JP2804240B2 - 土壌改良剤及びその使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェノール性酸を含有
する土壌改良剤であって、特に土壌の連作障害を改良す
るのに好適な土壌改良剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】畑作物の多くは、連作すると生育不良、
収量低下、品質の悪化等の、いわゆる連作障害を起す。
このような連作障害の主たる原因は、病害虫によるもの
とされている。従来では、その対策として、薬剤（例え
ば、商品名「クロルピクリン」）による土壌消毒や化学
合成農薬の繰り返し使用という対症療法的な手段が採ら
れている。しかし、土壌消毒剤や化学合成農薬の長期連
続使用は、それらの成分物質の土壌への蓄積、大気への
拡散による環境汚染、及び作物への残留等があり、人畜
への悪影響が懸念されるところである。

【０００３】そこで、自然生態系で起る植物−微生物の
間及び植物−植物の間の有効反応を利用した環境に与え
る影響の少ない農業技術の開発が望まれている。例え
ば、ネコブセンチュウ害に対し、対抗作物としてマリー
ゴールドを作付けすることにより、センチュウ密度を低
下させる方法や、非病源性フザリウム菌接種により作物
に病害抵抗性を付与する生物防除技術等が挙げられる。
さらに、従来からの連作障害を軽減するため、陸稲など
のイネ科作物を輪作作物として導入し、３〜４年の輪作
体系のなかで作付計画を行ってきた。野菜等畑作物の輪
作作物、あるいはクリーニングクロップとして陸稲を作
付けすることは既に広く行われてきたが、その作用機作
については明らかになっていなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】前述のように、環
境や安全性について懸念の持たれている化学合成農薬に
頼らない植物病害防除システムの確立が消費者及び生産
者から望まれている。しかし、野菜の銘柄産地化や産地
間競争の展開により、単一作物の連作を余儀なくされて
いるのが実状である。そのため、土壌消毒や化学合成農
薬の多施用により、特定の作物の連作を維持せざるを得
なくなっている。既に述べた通り、陸稲等イネ科作物を
入れた数年の輪作が土壌病害等の発生を少なくし、農薬
使用量を削減させることは既に明らかとなっている。し
かし、このような輪作を行うことは、経済性、販路の維
持、産地の信頼性等の問題から、現実には困難である。

【０００５】こうした背景から、本件発明者は、輪作作
物として陸稲を作付けしたと同等の効果をもつ方法につ
いて模索した。具体的には、陸稲のもつ輪作効果のメカ
ニズムを明らかにし、その原理を応用すれば化学農薬の
使用が省略、あるいは低減できるのではないかと考え
た。本発明は、このような観点から、自然生態系の有効
反応のメカニズムを活用し、新しい作物病害防除システ
ムの開発を課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記目的を
達成するため、栽培後土壌に還元される陸稲根中の成分
を検討し、その陸稲根中に比較的多量に含まれているフ
ェノール性酸類を土壌改良剤として利用するものであ
る。さらに、この陸稲根中に含まれるフェノール性酸類
は、それらをガスクロマトグラフ質量分析計で同定する
と、ｐ−クマル酸（４−Ｈｙｄｒｏｘｙｃｉｎｎａｍｉ
ｃ ａｃｉｄ）、フェルラ酸（４−Ｈｙｄｒｏｘｙ−３
−ｍｅｔｈｏｘｙｃｉｎｎａｍｉｃ ａｃｉｄ）、バニ
リン酸（４−Ｈｙｄｒｏｘｙ−３−ｍｅｔｈｏｘｙｂｅ
ｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）、ｐ−ヒドロキシ安息香酸（４
−Ｈｙｄｒｏｘｙｂｅｎｚｏｉｃ ａｃｉｄ）であるこ
とが確認できる。

【０００７】フェノール性酸類は、水には難溶であるが
メタノール、エチルエーテル等の有機溶媒には易溶、希
アルカリ水に易溶である。また、このようなフェノール
性酸類は、市販されており、薬品販売会社を通して安定
して入手することができる。このため、市販のフェノー
ル性酸類を使用し、これを水酸化ナトリウム及び水酸化
カリウム溶液で溶解し、中和する等して使用することも
できる。

【０００８】さらに、アルカリ溶液で溶解中和したフェ
ノール性酸塩を適濃度に水で希釈して施用するほか、凍
結乾燥し、粉体化するか、ゼオライト等固形物に吸着さ
せたのち土壌に施用することが可能である。また、肥料
や農薬に混ぜて使用することもできる。このようなフェ
ノール性酸を含有する土壌改良剤を使用するときは、そ
れを土壌中に施した後或る程度の期間放置することによ
り、土壌微生物でフェノール性酸を分解させ、その後、
作物を播種または植付する。

【０００９】

【作用】従来において、フェノール性酸類は、作物にと
って有害物質と考えられており、高濃度では生育阻害を
起こすことなどから、いわゆる“忌地現象”の原因物質
と考えられてきた。このため、土壌病害の軽減や作物の
生育促進という視点からの使用例はない。しかし、後述
する実施例からも明らかなように、フェノール性酸の一
部は低濃度では作物根の伸長を促進するものや、高濃度
では土壌病原菌に対し殺菌、静菌作用のあるものもあ
る。すなわち、フェノール性酸は、それが土壌中にかん
注されることにより、土壌微生物相が改善され、土壌病
原菌密度が相対的に低下すること、土壌病原菌に対し、
直接殺菌効果および静菌作用を有すること、土壌微生物
に分解される過程の低濃度では、作物根の伸長促進効果
があることなどが認められた。しかも、フェノール性酸
は、土壌中において土壌微生物により速やかに分解され
ることから、土壌改良剤として使用することは作物の土
壌病害等の発生等を防止するのに有効である。

【００１０】ただし、フェノール性酸が土壌中に高濃度
で存在すると、作物に害作用を及ぼすことや、土壌微生
物の増殖を急激に引き起こすことなどにより、ゴボウの
発芽阻害を招くことがある。そこで、フェノール性酸を
含む土壌改良剤を土壌中に施した後、土壌中にある程度
の期間放置することで、微生物により分解させると、こ
うした弊害は起りにくくなる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について、具体的かつ
詳細に説明する。ただし、本発明は以下の具体例に限定
されるものではない。 （実施例１）陸稲根中に含まれるフェノール性酸の同定 陸稲（品種：トヨハタモチ）を２０００分の１のワグネ
ルポットに栽培し、収穫時に根に付いた土を落し、陸稲
根中のフェノール性酸を２規定水酸化ナトリウムにて抽
出し、定量した。その結果、乾燥した陸稲根１ｋｇ当り
に含まれていたフェノール性酸の重量を、その種類ごと
に表１に示した。なお、ｐ−ヒドロキシ安息香酸は痕跡
が認められた。

【００１２】

【表１】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ フェノール性酸名 ｐ−クマル酸 フェルラ酸 バニリン酸 ──────────────────────────── 含有量（ｍｇ） ２８００ １５００ ２５０ ────────────────────────────

【００１３】土壌中に残る乾燥した陸稲根量を１０アー
ルあたり３００ｋｇと仮定し、１０アール土壌還元され
るフェノール性酸量を計算すると、ｐ−クマル酸８４０
ｇ／１０ａ、フェルラ酸４５０ｇ／１０ａ、バニリン酸
７５ｇ／１０ａ、合計１３６５ｇ／１０ａとなる。

【００１４】（実施例２）ゴボウ連作障害軽減試験 ゴボウの連作障害が激しく発生する４年連作栽培畑に、
陸稲根中に多量に含まれていたｐ−クマル酸及びフェル
ラ酸の１０００ｐｐｍのアルカリ水溶液溶解中和液を、
各々１０アール当り３００リットル相当量散布し、その
後のゴボウの生育及び収量を調査した。１回処理は、ゴ
ボウ播種時のみに散布し、２回処理は、播種時とその３
０日後に各々散布した。播種９３日後のゴボウの草丈、
葉面積の生育及び収穫時の全根重、根長の収量につい
て、無処理区を１００とした指数で表した結果を図１に
示した。

【００１５】フェルラ酸で２回処理をしたものが、草
丈、葉面積の生育、全根重、根長の収量とも最も優れ、
次にｐ−クマル酸で１回処理したものの効果が高かっ
た。フェルラ酸で１回処理したもの及びｐ−クマル酸で
２回処理したものは、前記の場合に比べるとやや劣る
が、無処理の場合よりは優っており、ゴボウ連作障害軽
減効果が明らかに認められた。

【００１６】（実施例３）ゴボウ発芽障害軽減試験 ゴボウの４年連作土では、ゴボウ種子の不発芽、立枯れ
症状が発生し、欠株が多くみられた。そこで、この土壌
を採取し、１０００ｐｐｍの各フェノール性酸のアルカ
リ溶解中和塩液（以下、「フェノール性酸」とは、フェ
ノール性酸のアルカリ溶解中和塩液を指す）を、風乾土
５００ｇに対し２００ｍｌずつかん注処理した。その
後、３０℃の恒温器内に１週間静置後、ゴボウを播種
し、その発芽に及ぼす影響を調査した。その結果を表２
に示す。

【００１７】

【表２】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 使用フェノール性酸名 濃度（ｐｐｍ） 発芽率（％） ─────────────────────────────── ｐ−クマル酸 １０００ ５０ フェルラ酸 １０００ ６０ ｐ−ヒドロキシ安息香酸 １０００ １００ 無処理 −− ２０ ───────────────────────────────

【００１８】前記の結果から明かな通り、ｐ−ヒドロキ
シ安息香酸で処理した場合が、発芽率１００％と最も高
く、次いでフェルラ酸で処理した場合の発芽率６０％、
ｐ−クマル酸で処理した場合の発芽率の５０％の順に高
かった。これに対し、無処理の場合の発芽率は、２０％
であり、フェノール性酸で処理した場合に比べて明らか
に低かった。

【００１９】（実施例４）ゴボウ苗立枯れ病防除効果 前記したゴボウの不発芽や苗立枯れ病は、リゾクトニア
・ソラニ菌（Ｒｉｚｏｃｔｏｎｉａ・ｓｏｌａｎｉ）等
の病原菌に起因することが知られている。そこで、茨城
県農業試験場が分離したゴボウ苗立枯れ病原菌を黒ボク
土に接種し、これに各フェノール性酸をかん注し、ゴボ
ウの発芽および苗立枯れ病に及ぼす影響を調査した。こ
こで、１回目の発芽試験は、病原菌接種後、フェノール
性酸をかん注し、２日後にゴボウを播種したもので、２
回目の発芽試験は、１回目の発芽ゴボウを抜き取り、か
ん注から２６日後に再播種したものである。その結果を
表３に示した。

【００２０】

【表３】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 供試フェノール性酸 添加量 １回目 ２回目 （mg/kg風乾土） ────────────── 発芽率(%) 発芽率(%) 草丈(cm) 根長(cm) ─────────────────────────────────── ｐ−クマル酸 ２５０ ２０ ２０ ８．５ ２９．０ ５００ ２０ １００ ７．２ １２．４ １０００ １０ １００ ６．６ １６．０ ─────────────────────────────────── フェルラ酸 ２５０ １０ ６０ ７．７ ２０．５ ５００ ２０ ８０ ７．６ １６．２ １０００ ９０ １００ ５．９ １０．６ ─────────────────────────────────── ｐ−ヒドロキン ２５０ ６０ ４０ ７．０ １０．３ 安息香酸 ５００ １０ １００ ６．３ １４．８ １０００ ５０ １００ ６．４ １０．８ ─────────────────────────────────── 対照（菌株接種） − １０ ０ 無処理（菌株無接種） − ９０ ９０ ３．７ ２．８ ───────────────────────────────────

【００２１】菌株接種後２日目に播種した１回目の発芽
試験では、フェノール性酸による処理と発芽との間に明
瞭な関係はみとめられなかった。しかし、２回目の発芽
試験の２６日後の再播種は、菌株接種の対照が発芽率０
％に対し、ｐ−クマル酸、フェルラ酸、ｐ−ヒドロキシ
安息香酸を、何れも風乾土１ｋｇにつき５００ｍｇ以上
かん注処理した場合に発芽率が８０〜１００％と、高く
なった。このことから、フェノール性酸が土壌中に高濃
度で存在すると作物に害作用を及ぼすことや、土壌微生
物の増殖を急激に引き起こすことなどにより、ゴボウの
発芽が阻害されることが認められる。このため、フェノ
ール性酸は、施用の後土壌中にある程度の期間放置し、
微生物によって分解されることが必要なことを示してい
る。

【００２２】（実施例５）土壌中での分解 フェノール性酸類を土壌に施用し、微生物熱量計で土壌
微生物量の変化を調べると、図２に示すように速やかに
土壌微生物の増殖が起こることが確認される。このこと
は、フェノール性酸類が土壌微生物によって分解されて
いるためと考えられる。そこで、高圧蒸気滅菌土と非滅
菌土の各々風乾土５０ｇに１０ｍｇのｐ−クマル酸を添
加し、その残留量を調査した。その結果を表４に示し
た。

【００２３】

【表４】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 培養日数 ７日 １４日 ２１日 単位（ｍｇ） ────────────────────── 非滅菌土 １．２ ０ ０ 滅菌土 ９．８ ８．３ １０．０ ──────────────────────

【００２４】この結果から、非滅菌土ではｐ−クマル酸
が１週間で９０％分解したが、滅菌土ではｐ−クマル酸
の減衰が起こっていないことが分かる。この結果、ｐ−
クマル酸は土壌微生物により分解されることが明らかに
なった。また、他のフェノール性酸類も土壌中で速やか
に分解されることが確認されている。

【００２５】（実施例６）土壌微生物への影響 フェノール性酸類の作物生育促進効果や土壌病害軽減効
果の機作を明らかにするうえで、土壌微生物に及ぼす影
響を知ることは重要である。そこで、黒ボク土にフェノ
ール性酸を加え、温度２５℃で１週間培養した後、希釈
平板法で各微生物の数を計測した。その結果を各フェノ
ール性酸の種類毎に表５に示した。また、糸状菌類に占
める主要糸状菌種の数と割合を図３に示した。なお、表
中のグルコースは炭素源として対照に用いた。

【００２６】

【表５】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 微生物の種類 糸状菌数 フザリウム菌数 フザリウム率 放線菌数 全菌数 ×10³ ×10² (%) ×10⁶ ×10⁶ ─────────────────────────────────── ｐ−クマル酸 1688(35.2) 210 12.4 4 134 フェルラ酸 802(16.7) 196 24.4 4 236 ｐ-ヒト゛ロキシ安息香酸 1825(38.0) 104 5.7 4 358 バニリン酸 492(10.3) 170 34.6 4 444 グルコース 125( 2.6) 32 25.8 38 106 無処理 48( 1 ) 3 7.1 4 38 ─────────────────────────────────── フザリウム率＝フザリウム菌数／糸状菌数×100 糸状菌数の欄の（ ）内の数値：無処理に対する倍数

【００２７】フェノール性酸類は土壌糸状菌類を増殖さ
せる効果が高かった。また、増殖した糸状菌種は、ｐ−
ヒドロキシ安息酸やｐ−クマル酸で処理した場合、病原
菌の発生を抑える種類の多いペニシリウム属が８５％以
上を占め、病原菌の占める割合の多いフザリウム属は１
０％以下であった。これに対し、フェルラ酸、バニリン
酸で処理した場合は、ペニシリウム属が５０〜６０％、
フザリウム属が２０〜３０％を占め、フェノール性酸の
違いによる増殖糸状菌の特異性が認められた。このこと
は、フェノール性酸は土壌微生物相、特に土壌糸状菌相
を改変することを示している。

【００２８】（実施例７）土壌病原菌に対する抑制効果 フェノール性酸類が土壌病原菌に対し、直接に殺菌や静
菌作用を有するかを明らかにするため、次の試験を実施
した。すなわち、各フェノール性酸入りＰＤＡ培地（デ
キストロース加用ジャガイモ煎汁寒天培地）を作成し、
リゾクトニア・ソラニおよびフザリウム・オキシスポラ
ムの叢菌デイスクを径９０ｍｍのシャーレの中の培地の
中央に置床し、菌糸伸長量を調査した。その結果を、表
６に示す。

【００２９】

【表６】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ フェノール性酸 処理濃度 菌株名 Ｒ．solani Ｆ．oxysporum 菌糸伸長 同指数 菌糸伸長 同指数 （ｐｐｍ） （ｍｍ） （ｍｍ） ──────────────────────────────────── ｐ−クマル酸 100 48.4 100 52.4 98.1 1000 38.4 79.3 0 0 フェルラ酸 100 42.6 88.0 47.2 87.9 1000 27.4 56.6 36.6 68.5 ｐ−ヒドロキシ安息香酸 100 50.0 101.3 54.4 101.9 1000 50.7 101.4 54.2 101.5 バニリン酸 100 48.8 101.8 54.4 101.9 1000 48.6 100.4 46.6 87.3 無処理 − 48.4 100 53.4 100 ────────────────────────────────────

【００３０】この結果から、リゾクトニア・ソラニに対
し殺菌作用を有し、フザリウム・オキシスポラムに対
し、１０００ｐｐｍのｐ−クマル酸が殺菌作用を有する
ことが認められた。また、フェルラ酸はリゾクトニア・
ソラニ並びに、フザリウム・オキシスポラムに対し、菌
糸伸長を抑制する効果が認められた。

【００３１】（実施例８）作物根の伸長促進並びに阻害
効果 各フェノール性酸が作物に及ぼす影響を明らかにするた
め、次の試験を実施した。直径４ｃｍ、高さ３０ｃｍの
大形ガラスチューブに濃度を変えた各フェノール性酸と
１％の素寒天とを加え、高圧蒸気滅菌器で殺菌し、放冷
後に陸稲種子とゴボウ種子とをこのフェノール性酸入り
の寒天上に置き、温度２５℃の人工気象室内で無菌的に
２週間生育させ、根の伸長を調査した。その結果、１０
粒平均の根長について、無処理の場合の陸稲根長９．６
ｃｍ、ゴボウ根長５．６ｃｍを各々１００とする指数で
表７に示した。

【００３２】

【表７】 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ フェノール性酸名 作物名 濃度（ｐｐｍ） ２５ ５０ １００ ２００ ───────────────────────────────── ｐ−クマル酸 陸 稲 １００ １０６ ６３ ０ ゴボウ ８５ ９０ ８４ ０ フェルラ酸 陸 稲 １１４ １１４ ６３ ０ ゴボウ １３４ １２４ ７３ ０ ｐ−ヒドロキシ 陸 稲 １１２ １０２ ９６ ７８ 安息香酸 ゴボウ １５７ １１５ ９０ ６２ バニリン酸 陸 稲 １０７ ９５ １００ ８０ ゴボウ １０１ ９８ ９８ ５４ ─────────────────────────────────

【００３３】各種フェノール性酸とも、濃度２００ｐｐ
ｍの処理で陸稲、ゴボウとも強い根長阻害効果が認めら
れたが、濃度５０ｐｐｍ以下では、フェノール性酸の多
くは、むしろ根の伸長促進効果が認められた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明した通り、野菜等の連作障害軽
減のために陸稲輪作を行った場合、その連作障害軽減の
作用機作は、陸稲根中のフェノール性酸が土壌中に発現
することによりなされることが明かになった。そして、
このフェノール性酸を土壌中に適用することで、土壌微
生物相が改善され、土壌病原菌密度が相対的に低下する
こと、土壌病原菌に対し、直接殺菌効果および静菌作用
を有すること、土壌微生物に分解される過程の低濃度で
は、作物根の伸長促進効果があることなどが認められ
た。

【００３５】本発明による土壌改良剤は、この自然生態
系内の有効反応の機作を有効に活用するものであって、
市販されており、市場で安定して入手可能な各種フェノ
ール性酸のアルカリ溶解中和液を土壌に施用すること
で、陸稲輪作と同様の効果を奏することを可能とするも
のである。これにより、無農薬、あるいは省農薬による
作物生産を可能にし、人の健康は勿論、自然生態系や環
境保全に役立つ。このように、本発明は、環境保全型農
業が求められている現代の技術的要請に適合するもので
あり、また、自然生態系内の有効反応の原理を活用し
た、新しい植物病害防除システムに途を拓くものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴボウの連作栽培畑にｐ−クマル酸及びフェル
ラ酸のアルカリ水溶液溶解中和液を散布し、播種したゴ
ボウの草丈、葉面積の生育及び収穫時の全根重、根長の
収量を無処理区に対する指数で表したグラフである。

【図２】フェノール性酸類を土壌に施用し、その後の土
壌微生物量の変化を示すグラフである。

【図３】黒ボク土にフェノール性酸を加えて培養した後
の糸状菌類に占める主要糸状菌種の数と割合を示すグラ
フである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｃ０９Ｋ 101:00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陸稲根中に存在するフェノール性酸を含
   有することを特徴とする連作障害改良用土壌改良剤。
2. 【請求項２】 フェノール性酸が水酸化ナトリウム及び
   水酸化カリウムの溶液で溶解され、中和されていること
   を特徴とする請求項１に記載の連作障害改良用土壌改良
   剤。
3. 【請求項３】 フェノール性酸がｐ−クマル酸、フェル
   ラ酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸及びバニリン酸から選択
   された１種以上であることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の連作障害改良用土壌改良剤。
4. 【請求項４】 フェノール性酸が乾燥され、粉末化され
   ていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の
   連作障害改良用土壌改良剤。
5. 【請求項５】 フェノール性酸が固形物に吸着、保持さ
   れていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載
   の連作障害改良用土壌改良剤。
6. 【請求項６】 フェノール性酸が農薬または肥料に添加
   されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記
   載の連作障害改良用土壌改良剤。
7. 【請求項７】 前記請求項１〜６の何れかのフェノール
   性酸を含有する連作障害改良用土壌改良剤を土壌中に施
   した後、作物の土壌への適用の前に放置することによ
   り、土壌微生物でフェノール性酸を分解させることを特
   徴とする連作障害改良用土壌改良剤の使用方法。