JP5727142B2 - 緩効性肥料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、農業や園芸で使用される肥料に関するもので、さらに詳細には、水中や土壌中への肥料成分の溶出速度が制御可能な緩効性肥料の製造方法に関するものである。

農業とは、土壌から肥料成分を吸収して生育した植物を収奪して利用する行為であるため、減少した窒素、リン酸、加里や微量要素と言われるマグネシウム・マンガン・ホウ素・鉄・亜鉛・銅・モリブデン等の肥料を土壌に補給しなければ、持続可能な農業は不可能であり、肥料はこの補給の目的で使用されるものである。農業生産に欠かせない化成肥料は、水への溶解が早く、速効性肥料と呼ばれている。しかし、植物の根が肥料成分を吸収する速度は遅いので、根に吸収される量より雨などに流されるほうがより多いのが現状である。流亡した肥料成分が水系に蓄積し、環境を汚染するという問題があり、化成肥料の使用には環境への配慮が必要である。

また、世界全体の人口はまだ増え続けており、食糧増産の意味で、農業生産に貢献できる化成肥料の使用はこれからも継続されると考えられる。しかし、肥料の利用効率の低さは問題であり、環境問題もあり、さらに近年の石油資源の枯渇から農産物を利用したバイオ燃料が注目され、農業生産物や肥料の価格が高騰しているという問題もある。

肥料の溶解度を制御した技術としては、化成肥料の粒子の表面を有機高分子膜でコーティングした被覆肥料がある（特許文献１および特許文献２参照）。しかし、これら被覆肥料は、その製造方法が複雑で、高価であるため、農業生産での大量使用にはあまり用いられず、主としてコストパフォーマンスが比較的良い園芸分野や、施肥回数の削減が可能なため労力の負荷軽減に使用されている。さらには、本来自然には存在しないコーティング用有機高分子材料が、広く土壌中に長期的に分散するという問題点もあった。

特開平８−２７７１９１号公報 特開２００６−８９３２８号公報

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもので、肥料の利用効率を上げ、かつ、従来の有機高分子被覆に依らず、製造プロセスが簡便な緩効性肥料の製造方法と、当該製造法によって製造された緩効性肥料で、生育に必要な肥料成分が供給でき、生育障害が発生せず、かつ、肥料成分の環境への流亡の無い植物の栽培方法とを提供することを目的とする。

本発明によれば、メカノケミカル反応でアモルファス化するよう、窒素、リン酸、加里や微量要素と言われるマグネシウム・マンガン・鉄・亜鉛・銅・モリブデンの内、少なくとも一種類以上の肥料成分から成る化成肥料粉末と、酸化物粉末とを硬質ボールの入ったポットとミルとを使用して混合・粉砕し、水に難溶性の反応生成物を製造することを特徴とする緩効性肥料の製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記酸化物は、アルミナ、シリカ、カオリン、または土壌中に含まれるか土壌を構成する酸化物の内、少なくとも一種類以上の酸化物であることを特徴とする緩効性肥料の製造方法が得られる。

また、本発明によれば、前記反応生成物がクエン酸溶解性であることを特徴とする緩効性肥料の製造方法が得られる。

また、本発明によれば、本発明に係る緩効性肥料の製造方法で製造された緩効性肥料を用いることを特徴とする植物の栽培方法が得られる。

化成肥料では、水への溶解が早いため肥料効率が低く環境を汚染する問題があるが、本発明により、水に難溶性で、クエン酸溶解性のため、植物の根が分泌する根酸には可溶性となり、肥料効率が上がり、環境への流亡が無く、また、従来の有機高分子被覆に依らず、製造プロセスが簡便な緩効性肥料の製造方法を提供することができるという効果が得られる。

本発明の実施の形態の緩効性肥料の製造方法の、Al₂O₃：KH₂PO₄＝３：２の時の、ミル回転速度を変化させて得られた反応生成物のＸ線回折（XRD）パターンを示すグラフである。 本発明の実施の形態の緩効性肥料の製造方法の、Al₂O₃：KH₂PO₄＝３：２の時の、ミル回転速度（Milling Speed）を変化させて、２時間混合・粉砕した反応生成物の加里（K）およびリン酸（P）の水に対する溶解度（NutrienntReleased）を示すグラフである。 本発明の実施の形態の緩効性肥料の製造方法の、リン酸カリウム（KH₂PO₄）とアルミナ（Al₂O₃）との秤量の割合（Mol ratio）を変化させた時の、ミル回転速度600rpmで２時間混合・粉砕した反応生成物の加里（K）およびリン酸（P）の水に対する溶解度（NutrienntReleased）を示すグラフである。 本発明の実施の形態の緩効性肥料の製造方法の、リン酸カリウム（KH₂PO₄）とアルミナ（Al₂O₃）との反応生成物の加里（K）およびリン酸（P）の水に対する溶解度（Nutriennt Released）の変化を示すグラフである。

本発明を実施するに当たり、出発試料として化学肥料の主成分であるカリウムやアンモニウムのリン酸塩粉末と、酸化物粉末としてアルミナやカオリンとを、ミル中で混合・粉砕操作し、固相反応の結果として得られた反応生成物の水に対する溶解度を測定した。具体的には、直径１５ｍｍの硬質ボールを７個入れた、内容量５０ｃｃの円筒型ステンレス製のポットを使用して、所定量秤量したカリウムやアンモニウムのリン酸塩粉末と酸化物粉末とを円筒型ステンレス製のポットにチャージし、遊星ボールミルにセットして混合・粉砕した。混合・粉砕の雰囲気は大気中である。粉砕時間やミルの回転速度、及びリン酸塩粉末と酸化物粉末との割合を変化させて、得られた反応生成物の水に対する溶解度を測定した。

溶解度の測定方法は、まず、１ｇの反応生成物を１００ｃｃの蒸留水に２４時間から５００時間の範囲で攪拌溶解し、溶解液をろ過する。次に、イオンクロマトグラフィーによりろ液に溶出したカリウムイオン、アンモニウムイオン、及びリン酸イオンの濃度を分析し、溶解度を算出した。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、Al₂O₃：KH₂PO₄＝３：２の時の、ミル回転速度を変化させて得られた反応生成物のＸ線回折（XRD）パターンを示す。ミル回転速度が３００rpmでは出発試料のピークが残るが、４００rpm以上になるとアモルファス相のパターンが現れる。

図２は、ミルの回転速度（Milling Speed）を変化させて、２時間混合・粉砕した反応性生物のカリウム（Ｋ）およびリン酸アニオン成分（Ｐ）の水に対する溶解度（Nutrient
Released）を示す。図２から、明らかに、リン酸カリウムは水に完全に溶け（図２中、０rpmのとき１００％）、３００rpm以上のミル回転速度で処理すると、その反応生成物の溶解度は下がり、６００rpmで１０％から２０％程度の溶解度になる。

図３は、リン酸カリウム（KH₂PO₄）とアルミナ（Al₂O₃）との秤量の割合（Mol ratio）を変化させた時の、６００rpmで２時間混合・粉砕の反応生成物の水に対する溶解度（Nutrient Released）を示す。図３から、リン酸カリウムはアルミナが存在しない粉砕だけでは溶解度は変化しないが、アルミナの量を増加するに伴い溶解度が低下することがわかる。

図４は、カオリンとリン酸カリウムとの反応生成物の水への溶解度（Nutrient Released）の変化を示す。カオリンは土壌に含まれている成分であり、アルミナのかわりカオリンを使用できれば、プロセスの実用性は高くなる。実験した結果はアルミナの場合と同様で、カオリンとリン酸塩との固相反応がすすみ、アモルファス化をもたらす性能を確認できた。これにしたがい、図４に示すように、カオリンの量が増加するに伴い、リン酸塩の水への溶解度が低下することがわかる。

表１は、各種肥料成分をメカノケミカル反応で製造した場合の各肥料成分の水への溶解性と２％クエン酸水溶液への溶解性を示した。○は、溶解することを示し、×は、難溶であることを示した。表１より、硝酸性窒素およびホウ酸は、水に難溶性とはならなかったため、く溶性については検証しなかった。

表２は、「くみあい硫加燐安１号」（ジェイカムアグリ株式会社製；アンモニア性窒素窒素14.0%、可溶性リン酸12.0%、水溶性リン酸9.5%、水溶性加里9.0%）を、カオリンとメカノケミカル反応で製造した緩効性肥料を用いてネギの育苗試験を行った結果である。試験方法は、園芸用培土（ジェイカムアグリ株式会社製；「くみあいバーミキュライト園芸育苗用資材 与作 園芸用Ｖ床土」）に、本発明の前記緩効性肥料を１０ａ当たり窒素として６ｋｇ、９ｋｇおよび１２ｋｇとなるよう配合し、「ヤンマートレイ２０−２８８穴（商品名、ヤンマー農機（株）製、セル容量２０ｍｍ角×深さ４０ｍｍ、２８８穴）」に充填後、ネギ（品種「長悦葱」、協和種苗（株）製）を播種し、与作園芸用Ｖ床土で覆土した。その他は慣行法に従って育苗を行った。この試験区を５、６および７（表２中では丸数字）とした。圃場では、基肥窒素をＣＤＵ化成で施用し、その量は、窒素として、試験区５では、6kg/10a、試験区６では3kg/10a、試験区７ではゼロとした。追肥は、すべて、窒素として12kg/10aで燐硝安加里を３回に分けて施肥した。

別に、緩効性肥料を配合しなかった培土のみの試験区１（表２中では丸数字）と「くみあい硫加燐安１号」を１０ａ当たり窒素６ｋｇ、９ｋｇおよび１２ｋｇとなるように配合した試験区２、３および４（表２中では丸数字）を設け、試験区５、６および７と同様の圃場施肥をした。ネギの育苗栽培試験の結果、本発明の緩効性肥料を配合して育苗を行った苗は、水溶性窒素の過剰による根焼けが発生せず、生育、根張りとも良好であり、本圃に容易に移植できた。これは、本発明の緩効性肥料がネギの根圏が発達するまで水にほとんど可溶化せず、必要な分だけが吸収されたことを示している。

しかし、「くみあい硫加燐安１号」を過剰に配合した試験区３および４では肥料焼けによる根焼けの生育障害が発生した。

Claims (5)

1. メカノケミカル反応でアモルファス化するよう、窒素、リン酸、加里や微量要素と言われるマグネシウム・マンガン・鉄・亜鉛・銅・モリブデンの内、少なくとも一種類以上の肥料成分から成る化成肥料粉末と、酸化物粉末とを硬質ボールの入ったポットとミルとを使用して混合・粉砕し、水に難溶性の反応生成物を製造することを特徴とする緩効性肥料の製造方法。
2. 前記酸化物は、アルミナ、シリカ、カオリン、または土壌中に含まれるか土壌を構成する酸化物の内、少なくとも一種類以上の酸化物であることを特徴とする請求項１記載の緩効性肥料の製造方法。
3. 前記反応生成物がクエン酸溶解性であることを特徴とする請求項１または２記載の緩効性肥料の製造方法。
4. 前記酸化物粉末／前記化成肥料粉末のモル比の値が、１．５以上であることを特徴とする請求項１、２または３記載の緩効性肥料の製造方法。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項記載の緩効性肥料の製造方法で製造された緩効性肥料を用いることを特徴とする植物の栽培方法。
   

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