JP3507964B2 - 緩効化肥料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、施肥後、長期間に亘っ
て肥効が持続する緩効化肥料に関する。

【０００２】

【従来の技術】化成肥料の過剰施肥が、本来の土壌条件
である微生物や温度あるいは物理的、化学的諸条件を変
化させ、農作物の成育や品質に影響を与えるため、近年
では昔から良く使われていたナタネ粕、大豆粕、魚粕等
の天然の有機質肥料が見直されている。一般的に、化成
肥料は肥効の持続期間が短いため過剰な施肥が行われて
いるが、これらの有機質肥料も土中での初期分解が比較
的速いため、長期間の肥効維持が困難である。また、肥
効の長期化を図って一度に多量の施肥をすると、肥料の
分解によって発生する過剰のアンモニアガスあるいは炭
酸ガスにより作物の成育に障害を与えることになる。従
って、有機質肥料を使用する際には、一回の作物育成に
も少量づつ数回施肥する必要があり、煩雑かつ非効率で
ある。

【０００３】一方、尿素などの化成窒素肥料も水溶性で
あるため、施肥した土中に長く留ることがなく、分解も
速いので肥効期間が短い。その改良策として、尿素をホ
ルムアルデヒドと反応させたメチレン尿素（通称 ユリ
アホルム）あるいは、これと有機物質とを混合した有機
質含有肥料が緩効化肥料として実用化されている。しか
し、長期の肥効持続となると、その緩効性が尿素のメチ
レン結合のみに依存しているため、対象とする作物によ
っては充分な緩効性を与えていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記既存肥
料の問題点を克服し、無機質肥料と有機質肥料双方に同
時に耐水性と徐分解性を付与し、総合的に長期間肥効を
持続し得る緩効化肥料を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、（１）尿素
とホルムアルデヒドとを特殊な条件下で反応させて合成
した環状化合物含有樹脂液を無機質肥料に適用すると施
肥後の肥料の分解速度あるいは溶解速度が低下し肥効が
持続すること、（２）有機質肥料に適用すると、前記環
状化合物を合成する際に反応液中に副生するかあるいは
不純物として残るメチロール尿素及び遊離ホルムアルデ
ヒドが、有機質肥料原料中の蛋白質やその蛋白質が土中
で分解する過程で生成するアミノ酸及びアンモニアと反
応し、有機質原料を耐水化し又徐分解性に変性させ得る
ことを見いだし、本発明を完成させた。

【０００６】すなわち、本発明は、尿素とホルムアルデ
ヒドから合成される環状化合物（以下単に環状化合物と
いう）を含むことを特徴とする緩効化肥料に関するもの
であり、更には、この環状化合物が、ホルムアルデヒド
と尿素をホルムアルデヒド（Ｆ）／尿素（Ｕ）のモル比
がＦ／Ｕ＝２．０〜４．０、ｐＨ２．５以下で加熱反応
させて合成されるものであることを特徴とする緩効化肥
料である。

【０００７】古くから使用されているユリアホルムは、
ホルムアルデヒドと尿素をホルムアルデヒド／尿素のモ
ル比を０．５前後として、まず中性ないしは弱アルカリ
性で反応させてメチロール尿素を誘導し、次に弱酸性下
でメチレン尿素を生成させたものである。このメチレン
尿素は耐水性があり、土中に長く留り、次第に加水分解
を受けて尿素へ戻るので緩効性である。

【０００８】しかしながら、本発明のメチレン尿素は、
このユリアホルムの製造方法とは全く異なる方法によっ
て得られるものである。すなわち、ホルムアルデヒドと
尿素をホルムアルデヒド／尿素のモル比がＦ／Ｕ＝２．
０〜４．０の範囲で混合し、次に、ｐＨ２．５以下の強
酸性で加熱反応させると、生成される尿素・ホルムアル
デヒド樹脂水溶液中に目的とする環状化合物が生成す
る。次にこの水溶液をアルカリで中和し、反応を停止さ
せる。溶液中の環状化合物はＮＭＲ及びＩＲによる分析
の結果、次式（Ｉ）で表されるメチロール尿素２分子か
ら誘導されたウロン化合物であると推定される。

【化１】 （式中、Ｒ₁ 及びＲ₂ は同一又は異なって水素原子又は
尿素残基を示す。）

【０００９】上記の反応において、ｐＨが３．５以上に
なるとメチレン架橋反応が優先し、環状化合物の生成が
困難となる。上記方法で合成された環状化合物を含む溶
液には、メチロール尿素、メチレン尿素及び遊離ホルム
アルデヒドが含まれる。

【００１０】また、本発明は、ホルムアルデヒドと尿素
をホルムアルデヒド／尿素のモル比がＦ／Ｕ＝２．０〜
４．０、ｐＨ２．５以下で加熱反応させて環状化合物を
合成した後に、最終モル比（Ｆ／Ｕ）が、０．５＜Ｆ／
Ｕ＜１．０となるように、尿素を添加混合してなる液状
物を、肥料の有機質原料及び／又は無機質原料に混合又
は塗布し、更に縮合反応を進めて固形化することを特徴
とする緩効化肥料に関するものである。上記の本発明に
おいては、合成した環状化合物を含む溶液に適当量の尿
素を更に添加することが望ましい。この追加の尿素は遊
離ホルムアルデヒドを付加し、メチロール尿素を生成す
る。メチロール尿素は次工程で、有機質原料中の蛋白質
あるいはアミノ酸との反応性が高いので有用である。た
だし、最終のＦ／Ｕモル比は０．５＜Ｆ／Ｕ＜１．０の
範囲内にあることが望ましい。０．５以下では肥料の造
形性に難があり製品の形崩れが起きやすく、１．０以上
では分解が遅過ぎて却って肥効を低下させ、また、ホル
マリン臭が強く作業環境を悪化させることがある。

【００１１】有機質原料としては、ナタネ粕、大豆粕、
魚粕、トウモロコシ蛋白など食品工業から出る蛋白質を
多く含むものが望ましい。蛋白質は施肥後に分解して窒
素肥料となるからである。蛋白質は複数のアミノ酸から
なる巨大分子であるが、分子中にアミノ基を持ち、これ
がメチロール尿素と反応し、分子間にメチレン結合を生
成し、蛋白質の分解を抑制するものと認められる。メチ
ロール尿素と蛋白質の反応は、弱酸性下で加熱によるこ
とが望ましい。なんとなれば、この条件下では、蛋白質
と反応しない余分なメチロール尿素はメチレン尿素とな
り尿素肥料そのものの遅効性を与えるからである。一
方、無機原料としては、一般的にリン酸質原料およびカ
リウム原料が望ましい。

【００１２】本発明の肥料が施肥後、長期に亘って肥効
を持続し得る理由は、以下の様に推定される。有機質含
有肥料では、環状化合物が、肥料中のメチレン尿素ある
いは尿素と蛋白質の間のメチレン結合にマトリックス状
に結合しているものと考えられる。土中ではメチレン結
合が加水分解により切断され分解されるが、その加水分
解には分解し難い部分、し易い部分があり均一ではな
い。特に、環状化合物は化学構造的に安定であるので分
解が遅い。この様に分解が一様でないことが、いつまで
も肥効を持続させる原因である。メチレン結合の他に有
機質中の蛋白質の微生物による分解は、メチレン結合の
分解により生ずるメチロール基あるいは遊離のホルムア
ルデヒドによっても抑制される。蛋白質は、まずアミノ
酸に、次にアンモニアに分解されるが、メチロール基あ
るいは遊離のホルムアルデヒドはアミノ酸やアンモニア
等と非常に反応し易いので、分解して肥効を発現するの
と反応して固定されるのが同時に進行し、その結果、長
時間の肥効が維持されるものと推定される。しかも、こ
のような分解過程ではアンモニアの一時に集中した発生
がないので、アンモニアガスによる作物障害は起こらな
い。

【００１３】無機質含有肥料では、混合または塗布した
本発明の液状樹脂が、その表面を被覆または浸透した後
に硬化するので、製造した固形肥料が崩壊し難く、ま
た、主要成分の流出が緩慢であるため、長期間にわたっ
て肥効が持続する。有機質肥料と無機質肥料との混合物
に、本発明を適用すると上記の効果が合わせて生じ、相
乗効果により更に優れた肥効の持続が認められる。本発
明の緩効化効果は、前記環状化合物を含むことによって
得られるが、肥料原料への適用に際しては、環状化合物
を含む樹脂溶液として、又は更に尿素を添加した液状物
として使用するのが有利である。これらの樹脂溶液及び
液状物は、肥料を造粒又は成形する際にバインダー溶液
として又はバインダー溶液とも常法にしたがって肥料原
料に添加してもよく、また、造粒又は成形された肥料に
噴霧含浸させるとか、適当な塗布剤とともに塗布しても
よい。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明の主
旨はもとよりこれに限定されるものではない。

【００１５】実施例 尿素６００ｇと３７％ホルマリン２０００ｇを混合し、
ｐＨを８．０に調整した後、８５℃に昇温した。次に、
２０％ギ酸を添加してｐＨを２．５に調整し、そのまま
３０分反応させた後、２５％苛性ソーダを添加して中和
した。４０℃に冷却後、尿素１０００ｇを添加溶解させ
て、本発明の環状化合物を含有するユリア・ホルムアル
デヒド縮合物の水溶液を得た。この水溶液中に、ウロン
環を含む環状化合物が存在していることを¹³Ｃ−ＮＭＲ
によって確認した。得られた水溶液２００ｇと有機質原
料としてナタネ粕４００ｇ、魚粕１００ｇ、大豆粕１０
０ｇ、及び無機質原料として硫酸カリウム１００ｇ、過
リン酸石灰５０ｇを混合して、造粒機で９０℃に加温し
ながら粒状肥料を作成した。

【００１６】比較例１ 尿素６００ｇと３７％ホルマリン５００ｇを混合し、ｐ
Ｈを８．０に調整した後、８５℃に昇温した。６０分間
攪拌した後、１０％シュウ酸を添加してｐＨを５．５に
調整し、そのまま９０分反応させた後、２５％苛性ソー
ダを添加して中和した。中和後の生成液を１００℃で水
分が無くなるまで乾燥し、ユリアホルムを得た。このユ
リアホルムを水に溶解させて¹³Ｃ−ＮＭＲにより分析し
たが、環状化合物の存在は認められなかった。得られた
ユリアホルム１６０ｇとナタネ粕４００ｇ、魚粕１００
ｇ、大豆粕２００ｇ、硫酸カリウム１００ｇ、過りん酸
石灰を混合し、粘結剤として少量の澱粉と水を添加し、
造粒機で８０℃に加温しながら造粒して粒状肥料を作
成した。

【００１７】比較例２ 尿素１００ｇと水５０ｇを混合し、さらにナタネ粕４０
０ｇ、魚粕１００ｇ、大豆粕２００ｇ、硫酸カリウム１
００ｇ、過りん酸石灰を混合し、粘結剤として少量の澱
粉を添加した後、造粒機で８０℃に加温しながら造粒し
て粒状肥料を作成した。こうして得られた粒状肥料
〜を無機化試験に供した。

【００１８】無機化試験 上記実施例及び比較例で得た粒状肥料〜を、それぞ
れ、乾燥土１Ｋｇに対し窒素量が０．５ｇとなる割合
で、土壌５０ｇ（土壌は施肥していない畑土を使用）に
混合し、このサンプル土壌を２００ｍｌのポリビン（ポ
リエチレン容器）に入れ、最大容水量の５０％になる様
に水を加え、蓋をした後に３０℃にて静置した。所定時
間毎に各粒状肥料を含む土壌を全量１リットルのポリビ
ンに移し、１０％ＫＣｌ水溶液５００ｍｌを加え、３０
分間震盪した後水溶液を分離し、得られた濾液５０ｍｌ
を水蒸気蒸留法でアンモニア態窒素（ＡＮ）と硝酸態窒
素（ＮＮ）の量を分析し、無機化率を算出した。無機化
率は次式により求めた。結果を表１に示す。

【数１】 上記式において：Ａはサンプル土壌中のＡＮ＋ＮＮ量 Ｂはブランク土壌中のＡＮ＋ＮＮ量

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】本発明の環状化合物を含有する樹脂液又
は液状物と有機質肥料原料及び／又は無機質肥料原料と
からなる肥料は、耐水性と分解性のバランスがとれ、長
期間に亘って肥効を維持し得る。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルムアルデヒドと尿素をホルムアルデ
   ヒド（Ｆ）／尿素（Ｕ）のモル比がＦ／Ｕ＝２．０〜
   ４．０、ｐＨ２．５以下で加熱反応させ、合成してなる
   ウロン化合物を含むことを特徴とする緩効化肥料。
2. 【請求項２】 ホルムアルデヒドと尿素をホルムアルデ
   ヒド（Ｆ）／尿素（Ｕ）のモル比がＦ／Ｕ＝２．０〜
   ４．０、ｐＨ２．５以下で加熱反応させてウロン化合物
   を合成した後に、最終モル比（ Ｆ／Ｕ ） が０．５＜
   Ｆ／Ｕ＜１．０となるように、尿素を添加混合してなる
   液状物を、有機質原料及び／又は無機質原料に混合又は
   塗布し、更に縮合反応を進めて固形化することを特徴と
   する請求項１に記載の緩効化肥料。