JP6967315B1 - 土壌改良資材及び堆肥の製造方法並びに土壌改良資材及び堆肥 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の乳酸菌含有土壌改良資材(以下、単に「改良資材」とも称する。)は、第1発酵生成物を生成する第1発酵工程と、第2発酵生成物を生成する第2発酵工程と、第3発酵生成物を生成する第3発酵工程と、第1発酵生成物、第2発酵生成物、及び第3発酵生成物を混合して乳酸菌含有土壌改良資材を生成する資材生成工程と、を含む製造方法によって製造される土壌改良資材である。
第1発酵工程は、第1発酵槽で、玄米、糖、無機質及び水系溶媒の第1混合物に対し、乳酸発酵を含む発酵を行って第1発酵生成物を生成する工程である。
第1発酵槽は、玄米、糖、無機質及び水系溶媒の第1混合物を貯留可能な槽であれば、特に限定されない。第1発酵槽は、実質的に密閉可能な槽であることが好ましい。これにより、外部から第1発酵槽内部に酸素が入ることを防ぎ得る。第1発酵槽内部に酸素が入ることを防ぎ得るため、酸素を必要としない嫌気的過程である乳酸発酵が好適に行われ得る。
玄米は、もみ(籾)からもみ殻(籾殻)を除去したものであれば、特に限定されない。乳酸菌は、生育においてビタミンB1を必要とし得る。玄米は、ビタミンB1を白米より豊富に含むことが知られている。第1混合物が玄米を含む混合物であるため、乳酸菌は、玄米に由来するビタミンB1を用いて生育し得る。これにより、乳酸菌がよりいっそう増殖し得る。したがって、十分な量の乳酸菌をよりいっそう確実に確保し得る。
糖は、特に限定されない。糖は、例えば、グルコース及びフルクトース等によって例示される単糖、マルトース及びスクロースによって例示される二糖、オリゴ糖の1以上を含む糖でよい。
無機質は、特に限定されない。無機質は、例えば、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウム、及びこれらの1以上を含む無機質でよい。
必須の態様ではないが、無機質は、にがりを含むことが好ましい。
水系溶媒は、乳酸菌の生育に適した水分を第1混合物に与える。水系溶媒は、特に限定されず、水及び各種の水溶液でよい。
以下、第1発酵工程の好ましい流れの一例を説明する。
まず、第1発酵槽に第1混合物を貯留する第1貯留工程を行う。第1貯留工程により、第1発酵槽は、乳酸菌の生育に適した糖、無機質、及び水分を含む環境となる。第1発酵槽に玄米を含む混合物が貯留されることにより、乳酸菌は、玄米に由来するビタミンB1を用いて生育し得る。
続いて、第1混合物を貯留した第1発酵槽の温度を乳酸発酵が行われる所定の範囲にする第1温度調整工程を行う。第1温度調整工程により、温度を調整された第1発酵槽において乳酸発酵が行われる。
続いて、第1発酵槽を用いて第1混合物に対する乳酸発酵を含む発酵を行う第1乳酸発酵工程を行う。第1乳酸発酵工程により、好熱性細菌の至適生育温度に達するまでの熱源として機能するために十分な量の乳酸菌を確保し得る。
続いて、乳酸発酵を含む発酵により第1発酵生成物を生成した第1発酵槽から第1発酵生成物を取得する第1生成物取得工程を行う。第1生成物取得工程により、第1発酵生成物を取得できる。
第2発酵工程は、第2発酵槽で、植物性食品、糖、無機質及び水系溶媒の第2混合物に対し、乳酸発酵を含む発酵を行って第2発酵生成物を生成する工程である。
第2発酵槽は、第1発酵槽とは異なる槽であれば、特に限定されず、第1発酵槽と同様でよい。
植物性食品は、特に限定されない。植物性食品は、例えば、大豆及び小豆によって例示される豆類、麦によって例示される穀類、大和芋によって例示されるいも類、玉ねぎ及びにんにくによって例示される食用の球根、青じそ及びバジルによって例示されるハーブ類、しいたけによって例示されるきのこ類、梅によって例示される食用の果実、昆布によって例示される海藻類、及びこれらの1以上を含む植物性食品でよい。
[無機質]
[水系溶媒]
糖、無機質、及び水系溶媒は、特に限定されず、第1発酵生成物の糖、無機質、及び水系溶媒と同じでよい。
以下、第2発酵工程の好ましい流れの一例を説明する。
まず、第2混合物を貯留可能な第2発酵槽に第2混合物を貯留する第2貯留工程を行う。第2貯留工程は、第1貯留工程と同様の工程でよい。
続いて、第2混合物を貯留した第2発酵槽の温度を乳酸発酵が行われる所定の範囲にする第2温度調整工程を行う。第2温度調整工程は、第1温度調整工程と同様の工程でよい。
続いて、第1発酵槽とは異なる第2発酵槽を用いて第2混合物に対する乳酸発酵を含む発酵を行う第2乳酸発酵工程を行う。第2乳酸発酵工程は、特に限定されず、第1乳酸発酵工程と同様の工程でよい。
続いて、乳酸発酵を含む発酵により第2発酵生成物を生成した第2発酵槽から第2発酵生成物を取得する第2生成物取得工程を行う。第2生成物取得工程は、特に限定されず、第1生成物取得工程と同様の工程でよい。
第3発酵工程は、第3発酵槽で、動物性食品、糖、無機質及び水系溶媒の第2混合物に対し、乳酸発酵を含む発酵を行って第3発酵生成物を生成する工程である。
第3発酵槽は、第1発酵槽及び第2発酵槽のいずれとも異なる槽であれば、特に限定されず、第1発酵槽と同様でよい。
動物性食品は、特に限定されない。動物性食品は、例えば、サバによって例示される魚類の1以上を含む動物性食品でよい。
[無機質]
[水系溶媒]
糖、無機質、及び水系溶媒は、特に限定されず、第1発酵生成物の糖、無機質、及び水系溶媒と同じでよい。
以下、第3発酵工程の好ましい流れの一例を説明する。
まず、第3混合物を貯留可能な第3発酵槽に第3混合物を貯留する第3貯留工程を行う。第3貯留工程は、第1貯留工程と同様の工程でよい。
続いて、第3混合物を貯留した第3発酵槽の温度を乳酸発酵が行われる所定の範囲にする第3温度調整工程を行う。第3温度調整工程は、第1温度調整工程と同様の工程でよい。
続いて、第1発酵槽とは異なる第3発酵槽を用いて第3混合物に対する乳酸発酵を含む発酵を行う第3乳酸発酵工程を行う。第3乳酸発酵工程は、特に限定されず、第1乳酸発酵工程と同様の工程でよい。
続いて、乳酸発酵を含む発酵により第3発酵生成物を生成した第3発酵槽から第3発酵生成物を取得する第3生成物取得工程を行う。第3生成物取得工程は、特に限定されず、第1生成物取得工程と同様の工程でよい。
第1発酵工程、第2発酵工程、及び第3発酵工程に続いて、第1発酵生成物、第2発酵生成物、及び第3発酵生成物を混合して乳酸菌含有土壌改良資材を生成する資材生成工程を行う。
本発明の堆肥は、上述の製造方法により製造された改良資材にもみ殻を加え、もみ殻を改良資材に含まれる乳酸菌による乳酸発酵ともみ殻に含まれる好熱性細菌による高温発酵とを用いて分解する第1分解工程を含む製造方法により製造された堆肥である。第1分解工程については、後により詳細に説明する。
第1分解工程は、上述の製造方法により製造された改良資材にもみ殻を加え、もみ殻を改良資材に含まれる乳酸菌による乳酸発酵ともみ殻に含まれる好熱性細菌による高温発酵とを用いて分解する工程である。
改良資材は、上述の製造方法により製造された改良資材である。改良資材は、温度を好熱性細菌の至適生育温度まで上げるための熱源となり得る十分な量の乳酸菌を含む。
もみ殻は、もみの最も外側にある皮の部分であれば、特に限定されない。土壌にもみ殻を加えることにより、土壌の通気性及び/又は水はけを改善し得ることが知られている。もみ殻は、生分解されにくいケイ酸を多く含む。したがって、もみ殻の分解生成物は、生分解されずに残ったケイ酸を含み得る。そして、残ったケイ酸は、土壌の通気性及び/又は水はけを改善し得る。したがって、堆肥がもみ殻の分解生成物を含むことにより、土壌の通気性を改善すること及び/又は土壌の水はけを改善することを実現し得る堆肥を提供できる。
必須の態様ではないが、改良資材にぬかをさらに加えることが好ましい。ぬかは、有機物を豊富に含む。したがって、改良資材にもみ殻とぬかとを加えることにより、乳酸菌は、ぬかに含まれる有機物を利用して、よりいっそう活発に活動し得る。これにより、温度が好熱性細菌の至適生育温度までよりいっそう確実に上がり得る。
以下、第1分解工程の好ましい流れの一例を説明する。
まず、改良資材にもみ殻等を加えるもみ殻追加工程を行う。もみ殻追加工程は、特に限定されず、例えば、改良資材ともみ殻等とを混ぜ合わせる工程でよい。
必須の態様ではないが、第1分解工程は、改良資材にもみ殻等を加えたもみ殻混合物を撹拌する切り返し工程を1以上含むことが好ましい。第1分解工程が切り返し工程を含むことにより、もみ殻混合物の深部における酸素不足を解消し得る。これにより、もみ殻混合物の深部において嫌気性細菌等がもみ殻等を腐敗させることを防ぎ得る。
第2分解工程は、第1分解工程により製造された堆肥に魚の煮干しを加え、少なくとも煮干しを高温発酵を用いて分解する工程である。
魚の煮干しは、特に限定されない。魚の煮干しは、例えば、カタクチイワシ、マイワシ、ウルメイワシ、キビナゴ、アジ、サバ、及びトビウオ等によって例示される魚を煮て干した煮干しでよい。
第2分解工程において、第1分解工程を含む製造方法によって製造された堆肥に昆布等によって例示される海藻類をさらに加えることが好ましい。海藻類を加えることにより、海藻類に由来するミネラルを供給可能な堆肥を提供し得る。
第2分解工程を行う場所は、特に限定されない。第2分解工程は、ビニールハウスの内部等によって例示される屋内で行われることが好ましい。カラス及び野良猫等によって例示される魚を好む害獣がいる。魚を好む害獣は、屋外にある魚の煮干しを食べ得る。第2分解工程が屋内で行われることにより、魚の煮干しが魚を好む害獣によって食べられることを防ぎ得る。
以下、第2分解工程の好ましい流れの一例を説明する。
まず、第1分解工程を含む製造方法によって製造された堆肥に魚の煮干し等を加える煮干し追加工程を行う。煮干し追加工程は、特に限定されず、例えば、第1分解工程を含む製造方法によって製造された堆肥と煮干し等とを混ぜ合わせる工程でよい。
必須の態様ではないが、第2分解工程は、堆肥に魚の煮干し等を加えたものを撹拌する切り返し工程を1以上含むことが好ましい。第2分解工程が切り返し工程を含むことにより、堆肥に魚の煮干し等を加えた煮干し混合堆肥の深部における酸素不足を解消し得る。これにより、煮干し混合堆肥の深部において嫌気性細菌等が魚の煮干し等を腐敗させることを防ぎ得る。
第2分解工程における分解の期間の下限は、2週間以上であることが好ましく、3週間以上であることがより好ましく、4週間以上であることがさらに好ましい。
以下、土壌改良資材の使用方法について説明する。
元肥及び/又は追肥を行うタイミングで、土壌改良資材を10倍程度に希釈し、水やり(かん水とも称する。)を介して作物等を育成する土壌に与える。10倍程度に希釈することにより、多量の肥料成分が作物等の根の機能を害する肥料焼けを防ぎ得る。水やりを介して土壌に与えることにより、土壌改良資材が作物等の葉や芽等から水分を奪うことなく、土壌改良資材が土壌に浸透する。
土壌改良資材を100倍程度及び/又は100倍以上に希釈し、作物等を育成する土壌に散布する。100倍程度及び/又は100倍以上に希釈することにより、多量の肥料成分が作物等の根の機能を害する肥料焼けを防ぎ得る。また、高濃度の肥料成分が作物等の葉や芽から水分を奪うことを防ぎ得る。散布することにより、水やりを行うかん水設備を介することなく、土壌改良資材を土壌に浸透させ得る。
希釈した土壌改良資材を水田に散布する。水田に散布する時期は、特に限定されず、例えば、田植直後等でよい。水田では、アオミドロ等の藻類が発生し得る。藻類は、日光を遮ることで水温の上昇を妨げ、水田に植えられた稲等の生育を妨げ得る。土壌改良資材が増殖した乳酸菌を含むため、乳酸菌がアオミドロ等の藻類を分解することを見込み得る。これにより、水田に植えられた稲等の生育を促進し得る。
以下、堆肥の使用方法について説明する。
土全体に混ぜ込む使用方法では、本実施形態の堆肥を土壌にまき、土によくすきこむ。これにより、堆肥に含まれるもみ殻、分解生成物、乳酸菌、及び好熱性細菌が土壌全体に行き渡り得る。
溝に入れる使用方法では、土壌に溝を作り、本実施形態の堆肥を溝に入れ、その上から表土をかぶせて畝を作る。これにより、植えた直後の作物等の根が堆肥と直接接触することを防ぎ得る。したがって、堆肥を使用してすぐに作物等を植え得る。
植え穴に入れる使用方法では、作物等の種等を植える植え穴の下部に本実施形態の堆肥を入れる。これにより、作物等は、堆肥に由来する分解生成物を無駄なく利用し得る。そして、土全体に混ぜ込む使用方法と同様の効果を得うる。
本実施形態の堆肥の使用方法は、上述の使用方法に限定されず、従来技術の堆肥を使用する各種の方法で使用し得る。そして、土全体に混ぜ込む使用方法と同様の効果を得うる。
はない。
容量500リットルのタンクを複数用意し、玄米、大豆、小豆、麦、大和芋、ニンニク、サバ、昆布、玉ねぎ、青じそ、バジル、椎茸、及び梅のそれぞれを互いに相異なるタンクに投入した。
実施例1において製造した土壌改良資材ともみ殻とぬかとを混ぜ合わせ、土壌改良資材に含まれる乳酸菌及びもみ殻に含まれる好熱性細菌によってもみ殻が分解されたもみ殻利用堆肥を生成した。
実施例2において製造した堆肥と魚の煮干しとをハウス内において混ぜ合わせ、堆肥に含まれる乳酸菌及び好熱性細菌によって煮干しを一ヶ月間分解し、煮干し利用堆肥を生成した。
窒素含有率2.1%、リン酸含有率1.8%、カリウム含有率0.6%、窒素炭素比13である従来技術のもみ殻堆肥を用意した。
実施例1において製造した土壌改良資材を100倍に希釈し、野菜畑に散布する散布試験を行った。
実施例1において製造した土壌改良資材を100倍に希釈し、収穫を終えた11月の水田の一部に散布する散布試験を行った。
実施例1において製造した土壌改良資材を10倍に希釈し、アオミドロが浮く田植え直後の水田に水やりを介して使用する使用試験を行った。
実施例2において製造したもみ殻利用堆肥及び実施例3において製造した煮干し利用堆肥のそれぞれについて、窒素、リン酸、及びカリウムの含有率を測定した。また、実施例2において製造したもみ殻利用堆肥及び実施例3において製造した煮干し利用堆肥のそれぞれについて、窒素に対する炭素の比である炭素窒素比を測定した。測定結果は、表1のとおりであった。
実施例2及び実施例3において製造した堆肥並びに比較例の堆肥を、種まき前の互いに相異なる畑に略均一に散布し、土にすき込んで使用した。そして、それぞれの畑に種をまき、作物を育てた。
Claims (4)
- 第1発酵槽で、玄米、糖、にがり及び水系溶媒からなる混合物に対し、外部から前記第1発酵槽の内部に酸素が入ることを防いだ状態で乳酸発酵を含む発酵を2週間以上2ヶ月以下行って第1発酵生成物を生成する第1発酵工程と、
前記第1発酵槽とは異なる第2発酵槽で、植物性食品、糖、にがり及び水系溶媒からなる混合物に対し、外部から前記第2発酵槽の内部に酸素が入ることを防いだ状態で乳酸発酵を含む発酵を2週間以上2ヶ月以下行って第2発酵生成物を生成する第2発酵工程と、
前記第1発酵槽及び前記第2発酵槽のいずれとも異なる第3発酵槽で、動物性食品、糖、にがり及び水系溶媒からなる混合物に対し、外部から前記第2発酵槽の内部に酸素が入ることを防いだ状態で乳酸発酵を含む発酵を2週間以上2ヶ月以下行って第3発酵生成物を生成する第3発酵工程と、
前記第1発酵生成物、前記第2発酵生成物、及び前記第3発酵生成物を混合して乳酸菌含有土壌改良資材を生成する資材生成工程と、
を含む、乳酸菌含有土壌改良資材の製造方法。 - 請求項1に記載の方法により製造された改良資材にもみ殻を加え、前記改良資材に含まれる乳酸菌による乳酸発酵によって前記もみ殻の分解を進めることで温度を好熱性細菌の至適生育温度に上げ、前記至適生育温度で前記もみ殻に含まれる好熱性細菌による高温発酵によって前記もみ殻を分解して温度を80℃以上に上げる第1分解工程を含む、堆肥の製造方法。
- 請求項2に記載の方法により製造された堆肥に魚の煮干しをそのまま加え、少なくとも前記煮干しを前記至適生育温度で前記好熱性細菌による前記高温発酵を用いて2週間以上4ヶ月以下分解する第2分解工程を含む、堆肥の製造方法。
- 玄米、糖、にがり及び水系溶媒からなる混合物に対して外部から発酵槽の内部に酸素が入ることを防いだ状態で乳酸発酵を含む発酵が2週間以上2ヶ月以下なされた第1発酵生成物と、
植物性食品、糖、にがり及び水系溶媒からなる混合物に対して外部から発酵槽の内部に酸素が入ることを防いだ状態で乳酸発酵を含む発酵が2週間以上2ヶ月以下なされた第2発酵生成物と、
動物性食品、糖、にがり及び水系溶媒からなる混合物に対して外部から発酵槽の内部に酸素が入ることを防いだ状態で乳酸発酵を含む発酵が2週間以上2ヶ月以下なされた第3発酵生成物を混合する工程を含む、乳酸菌含有土壌改良資材の製造方法。
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