JP2016189735A - 酸化鉄付着種子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種子の表面を酸化鉄で被覆するにあたり、硫酸イオンのような有害物が流出することなく、しかも反応熱により種子が熱焼けすることがないようにする。
【解決手段】種子、酸化鉄の粉末、アルカリ土類金属の水酸化物の粉末、および水を混合したもので造粒して種子の表面に酸化鉄およびアルカリ土類金属の水酸物の混合物を付着、固化させた後、該アルカリ土類金属の水酸化物を二酸化炭素と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩にすることで種子表面を酸化鉄で被覆するようにした。種子、酸化鉄の粉末、アルカリ土類金属の水酸化物の粉末、および水を混合したもので造粒して種子の表面に酸化鉄およびアルカリ土類金属の水酸物の混合物を付着、固化させた後、該アルカリ土類金属の水酸化物を二酸化炭素と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩にすることで種子表面を酸化鉄で被覆するようにした。
【選択図】なし

Description

本発明は、稲の種子である籾等の種子に酸化鉄を付着させた酸化鉄付着種子及びその製造方法の技術分野に関するものである。

一般に、種子を圃場に播種する場合に、単純に播種しただけでは種子が露出するため鳥が播種された種子を食べてしまうという問題があり、そのため種子を圃場に埋めるか土壌で覆う等の作業をして鳥に見えないようにする必要がある。また種子が籾である場合、籾だけでは軽いため水田に張られた水により籾が流亡するという問題がある。そこで種子の表面に鉄粉をコーティングすることで種子の外観を無機的なものに偽装し、鳥に対して食料でないと見せかけると共に、比重を大きくして水による流亡を防ぐようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第４４４１６４５号公報

しかしながら前記従来のものは、鉄粉に硫酸塩や塩酸塩を加えて造粒した後、鉄粉を酸化鉄に酸化させて固化させるようにしているため、これを圃場に播種すると、圃場に硫酸イオンや塩化物イオンが流出して植物に悪影響を与えてしまうだけでなく、鉄粉が酸化鉄に酸化するときに発生する熱により種子が熱焼けして発芽率が低下する惧れがあり、このため鉄の酸化工程においては充分な排熱管理をしなければならず、作業性が悪いという問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、種子表面が酸化鉄で被覆された酸化鉄被覆種子とするにあたり、種子表面が、酸化鉄の粉末と、アルカリ土類金属の水酸物の粉末が二酸化炭素と反応して生成したアルカリ土類金属の炭酸塩との混合物で被覆されていることを特徴とする酸化鉄被覆種子である。
請求項２の発明は、酸化鉄は、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏから選択される少なくとも一種類の酸化鉄であることを特徴とする請求項１記載の酸化鉄被覆種子である。
請求項３の発明は、二酸化炭素は空気中の二酸化炭素であることを特徴とする請求項１または２に記載の酸化鉄被覆種子。
請求項４の発明は、アルカリ土類金属の水酸化物は、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２・Ｍｇ（ＯＨ）_２から選択される少なくとも一種類であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか1記載の酸化鉄被覆種子である。
請求項５の発明は、種子表面が酸化鉄で被覆された酸化鉄被覆種子を製造するにあたり、種子、酸化鉄の粉末、アルカリ土類金属の水酸化物の粉末、および水を混合したもので造粒して種子の表面に酸化鉄およびアルカリ土類金属の水酸物の混合物を付着、固化させた後、該アルカリ土類金属の水酸化物を二酸化炭素と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩にすることで種子表面を酸化鉄で被覆するようにしたことを特徴とする酸化鉄被覆種子の製造方法である。
請求項６の発明は、種子、酸化鉄の粉末、アルカリ土類金属の水酸化物の粉末、および水を混合したものによる造粒は、酸化鉄の粉末およびアルカリ土類金属の水酸化物の粉末を混合したものに種子を添加して混合し、この混合物に水を添加することで造粒するものであることを特徴とする請求項５記載の酸化鉄被覆種子の製造方法である。

本発明の構成とすることにより、種子の無機化偽装や流亡を防止するための酸化鉄被覆種子を、種子の熱焼けを防止するための排熱管理をすることなく、しかも植物に悪影響を与える硫酸塩や塩化物イオンが流出するようなことがなく、寧ろ栄養素として有用なアルカリ土類金属イオンを発生するものとして提供できることになる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、籾、麦、豆等の各種の種子の表面を酸化鉄で被覆した酸化鉄被覆種子に関するものである。このような酸化鉄被覆種子を製造、播種する場合の主なる条件として次のものがあげられる。
１．播種した圃場に硫酸イオンや塩化物イオンが発生しないこと。
２．酸化鉄被覆種子を製造する過程の反応熱で種子が熱焼けしないこと。
３．固化時間（造粒（被覆）時間を除く）が短時間で終了すること。
４．植物及び土壌に有害でないこと。
５．発芽促進のために熱吸収の大きい有色物質であること。
６．被覆物質は安価であり、かつ流亡を防ぐため比重が大きくなること。
以上の条件で鋭意考察した結果、種子表面が酸化鉄で被覆された酸化鉄被覆種子とするにあたり、種子、酸化鉄の粉末、およびアルカリ土類金属の水酸化物の粉末、そして水を混合したもので造粒して種子の表面に酸化鉄およびアルカリ土類金属の水酸化物の混合物を付着、固化させ、このもののアルカリ土類金属の水酸化物を二酸化炭素と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩にすることで種子表面を酸化鉄で被覆することで、製造が簡単でしかも安価で、種子が熱焼けするような反応熱の発生もなく、硫酸イオンや塩化物イオンのような植物に悪影響を与えることなく、寧ろ栄養素となるアルカリ土類金属イオンが発生し、しかも熱吸収が大きい有色になった好適の酸化鉄被覆種子が得られることが判明した。

酸化鉄としてはＦｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏの少なくとも１種類、つまりこれらの単品、あるいは二種類以上の混合物を用いることができる。
Ｆｅ_２Ｏ_３としては例えばヘマタイト、マグヘマタイトとして入手でき、Ｆｅ_３Ｏ_４としてはマグネタイト（磁鉄鉱、黒色酸化鉄）として入手でき、Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏはゲータイトとして入手できる。
酸化鉄は粉状となったもの（粉末）を用いる。
前記特許文献１のものでは、鉄粉の方が酸化鉄粉より重いという理由で酸化鉄の利用を否定し、鉄粉を用いているが、この場合、被覆造粒後に鉄粉を酸素で酸化して酸化鉄にしているが、この際に発生する熱により種子が熱焼けしないよう十分な熱管理をする必要がある。これに対し本発明では、酸素と反応して熱を発生することがない安定した酸化鉄の粉末を使用するものであり、また比重の点に関しては、被覆量の調整により解決されることである。
そして発芽促進のために熱吸収の大きい有色のものが好ましく、それには茶褐色であるＦｅ_２Ｏ_３よりは黒色であるＦｅ_３Ｏ_４が好適である。

また結合材（バインダー）として用いられるアルカリ土類金属の水酸化物は、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２・Ｍｇ（ＯＨ）_２から選択される少なくとも一種類、つまりこれらの単品、あるいは二種類以上の混合物を用いることができる。
Ｃａ（ＯＨ）_２は消石灰として入手でき、Ｃａ（ＯＨ）_２・Ｍｇ（ＯＨ）_２は水酸化ドロマイトとして入てすることができる。
アルカリ土類金属の水酸化物は粉状（粉末）になったものを用いる。
これらのアルカリ土類金属の水酸化物は、二酸化炭素（炭酸ガス）と反応して炭酸塩となって固化するが、この際の反応熱は僅かであって、種子が熱焼けして発芽率が低下することはない。二酸化炭素は空気中のもので十分であるが、必要において人為的に供給してもよく、人為的に供給した場合、アルカリ土類金属の水酸化物の炭酸塩への反応を促進することができる。
そしてアルカリ土類金属の炭酸塩は、土壌および植物に悪影響を与えることはなく、またアルカリ土類金属についても植物に対して必須の栄養素の一つであり、何ら問題になることもない。
また、例えばアルカリ土類金属の炭酸塩が炭酸カルシウムである場合、これを水田に浸漬すると、水に溶存する炭酸ガスと反応して炭酸水素カルシウム（重炭酸カルシウム）となって溶解していくため、発芽に影響を与えることが殆どない。

種子の表面に酸化鉄およびアルカリ土類金属の水酸物の混合物を付着、固化させる手法としては、酸化鉄、アルカリ土類金属の水酸化物、および水を混合したもので造粒して種子の表面に酸化鉄およびアルカリ土類金属の水酸物の混合物を付着、固化させることになるが、これを実施するにあたり、造粒器としては汎用のものを用いることができるが、例えばパン型造粒器があげられる。そして酸化鉄、およびアルカリ土類金属の水酸化物を均一混合したものに種子を添加して混合した後、この混合物に水を添加（スプレーや滴下）することで造粒することが、被覆性、作業性の観点から好適である。
水の供給量は、種籾、アルカリ土類金属の水酸化物、酸化鉄の量によって異なるが、アルカリ土類金属の水酸化物と酸化鉄の混合物が種籾の表面に付着したときに、べたつかない程度とすることが好ましく、例えば水をスプレー等により供給する場合、種籾の表面に、アルカリ土類金属の水酸化物、酸化鉄の混合物が殆ど付着するまで供給することなく、その少し前段階で水の供給を停止し、この状態でさらに造粒を続けることで馴染んだ水が残りの粉末を付着することになる。
因みに、種子の比重が水よりも大きい場合、発芽率を高めるため、水に浸漬させ、水に浮遊する種子（発芽しないか発芽率が悪い種子）を除いたものを選択することが好ましく、このように選択したものをそのまま用いた場合、種子に水が付着しているため酸化鉄、アルカリ土類金属の水酸化物が付着しやすいものとなる。勿論、乾燥種子であっても問題はない。種子の比重が水よりも小さいものである場合、水に浸漬させて発芽率の悪いものを除去することはできないが、水に浸漬させることで被覆物の付着を促進させることはできる。このような軽い種子は、水に浸漬する前に、風を送る等して発芽率が悪い軽い種子を飛ばすことで除去することができる。

〔実施例〕
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

乾燥した稲種子（品種名：コシヒカリ 栃木県那須烏山市ＪＡ提供）１０ｇに対し消石灰の粉末（片柳石灰工業株式会社提供、平均粒径：１５０μｍ）を１０ｇ、５ｇずつ秤量し、次に黒色酸化鉄の粉末（株式会社華玉提供 商品名ＨＹ−３３０（平均粒径：０．３μｍ）、ＨＹ−３３５（平均粒径：２５μｍ））を消石灰の粉末の質量比で２０％と４０％をそれぞれ秤量し、消石灰と均一混合したあと、種籾を入れて混合し、脱イオン水をスプレーしながら混合して被覆造粒をした。この結果を表１に示す。

本実験例を黒色酸化鉄粉の添加量を消石灰の質量ベースに計算した理由は、種籾を被覆して皮膜の強度に影響を与えるのは結合材としての消石灰のみであり、消石灰が二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムに移行したとしても、黒色酸化鉄は反応せず安定で中立であって炭酸カルシウムの内部に分散しているためである。ただし、物理的に中立となる物質が一定質量であっても粒子の数が増えれば強度が減少することになるが、結合材の中で増加すれば全体として結合材が減少するために結合の強度が弱くなる。
経験上、無機質の結合材、たとえばセメントの場合、酸化鉄粉を質量比で１０％位まで添加してもあまり強度は変わらないが、それ以上添加すると圧縮強度は増すが曲げ強度は減少する。消石灰、即ち炭酸カルシウムは無機質であり内部に微粉末の酸化鉄粉が増えるほど強度低下が考えられる。種籾の見かけ比重を大きくするためには結合材の量を増やし酸化鉄粉の量を増やせば実現できるが、被覆籾の強度と発芽性を考慮しなければならない。即ち、あまり結合材の量を増やせば被覆層が厚くなり発芽阻害が発生する可能性がある。後述するように、前記実験番号ｂ〜ｈのものは何れも発芽障害は発生しなかった。

造粒した被覆種籾の表面の色は黒色酸化鉄の原色と同等であった。黒色酸化鉄ＨＹ−３３０の色の方がＨＹ−３３５よりも２０％消石灰に添加した場合やや濃色を呈した。これはＨＹ−３３０粒子の粒径がＹ−３３５よりも小さいためである。更に、造粒後一週間経過した被覆種籾の表面はやや造粒直後の色より薄く見えた。これは所記の水分が蒸発して表面が粗くなり光が乱反射したためであると考え、そこで水に浸けてみたところ元の原色になった。

表１は、種籾の質量を一定にし、結合材の消石灰と黒色酸化鉄との天下比重を変えて被覆種籾を作成したものである。実験番号ａは籾そのものの原色、実験番号ｂは消石灰（炭酸カルシウム）の色で白色、実験番号ｃからｈまで何れも黒色であった。ただし黒色酸化鉄の添加量が大きいほど濃く、ＨＹ−３３０の方がＨＹ−３３５より同一添加量の場合、黒色の濃度が高かった。作成１０日後、各被覆籾を指触したところ、硬くてつぶれなかった。
また被覆黒色籾をポリエチレンの袋に入れ、空気を入れて膨らませた後、手で袋の下を１０回強く叩いて粉塵量を測定した。ポリエチレンの袋に附着する量が多かったのは実験番号ｅであった。これは、黒色酸化鉄の割合が消石灰に対して４０％であり、結合材が少なかったことを意味している。

ここでは前記特許文献１の成分比率で鉄粉の変わりに黒色酸化鉄を使用して造粒した。結果を表２に示した。

本実験は、消石灰を一定量として黒色酸化鉄の添加量を変えて造粒したものである。実験番号ｉとｋは、平均粒径の異なる黒色酸化鉄を同一質量添加した場合で、色は黒色で濃色であるが、黒色酸化鉄粉が多い配合のため造粒はしているが手で指触すると黒い粉末が付く。実験番号ｊは酸化鉄粉の添加量を少なくした場合であって、黒い粉末の手への附着はないが比重は小さくなる。実験番号ｌは現行の推奨配合で造粒したがＨＹ−３３５でも現行比での使用が可能であることが判明した。

〔発芽テスト〕
実施例１で造粒した黒色酸化鉄被覆種籾を４５ｃｍ×３８ｃｍ、深さ１０ｃｍのプラスチック箱に入れ、チューリップを栽培した後の園芸用培土を十分乾燥させ、この培土を上記プラスチック箱２個に厚さ約３ｃｍ敷き詰め、表面に軽く水をスプレイした。この２箱に表１に示した造粒籾の実験番号ａからｈまでの８種類、約４０粒ずつを筋状に手で均等間隔に播種した。このあと、一方の箱には約６ｃｍの高さまで水を張って水田状態とし、もう片方の箱はそのままにして乾田状態とした。
目的はアルカリ土類金属の水酸化物で被覆した後、二酸化炭素で炭酸塩となって中性化された状態の被覆籾が充分に発芽し成長するかを観察することであった。
２０１４年４月１６日に播種をし、以降、発芽の状態（発芽率）、草丈を観察し、その観察結果を表３に示した。何れの方法でも水田は水田として、乾田は乾田として同等の発芽率、草丈であることが認められ、消石灰黒色酸化鉄粉で被覆したことによる種籾の発芽への影響はないことが確認された。

注：
記号 発芽率 １０％＜ ×
２５％＜ △
５０％＜ ○
８０％＞ ◎

気温 ４月２６日位迄 ２０℃以下
４月２７日以降 ２０℃以上
５月 ８日 水田温度 ２５℃（１３時）

草丈 ５月２７日 水・乾田 １０〜１５ｃｍ
６月１９日 水・乾田 ３５〜４０ｃｍ

本発明は、種籾等の種子を灌水直播栽培に用いる酸化鉄被覆種子として利用することができる。

Claims (6)

1. 種子表面が酸化鉄で被覆された酸化鉄被覆種子とするにあたり、種子表面が、酸化鉄の粉末と、アルカリ土類金属の水酸物の粉末が二酸化炭素と反応して生成したアルカリ土類金属の炭酸塩との混合物で被覆されていることを特徴とする酸化鉄被覆種子。
2. 、酸化鉄は、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３・Ｈ_２Ｏから選択される少なくとも一種類の酸化鉄であることを特徴とする請求項１記載の酸化鉄被覆種子。
3. 二酸化炭素は空気中の二酸化炭素であることを特徴とする請求項１乃至３何れか１記載の酸化鉄被覆種子。
4. アルカリ土類金属の水酸化物は、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｍｇ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＯＨ）_２・Ｍｇ（ＯＨ）_２から選択される少なくとも一種類であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか1記載の酸化鉄被覆種子。
5. 種子表面が酸化鉄で被覆された酸化鉄被覆種子を製造するにあたり、種子、酸化鉄の粉末、アルカリ土類金属の水酸化物の粉末、および水を混合したもので造粒して種子の表面に酸化鉄およびアルカリ土類金属の水酸物の混合物を付着、固化させた後、該アルカリ土類金属の水酸化物を二酸化炭素と反応させてアルカリ土類金属の炭酸塩にすることで種子表面を酸化鉄で被覆するようにしたことを特徴とする酸化鉄被覆種子の製造方法。
6. 種子、酸化鉄の粉末、アルカリ土類金属の水酸化物の粉末、および水を混合したものによる造粒は、酸化鉄の粉末およびアルカリ土類金属の水酸化物の粉末を混合したものに種子を添加して混合し、この混合物に水を添加することで造粒するものであることを特徴とする請求項５記載の酸化鉄被覆種子の製造方法。