JP2014111518A - 溶岩粉末を含有する肥料及び土壌改良剤 - Google Patents

Abstract

【課題】農薬の使用量を低減しても作物の病害が防除され作物の生育が促進される無機質肥料を提供する。
【解決手段】火山地帯で採取される溶岩石を粉砕して得られる溶岩粉末を含有し、施肥された培地中又は水耕用水中に溶岩粉末の成分が継続的に溶出することにより、当該培地中又は水耕用水中の酸化還元電位が所定範囲に保持されることを特徴とする無機質肥料。この無機質肥料を、作物培地１０ａにつき５００ｇ〜５ｋｇ散布する。
【選択図】図１

Description

本発明は、農業作物（花や観葉植物なども含む）に施用される溶岩粉末を含有する肥料に関し、特に、富士山系の火山地帯で採取される溶岩粉末（又は溶岩細粒、火山灰等）を原料として含有する肥料及び土壌改良剤に関するものである。

植物は、主に根を通して水と無機成分を吸収して生育する。農業作物の生育には、少なくとも十数種類の無機成分が必要とされている。窒素、リン、カリウムなどが比較的多量に必要とされる（多量要素）ほか、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン、銅なども吸収量は微量であるが作物の生育に欠かせない成分（微量要素）である。これらの無機成分のうち土壌中で不足しやすい要素が肥料として施用される。

また近年では、有機質肥料も多く使用されるようになってきた。有機質肥料は、各種産業から排出される副産物や廃棄物を処理して製造されるものであり、油粕類、魚粕粉末類、骨粉類、米ぬか、堆肥などを原料とする。有機質肥料を施用した作物は、栄養価値が高い、食味が良いとされており、有機栽培作物に対する一般消費者の関心が高まっている。

特開２００５−１０４８２７号公報

一方で、作物の生育を阻害する微生物やウイルス（病害虫）を防除するために農薬が用いられている。また、作物内部の生理機能の増進又は抑制を目的とする植物成長調整剤や発芽抑制剤、雑草駆除のための除草剤といった農薬も使用される。農薬を用いた病害虫防除対策や育成促進を行うことで作物の収穫量が大幅に向上する。

しかしながら、近年、食物の安全性や環境保護に関する一般消費者の意識向上により、低農薬、無農薬の作物の需要が増大しており、可能な限り農薬を使用しないのが望ましいとの考え方が一般的となってきている。そこで、病害虫の天敵や土壌中の微生物などを有効利用するなどして、低農薬、無農薬で作物を栽培する農法が普及しているが、このような農法は、農薬を利用する農法に比べて余計な手間と費用がかかるわりに収穫量が減少するため、生産効率の面では問題を抱えている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、農薬の使用量を低減しても作物の病害が防除され作物の生育が促進される無機質肥料を提供しようとするものである。

上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、富士山系、特に富士五湖周辺（以下、「富士山系」という）において採取される溶岩石が微量要素を含む多種の無機成分をバランスよく含んでいること、及びこの溶岩石から得られる溶岩粉末を溶出させた水が極めて低い酸化還元電位を示すことに着目し、富士山系溶岩粉末又は溶岩細粒を無機質肥料として利用することに想到した。

すなわち、本発明は、火山地帯で採取される溶岩石を粉砕して得られる溶岩粉末又は溶岩細粒を含有し、施肥された培地中又は水耕用水中に溶岩粉末又は溶岩細粒の成分が継続的に溶出することにより、当該培地中又は水耕用水中の酸化還元電位が所定範囲（−３００ｍＶ〜２００ｍＶ）に保持されることを特徴とする無機質肥料を提供するものである。溶岩粉末は、溶岩石をその９５％以上が粒径１０μｍ〜５００μｍとなるように粉砕して得られる。これより粒径の大きい溶岩細粒を用いてもよい。

本発明の無機質肥料を、作物培地１０ａにつき５００ｇ〜５ｋｇ散布し、又は作物培地１０ａにつき２ｋｇ〜２０ｋｇ、水耕用水に浸漬させることにより施肥する。あるいは、元肥に混合して施肥してもよい。

これにより、富士山系溶岩粉末に含まれる多種の無機成分が培地や水耕用水に継続的に溶出し、作物が根などからこれを吸収することで多量要素、微量要素を含む無機成分が十分に供給されることとなる。

以上、説明したように、本発明によれば、農薬の使用量を低減しても作物の病害が防除され作物の生育が促進される無機質肥料及び土壌改良剤、並びにこれらを用いた効果的な施肥方法が提供される。

本発明の無機質肥料に使用する溶岩５０gを水道水（富士河口湖町）１リットルに２４時間浸した後の水に含まれる元素の成分分析表を示す図である。 本発明の無機質肥料に使用する溶岩粉末の抗菌効果の実験結果を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の無機質肥料、及びこれを用いた効果的な施肥方法を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
富士山系溶岩粉末
まず、本発明の無機質肥料に使用する富士山系溶岩粉末は、次のようにして得られる。

[１]溶岩石の採取・調達
火山性の溶岩は日本全国に分布しているが、本発明の無機質肥料にあっては、特に富士山系の富士五湖周辺で採取される溶岩石が好適である。一般的に、富士山系の富士五湖周辺で採取される溶岩石には、微量要素を含む多種の無機成分が含まれるほか、亜鉛成分が他の地域の溶岩石に比べて多量に含まれていることが確認されている。

図１は、富士山周辺の溶岩５０ｇを水道水１リットル（富士河口湖町）に２４時間浸した後の成分分析表を示す図であり、富士河口湖町の水道水中の亜鉛成分が９１．４μｇであるのに対し、溶岩を浸した水は２７８．０μｇと、亜鉛成分が多く含まれている。このことは、溶岩そのものに亜鉛成分が多く含まれていることを示している。また、図示しないが、モリブデン、セレン、セシウムなどのいわゆる微量金属元素も豊富に含まれており、合計３０種類以上の金属元素が含まれていることが確認されており。
また、富士山系溶岩粉末には、金属元素（水に溶解して陽イオンとなる）のみならず、ハロゲン系などの元素（水に溶解して陰イオンとなる）も微量であるが多種含んでいる。フッ素やヨウ素などは多くの生体に必須の微量元素である。

特に、富士山系溶岩粉末に多く含まれる亜鉛成分は、培地や水耕用水に溶出して病害虫に対する高い抗菌作用を発揮するとともに、作物の根などから作物内部に取り込まれて作物の健康維持に資するものと考えられる。図２は、本発明の無機質肥料に使用する溶岩を２４時間浸した水と、その１０倍希釈液と、比較対象とする生理食塩水とで、時間経過によるＭＲＳＡ（グラフ１）、ヘリコパクターピロリ菌（グラフ２）、歯周病原菌（グラフ３）、サルモネラ菌（グラフ４）の各生菌数を測定したものであり、グラフ１〜４のそれぞれにおいて、溶岩水が生理食塩水よりも生菌数が大幅に低下する優れた抗菌効果を表している。
また、本発明の無機質肥料に使用する溶岩を２４時間浸した水は、新型インフルエンザ（Ｈ１Ｎ１）ウイルスに対する不活化作用を有することも確認された。

富士山系溶岩粉末に多く含まれる鉄成分については、次のような事実が確認されている。富士山系溶岩粉末を水に浸漬すると、鉄成分がイオン化（Ｆｅ^２＋，Ｆｅ^３＋）して溶出する。水中にイオン化（Ｆｅ^２＋，Ｆｅ^３＋）して溶出した鉄イオンが、例えば、生体内の過酸化水素と下記の反応を生じ、ヒドロキシルラジカルが発生する。
Ｆｅ^２＋ ＋ Ｈ_２Ｏ_２ → Ｆｅ^３＋ ＋ ・ＯＨ ＋ ＯＨ⁻
このヒドロキシルラジカルが、病原菌やウイルスの細胞・染色体を攻撃するものと考えられている。
ところが、例えば鉄１種類のみを溶出した水では、上記の反応により発生したヒドロキシルラジカルが、病原菌やウイルスなどのみならず、植物の正常細胞までをも攻撃し、植物に対して害を及ぼしてしまう（悪玉活性酸素）。
これに対して、鉄をはじめとする多種類微量の金属元素をバランスよく含んだ富士山系溶岩の粉末を浸出させた水溶液（富士山系溶岩水）を用いた場合には、病原菌やウイルスなどが攻撃される一方で、植物の正常細胞には害が及ぶことがなく、作物の生育が良くなり病気にかかりにくくなる効果が認められている（善玉活性酸素）。

また、富士山系溶岩粉末に豊富に含まれる鉄成分は、植物の生育を促進する効果があるものと考えられている。その作用機序は下記の通りである。
植物の葉緑素に含まれるクロロフィルは、動物の血液に含まれるヘムと類似の化学構造を有し、その特徴は、鉄を担持する環状キレート構造をもつことである。このキレートに担持された鉄は磁性体であり、生体内磁石として生体反応に重要な影響を及ぼすものと考えられている。この考えに基づき、鉄を豊富に含む肥料を施すことで、植物の健康な生育を図る農法が実践されている。
一方で、鉄は生体にとって毒性を呈することが知られている。農地に含まれる鉄分は作物の生育に悪影響を与えること知られており、例えば、津波による浸水の被害を受けた農地は海底由来の硫化鉄を多く含むため、堆積した土砂を除去しなければ農地として利用できない状態となる。また、経口摂取により人体に過剰な鉄が取り込まれた場合、急性中毒を起こし死に到る場合もあるほか、慢性中毒にもなることが知られている（鉄過剰症）。
過剰の鉄はフリーラジカルを過剰発生させるため、動植物の生体内に様々な悪影響を及ぼし、結果として善玉菌も悪玉菌も殺してしまうものと考えられる。しかしながら、下記の実施例に示すように、富士山系溶岩粉末を含有する本発明の無機質肥料を実際に米作や畑作に用いたところ、作物に対して毒性を示すことはなく、かえって作物の生育を促進する効果が得られることが確かめられている。これは、富士山系溶岩粉末が鉄のみならず３０種類以上もの無機質成分をバランスよく含むため、鉄を単独で施用する場合とは異なりその毒性が中和され、悪玉菌を殺す一方で善玉菌は殺さないという効果を生じているものと考えられる。

[２]溶岩石の破砕・切断
溶岩石をある程度粒状化又は小ブロック化するために採取した溶岩石を破砕・切断する。採取した溶岩石を板状、ブロック状等に順次切断して細分化してから、破砕機でさらに粉砕するのが望ましい。
[３]選別
ある程度粒状化又は小ブロック化された溶岩石のうち、加工に値するもの、すなわち、所望の無機成分含有量や気泡率を有する溶岩石のみを選別する。また、溶岩以外の成分を除去する。無機成分含有量は、例えば、光学分析器を用いたり、試薬との反応試験を行ったりして検査することができる。
気泡率は３０％以上であるのが好ましい。気泡を含むことにより表面積が増大し十分な量の無機質イオンが溶出する。

[４]粉末化
粒状化又は小ブロック化した溶岩石を粉末化する。粉末化の方法としては、各種の粉砕装置、例えば杵と臼を用いて摺りつぶす方法や、遠心衝撃装置等によって粉砕して粉状に加工する方法がある。これに限らず、溶岩石を種々の用途に加工する工程、例えば溶岩プレートや溶岩ブロックなどの加工工程に際して排出される粉末状の切削屑を利用してもよい。粉末化の前に乾燥工程を行ってもよい。また、粉末化の後に不純物を取り除く工程を行ってもよい。
[５]篩かけ
得られた溶岩粉末を篩かけして、所望の粒径範囲の溶岩粉末を分離する。篩かけの方法としては、所定のメッシュの篩で篩かけする方法のほか、遠心分離装置等によって篩かけする方法も可能である。

[６]精製
篩かけした溶岩粉末を精製する。精製は溶岩粉末に含まれる不純物を選別するために行なわれる。例えば、溶岩粉末を水に沈殿させて浮遊物を取り除いたり、沈殿速度を利用したりして不純物を除去することにより、溶岩粉末の純度を高めることができる。

このようにして、本発明の無機質肥料に使用する溶岩粉末を得る。次に、この溶岩粉末を主成分とする無機質肥料の効果について説明する。尚、溶岩粉末に代えて、より粒径の大きな溶岩細粒を用いても、ほぼ同様の効果が得られることが確認されている。

富士山系溶岩水の酸化還元電位
上記で得られた富士山系溶岩粉末が溶出した水（以下「富士山系溶岩水」という）は、多種の金属イオンを含有しており、その特異的な性質として通常の自然水や水道水に比べて酸化還元電位（ＯＲＰ）が極めて低い値を取ることが確認されている。
日本国内で用いられる農業用水は、自然水（雨水や河川水）を原水とし、その酸化還元電位はおよそ６００ｍＶ前後と計測されている。また、同じく自然水を原水とする水道水の酸化還元電位は５００ｍＶ〜９００ｍＶと計測されている。これに対して、富士山系溶岩水の酸化還元電位はおよそ−３００ｍＶ〜２００ｍＶと計測されている。

あらゆる生物には生育・生存に適した酸化還元電位があることが知られており、例えば、人間の体液や臓器の酸化還元電位は−５００ｍＶ〜２００ｍＶであり、収穫したての野菜の細胞液の酸化還元電位はおよそ−２００ｍＶ前後であることが知られている。また、微生物は特に酸化還元電位による生育・生存への影響が大きく、中には酸化還元反応によりエネルギーを得ているものもある。一般的には、嫌気性微生物は酸化還元電位が低い培地に好適であり、好気性微生物は酸化還元電位が高い培地に好適であるとされている。

実験例として、図２に示す通り、富士山系溶岩水は、ＭＲＳＡ、ヘリコパクターピロリ菌、歯周病原菌、サルモネラ菌に対して顕著な抗菌効果を示すことが確認されている。このほか、Ｏ−１５７や水虫菌に対しても抗菌効果を有することが確認されている。この富士山系溶岩水の抗菌効果には、上記した亜鉛成分の作用のみならず、酸化還元電位の低さも大いに関係しているものと考えられる。

以上より、富士山系溶岩水は、その低い酸化還元電位によって、
（１）培地や水耕用水においては、作物に病害をもたらす微生物が生育しにくい環境を作り出し、
（２）作物内部に吸収されては、作物内部の酸化還元電位を適切な範囲に調節する役割を果たすこととなり、
結果として作物の健康的な生育を促進する効果をもたらすものと考察される。
尚、植物自体が作り出す天然化学物質の中には農薬よりもはるかに殺菌力の強い物質も多数存在することが知られている。作物の健康的な生育環境を整えることにより、植物自体の病害に対する耐性を高めて、農薬に頼らずとも病害虫防除を効果的に行うことができるものと考えられる。

富士山系溶岩水の微量金属
上記したように、富士山系溶岩水はいわゆる微量金属イオンを多種類豊富に含んでおり、作物の根などを通じて微量要素が豊富に供給されて、作物の生育が良くなるという効果をもたらす。
さらには、富士山系溶岩水に含まれる非放射性セシウムは、作物内や培地、用水に取り込まれた有害な放射性セシウムを置換して排出する働きをするため、本発明の無機質肥料は、農地における放射能汚染の除染にも有効である。

水稲
育苗時に、本田１０ａ相当の育苗箱の培土に富士山系溶岩粉末５００ｇを使用する。育苗覆土に混合散布する。
本田においては用水口又は田の四隅に富士山系溶岩粉末（この場合は溶岩細粒でもよい）を各２ｋｇずつ配置する。
野菜類
培地１０ａあたり富士山系溶岩粉末２ｋｇを使用する。富士山系溶岩粉末は元肥とともに、又は元肥に混合して施肥する。
その他
上記のほか、作物の種類や培地の状況に応じて、様々な施肥方法を適宜選択する。

施肥効果
本発明の無機質肥料を実際に施肥したところ、施肥ない場合に比べて、下記のような顕著な効果が得られることが農業者から報告されている。
水稲栽培では、３年間にわたり、いもち病などの病気の発生がなく、病害虫が発生せず、収穫した米の食味も向上した（山梨県北杜市）。
茄子の栽培では、成りが良く、長く収穫できた（山梨県甲府市）。
桃の株元に散布すると、モンパ病が治癒した（山梨県笛吹市）。

ペレット肥料
本発明の無機質肥料は、ペレット肥料に成形して用いることもできる。
ペレット肥料とすることによって、以下のような利点がある。
・散布時に粉塵が発生しない
・降雨や灌漑水によっても容易に流失しない
・加熱・乾燥処理を施すことで容積が小さくなり、輸送や市場流通に適する
・成分が凝縮しているため、散布量が少なく施肥労力が軽減される
・堆肥を含む場合は臭いが少なくなる

以上、本発明の本発明の無機質肥料について、具体的な実施形態及び実施例を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、無機質肥料の製造方法や施肥方法について様々な変更・改良を加えることが可能である。

本発明の無機質肥料は、緩効性・遅効性の肥料として農業に利用することができるものである。

Claims (5)

1. 火山地帯で採取される溶岩石を粉砕して得られる溶岩粉末又は溶岩細粒を含有し、
   施肥された培地中又は水耕用水中に溶岩粉末又は溶岩細粒の成分が継続的に溶出することにより、当該培地中又は水耕用水中の酸化還元電位が所定範囲に保持されることを特徴とする無機質肥料。
2. 施肥された培地中又は水耕用水中の酸化還元電位が−３００ｍＶ〜２００ｍＶの範囲に保持されることを特徴とする請求項１に記載の無機質肥料。
3. 前記溶岩粉末は、前記溶岩石をその９５％以上が粒径１０μｍ〜５００μｍとなるように粉砕して得られることを特徴とする請求項１又は２に記載の無機質肥料。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の無機質肥料を、
   作物培地１０ａにつき５００ｇ〜５ｋｇ散布することを特徴とする無機質肥料の施肥方法。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の無機質肥料を、
   作物培地１０ａにつき２ｋｇ〜２０ｋｇ、水耕用水に浸漬させる無機質肥料の施肥方法。