JP2019019027A - 土壌充填剤 - Google Patents

Abstract

【課題】第１に、鉄が二価の鉄イオンとして植物に摂取され、第２に、酸化鉄も二価の鉄イオン化されて摂取され、第３に、ミネラルも十分摂取されると共に、第４に、しかもこれらが簡単容易に、コスト，安定性，持続性に優れつつ実現され、土壌環境も向上する、土壌充填剤を提案する。【解決手段】この土壌充填剤１には、二価鉄，炭素，酵素４，腐植物質，モンモリロナイト，ゼオライト等が、配合されている。そして、これらと共に、鉱物素材１６およびコーヒー豆焙煎粉砕物１８が配合されている。鉱物素材１６は、珪酸１７を主成分とし、そのコロイド粒子にミネラルＭが吸着しており、水分を含む土壌中において、そのミネラルＭを放出すると共に、土壌中の有害物質を吸着，除去する。コーヒー豆焙煎粉砕物１８は、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）１３を二価の鉄イオン（Ｆｅ２＋）５に還元して維持する。【選択図】図２

Description

本発明は、土壌充填剤に関する。すなわち、植物の生育，栽培用として土壌に施される、土壌充填剤に関する。

《技術的背景》
植物肥料の三大要素，多量要素は、窒素，リン酸，カリウムである。次いで、カルシウム，マグネシウム，硫黄等の肥料が、中量要素として知られている。
そして、鉄は微量要素ではあるが、植物の光合成，葉緑素合成，酸化還元，その他の生育に関し、必須肥料となっている。

《従来技術》
これに対し最近、鉄欠乏症が問題となっている。土壌のアルカリ化，その他に伴い、鉄が植物に吸収，摂取されなくなる、という問題が指摘されている。
鉄は、水分を含む土壌中では、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）か三価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）の形態で存在するが、植物等の生体内では、二価の鉄イオンの形態でのみ存在し得る。従って、鉄を二価の鉄イオンとして植物に吸収，摂取させることが必要となる。
三価の鉄イオンは、不溶性水酸化物つまり酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）となり、植物の吸収，摂取が不可能化する。しかるに、二価の鉄イオンは土壌中では、酸化されて三価の鉄イオン化，酸化鉄化され易い。
又、このような鉄欠乏症と共に、ミネラル欠乏症も問題となっている。ミネラルは、カリウム，カルシウム，マグネシウム，ナトリウム，その他多くの鉱物素材の無機成分よりなり、水中では金属イオンの形で存在するものが多いが、天然由来の素材成分の減少と共に、その不足，欠乏が指摘されている。
このように最近、鉄欠乏症やミネラル欠乏症が顕著化，問題化している。そして従来、このような鉄欠乏症やミネラル欠乏症への従来技術，対策技術は少なく、僅かな技術が散見されるに過ぎない。

このような従来技術としては、例えば、次の特許文献１，２，３に示されたものが挙げられる。
特開２００３−１２３９０号公報 特開２００７−１９５５４６号公報 特開平９−１３６８０７号公報

まず、従来の鉄欠乏症対策の従来技術は、十分な効果を発揮するには至っていなかった。例えば、上述した特許文献１，２，３の技術は、キレート鉄錯体（含．二価の鉄イオン）を構成内容とするが、コストやコントロール性に問題が指摘されていた。
又、従来技術として、森林の腐植土中で自然生成されたフルボ酸鉄（含．二価の鉄イオン）を採取することも行われていたが、極めてコスト高となっていた。更に、いずれの従来技術も、効果の持続性に問題が指摘されていた。すなわち二価の鉄イオンを、長期間，安定的に土壌中に供給し続ける維持性に乏しかった。
これらに鑑み、鉄欠乏症問題は依然解消されていなかった。ミネラル欠乏症問題についても、同様の事情により問題解消には至っていなかった。もって、植物の光合成，葉緑素合成，酸化還元，その他の生成に、支障が発生し易かった。

《本発明について》
本発明の土壌充填剤は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、鉄が二価の鉄イオンとして植物に摂取され、第２に、酸化鉄も二価の鉄イオン化されて摂取され、第３に、ミネラルも十分摂取されると共に、第４に、しかもこれらが簡単容易に、コスト，安定性，持続性に優れつつ実現され、土壌環境も向上する、土壌充填剤を提案することを目的とする。

《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
請求項１については、次のとおり。
請求項１の土壌充填剤は、植物生育用として土壌に施される。そして少なくとも、二価鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）と酵素と鉱物素材とが配合されていること、を特徴とする。
請求項２については、次のとおり。
請求項２の土壌充填剤では、請求項１において、該二価鉄は、二価鉄含有物質中に含有されており、粉状，粒状，又は塊状をなす。該炭素は、炭素材からなるか又は炭素含有物質中に含有されており、粉状，粒状，塊状，又は繊維状をなす。該酵素は、少なくともミネラル及び有機酸を含有している。
該鉱物素材は、珪酸を主成分とし、そのコロイド粒子にミネラルが吸着しており、水分を含む該土壌中において、そのミネラルを放出すると共に、該土壌中の有害物質を吸着，除去すること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の土壌充填剤では、請求項２において、更に、コーヒー豆焙煎粉砕物及び／又は茶葉が配合されており、水分を含む該土壌中において、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）に還元して維持すること、を特徴とする。

請求項４については、次のとおり。
請求項４の土壌充填剤では、請求項２において、該二価鉄は、水分を含む該土壌中において、隣接した該炭素より電気陰性度が低いことに起因して、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）化すること、を特徴とする。
請求項５については、次のとおり。
請求項５の土壌充填剤では請求項２において、更に腐植物質が配合されており、該腐植物質は、ピートモス，その他の腐植土中に含有されている。そして該二価鉄は、水分を含む該土壌中において、該腐植物質のフミン酸の働きにより、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）化すること、を特徴とする。

請求項６については、次のとおり。
請求項６の土壌充填剤では、請求項４又は５において、該二価の鉄イオンは、該酵素中の有機酸と結合し、もって錯体である有機酸鉄が生成されること、を特徴とする。
請求項７については、次のとおり。
請求項７の土壌充填剤では、請求項４又は５において、該二価の鉄イオンは、該腐植物質のフルボ酸と結合し、もって錯体であるフルボ酸鉄が生成されること、を特徴とする。
請求項８については、次のとおり。
請求項８の土壌充填剤では。請求項３,４又は５において、更に、モンモリロナイト及び／又はゼオライトが配合されている。
そして、該モンモリロナイト及び／又はゼオライトは、該鉱物素材，コーヒー豆焙煎粉砕物及び／又は茶葉，二価鉄含有物質，炭素材又は炭素含有物質，酵素，腐植土，更には水分を、混合保持すると共に、触媒機能を発揮すること、を特徴とする。

《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）この土壌充填剤は、二価鉄，炭素，酵素，腐植物質，モンモリロナイト，ゼオライト等が、配合されている。更に鉱物素材，コーヒー豆焙煎粉砕物，茶葉が、配合されている。
（２）そして土壌中で、二価鉄は、炭素より電気陰性度が低いことに起因して、二価の鉄イオン化する。又、二価鉄は、腐植物質のフミン酸の働きによって、二価の鉄イオン化する。
（３）得られた二価の鉄イオンは、多くの場合、酵素の有機酸と結合して有機酸鉄となったり、腐植物質のフルボ酸と結合してフルボ酸鉄となる。有機酸やフルボ酸は、二価の鉄イオンに対する結合力が強く、二価の鉄イオンの酸化を大幅に抑制して有機酸鉄化やフルボ酸鉄化する。
（４）そして、二価の鉄イオンがそのままの形態で結合している有機酸鉄やフルボ酸鉄が、植物に吸収され、二価の鉄イオンが植物に摂取される。
（５）ところで、コーヒー豆焙煎粉砕物や茶葉は、土壌中の酸化鉄を二価の鉄イオンに還元，維持する。そこで、有機酸鉄化やフルボ酸鉄化せず酸化鉄化してしまった三価の鉄イオンも、元の二価の鉄イオン化される。この面からも、二価の鉄イオンの植物摂取が促進される。
（６）他方、鉱物素材は、イオン交換により、吸着したミネラルを土壌中に放出すると共に、有害物質を吸着，除去する。ミネラルとしては、鉱物素材自体のものや、酵素由来のものが含まれる。
（７）更に、この土壌充填剤にあっては、以下のようになる。まず、廉価な市販品，産業副産物，廃棄品，自然産品等を使用可能であり、構成が簡単である。又、フルボ酸鉄や有機酸鉄を、簡単容易に生成できる。
（８）しかも、酸化され易く不安定な二価の鉄イオンを、フルボ酸鉄や有機酸鉄としたことにより、酸化を大幅に抑制し安定的，持続的に植物に摂取させることができる。
酸化鉄化した三価の鉄イオンも、コーヒー豆焙煎粉砕物や茶葉により、二価の鉄イオンとして安定的，持続的に還元，維持，供給可能である。ミネラルも、鉱物素材のイオン交換により、安定的，持続的に供給可能である。
（９）土壌中の有害物質は、鉱物素材にて吸着，除去される。コーヒー豆焙煎粉砕物，茶葉，鉱物素材，モンモリロナイト，ゼオライト等は、土壌の通水性，通気性，保水性等に優れている。
（１０）そこで、本発明に係る土壌充填剤は、次の効果を発揮する。

《第１の効果》
第１に、鉄が二価の鉄イオンとして、植物に摂取される。
本発明に係る土壌充填剤は、二価鉄，炭素，酵素，腐植物質等を、配合してなる。そして土壌中で、二価鉄が二価の鉄イオン化した後、酵素の有機酸と結合して有機酸鉄となったり、腐植物質のフルボ酸と結合してフルボ酸鉄となり、もって二価の鉄イオンが、そのまま植物に摂取される。
従って、植物の光合成，葉緑素合成，酸化還元，その他の生育等が促進される。植物は、微量要素ながら必須肥料の鉄が、二価の鉄イオンとして吸収，摂取される。前述したこの種従来技術で指摘されていた鉄欠乏症問題は、解消される。

《第２の効果》
第２に、酸化鉄も二価の鉄イオン化されて、植物に摂取されるようになる。
本発明に係る土壌充填剤は、コーヒー豆焙煎粉砕物や茶葉が配合されており、土壌中ので酸化鉄を二価の鉄イオンに還元，維持する。もって、二価の鉄イオンの植物への吸収，摂取が、この面からも促進される。
すなわち、二価の鉄イオンは酸化され易く、前述したように有機酸鉄化やフルボ酸鉄化されることなく、酸化鉄化されてしまう場合も多々ある。特にこのような場合において、酸化鉄が再び二価の鉄イオン化される意義は大きい。これに加え、鉱物素材にミネラルとして吸着されていた酸化鉄も、二価の鉄イオン化される。

《第３の効果》
第３に、ミネラルも植物に十分摂取される。
本発明に係る土壌充填剤は、鉱物素材を配合してなる。そして鉱物素材は、そのコロイド粒子に吸着したミネラルを土壌中に放出する。鉱物素材のミネラルに加え、酵素由来のミネラルも土壌中に放出される。
このように、従来不足が指摘されていた肥料成分のミネラルを、植物に十分摂取せしめることができ、植物の光合成，その他の生成が促進される。例えばカルシウムやカリウムは、植物のリン酸吸収を促進する。

《第４の効果》
第４に、しかもこれらは簡単容易に、コスト，安定性，持続性，その他に優れつつ実現され、土壌環境も向上する。
本発明に係る土壌充填剤は、その二価鉄，炭素，酵素，腐植物質，モンモリロナイト，ゼオライト，鉱物素材，コーヒー豆焙煎粉砕物，茶葉等の配合物質として、市販品，産業副産物，自然産品，廃棄品等を使用可能であり、製造コスト面に優れている。又、極めて高価であったフルボ酸鉄を人工的に簡単容易に生成でき、この面からも製品コスト面に優れており、有機酸鉄についてもこれに準じる。
又、二価の鉄イオンを、フルボ酸鉄や有機酸鉄として、安定的に植物に摂取せしめることができ、前述した第１の効果発揮の安定性にも優れている。フルボ酸鉄や有機酸鉄は、配合物質の組み合わせにより長期間にわたり土壌中に供給し続けることができ、第１の効果の持続性，維持性，永続性にも優れている。
更に、コーヒー豆焙煎粉砕物等により、酸化鉄が余すところなく二価の鉄イオン化されて、植物に摂取されるので、この面からもコスト，安定性，持続性に優れている。ミネラルについても、鉱物素材のものに加え酵素由来のものも、土壌中に放出されて植物に摂取されるので、この面からもコスト，安定性，持続性に優れている。
又、土壌中の有害物質が吸着，除去されるので、土壌や水分が浄化され土壌環境が向上する。根腐れや水腐敗が防止される。又、細孔状，多孔状のコーヒー豆焙煎粉砕物等，鉱物素材，モンモリロナイト，ゼオライト等により、土壌の通水性，通気性，保水性等に優れており、この面からも土壌環境が向上する。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。

本発明に係る土壌充填剤について、発明を実施するための形態の説明に供し、充填基剤の要部の構成ブロック図である。 同発明を実施するための形態の説明に供し、他の要部の構成ブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図１および図２を参照して説明する。
《土壌充填剤１の二価鉄２，炭素３，酵素４等の充填基剤２０について》
本発明の土壌充填剤１は、植物生育用，肥料用，土壌改良用等として、土壌に施される。そして少なくとも、二価鉄（Ｆｅ）２と、炭素（Ｃ）３と、酵素４とが、充填基剤２０として混合配合されている。まず、土壌充填剤１の充填基剤２０のこのような配合物質について説明する。
二価鉄（Ｆｅ）２については、次のとおり。二価鉄２は、二価鉄含有物質中に含有されており、粉状，粒状，又は塊状をなす。
二価鉄含有物質は、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ_２），その他の二価鉄含有化合物よりなり、水分（Ｈ_２Ｏ）１２との接触により、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）５を溶出可能である。例えば、高炉スラグ，製鋼スラグ等の鉄鋼スラグ，その他各種の含鉄スラグ，鉄化合物が、鉄鋳物粉，合金鉄粉等として使用される。

炭素（Ｃ）３については、次のとおり。炭素３は、炭素材よりなるか、炭素含有物質中に含有されており、粉状，粒状，塊状，又はハイブリット繊維状をなす。例えば、コークス，グラファイト，木炭，石炭，活性炭等よりなり、これらが粉状物や粒状物として使用される。
酵素４については、次のとおり。酵素４は、周知のごとく、生体内で生成されるタンパク質性の高分子有機触媒であり、生体内での各種触媒作用が知られており、クエン酸，乳酸，酢酸等の有機酸６や、アミノ酸や，ミネラルＭ等を派生，含有する。
土壌充填剤１の二価鉄２，炭素３，酵素４等については、以上のとおり。

《土壌充填剤１の腐植物質７，その他の充填基剤２０について》
腐植物質７については、次のとおり。土壌充填剤１の代表例では、更に腐植物質７が、充填基剤２０として混合配合されており、腐植物質７は、ピートモス，その他の腐植土中に含有されている。
すなわち腐植土は、森林等において動植物による有機物が、微生物にて分解されて生成された土状のものよりなるが、このような天然ものに限らず、廃材等を発酵させた人工のものもある。農業，園芸用の（ココ）ピートモスが、代表例である。
そして、このような腐植土には、腐植酸であるフミン酸８やフルボ酸９等の腐植物質７が含有されており、水溶性であり抽出可能である。土壌充填剤１は通常、腐植物質７を含有した腐植土をそのまま配合してなるが、腐植土から抽出された腐植物質７を配合することも考えられる。

更に、図示例の土壌充填剤１では、モンモリロナイト１０又は／及びゼオライト１１が、充填基剤２０として混合配合されている。モンモリロナイト１０やゼオライト１１は、二価鉄含有物質，炭素材や炭素含有物質，酵素４，腐植土，水分（Ｈ_２Ｏ）１２更には、後述する鉱物素材，焙煎粉砕物等を、混合保持すると共に、各種反応の触媒機能を発揮する。
すなわち、モンモリロナイト１０やゼオライト１１は、細層状，細孔状，多孔状の粘土よりなり、他物質保持性，通水性，通気性，保水性，触媒機能等が知られている。なお、更に塩分（塩素Ｃｌ）を、充填基剤２０として混合配合することもある。
土壌充填剤１の腐植物質７，その他の充填基剤２０については、以上のとおり。

《二価の鉄イオン５の生成》
次に、二価の鉄イオン５の生成について説明する。土壌充填剤１の充填基剤２０は、土壌に施されると、次の（イ），（ロ）のようになる。
（イ）二価鉄（Ｆｅ）２が、水分１２を含む土壌中において、隣接する炭素３より電気陰性度が低いことに起因して、二価の鉄イオン５化する。
（ロ）二価鉄（Ｆｅ）２は、腐植物質７のフミン酸８の働きにより、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）５化する。

これらについて更に詳述する。まず（イ）、土壌充填剤１に充填基剤２０として混合配合された二価鉄２と炭素３とが、土壌中の水分１２の存在を前提に、土壌中で接触，密着する。
すると、水分１２が電解液の溶媒の役目を果たし、電解質の二価鉄２と炭素３間の電位差により、炭素３に比べ電子奪取力つまり電気陰性度が低いことに基因して、二価の鉄イオン５として電離，溶出せしめる。このようにして、二価鉄２がイオン化される。炭素３は、このような二価鉄２の反応促進用として機能する。
他方（ロ）、この土壌充填剤１では、上述した（イ）とは異なり、次によっても二価鉄２がイオン化される。
すなわち、土壌充填剤１に充填基剤２０として混合配合された二価鉄２と、例えば腐植土から抽出される腐植物質７のフミン酸８とが、土壌中の水分１２の存在を前提に、土壌中で接触，密着する。すると、水分１２が電解液の溶媒の役目を果たし、酸性有機物のフミン酸８が電解質の二価鉄２を溶かし、二価の鉄イオン５として電離，溶出せしめる（もってフミン酸８はシデロホアとも称される）。
なお、このような反応の前提となる水分１２は、土壌中のみならず、配合されたモンモリロナイト１０やゼオライト１１からも、混合保持された分が供給される。
二価の鉄イオン５の生成については、以上のとおり。

《二価の鉄イオン５の錯体化》
次に、二価の鉄イオン５の錯体化について説明する。土壌充填剤１の充填基剤２０において、二価鉄２は、上述したように（イ）炭素３との関係や、（ロ）フミン酸８との関係で、二価の鉄イオン５化される。
ところで、このように生成された二価の鉄イオン５（Ｆｅ^２＋）は、酸化され易く不安定であり、酸素にて酸化されて三価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）化，酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）１３化され易い。三価の鉄イオン，酸化鉄１３では、植物への吸収，摂取が不能化する。
これに対し、この土壌充填剤１の充填基剤２０では、次の（Ａ），（Ｂ）により、二価の鉄イオン５の酸化がかなり抑制され、植物に吸収，摂取されるようになる。

（Ａ）溶出された二価の鉄イオン５は、酵素４の有機酸６と結合し、もって錯体である有機酸鉄１４が生成されて、植物に吸収，摂取される。
すなわち二価の鉄イオン５に対し、有機酸６の結合力（キレート結合力）が、前述した酸素の結合力（酸化力）より強いので、二価の鉄イオン５は、おおむね酸化されずに素早くキレート結合され、錯体化される。二価の鉄イオン５を錯体中心とし、有機酸６が配位した有機酸鉄１４が生成される。
（Ｂ）溶出された二価の鉄イオン５は、腐植物質７のフルボ酸９と結合し、もって錯体であるフルボ酸鉄（腐植酸鉄，有機酸鉄の一種）１５が生成されて、植物に吸収，摂取される。
すなわち、二価の鉄イオン５に対し、フルボ酸９の結合力（キレート結合力）が、酸素の結合力（酸化力）より強いので、二価の鉄イオン５は、おおむね酸化されずに素早くキレート結合され、錯体化される。二価の鉄イオン５を錯体中心とし、フルボ酸９が配位したフルボ酸鉄１５が生成される。フルボ酸９は、例えば腐植土中から抽出される。
このような二価の鉄イオン５の（Ａ）有機酸鉄１４化や（Ｂ）フルボ酸鉄１５化に伴い、二価の鉄イオン５の酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）１３化は、大幅に抑制される。
有機酸鉄１４やフルボ酸鉄１５は、錯体として非常に安定しており、酸素にて酸化されず、このような錯体を形成する二価の鉄イオン５は、そのままのイオン形態のまま、植物に吸収，摂取される。
二価の鉄イオン５の錯体化については、以上のとおり。

《充填基剤２０の配合比率》
次に、この土壌充填剤１の充填基剤２０について、その配合物質の配合比率（重量％）の一例は、次のとおりであり、残余は、主に腐植土やモンモリロナイト１０，ゼオライト１１等である（勿論この例は充填基剤２０に関するものであり、後述する鉱物素材や焙煎粉砕物は含まず）。
・二価鉄２ ：０．１５％〜０．２０％
・炭素３ ：０．５％ 〜５．２％
・フルボ酸９：０．５％ 〜２．０％
・酵素４ ：０．０７％〜０．８％
・塩分濃度※：０．０１％〜１．０％ （※塩素Ｃｌの重量％）
なお、このような土壌充填剤１について、その他のデータは次のとおり。
・電気抵抗値：０．５ｍｓ／ｃｍ〜２．０ｍｓ／ｃｍ
・ペーハー値：ｐＨ５．０〜ｐＨ６．５ （植物に適）
充填基剤２０の配合比率については、以上のとおり。

《鉱物素材１６について》
本発明の土壌充填剤１は、上述した充填基剤２０に加え、更に、鉱物素材１６が混合配合されている。
鉱物素材１６は、珪酸１７を主成分とし、そのコロイド粒子にミネラルＭが吸着しており、水分１２を含む土壌中において、そのミネラルＭを放出すると共に、土壌中の有害物質を吸着，除去する。

このような鉱物素材１６について、更に詳述する。鉱物素材１６は、天然自然産品の鉱物，無機物に由来し、珪酸１７を主成分とし、粘土の極小粒子であるコロイド粒子にミネラルＭ（主に金属イオン）が吸着した、コロイド粒子集合体，粘土鉱物よりなり、細孔状，多孔状をなす。
すなわち、鉱物素材１６のコロイド粒子は、永久陰荷電としてマイナス（−）に常時帯電しており、プラス（＋）イオンを吸着つまり吸引して付着すると共に、陽イオン交換を行う。
土壌充填剤１に配合された鉱物素材１６は、そのコロイド粒子（−）に、鉱物素材１６由来の当初よりの各種ミネラルＭ（＋）（主に金属イオン）や、前述した充填基剤２０の酵素４由来の各種ミネラルＭが、吸引，付着されている。
そして水分１２を含んだ土壌に施されると、イオン交換が進行する。もってそれ迄、鉱物素材１６のコロイド粒子（−）に吸引，付着していた有用なミネラルＭ（＋）が土壌中に放出され植物に吸収される。
これと共に、土壌中に蓄積されていたプラスイオン（＋）の有害物質（例えば過剰な水素イオンＨ^＋やアンモニウムイオンＮＨ_４ ^＋等の不純イオンや不純ガス）が、ミネラルＭを放出された後のエリアに入れ替わって、鉱物素材１６のコロイド粒子（−）に、吸引，付着，除去される。

鉱物素材１６は、重量％で５０％以上〜７５％以下程度の珪酸（ＳｉＯ_２）１７を主成分とする。そして、鉄（Ｆｅ），アルミニウム（Ａｌ），ナトリウム（Ｎａ），カルシウム（Ｃａ），カリウム（Ｋ），マグネシウム（Ｍｇ）、更にはイオウ（Ｓ），銅（Ｃｕ），マンガン（Ｍｎ），亜鉛（Ｚｎ），その他各種のミネラルＭ（主に金属イオン）を含有する。これらのミネラルＭは、主に金属酸化物として存在するが、水分１２によりプラス（＋）イオン化して存在する。
そして鉱物素材１６は、代表的には珪酸塩白土等の珪酸塩よりなるが、珪酸１７が５０％未満の場合は、コロイド粒子（−）の吸引が不足し、７５％を越える場合は、吸引されるミネラルＭが量的に不足する。
ところで、鉱物素材１６は、モルデン系およびクリノフチロル系光合成の粘土鉱物よりなるのに対し、前述したゼオライト１１は、沸石を高熱加工した石タイプ加工地質品よりなる。もって鉱物素材１６は、やわらかい粘土タイプの天然地質品である点で、ゼオライト１１とは相違する。

鉱物素材１６について、珪酸塩白土としての成分分析の１例は、次のとおり（出典：東京大学理学部化学教室分析）。
・珪酸（ＳｉＯ_２） ：７２．９６％
・酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３） ： ４．９５％
・アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）： ９．９２％
・ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ） ： ４．９８％
・カルシウム（ＣａＯ） ： ３．２７％
・カリウム（Ｋ_２Ｏ） ： ０．１３％
・水分（Ｈ_２Ｏ） ： ３．８１％
鉱物素材１６については、以上のとおり。

《コーヒー豆焙煎粉砕物１８等について》
本発明の土壌充填剤１は、上述した充填基剤２０や鉱物素材１６に加え、コーヒー豆焙煎粉砕物１８等が混合配合されている。
すなわち、コーヒー豆焙煎粉砕物１８及び／又は茶葉が配合されており、水分１２を含む土壌中において、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）１３を二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）５に、還元して維持する。

このようなコーヒー豆焙煎粉砕物１８等について、更に詳述する。まず、コーヒー豆焙煎粉砕物１８は、コーヒー豆を焙煎，粉砕したものよりなり、コーヒーカスが代表的である。ｐＨ５．８程度の弱酸性で９９％が有機物よりなり、細孔状，多孔状の粒状をなす。勿論、コーヒー豆を粉砕して焙煎したものや、挽いたコーヒー豆も含まれる。
又、このようなコーヒー豆焙煎粉砕物１８に代え、又は共に、茶葉を用いることも可能である。茶葉としては、茶を煎じた後の茶殻が代表的であるが、緑茶，紅茶，ウーロン茶等々を問わず、使用される。
そして、このようなコーヒー豆焙煎粉砕物１８や茶葉は、水分１２を含む土壌中において、三価の鉄イオン（Ｆｅ^３＋）つまり酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）１３を、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）５に還元する還元機能と、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）５をそのまま安定的に維持する維持機能と、を備えている（これらについては、特許第５８０４４５４号公報を参照）。

従って、コーヒー焙煎粉砕物１８や茶葉は次の（イ），（ロ）を対象に、その機能を発揮する。
（イ）土壌に施された土壌充填剤１の充填基剤２０の二価鉄（Ｆｅ）２から生成された二価の鉄イオン５が、三価の鉄イオン化，酸化鉄１３化したもの。つまり、有機酸鉄１４化やフルボ酸鉄１５化されることなく、酸化鉄１３化したもの。
（ロ）土壌に施された土壌充填剤１の鉱物素材１６のコロイド粒子（−）に、ミネラルＭとして吸着されていた酸化鉄１３。
なお、コーヒー豆焙煎粉砕物１８には、植物生育阻害性があるが、他の配合物質が等量以上混合使用されれば、このような阻害性は消滅する。
コーヒー豆焙煎粉砕物１８等については、以上のとおり。

《作用等》
本発明の土壌充填剤１は、以上説明したように構成されている。そこで以下のようになる。
（１）この土壌充填剤１には、充填基剤２０として、二価鉄２，炭素３，酵素４，腐植物質７，モンモリロナイト１０，ゼオライト１１等が、配合されている。
なお、モンモリロナイト１０やゼオライト１１は、同様に細孔状，多孔状をなす鉱物素材１６やコーヒー豆焙煎粉砕物１８の量によっては、配合量を減少させるか配合を見送られることもある。その場合、モンモリロナイト１０やゼオライト１１の他物質保持性等については、鉱物素材１６やコーヒー豆焙煎粉砕物１８が肩代わりする。
そして、このような各充填基剤２０と共に、鉱物素材１６および、コーヒー豆焙煎粉砕物１８や茶葉が、必須的に配合されている。
なお、土壌充填剤１について、その配合物質の配合比率（重量％）の一例は、次のとおり。
・充填基剤２０ ：１５．４％
（二価鉄２＋炭素３＋酵素４＋フルボ酸９＋フミン酸８）
・鉱物素材１６ ：８４．３％
・コーヒー豆焙煎粉砕物１８： ０．３％
・残余は、主に腐植土，モンモリロナイト１０，ゼオライト１１等

（２）そしてまず、土壌充填剤１の充填基剤２０が充填された土壌中では、二価鉄２が、水分１２の存在を前提としつつ、接触，密着する炭素３に比し電気陰性度が低いことに起因して、二価の鉄イオン５化する。
又、二価鉄２が、水分１２の存在を前提としつつ、接触，密着する腐植物質７のフミン酸８の働きによっても、二価の鉄イオン５化する。

（３）得られた二価の鉄イオン５は、多くの場合、酵素４中の有機酸６と結合して、有機酸鉄１４となる。又、腐植物質７のフルボ酸９と結合して、フルボ酸鉄１５となる。
すなわち、有機酸６やフルボ酸９は、二価の鉄イオン５に対する結合力が酸素の結合力より強いので、上述により生成され酸化され易い二価の鉄イオン５は、おおむね酸化されずに素早くキレート結合される。
三価の鉄イオン化，酸化鉄１３化は大幅に抑制され、有機酸鉄１４やフルボ酸鉄１５として、錯体化される。

（４）土壌充填剤１の充填基剤２０により、得られた錯体である有機酸鉄１４やフルボ酸鉄１５では、二価の鉄イオン５がそのままの形態で結合している。
そして、有機酸鉄１４やフルボ酸鉄１５は、その二価の鉄イオン５と共に植物に吸収される。もって、植物の必須要素である鉄が、二価の鉄イオン５の形態で植物に摂取される。

（５）これに対し、酸化され易い二価の鉄イオン５が、上述により有機酸鉄１４化やフルボ酸鉄１５化されることなく、酸化鉄１３化された場合は次のとおり。
これについては、土壌充填剤１に充填基剤２０と共に配合されたコーヒー豆焙煎粉砕物１８や茶葉が、これを二価の鉄イオン５に還元して維持する。更に、鉱物素材１６にミネラルＭとして吸着されていた酸化鉄１３も、同様に二価の鉄イオン５として還元，維持される。
もって、この面からも植物の必須要素である鉄が、二価の鉄イオン５の形態で植物に摂取されるようになる。

（６）更に、この土壌充填剤１には、充填基剤２０やコーヒー豆焙煎粉砕物１８と共に、珪酸１７を主成分とする鉱物素材１６が配合されている。
そして鉱物素材１６は、そのコロイド粒子（−）に吸着したミネラルＭ（＋）を、イオン交換により、水分１２を含む土壌中に放出すると共に、土壌中の有害物質を吸着，除去する。
吸着，放出されるミネラルＭとしては、鉱物素材１６に元来吸着されていたミネラルＭに加え、充填基剤２０の酵素４由来のミネラルＭも、一時吸着，保持された後、放出される。

（７）更に、この土壌充填剤１は、例えば鉄鋼スラグ等の二価鉄２、例えばコークスやグラファイト等の炭素材や炭素含有物質、例えばピートモス等の腐植物質７、そして酵素４，モンモリロナイト１０，ゼオライト１１等を充填基剤２０として配合してなる。更には、例えばコーヒーカス等のコーヒー豆焙煎粉砕物１８や、例えば茶殻等の茶葉や、天然自然産品に由来する鉱物素材１６を、配合してなる。
このように、この土壌充填剤１は、廉価な市販品，産業副産物，廃棄品，自然産品等を、広く使用可能である。又、この土壌充填剤１によると、これまで自然生成採取品であったフルボ酸鉄１５を、腐植物質７，二価鉄２の組み合わせにより、簡単容易に生成でき、有機酸鉄１４についても、これに準じ簡単容易に生成可能である。

（８）しかも、この土壌充填剤１によると、これ迄は酸化され易く不安定であった二価の鉄イオン５を、酸素に触れても酸化されにくく、安定した錯体のフルボ酸鉄１５や有機酸鉄１４化する。もって、安定的に植物に供給，吸収，摂取せしめることができる。
又、この土壌充填剤１によると、このように二価の鉄イオン５のフルボ酸鉄１５や有機酸鉄１４を、各配合物質を組み合わせたことにより、長期間にわたり供給し続けることができ、持続性に優れている。
更に、この土壌充填剤１によると、配合されたコーヒー豆焙煎粉砕物１８や茶葉により、酸化鉄１３が安定的，持続的に二価の鉄イオン５に還元，維持される。
すなわち、有機酸鉄１４化やフルボ酸鉄１５化することなく酸化された酸化鉄１３や、鉱物素材１６にミネラルＭとして吸着されていた酸化鉄１３が、二価の鉄イオン５化に還元，維持される。
又、鉱物素材１６に吸着していたミネラルＭや、充填基剤２０の酵素４由来のミネラルＭも、イオン交換により安定的，持続的に土壌中に放出される。

（９）更に、イオン交換により、土壌中に蓄積されていた老輩物質等の有害物質が鉱物素材１６に吸着，除去されるので、土壌やその水分１２が浄化される。
又、コーヒー豆焙煎粉砕物１８，茶葉，鉱物素材１６，更にはモンモリロナイト１０，ゼオライト１１等は、細孔状，多孔状の団粒構造よりなる。もって、土壌の通水性（水はけ），通気性（酸素供給性），保水性等に優れている。
又、これらは弱酸性なので、悪臭の主因であり有毒でもあるアンモニアガス等の有毒ガスを吸着し、もって二価の鉄イオン５によるこれらの分解の触媒ともなる。二価の鉄イオン５は、植物に吸収されるが、このように有毒ガスの分解作用も発揮する。
作用等については、以上のとおり。

１ 土壌充填剤
２ 二価鉄（Ｆｅ）
３ 炭素（Ｃ）
４ 酵素
５ 二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）
６ 有機酸
７ 腐植物質
８ フミン酸
９ フルボ酸
１０ モンモリロナイト
１１ ゼオライト
１２ 水分
１３ 酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）
１４ 有機酸鉄
１５ フルボ酸鉄
１６ 鉱物素材
１７ 珪酸
１８ 焙煎粉砕物
２０ 充填基剤
Ｍ ミネラル

Claims (8)

1. 植物生育用として土壌に施される充填剤であって、少なくとも、二価鉄（Ｆｅ）と炭素（Ｃ）と酵素と鉱物素材とが配合されていること、を特徴とする土壌充填剤。
2. 請求項１において、該二価鉄は、二価鉄含有物質中に含有されており、粉状，粒状，又は塊状をなし、該炭素は、炭素材からなるか又は炭素含有物質中に含有されており、粉状，粒状，塊状，又は繊維状をなし、該酵素は、少なくともミネラル及び有機酸を含有しており、
   該鉱物素材は、珪酸を主成分とし、そのコロイド粒子にミネラルが吸着しており、水分を含む該土壌中において、そのミネラルを放出すると共に、該土壌中の有害物質を吸着，除去すること、を特徴とする土壌充填剤。
3. 請求項２において、更に、コーヒー豆焙煎粉砕物及び／又は茶葉が配合されており、水分を含む該土壌中において、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）を二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）に還元して維持すること、を特徴とする土壌充填剤。
4. 請求項２において、該二価鉄は、水分を含む該土壌中において、隣接した該炭素より電気陰性度が低いことに起因して、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）化すること、を特徴とする土壌充填剤。
5. 請求項２において、更に腐植物質が配合されており、該腐植物質は、ピートモス，その他の腐植土中に含有されており、
   該二価鉄は、水分を含む該土壌中において、該腐植物質のフミン酸の働きにより、二価の鉄イオン（Ｆｅ^２＋）化すること、を特徴とする土壌充填剤。
6. 請求項４又は５において、該二価の鉄イオンは、該酵素中の有機酸と結合し、もって錯体である有機酸鉄が生成されること、を特徴とする土壌充填剤。
7. 請求項４又は５において、該二価の鉄イオンは、該腐植物質のフルボ酸と結合し、もって錯体であるフルボ酸鉄が生成されること、を特徴とする土壌充填剤。
8. 請求項３,４又は５において、更に、モンモリロナイト及び／又はゼオライトが配合されており、
   該モンモリロナイト及び／又はゼオライトは、該鉱物素材，コーヒー豆焙煎粉砕物及び／又は茶葉，二価鉄含有物質，炭素材又は炭素含有物質，酵素，腐植土，更には水分を、混合保持すると共に、触媒機能を発揮すること、を特徴とする土壌充填剤。
   

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