JP7088219B2

JP7088219B2 - 種子被覆剤、被覆種子及び種子被覆方法

Info

Publication number: JP7088219B2
Application number: JP2020016018A
Authority: JP
Inventors: 一道佐志; 繁宇波
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-02-03
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2040-02-03
Also published as: JP2021122194A

Description

本発明は、種子被覆剤、被覆種子及び種子被覆方法に関し、特に、鉄元素を含む被覆層によって種子を被覆する種子被覆剤、被覆種子及び種子被覆方法に関する。

農業従事者の高齢化、農産物流通のグローバル化に伴い、農作業の省力化や農産物生産コストの低減が解決すべき課題となっている。これらの課題を解決するために、例えば、水稲栽培においては、育苗と移植の手間を省くことを目的として、種子を圃場に直接播く直播法が普及しつつある。その中でも、種子の比重を高めるために鉄粉を被覆した種子を用いる技術は、水田における種子の浮遊や流出を防止し、かつ鳥害を防止するというメリットがあることで注目されている（特許文献１）。

また、特許文献２には、鉄粉被覆層が形成された稲種子を造粒し、次いでシリカゲルを添加して回転混合することで鉄粉被覆層の外層にシリカゲル被覆層が形成された稲種子を造粒する技術が開示されている。これによれば、種子の複粒化又は複粒塊状化を回避し、単純な操作のみにより単粒化した鉄粉被覆稲種子を高効率で製造できるとしている。

特開２００５－１９２４５８号公報特開２０１４－２２１００９号公報

近年の作業効率化のためにドローンを使った播種が行われている。しかしながら、東南アジアなど高温多湿地域において、しばしば種子同士の結着がみられ、被膜の強度が低下しドローンの目詰まりが発生することがあった。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、鉄系種子被覆技術において被覆均一性を改善するとともに種子同士の結着を防止し、酸化工程での種子離れ性及び播種に必要な被膜強度を有する種子被覆剤、被覆種子及び種子被覆方法を提供することを目的とする。

発明者は、上記の課題を解決するために、鋭意研究した結果、以下の知見を得た。
特許文献１に開示されている技術のうち、実施例３において硫酸カルシウム２水和物を使用した場合には、被膜の実用的な強度があるとされているものの、硫酸カルシウム０．５水和物より強度が低い傾向があった。

また、発明者らが確認したところ、硫酸カルシウム２水和物を使用した場合、発錆過程で硫酸カルシウム０．５水和物より種子同士が結着しやすいことが認められた。高温多湿となる東南アジア地域では、硫酸カルシウム０．５水和物を使用した場合でも、鉄コーティングの作業において硫酸カルシウム２水和物に変わり易く、ドローンを使った播種に影響が出やすくなったものと考えられる。また、ドローンを使った播種の場合、バッテリー容量を大きくすることができず、短時間でより多くの播種をする必要があり、この点でも従来よりも詰まりが発生しやすいことが考えられる。

これに対し、特定のＦｅ_３Ｏ_４を含む鉄粉との組み合わせであれば、硫酸カルシウム０．５水和物のみならず、硫酸カルシウム２水和物を使用した場合であっても、さらには結合剤の有無やその種類にかかわらず上記課題が解決できることを発見した。
本発明は、上記知見に基づくものであり、以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係る種子被覆剤は、鉄元素を含み、種子表面を被覆するのに用いるものであって、
前記種子被覆剤のＸ線回折測定におけるＦｅに対するＦｅ_３Ｏ_４の検出強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５以上、０．３００以下であることを特徴とするものである。

（２）本発明に係る被覆種子は、上記（１）の種子被覆剤により種子表面を被覆されたことを特徴とするものである。

（３）本発明に係る種子被覆方法は、（１）に記載の種子被覆剤を使用し、種子を被覆することを特徴とするものである。

本発明においては、鉄元素を含み、種子表面を被覆するのに用いる種子被覆剤であって、
前記種子被覆剤において、Ｘ線回折測定におけるＦｅに対するＦｅ_３Ｏ_４の検出強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５以上、０．３００以下にすることで、東南アジアなどの高温多湿地域でも安定して種子結着を防ぎ、良好な播種性を保つことができる。

本発明の実施の形態に係る種子被覆剤は、種子の一例として乾籾（種籾）の表面を被覆するのに用いる鉄元素を含むものであって、Ｘ線回折測定におけるＦｅに対するＦｅ_３Ｏ_４の検出強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５以上、０．３００以下ものである。
なお、本実施の形態に係る種子被覆剤を被覆する種子としては、イネが好ましく適用される。イネの品種としては特に定めなく、ジャポニカ米、インディカ米、ジャバニカ米のいずれでも適用できる。イネは高温多湿地域の水田で栽培されることが多いため、本発明の効果がより顕著に発揮できる。

次に、本実施の形態に係る種子被覆剤の構成について具体的に説明する。
＜鉄粉＞
本実施の形態に係る種子被覆剤に用いる鉄粉の粒径は特に定めないが、１５０μｍ以下の粒子径の鉄粉が全鉄粉質量に対して８０質量％以上とすることで、種子の表面に均一な被覆層を形成することができて好ましい。

また、本実施の形態に係る種子被覆剤は、鉄粉の使用量を特に規定するものではないが、種籾に対する質量比率として１質量％以上８００質量％以下が好ましく、更には、５質量％以上５００質量％以下とすることが好ましい。

なお、本実施の形態で用いる鉄粉としては、ミルスケールを還元して製造する還元法や、溶鋼に水またはガスを高速噴射して製造するアトマイズ法により製造されたものが例示される。
さらに、鉄粉として、純鉄、合金鉄、酸化鉄、部分的な酸化鉄の粉体ならびに他の金属粉との混合物を適用できるが、金属粉中の金属鉄成分が４０質量％以上、更には、６０質量％以上とすることが、種子に被覆したときの被覆層における錆び発生の観点から好ましい。

本実施の形態に係る種子被覆剤に用いる酸化鉄は、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）、ヘマタイト（Ｆｅ_２Ｏ_３）、ウスタイト（ＦｅＯ）、アモルファスであるものが挙げられる。それぞれの比率は、本発明の範囲内であれば特に限定はされない。
なお、鉄粉の粒度分布は、ＪＩＳＺ２５１０－２００４に定められた方法を用いて篩分けすることによって評価できる。

＜被覆剤組成＞
本実施の形態に係る種子被覆剤は、前述のとおり、Ｘ線回折測定におけるＦｅに対するＦｅ_３Ｏ_４の検出強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５以上、０．３００以下のものである。
ここで、Ｘ線回折測定とは、結晶構造を有する試料にＸ線を照射し、試料から回折されてくるＸ線の回折方向と入射方向の角度差（回折角度）及び回折されたＸ線強度（回折強度）を測定することにより、前記試料の構成成分の同定や定量を行うものである。

本発明におけるＸ線回折測定では、種子被覆剤を測定試料としてＸ線を照射し、該測定試料中で回折されたＸ線の回折角度と回折強度のピークからＦｅ_３Ｏ_４及びＦｅそれぞれの検出強度を測定し、Ｆｅに対するＦｅ_３Ｏ_４の検出強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅを求める。

本発明に係る種子被覆剤のＦｅ_３Ｏ_４の量を特定範囲とすることで、種子離れ性、播種性が良好となる理由は明らかではないが、次のように考えられる。
高温多湿地域では硫酸カルシウム０．５水和物が吸水して硫酸カルシウム２水和物に変化し易い。また、硫酸カルシウム０．５水和物は入手が難しい場合があり、硫酸カルシウム２水和物を使用するケースがある。これらの場合、硫酸カルシウム０．５水和物の硬化反応が期待できず、種子同士の結着が進み易い。

一方、発錆過程はＦｅ^２＋、オキシ水酸化鉄、Ｆｅ_３Ｏ_４、非晶質（アモルファス）錆びが関与する。そして、特定量のＦｅ_３Ｏ_４が存在した場合、湿潤過程において結着の原因となるＦｅ^２＋の過度の発生を抑制するとともに、乾燥過程において錆被膜として生成するオキシ水酸化鉄の生成を促進する。このため、種子同士の結着を抑制するとともに、強く良好な被膜が生成するものと考えられる。
Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５未満の場合は良好な錆被膜が形成されず本発明の効果が期待できない。また、Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．３００を超えると金属Ｆｅが不足し、被膜強度が低下してしまう。
Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが本発明の範囲内であれば原料は特に制限されない。但し、単なる還元鉄粉とミルスケールなどの酸化鉄粉との組み合わせでは上記の範囲内にすることは難しいので、Ｆｅ_３Ｏ_４が有効に含まれる、還元率の低い還元鉄粉及び/またはアトマイズ鉄粉を混合して使用した方が本発明の範囲内に制御できるので好ましい。また、還元率の低い鉄粉のみや、還元率の高い鉄粉と還元率の低い鉄粉を少なくとも２種類混ぜるのも同様な理由で好ましい。

さらに、本発明に係る種子被覆剤は、以下に説明する結合剤や第三成分を含むものであってもよい。

＜結合剤＞
本発明に係る種子被覆剤に含ませる結合剤は、酸化促進剤として機能する硫酸塩及び／又は塩化物とすることが好ましい。硫酸塩とは、硫酸カルシウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム及びこれらの水和物である。また、塩化物とは、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム及びこれらの水和物である。
なお、本発明に係る種子被覆剤においては、結合剤として特に焼石膏（硫酸カルシウム０．５水和物）及び硫酸カルシウム２水和物を用いることが好ましい。これらは水に溶けにくく土壌に対する影響を少なくできるからである。
また、本発明では良好な錆びの進行を期待できるので、硫酸カルシウム０．５水和物と硫酸カルシウム２水和物が混在したものでも構わない。

結合剤の使用量については、特に規定されるものではないが、種子に被覆した時に錆びの進行を容易にするため、種子被覆剤に含まれる鉄粉及び／又は酸化鉄粉の全質量に対する質量比率を０．１質量％以上３３質量％以下とすることが好ましい。
もっとも、結合剤の機能は錆びの進行を容易にするものであるため、錆びの進行速度を速くする必要がない場合には、結合剤を添加しなくとも、本発明の効果を得ることは可能である。このため、結合剤を含まない鉄粉でもＦｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが本発明の範囲内であれば好ましく適用できる。

さらに、結合剤の平均粒径についても、特に規定されるものではないが、１～１５０μｍの範囲とすることが好ましい。
結合剤の平均粒径を上記範囲とすることが好ましい理由は以下のとおりである。
結合剤の平均粒径が１μｍ未満では、該結合剤を含む種子被覆剤の被覆作業時に発生する凝集粒子が多くなり、これを除去するために作業性が著しく低下する。一方、結合剤の平均粒径が１５０μｍを越えると、鉄粉への付着力が低下し、被覆層（コーティング皮膜）の強度が低下する傾向にある。

＜第三成分＞
本発明に係る種子被覆剤は、本発明の効果を損なわない程度に第三成分を含有するものであっても良く、第三成分の含有量は、種子被覆剤の３０質量％以下であることが好ましい。
なお、第三成分としては、例えば肥料などの栄養分や農薬、硫酸塩及び／又は塩化物以外のバインダー類などが例示できる。

＜被覆量＞
種子に対する種子被覆剤の被覆量は、特に定めないが、乾燥種子１００質量部に対し、１～８００質量部とすることができ、さらには、十分なアンカー効果を得るために適宜調整でき、５～５００質量部程度が好ましく適用される。

次に、本実施の形態に係る種子被覆剤を使用した種子被覆方法について、以下に説明する。
本実施の形態に係る種子被覆方法は、前述した本発明に係る種子被覆剤を使用するものであり、該種子被覆剤を種子に被覆する手段については特に制限はなく、例えば、「鉄コーティング湛水直播マニュアル２０１０（独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構近畿中国四国農業研究センター編）」に示されているように、手作業での被覆（コーティング）をはじめ、従来から公知の混合機を用いるなど、いずれでもよい。

さらに、混合機を用いて種子被覆剤を被覆する場合、混合機としては、攪拌翼型ミキサー（例えばヘンシェルミキサー等）や容器回転型ミキサー（例えばコンクリートミキサー、Ｖ型ミキサー、ダブルコーンミキサー、傾斜回転型パン型混合機、回転クワ型混合機等）が使用できる。
本実施の形態に係る種子被覆剤により種子を被覆する具体的な方法としては、鉄粉及び結合剤と、種子とを上記の混合機中に投入して、水スプレーしながら混合機を作動させるものが挙げられる。

以上、本実施の形態に係る種子被覆剤及び種子被覆方法によれば、発錆、酸化工程における種子離れ性、ドローン播種に十分な被膜強度を実現することができる。

本発明の効果を確認するために実験を行ったので、以下これについて説明する。
実験では、本発明に係る種子被覆剤を用いて稲種子に被覆し、その被覆層の評価試験を行った。
種子被覆剤の被覆（コーティング）は、前述した「鉄コーティング湛水直播マニュアル２０１０」に記載された方法に準じて行った。具体的には以下の通りである。

はじめに、種子（乾籾）と種子被覆剤を準備した。本実施例では、種子被覆剤として、鉄元素として鉄粉と結合剤を含む種子被覆剤１と、薬剤のみからなる種子被覆剤２の２種類を用いた。

次に、傾斜回転型パン型混合機を用いて、適量の水を噴霧しながら種子１００ｇに対して種子被覆剤１を数回に分けてコーティングし、次いで種子被覆剤２を数回に分けてコーティングした。この時点では種子に種子被覆剤が水により付着した状態であり、これを粉衣状態という。
粉衣状態の後、各種子被覆剤が被覆された被覆種子をカップに入れ一晩放置した。その後、適宜水を被覆種子に散布し、さらに一晩放置した後、バットに拡げて乾燥させて被覆種子を作製した。

本実施例では、種子被覆剤１の原料である鉄粉、酸化鉄及び結合剤の種類及び使用量を変更して実験を行った。
表１に、実験に用いた種子被覆剤に含まれる各原料の種類及び含有量、表２～５に、種子被覆剤に用いた各原料の種類（表２：鉄粉、表３：酸化鉄、表４：結合剤、表５：薬剤）を示す。

種子被覆剤１の鉄粉には、表２に示すＡ１～Ａ５の５種類を、酸化鉄には、表３に示すＢ１～Ｂ２の２種類を用い、種子被覆剤１の結合剤には、表４に示すＣ１～Ｃ７の７種類を、種子被覆剤２の薬剤には、表４に示すＣ１、Ｃ２及び表５に示すＤ１、Ｄ２の４種類を用いた。
表１において、発明例１～２０は、種子被覆剤１のＸ線強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５～０．３００のものである。なお、発明例２０は被覆剤１の結合剤及び被覆剤２の薬剤を使用しない場合であるが、他の実施例に比べ錆びの進行が遅いため散水回数を増加し、目視で発錆程度を同程度にしたものである。比較対象として、表１に示す比較例１～１０の種子被覆剤を用いて被覆した被覆種子についても実験を行った。

上記の発明例１～２０及び比較例１～１０に係る種子被覆剤は、酸化工程時の種子離れ性、ドローン播種性の評価試験に供した。これらの評価試験は、次のように行った。

＜Ｘ線回折の測定＞
Ｘ線回折測定装置（理学電気製ロータフレックスＲＵ－３００）を用い、使用Ｘ線Ｃｕ－Ｋαを使用した。ここで、種子被覆剤及び被覆層におけるＦｅ_３Ｏ_４及びＦｅの各ピーク強度（Ｘ線回折検出強度）は、格子面間隔ｄ値（オングストローム）Ｆｅ_３Ｏ_４：ｄ値１．４８、Ｆｅ：ｄ値２．０２の面積強度にて測定した。

＜種子離れ性＞
カップ内で散水して酸化後、バットに種子を取り出し、結着した種子の重量割合を測定した。◎：５％以下、○：５％超え１０％以下、△：１０％超え２０％以下、×：２０％超え、と判定した。

＜ドローン播種性＞
酸化乾燥後の種子についてブロードキャスターを付けたＤＪＩ製ドローンで２０分間を３回、合計６０分間播種し、状況により播種性を評価した。
◎：目詰まりなし、○：目詰まり１回、△：２回超え５回以下、×：５回超え、と判定した。

表１より、Ｘ線強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５以上、０．３００以下であれば結合剤、薬剤の種類やその有無によらずドローン播種性が優れることがわかる。

以上、本発明に係る種子被覆剤、被覆種子及び種子被覆方法によれば、酸化工程での種子離れ性を改善でき、さらに優れたドローン播種性を有することが実証された。これにより、種子被覆における作業性が改善され、稲作の安定化及び向上を実現できる。

Claims

鉄元素を含み、種子表面を被覆するのに用いる種子被覆剤であって、
前記種子被覆剤のＸ線回折測定におけるＦｅに対するＦｅ_３Ｏ_４の検出強度比Ｆｅ_３Ｏ_４／Ｆｅが０．０１５以上、０．３００以下であることを特徴とする種子被覆剤。
請求項１の種子被覆剤により種子表面を被覆されたことを特徴とする被覆種子。
請求項１に記載の種子被覆剤を使用し、種子を被覆することを特徴とする種子被覆方法。