JP2022063215A - 土壌微生物活性化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】土壌微生物を活性化させる水を製造できる土壌微生物活性化装置を提供する。【解決手段】土壌微生物活性化装置１は、水を通すための管状体２の面状の内壁４に、螺旋状に突設させた螺旋突条５が設けられているものである。水を循環させる循環路の経路内に、螺旋突条５を有する管状体２、循環ポンプ７及び貯水タンク８が設けられていている土壌微生物活性化装置１ａとしてもよい。管状体２を、コイル状又はつづら折り状の形状としてもよい。【選択図】図３

Description

本発明は、土壌微生物を活性化させる水を製造するための装置に関するものである。

土壌微生物とは、土壌中に生息する微生物の総称である。土壌微生物は、生物遺体を分解し、自然界における物質循環に重要な役割を果たしている。

土壌微生物の種類と効果は多岐に渡り、糸状菌、放線菌、細菌などの分類だけでなく、植物の生育に必要なタンパク質を分解する菌、デンプンを分解する菌、セルロースを分解する菌、リグニンを分解する菌など、植物に供給する栄養分別に分類することもできる。例えば、動物の糞や死骸、枯れた植物に含まれる分解しやすいデンプンや糖、タンパク質は、細菌や糸状菌などが分解する。次に分解しにくいセルロースをセルロース分解菌が分解・増殖、難分解性のリグニンを分解する微生物の存在もあるから、細かく分解は続く。このとき、エサがなくなり増殖できなくなった微生物達は胞子を出したりして休眠状態に入るか、死滅するが、この死滅した微生物を食べる微生物もいる。

土壌微生物を活性化させること、すなわち土壌微生物の育成を促進し増殖させることは、土壌環境の向上につながり、特に植物栽培を行う農地にとって有用である。土壌微生物を活性化させるために、発酵肥料が用いられたり、土壌改質剤（例えば、特許文献１）が用いられたりしている。

特開２０２０－１１７６８４号公報

本発明者は、土壌微生物の活性化について鋭意研究を行っているなか、従来にないアプローチをとることで土壌微生物を活性化できることを見出した。

本発明は前記の課題を解決するためになされたもので、土壌微生物を活性化させる水を製造できる土壌微生物活性化装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された土壌微生物活性化装置は、土壌微生物を活性化させる水を製造するための装置である土壌微生物活性化装置であって、水を通すための管状体の面状の内壁に、螺旋状に突設させた螺旋突条が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１に記載のものであり、前記螺旋突条は、前記内壁から前記管状体の中心までの距離を超えない高さで前記内壁に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１または２に記載のものであり、前記螺旋突条は、前記内壁から前記管状体の中心までの距離の１／３以上の高さで前記内壁に設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１から３のいずれかに記載のものであり、前記螺旋突条のピッチＰは、前記管状体の穴の最大径Ｄに対して、２≦Ｐ／Ｄ≦２０であることを特徴とする。

請求項５に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１から４のいずれかに記載のものであり、水を循環させる循環路の経路内に、前記螺旋突条を有する前記管状体、循環ポンプ及び貯水タンクが設けられていることを特徴とする。

請求項６に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項５に記載のものであり、前記管状体の中を通る水が高所から低所に向かって流れるように、前記管状体が配置されていることを特徴とする。

請求項７に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項５から６のいずれかに記載のものであり、前記管状体が、コイル状又はつづら折り状の形状で設けられていることを特徴とする。

請求項８に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項５から７のいずれかに記載のものであり、前記管状体が、前記貯水タンク内に設けられていることを特徴とする。

請求項９に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項５から８のいずれかに記載のものであり、前記管状体が、容器内に設けられていることを特徴とする。

請求項１０に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項５から９のいずれかに記載のものであり、前記循環ポンプは、チューブポンプ又はベーンポンプであることを特徴とする。

本発明の土壌微生物活性化装置によれば、水を通すための管状体の面状の内壁に、螺旋状に突設させた螺旋突条が設けられていることで、土壌微生物を活性化させる水を製造することができる。

本発明を適用する土壌微生物活性化装置の斜視図である。 本発明を適用する土壌微生物活性化装置の側面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 本発明を適用する別の土壌微生物活性化装置の構成を示す模式図である。 本発明を適用するさらに別の土壌微生物活性化装置の構成を示す模式図である。 実施例及び比較例の環境ＤＮＡ測定試験１の結果を示すグラフである。 実施例及び比較例のコマツナ栽培試験の結果を示すグラフである。 コマツナ栽培試験で栽培したコマツナの成分を示すグラフである。 環境ＤＮＡ測定試験２に使用した管状体２（実施例）の断面図である。 螺旋突条のピッチＰおよび螺旋突条高さｈを変更した実施例、及び比較例の環境ＤＮＡ測定試験２の結果を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。

図１に、本発明を適用する土壌微生物活性化装置１の斜視図を示す。この土壌微生物活性化装置１は、土壌微生物を活性化させる水を製造するための装置であって、水を通すための管状体２の面状の内壁４に、螺旋状に突設させた螺旋突条５が設けられているものである。以下、具体的に説明する。

管状体２は、管路である。管状体２の長さは任意であり特に限定は無いが、長い方が水の通る距離が長くなるため好ましい。管状体２は、真っすぐな形状であってもよいし、後述するようにコイル状やつづら折り状の形状であってもよいし、不定形であってもよい。

管状体２の穴３の横断面形状は、円形に形成されている。穴３の横断面形状は、楕円形、多角形であってもよい。

管状体２の内壁４は、凹凸の少ない面状に形成されている。この内壁４に、螺旋状に突設させた螺旋突条５が設けられている。この例では、螺旋突条５は、管状体２の一端から他端まで連続的に設けられている。なお、螺旋突条５は、管状体２の一端から他端まで断続的に設けられていてもよいし、部分的に設けられていてもよい。螺旋突条５の旋回方向は、同図に示すように、右手巻きであってもよいし、逆の左手巻きであってもよい。また、螺旋突条５の旋回方向を途中で反転させてもよいし、旋回方向の反転を繰り返しても良い。螺旋突条５は、同図に示すように、１条だけ設けてもよいし、複数条設けてもよい。

管状体２の材質に限定は無く、樹脂、金属、木材、ガラス、陶器など任意の材質を用いることができる。螺旋突条５の材質に限定は無く、樹脂、金属、木材、ガラス、陶器など任意の材質を用いることができる。管状体２及び螺旋突条５が、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。管状体２及び螺旋突条５が同じ材質で一体的に形成されていると、製造しやすいため好ましい。樹脂を素材とする場合、押出成形、射出成形などで形成すればよい。管状体２及び螺旋突条５が柔軟性を有して管状体２を巻いたり自在に曲げたりすることができものであってもよいし、管状体２及び螺旋突条５が強硬性を有して変形しないものであってもよい。

図２（ａ）に土壌微生物活性化装置１の側面図を示し、図２（ｂ）に土壌微生物活性化装置１の横断面図を示す。

内壁４からの螺旋突条５の高さｈに限定は無いが、図２（ｂ）に示すように、螺旋突条５は、内壁４から管状体２の中心Ｃまでの距離ｒを超えない高さで内壁４に設けられていることが好ましい。これにより管状体２の中心に管状空隙Ｋ（図８参照）が形成される。管状空隙Ｋとは、管状体２の端部から端部までの間で、螺旋突条５が形成されていない中心Ｃ付近に生じる仮想的な筒状の空間である。図８に示した破線内が管状空隙Ｋである。管状体２を真っすぐにして端から覗いたときに、管状空隙Ｋに螺旋突条５が侵入しないため、螺旋突条５で視界が遮られることなく、管状空隙Ｋを通して管状体２の反対側が視認できる。

管状体２の穴３が円形である場合、内壁４から管状体２の中心Ｃまでの距離ｒは、穴３の半径である。
このことは下式で表される。
螺旋突条５の高さｈ ＜ 内壁４から中心Ｃまでの距離ｒ

螺旋突条５の高さｈが内壁４から中心Ｃまでの距離ｒ以上になると、螺旋突条５による水流への影響が強くなり、水は螺旋状の渦になって流れる。一方、螺旋突条５の高さｈが内壁４から管状体２の中心Ｃまでの距離ｒを超えない高さで形成されていると、管状体２の内壁４近くの水は螺旋突条５によってガイドされて螺旋状の渦になり、穴３の中心Ｃ付近の水は螺旋突条５によってガイドされずに層流のように真っすぐ進もうとする。このため、管状体２の中で螺旋状の渦の水流と直進しようとする水流が作用し合って、水の捻りや螺旋回転、乱流が適度に生じる。このような動きをした水が、土壌微生物に好影響をもたらすのではないかと考えている。

螺旋突条５は、内壁４から管状体２の中心Ｃまでの距離の１／３以上の高さで内壁４に設けられていることが好ましい。
つまり、下式になる。
内壁４から中心Ｃまでの距離ｒ×１／３ ≦ 螺旋突条５の高さｈ

螺旋突条５の高さｈが低すぎると、螺旋突条５による水流への影響が弱くなり、螺旋状の渦が生じにくくなるため、螺旋突条５の高さｈは距離ｒの１／３以上であることが好ましい。

上記の条件を合わせると、好ましい範囲は下式になる。
距離ｒ×１／３ ≦ 螺旋突条５の高さｈ ＜ 距離ｒ

なお、管状空隙Ｋ（図８参照）が小さすぎると、中心Ｃ付近の層流のように真っすぐ進もうとする水流の作用が小さくなってしまう。ピッチＰなどの他の影響にもよるが、螺旋突条５の高さｈは、内壁４から中心Ｃまでの距離ｒの９／１０以下であることが好ましく、距離ｒの４／５以下であることがより好ましく、距離ｒの３／４以下であることがさらにより好ましく、距離ｒの２／３以下であることが最も好ましい。
これらを、下に行くほど好ましくなる順で示すと下式になる。
距離ｒ×１／３ ≦ 螺旋突条５の高さｈ ≦ 距離ｒ×９／１０
距離ｒ×１／３ ≦ 螺旋突条５の高さｈ ≦ 距離ｒ×４／５
距離ｒ×１／３ ≦ 螺旋突条５の高さｈ ≦ 距離ｒ×３／４
距離ｒ×１／３ ≦ 螺旋突条５の高さｈ ≦ 距離ｒ×２／３

なお、螺旋突条５の高さｈは一定であっても不定であってもよい。螺旋突条５の高さｈは、必要性に応じて適宜決めればよい。

螺旋突条の幅Ｗに限定はなく、水の流量に極端に影響を及ぼさない幅であればよい。

図２（ａ）中に、螺旋突条５の先端の位置を突条先端Ｔとして示す。同図中に、螺旋突条５の内壁４に接する基部の位置を突条基Ｆとして示す。

螺旋突条の回転ピッチＰに限定は無いが、管状体２の穴３の最大径Ｄに対して、Ｐ／Ｄ≦２０であることが好ましい。穴３が円形である場合、管状体２の内壁４の最大径Ｄは、穴３の直径である。

ピッチＰが最大径Ｄに対して長すぎると、螺旋突条５による水流への影響が弱くなり、螺旋状の渦の水流が生じにくくなるためである。また、螺旋突条５による水流への影響が強くなりすぎないように、２≦Ｐ／Ｄであることが好ましい。
上記の条件を合わせると、好ましい範囲は下式になる。
２≦ Ｐ／Ｄ ≦２０

次に、この土壌微生物活性化装置１の使用方法について説明する。

管状体２の一端を、例えば、水道の蛇口やポンプなど、任意の水源に接続する。水源から流れ出る水は、管状体２を通る際に螺旋突条５の影響を受け、管状体２の他端から流れ出る。管状体２を通った水（以下、処理水という）を、土壌微生物を活性化させたい土壌に与える。処理水の土壌への与え方は任意であり、土壌微生物活性化装置１で土壌に散水してもよいし、滴加するようにしてもよい。土壌微生物活性化装置１を土壌中に埋設して、土壌中に滲み出させてもよい。重要なのは、土壌微生物が増殖しやすい水分量になるように処理水を与えることである。処理水を与える量は少なすぎても多すぎてもいけない。

このような方法で土壌微生物を活性化できることは今まで知られていなかったので信じ難いかもしれない。しかしながら、土壌微生物活性化装置１を通した水（処理水）を土壌に与えるだけで、水道水のような通常の水（通常水）を与える場合と比較して、土壌微生物を活性化させることができるのである。

次に、本発明を適用する別の土壌微生物活性化装置１ａについて説明する。なお、既に説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図３に、土壌微生物活性化装置１ａを示す。土壌微生物活性化装置１ａは、水を循環させる循環路の経路内に、螺旋突条５を有する管状体２、循環ポンプ７及び貯水タンク８が設けられているものである。つまり、この土壌微生物活性化装置１ａは、前述した土壌微生物活性化装置１と、循環ポンプ７及び貯水タンク８とを組み合わせたものである。以下、具体的に説明する。

管状体２の一端（図の上部側）は管路１２の他端に接続され、管路１２の一端は循環ポンプ７の送出口７２に接続されている。管状体２の他端（図の下部側）は、貯水タンク８内に挿入されている。管路１１の一端（吸入口）は貯水タンク８内に挿入されており、管路１１の他端が循環ポンプ７の吸入口７１に接続されている。このように水の循環路を形成することで、管状体２に水を何度も通すことができる。

管状体２を配置する向きに限定は無いが、管状体２の中を通る水が高所から低所に向かって流れるように、管状体２が配置されていることが好ましい。水が管状体２の中を重力に逆らわずに流れることで、水に不必要な力が加わることを防止できるためと考えている。言い換えると、水が重力方向に流れるように、つまり、流れる水にとって管状体２内に上り坂となる部分が無いような向き（角度、形状）で管状体２を配置することが好ましいといえる。

この例のように、真っすぐな形状の管状体２が直立状態で配置されていて、水が管状体２の上部（一端）から下部（他端）に向かって流れるように配置されていることが最も好ましいが、水が高所から低所に流れるようになっていれば管状体２の形状や向きに限定は無い。例えば、管状体２が斜めになるように配置されていてもよいし、管状体２が後述するコイル状又はつづら折り状で配置されていてもよいし、管状体２が不規則な形状で配置されていてもよい。なお、必要性に応じて、循環ポンプ７の圧送する水圧で、管状体２の中を通る水が低所から高所に向かって流れるように管状体２を配置してもよい。管状体２が水平状態になるように配置してもよい。

この例では、管状体２及び螺旋突条５は可撓性を有する樹脂で形成されている。一例として、管状体２をアクリル製の硬質管２１に挿入し、支持台９１のクランプ９２で把持して、管状体２（硬質管２１）が直立状態になるように設けている。このように硬質管２１に管状体２を挿入することで、可撓性を有する管状体２を真っすぐかつ直立状態に形状を保持することができる。必要性に応じて、管状体２を任意の形状で保持するようにしてもよい。

循環ポンプ７は、水を循環させるためのポンプである。循環ポンプ７は、吸入口７１から水を吸入し、送出口７２から水を送出するものである。循環ポンプ７に限定は無いが、循環ポンプ７として、流体に強いひねりや回転を与えないチューブポンプ又はベーンポンプを用いることが好ましい。チューブポンプ、ベーンポンプは水を押し出すように送出するため、処理水を回転フィン等で過度にかき混ぜることなく循環させることができるため、処理水への影響を少なくできる。

なお、循環ポンプ７として、非容積式ポンプ又は容積式ポンプを使用してもよい。非容積式ポンプの例として、渦巻ポンプ・タービンポンプなどの遠心ポンプや、軸流ポンプ・斜流ポンプなどのプロペラポンプや、カスケードポンプなどの粘性ポンプが挙げられる。容積式ポンプの例として、ピストンポンプ・プランジャーポンプ・ダイヤフラムポンプなどの往復動ポンプや、ギアポンプ・スクリューポンプなどの回転ポンプが挙げられる。上述したベーンポンプは容積式ポンプ（回転ポンプ）である。

循環ポンプ７はコントローラ１５で動作を制御可能である。循環ポンプ７の動作開始時間、動作終了時間、動作期間、休止期間、動作日などを任意に設定できる。

貯水タンク８は、水を貯水するための容器である。貯水タンク８の容量、形状、材質等は任意である。

管路１１、管路１２は、管内に螺旋突条の無い、通常の管路である。なお、管路１１、管路１２として、螺旋突条５付きの管状体２を用いてもよい。

次に、土壌微生物活性化装置１ａの動作について説明する。

先ず、貯水タンク８に水を入れる。水は、水道水、農業用水、河川の水など任意の水を使用できる。続いて、コントローラ１５を操作して、循環ポンプ７の動作を開始させる。

循環ポンプ７が作動すると、貯水タンク８内の水が管路１１を通って循環ポンプ７の吸入口７１に吸い込まれ、送出口７２から送出される。循環ポンプ７から送出された水は、管路１２を通り、管状体２の一端から管状体２に入り、管状体２を通って、他端から貯水タンク８内に処理水が放出される。循環ポンプ７が作動している間、水はこの循環路を循環し続ける。

水が循環することで、水（処理水）は管状体２を何回も通る。このため、１回だけ通る場合に比べて、管状体２（土壌微生物活性化装置１）の影響が大きくなる。水が管状体２を通る回数が多くなるほど、管状体２の影響はさらに大きくなる。管状体２を通る回数が増えるほど、処理水はより好ましいものになる。

貯水タンク８内の処理水を土壌に与えることで、土壌微生物を活性化させることができる。

次に、本発明を適用するさらに別の土壌微生物活性化装置１ｂについて説明する。なお、既に説明した構成と同様の構成については同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

図４に、土壌微生物活性化装置１ｂを示す。土壌微生物活性化装置１ｂは、水を循環させる循環路の経路内に、螺旋突条５を有する管状体２（土壌微生物活性化装置１）、循環ポンプ７及び貯水タンク８が設けられているものである。さらに、土壌微生物活性化装置１ｂは、管状体２が、コイル状又はつづら折り状の形状で設けられているものである。さらに、土壌微生物活性化装置１ｂは、管状体２の中を通る水が高所から低所に向かって流れるように、管状体２が配置されているものである。さらに、土壌微生物活性化装置１ｂは、管状体２が貯水タンク８内に設けられているものである。さらに、土壌微生物活性化装置１ｂは、管状体２が、容器２３内に設けられているものである。以下、具体的に説明する。

容器２３は、貯水タンク８とは別のものであり、内部に管状体２及び処理水の入る空間を有する容器である。容器２３は、一例として、上部側に開口部を有する容器であり、例えばバケツのような有底筒状の容器である。この容器２３の筒状の内壁に沿わせるように、コイル状の形状に巻かれた管状体２（土壌微生物活性化装置１）が設けられている。コイル状の管状体２の一端Ａは容器２３の上部に位置し、他端Ｂは容器２３の下部（底）に位置するように配置されている。管状体２の一端Ａは、循環ポンプ７の送出口７２の下流側に接続されている。管状体２の他端Ｂは、開放端になっている。

管状体２を貯水タンク８内に配置することで、装置の全体的な大きさをコンパクトにすることができる。

貯水タンク８には、処理水を取り出しやすくするために、貯水タンク８の下部に出力管３１が設けられている。出力管３１は管路である。出力管３１の途中に、開閉バルブ３２が設けられている。

次に、土壌微生物活性化装置１ｂの動作について説明する。

貯水タンク８に入れられた水は、循環ポンプ７が作動すると、既に説明した土壌微生物活性化装置１ａと同様に、循環ポンプ７、管路１２、螺旋突条５を有する管状体２、貯水タンク８、管路１１、循環ポンプ７の順に循環する。

管状体２（土壌微生物活性化装置１）をコイル状に巻くことで、全長を長くすることができるため、管状体２及び螺旋突条５の影響を水に多く与えることができる。コイル状の管状体２の中を通る水が高所から低所に向かって流れるように、管状体２が配置されているため、水に無理な力が加わらない。

管状体２を通った処理水は、他端Ｂから容器２３内の底側に出力される。処理水は、同図中の矢印で示されるように、容器２３の底側から上部開口を乗り越えて出て、他の貯水タンク８内の水と混ざり合い、管路１１の吸入口（一端）から吸い込まれて循環する。このため、処理水が移動する貯水タンク８内の経路が長くなるため、全体的に処理水が均一化しやすくなる。

貯水タンク８内に位置する管路１１の吸入口は、容器２３の上部開口の高さよりも低い位置（貯水タンク８の底側）に配置されていると、処理水が移動する経路が長くなるため、処理水がより均一化しやすくなり、好ましい。

処理水が十分に循環した後、開閉バルブ３２を開き、処理水を土壌に潅水することで、土壌微生物を活性化させることができる。

開閉バルブ３２として電磁バルブを用いて、開閉バルブ３２の開閉動作をコンピュータ等で制御することで、土壌に与える処理水の量を自動的に制御するようにしてもよい。例えば、所定の時間間隔で所定量の処理水を与えてもよいし、土壌の水分量が所定閾値以下になったときに水分量が規定値になるように処理水を与えるようにしてもよい。

なお、容器２３の形状は任意である。容器２３に開口部がある場合、開口部の位置は上部に限らず、側部（横）にあってもよく、下部にあってもよい。

容器２３を用いずに、コイル状の管状体２を貯水タンク８内に直接入れるように配置してもよい。この場合、貯水タンク８の内壁に沿わせて管状体２をコイル状に巻くように配置してもよい。また、微生物活性化装置１ａのように、容器２３を用いずにコイル状の管状体２を貯水タンク８の外部に配置してもよい。また、容器２３に入れた管状体２を、貯水タンク８の外部に配置して、容器２３と貯水タンク８とを管路で接続するようにしてもよい。

また、コイル状の形状の管状体２について説明したが、つづら折り状の形状の管状体２を用いてもよい。つづら折り状にすることで、管状体２の全長を長くすることができる。

［環境ＤＮＡ測定試験１］
実施例として、土壌微生物活性化装置１（図１，２参照）を試作し、この土壌微生物活性化装置１を用いて土壌微生物活性化装置１ａを試作した（図３参照）。管状体２の長さ１ｍ、管状体２の穴３の断面形状は円形、管状体２の内径Ｄ＝１５ｍｍ、管状体２の外径１９ｍｍ、螺旋突条５の高さｈ＝５．５ｍｍ、螺旋突条の幅Ｗ＝３ｍｍ、螺旋突条５のピッチＰ＝６５ｍｍである。管状体２及び螺旋突条５は軟質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）樹脂製であり、押出成形で製造することで一体的に形成した。前述したように、管状体２を硬質管２１に挿入して直立状態に保持した。

循環ポンプ７としてチューブポンプを使用した。チューブポンプとして、ツカサ電工株式会社製の型名ＰＴ－ＥＰ１－１０００－ＫＡ、２４Ｖ、吐出量１Ｌ／分（流量固定）を使用した。

比較例として、土壌微生物活性化装置１ａから管状体２（土壌微生物活性化装置１）を無くした装置を試作した。図３に示す管路１２の他端部を貯水タンク８に挿入するように配置した装置である。他の条件は土壌微生物活性化装置１ａと同様である。

土壌微生物の総量の確認試験を、一般社団法人ＳＯＦＩＸ農業推進機構（滋賀県草津市野路東１丁目１－１ 立命館大学びわこ・草津キャンパス テクノコンプレクス内）に依頼した。試験に使用する土壌は、一般社団法人ＳＯＦＩＸ農業推進機構で使用されている標準土壌を用いた。

試験方法は、実施例の土壌微生物活性化装置１ａの循環ポンプ７を稼働時間１５分、インターバル（休止期間）７５分を繰り返すように作動させ、貯水タンク８内に処理水が貯水されている状態にしておく。比較例の土壌微生物活性化装置１を有しない装置の循環ポンプを同条件で作動させ、貯水タンク８内に通常の水（以下、通常水という）が貯水されている状態にしておく。処理水、通常水どちらも、最初に貯水タンク８に入れる水は、同じ水道水を使用した。

実施例として、標準土壌２００ｇに対して、含水率２０～３０％を維持するように処理水を添加した。比較例も同様に通常水を添加した。１週間ごとに、標準土壌中に含まれる環境ＤＮＡ（ｅＤＮＡ）の量を測定した。環境ＤＮＡとは、サンプル中に含まれる生物由来のＤＮＡである。環境ＤＮＡの量が多いほど、土壌微生物の量が多いといえる。

試験開始日は、令和元年４月１日であり、実施例、比較例ともに屋内の同じ場所、同じ期間、同一環境下で試験を行った。

試験結果を図５に示す。最初は実施例、比較例ともに環境ＤＮＡはほぼ同数であった。一週間後に環境ＤＮＡは実施例、比較例いずれも増加したが、実施例の方が比較例の約２倍の量まで増加した。２～４週間後でも実施例の方が比較例の約２倍の量であった。この結果から、処理水のほうが通常水よりも土壌微生物を活性化させる作用があるといえる。一般社団法人ＳＯＦＩＸ農業推進機構では、再現性試験を実施して試験結果が正しいことを確認している。

なぜ処理水の方が通常水よりも土壌微生物を活性化できるのか、その理論は分かっていない。しかしながら、測定データは、処理水が土壌微生物を活性化できることを示している。

なお、３～４週間後の環境ＤＮＡの量が、２週間後の量よりも減少傾向にあるのは、土壌微生物が土壌中の栄養分を分解してしまい、栄養分が少なくなってしまったためと考えられる。

［コマツナ栽培試験］
実施例として処理水でコマツナの栽培試験を行った。比較例として通常水でコマツナの栽培試験を行った。栽培試験は、一般社団法人ＳＯＦＩＸ農業推進機構に依頼した。試験に使用する土壌は、一般社団法人ＳＯＦＩＸ農業推進機構で使用されている標準土壌を用いた。

実施例、比較例ともに環境ＤＮＡ測定試験と同様に、処理水、通常水を製造した。

ワグネルポット（１／５０００ａ）に実施例、比較例ともに３株ずつコマツナを定植した。含水率が３０％になるように、実施例では処理水を、比較例では通常水を、２日に１回潅水した。栽培期間は１か月とした。

図６に、試験結果を示す。実施例の方が、比較例よりも、葉の長さ、根の長さ、葉の重量、根の重量いずれも値が大きくなった。つまり、実施例の方が、比較例よりも成長が促進されているといえる。この結果は、土壌微生物が活性化したためではないかと推測される。

上記の栽培試験で栽培したコマツナの成分を測定した。測定結果を図７に示す。同図には、通常水の値を１００としたときの相対値を示している。

炭素、窒素、リン、カリウム、カルシウムは、いずれも実施例の方が比較例よりも、値が大きくなった。この結果は、土壌微生物が活性化したためではないかと推測される。

［環境ＤＮＡ測定試験２］
実施例として、螺旋突条５のピッチＰのみを変更して製造した３種、およびピッチＰと螺旋突条の高さｈを変更して製造した１種、計４種の管状体２を用いて、４種の土壌微生物活性化装置１ａを試作した。その循環ポンプ７には、チューブポンプであるウェルコ社製の型名WP3K-NF13＊24B11-WT130-BSRを使用した。このチューブポンプは、最大吐出量が８Ｌ／分の物であり、流量計を用いて５Ｌ／分に調整して使用した。連続運転で処理を行った。

４種の管状体２の螺旋突条５のピッチＰ、螺旋突条の高さｈ以外の寸法や材質等の条件は環境ＤＮＡ測定試験１と同様である。また、土壌微生物活性化装置１ａの循環ポンプ７以外の条件は、環境ＤＮＡ測定試験１と同様である。

比較例として、土壌微生物活性化装置１ａの管状体２に替えて、螺旋突条の無い管状体を用いた装置を試作した。比較例の管状体として、一般的な内面平滑の透明チューブを流用した。比較例の管状体の他の条件は管状体２と同様である。

実施例の４種の管状体２における螺旋突条５のピッチＰ、Ｐ／Ｄ、螺旋突条の高さｈ、管状空隙Ｋの直径Ｓは以下のとおりである。なお、管状体２の内径Ｄ＝１５ｍｍである。
Ｐ＝４０ｍｍ、Ｐ／Ｄ≒２．７、ｈ＝５ｍｍ、Ｓ＝５ｍｍ(Ｐ４０と表記する)
Ｐ＝７０ｍｍ、Ｐ／Ｄ≒４．７、ｈ＝５ｍｍ、Ｓ＝５ｍｍ(Ｐ７０と表記する)
Ｐ＝１５０ｍｍ、Ｐ／Ｄ＝１０、ｈ＝５ｍｍ、Ｓ＝５ｍｍ(Ｐ１５０と表記する)
Ｐ＝６５ｍｍ、Ｐ／Ｄ≒４．３、ｈ＝６．５ｍｍ、Ｓ＝２ｍｍ(Ｐ６５と表記する)
比較例を、ＴＢと表記する。
図８に、実施例に使用した管状体２の横断面図を示す。図８（ａ）は、Ｐ４０，Ｐ７０，Ｐ１５０である。図８（ｂ）は、Ｐ６５である。

処理水の製造方法は、Ｐ４０、Ｐ６５、Ｐ７０、Ｐ１５０、ＴＢの各々を用いた土壌微生物活性化装置１ａにて、試験期間中、循環ポンプ７を常時作動させて水を常時循環させ、貯水タンク８内に処理水が貯水されている状態にした。最初に貯水タンク８に入れる水は、水道水１８ｌを使用した。水は、流速５ｍ／ｍｉｎで循環させた。

処理水を土壌に与え、土壌微生物の総量の変化を確認する環境ＤＮＡ測定試験を行った。試験開始日は、令和３年２月１日であり、実施例、比較例ともに屋内の同じ場所、同じ期間、同一環境下で試験を行った。エア・コンディショナーで室温２３℃に維持した。環境ＤＮＡ測定試験２では、試験を自社で行い、環境ＤＮＡの量の測定を一般社団法人ＳＯＦＩＸ農業推進機構に依頼した。実施例４種、比較例１種の各々の試験ポットには、同じ標準土壌から取り分けた３ｋｇの標準土壌（培土）を入れた。

試験方法は、Ｐ４０、Ｐ６５、Ｐ７０、Ｐ１５０、ＴＢの各々で製造した処理水を、各々の試験ポットの標準土壌に対して含水率３０％を維持するように添加した。毎週 月、水、金曜日に試験ポットの重量を計測し、減量分の処理水をガラスシリンジで潅水した。週ごとに各試験ポットから６０ｇの試験培土をサンプリングして、環境ＤＮＡを測定した。サンプリングする際に、試験ポット内の試験培土が不用意に撹拌されないよう注意した。

試験結果を図９に示す。最初は実施例４種、比較例ともに環境ＤＮＡは同数であった。一週間後、二週間後ともに、環境ＤＮＡは、実施例の方が比較例よりも多くなった。ピッチＰ４０ｍｍ（Ｐ４０）、ピッチＰ６５ｍｍ（Ｐ６５）よりも、ピッチＰ７０ｍｍ（Ｐ７０）、ピッチＰ１５０ｍｍ（Ｐ１５０）の方が、環境ＤＮＡの増加量が大きくなった。このことから、螺旋突条５のピッチＰがある程度大きい方が、環境ＤＮＡの増加量が大きくなると考えられる。

また、Ｐ６５（ｈ＝６．５、Ｓ＝２）とＰ７０（ｈ＝５、Ｓ＝５）の比較から管状体２の中心付近の管状空隙Ｋが小さくなると環境ＤＮＡの増加が低くなると考えられる。ｈ＝ｒの場合、管状空隙Ｋは０となる。つまり、管状空隙Ｋが大きいほうが好ましいと考えられる。

１・１ａ・１ｂは土壌微生物活性化装置、２は管状体、３は穴、４は内壁、５は螺旋突条、７は循環ポンプ、８は貯水タンク、１１・１２は管路、１５はコントローラ、２１は硬質管、２３は容器、３１は出力管、３２は開閉バルブ、７１は吸入口、７２は送出口、９１は支持台、９２はクランプ、Ａは管状体２の一端、Ｂは管状体２の他端、Ｃは管状体２の穴３の中心、Ｄは管状体２の穴３の最大径、Ｆは突条基、ｈは螺旋突条の高さ、Ｋは管状空隙、Ｐは螺旋突条のピッチ、ｒは内壁４から管状体２の中心Ｃまでの距離、Ｓは管状空隙の直径、Ｔは突条先端、Ｗは螺旋突条の幅である。

前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載された土壌微生物活性化装置は、土壌微生物を活性化させる水を製造するための装置である土壌微生物活性化装置であって、水を通すための管状体の面状の内壁に、螺旋状に突設させた螺旋突条が設けられていて、水を循環させる循環路の経路内に、前記螺旋突条を有する前記管状体、循環ポンプ及び貯水タンクが設けられており、前記管状体が、コイル状又はつづら折り状の形状で設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１から４のいずれかに記載のものであり、前記管状体の中を通る水が高所から低所に向かって流れるように、前記管状体が配置されていることを特徴とする。

請求項６に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１から５のいずれかに記載のものであり、前記管状体が、前記貯水タンク内に設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１から６のいずれかに記載のものであり、前記管状体が、容器内に設けられていることを特徴とする。

請求項８に記載された土壌微生物活性化装置は、請求項１から７のいずれかに記載のものであり、前記循環ポンプは、チューブポンプ又はベーンポンプであることを特徴とする。

Claims (10)

1. 土壌微生物を活性化させる水を製造するための装置である土壌微生物活性化装置であって、水を通すための管状体の面状の内壁に、螺旋状に突設させた螺旋突条が設けられていることを特徴とする土壌微生物活性化装置。
2. 前記螺旋突条は、前記内壁から前記管状体の中心までの距離を超えない高さで前記内壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の土壌微生物活性化装置。
3. 前記螺旋突条は、前記内壁から前記管状体の中心までの距離の１／３以上の高さで前記内壁に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の土壌微生物活性化装置。
4. 前記螺旋突条のピッチＰは、前記管状体の穴の最大径Ｄに対して、２≦Ｐ／Ｄ≦２０であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の土壌微生物活性化装置。
5. 水を循環させる循環路の経路内に、前記螺旋突条を有する前記管状体、循環ポンプ及び貯水タンクが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の土壌微生物活性化装置。
6. 前記管状体の中を通る水が高所から低所に向かって流れるように、前記管状体が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の土壌微生物活性化装置。
7. 前記管状体が、コイル状又はつづら折り状の形状で設けられていることを特徴とする請求項５から６のいずれかに記載の土壌微生物活性化装置。
8. 前記管状体が、前記貯水タンク内に設けられていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の土壌微生物活性化装置。
9. 前記管状体が、容器内に設けられていることを特徴とする請求項５から８のいずれかにに記載の土壌微生物活性化装置。
10. 前記循環ポンプは、チューブポンプ又はベーンポンプであることを特徴とする請求項５から９のいずれかに記載の土壌微生物活性化装置。

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