノ基（−ＮＨ２）などが、燃焼灰に含まれるカルシウムなどの金属と配位結合しながら粒状化する作用により、化学的にも物理的にもカルシウムなどの一過的な溶出を抑制させ、生物的な分解によりカルシウム、マグネシウム、窒素（アンモニウム）、カリウム溶出のバランスの良い徐放化効果が得られるため、単なる酸性土壌に対するｐＨ調整効果だけでなく、優れた植物生育促進効果を相乗的に発揮できる。 Further, according to the present invention, the amino group (—NH 2 ) and the like of the crude protein contained in a large amount in corn steep liquor is granulated while being coordinated with a metal such as calcium contained in combustion ash. , Because it suppresses transient elution such as calcium chemically and physically, and biodegradation provides a balanced sustained release effect of calcium, magnesium, nitrogen (ammonium), potassium elution, Not only a simple pH adjustment effect on acidic soil, but also an excellent plant growth promoting effect can be exhibited synergistically.
さらに、本発明によれば、燃焼灰に含まれるカルシウムおよびマグネシウムを、予め酸加水分解で溶出し易くさせてからコーンスティープリカーに含まれる粗タンパク質と配位結合させるかあるいは、コーンスティープリカー又は予め酸を添加したコーンスティープリカーにより酸加水分解しながら配位結合させる作用により、より一層優れた酸性土壌に対するｐＨ調整効果と植物生育促進効果を得ることができる。 Further, according to the present invention, calcium and magnesium contained in the combustion ash are preliminarily easily eluted by acid hydrolysis and then coordinated with the crude protein contained in the corn steep liquor. The action of coordinating and bonding with acid corn steep liquor to which an acid has been added can provide a more excellent pH adjusting effect and plant growth promoting effect on acidic soil.
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明において使用される燃焼灰としては、特に限定されるものではなく、農業系廃棄物を燃焼させて得られる草木灰あるいは、石炭、木材ペレット、樹皮などの固体燃料、ＲＰＦ、ＲＤＦなどの廃棄物固形化燃料、廃紙、廃プラスチック、廃タイヤ、黒液、製紙スラッジ、活性汚泥などの一般廃棄物を燃焼した際に発生する灰の他に、ガス化した際に発生する灰も用いることができる。灰は、1種または複数から選ばれた燃料または廃棄物を燃焼させて得られた燃焼灰であればよく、複数の燃焼灰を混合して用いることもできる。上記の酸性土壌のｐＨを調整する目的からは、カルシウムの含有量が高い灰が好ましく、製紙スラッジ灰には、カルシウムが酸化物換算で３０質量％以上含まれることから特に好ましい。また、肥料効果を得る目的からは、マグネシウムの含有量が高い灰が好ましく、製紙スラッジ灰には、マグネシウムが酸化物換算で数％以上含まれることが知られている。
The present invention will be specifically described below.
The combustion ash used in the present invention is not particularly limited, and is a plant ash obtained by burning agricultural waste, or a solid fuel such as coal, wood pellets, bark, and waste such as RPF and RDF. In addition to ash generated when combusting general waste such as solid fuel, waste paper, waste plastic, waste tires, black liquor, paper sludge, activated sludge, etc., ash generated when gasified may be used. it can. The ash may be combustion ash obtained by burning fuel or waste selected from one or more kinds, and a plurality of combustion ash may be mixed and used. For the purpose of adjusting the pH of the acidic soil, ash having a high calcium content is preferable, and papermaking sludge ash is particularly preferable because calcium is contained in an amount of 30% by mass or more in terms of oxides. Further, for the purpose of obtaining a fertilizer effect, ash having a high magnesium content is preferable, and it is known that papermaking sludge ash contains magnesium in an amount of several percent or more in terms of oxide.
本発明において使用される有機質肥料の原料としては、トウモロコシからデンプンを製造する工程で得られる濃縮浸漬液（コーンスティープリカー）を用いる必要がある。トウモロコシにはデンプンの他にタンパク質の割合が多く、トウモロコシを柔らかくし、デンプンとタンパク質の分離を良くする目的で亜硫酸水に浸漬され、排出される浸漬液を乳酸発酵・濃縮工程を経てコーンスティープリカーが得られる。コーンスティープリカーには、タンパク質約２５質量％や遊離アミノ酸などの窒素、リン、カリウム、マグネシウムがそれぞれ１〜数質量％含まれる。コーンスティープリカーに多量に含まれる粗タンパク質が有するアミノ基（−ＮＨ２）は、燃焼灰に含まれるカルシウムなどの金属と配位結合する働き（バインダー効果）により、優れた造粒加工効果を発揮できる。この作用はまた、化学的にカルシウムなどの一過的な溶出を抑制させ、生物的な分解によりカルシウム、マグネシウム、アンモニウム溶出のバランスの良い徐放化効果を発揮できる。さらに液状（水分約５０質量％）であることから燃焼灰と混合する有機質肥料の原料として特に好ましく、タンパク質やアミノ酸は土中の微生物に分解されて、燃焼灰には全く含まれない窒素（アンモニウム）を補完して、リン、カリウム、マグネシウムと共に植物の生育に良好な肥料成分となる。 As a raw material for the organic fertilizer used in the present invention, it is necessary to use a concentrated immersion liquid (corn steep liquor) obtained in the step of producing starch from corn. Corn has a high percentage of protein in addition to starch, and the corn steep liquor is subjected to a lactic acid fermentation and concentration process after being immersed in sulfite for the purpose of softening corn and improving separation of starch and protein. Is obtained. Corn steep liquor contains about 25% by mass of protein and 1 to several% by mass of nitrogen, phosphorus, potassium and magnesium such as free amino acids. The amino group (—NH 2 ) of the crude protein contained in large amounts in corn steep liquor exerts an excellent granulation processing effect due to the coordinated bond (binder effect) with metals such as calcium contained in the combustion ash. it can. This action can also suppress transient elution of calcium and the like chemically, and can exert a sustained release effect with a good balance of elution of calcium, magnesium and ammonium by biological decomposition. Furthermore, since it is liquid (water content of about 50% by mass), it is particularly preferable as a raw material for organic fertilizers mixed with combustion ash. Proteins and amino acids are decomposed into microorganisms in the soil, and nitrogen (ammonium that is not contained in combustion ash at all) ), And fertilizer components that are good for plant growth along with phosphorus, potassium, and magnesium.
また、コーンスティープリカー自体が亜硫酸水での排出浸漬液を乳酸発酵したもので、ｐＨが３．５〜４．２程度であり、有機酸（乳酸１２質量％、フィチン酸４質量％）にも富むことから、燃焼灰を酸加水分解して、燃焼灰にも含まれるマグネシウムの溶出を促進するため好ましく用いることができる。フィチン酸はカルシウムやマグネシウムと結合して、それらの溶出と植物への取り込みを促進する作用を有する。さらには酸の種類に限定されるものではないが、予め酸を添加したコーンスティープリカーを加えてもよく、燃焼灰に硫酸、リン酸、クエン酸、コハク酸などの有機酸類を予め加えてもよい。燃焼灰に含まれるカルシウムおよびマグネシウムを酸加水分解で溶出し易くさせてからコーンスティープリカーに含まれる粗タンパク質と配位結合させると、それらの溶出量と徐放性が高まって、より一層優れた酸性土壌に対してｐＨ調整効果と植物生育促進効果を得ることができる。
In addition, corn steep liquor itself is a lactic acid fermented soaking solution with sulfite, pH is about 3.5 to 4.2, and organic acids (lactic acid 12% by mass,
造粒に際しては、燃焼灰１００質量部に対してコーンスティープリカーを、１０〜１００質量部添加して混合造粒することが好ましく、より好ましくは２０〜９５質量部が良い。また、必要に応じて粒状化を調節する目的で更に水を添加しても良い。そして、造粒物水分が２５〜３５質量％になるように添加して造粒することにより、取扱い易さに優れた粒状物を得ることができる。粒状化により物理的にも燃焼灰に含まれるカルシウムの一過的な溶出を抑制させることができる。また粒状化後は風乾でもかまわないが加熱乾燥することが好ましい。 In granulation, it is preferable to add 10 to 100 parts by mass of corn steep liquor with respect to 100 parts by mass of combustion ash, and more preferably 20 to 95 parts by mass. Moreover, you may add water further for the purpose of adjusting granulation as needed. And the granule excellent in the handleability can be obtained by adding and granulating so that the moisture of granulated material may be 25-35 mass%. By granulating, transient elution of calcium contained in the combustion ash can be suppressed physically. Further, after granulation, air drying may be performed, but heat drying is preferable.
燃焼灰とコーンスティープリカーを混合して粒状化する方法として、造粒機には、押出造粒機、転動造粒機、ロール成形機、打錠式造粒機、フレーク式造粒機等がある。押出造粒機は、一定の穴径を備えたダイスから材料を圧縮押出するものである。転動造粒機は、回転体に供給された材料が回転運動により相互に付着成長しながら、形状の整った球状物を大量に作るのに適している。ロール成形機は、相対する一対の回転ロールに凹状のポケットが刻んであり、上部より材料を供給し形状一定の造粒物を作る装置である。打錠式造粒機は、円盤に放射状に並んだ金型に材料が充填され、押棒により圧縮され、造粒物の生産を連続で行うものである。フレーク式造粒機は、溶融物やスラリー状の材料を回転ドラムやスチームベルトに付着させ、冷却又は加熱することによりフレーク状に造粒するものである。本発明の製造方法には、肥料および土壌改良材に適した粒度分布が得られ、また、用途上、大量生産に適したものが良いが、上記の造粒機に限定されるものではない。粒状物の平均粒径は、特に限定されるものではないが、０．２〜１０ｍｍとすることが好ましい。 As a method of granulating by mixing combustion ash and corn steep liquor, the granulator includes extrusion granulator, rolling granulator, roll molding machine, tableting granulator, flake granulator, etc. There is. The extrusion granulator compresses and extrudes material from a die having a constant hole diameter. The rolling granulator is suitable for producing a large number of spherical particles having a uniform shape while the materials supplied to the rotating body adhere and grow to each other by rotational movement. A roll forming machine is a device in which a concave pocket is carved in a pair of opposed rotating rolls, and a material is supplied from above to form a granulated product having a constant shape. A tableting granulator is one in which a material is filled in dies arranged in a radial pattern on a disk and compressed by a push rod to continuously produce a granulated product. The flake granulator is a granule that forms a flake by adhering a melt or slurry-like material to a rotating drum or a steam belt, and cooling or heating. In the production method of the present invention, a particle size distribution suitable for fertilizers and soil improvement materials can be obtained, and for the purpose of use, it is suitable for mass production, but is not limited to the above granulator. Although the average particle diameter of a granular material is not specifically limited, It is preferable to set it as 0.2-10 mm.
燃焼灰には、フッ素及びホウ素及びクロムなどの土壌汚染対策法の溶出規制対象物質が含まれる場合がある。このため、燃焼灰を予め酸化カルシウム、アルミナセメント、硫酸アルミニウムなどを水の存在下に混合処理しておいてから、コーンスティープリカーを加えてもよい。 Combustion ash may contain substances subject to elution control under the Soil Contamination Countermeasures Law, such as fluorine, boron, and chromium. Therefore, the corn steep liquor may be added after the combustion ash is previously mixed with calcium oxide, alumina cement, aluminum sulfate or the like in the presence of water.
本発明の製造方法によれば、燃焼灰とデンプンを製造する工程で得られる濃縮浸漬液（コーンスティープリカー）とから、土壌環境分析法（１：２．５水浸出法）による測定ｐＨ（Ｈ２Ｏ）値が４．５〜５．５、ＥＣ（電気伝導率）値が０．２０ｄＳ／ｍ以下である酸性土壌への配合時に、土壌環境分析法（１：２．５水浸出法）による測定ｐＨ（Ｈ２Ｏ）値が５．５〜７．５でかつ、１：２．５水浸出液のカルシウムイオン濃度が２５〜４００ｍｇ／Ｌでかつ、マグネシウムイオン濃度が２．５〜４０ｍｇ／Ｌでかつ、アンモニウムイオン濃度が１ｍｇ／Ｌ以上でかつ、カリウムイオン濃度が１ｍｇ／Ｌ以上である理想的な酸性土壌に対してｐＨ調整機能を有する有機質肥料を提供することが可能となる。ここで、土壌環境分析法（１：２．５水浸出法）とは、「土壌環境分析法」（日本土壌肥料学会監修、 博友社 １９９７年出版 ｐ．１９５〜１９７ Ｖ．１（５） １）ガラス電極法に記載の土壌ｐＨの測定方法である。すなわち、土壌に対する水の質量比を１：２．５としてかき混ぜ、１時間以上放置した懸濁液を検液として、ＪＩＳ Ｚ ８８０２規格（ｐＨ測定方法）およびＪＩＳ Ｋ ０１０２（工場排水試験方法）に適合するガラス電極法により測定する方法である。また、本発明の有機質肥料は造粒後の形態も粒状のため取り扱いが容易であり、農業及び林業分野での有機質肥料および／又は酸性土壌改良材として広範囲に利用できる。 According to the production method of the present invention, the measured pH (H) by the soil environment analysis method (1: 2.5 water leaching method) is obtained from the concentrated immersion liquid (corn steep liquor) obtained in the step of producing combustion ash and starch. 2 O) Soil environment analysis method (1: 2.5 water leaching method) at the time of blending into acidic soil having a value of 4.5 to 5.5 and an EC (electrical conductivity) value of 0.20 dS / m or less. The pH (H 2 O) value measured by the method is 5.5 to 7.5, the calcium ion concentration of the 1: 2.5 water leachate is 25 to 400 mg / L, and the magnesium ion concentration is 2.5 to 40 mg / L. It is possible to provide an organic fertilizer having a pH adjusting function for an ideal acidic soil that is L and has an ammonium ion concentration of 1 mg / L or more and a potassium ion concentration of 1 mg / L or more. Here, the soil environment analysis method (1: 2.5 water leaching method) is “soil environment analysis method” (supervised by the Japan Soil Fertilizer Society, published by Hirotomo 1997, p.195-197 V.1 (5). 1) It is the measuring method of soil pH as described in the glass electrode method. That is, the mass ratio of water to soil is 1: 2.5, and the suspension that has been allowed to stand for 1 hour or more is used as a test solution, in accordance with JIS Z 8802 (pH measurement method) and JIS K 0102 (factory drainage test method). It is a method of measuring by a compatible glass electrode method. In addition, the organic fertilizer of the present invention is easy to handle because of its granular form after granulation, and can be widely used as an organic fertilizer and / or an acidic soil improver in the agricultural and forestry fields.
以下に実施例、比較例および参考例を挙げ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く、本発明の趣旨を逸脱しない限り、その実施態様を変更することができる。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, comparative examples, and reference examples, but the present invention is not limited to these examples, and the embodiments thereof are not departed from the gist of the present invention. Can be changed.
燃焼灰には、主に製紙スラッジを燃料とした流動床炉のバグフィルターで捕獲した飛灰（以下「ＰＳ灰」という）を使用した。化学組成を表２に示す。環告１８号試験で溶出させた場合のカルシウムおよびマグネシウムの溶出量は、それぞれ４８９ｍｇ／Ｌ、０．０１ｍｇ／Ｌ以下であった。 As combustion ash, fly ash (hereinafter referred to as “PS ash”) captured by a bag filter of a fluidized bed furnace mainly using paper sludge as fuel was used. The chemical composition is shown in Table 2. The amounts of calcium and magnesium eluted in the test No. 18 test were 489 mg / L and 0.01 mg / L or less, respectively.
（実施例１〜２）
予め所定量の酸化カルシウム（３質量部）および硫酸アルミニウム（６質量部）を混合したＰＳ灰１００質量部に、廃糖蜜、ビール粕、コーンスティープリカー（以下「ＣＳＬ」という）をそれぞれ質量部数で２０質量部あるいは５０質量部を添加して均一に攪拌し、その後加水しながら造粒機（アイリッヒ社製）を使用して攪拌し、３〜４ｍｍに粒状化した有機質肥料（比較例１〜４、実施例１〜２）を作製した（表３）。比較例５として予め所定量の酸化カルシウムおよび硫酸アルミニウムを混合したＰＳ灰に加水して粒状化した物も作製した。全ての粒状物を同一条件で乾燥した。なお、これらの粒状物は、予め法定の環告１８号試験を行い、安全性（溶出規制物質が土壌汚染対策防止法の規制値を超過していないこと）を確認した。
(Examples 1-2)
In 100 parts by mass of PS ash mixed with a predetermined amount of calcium oxide (3 parts by mass) and aluminum sulfate (6 parts by mass) in advance, waste molasses, beer lees and corn steep liquor (hereinafter referred to as “CSL”) are each in parts by mass. Organic fertilizer (Comparative Examples 1 to 4) granulated to 3 to 4 mm by adding 20 parts by mass or 50 parts by mass and stirring uniformly and then stirring using a granulator (manufactured by Eirich) Examples 1-2) were prepared (Table 3). As Comparative Example 5, a granulated product was prepared by adding water to PS ash mixed with a predetermined amount of calcium oxide and aluminum sulfate in advance. All granules were dried under the same conditions. In addition, these granular materials were subjected to the legal notification No. 18 test in advance, and the safety (the elution restriction substance does not exceed the regulation value of the Soil Contamination Countermeasures Prevention Law) was confirmed.
前述の要領で作製した実施例１、比較例１、比較例３、比較例５の粒状物を環告１８号試験に供した時の、カルシウム、マグネシウム、窒素（アンモニウム）、カリウムの各イオン溶出量並びにｐＨを表４に示す。 Elution of calcium, magnesium, nitrogen (ammonium), and potassium ions when the granular materials of Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 3, and Comparative Example 5 prepared as described above were subjected to the Notification 18 test. The amounts and pH are shown in Table 4.
また、前記粒状物２．５ｇを、酸性試験土壌（ｐＨ：５．１５、ＥＣ：０．１９ｄＳ／ｍ）２６１．８ｇに配合し、土壌カラムに詰めて、カラム上部から予めｐＨ４に調製した硫酸水（１７０．２ｇ）を２日間に亘って滴下（約４ｍＬ／ｈ）し、カラムの下から滲みだした液について各種元素の濃度およびｐＨを測定した。その後硫酸水を滴下する操作を６回繰り返した。図１〜４にカルシウム、マグネシウム、窒素（アンモニウム）、カリウムの各イオン溶出結果を、図５にｐＨ値をそれぞれ示す。
In addition, 2.5 g of the granular material was mixed with 261.8 g of acid test soil (pH: 5.15, EC: 0.19 dS / m), packed in a soil column, and sulfuric acid prepared at
本発明によるＣＳＬを燃焼灰に加えて粒状化した有機質肥料（実施例１）によれば、廃糖蜜やビール粕を配合して粒状化した有機質肥料（比較例１、３）と比べ、窒素（アンモニウムイオン）の溶出量増加と徐放化が顕著であった（図３）。また、廃糖蜜を燃焼灰に加えて粒状化した有機質肥料（比較例１）は、カリウムイオンの溶出徐放性は良いが、マグネシウムイオンの溶出徐放性に劣り、ビール粕を燃焼灰に加えて粒状化した有機質肥料（比較例３）は、マグネシウムイオンの溶出徐放性は良いが、カリウムイオンの溶出徐放性に劣る（図２、４）。また、酸化カルシウムおよび硫酸アルミニウムを混合した燃焼灰に加水して粒状化した物（比較例５）は、各陽イオンの溶出性能が悪く、ｐＨが高かった（図５）。それらに対し、本発明によるＣＳＬを燃焼灰に加えて粒状化した有機質肥料（実施例１）は、カルシウム、マグネシウム、アンモニウム、カリウムすべての陽イオンの溶出徐放性能に優れており（図１〜４）、安定した土壌ｐＨ調整機能を有する（図５）ことが明らかとなった。 According to the organic fertilizer granulated by adding CSL according to the present invention to combustion ash (Example 1), compared with the organic fertilizer granulated by blending waste molasses and beer lees (Comparative Examples 1 and 3), nitrogen ( The increase in elution amount and sustained release of ammonium ion was remarkable (FIG. 3). In addition, organic fertilizer (comparative example 1) granulated by adding waste molasses to combustion ash is good in elution and sustained release of potassium ions, but inferior in elution and release of magnesium ions, adding beer lees to combustion ash The granulated organic fertilizer (Comparative Example 3) is good in elution and sustained release of magnesium ions, but inferior in elution and sustained release of potassium ions (FIGS. 2 and 4). Moreover, the thing granulated by adding it to the combustion ash which mixed calcium oxide and aluminum sulfate (comparative example 5) had bad elution performance of each cation, and pH was high (FIG. 5). In contrast, the organic fertilizer (Example 1) obtained by granulating CSL according to the present invention in addition to combustion ash is excellent in the elution and sustained release performance of all cations of calcium, magnesium, ammonium and potassium (FIGS. 1 to 1). 4) It became clear that it has a stable soil pH adjustment function (FIG. 5).
前述の要領で作製した実施例２、比較例２、比較例４、比較例５の粒状物を、一定量（１Ｌ）の前記酸性試験土壌にそれぞれ１２ｇ配合し、ポットに詰めてスギ苗およびユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓｃａ ｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ）苗を植え、２〜６ヶ月間育成し、乾物質量を測定した。結果（各８本の平均値）を表５に示す。 12 g of each of the granular materials of Example 2, Comparative Example 2, Comparative Example 4, and Comparative Example 5 prepared as described above were blended in a certain amount (1 L) of the acidic test soil, packed in a pot, and then cedar seedlings and eucalyptus. (Eucalyptusca camaldulensis) seedlings were planted and grown for 2 to 6 months, and the amount of dry matter was measured. Table 5 shows the results (average value of 8 samples each).
本発明によるＣＳＬを燃焼灰に加えて粒状化した有機質肥料（実施例２）によれば、廃糖蜜やビール粕を配合して粒状化した有機質肥料（比較例２、４）および酸化カルシウムおよび硫酸アルミニウムを混合した燃焼灰に加水して粒状化した物（比較例５）と比べ、植物（スギ、ユーカリ）の生育促進効果が顕著であり、酸性土壌に対してｐＨ調整機能を有する優れた有機質肥料であることが明らかとなった。 According to the organic fertilizer granulated by adding CSL according to the present invention to combustion ash (Example 2), the organic fertilizer (Comparative Examples 2 and 4) granulated by adding waste molasses and beer lees, calcium oxide and sulfuric acid Compared with the product made by adding water to combustion ash mixed with aluminum (Comparative Example 5), the growth promotion effect of plants (cedar, eucalyptus) is remarkable, and an excellent organic substance having a pH adjusting function for acidic soil It became clear that it was fertilizer.
（実施例３〜４）
ＰＳ灰とＣＳＬを原料とし、ＰＳ灰質量部数、ＣＳＬ質量部数、添加水質量部数を変えながら造粒機を使用して撹拌し、粒状化した有機質肥料の作製を試みた（実施例３〜６）。また、比較例６としてＣＳＬを含まない粒状物も作成した。表６に原料質量部数、造粒時の加水量、混合粒状物の水分分析結果を示す。
(Examples 3 to 4)
PS ash and CSL were used as raw materials, and the production of granulated organic fertilizer was attempted using a granulator while changing the PS ash mass part, CSL mass part, and added water mass part (Examples 3 to 6). ). Moreover, the granular material which does not contain CSL as the comparative example 6 was also created. Table 6 shows the raw material mass number, the amount of water added during granulation, and the result of moisture analysis of the mixed granular material.
粒径、粒状化の調整は水分の添加量によって可能であった。多過ぎても少な過ぎてもうまく粒状化されず、実施例３〜４では、実施例５〜６と比べて、水分が３０質量％程度であり、粒状肥料として取扱い易さに優れていた。ＣＳＬの水分は約５２．６質量％（実測値）であるが、粗タンパク質含有量が多く、そのバインダー効果により、優れた造粒加工効果を発揮し、燃焼灰、ＣＳＬおよび水の混合粒状物の水分が２５〜３５質量％の範囲が造粒に好適であることが明らかとなった。 The particle size and granulation can be adjusted by the amount of water added. Even if it was too much or too little, it was not granulated well. In Examples 3-4, compared with Examples 5-6, the water | moisture content was about 30 mass%, and it was excellent in the handleability as a granular fertilizer. Although the moisture content of CSL is about 52.6% by mass (actual measurement value), it has a large crude protein content and exhibits an excellent granulation processing effect due to its binder effect, and is a mixed granule of combustion ash, CSL and water. It was revealed that the moisture content of 25 to 35% by mass was suitable for granulation.
表６の実施例３および比較例６で作製した所定量の粒状物を、同一条件で乾燥し、一定量（１Ｌ）の酸性試験土壌（ｐＨ：５．１５、ＥＣ：０．１９ｄＳ／ｍ）にそれぞれ４、８、１２、１６ｇ配合し、ポットに詰めてユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓｃａ ｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ）苗を植え、８週間育成し、乾物質量、樹高、葉緑素値（コニカミノルタセンシング社製 葉緑素計ＳＰＡＤ−５０２）を測定した。表７〜９に結果を示す（ｎ＝１８の平均値±標準誤差で表示）。 A predetermined amount of the granular material prepared in Example 3 and Comparative Example 6 in Table 6 was dried under the same conditions, and a certain amount (1 L) of acid test soil (pH: 5.15, EC: 0.19 dS / m). 4, 8, 12 and 16g respectively, packed in pots and planted Eucalyptusca camaldulenis seedlings, grown for 8 weeks, dry matter amount, tree height, chlorophyll value (Konica Minolta Sensing chlorophyll meter SPAD-502) It was measured. The results are shown in Tables 7 to 9 (shown as the average value of n = 18 ± standard error).
さらに、表６の実施例３および比較例６で作成した所定量の乾燥粒状物を、一定量（１ｋｇ）の前記酸性試験土壌にそれぞれ４，８，１２，１６ｇ配合したもの１０ｇに対して２５ｍｌの純水を入れ、ｐＨ（Ｈ２Ｏ）、電気伝導度（ＥＣ：ｄＳ／ｍ）、陽イオン量を測定した。表１０〜１２に結果を示す（ｎ＝３の平均値）。 Furthermore, a predetermined amount of dry granular material prepared in Example 3 and Comparative Example 6 in Table 6 was mixed with 4,8,12,16 g of a certain amount (1 kg) of the acid test soil, and 25 ml for 10 g. Were added, and pH (H 2 O), electric conductivity (EC: dS / m), and cation amount were measured. The results are shown in Tables 10 to 12 (average value of n = 3).
本発明によるＣＳＬを燃焼灰に加えて粒状化した有機質肥料（実施例３）によれば、燃焼灰のみの粒状化物（比較例６）と比べ、植物（ユーカリ）の葉緑素値が有意に向上し（表９）、粒状有機質肥料の配合量に従って、植物の生育が顕著に促進された（表７〜８）。 According to the organic fertilizer (Example 3) obtained by granulating the CSL according to the present invention by adding to the combustion ash, the chlorophyll value of the plant (eucalyptus) is significantly improved as compared with the granulated product of only the combustion ash (Comparative Example 6). (Table 9) According to the compounding quantity of a granular organic fertilizer, the growth of the plant was accelerated | stimulated notably (Tables 7-8).
また、本発明によるＣＳＬを燃焼灰に加えて粒状化した有機質肥料（実施例３）によれば、酸性土壌のｐＨ、ＥＣが向上し（表１０〜１１）、粒状肥料の配合量にしたがって陽イオンが溶出され（表１２）、植物の生育が促進されると考えられた。 Further, according to the organic fertilizer (Example 3) obtained by granulating the CSL according to the present invention by adding it to the combustion ash, the pH and EC of the acidic soil are improved (Tables 10 to 11), and positive according to the blending amount of the granular fertilizer. It was thought that ions were eluted (Table 12) and plant growth was promoted.
（実施例７〜９）
実施例３〜６と同様に、酸も水も加えずにＰＳ灰とＣＳＬのみで粒状物を作製した（実施例７）。ＰＳ灰に予め濃度８５％のリン酸を加えたＣＳＬを所定量添加して混合し粒状物を作製した（実施例８）。予め所定量の濃度９５％の硫酸をＰＳ灰に加えて処理し、所定量のＣＳＬを加えて混合し粒状物を作製した（実施例９）。比較例７として、比較例６同様ＰＳ灰に水のみを加えて粒状物を作製した。全ての粒状物は同一条件で乾燥した。表１３に原料配合部数、濃度１０％スラリーのｐＨを示す。
(Examples 7 to 9)
As in Examples 3 to 6, a granular material was produced only with PS ash and CSL without adding acid or water (Example 7). A predetermined amount of CSL obtained by adding phosphoric acid having a concentration of 85% to PS ash in advance was added and mixed to prepare a granular material (Example 8). A predetermined amount of 95% sulfuric acid was added to PS ash in advance, and a predetermined amount of CSL was added and mixed to prepare a granular material (Example 9). As Comparative Example 7, a granular material was prepared by adding only water to PS ash as in Comparative Example 6. All granules were dried under the same conditions. Table 13 shows the number of raw material blending parts and the pH of a 10% concentration slurry.
表１２で作製した所定量の乾燥粒状物各１２ｇを、一定量（１ｋｇ）の酸性試験土壌（ｐＨ：５．１５、ＥＣ：０．１９ｄＳ／ｍ）に配合したもの１０ｇに対して２５ｍｌの純水を入れ、ｐＨ（Ｈ２Ｏ）、電気伝導度（ＥＣ：ｄＳ／ｍ）、陽イオン量を測定した。表１４に結果を示す（ｎ＝３の平均値）。 25 g of pure granulate prepared in Table 12 with 10 g each of 12 g of a predetermined amount of dry granular material blended with a certain amount (1 kg) of acid test soil (pH: 5.15, EC: 0.19 dS / m) Water was added, and pH (H 2 O), electrical conductivity (EC: dS / m), and cation amount were measured. The results are shown in Table 14 (average value of n = 3).
また、表１３で作製した乾燥粒状物各１２ｇを、前記酸性試験土壌１Ｌに配合し、ポットに詰めてユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ）苗を植え、８週間育成し、乾物質量を測定した。表１５に結果を示す（ｎ＝４の平均値±標準誤差で表示）。 In addition, 12 g of each dry granular material prepared in Table 13 was blended in 1 L of the acid test soil, packed in a pot, planted with Eucalyptus camaldulensis seedlings, grown for 8 weeks, and the amount of dry matter was measured. The results are shown in Table 15 (displayed as an average value of n = 4 ± standard error).
本発明によるＣＳＬを燃焼灰に加えて粒状化した酸性土壌に対してｐＨ調整機能を有する有機質肥料（実施例７〜９）によれば、燃焼灰のみの粒状化物（比較例７）と比べ、植物の生育に好適となるように酸性土壌が改良されるだけでなく、粒状化物より溶出されるミネラルの肥料効果により、植物の生育が促進されることが明らかであった。 According to the organic fertilizer (Examples 7 to 9) having a pH adjusting function with respect to acidic soil obtained by adding CSL according to the present invention to granulated ash, compared with granulated product of only combustion ash (Comparative Example 7), It was clear that not only the acidic soil was improved so as to be suitable for the growth of the plant, but also the growth of the plant was promoted by the fertilizer effect of the mineral eluted from the granulated material.
（実施例１０〜１２）
実施例１〜２同様、予め所定量の酸化カルシウム（３質量部）および硫酸アルミニウム（６質量部）を混合したＰＳ灰１００質量部に、ＣＳＬの添加割合を０〜２０質量部と変えて、必要量の水を添加して粒状物を作製した（実施例１０〜１２、比較例８）。表１６に原料配合部数を示す。
(Examples 10 to 12)
As in Examples 1 and 2, to 100 parts by mass of PS ash mixed with a predetermined amount of calcium oxide (3 parts by mass) and aluminum sulfate (6 parts by mass) in advance, the addition ratio of CSL was changed from 0 to 20 parts by mass, A necessary amount of water was added to prepare a granular material (Examples 10 to 12, Comparative Example 8). Table 16 shows the number of raw material blending parts.
表１６で作製した所定量の乾燥粒状物各１２ｇを、一定量（１Ｌ）の酸性試験土壌（ｐＨ：５．１５、ＥＣ：０．１９ｄＳ／ｍ）に配合したもの１０ｇに対して２５ｍｌの純水を入れ、ｐＨ（Ｈ２Ｏ）、電気伝導度（ＥＣ：ｄＳ／ｍ）、陽イオン量を測定した。表１７に結果を示す（ｎ＝３の平均値）。 25 ml of pure granulate prepared in Table 16 for each 10 g of a predetermined amount of dry granular material blended with a fixed amount (1 L) of acid test soil (pH: 5.15, EC: 0.19 dS / m) Water was added, and pH (H 2 O), electrical conductivity (EC: dS / m), and cation amount were measured. The results are shown in Table 17 (average value of n = 3).
表１６で作製した乾燥粒状物各１２ｇを、前記酸性試験土壌１Ｌに配合し、ポットに詰めてユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ）苗を植え、８週間育成し、乾物質量を測定した。表１８に結果を示す（ｎ＝１２の平均値±標準誤差で表示）。 12 g of each dry granulate prepared in Table 16 was blended in 1 L of the acid test soil, packed in a pot, planted with Eucalyptus camaldulensis seedlings, grown for 8 weeks, and the amount of dry matter was measured. The results are shown in Table 18 (expressed as an average value of n = 12 ± standard error).
本発明によるＣＳＬを燃焼灰に加えて粒状化した酸性土壌に対してｐＨ調整機能を有する有機質肥料（実施例１０）によれば、土壌環境分析法（１：２．５水浸出法）による測定ｐＨ（Ｈ２Ｏ）値がおよそ５．７と適正でかつ、１：２．５水浸出液のカルシウムイオン濃度が６０ｍｇ／Ｌと適正でかつ、マグネシウムイオン濃度が４ｍｇ／Ｌ弱と適正でかつ、アンモニウムイオン濃度が１ｍｇ／Ｌ以上でかつ、カリウムイオン濃度が１ｍｇ／Ｌ以上であることにより、本発明に定めたそれらの基準値のいずれかを満たさない比較例８と比べ、植物の生育が有意に促進されることが明らかであった。 According to the organic fertilizer (Example 10) which has a pH adjustment function with respect to the acidic soil granulated by adding CSL according to the present invention to combustion ash, measurement by soil environment analysis method (1: 2.5 water leaching method) pH (H2O) value is appropriate at approximately 5.7, calcium ion concentration of 1: 2.5 water leachate is appropriate at 60 mg / L, and magnesium ion concentration is appropriate at less than 4 mg / L, and ammonium ion When the concentration is 1 mg / L or more and the potassium ion concentration is 1 mg / L or more, the growth of the plant is significantly promoted as compared with Comparative Example 8 that does not satisfy any of the reference values defined in the present invention. It was clear that
（参考例）
参考例として、燃焼灰とコーンスティープリカーを原材料とする有機質肥料から植物が好適に生育する適正量のカルシウム、マグネシウム溶出量およびその量比（バランス）を探るために、水耕栽培実験装置を用いて、カルシウムあるいはマグネシウム濃度を変化させた水耕実験を行い、生長促進効果、欠乏害、過剰害が現れるイオン濃度を確認した。
（試験方法）
１／２Ｈｏａｇｌａｎｄ Ａｒｎｏｎ培地を基本とする水耕液（ｐＨ：６．０、ＥＣ：１．５ｄＳ／ｍ）で、カルシウム濃度を約２００ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌ、４０ｍｇ／Ｌ、０ｍｇ／Ｌと変化させた試験区を設定し（マグネシウム濃度２４．３ｍｇ／Ｌ一定、硝酸イオン濃度６２０ｍｇ／Ｌ一定、アンモニウムイオン濃度９ｍｇ／Ｌ一定、カリウム濃度０ｍｇ／Ｌ、２００ｍｇ／Ｌ、３２０ｍｇ／Ｌ、４００ｍｇ／Ｌ）、各試験区における植物（スギ）の生長量を一定期間ごとに測定した。
同様に、マグネシウム濃度を約５０ｍｇ／Ｌ、１０ｍｇ／Ｌ、２ｍｇ／Ｌ、０ｍｇ／Ｌと変化させた試験区を設定し（カルシウム濃度４０ｍｇ／Ｌ一定、硝酸イオン濃度４４１ｍｇ／Ｌ一定、アンモニウムイオン濃度４５ｍｇ／Ｌ一定、カリウム濃度２００ｍｇ／Ｌ一定）、各試験区における植物（スギ）の生長量を一定期間ごとに測定した。
(Reference example)
As a reference example, in order to find the appropriate amount of calcium and magnesium that can be grown properly from organic fertilizer made from burned ash and corn steep liquor, and the amount ratio (balance), hydroponic cultivation experiment equipment was used. Then, hydroponics experiments with varying calcium or magnesium concentrations were carried out, and the ion concentration at which growth-promoting effect, deficiency damage, and excess damage appeared were confirmed.
(Test method)
With a hydroponic solution (pH: 6.0, EC: 1.5 dS / m) based on 1/2 Hoagland Arnon medium, the calcium concentration changed to about 200 mg / L, 100 mg / L, 40 mg / L, and 0 mg / L. Set the test group (magnesium concentration 24.3 mg / L constant, nitrate ion concentration 620 mg / L constant,
Similarly, test zones were set in which the magnesium concentration was changed to about 50 mg / L, 10 mg / L, 2 mg / L, and 0 mg / L (
（結果と考察）
カルシウムの結果を図６に、マグネシウムの結果を図７に示す。
水耕栽培実験によれば、カルシウム濃度が４０〜１００ｍｇ／Ｌの時に植物（スギ）の生長量が最大であり、カルシウム濃度が０ｍｇ／Ｌでは、３４日目頃から生長点が枯れ始めるカルシウム欠乏症状あるいはカリウム過多症状を表した。本実験では、カルシウム濃度が２００ｍｇ／Ｌの時に生長量が劣るが、これはカリウム濃度が０ｍｇ／Ｌであることによる影響とも考えられ、土耕栽培では初期に土壌環境分析法１：２．５水浸出法試験でカルシウム３６７ｍｇ／Ｌを溶出する実施例９でも生長量減退は認められていなかった。
一方、マグネシウム濃度が１０ｍｇ／Ｌの時に植物（スギ）の生長量が最大であり、マグネシウム濃度が０〜２ｍｇ／Ｌでは、生長が遅く、葉が黄化するなどのマグネシウム欠乏症状を表した。マグネシウム濃度が５０ｍｇ／Ｌでは、７週目頃から生長が抑制され始め、枯死が出始めるなどマグネシウム過多症状を表した。
植物体の外観的な特徴を含めて勘案すれば、カルシウムイオン濃度が２５〜４００ｍｇ／Ｌ、マグネシウムイオン濃度が２．５〜４０ｍｇ／Ｌ、カルシウム／マグネシウム比およそ１．５／１〜１０／１が、植物が好適に生育する適正な溶出量の範囲と考えられた。
(Results and discussion)
The result of calcium is shown in FIG. 6, and the result of magnesium is shown in FIG.
According to the hydroponic cultivation experiment, the growth amount of the plant (cedar) is the maximum when the calcium concentration is 40 to 100 mg / L, and when the calcium concentration is 0 mg / L, the calcium deficiency begins to wither from about the 34th day. Symptoms or excessive potassium symptoms were expressed. In this experiment, the amount of growth is inferior when the calcium concentration is 200 mg / L. This is also considered to be due to the fact that the potassium concentration is 0 mg / L. In Example 9 in which 367 mg / L of calcium was eluted in the water leaching test, no reduction in growth was observed.
On the other hand, when the magnesium concentration was 10 mg / L, the growth amount of the plant (cedar) was the maximum, and when the magnesium concentration was 0 to 2 mg / L, the growth was slow and the magnesium deficiency symptoms such as yellowing of the leaves were expressed. When the magnesium concentration was 50 mg / L, the growth began to be suppressed from around the 7th week, and excessive magnesium symptoms such as death began to appear.
Considering the appearance characteristics of the plant body, the calcium ion concentration is 25 to 400 mg / L, the magnesium ion concentration is 2.5 to 40 mg / L, and the calcium / magnesium ratio is approximately 1.5 / 1 to 10/1. However, it was considered that the range of the proper elution amount in which a plant grows suitably.
（実施例１３）
予め所定量の硫酸アルミニウム（６質量部）および濃硫酸（２０〜３０質量部）を混合したＰＳ灰１００質量部に、ＣＳＬを２０質量部添加したもの（実施例１３）あるいは添加しないもの（比較例９）を均一に攪拌し、その後加水しながら造粒機（ダルトン社製）、乾燥機を使用して粒状物を作製した。なお、これらの乾燥粒状物は、予め法定の環告１８号試験を行い、安全性（溶出規制物質が土壌汚染対策防止法の規制値を超過していないこと）を確認した。
(Example 13)
What added 20 mass parts of CSL to the PS ash (100 mass parts) mixed with a predetermined amount of aluminum sulfate (6 mass parts) and concentrated sulfuric acid (20-30 mass parts) in advance (Example 13) or not added (Comparison) Example 9) was stirred uniformly, and then granulated using a granulator (Dalton) and a drier while adding water. In addition, these dried granular materials were subjected to the legal notice No. 18 test in advance, and the safety (the elution restriction substance did not exceed the regulation value of the Soil Contamination Countermeasures Prevention Law) was confirmed.
前記粒状物２．５ｇを、酸性試験土壌（ｐＨ：５．１５、ＥＣ：０．１９ｄＳ／ｍ）２６１．８ｇに配合し、土壌カラムに詰めて、カラム上部から予めｐＨ４に調製した硫酸水（１７０．２ｇ）を２日間に亘って滴下（約４ｍＬ／ｈ）し、カラムの下から滲みだした液について各種元素の濃度およびｐＨを測定した。その後硫酸水を滴下する操作を６回繰り返した。図８〜１１にカルシウム、マグネシウム、窒素（アンモニウム）、カリウムの各イオン溶出結果を、図１２にｐＨ値をそれぞれ示す。 2.5 g of the granular material was mixed with 261.8 g of acid test soil (pH: 5.15, EC: 0.19 dS / m), packed in a soil column, and sulfuric acid water (pH 4) prepared in advance from the top of the column ( 170.2 g) was added dropwise over 2 days (about 4 mL / h), and the concentration and pH of various elements were measured for the liquid that exudes from the bottom of the column. Thereafter, the operation of dripping sulfuric acid was repeated 6 times. 8 to 11 show the results of elution of calcium, magnesium, nitrogen (ammonium), and potassium ions, and FIG. 12 shows the pH values.
前記粒状物各１２ｇを、前記酸性試験土壌１Ｌに配合し、ポットに詰めてユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ ｃａｍａｌｄｕｌｅｎｓｉｓ）苗を植え、８週間育成し、各器官の乾物重質量を測定した。表１９に結果を示す（ｎ＝８の平均値で表示）。 12 g of each of the granular materials was blended in 1 L of the acidic test soil, packed in a pot, planted with Eucalyptus camaldulensis seedlings, grown for 8 weeks, and the dry mass of each organ was measured. The results are shown in Table 19 (displayed as an average value of n = 8).
本発明による燃焼灰に予め所定量の酸を加えて加水分解してからＣＳＬを加えて粒状化した有機質肥料（実施例１３）によれば、優れて安定した酸性土壌に対してｐＨ調整機能を有し（図１２）、カルシウムイオン濃度、マグネシウムイオン濃度が従来品（比較例９）と同様、適正範囲で安定して溶出され続けるだけでなく（図８〜９）、従来品と比べてアンモニウムイオン濃度、カリウムイオン濃度が適正範囲で安定して溶出され続けるために（図１０〜１１）、優れた植物生育促進効果の発揮が確認され（表１９）、酸性土壌に対して優れたｐＨ調製機能を有する有機質肥料を提供することが可能になった。 According to the organic fertilizer (Example 13) obtained by adding a predetermined amount of acid to the combustion ash according to the present invention and hydrolyzing it and then granulating it by adding CSL (Example 13), it has a pH adjustment function for an excellent and stable acidic soil. As shown in FIG. 12, the calcium ion concentration and the magnesium ion concentration are not only stably eluted in an appropriate range as in the conventional product (Comparative Example 9) (FIGS. 8 to 9), but also ammonium in comparison with the conventional product. Since ion concentration and potassium ion concentration continue to be stably eluted in appropriate ranges (FIGS. 10 to 11), excellent plant growth promoting effects were confirmed (Table 19), and pH adjustment excellent for acidic soil It has become possible to provide organic fertilizers with functions.
本発明は、農業・林業生産上問題となっている酸性土壌での植物の生産性向上に寄与する酸性土壌のｐＨ調製機能を有する有機質肥料として、広範囲に用いることが可能である。特に酸性土壌でのユーカリ植林に有効である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used as an organic fertilizer having a pH adjusting function for acidic soil that contributes to improvement of plant productivity in acidic soil, which is a problem in agricultural and forestry production. It is especially effective for eucalyptus plantation in acidic soil.
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