JP2021160957A

JP2021160957A - 肥料原料用製鋼スラグ、肥料及び肥料の施肥方法

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Publication number: JP2021160957A
Application number: JP2020062385A
Authority: JP
Inventors: 一男末岡; Kazuo Sueoka; 公夫伊藤; Kimio Ito
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-10-11
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP7485913B2

Abstract

【課題】土壌の石灰と苦土の塩基バランスをより確実に適切な状態とすることが可能な、肥料原料用製鋼スラグ、肥料及び肥料の施肥方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る肥料原料用製鋼スラグは、質量％で、ＣａＯ：２０％以上２９％以下、ＭｇＯ：８％以上１０％以下、を少なくとも含有し、アルカリ分が、３１％以上４５％以下となり、かつ、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比が、２以上３以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、肥料原料用製鋼スラグ、肥料及び肥料の施肥方法に関する。

植物の生長に必須な元素として、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、酸素（Ｏ）、水素（Ｈ）、炭素（Ｃ）、マグネシウム（Ｍｇ）、硫黄（Ｓ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ホウ素（Ｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）、塩素（Ｃｌ）が知られている（以下の非特許文献１を参照。）

上記元素のうち、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）は、肥料の三要素と呼ばれ、植物が多量に必要とする元素であることが知られている。また、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、硫黄（Ｓ）は、二次要素と呼ばれ、上記の三要素に次いで植物が必要とする元素といわれている。

これら元素のうち、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）については、土壌の塩基バランスが作物の栽培にとって重要であることが知られている。これらの三元素は、何れかの元素の吸収が多くなると、他の元素の吸収が抑制される性質があるからである。

上記のような塩基バランスの目標値として、石灰（ＣａＯ）：苦土（ＭｇＯ）：加里（Ｋ_２Ｏ）＝５：２：１が知られている（以下の非特許文献１を参照。）。塩基バランスは、石灰、苦土、加里の土壌中の質量での含有量（単位ｍｇ／１００ｇ乾土）の比ではなく、石灰、苦土、加里の土壌中の当量での含有量（単位ｍｅｑ／１００ｇ乾土）の比として表される。石灰は、ＣａＯとして１ｍｅｑ＝２８ｍｇであり、苦土は、ＭｇＯとして１ｍｅｑ＝２０ｍｇであり、加里は、Ｋ_２Ｏとして１ｍｅｑ＝４７ｍｇである。

作物の栽培に適した土壌の塩基バランスにするために、石灰、苦土、加里を含むさまざまな肥料や土壌改良資材が用いられている。例えば、土壌の塩基バランスを調製するための石灰や苦土を含む資材として、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム、苦土石灰などがある。

一方で、酸性土壌のｐＨを矯正するために、あるいはフザリウムのようなアルカリ性に弱い植物病害を防除するために、製鋼スラグが用いられる。製鋼スラグのアルカリ性（ｐＨ１１〜１２）を利用して、土壌のｐＨを７．５以上にすることで土壌病害のフザリウムが抑制されることが、報告されている（以下の非特許文献２を参照。）

特許第５１０５３２２号公報特開２０１６−５６０７５号公報特開２０１３−１５５２７３号公報

「土壌診断なるほど！ガイド」、ＪＡ全農肥料農薬部、２００８年「転炉スラグによる土壌ｐＨ矯正を核とした土壌伝染性フザリウム病の被害軽減技術」、独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構東北農業研究センター、２０１５年永井彰一郎、荒井康夫、Ｇｙｐｓｕｍ＆Ｌｉｍｅ，Ｐ．４０，Ｐ．３５７

土壌の塩基バランスを調製するために、生石灰、消石灰、炭酸カルシウム、苦土石灰などを用いることには、以下のような問題がある。

生石灰及び消石灰は、いずれもイオン化しやすく、雨水や灌漑水により流亡しやすいため、土壌の塩基バランスを長期間安定に維持することができない。また、生石灰及び消石灰は、強いアルカリ性を示す物質であり、土壌のｐＨを急激にあげてしまう一方で、雨水で流亡してしまうことによりｐＨが下がるために、土壌のｐＨを安定に保持することができない。

苦土石灰は、天然物のドロマイトを粉砕して作られる肥料である。ドロマイトの主成分は、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムである。これらの物質は、生石灰及び消石灰に比べ、肥料効果がある石灰や苦土が溶出しにくい。上記非特許文献３に記載されている５種類のドロマイトの組成から計算される、ドロマイトの石灰と苦土の当量の比（石灰／苦土）は、１．２〜２．０である。苦土石灰を用いた場合、ドロマイトの石灰と苦土の当量の比（石灰／苦土）は、土壌の石灰と苦土の当量の比の目標値である２．５よりも低いために、苦土石灰のほかに、石灰の追加混合が必要となる。この場合、生石灰や消石灰を添加すると、上記のようにｐＨの急激な変化や雨水による流亡の問題がある。

また、酸性土壌のｐＨ矯正や、土壌をｐＨ７．５以上に高めてフザリウムによる植物病害を防除するために、製鋼スラグ、又は、製鋼スラグを原料とする肥料が用いられるが、製鋼スラグには、以下に示すような問題がある。

製鋼スラグは、上記のような生石灰、消石灰などのアルカリ性資材と比較してアルカリ成分の溶出が遅く、かつ、製鋼スラグを粉砕して得られる粒子は比重が高いために、雨水により流亡しない。そのため、製鋼スラグは、長期間安定して土壌のｐＨを高める効果がある。しかしながら、施用前の土壌ｐＨにもよるが、フザリウムによる土壌病害を防除するためには、土壌ｐＨを７．５以上に高める必要が多く、この場合、土壌と混合する製鋼スラグの施用量は、５ｔ／ｈａから１００ｔ／ｈａに及ぶ場合もある。

これまでに報告されている、肥料原料用製鋼スラグ、又は、製鋼スラグを原料とする肥料もしくは土壌改良資材に関して、カルシウムとマグネシウムの含有量から計算される、これらに含まれる石灰と苦土の塩基バランスは、いずれも土壌の塩基バランスの目標値である石灰：苦土＝５：２（石灰と苦土の塩基バランスの当量比（石灰／苦土）として表すと、２．５）から大きくずれている。

肥料原料用製鋼スラグ、又は、製鋼スラグを原料とする肥料もしくは土壌改良資材中の石灰／苦土の塩基バランスの当量比の値は、例えば、上記特許文献１では１１．４〜１７．２であり、上記特許文献２では３．９〜６．２であり、上記特許文献３では１．１〜１．８である。

したがって、土壌のｐＨ矯正によってフザリウムに起因する病害を防除しようとする場合などには、大量の製鋼スラグ、又は、製鋼スラグを原料とする肥料もしくは土壌改良資材を土壌に施用することによって、土壌の石灰と苦土の塩基バランスが、塩基バランスの当量比として目標値２．５から大きくずれてしまうことが懸念される。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、土壌の石灰と苦土の塩基バランスをより確実に適切な状態とすることが可能な、肥料原料用製鋼スラグ、肥料及び肥料の施肥方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意検討した結果、石灰と苦土の塩基バランスの当量比を目標値の２．５前後とする肥料原料用製鋼スラグ、肥料及び肥料の施肥方法を開発し、本発明を完成するに至った。
本発明の要旨は、以下の通りである。

（１）質量％で、ＣａＯ：２０％以上２９％以下、ＭｇＯ：８％以上１０％以下を少なくとも含有し、アルカリ分が、３１％以上４５％以下となり、かつ、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比が、２以上３以下である、肥料原料用製鋼スラグ。
（２）更に、質量％で、ＳｉＯ_２：１９％以上２８％以下、Ｐ_２Ｏ_５：３．５％以上５．０％以下、ＭｎＯ：３．５％以上６．０％以下、全鉄：１７％以上２６％未満、硫黄：０．００１％以上０．０１０％未満、ホウ素：０．００５％以上０．０５０％未満、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５％以上４．０％以下の少なくとも何れかを、前記ＣａＯ及び前記ＭｇＯとの合計含有量が１００質量％以下となるように含有し、前記Ｐ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の割合が、５０％以上であり、前記ＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの割合が、８０％以上であり、前記ホウ素中のく溶性ホウ素の割合が、８５％以上である、（１）に記載の肥料原料用製鋼スラグ。
（３）（１）又は（２）に記載の肥料原料用製鋼スラグを含有し、粒径５ｍｍ未満である、肥料。
（４）（１）又は（２）に記載の肥料原料量製鋼スラグと、カリウムを含む化合物と、を含有し、前記肥料原料用製鋼スラグの粒径が５ｍｍ未満であり、前記肥料に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏについて、Ｋ_２Ｏに対するＣａＯの当量比が、４以上９以下であり、かつ、Ｋ_２Ｏに対するＭｇＯの当量比が、２以上３以下である、肥料。
（５）前記カリウムを含む化合物は、塩化カリウム、硫酸カリウム、リン酸二水素一カリウム、又は、ケイ酸カリウムの少なくとも何れかである、（４）に記載の肥料。
（６）（３）〜（５）の何れか一つに記載の肥料の施肥方法であって、施肥後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比（ＣａＯ：ＭｇＯ：Ｋ_２Ｏ）が、（４以上９以下）：（２以上３以下）：１となるように施用する、肥料の施肥方法。

以上説明したように本発明によれば、土壌の石灰と苦土の塩基バランスをより確実に適切な状態とすることが可能な、肥料原料用製鋼スラグ、肥料及び肥料の施肥方法を提供することが可能となる。

以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

本発明の実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグについて詳細に説明するに先立ち、比較のために、一般的な製鋼スラグについて、簡単に説明する。なお、転炉スラグは、製鋼スラグの一種であり、以下では、転炉スラグも含めて製鋼スラグと表記する。

鉄鋼スラグ協会では、代表的な製鋼スラグ（転炉スラグ）の組成を公開しており（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｌｇ．ｊｐ／ｃｈａｒａｃｔｅｒ．ｈｔｍｌ）、その代表的な組成は、以下の通りである。

ＣａＯ：４５．８質量％、ＳｉＯ_２：１１．０質量％、全鉄：１７．４質量％、ＭｇＯ：６．５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１．９質量％、Ｓ：０．０６質量％、Ｐ_２Ｏ_５：１．７質量％、ＭｎＯ：５．３質量％

上記の代表的な組成から計算されるＣａＯのＭｇＯに対する当量比は、（４５．８／２８．０）／（６．５／２０．０）＝５．０であり、土壌の塩基バランスの目標値２．５よりかなり高いことがわかる。

（肥料原料用製鋼スラグについて）
以下に、本発明の実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグについて、詳細に説明する。
本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、高炉溶銑に対して溶銑予備処理炉あるいは転炉での脱リン処理を行うことによって得られる、製鋼スラグである。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、質量％で、ＣａＯ：２０％以上２９％以下、ＭｇＯ：８％以上１０％以下、アルカリ分：２５％以上４５％以下を少なくとも含有し、かつ、ＣａＯのＭｇＯに対する含有量当量比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が、２以上３以下である。製鋼スラグのＣａＯ／ＭｇＯを２以上３以下とするにあたっては、例えば、溶銑予備処理炉あるいは転炉での脱リン処理を行う際に、投入するフラックスの種類や量を調整することで、範囲内とすることができる。

また、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、更に、質量％で、ＳｉＯ_２：１９％以上２８％以下、Ｐ_２Ｏ_５：３．５％以上５．０％以下、ＭｎＯ：３．５％以上６．０％以下、全鉄：１７％以上２６％未満、硫黄：０．００１％以上０．０１０％未満、ホウ素：０．００５％以上０．０５０％未満、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５％以上４．０％以下の少なくとも何れかを、ＣａＯ及びＭｇＯとの合計含有量が１００質量％以下となるように含有し、Ｐ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の割合が、５０％以上であり、ＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの割合が、８０％以上であり、ホウ素中のく溶性ホウ素の割合が、８５％以上であることが好ましい。

＜ＣａＯ及びＭｇＯ、並びに、アルカリ分について＞
Ｃａ及びＭｇは、いずれも植物に必須な元素である。また、製鋼スラグに含まれるＣａＯ及びＭｇＯは、製鋼スラグのアルカリ性の主要因となる。

なお、肥料や製鋼スラグにおいては、ＣａやＭｇの含有量を表記する際には、酸化物のＣａＯやＭｇＯに換算して含有量が表記されるため、ＣａＯ換算値及びＭｇＯ換算値として、Ｃａ及びＭｇの含有量を表わす。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグでは、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が、２以上３以下である。これは、上記のように、作物を栽培する土壌の塩基バランスの目標値が、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比（ＣａＯ／ＭｇＯ）で２．５であり、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおけるＣａＯのＭｇＯに対する当量比を土壌の石灰と苦土の塩基バランスの目標値２．５に近づけるためである。これにより、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグのＣａＯのＭｇＯに対する含有量当量比を、２以上３以下とした。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、ＭｇＯ含有量が８質量％以上１０質量％以下と、一般的な製鋼スラグのＭｇＯ含有量より高い。ＣａＯのＭｇＯに対する当量比を２以上３以下にするために、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、ＣａＯを２０質量％以上２９質量％以下含有する。ＭｇＯ含有量は、好ましくは８．５質量％以上９．５質量％以下である。また、ＣａＯ含有量は、好ましくは２２質量％以上２７質量％以下である。

アルカリ分は、肥料分析法（より詳細には、「肥料等試験法」、２０１３年、独立行政法人農林水産消費安全技術センター）において分析方法が定められており、かつ、わが国の肥料の規格で、保証値が決められている分析項目である。アルカリ分の値は、上記規定の分析方法に即して分析で求めることが望ましいが、近似的に、以下の式（１）に即して、ＣａＯ及びＭｇＯの含有量から予測することができる。本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、アルカリ分を、３１質量％以上４５質量％以下含有する。また、アルカリ分は、好ましくは、３３質量％以上４２質量％以下である。

アルカリ分＝ＣａＯ含有量（質量％）＋１．３９×ＭｇＯ含有量（質量％）
・・・式（１）

なお、ＣａＯ含有量及びＭｇＯ含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法により測定可能である。

＜ＳｉＯ_２について＞
Ｓｉは、植物の必須要素ではないものの、稲、小麦、トウモロコシなどのイネ科のケイ酸植物にとって、非常に重要な元素である。稲の植物体の乾燥質量の約５％を、ケイ酸（ＳｉＯ_２）が占める。そのため、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、Ｓｉを含有していてもよい。なお、肥料や製鋼スラグにおいては、Ｓｉの含有量を表記する際には、酸化物のＳｉＯ_２に換算して含有量が表記されるため、以下、ＳｉＯ_２としてＳｉの含有量を表わす。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグのＳｉＯ_２の含有量が１９質量％未満である場合には、ケイ酸を必要とするイネ科植物に対し、十分にＳｉを供給できなくなる可能性が高まるため、好ましくない。一方、ＳｉＯ_２の含有量が２９質量％を超える製鋼スラグは、通常の製鉄所の溶銑予備処理炉又は転炉での脱リン処理において、ほとんど産出されることがないので、取得が容易ではない。従って、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、ＳｉＯ_２の含有量は、１９質量％以上２９質量％以下とすることが好ましい。ＳｉＯ_２の含有量は、より好ましくは２１質量％以上２９質量％以下である。なお、かかるＳｉＯ_２の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法により測定可能である。

＜Ｐ_２Ｏ_５について＞
Ｐは、Ｎ、Ｋとともに植物の必須要素である。Ｐは、遺伝子であるＤＮＡやＲＮＡ、ＡＴＰなどのエネルギー代謝物質、細胞膜の構成物質などに必要な元素である。また、Ｐは、根の生長点に作用し、根の生長に効果がある元素である。Ｐが不足すると、根の生長が抑制される。そのため、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、Ｐを含有していてもよい。なお、肥料や製鋼スラグにおいては、Ｐの含有量を表記する際には、酸化物のＰ_２Ｏ_５に換算して含有量が表記されるため、以下では、Ｐ_２Ｏ_５としてＰの含有量を表わす。

酸性であり、かつ、ＡｌやＦｅがイオン化して溶出しやすい条件の土壌では、Ｐは、リン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ_４）やリン酸鉄（ＦｅＰＯ_４）として不溶化されてしまい、植物の根がＰを含むリン酸イオン（ＰＯ_４ ^３−）を吸収できなくなる可能性がある。本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、Ｐを含有することで、ＣａＯやＭｇＯを含有し、かつ、アルカリ性であるため、酸性土壌を改良して土壌からＡｌやＦｅがイオン化して溶出するのを防ぎながら、かつ、Ｐを、リン酸イオン（ＰＯ_４ ^３−）として徐々に溶出することが可能である。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、Ｐは、Ｃａ_２ＳｉＯ_４−Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２の組成を有する結晶性物質として、主に存在している。土壌中では、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを含む肥料から、Ｃａ、Ｓｉとともに、Ｐは、ＰＯ_４ ^３−として徐々に溶出する。従って、稲など作物の一作に当たる数か月レベルの長期間において、ＡｌやＦｅにより不溶化されることなく、植物に対し、Ｐを徐々に供給することが可能である。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が３．５質量％未満である場合には、上記のような効果を実現することができない可能性がある。そのため、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、３．５質量％以上とすることが好ましい。一方、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が５．０質量％を超える製鋼スラグは、通常の製鉄所の脱りん処理又はマーク処理では、ほとんど産出されることがないために、取得が容易ではない。従って、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、５．０質量％以下とすることが好ましい。Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、より好ましくは４．０質量％以上５．０質量％以下である。

肥料取締法では、鉱さいリン酸肥料として、く溶性Ｐ_２Ｏ_５の含有量を、３質量％以上と定めている。本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、必ずしも鉱さいリン酸肥料の規格を満たすものではないが、上記の理由から、Ｐの肥料効果が期待できる。本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が３．５質量％以上となることで、く溶性Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、おおよそ２．９質量％以上となる。

一方、２％クエン酸水溶液で溶出するく溶性Ｐ_２Ｏ_５よりは、中性のクエン酸アンモニウム水溶液（ペーテルマンクエン酸アンモニウム液）で溶出する可溶性Ｐ_２Ｏ_５の方が、実際に植物が根から吸収できるＰ_２Ｏ_５に関して、より適した値になることが知られている。本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、スラグに含まれるＰ_２Ｏ_５のうち、可溶性Ｐ_２Ｏ_５の割合が５０％以上であることが好ましい。一方、スラグに含まれるＰ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の質量割合の上限値は、特に規定するものではなく、高ければ高いほど良いが、実際に製鋼スラグ試料を数多く作製して分析した結果から鑑みて１００％とすることはできず、上限値は、約８５％程度である。スラグに含まれるＰ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の質量割合は、より好ましくは６０％以上であり、更に好ましくは７０％以上である。

以上のことから、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、質量％で、Ｐ_２Ｏ_５を３．５％以上５．０％以下含有することが好ましく、Ｐ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の割合が、５０％以上であることが好ましい。

なお、Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法により測定可能である。また、可溶性Ｐ_２Ｏ_５の含有量は、ペーテルマンクエン酸アンモニウム液を用いた、バナドモリブデン酸アンモニウム吸光光度法やキノリン重量法といった、公知の肥料等試験法を用いることで、測定可能である。測定したＰ_２Ｏ_５の含有量及び可溶性Ｐ_２Ｏ_５の含有量を用いて、Ｐ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の質量割合を算出することができる。

＜ＭｎＯについて＞
本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、Ｍｎを含有していてもよい。なお、肥料や製鋼スラグにおいては、Ｍｎの含有量を表記する際には、酸化物のＭｎＯに換算して含有量が表記されるため、以下では、ＭｎＯとしてＭｎの含有量を表わす。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグがＭｎＯを含有する場合に、ＭｎＯの含有量が３．５質量％未満となる場合には、ＭｎＯの含有量が少ないために、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを含む肥料からのＭｎの溶出が十分ではなくなり、Ｍｎの肥料効果が発揮できなくなる可能性がある。一方、ＭｎＯの含有量が６．０質量％を超える製鋼スラグは、通常の製鉄所の脱りん処理又はマーク処理では、ほとんど産出されることがないため、取得が容易ではない。従って、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、ＭｎＯの含有量は、３．５質量％以上６．０質量％以下であることが好ましい。ＭｎＯの含有量は、より好ましくは４．０質量％以上６．０質量％以下である。

植物は、根から有機酸を分泌することが知られており、２％クエン酸水溶液に溶出するマンガンであるく溶性マンガンを、植物が利用可能なマンガンとみなすことが、一つの指標となる。本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、スラグに含まれるＭｎＯのうち、く溶性ＭｎＯの割合が８０％以上であることが好ましい。スラグに含まれるＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの質量割合の上限値は、特に規定するものではなく、高ければ高いほど良いが、実際に製鋼スラグ試料を数多く作製して分析した結果から鑑みて、１００％とすることはできず、上限値は、約９５％程度である。スラグに含まれるＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの質量割合は、より好ましくは８５％以上であり、更に好ましくは９０％以上である。

以上のことから、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、質量％で、ＭｎＯを３．５％以上６．０％以下含有することが好ましく、ＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの割合が、８０％以上であることが好ましい。

なお、Ｍｎの含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法で測定可能である。また、く溶性ＭｎＯの含有量は、２％クエン酸水溶液を用いた溶出とフレーム原子吸光法等といった、公知の肥料等試験法を用いることで、測定可能である。測定したＭｎＯの含有量及びく溶性ＭｎＯの含有量を用いて、ＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの質量割合を算出することができる。

＜全鉄について＞
鉄（Ｆｅ）は、植物に必要な微量要素であり、特殊肥料として含鉄物が使われている。しかしながら、酸性の土壌において、Ｆｅは、植物に鉄過剰症を発生させる可能性があるため、植物に有害になり得る元素でもある。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、ＣａＯを２０質量％以上２９質量％以下で含有し、かつ、ＭｇＯを８質量％以上１０質量％以下で含有することから、アルカリ性を示す。そのため、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグが所定量のＦｅを含有する場合には、酸性土壌での鉄過剰症の心配がある土壌であっても、微量要素としてのＦｅを植物に供給することが可能である。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを含む肥料の特徴として、製鋼スラグを用いることにより比重が大きいために、雨水で流亡せず、残留して長期間肥料効果のある各元素を溶出可能であるという特徴がある。Ｆｅは、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを含む肥料の比重を高めるためにも、重要な元素であるため、含有されることが好ましい。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、全鉄の含有量が１７質量％未満となる場合には比重が小さくなり、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを含む肥料が雨水で流亡する可能性が高くなる。一方、全鉄の含有量が２６質量％以上となると、酸性土壌において植物に鉄過剰症を発生させる可能性が高まるため、好ましくない。従って、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、質量％で、全鉄：１７質量％以上２６質量％未満含有することが好ましい。全鉄の含有量は、より好ましくは１９質量％以上２４質量％以下である。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグがＦｅを含有する場合、かかる肥料原料用製鋼スラグをＸ線回折装置により分析すると、ＣａＦｅＳｉＯ_４及びＣａ（Ｍｇ_０．８８Ｆｅ_０．１２）（ＳｉＯ_４）の結晶に帰属されるピークが観測される。なお、全鉄の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法で測定可能である。

＜硫黄について＞
本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、硫黄を、０．００１質量％以上０．０１０質量％未満含有していてもよい。ここで、製鋼スラグに含まれる硫黄（Ｓ）含有量が多い場合には、硫化水素を含んだ黄水の発生等が問題になる。しかしながら、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、硫黄を含有する場合であっても、通常製鉄所で製造される製鋼スラグと比べて硫黄含有量が０．００１％以上０．０１０％未満と極めて低いため、黄水の発生等を危惧することなく使用可能である。なお、硫黄の含有量は、例えば、アルカリ融解とＩＣＰ発光分析法により測定可能である。

＜ホウ素について＞
ホウ素（Ｂ）は、植物に必要な微量要素であり、ホウ素が欠乏すると、植物にホウ素欠乏症が起きることが知られている。ホウ素は、植物の細胞壁の合成に必要な元素である。そのため、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、ホウ素を含有していてもよい。

一方、土壌のホウ素含有量が５ｍｇ／ｋｇを超える場合、植物にホウ素過剰症が起こる可能性があることが知られている。５ｍｇ／ｋｇというホウ素含有量は、非常に低い値である。市販されているホウ素を含有する肥料として、例えば、ホウ酸塩肥料（く溶性ホウ素３５％以上）、熔成ホウ素肥料（く溶性ホウ素２４％程度）、熔成微量要素複合肥料（ＦＴＥ）（く溶性ホウ素５〜９％）があるが、いずれも多量のホウ素を含むため、これら肥料の過剰な使用によってホウ素過剰症が起こることが懸念される。これら市販の肥料を土壌に施用して土壌のホウ素含有量を５ｍｇ／ｋｇ以下にすることは、容易ではない。

例えば、ホウ素含有量５％の肥料を土壌１ｋｇに施用する場合、土壌にホウ素が含有されていなかったとして、土壌のホウ素含有量を５ｍｇ／ｋｇ以下とするには、１００ｍｇ以下という少量の肥料を均一になるように土壌と混合して施用する必要がある。そのため、一般的な施用量では、ホウ素が過剰に施用される懸念が大きい。これら多量のホウ素を含む肥料を少量用いて均一に施用するためには、水に溶解あるいは分散させて施用することも考えられるが、従来の肥料では雨水等により、流亡しやすいことが考えられる。従って、土壌にホウ素を最適に供給するためには、ホウ素の含有量が低く、かつ、流亡しないタイプの肥料が好ましいと考えられる。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグがホウ素を含有する場合に、ホウ素の含有量が０．００５質量％（＝５０ｍｇ／ｋｇ）未満である場合、土壌に対して本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを含む肥料を施用しても、ホウ素の供給量が少ないため、植物に対するホウ素の肥料効果を発揮できない可能性がある。一方、ホウ素の含有量が０．０５質量％以上となるような製鋼スラグは、通常の製鉄プロセスにおいては得られず、ホウ素含有量を高めるために敢えてホウ砂などのホウ素源を追加添加することは、コスト増要因になるため好ましくない。また、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、含有ホウ素中のく溶性ホウ素の割合が従来のホウ素系肥料に比べて非常に高いため、ホウ素含有量が０．０５質量％未満であっても、従来のホウ素系肥料と同程度のホウ素供給能がある。従って、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、ホウ素の含有量は、０．００５質量％以上０．０５０質量％未満とすることが好ましい。

上記のように、植物は、根から有機酸を分泌することが知られており、２％クエン酸水溶液に溶出するホウ素であるく溶性ホウ素を、植物が利用可能なホウ素とみなすことが、一つの指標となる。本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、製鋼スラグに含まれるホウ素のうちく溶性ホウ素が８５質量％以上であることが好ましい。スラグに含まれるホウ素中のく溶性ホウ素の質量割合の上限値は、特に規定するものではなく、高ければ高いほど良い。スラグに含まれるホウ素中のく溶性ホウ素の質量割合は、より好ましくは９０質量％以上である。

以上のように、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、質量％で、ホウ素を０．００５％以上０．０５％未満含有することが好ましく、ホウ素中のく溶性ホウ素の割合は、８５％以上であることが好ましい。

なお、ホウ素の含有量は、例えば、ＩＣＰ発光分析法により測定可能である。また、く溶性ホウ素の含有量は、２％クエン酸水溶液を用いた溶出とアゾメチンＨ法等といった、公知の肥料等試験法を用いることで、測定可能である。測定したホウ素の含有量及びく溶性ホウ素の含有量を用いて、ホウ素中におけるく溶性ホウ素の質量割合を算出することができる。

＜Ａｌ_２Ｏ_３について＞
本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、Ａｌを含有してもよく、その含有量は、Ａｌ_２Ｏ_３換算で、０．５％以上４．０％以下である。なお、肥料や製鋼スラグにおいては、Ａｌの含有量を表記する際には、酸化物のＡｌ_２Ｏ_３に換算して含有量が表記されるため、以下、Ａｌ_２Ｏ_３としてＡｌの含有量を表わす。

Ａｌは、酸性土壌中でアルミニウムイオンＡｌ^３＋となり、リン酸イオンＰＯ_４ ^３−と結合してしまうため、植物の根がＰを吸収するのを抑制する作用がある。従って、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおけるＡｌ_２Ｏ_３の含有量は、なるべく低いことが好ましい。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグのＡｌ_２Ｏ_３の含有量が４．０質量％を超える場合には、上記のような理由により、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを含む肥料からのＰの溶出を抑制してしまう。一方、高炉溶銑に対して脱リン処理を施す場合、スラグ中にはＡｌ_２Ｏ_３が不可避的に混入してしまうため、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量を０．５質量％以下とすることは困難となることが多い。

以上のことから、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、０．５質量％以上４．０質量％以下とすることが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、より好ましくは０．５質量％以上３．０質量％以下である。なお、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、例えば、蛍光Ｘ線分析法により測定可能である。

＜粒径について＞
本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを、粉砕等により適切な粒径に調整することで、肥料の原料として好適に用いることが可能である。かかる肥料原料用製鋼スラグの粉砕には、例えば、ジョークラッシャー、ハンマークラッシャー、ロッドミル、ボールミル、ロールミル、ローラーミルなどの公知の手段を用いることができる。

上記のような粉砕方法により、肥料原料用製鋼スラグは、粒径５ｍｍ未満となることが好ましく、粒径６００μｍ未満となることが更に好ましい。なお、これらの粒径は、ＪＩＳＺ８８０１に規定された篩を用いた、篩分け法による粒径である。

肥料原料用製鋼スラグの粒径が５ｍｍ以上となる場合には、肥料原料用製鋼スラグの比表面積が小さくなりすぎて、各肥料効果元素の溶出効率が低くなる可能性がある。また、肥料原料用製鋼スラグの粒径が６００μｍ未満となることで、肥料原料用製鋼スラグの比表面積がより大きなものとなり、各肥料効果元素の溶出効率をより高めることが可能となる。

また、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグにおいて、粒径が６００μｍ未満となるものの質量割合は、全質量に対して６０％以上となることが好ましい。粒径が６００μｍ未満となるものの質量割合が６０％以上となることで、各肥料効果元素の溶出効率をより一層高めることが可能となる。粒径が６００μｍ未満となるものの質量割合は、より好ましくは、８０％以上である。

以上、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグについて、詳細に説明した。

（肥料原料用製鋼スラグを含む肥料について）
本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを、粒径５ｍｍ未満に粉砕することで、製鋼スラグを原料とする肥料を製造することが可能である。かかる肥料は、また、土壌改良資材としても捉えることができる。なお、かかる肥料において、肥料原料用製鋼スラグの粒径は、６００μｍ未満となることが好ましく、粒径が６００μｍ未満となるものの質量割合は、全質量に対して６０％以上となることが好ましい。

（肥料原料用製鋼スラグとカリウムを含む化合物とを含有する肥料について）
上記のように、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグは、カリウムをほとんど含まない。そこで、上記肥料原料用製鋼スラグに対して、カリウムを含む化合物を加えることにより、土壌の塩基バランスに重要な、石灰、苦土、加里を含む肥料を作製することができる。かかる肥料は、また、土壌改良資材としても捉えることができる。なお、肥料においてカリウムの含有量を表記する際には、酸化物のＫ_２Ｏに換算して含有量が表記されるため、以下においても、Ｋ_２Ｏ換算値としてカリウムの含有量を表わす。

本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグとカリウムを含む化合物とを含有する肥料において、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏについて、Ｋ_２Ｏに対するＣａＯの当量比が４以上９以下となり、Ｋ_２Ｏに対するＭｇＯの当量比が２以上３以下となるように、肥料原料用製鋼スラグに対し、カリウムを含む化合物を加えることで、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグと、カリウムを含む化合物とからなる肥料を作製することが可能である。

Ｋ_２Ｏに対するＣａＯの当量比が４未満あるいは９を超える場合、あるいは、Ｋ_２Ｏに対するＭｇＯの当量比が２未満あるいは３を超える場合には、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグとカリウムを含む化合物からなる肥料の塩基バランスが、土壌の塩基バランスの目標値である当量比（石灰：苦土：加里）＝５：２：１から逸脱するため、かかる肥料を大量に施用する場合、土壌の塩基バランスを崩すことが懸念される。

従って、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏについて、Ｋ_２Ｏに対するＣａＯの当量比が４以上９以下となり、かつ、Ｋ_２Ｏに対するＭｇＯの当量比が２以上３以下となるように、肥料原料用製鋼スラグに対し、カリウムを含む化合物を加えることで、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグとカリウムを含む化合物からなる肥料を作製することが可能である。

なお、肥料原料用製鋼スラグにおける肥料効果元素の溶出は、比表面積が大きいほど高いため、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグとカリウムを含む化合物からなる肥料を作製する際、肥料原料用製鋼スラグの粒径は、５ｍｍ未満とする。肥料原料用製鋼スラグの粒径は、より好ましくは６００μｍ未満である。

なお、上記のカリウムを含む化合物として、例えば、塩化カリウム、硫酸カリウム、リン酸二水素一カリウム、又は、ケイ酸カリウムの少なくとも何れかを使用することができる。

以上、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを少なくとも含む肥料について、説明した。

（施肥方法について）
本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを用いて肥料を作製することで、土壌の塩基バランスに問題を生じることなく、ｐＨ改良目的などで、大量に肥料を施肥することが可能である。

すなわち、施肥後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比（ＣａＯ：ＭｇＯ：Ｋ_２Ｏ）が、（４以上９以下）：（２以上３以下）：１となるように、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグとカリウムを含む化合物からなる肥料を土壌に施用するか、又は、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグからなる肥料と、カリウムを含む化合物からなる肥料とを別々に、土壌に施用すればよい。

土壌に施用する際に用いる、カリウムを含む化合物からなる肥料として、塩化カリウム、硫酸カリウム、リン酸二水素一カリウム、又は、ケイ酸カリウムの少なくとも何れかからなる肥料を使用することができる。

この際、施用しようとする土壌の作土（地表から深さ１５ｃｍ）に含まれる石灰、苦土、加里の当量をあらかじめ調査しておいて、施肥量を決定することが重要である。

本実施形態に係る肥料を適用する元土壌についてであるが、元土壌に含まれる苦土に対する石灰の当量比が１以上５以下である土壌に適用することが好ましい。土壌に含まれる苦土に対する石灰の当量比が１未満である場合、施用後の土壌に含まれる苦土に対する石灰の当量比を１．６７以上４．５０以下（石灰、苦土の当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）より計算される最小値と最大値の間の範囲）とするためには、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを、より一層大量に施用しなければならなくなる可能性がある。一方、元土壌に含まれる苦土に対する石灰の当量比が５を超える場合には、本実施形態に係る肥料原料用製鋼スラグを施用しても、施用後の土壌に含まれる苦土に対する石灰の当量比を１．６７以上４．５０以下（石灰、苦土の当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）より計算される最小値と最大値の間の範囲）に近づけることができない可能性があるからである。

本実施形態に係る施肥方法では、上記のような本実施形態に係る肥料を、播種あるいは苗植え前に、作土層表面に撒くか、又は、当該作土層と混合してもよい。また、上記のような本実施形態に係る肥料を、栽培する植物体の近傍の作土層表面に撒くか、又は、当該作土層中に混合してもよい。

上記のような本実施形態に係る肥料の対象作物としては、例えば、イネ科植物、カヤツリグサ科植物、ウリ科植物、マメ科植物、ヒガンバナ科植物、ユリ科植物、ナス科植物、アブラナ科植物、バラ科植物、バショウ科植物、ヤシ科植物、ブドウ科植物、サトイモ科植物、ラン科植物、ヒルガオ科植物、キク科植物、ゴマ科植物、シソ科植物、ケシ科植物、ミカン科植物、セリ科植物、コショウ科植物、アカネ科植物、イラクサ科の何れかに属する植物等を挙げることができる。また、上記以外の植物に対しても適用可能であることは、言うまでもない。

＜土壌への施肥量の決定方法の一例＞
一例として、以下に示す実施例１を用いて、土壌への施肥量の決定方法について、具体的に説明する。

以下の表３に示したように、元の土壌のＣａＯ、ＭｇＯ含有量は、それぞれ０．７％、０．２％である。この場合に、元の土壌の苦土に対する石灰の当量比は、（０．７／２８）／（０．２／２０）＝２．５０となる。

以下に示した実施例１における試験用土壌は、表３の元の土壌に対し、リン酸二水素アンモニウム、塩化カリウムを少量加えただけであるため、試験用土壌の苦土に対する石灰の当量比も、２．５である。

以下の実施例１において、試験には、１／５０００ａワグネルポットが用いられている。製鋼スラグ２０８ｇを、１／５０００ａワグネルポットに施用することは、１ｈａの土壌当たり、１０４トンの製鋼スラグを施用することを意味する。

表１に組成を示した製鋼スラグと試験用土壌とを混合した後のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの含有量と、その当量比を計算したものを、以下の表４に示している。

例えば、製鋼スラグＡのＣａＯ、ＭｇＯの含有量は、表１より、２８％、８．６％であり、Ｋ_２Ｏは、表１に記載がないが０％である。

元土壌のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの含有量は、表３より、０．７％、０．２％、０．９３％である。試験用土壌では、２５００ｇの土壌に塩化カリウムを０．２４ｇ加えているため、Ｋ_２Ｏ含有量の増加分は、０．２４×（９４／７４．５）／２５００＝０．０００５＝０．０５％である（カリウム原子量３９、塩化カリウム分子量７４．５、Ｋ_２Ｏ分子量９４）。従って、試験用土壌のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの含有量は、０．７％、０．２％、０．９８％である。

製鋼スラグＡ２０８ｇと、試験用土壌２５００ｇとを混合すると、混合した土壌のＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの含有量は、それぞれ、以下のようになる。

ＣａＯの含有量
（２８×２０８＋０．７×２５００）／２７０８＝２．８％
ＭｇＯの含有量
（８．６×２０８＋０．２×２５００）／２７０８＝０．８％
Ｋ_２Ｏの含有量
（０．９８×２５００）／２７０８＝０．９％

石灰（ＣａＯ）、苦土（ＭｇＯ）、加里（Ｋ_２Ｏ）の含有量から当量比が計算できるので、以下の表４、表５、表６に示したように、製鋼スラグＡを混合した後の土壌の塩基バランスを求めることが可能となる。

以上、本実施形態に係る施肥方法について、説明した。

以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る肥料原料用製鋼スラグと、かかる製鋼スラグを用いた肥料及び施肥方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は一例にすぎず、本発明が以下に示した例に限定されるものではない。

（実施例１）
転炉での脱リン処理により、本発明の肥料原料用製鋼スラグである製鋼スラグＡを得た。製鋼スラグＡの組成を表１に示した。

なお、表１において、各項目の単位は、質量％であり、可溶性Ｐ_２Ｏ_５、く溶性ＭｎＯ及びく溶性ホウ素の値は、含有量換算したものである。また、表１において、アルカリ分とは、その肥料が土壌の酸性を中和することができる能力を表すものであり、肥料等試験法（２０１６）に記載のエチレンジアミン四酢酸塩法により測定した値を示している。

表１より、製鋼スラグＡのＣａＯ、ＭｇＯ、アルカリ分の含有量は、それぞれ２８質量％、８．６質量％、３８質量％であり、本発明の肥料原料用製鋼スラグの条件である、ＣａＯ：２０質量％以上２９質量％以下、ＭｇＯ：８質量％以上１０質量％以下、アルカリ分：３１質量％以上４５質量％以下を満足している。また、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比は、２．３３であり、本発明の肥料原料用製鋼スラグの条件である、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比である２以上３以下を満足しており、土壌でのＭｇＯに対するＣａＯの当量比の目標値である２．５に近い値となっている。

また、表１より、製鋼スラグＡのＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、ＭｎＯ、全鉄、硫黄、ホウ素、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、それぞれ２１質量％、３．７質量％、４．５質量％、２１質量％、０．００５質量％、０．０１質量％、２．８質量％であり、本発明のより好ましい肥料原料用製鋼スラグの条件である、ＳｉＯ_２：１９質量％以上２８質量％以下、Ｐ_２Ｏ_５：３．５質量％以上５．０質量％以下、ＭｎＯ：３．５質量％以上６．０質量％以下、全鉄：１７質量％以上２６質量％未満、硫黄：０．００１質量％以上０．０１０質量％未満、ホウ素：０．００５質量％以上０．０５０質量％未満、Ａｌ_２Ｏ_３：０．５質量％以上４．０％質量以下を満足している。

表１より、製鋼スラグＡに含有されるＰ_２Ｏ_５のうち可溶性Ｐ_２Ｏ_５の割合が６０％であり、含有されるＭｎＯのうちく溶性ＭｎＯの割合が８０％であり、含有されるホウ素のうちく溶性ホウ素の割合が１００％であり、本発明のより好ましい肥料原料用製鋼スラグの条件である、含有されるＰ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の割合が５０％以上、含有されるＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの割合が８０％以上、含有されるホウ素中のく溶性ホウ素の割合が８５％以上をいずれも満足した。

表１より、製鋼スラグＡに含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、ＭｎＯ、全鉄、硫黄、ホウ素、及び、Ａｌ_２Ｏ_３の合計含有量は、８９．６１５質量％であり、残部は、不純物であった。

一方、比較のため、本発明の肥料原料用製鋼スラグの条件を満足しない製鋼スラグである、製鋼スラグＢ、製鋼スラグＣ、製鋼スラグＤ、製鋼スラグＥ、製鋼スラグＦ、製鋼スラグＧについても、対照として用意した。これらの組成も、以下の表１にあわせて示した。

表１から計算される、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比の値を、以下の表２にまとめて示した。

表２より、本発明の肥料原料用製鋼スラグの条件である、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比が２以上３以下を満足するのは、製鋼スラグＡのみであることがわかる。

各製鋼スラグをジョークラッシャー及びボールミルを用いて粉砕し、ＪＩＳＺ８８０１に規定された篩を用いて分級して、粒径５ｍｍ未満、かつ、粒径６００μｍ未満のものの質量割合が６０％以上になるようにした。

以下の表３に分析結果を示した土壌において、表１に組成を示し、表２にＣａＯのＭｇＯに対する当量比を示した製鋼スラグＡ〜Ｇの肥料効果を調べるため、コマツナの栽培試験を行った。なお、以下の表３に分析結果を示した土壌に含まれるＣａＯのＭｇＯに対する当量比は、２．５０である。

表３に組成を示した土壌を２５００ｇ（乾燥重量）ずつ計り取り、窒素、リン、加里の供給のため、リン酸二水素アンモニウム０．２４ｇ、塩化カリウム０．２４ｇと混合した土壌を、試験用土壌として用意した。

この試験用土壌に、前記のように粒径５ｍｍ未満、かつ、粒径６００μｍ未満のものの質量割合が６０％以上になるようにした製鋼スラグＡ〜Ｇのそれぞれ２０８ｇと、試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）と、を混合し、１／５０００ａワグネルポットに充填した。

また、対照として、試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）をそのまま１／５０００ａワグネルポットに充填したものも用意した。

施用した製鋼スラグと混合した後の土壌のＣａＯ、ＭｇＯの含有量と、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比とを計算して、以下の表４に示した。同様に、施用した製鋼スラグと混合した後の土壌のＣａＯ、Ｋ_２Ｏの含有量と、ＣａＯのＫ_２Ｏに対する当量比とを計算して、以下の表５に示すとともに、施用した製鋼スラグと混合した後の土壌のＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの含有量と、ＭｇＯのＫ_２Ｏに対する当量比とを計算して、以下の表６に示した。

上記の表４〜表６より、本発明に係る肥料原料用製鋼スラグである製鋼スラグＡを施用した土壌において、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、５．１９：２．２０：１であり、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）：１という本発明の肥料の施用条件を満足している。

一方、製鋼スラグＢ〜Ｇを施用した土壌においては、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、それぞれ、６．０４：３．２７：１、５．７６：４．２７：１、７．６１：１．６８：１、７．４７：１．４２：１、７．１８：１．３０：１、６．０４：１．７８：１であり、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）：１という本発明の肥料の施用条件を満足していない。

上記のような８種類（製鋼スラグを施用した７種類＋対照）の土壌を入れた各ポットに対し、コマツナ種子を１ポットあたり１２粒ずつまき、栽培し、７日後に１２本から６本、１４日後に６本から３本に間引きして、４０日後にコマツナの地上部を収穫した。表７にポットあたりのコマツナの地上部の乾物重量を示した。

上記表７に示したように、本発明に係る肥料原料用製鋼スラグである製鋼スラグＡを施用した場合、製鋼スラグＢ〜Ｇを施用した場合と比較して、コマツナの生育がよく、地上部の乾物重量は最も高い値となった。

また、元の土壌ｐＨ（Ｈ_２Ｏ）が５．１と酸性土壌であったため、製鋼スラグ無施用の場合、コマツナの生育が悪く、地上部乾燥重量は製鋼スラグＡからＧを加えた場合と比較して最も低い値となった。

以上より、本発明に係る肥料原料用製鋼スラグを施肥することによって、高い肥料効果が得られることがわかった。

（実施例２）
実施例１で作製した、粒径５ｍｍ未満、かつ、粒径６００μｍ未満のものの質量割合が６０％以上である製鋼スラグＡと、粒径６００μｍ未満の塩化カリウムの粉末とを、質量比６．２５：１で混合し、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比が４．６６：２：１となる、製鋼スラグＡと塩化カリウムからなる肥料を作製した。

表８に組成を示した土壌を２５００ｇ（乾燥重量）ずつ計り取り、リン酸二水素アンモニウム０．２４ｇと混合した土壌を、試験用土壌として用意した。

上記の製鋼スラグＡと塩化カリウムからなる肥料２３．２ｇと、試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）とを混合し、１／５０００ａワグネルポットに充填した。また、比較のため、製鋼スラグＡと塩化カリウムからなる肥料２３．２ｇに含まれる製鋼スラグＡと同量の製鋼スラグＡのみ（粒度は同じ）２０ｇを、試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）と混合し、１／５０００ａワグネルポットに充填するとともに、塩化カリウムのみ（粒度は同じ）３．２ｇを、試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）と混合し、１／５０００ａワグネルポットに充填した。更に、対照として、試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）をそのまま１／５０００ａワグネルポットに充填したものも用意した。

施用後の土壌のＣａＯ、ＭｇＯの含有量と、ＣａＯのＭｇＯに対する当量比とを計算して、以下の表９に示した。同様に、施用後の土壌のＣａＯ、Ｋ_２Ｏの含有量と、ＣａＯのＫ_２Ｏに対する当量比とを計算して、以下の表１０に示すとともに、施用後の土壌のＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの含有量と、ＭｇＯのＫ_２Ｏに対する当量比とを計算して、以下の表１１に示した。

上記の表９〜表１１より、本発明の肥料原料用製鋼スラグである製鋼スラグＡとカリウム化合物である塩化カリウムからなる肥料を施用した試験用土壌において、施用後の試験用土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、６．３４：２．２５：１であり、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）：１という本発明の肥料の施用条件を満足している。

製鋼スラグＡのみを施用した試験用土壌においては、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、１５．３７：５．４５：１であり、塩化カリウムのみを施用した試験用土壌においては、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、４．６２：１．５１：１、本発明の肥料を無施用の試験用土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、１１．１９：３．６６：１であり、それぞれ、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）：１という本発明の肥料の施用条件を満足していない。

上記の４種類の土壌を入れた各ポットに対し、コマツナ種子を１ポットあたり１２粒ずつまき、栽培し、７日後に１２本から６本、１４日後に６本から３本に間引きして、４０日後にコマツナの地上部を収穫した。以下の表１２に、ポットあたりのコマツナの地上部の乾物重量を示した。

本発明の肥料原料用製鋼スラグである、製鋼スラグＡとカリウムの化合物である塩化カリウムからなる肥料を施用した場合、製鋼スラグＡのみを施用した場合、塩化カリウムのみを施用した場合のそれぞれについて、いずれも無施用の場合と比較してコマツナの生育がよく、特に製鋼スラグＡとカリウムの化合物である塩化カリウムからなる肥料を施用した場合に、地上部の乾物重量が最も高い値を示した。

したがって、本発明の肥料原料用製鋼スラグを、本発明に係る施用方法に従って施肥することによって、高い肥料効果が得られることがわかった。

（実施例３）
表３に組成を示した土壌を２５００ｇ（乾燥重量）ずつ計り取り、窒素、リン、加里の供給のため、リン酸二水素アンモニウム０．２４ｇ、塩化カリウム０．２４ｇと混合した土壌を、試験用土壌として用意した。

この土壌に、実施例１に記載のように粒径５ｍｍ未満、かつ、粒径６００μｍ未満のものの質量割合が６０％以上になるようにした製鋼スラグＡ２０８ｇと試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）を混合し、１／５０００ａワグネルポットに充填した。

比較のため、粒径６００μｍ未満の炭酸カルシウム粉末８３．２ｇを試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）と混合したもの、粒径５ｍｍ未満、かつ、粒径６００μｍ未満のものの質量割合が６０％以上になるようにした苦土石灰１２４．８ｇを試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）と混合したもの、及び、粒径６００μｍ未満の炭酸カルシウム粉末８３．２ｇと粒径５ｍｍ未満、かつ、粒径６００μｍ未満のものの質量割合が６０％以上になるようにした苦土石灰１２４．８ｇの混合物を試験用土壌２５００ｇ（乾燥重量）と混合したものを、それぞれ、１／５０００ａワグネルポットに充填した。この炭酸カルシウム粉末と苦土石灰の混合物の苦土に対する石灰の当量比は、２．６７である。

肥料混合後の試験用土壌のＣａＯ、ＭｇＯ含有量と当量比を表１３に示し、肥料混合後の試験用土壌のＣａＯ、Ｋ_２Ｏ含有量と当量比を表１４に示し、肥料混合後の試験用土壌のＭｇＯ、Ｋ_２Ｏ含有量と当量比を表１５に示した。

上記の表１３〜表１５より、本発明の肥料原料用製鋼スラグである製鋼スラグＡを施用した試験用土壌において、施用後の試験用土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は５．４７：２．３６：１であり、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）：１という本発明の肥料の施用条件を満足している。

また、炭酸カルシウムと苦土石灰を施用した試験用土壌においても、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、７．６１：２．２８：１であり、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比が（４以上９以下）：（２以上３以下）：１という施用条件を満足している。

炭酸カルシウムのみを施用した試験用土壌においては、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、４．６３：０．５１：１であり、苦土石灰のみを施用した試験用土壌においては、施用後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比は、４．２５：３．２５：１であり、（４以上９以下）：（２以上３以下）：１という本発明の肥料の施用条件を満足していない。

上記の５種類の土壌を入れた各ポットに対し、コマツナ種子を１ポットあたり１２粒ずつまき、栽培し、７日後に１２本から６本、１４日後に６本から３本に間引きして、４０日後にコマツナの地上部を収穫した。以下の表１６に、ポットあたりのコマツナの地上部の乾物重量を示した。

コマツナの地上部の乾物重量が大きい値であった順に、本発明の肥料原料用製鋼スラグである製鋼スラグＡを施用＞炭酸カルシウムと苦土石灰の混合物を施用＞苦土石灰のみ施用＞炭酸カルシウムのみ施用＞無施用の順になった。

元の土壌ｐＨ（Ｈ_２Ｏ）が５．１と酸性土壌であったため、製鋼スラグ無施用の場合、コマツナの生育が悪く、アルカリ性資材である製鋼スラグＡ、炭酸カルシウム、苦土石灰を施用した場合と比較して、コマツナの地上部の乾物重量は最も低い値となった。

従って、本発明の肥料原料用製鋼スラグを、本発明に係る施用方法に従って施肥することによって、炭酸カルシウムや苦土石灰、又は、その混合物と比較して、高い肥料効果が得られることがわかった。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims

質量％で、
ＣａＯ：２０％以上２９％以下、
ＭｇＯ：８％以上１０％以下、
を少なくとも含有し、
アルカリ分が、３１％以上４５％以下となり、かつ、
ＣａＯのＭｇＯに対する当量比が、２以上３以下である、肥料原料用製鋼スラグ。
更に、質量％で、
ＳｉＯ_２：１９％以上２８％以下、
Ｐ_２Ｏ_５：３．５％以上５．０％以下、
ＭｎＯ：３．５％以上６．０％以下、
全鉄：１７％以上２６％未満、
硫黄：０．００１％以上０．０１０％未満、
ホウ素：０．００５％以上０．０５０％未満、
Ａｌ_２Ｏ_３：０．５％以上４．０％以下、
の少なくとも何れかを、前記ＣａＯ及び前記ＭｇＯとの合計含有量が１００質量％以下となるように含有し、
前記Ｐ_２Ｏ_５中の可溶性Ｐ_２Ｏ_５の割合が、５０％以上であり、
前記ＭｎＯ中のく溶性ＭｎＯの割合が、８０％以上であり、
前記ホウ素中のく溶性ホウ素の割合が、８５％以上である、請求項１に記載の肥料原料用製鋼スラグ。
請求項１又は２に記載の肥料原料用製鋼スラグを含有し、粒径５ｍｍ未満である、肥料。
請求項１又は２に記載の肥料原料量製鋼スラグと、
カリウムを含む化合物と、
を含有し、
前記肥料原料用製鋼スラグの粒径が５ｍｍ未満であり、
前記肥料に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏについて、Ｋ_２Ｏに対するＣａＯの当量比が、４以上９以下であり、かつ、Ｋ_２Ｏに対するＭｇＯの当量比が、２以上３以下である、肥料。
前記カリウムを含む化合物は、塩化カリウム、硫酸カリウム、リン酸二水素一カリウム、又は、ケイ酸カリウムの少なくとも何れかである、請求項４に記載の肥料。
請求項３〜５の何れか一項に記載の肥料の施肥方法であって、
施肥後の土壌に含まれるＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ_２Ｏの当量比（ＣａＯ：ＭｇＯ：Ｋ_２Ｏ）が、（４以上９以下）：（２以上３以下）：１となるように施用する、肥料の施肥方法。