JP2019058134A - 造粒土 - Google Patents
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この発明によれば、二酸化珪素及び粘土に含まれる珪酸塩の少なくとも一部が固化することで散水や降雨による腐植物質や有機物の流出や分離偏在を抑制することができる。また、腐植物質が造粒土の保肥力及び保水力を維持し、造粒土のpH(水素イオン指数と記すこともある)の変化を緩衝し、加熱されることで空隙を制御して造粒土の表面積を増すことができる。また、麦由来有機物が硝酸細菌などの土壌細菌や微生物に好適な環境を与え、加熱されることで空隙が増え、造粒土の表面積を増すことができる。更にまた、原料土壌を温度450℃〜900℃において造粒固化することで、二酸化珪素及び粘土に含まれる珪酸塩の一部を固化し、腐植物質及び麦由来有機物の被加熱物を保持することができる。
この発明によれば、この原料土壌を造粒固化することで、加えた有用物質である麦由来有機物や腐植物質が散水や降雨により流出することや分離偏在することを抑制し、また、土壌の保肥力及び保水力を維持し、土壌のpHの変化を緩衝できる。
この発明によれば、造粒・乾燥時に固化した二酸化珪素及び粘土に含まれる珪酸塩の一部が麦由来有機物や腐植物質を保持することができる。
この発明によれば、腐植物質が土壌の保肥力の目安となる陽イオン交換容量(cation exchange capacity : CECと記すこともある)及び保水力を維持し、土壌のpHの変化を緩衝し、加熱時に燃焼されることで空隙が増え、造粒土の表面積を増すことができる。
この発明によれば、加熱されることで空隙が増え、麦由来有機物が硝酸細菌などの土壌細菌や微生物に好適な環境を与え、造粒土の表面積を増大することができる。
この発明によれば、温度450℃〜900℃程度の熱風で造粒固化することで原料土壌に含まれる二酸化珪素及び粘土に含まれる珪酸塩の一部が固化し、原料土壌に含まれる腐植物質及び麦由来有機物の一部を加熱することができる。
本件出願人は、本発明の造粒土の性状を調べるため、次の実験を行った。実験の概要と結果を以下に示す。以下、実験例、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
原料土壌として二酸化珪素の割合を10、15、21、23、25、27、29及び35wt%とし、腐植物質の割合を4.5wt%、麦由来有機物としてふすまを0.07wt%含み残部が粘土である原料土壌を混合し、温度700℃の熱風乾燥炉において10分間造粒固化した造粒土を作成した。これら造粒土の表面積をユアサアイオニクス製ガス吸着量測定装置を用いて測定したところ、二酸化珪素の割合毎に180、170、160、150、140、110、80及び60m2/gだった。また、この造粒土に対し、富士平工業社製土壌分析器ZA−IIを用い陽イオン交換容量(CECと記すこともある)を測定したところ、二酸化珪素の割合毎に60、50、45、40、40、30、30及び15cmol(+)/kgだった。更に、この造粒土の硬度をデューロメータA型で測定したところ、その硬度は、30点の平均で20であった。これら造粒試験の結果とこの造粒土を植物栽培用土壌として用いた場合のCECの評価及び硬度の評価を図3に示す。
原料土壌として二酸化珪素の割合を25wt%、腐植物質の割合を4.5wt%、麦由来有機物としてふすまを0.07wt%含み残部が粘土である原料土壌を、熱風乾燥炉を用い、温度350、450、620、700、850、950及び1000℃の各温度で10分間造粒固化した。このときの造粒土の硬度は、造粒固化温度350℃で3、造粒固化温度450℃で12、造粒固化温度620℃で17、造粒固化温度700℃で20、造粒固化温度850℃で23、造粒固化温度950℃で30、造粒固化温度1000℃で40であり、造粒固化温度が高いほど硬度が高くなった。一方、CECは、造粒固化温度350℃で50、造粒固化温度450℃で45、造粒固化温度620℃で40、造粒固化温度700℃で40、造粒固化温度850℃で35、造粒固化温度950℃で20、造粒固化温度1000℃で10cmol(+)/kgとなり、造粒固化温度が高くなると低下する傾向にあることがわかった。これら造粒試験の結果とこの造粒土を植物栽培用土壌として用いた場合のCECの評価及び硬度の評価を図4に示す。また温度が高くなるほど、経済性が低下するため、エネルギーや熱風乾燥炉の耐用年数などを考慮した経済性についても図4に列記する。
原料土壌として二酸化珪素の割合を25wt%、麦由来有機物としてふすまの割合を0.07wt%とし、腐植物質の割合を0、0.5、1.0、2.5、4.0、5.5、7.0及び8.0wt%とし、残部を粘土とした原料土壌を作成した。この原料土壌を温度600℃にて造粒固化した造粒土を作成した。それぞれの造粒土の陽イオン交換容量(CECと記すこともある)とこの造粒土を植物栽培用土譲として用いた場合のCECの評価を図5に示す。また、この時の造粒土の硬度は、腐植物質の添加量に係わらず、13から16であり、好適であった。
原料土壌として二酸化珪素の割合を25wt%腐植物質の割合を4.5wt%とし、麦由来有機物の割合を0、0.005、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5及び0.6wt%とし、残部を粘土とした原料土壌を作成した。この原料土壌を600℃の熱風乾燥炉において10分間造粒固化した造粒土を作成した。このそれぞれの造粒土を放冷後、水9リットルに対し1kg加えた水槽を作成し、1週間放置後、30匹のメダカを飼育した。飼育後11日経過したのち、この水中における亜硝酸イオン濃度に対する硝酸イオン濃度の比[硝酸イオン濃度]/[亜硝酸イオン濃度]及び10人を対象とした臭気判定結果をまとめたものを図7で示す。なお、亜硝酸イオン濃度及び硝酸イオン濃度はイオンクロマトグラフにより測定した。
二酸化珪素の割合を25wt%、腐植物質の割合を4.5wt%、麦由来有機物としてふすまを0.07wt%含み残部が粘土である原料土壌を温度700℃の熱風乾燥炉において10分間造粒固化した造粒土を作成した。この造粒土の表面積は、142m2/gだった。この造粒土を放冷後、水9リットルに対し1kgを投入した水槽において水槽から採取した水中の生菌数を調査した。30日後の水中における生菌数は2.0×105個/mLであり、微生物の繁殖が確認された。
実施例1と同じ造粒土を用い、この造粒土を水9リットルに対し1kgを投入した水槽においてメダカの飼育を行い、経過日数に対する生存数を調べた。20日飼育後において67%のメダカが生存していた。この水中の亜硝酸イオン(NO2 −)濃度及び硝酸イオン(NO3 −)濃度をイオンクロマトグラフにより調べたところ、11日飼育後においてNO2 −濃度及びNO3 −濃度はそれぞれ2ppm及び6ppmであり、メダカから発生したNH3を硝酸細菌などの土壌細菌がNO2 −に酸化し、更に微生物の働きによりNO2 −がNO3 −に変化した状況が確認できた。以上の結果を図1に示す。
実施例1と同じ造粒土を用い、この造粒土において高さ60cmのトマトの苗を30日間栽培した。栽培に必要な水と肥料の量を調べた。肥料としては、油かすを用い、造粒土に対し1wt%の割合で混合した。トマトの葉に枯れが認められないように注意しながら栽培した場合に必要とした水と肥料の量は、後述する水苔含有園芸用土を用いた場合に必要とした水と肥料の量の50%程度だった。同量のトマトを収穫するためには、造粒土の場合は、水苔含有園芸用土を用いた場合の1/2程度の肥料の量で済んだ。また、根の張り方は、造粒土を用いた場合は水苔含有園芸用土を用いた場合に比べ1.5倍程度広く張り、好適であることが確認された。この根の張り方については、図7に結果を示した。
ふすまを籾殻に変更した以外はすべて実施例1と同じ製法で製造した造粒土(以下、ふすまなし造粒土とする)を作成した。このふすまなし造粒土の表面積は、146m2/gだった。また、このふすまなし造粒土30粒の平均硬度は21だった。この造粒土を水9リットルに対し1kgを投入した水槽において水槽から採取した水中の生菌数を調査した。ふすまなし造粒土を投入した水槽において水槽から採取した水中の生菌数を調査した結果、30日後の水中における生菌数は2.5×104個/mLであり実施例1の生菌数に比べ1/10程度であった。
比較例1で作成した造粒土を投入した水槽においてメダカの飼育を行い、経過日数に対する生存数を調べた。この造粒土を水9リットルに対し1kgを投入した水槽においてメダカの飼育を行い、経過日数に対する生存数を調べた。20日飼育後において17%のメダカが生存していた。この水中の亜硝酸イオン(NO2 −)濃度及び硝酸イオン(NO3 −)濃度をイオンクロマトグラフにより調べたところ、11日飼育後においてNO2 −濃度及びNO3 −濃度はそれぞれ6ppm及び3ppmであり、メガカから発生したアンモニア態窒素(NH3と記すこともある)を硝酸細菌などの土壌細菌がNO2 −に酸化した後、NO2 −からNO3 −が生成しづらい状況が確認できた(図1)。
造粒土のかわりに水苔含有園芸用土を用いた以外は同じ条件で30日間トマトの栽培を行い、栽培に必要な水と肥料の量を調べた。実施例1と全く同じ条件の場合、トマトの育成が悪く、葉色が茶色くなり、肥料の欠乏症が疑われた。水苔含有園芸用土を用いた栽培において、適切な栽培を行った場合に必要とした水と肥料の量は、本発明の造粒土においてトマトを栽培した場合に必要とした水と肥料の量の約2倍であった。また、水苔含有園芸用土を用いた栽培において、適切な栽培を行った場合でもトマトの根の張りは、造粒土を用いた場合に比べ、2/3程度であることが確認された。
実施例3と比較例3で実施したトマトの根の張りを撮影した図を図7に示す。
Claims (4)
- 二酸化珪素を15wt%以上30wt%以下、腐植物質を1wt%以上7wt%以下、麦由来有機物を0.01wt%以上0.5wt%以下含み残部が粘土である原料土壌を温度450℃〜900℃において造粒固化した造粒土。
- 造粒土の表面積が80m2/g〜170m2/gである請求項1に記載の造粒土。
- 硬度が5以上60以下である請求項1乃至2に記載の造粒土。
- 麦由来有機物がふすまである請求項1乃至3に記載の造粒土。
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