JP2018007646A - Nutrient circulation system, soil conditioner, and nutrient circulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、栄養素循環システム、土壌改良材、及び、栄養素循環方法に関する。 The present invention relates to a nutrient circulation system, a soil improvement material, and a nutrient circulation method.
例えば、特許文献1には、圃場の地下水の肥料濃度を検出する検出手段と、この検出手段の検出値、前記圃場に投与された施肥量を演算情報として前記圃場に投与すべき施肥量を予測演算する演算手段と、を備えたことを特徴とする圃場環境浄化システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 predicts a fertilizer amount to be administered to the field by using detection means for detecting the fertilizer concentration of groundwater in the field, a detection value of the detection means, and a fertilizer amount administered to the field. There is disclosed a farm environment purification system comprising a computing means for computing.
また、特許文献2には、簡易型の土壌の強制通水気及び強制排水の方法、農業の省力型根圏土壌環境制御の方法及び、根圏土壌への強制通水気とマイクロバブル供給及び、過湿状態の根圏の排水及び、土壌病害虫の防除の方法と装置を組み合わせた、一つのシステムで多くの作業をこなす総合的な土壌環境制御装置が開示されている。 In addition, Patent Document 2 discloses a simple method of forced water flow and forced drainage of soil, a method of agricultural labor-saving rhizosphere soil environment control, forced water flow and microbubble supply to the rhizosphere soil, An integrated soil environment control apparatus that performs many tasks in one system, which combines a wet rhizosphere drainage and soil pest control method and apparatus, is disclosed.
栄養素を効率的に活用できる栄養素循環システムを提供することを目的とする。 The purpose is to provide a nutrient circulation system that can efficiently use nutrients.
本発明に係る栄養素循環システムは、圃場と、前記圃場に埋設された暗渠と、前記暗渠からの排水を貯める水源と、前記水源より、排水を汲み上げる給水装置と、前記給水装置により汲み上げられた排水中に微細気泡を発生させる微細気泡発生装置とを有し、前記給水装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含有する排水を、前記圃場に戻す。 The nutrient circulation system according to the present invention includes a field, a culvert embedded in the field, a water source that stores drainage from the culvert, a water supply device that pumps wastewater from the water source, and drainage that is pumped by the water supply device A microbubble generator for generating microbubbles therein, and the water supply device returns waste water containing the microbubbles generated by the microbubble generator to the field.
好適には、前記水源内に、微生物が定着する多孔質構造体をさらに有する。 Preferably, the water source further includes a porous structure to which microorganisms are fixed.
好適には、前記暗渠は、前記水源に排水する排水管と、前記排水管の上部に位置し、竹材及び重金属を不溶化させる不溶化材を含有する疎水材層とを含む。 Preferably, the underdrain includes a drain pipe that drains to the water source, and a hydrophobic material layer that is located above the drain pipe and contains an insolubilizing material that insolubilizes bamboo and heavy metals.
好適には、前記圃場は、竹材を堆肥として含有する作土層を含む。 Preferably, the field includes a soil layer containing bamboo as compost.
好適には、前記圃場は、発酵促進剤が添加された竹材を堆肥として含有する作土層を含む。 Preferably, the field includes a soil layer containing bamboo as a compost to which a fermentation accelerator is added.
好適には、前記圃場は、重金属を不溶化させる不溶化材を含有する作土層を含む。 Suitably, the said field contains the soil layer containing the insolubilization material which insolubilizes a heavy metal.
本発明に係る土壌改良材は、発酵促進剤が添加された竹材と、重金属を不溶化させる不溶化材とを混合した。 The soil improvement material which concerns on this invention mixed the bamboo material to which the fermentation promoter was added, and the insolubilization material which insolubilizes a heavy metal.
本発明に係る栄養素循環方法は、圃場からの排水を、水源に貯めるステップと水源に貯められた排水に微細気泡を発生させるステップと、微細気泡を含有する排水を圃場に戻すステップとを有する。 The nutrient circulation method according to the present invention includes a step of storing wastewater from a field in a water source, a step of generating fine bubbles in the wastewater stored in the water source, and a step of returning wastewater containing fine bubbles to the field.
栄養素を効率的に活用できる栄養素循環システムを提供できる。 A nutrient circulation system that can efficiently use nutrients can be provided.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、栄養素循環システム1を模式的に表わす図である。
図1に例示するように、栄養素循環システム1は、圃場10と、暗渠20と、水源30と、ポンプ40と、マイクロバブル発生装置42とを含む。
圃場10は、作物を栽培するための田畑、又は、農園である。圃場10は、作土層12及び心土層18を有する。ここで、作土層とは、作物を栽培する時に掘り返される範囲の土層をいう。また、心土層とは、植物根のはびこる作土または表土よりも下方の土層をいう。また、圃場10には、複数の暗渠20が並行して埋設されている。暗渠20は、長溝22と、排水管24と、疎水材26とから構成されている。なお、暗渠20は、補助暗渠を有していてもよい。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a nutrient circulation system 1.
As illustrated in FIG. 1, the nutrient circulation system 1 includes a
The
長溝22は、圃場10をトレンチャー等によって掘削して形成された溝である。
排水管24は、長溝22の底部に敷設されている。例えば、排水管24は、塩化ビニル等の合成樹脂管、素焼きの土管、又は竹管などを繋いで形成される。また、敷設された排水管24の上壁面には、孔が設けられている。
本例において、排水管24は、割り竹又は竹管を繋いで形成されている。竹管は、節を取り除いて、内部を貫通させ、上壁面に孔を設けた竹である。割り竹又は竹管の内部を通った水には、後述する竹チップと同様の有効成分が竹管から染み出し、圃場排水環境の改善に役立つ特性が付与される。
The long groove 22 is a groove formed by excavating the
The drain pipe 24 is laid at the bottom of the long groove 22. For example, the drain pipe 24 is formed by connecting a synthetic resin pipe such as vinyl chloride, an unglazed earth pipe, or a bamboo pipe. In addition, a hole is provided in the upper wall surface of the drainage pipe 24 laid.
In this example, the drain pipe 24 is formed by connecting split bamboo or bamboo pipe. A bamboo pipe is a bamboo with a knot removed, penetrated inside, and provided with a hole in the upper wall surface. The water that has passed through the inside of the split bamboo or the bamboo pipe is imparted with characteristics useful for improving the field drainage environment, as the active ingredient similar to the bamboo chip described later exudes from the bamboo pipe.
疎水材26は、作土層12の深さを残して、長溝22内に充填され、疎水材層16を形成する。疎水材26により形成された疎水材層16は、作土層12により覆われる。
例えば、疎水材26は、竹材である。本例において、疎水材26は、生竹を細かく裁断して形成される竹チップである。竹チップの大きさは、排水量に応じて、適宜変更されればよいが、最大径(最大直径)が5mm以上40mm以下であることが好ましい。
The hydrophobic material 26 is filled in the long grooves 22 while leaving the depth of the soil layer 12 to form the hydrophobic material layer 16. The hydrophobic material layer 16 formed by the hydrophobic material 26 is covered with the soil layer 12.
For example, the hydrophobic material 26 is bamboo material. In this example, the hydrophobic material 26 is a bamboo chip formed by finely cutting raw bamboo. The size of the bamboo chip may be changed as appropriate according to the amount of drainage, but the maximum diameter (maximum diameter) is preferably 5 mm or more and 40 mm or less.
また、本例において、疎水材26は、重金属を不溶化させる不溶化材を含んでもよい。例えば、重金属を不溶化させる不溶化材は、化石鉱物である。また、化石鉱物は石灰分を含む。本例において、化石鉱物は、天然化石鉱物である。なお、天然化石鉱物は、硫酸鉄を含んでもよい。天然化石鉱物は、鉛、銅、及び、クロム(III)等を不溶化させる。また、硫酸鉄を含む天然化石鉱物は、ヒ素を不溶化させる。
これにより、疎水材層において、土中より溶出した重金属が、不溶化されて水酸化物となる。このため、暗渠を通じて、水源30に、重金属が流出することを防止できる。また、化石鉱物が安価なため、有害重金属の不溶化を低コストで実現できる。
In this example, the hydrophobic material 26 may include an insolubilizing material that insolubilizes heavy metals. For example, the insolubilizing material that insolubilizes heavy metals is a fossil mineral. The fossil mineral contains lime. In this example, the fossil mineral is a natural fossil mineral. Note that the natural fossil mineral may include iron sulfate. Natural fossil minerals insolubilize lead, copper, chromium (III) and the like. In addition, natural fossil minerals containing iron sulfate insolubilize arsenic.
Thereby, in the hydrophobic material layer, the heavy metal eluted from the soil is insolubilized and becomes a hydroxide. For this reason, heavy metal can be prevented from flowing out to the water source 30 through the underdrain. Moreover, since fossil minerals are inexpensive, insoluble in harmful heavy metals can be realized at low cost.
水源30は、用水として利用する水の供給源である。また、水源30は、用水の排水先である。例えば、水源30は、天然又は人口の湖、沼、潟、池、又は、河川である。本例において、水源30は、潟湖である。
水源30は、暗渠10からの排水を貯める。例えば、水源30は、暗渠20の排水管24を通して、圃場10からの排水を貯める。
また、水源30は、水中に、微生物が定着する多孔質構造体を含む。例えば、多孔質構造体は、珪藻土32である。また、例えば、珪藻土32は、水源30の壁面に設置される。本例において、珪藻土32は、水中に沈められている。珪藻土32は多孔質なため、水質を浄化させる微生物が、珪藻土32に定着しやすい。
The water source 30 is a water supply source used as irrigation water. Moreover, the water source 30 is a drainage destination of water. For example, the water source 30 is a natural or artificial lake, swamp, lagoon, pond, or river. In this example, the water source 30 is a lagoon.
The water source 30 stores drainage from the
The water source 30 includes a porous structure in which microorganisms are fixed in water. For example, the porous structure is
ポンプ40は、本発明に係る給水装置の一例である。例えば、一、又は、複数のポンプ40は、水源30に蓄えられた排水を、圃場10に戻す。また、例えば、ポンプ40は、水源30より、排水を汲み上げ、汲み上げられた排水を圃場10に戻す。本例において、ポンプ40は、水源30に蓄えられた排水を汲み上げ、給水管46を介して、圃場10に戻す。
The pump 40 is an example of a water supply apparatus according to the present invention. For example, one or more pumps 40 return the wastewater stored in the water source 30 to the
マイクロバブル発生装置42は、本発明に係る微細気泡発生装置の一例である。マイクロバブル発生装置42は、マイクロバブルを発生させる。ここで、マイクロバブルとは、発生時の直径が1μmから100μm以下の気泡をいう。マイクロバブルは、水中において、粒径が徐々に縮小し、その後、マイクロバブルは完全溶解する。例えば、マイクロバブル発生装置42は、ポンプ40により汲み上げられた排水に、発生させたマイクロバブルを溶解させる。ポンプ40は、マクロバブルが溶解した排水を、圃場10に戻す。なお、微細気泡発生装置は、直径が1μm以下のウルトラファインバブル、又は、ナノバブルを発生させてもよい。
例えば、マイクロバブル発生装置42は、水源10に貯められた排水にマイクロバブルを発生させる。本例において、マイクロバブル発生装置42は、ポンプ40により汲み上げられた排水中に、大気中の窒素、酸素、及び、二酸化炭素等を含むマイクロバブルを発生させる。ポンプ40は、マイクロバブル発生装置42により発生したマイクロバブルを含有する排水を、圃場10に戻す。
The microbubble generator 42 is an example of a microbubble generator according to the present invention. The microbubble generator 42 generates microbubbles. Here, the microbubble means a bubble having a diameter of 1 μm to 100 μm at the time of generation. The diameter of the microbubbles gradually decreases in water, and then the microbubbles are completely dissolved. For example, the microbubble generator 42 dissolves the generated microbubbles in the waste water pumped up by the pump 40. The pump 40 returns the wastewater in which the macro bubbles are dissolved to the
For example, the microbubble generator 42 generates microbubbles in the wastewater stored in the
マイクロバブルが排水に溶解することで、排水中の酸素濃度が高くなり、微生物が活性化し、水質浄化を促す。さらには、水源30が富栄養化している場合、活性化した微生物が、富栄養化の原因となる窒素成分の分解を促す。分解された窒素成分を含む排水を圃場10に戻すことにより、作物が、窒素成分を吸収し易くなる。このため、肥料の使用量を抑制でき、また、作物の収穫量を増加できる。また、大気中の窒素、酸素、及び、二酸化炭素等を含むマイクロバブルが混合され、一酸化窒素を生成する。これにより、作物の根の成長促進も期待できる。さらには、作物の根の成長が促進されることで、作物は、効率よく栄養素を吸収できるようになる。また、マイクロバブルにより、給水管46の内部の汚れが落とされ、給水管46が老朽化しにくくなり、給水管46の耐用年数が増加する。
なお、本実施形態において、ポンプ40と、マイクロバブル発生装置42とが連携する形態を具体例として説明したが、ポンプ40がマイクロバブルを発生させる機能を有してもよい。
Dissolving microbubbles in the wastewater increases the oxygen concentration in the wastewater, activates microorganisms, and promotes water purification. Furthermore, when the water source 30 is eutrophied, the activated microorganisms promote the decomposition of nitrogen components that cause eutrophication. By returning the wastewater containing the decomposed nitrogen component to the
In addition, in this embodiment, although the form which the pump 40 and the microbubble generator 42 cooperate was demonstrated as a specific example, the pump 40 may have a function to generate a microbubble.
次に、作土層について説明する。
作土層12は、竹材を堆肥として含有する。例えば、作土層12は、竹粉を堆肥として含有する。また、作土層12は、発酵促進剤が添加された竹粉を堆肥として含有する。例えば、作土層12は、発酵促進剤としてステビアが添加された竹粉を堆肥として含有する。また、作土層12は、上述した重金属不溶化材を含有してもよい。また、作土層12は、微生物を含有してもよい。例えば、微生物は、乳酸菌、納豆菌、及び、酵母菌である。本例において、作土層12は、ステビアが添加された竹粉、重金属不溶化材、及び、微生物を含む土壌改良材を含有する。
Next, the soil formation layer will be described.
The soil layer 12 contains bamboo as compost. For example, the soil layer 12 contains bamboo powder as compost. In addition, the soil layer 12 contains bamboo powder to which a fermentation accelerator is added as compost. For example, the soil formation layer 12 contains bamboo powder to which stevia is added as a fermentation accelerator as compost. Moreover, the earthen layer 12 may contain the heavy metal insolubilizing material mentioned above. Moreover, the soil preparation layer 12 may contain microorganisms. For example, the microorganisms are lactic acid bacteria, natto bacteria, and yeasts. In this example, the soil layer 12 contains bamboo powder to which stevia is added, a heavy metal insolubilizing material, and a soil improving material containing microorganisms.
作土層12に含有される竹粉から、後述する有効成分が染み出す。これにより、土壌の団粒化を促進できる等、竹粉を用いる利点は大きい。一方、竹粉はC/N比が高く、腐敗が不十分の場合、窒素飢餓のリスクが高かった。ここで、C/N比とは、炭素と窒素との比率をいう。C/N比が高いと、窒素飢餓が起こり、生育障害を起こす。さらには、竹粉が、完熟堆肥化するまでに、3から4ヶ月程度と、長期間を有する。
そこで、微生物発酵促進剤として、ステビアを用いる。これにより、竹材の醗酵を促進させ、C/N比を低下させ、窒素飢餓を防止できる。さらに、ステビアを用いることにより、竹材の早期完熟化を実現できる。
また、作物を栽培するときに化学肥料を用いることで、硝酸態窒素が地下水及び河川等へ流亡し、環境汚染問題を引き起こしている。さらに、作土層12に化学肥料を用いることで、作物中に硝酸態窒素が蓄積する。これは、作物の苦味等の食味の低下原因となっている。
そこで、作土層12にステビアを含有させる。ステビアが保持する硝酸還元性を有する高温菌により、硝酸態窒素の流亡、及び、作物中の硝酸態窒素の蓄積を抑制できる。
An active ingredient to be described later oozes out from the bamboo powder contained in the soil layer 12. Thereby, the advantage of using bamboo powder is great, such as the promotion of soil agglomeration. On the other hand, bamboo powder had a high C / N ratio, and when the decay was insufficient, the risk of nitrogen starvation was high. Here, the C / N ratio refers to the ratio of carbon to nitrogen. When the C / N ratio is high, nitrogen starvation occurs and growth failure occurs. Furthermore, bamboo powder has a long period of time, about 3 to 4 months, until it is fully composted.
Therefore, stevia is used as a microbial fermentation promoter. Thereby, fermentation of bamboo can be promoted, C / N ratio can be reduced, and nitrogen starvation can be prevented. Furthermore, by using stevia, the early ripening of bamboo can be realized.
In addition, by using chemical fertilizers when cultivating crops, nitrate nitrogen is washed away into groundwater and rivers, causing environmental pollution problems. Furthermore, by using a chemical fertilizer for the soil layer 12, nitrate nitrogen accumulates in the crop. This is a cause of a decrease in taste such as bitterness of crops.
Therefore, stevia is included in the soil formation layer 12. Stevia retains nitrate-reducing thermophilic bacteria that can suppress nitrate nitrogen loss and nitrate nitrogen accumulation in crops.
また、竹材の植生環境により、竹材が重金属を含有するリスクがある。さらには、醗酵過程において、竹材が乳酸醗酵することで、pHが降下し、重金属が溶出するリスクがある。また、酸性雨によるpHの降下、及び、使用する堆肥の種類によるpHの降下により、重金属が溶出するリスクもある。そこで、重金属不溶化材を用いることで、重金属の土壌への溶出を防止する。
従来、有害重金属の除去は、大型機器を用いる洗浄処理又は移動除去が中心であり、コスト及び施工性に問題があった。しかし、本願において、重金属不溶化剤として用いられる天然化石鉱物は安価なため、低コストで、竹材の植生による環境リスクを低減できる。また、大型機器を用いることなく、現場処理により重金属の除去が可能である。また、化石鉱物を用いることにより、安全に重金属を不溶化処理できる。
Moreover, there is a risk that bamboo materials contain heavy metals due to the vegetation environment of bamboo materials. Furthermore, in a fermentation process, there exists a risk that pH will fall and a heavy metal will elute because bamboo material carries out lactic acid fermentation. There is also a risk that heavy metals may be eluted due to a drop in pH due to acid rain and a drop in pH due to the type of compost used. Therefore, elution of heavy metals into the soil is prevented by using a heavy metal insolubilizing material.
Conventionally, the removal of toxic heavy metals has been centered on a cleaning process or moving removal using a large apparatus, and there has been a problem in cost and workability. However, in the present application, natural fossil minerals used as heavy metal insolubilizing agents are inexpensive, and therefore can reduce the environmental risk due to vegetation of bamboo. Moreover, heavy metals can be removed by on-site processing without using large equipment. Moreover, heavy metals can be insolubilized safely by using fossil minerals.
次に、疎水材26として用いられる竹チップの効果について説明する。なお、作土層12に用いられる竹粉も同様な効果を有する。
本例において、疎水材26として竹チップを用いることで、疎水材26を介して排水される水には、竹チップから染み出した有効成分により、圃場環境の改善に役立つ特性が付与される。
より具体的には、疎水材26を介して排水される水は、竹チップから染み出したアルカリ成分により、弱アルカリ性となり、圃場10の土壌から排水される水に溶け出した鉄分が酸化するのを防止する。これにより、排水管24から排水される水に含まれる酸化鉄の量が軽減され、酸化鉄による小動物の死滅などの周辺環境への悪影響がなくなる。
また、疎水材26を介して給水される水には、竹チップからしみ出したメチオニン成分が酸化分解する過程でエチレンガスが発生して殺菌効果と防虫の忌避効果が得られる。また、メチオニンは抗酸化ミネラルであるセレン・セレ二ウムの運搬役であるため抗酸化作用も期待できる。
また、疎水材26を介して給水される水は、竹チップから染み出たアミノ酸成分により、乳酸菌・酵母菌等の有用微生物が増殖し抗酸化・抗菌・消臭効果作用を付与され、圃場10における作物の病害虫を防止することができる。
また、疎水材26を介して給水される水は、竹チップから染み出したアミノ酸類(グリシン、グルタミン酸、アスパラギン酸など)により、作物の成長及び土壌環境の改善、並びに排水浄化に貢献する有用微生物を増殖させる特性を付与され、この有用微生物の働きにより、圃場環境を改善させる。さらに、竹の組織構造は、多孔質であるため、竹チップに有用微生物が定着しやすい。
Next, the effect of the bamboo chip used as the hydrophobic material 26 will be described. In addition, the bamboo powder used for the clay layer 12 has the same effect.
In this example, by using bamboo chips as the hydrophobic material 26, the water drained through the hydrophobic material 26 is imparted with characteristics useful for improving the field environment due to the active ingredients that have exuded from the bamboo chips.
More specifically, the water drained through the hydrophobic material 26 becomes weakly alkaline due to the alkaline component exuded from the bamboo chips, and iron dissolved in the water drained from the soil of the
In addition, the water supplied through the hydrophobic material 26 generates ethylene gas in the process of oxidative decomposition of the methionine component exuded from the bamboo chip, thereby obtaining a bactericidal effect and an insect repellent effect. Moreover, since methionine is a transporter of selenium and selenium, which is an antioxidant mineral, it can also be expected to have an antioxidant effect.
In addition, the water supplied through the hydrophobic material 26 is imparted with antioxidant, antibacterial, and deodorizing effects by the growth of useful microorganisms such as lactic acid bacteria and yeast by the amino acid component exuded from the bamboo chip. Can prevent crop pests.
In addition, the water supplied through the hydrophobic material 26 is a useful microorganism that contributes to crop growth, improvement of soil environment, and drainage purification by amino acids (glycine, glutamic acid, aspartic acid, etc.) exuded from bamboo chips. It is given the property of proliferating and the field environment is improved by the action of this useful microorganism. Furthermore, since the bamboo structure is porous, useful microorganisms tend to settle on the bamboo chips.
これにより、暗渠20は、疎水材26(排水管24に竹管を用いる場合は、疎水材26及び排水管24)を介して、排水される水に、竹に含有される有効成分の特性を付与し、水源30及び圃場10の環境を改善することができる。
また、竹チップは、従来の籾ガラ及び木チップに比べ、土中での耐腐食性に優れる。これにより、疎水材26を入れ替える時期の間隔が、籾ガラの場合は、5〜10年、木チップの場合は、およそ10〜30年であったのが、竹チップの場合は、およそ30年以上になる。
また、近年、竹林の拡大による森林被害が問題となっており、多くの竹が伐採されている。暗渠20は、この伐採された竹を有効利用することができるものと期待されている。
As a result, the underdrain 20 gives the characteristics of the active ingredient contained in the bamboo to the water drained through the hydrophobic material 26 (the hydrophobic material 26 and the drainage pipe 24 when the bamboo pipe is used as the drainage pipe 24). The environment of the water source 30 and the
Bamboo chips are superior in corrosion resistance in the soil compared to conventional straw and wood chips. As a result, the time interval for replacing the hydrophobic material 26 is 5 to 10 years in the case of straw, about 10 to 30 years in the case of wood chips, and about 30 years in the case of bamboo chips. That's it.
In recent years, forest damage due to the expansion of bamboo forests has become a problem, and many bamboo trees have been cut down. The underdrain 20 is expected to be able to effectively use the harvested bamboo.
以上説明したように、栄養素循環システム1は、圃場10に供給された栄養素を、暗渠20及び水源30を通じて、再度、圃場10に戻すことができる。このとき、マイクロバブル発生装置42により、圃場10に戻す排水に、マイクロバブルを含有させる。これにより、排水中の酸素濃度が高まり、微生物が活性化すため、作物が排水中に含まれる栄養素を効率的に吸収できる。
また、作土層12に土壌改良材を使用することで、土中の微生物が活性化し、土壌そのものの耐性が高まり、地力を維持でき、さらには、重金属の溶出を防止できる。これにより、土壌の団粒化を促すことができる。また、化学肥料の依存による地力低下、及び、連作障害を防止できる。つまり、土壌そのものが、常に健全に保たれることで、あらゆる環境変化及び負荷に対して、緩衝機能が働く。これにより、生産性の高い営農環境を提供できる。
また、栄養素循環システム1は、圃場10及び暗渠20等に、竹材を使用する。このため、竹材の必須アミノ酸成分が、微生物及び作物に提供される。また、竹材の多孔質構造が、微生物の居住空間を提供する。さらに、竹材に含まれる高いケイ酸により植物の育成を促進できる。
したがって、圃場10、暗渠20、及び、水源30の循環により、圃場10の地力の維持及び回復、並びに、水源30の水質浄化が実現でき、さらには、高品質の作物を育成できる。
As described above, the nutrient circulation system 1 can return the nutrients supplied to the
Moreover, by using a soil improvement material for the soil formation layer 12, microorganisms in the soil are activated, the resistance of the soil itself is increased, the earth strength can be maintained, and further, elution of heavy metals can be prevented. Thereby, aggregation of soil can be promoted. Moreover, it is possible to prevent a decrease in geopower due to dependence on chemical fertilizers and continuous cropping failures. That is, the soil itself is always kept healthy, so that a buffering function works against any environmental change and load. Thereby, a highly productive farming environment can be provided.
The nutrient circulation system 1 uses bamboo for the
Therefore, maintenance and recovery of the geopower of the
(試験結果)
図2は、重金属不溶化処理の試験結果を表わす。
図2(A)は、重金属汚染土壌処理の試験結果を表わす。
図2(A)に係る試験において、重金属溶出土壌に天然化石鉱物を一定量混同した後、重金属の溶出量を測定する。溶出試験は、JIS規格の土壌溶出試験に準じており、重金属の濃度測定は、グラファイト原子吸光光度法を用いた。試験の結果、8.26mg/Lの鉛溶出土壌に、土壌1kgあたり天然化石鉱物30gを混合した結果、鉛溶出量は0.003mg/Lとなった。また、pH4〜5程度の酸性雨により、鉛が土壌から溶出しないことを、試験で確認した。さらに、不溶化処理した後、5回溶出試験を繰り返し、その結果、鉛の溶出がないことを確認した。これにより、鉛溶出の無い長期安定性のある土壌となっていることを確認できた。また、銅、及び、クロム(III)溶出土壌においても、不溶化処理が可能であることを確認した。また、天然化石鉱物のみでは、ヒ素の不溶化処理はできなかったが、硫酸鉄を天然化石鉱物に添加し、溶出試験を行ったところ、ヒ素溶出土壌でも不溶化できることがわかった。
(Test results)
FIG. 2 shows the test results of the heavy metal insolubilization treatment.
FIG. 2 (A) represents the test result of heavy metal contaminated soil treatment.
In the test according to FIG. 2 (A), after a certain amount of natural fossil minerals are confused with heavy metal-eluting soil, the amount of heavy metal eluted is measured. The dissolution test was in accordance with the JIS standard soil dissolution test, and the concentration measurement of heavy metals was performed by graphite atomic absorption spectrophotometry. As a result of the test, the amount of lead elution was 0.003 mg / L as a result of mixing 30 g of natural fossil minerals per kg of soil with 8.26 mg / L of lead elution soil. Moreover, it was confirmed by a test that lead is not eluted from soil due to acid rain having a pH of about 4 to 5. Further, after insolubilization treatment, the elution test was repeated 5 times, and as a result, it was confirmed that there was no elution of lead. As a result, it was confirmed that the soil was stable for a long time without lead elution. In addition, it was confirmed that insolubilization treatment was possible even in copper and chromium (III) -eluting soil. In addition, arsenic insolubilization treatment could not be performed with natural fossil minerals alone, but iron sulfate was added to natural fossil minerals and an elution test was conducted.
図2(B)は、重金属汚染水処理の試験結果を表わす。
図2(B)に係る試験において、所定濃度の重金属汚染水溶液に所定の天然化石鉱物を添加し、約1時間攪拌した後、ろ液中の重金属濃度を測定する。試験は、重金属汚染水に、天然化石鉱物(10g/L)を加え、十分攪拌し、不溶分を分離して、除去率を測定する。天然化石鉱物(10g/L)に対して、500mg/L程度まで鉛の除去が可能であった。また、銅、クロム(III)、カドミウム、及び、亜鉛の除去も可能であった。さらに、重金属汚染土壌処理と同様に、硫酸鉄を天然化石鉱物に添加することで、ヒ素の除去も可能である。また、本法は、処理水のpHは8付近であり、後の中和等の後段処理はほぼ必要ない。
FIG. 2 (B) shows the test results of heavy metal contaminated water treatment.
In the test according to FIG. 2 (B), a predetermined natural fossil mineral is added to a heavy metal contaminated aqueous solution having a predetermined concentration, and after stirring for about 1 hour, the heavy metal concentration in the filtrate is measured. In the test, natural fossil minerals (10 g / L) are added to heavy metal contaminated water, and the mixture is sufficiently stirred to separate insoluble components, and the removal rate is measured. Lead could be removed up to about 500 mg / L against natural fossil minerals (10 g / L). Moreover, removal of copper, chromium (III), cadmium and zinc was also possible. Furthermore, arsenic can also be removed by adding iron sulfate to natural fossil minerals in the same manner as heavy metal contaminated soil treatment. Further, in this method, the pH of the treated water is around 8, and the subsequent treatment such as neutralization is almost unnecessary.
1…栄養素循環システム
10…圃場
20…暗渠
30…水源
40…ポンプ
42…マイクロバブル発生装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (8)
前記圃場に埋設された暗渠と、
前記暗渠からの排水を貯める水源と、
前記水源より、排水を汲み上げる給水装置と、
前記給水装置により汲み上げられた排水中に微細気泡を発生させる微細気泡発生装置と
を有し、
前記給水装置は、前記微細気泡発生装置により発生した微細気泡を含有する排水を、前記圃場に戻す
栄養素循環システム。 The field,
Underdrains embedded in the field;
A water source for storing drainage from the underdrain;
A water supply device for pumping waste water from the water source;
A fine bubble generator for generating fine bubbles in the waste water pumped up by the water supply device,
The nutrient water circulation system in which the water supply device returns waste water containing fine bubbles generated by the fine bubble generator to the field.
をさらに有する
請求項1に記載の栄養素循環システム。 The nutrient circulation system according to claim 1, further comprising: a porous structure in which microorganisms settle in the water source.
前記水源に排水する排水管と、
前記排水管の上部に位置し、竹材及び重金属を不溶化させる不溶化材を含有する疎水材層と
を含む
請求項2に記載の栄養素循環システム。 The culvert is
A drain pipe for draining to the water source;
The nutrient circulation system according to claim 2, further comprising: a hydrophobic material layer that is located above the drain pipe and contains an insolubilizing material that insolubilizes bamboo and heavy metals.
請求項3に記載の栄養素循環システム。 The nutrient circulation system according to claim 3, wherein the field includes a soil layer containing bamboo as compost.
請求項4に記載の栄養素循環システム。 The nutrient circulation system according to claim 4, wherein the field includes a soil layer containing bamboo as a compost to which a fermentation accelerator is added.
請求項5に記載の栄養素循環システム。 The nutrient circulation system according to claim 5, wherein the farm includes a soil layer containing an insolubilizing material that insolubilizes heavy metals.
重金属を不溶化させる不溶化材と
を混合した土壌改良材。 Bamboo with added fermentation promoter,
A soil improvement material mixed with an insolubilizing material that insolubilizes heavy metals.
水源に貯められた排水に微細気泡を発生させるステップと、
微細気泡を含有する排水を圃場に戻すステップと
を有する
栄養素循環方法。 A step of storing drainage from the farm in a water source, a step of generating fine bubbles in the drainage stored in the water source,
Returning the wastewater containing fine bubbles to the field.
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