JP3868095B2

JP3868095B2 - 石灰窒素含有組成物及びそれを用いた肥料

Info

Publication number: JP3868095B2
Application number: JP04231798A
Authority: JP
Inventors: 洋一郎古川; 慎一柳; 隆一寺崎
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH10297985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石灰窒素含有組成物及びその造粒品からなる肥料に関する。
【０００２】
石灰窒素肥料は、カルシウムシアナミドを主成分とする緩効性肥料であり、農薬効果をも有することから、長年にわたって賞用されている。しかし、石灰窒素肥料の緩効性は土壌の影響を受けやすいこと、また農薬効果は施用後１〜２日以内に発現し、発現後１週間前後薬効が継続するが、それ以上の薬効継続は困難である。このために、薬効を更に長く継続させたいという使用目的を満足できず、作業性が悪いという欠点があった。そこで、土壌等の影響を受けず、肥効、例えば硝酸化までの期間、並びに農薬効果、例えばシアナミドの徐放などの調整ができる石灰窒素肥料が望まれている。
【０００３】
【従来の技術】
従来、肥料成分の溶解性を調整して緩効性を達成するために、肥料を粒状となし、その表面に樹脂等を被覆することが知られている（特公昭６０−３０４０号公報、特公昭６０−２１９５２号公報、特公平２−２３５１５号公報参照）が、これらの対象は、いずれも尿素、硫安、硝安、塩化カリ等の肥料に関するものであり、石灰窒素肥料に関するものではない。石灰窒素肥料については、その風化防止のために、粒状としたものの表面に硫黄を被覆することが開示されているのみである（特公昭４０−２２８９６号公報）。
【０００４】
前記の硫黄で被覆された粒状石灰窒素肥料は、むしろ溶出を抑制しないように配慮して製造されているので、土壌が異なった場合、肥効を保持しつつ緩効性と農薬効果を調整することが困難である場合があり、石灰窒素肥料を造粒してその表面に熱可塑性樹脂やゴム重合体で被覆すること等の工夫、改良が更に進められている。
【０００５】
しかし、上記の方法はいずれも、石灰窒素肥料中の石灰窒素が加水分解するに際して水と接触する部分の石灰窒素の表面積を実質的に低下させることを目的としているものであり、一旦石灰窒素の加水分解が開始されると、その効果は失われて加水分解速度が上昇し、結果的には石灰窒素肥料本来の肥効を保持しつつ緩効性と農薬効果を調整することが困難な場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、上記課題の解決を図り実験的にいろいろ検討した結果、石灰窒素の加水分解速度を特定の物質の存在下で遅延させることができるという知見を得て本発明を完成させたものである。本発明の目的は、土壌等の影響を受けずに肥効と農薬効果の調整ができる石灰窒素肥料に好適な石灰窒素含有組成物及びそれが造粒された肥料を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、グルコン酸、グルコン酸塩、グルコヘプトン酸及びグルコヘプトン酸塩から選ばれた少なくとも１種からなる石灰窒素改質剤を含有してなる石灰窒素含有組成物である。この場合において、石灰窒素改質剤はグルコン酸ナトリウム又はグルコペプトン酸ナトリウムであることが好ましい。また、本発明は、本発明の石灰窒素含有組成物の造粒品からなる肥料である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
石灰窒素は、土壌等の中に含まれる水分と接触し、加水分解されて薬効のあるＨ_２ＣＮ_２(シアナミド）に至り、尿素を経て、肥効を示すＮＨ^４＋、ＮＯ^３−に変化することが知られている。前述したとおりに、土壌中で石灰窒素は加水分解を受けて前記シアナミドを放出するが、一般的には１〜２日で加水分解は終了し、生成したシアナミドは更に尿素等に加水分解してゆくので、薬効が１週間程度で終了する。石灰窒素の加水分解速度を遅延してシアナミドの発生速度を遅くし、それに続く尿素等の発生速度も遅延できるので、肥効の長期化、延長を可能とすることができる。従って、肥効と農薬効果を調整するためには、その加水分解速度を調整し、Ｈ_２ＣＮ_２、尿素、更にＮＨ^４＋やＮＯ^３−の発生する速度を調整することが本質的である。この加水分解速度を調整する方法として、従来は、例えば石灰窒素肥料を粒状となし、該粒子表面を樹脂等を用いて被覆し、土壌中の水分との接触面積を低減することで、石灰窒素肥料中の石灰窒素の溶出を調整すること等の試みがなされてきたが、必ずしも十分に目的を達成できるとは限らなかった。
【０００９】
本発明者らは、石灰窒素固体表面を特定の物質を用いて微視的オーダーで被覆することにより石灰窒素の加水分解速度を低減するという考えに基づき、実験的にいろいろ検討し、カルシウム元素と親和性の強い特定の化合物を石灰窒素と共存させながら石灰窒素の加水分解を行わせるときに、前記石灰窒素の加水分解速度を調整することができることを見いだし、本発明に至ったものである。本発明は、石灰窒素肥料中のカルシウム元素に対する石灰窒素改質剤の親和性を利用するものであり、従来の概念とは全く異なるものである。
【００１０】
本発明で用いる石灰窒素改質剤（以下、「改質剤」ともいう。）は、カルシウム元素との親和性を有していてキレート化合物や吸着分子を形成しやすく、しかもカルシウム元素を分子レベルで覆うことができるものである。具体的には、本明細書で定義された加水分解率が１２％以下を示すオキシカルボン酸、オキシカルボン酸塩、ケトカルボン酸及びケトカルボン酸塩から選ばれた少なくとも１種からなる化合物である。これらの中でも、例えばグルコン酸、グルコヘプトン酸などのオキシカルボン酸及びその塩が好ましく、特にグルコン酸ナトリウム又はグルコペプトン酸ナトリウムが最適である。塩としては、アルカリ金属、カルシウム以外のアルカリ土類金属塩等、カルシウムと親和性を有するものであればどの様な塩であっても良い。
【００１１】
一般的に入手可能な石灰窒素は、石灰窒素（ＣａＣＮ_２)を主成分とし、生石灰（ＣａＯ）、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２)、炭素（Ｃ）等の副成分が含まれ、さまざまな組成のものが知られているが、本発明においては、いずれのものも使用することができる。
【００１２】
本発明において、改質剤が、その効果を発揮させるために、石灰窒素肥料中の石灰窒素としての結合状態にないカルシウム元素に対応する量を超えて配合される必要がある。この理由は、上述したとおり、通常の石灰窒素肥料中には、生石灰や消石灰のように、石灰窒素としての結合状態にないカルシウム元素が多少とも存在するので、配合された改質剤は石灰窒素として結合しているカルシウム元素並びに石灰窒素としての結合状態にないカルシウム元素のいずれにも作用し、しかも肥料中に配合された改質剤の一部があたかも消費される現象を呈するからである。
【００１３】
本発明者らの検討によれば、改質剤は石灰窒素としての結合状態にないカルシウム元素への親和性が同程度或いはより強いため、あたかも消費される挙動を示す。即ち、石灰窒素改質剤の配合量を増加してゆくとき、石灰窒素肥料中に含まれる石灰窒素としての結合状態にないカルシウム元素の存在量に見合うまでは、その加水分解速度の遅延効果は発揮されないが、前記の量（以下、「しきい値」という。）を超えて配合されるとき、次第にその効果が強く発揮される。しきい値は、カルシウム元素との親和性との関係からか石灰窒素改質剤の種類によっても異なる。
【００１４】
しきい値は、化学反応モデルによって推定することもできる。化学反応モデルは次のように考えることができる。即ち、石灰窒素肥料について分析し、その中の全カルシウム量（ＣａＴ)を求め、また、全窒素量から計算される石灰窒素として結合しているカルシウム量（ＣａＢ)を求め、両者の差異より石灰窒素としての結合状態にないカルシウム量（ＣａＦ)を算出する。本発明では改質剤のＣ−ＣＯＯＨ（カルボキシル基）の１個が石灰窒素としての結合状態にないカルシウム原子１個に対応するものとして、ＣａＦに対応する量を計算してしきい値を求める。
【００１５】
しかし、上記モデルは対象とするカルシウム化合物と改質剤とをそれぞれ分子レベルで考えた場合であり、現実的には対象とするカルシウム化合物は固体の表面で作用するのみであること、更に石灰窒素と改質剤とが不均一に混合されることもあり、上記計算で求める方法は必ずしも精度が良くなく、しきい値の目安を与える程度にすぎない。後述の実施例に示すように実験的に求める方法が、実際的であり実用上も有益である。
【００１６】
改質剤の石灰窒素に対する配合量の下限については、用いる改質剤の種類により、また前記石灰窒素中の石灰窒素としての結合状態にないカルシウム元素の存在量により異なるが、上述のしきい値を越えて０．１重量％以上の配合割合で石灰窒素の加水分解速度を低下することができる。肥料の使用目的により石灰窒素の加水分解が完了する期間は異なることが要請されるが、改質剤の量を石灰窒素に対してしきい値を越えて０．１重量％以上の適当量配合することで、肥料の加水分解速度を制御し、前記要請に対応することができる。
【００１７】
改質剤の石灰窒素に対する配合量の上限については、特に定める必要はない。しかし、改質剤の多量の添加は、結果的に肥料中の窒素含有率の低下をもたらす。従来、石灰窒素肥料中の窒素含有率は、その品質確保の観点から、１９％以上であるとの認識があり、この考え方を維持する場合には、窒素含有率が２５重量％の石灰窒素に改質剤は約２４重量％まで添加可能となる。しかし、改質剤の添加により加水分解速度が遅くなることは、引き続いて起こるシアナミドから尿素へ、尿素からアンモニアイオンへ、更にはアンモニアイオンから硝酸イオンへと変化する速度が遅延することになるが、実用上は、降水や散水による上記化合物やイオンの流亡が抑えられ、植物等が窒素源として利用する単位土壌当たりの有効窒素分を高めることができるという効果が期待できるので、改質剤の添加量の上限は、前記の全窒素含有率に限定される必要がなく、目的や作物の種類により高めれば良い。
【００１８】
本発明の石灰窒素含有組成物を肥料用途に用いるに際して、石灰窒素を含有する肥料と改質剤とを予め混合状態とした本発明の石灰窒素組成物の形態で施用するのが一般的であるが、石灰窒素を含有する肥料と改質剤とを別々に施用することもできる。即ち、石灰窒素肥料を土壌に施用後に、その土壌への溶出が完了する以前に、本発明の改質剤を施用し土壌中で石灰窒素と接触させ、その加水分解速度を遅延調整することもできるし、逆の手順によっても良い。また、改質剤の種類、配合量が同一の石灰窒素含有組成物を肥料として複数回に渡り施用することもできる。更に、改質剤の種類と配合量を変えた複数の石灰窒素含有組成物を用意し、作物の種類、土壌の種類、或いは施用する地域の降水量等の自然環境に適合した所望の緩効性、薬効性を有する石灰窒素含有肥料として施用することもできる。
【００１９】
石灰窒素肥料は粉末のままの場合に比べて作業時に飛散しにくい等の理由から、粒状であることが望まれている。本発明の石灰窒素と改質剤とを含有する石灰窒素含有組成物は、これに水を加え乾燥することでその造粒品とすることができる。造粒時に用いる液体としては、有機溶剤を用いることもできるが、得られる造粒品の硬さ、強度が優れることから、また、作業環境面、価格面を考慮して水が好ましい。水を加えた石灰窒素組成物は、一般に練って均質度を高め、必要に応じて押し出し、型押し、或いはパン型造粒機等を用いて造粒するなどの処理を行った後、加熱、送風等の手段で乾燥することで、造粒品とすることができる。
【００２０】
石灰窒素含有組成物を水を用いて造粒するに際し、石灰窒素中に生石灰が多量に含まれる場合には、生石灰が水和（消和ともいう）する際の多量の熱発生が原因して、造粒品が粉化し崩壊してしまうことがあるので、予め水を石灰窒素に少量混合し、石灰窒素中の生石灰を消和しておくことが望ましい。本発明に係る改質剤を用いて製造された造粒品は、長期に渡って水に浸漬されてもその形状を保つことができるという利点もある。
【００２１】
なお、本発明の石灰窒素含有組成物を造粒するに際し、従来から公知の方法、例えば尿素を用いて造粒する方法、得られた造粒品の表面を樹脂等で被覆する方法等を適用することもできる。
【００２２】
【実施例】
〔実施例１、２比較例１〜１６〕
（試料の作製）いろいろな改質剤０．５ｇを（改質剤が水溶液の状態である場合は固形分換算で０．５ｇとなるようにして）乳鉢へ採取する。改質剤が粒状或いは塊状の場合には、乳棒で摺り潰し粉状化する。予め消和した粉状の石灰窒素（電気化学工業（株）製；粒径０．１ｍｍ以下）９．５ｇを乳鉢へ採取し、乳棒を用いて改質剤と解砕・混合する。更に、ペースト状となるように純水３〜５ｍｌを混合しながら練る。乳棒で５分間練り混ぜた後、シリンジに適量採取し、直径２〜３ｍｍの太さの棒状に押し出す。６０℃で２０分の条件で予備乾燥し、５〜７ｍｍ長のペレット状に切断し粒状とする。更に、１００℃で加熱し、水分を蒸発した後、デシケータ中で放冷することで石灰窒素含有組成物の造粒品を得た。また、改質剤を全く含まない石灰窒素組成物造粒品を上記と同様な手順で作製し比較例１６とした。上記で得られたいろいろの石灰窒素組成物造粒品について、以下に示す加水分解性評価試験を５日間行い、加水分解率を測定した。この結果を表１に示す。
【００２３】
＜加水分解性評価試験方法＞造粒品を約１ｇ精秤し、１２０ｍｌのスチロール瓶に採取する。純水１００ｍｌを加え蓋をし、上下を逆にする操作を数回行い内容物を撹拌する。その後室温にて所定の期間静置する。
【００２４】
＜加水分解率の測定方法＞前記水溶液を撹拌し、しばらく静置した後、上澄水を採取してケルダール法により、水中に溶出した窒素分を定量し、溶出全窒素量を求める。また、造粒品を作製するに用いた石灰窒素の全窒素含有量、配合割合から加水分解性評価試験に供した造粒品中の全窒素量を算出する。前記の溶出全窒素量と造粒品中の全窒素量から、以下の計算式により加水分解率を算出する。
加水分解率（％）＝（溶出全窒素量／造粒品中の全窒素量）×１００
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から、本発明の実施例１、２の肥料によれば、従来、石灰窒素の造粒に用いられている廃糖蜜、リグニンスルホン酸、パルプ廃液等を用いた肥料よりも、なお加水分解率が小さい、即ち石灰窒素の加水分解反応を遅延させる作用を持つものであることがわかる。
【００２７】
〔実施例３〜９〕
グルコン酸ソーダの添加率を５重量％とする変わりに０．０１〜２．０重量％としたこと以外は実施例１と同一の操作で造粒品を製造し、同一の評価を行った。この結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
〔実施例１０〜２４〕
グルコン酸ソーダの添加率を表３に示す割合としたこと以外は実施例１と同様にした造粒品を製造し、加水分解性評価試験の期間を５日、１０日、２０日、３０日として測定した。この結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】

【００３１】
【発明の効果】
本発明の石灰窒素含有組成物によれば、そのまま肥料用途に適用させて、使用目的に応じた緩効性を有する石灰窒素肥料となる。また、改質剤の種類やその配合割合をしきい値を越えて変化させることにより、前記加水分解速度を容易に制御することができるので、使用目的に応じた緩効性を有する石灰窒素肥料を容易に提供することができる。しかも、石灰窒素肥料の肥効期間や石灰窒素質肥料に特有の薬効期間を自由に設計することができる。さらには、薬効期間が調整でき、長期に渡って使用できるので、従来から知られている石灰窒素の用途、例えば、農薬、脱臭剤、腐熟促進剤、土壌改良剤用途等にも適用することができる。

Claims

グルコン酸、グルコン酸塩、グルコヘプトン酸及びグルコヘプトン酸塩から選ばれた少なくとも１種の石灰窒素改質剤を含有してなる石灰窒素含有組成物。
石灰窒素改質剤が、グルコン酸ナトリウム又はグルコペプトン酸ナトリウムである請求項１に記載の石灰窒素含有組成物。
請求項１又は２に記載の石灰窒素含有組成物の造粒品からなる肥料。