JP5067520B2 - 土壌の硝化抑制方法 - Google Patents
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Description
本発明の硝化抑制方法で使用する化合物は、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、及びリノール酸メチルの何れか1種または2種以上の混合物である。
上記リノール酸(C17H31COOH)、α−リノレン酸(C17H29COOH)、γ−リノレン酸(C17H28COOH)、及びリノール酸メチル(C17H31COOCH3 )の各化学構造式を、下記の化学式(1)〜(4)に示す。
式(1)
CH3 (CH2 )4 CH=CHCH2 CH=CH(CH2 )7 COOH
式(2)
CH3 CH2 CH=CHCH2 CH=CHCH2 CH=CH(CH2 )7 COOH
式(3)
CH3 (CH2 )4 CH=CHCH2 CH=CHCH2 CH=(CH2 )4 COOH
式(4)
CH3 (CH2 )4 CH=CHCH2 CH=CH(CH2 )7 COOCH3
ここで、肥料としては、無機肥料や有機肥料が挙げられ、これらの混合肥料でもよい。このような無機肥料としては、尿素、硫安、塩安などの窒素質肥料、過リン酸石灰などのリン酸肥料、硫酸カリウム、塩化カリウムなどのカリ肥料を用いることができる。また、有機肥料としては、骨粉、たい肥などを用いることができる。肥料に添加する含有量は、0.1〜1重量%程度である。1重量%で十分に硝化抑制ができるので、これ以上の添加をする必要はない。逆に、0.1重量%以下では、硝化抑制の効果が小さく好ましくない。
実施例1として、クリーピングシグナルグラスからの硝化抑制作用物質の抽出を行なった。
最初に、凍結乾燥させたクリーピングシグナルグラス植物体の地上部100gを、2000cm3 の80%メタノールと共に均一化し、3時間室温で浸漬し、メタノール抽出液を得た。
次に、メタノール抽出液を、ロータリーエバポレータを用いて濃縮した。この濃縮液を、ジエチルエーテル:水=5:2により分配した。活性はジエチルエーテル層に検出された。ジエチルエーテル層を濃縮し、少量のメタノールに溶解させ、これを逆相カラムクロマトグラフィー(和光純薬工業製、Wakogel40C18)により分画し、活性画分を得た。この活性画分を、カラム(東ソー社製、TSKgel Super ODS)を接続した高速液体クロマトグラフィーにより更に分画した。最終的に2つの活性物質を精製した。
アマニ油1リットル(1000cm3 )に、0.1%の水酸化ナトリウムを適量加熱しながら加え、加水分解した後、塩酸により中和し、水と分離した油分を得た。この油分を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等により精製し、リノール酸を製造した。
アマニ油1リットルに、0.1%の水酸化ナトリウムを適量加熱しながら加え、加水分解した後、塩酸により中和し、水と分離した油分を得た。この油分を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等により精製し、α−リノレン酸を製造した。
サクラソウ種子から圧搾して得られた油0.1リットルに、0.1%の水酸化ナトリウムを適量加熱しながら加え、加水分解した後、塩酸により中和し、水と分離した油分を得た。この油分を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等により精製し、γ−リノレン酸を製造した。
アマニ油1リットルへ0.2リットルのメタノールを加えたものに、0.1%の水酸化ナトリウムを適量加熱しながら加え、加水分解した後、塩酸により中和し、水と分離した油分を得た。この油分を、シリカゲルカラムクロマトグラフィー等により精製し、リノール酸メチルを製造した。
脂肪酸の比較例として、市販のステアリン酸(比較例1)、オレイン酸(比較例2)、バクセン酸(比較例3)、アラキドン酸(比較例4)を用意した。
また、脂肪酸メチルエステル又は脂肪酸エチルエステル(以下、適宜、脂肪酸メエステルと呼ぶ)として、何れも市販の、オレイン酸メチル(比較例5)、α−リノレン酸メチル(比較例6)、リノール酸エチル(比較例7)を用意した。
測定は、試験管内の硝化細菌を用いて行った。最初に、測定に用いた硝化細菌の懸濁液の調製について説明する。
細菌由来のルシフェラーゼ遺伝子(luxAB )を導入した硝化細菌(Nitrosomonas europaea IFO14298 、非特許文献4参照)を、カナマイシン25mg/1000cm3 を含むP培地中で、30℃において好気的に7〜9日間培養し、洗浄後、新鮮なP培地に懸濁して、硝化細菌懸濁液を調製した。この硝化細菌懸濁液は、実験前に30分以上暗所に静置した。
ここで、P培地の組成は、(NH4 )2 SO4 2.5g、KH2 PO4 0.7g、Na2 HPO4 13.5g、NaHCO3 0.5g、MgSO4 −7H2 O100mg、CaCl2 −2H2 O5mg、Fe−EDTA1mg、水1000cm3 からなり、そのpHは8.0であった。
図から明らかなように、脂肪酸として、実施例1及び2のリノール酸、実施例1及び3のα−リノレン酸、及び実施例4のγ−リノレン酸の硝化抑制率は95%であることが分かった。脂肪酸エステルとして、実施例5のリノール酸メチルの硝化抑制率は95%であることが分かった。
実施例に対して、比較例1〜4の脂肪酸であるステアリン酸、オレイン酸、バクセン酸、アラキドン酸及び脂肪酸エステルである比較例5〜7のオレイン酸メチル、α−リノレン酸メチル、リノール酸エチルの何れも、硝化反応を抑制しないことが判明した。
図から明らかなように、実施例1及び2のリノール酸の硝化抑制率は、リノール酸濃度を8ppm,12ppm,16ppm,20ppmと変化させたときに、それぞれ、40%,65%,90%,95%となることが分かった。
実施例1及び3のα−リノレン酸の硝化抑制率は、α−リノレン酸濃度を8ppm,12ppm,16ppm,20ppmと変化させたときに、それぞれ、40%,80%,90%,95%となることが分かった。
実施例4のγ−リノレン酸の硝化抑制率は、γ−リノレン酸の濃度を8ppm,12ppm,16ppm,20ppmと変化させたときに、それぞれ、30%,72%,90%,95%となることが分かった。
実施例5のリノール酸メチルの硝化抑制率は、リノール酸メチル濃度を8ppm,12ppm,16ppm,20ppmと変化させたときに、それぞれ、80%,90%,92%,95%となることが分かった。
上記結果から、実施例のリノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸及びリノール酸メチルの何れの物質も、その濃度が上昇すると共に、硝化抑制率が増加することが判明した。そして、各物質の硝化抑制率が80%となる濃度(以下、適宜に、80%抑制濃度と呼ぶ)は、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸及びリノール酸メチルにおいて、それぞれ、約16、12、約16、8ppmであった。これから、80%抑制濃度は、リノール酸、γ−リノレン酸、α−リノレン酸、リノール酸メチルの順に低下し、リノール酸メチルが最も低い濃度となることが判明した。
これにより、実施例1〜5の硝化抑制剤における80%抑制濃度は、ニトラピリンに匹敵し、ジシアンジアミドよりも、はるかに低濃度でも十分な硝化作用が得られることが判明した。実施例のこれら脂肪酸及び脂肪酸エステルによる硝化細菌の硝化反応を阻害するという事実は、新規の知見である。
黒ボク土は、茨城県つくば市八幡台にある独立行政法人国際農林水産業研究センター試験圃場の深さ0〜15cmの表土から採取し、粘土54.8%、シルト26.3%、砂18.9%より構成され、全炭素含量は30g/kg、全窒素含量は2.64g/kgであった。この黒ボク土を風乾して、2mmのふるいを用いて均一にして、乾燥した黒ボク土(以下、適宜、乾土と呼ぶ)とした。
乾土あたりの窒素添加量が200ppmである硫酸アンモニウムと、乾土あたりの添加量が1000ppmのリノール酸メチルと、を乳鉢を用いて、均一に乾土と混ぜ合わせて、実施例6の肥料を得た。
硝化抑制剤を添加しない以外は、実施例1と同様にして比較例8の肥料を得た。
測定は、実施例6〜8及び比較例8の肥料を、ガラス容器中に入れ、針穴を開けた樹脂製のフィルム、例えばパラフィルム(商品名)で蓋をして、恒温恒湿装置に設置した。そして、温度が20℃、肥料の土壌孔隙の水分飽和度が60%となるように制御した。
一定時間後に、肥料2gを取り出し、20cm3 の2M(モル)塩化カリウムを加え、2時間振とうし、肥料中の硝酸を抽出し、ろ過した。このろ液に含まれる硝酸イオンを自動イオン分析装置(Brant+Luebbe社製、型番AAII)により定量した。
図から明らかなように、実施例6のリノール酸メチルを1000ppm含む肥料においては、30日後及び60日後の硝酸濃度は、何れも10ppmNであった。ここで、ppmNは、土壌中の窒素含有量である。
実施例7のα−リノレン酸を1000ppm含む肥料においては、30日後及び60日後の硝酸濃度は、それぞれ、18ppmN,16ppmNであった。
実施例8のリノール酸を1000ppm含む肥料においては、30日後及び60日後の硝酸濃度は、それぞれ、19ppmN,62ppmNであった。
これに対して、比較例8の硝化抑制剤を添加していない肥料の場合には、30日後及び60日後の硝酸濃度は、それぞれ、101ppmN,209ppmNとなった。この比較例8の30日後の硝酸濃度は、実施例6〜8の硝化抑制剤を含む肥料の硝酸濃度の数倍から10倍の大きい値である。さらに、比較例の60日後の硝酸濃度は30日後の硝酸濃度の約2倍となり、保管日数に比例して増加した。
これから、実施例6〜8の肥料における硝化抑制効果が顕著であることが判明し、特に、リノール酸メチルは土壌中でも効果的に硝化を抑制した。
Claims (1)
- リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、及びリノール酸メチルの何れか1種または2種以上の混合物を主成分とし、土壌の硝化を抑制することを特徴とする、硝化抑制方法。
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