JP7208108B2 - 土壌用透水性向上剤組成物 - Google Patents
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また、透水性の良い土壌と悪い土壌では、土壌に入る酸素の量が異なり、酸素がたくさん入るところには、好気性微生物の住処が多くなり、有機物の分解がよく進む。一方、透水性の悪い土壌では、嫌気性微生物の影響を大きく受け、作物の病害が増えることが考えられる。
R1CO(EO)m(PO)nOR2 (1)
(式中、R1は、炭素数13~21の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基を表し、EOは、エチレンオキサイドを表し、mは2~10の数を表し、POは、プロピレンオキサイドを表し、nは1~4の数を表し、R2は、炭素数1~3の炭化水素基を表す。)
R3O(EO)x(PO)yH (2)
(式中、R3は、炭素数8~14の直鎖又は分岐鎖の鎖式炭化水素基を表し、EOは、エチレンオキサイドを表し、xは7~12の数を表し、POはプロピレンオキサイドを表し、yは0~3の数を表す。)
特許文献3には、(a)少なくとも1つの非イオン性アルキレンオキシドコポリマーと、(b)少なくとも1つのテルペン系アルコキシレートとを含む成長培地湿潤組成物が開示されている。
成分(A1):脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、エチレンオキシドの平均付加モル数が3以上40以下であるポリオキシエチレン脂肪酸エステル
成分(A2):脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、グリセリンの平均縮合度が1以上3以下である(ポリ)グリセリン脂肪酸エステル
成分(B1):下記一般式(b1)で示されるアルコール
R1b-OH (b1)
(式中、R1bは炭素数6以上16以下の炭化水素基を示す。)
本発明の土壌用透水性向上剤組成物は、植物に対して薬害を起こすことなく、透水性の低下した土壌に対して優れた透水性向上能力を発揮することができる。
本発明に係る土壌用透水性向上剤組成物の作用メカニズムの詳細は定かではないが、以下のように考えられる。
透水性が低下した土壌は、フミン酸(腐植酸)等の疎水性物質が土壌粒子を被覆して疎水化していると考えられ、この疎水性物質に成分(B)が吸着するとともに成分(A)が成分(B)を介して吸着し、土壌粒子表面を親水化する。そして、土壌粒子が親水化することにより、土壌粒子の水との接触角が低下し、透水性が向上するものと推定される。また、成分(A)及び成分(B)は植物の生理障害を起こしにくいため、植物に対する薬害を生じさせにくいものと推定される。
なお本発明の作用メカニズムは上記のものに限定されるものではない。
成分(A)は、脂肪酸エステルであって、下記成分(A1)及び成分(A2)から選ばれる1種以上の化合物である。
成分(A1):脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、エチレンオキシドの平均付加モル数が3以上40以下であるポリオキシエチレン脂肪酸エステル
成分(A2):脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、グリセリンの平均縮合度が1以上3以下である(ポリ)グリセリン脂肪酸エステル
本発明の土壌用透水性向上剤組成物は、成分(A1)、成分(A2)のいずれのものであっても1種を含有していればよく、成分(A1)、成分(A2)の2種を含有していてもよい。
成分(A1)は、脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、エチレンオキシドの平均付加モル数が3以上40以下であるポリオキシエチレン脂肪酸エステルである。成分(A1)における脂肪酸の炭素数は、透水性向上及び薬害低減の観点から、好ましくは10以上、より好ましくは12以上、そして、好ましくは14以下、より好ましくは13以下であり、更に好ましくは12である。成分(A1)における脂肪酸は、直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、又は直鎖若しくは分岐鎖のアルケニル基を有するものが好ましく、直鎖のアルキル基を有するものがより好ましい。成分(A1)における脂肪酸としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸等が挙げられ、透水性向上及び薬害低減の観点から、好ましくはラウリン酸、ミリスチン酸、より好ましくはラウリン酸である。成分(A1)において、エチレンオキシドの平均付加モル数は、透水性向上及び薬害低減の観点から、3以上、好ましくは5以上、より好ましくは6以上、更に好ましくは8以上、そして、40以下、好ましくは20以下、より好ましくは15以下、更に好ましくは13以下である。成分(A1)において、エステルはモノエステルが好ましい。
成分(A2)は、脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、グリセリンの平均縮合度が1以上3以下である(ポリ)グリセリン脂肪酸エステルである。ここで、「(ポリ)グリセリン」は、「グリセリン又はポリグリセリン」の意味である。成分(A2)において、脂肪酸の炭素数は、透水性向上及び薬害低減の観点から、8以上、好ましくは10以上、そして、16以下、好ましくは14以下、より好ましくは12以下、更に好ましくは10である。成分(A2)における脂肪酸は、直鎖若しくは分岐鎖のアルキル基、又は直鎖若しくは分岐鎖のアルケニル基を有するものが好ましく、直鎖のアルキル基を有するものがより好ましい。成分(A2)における脂肪酸としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸等が挙げられ、透水性向上及び薬害低減の観点から、好ましくはカプリン酸、ラウリン酸であり、より好ましくはカプリン酸である。成分(A2)において、グリセリンの平均縮合度は、透水性向上及び薬害低減の観点から、1以上、そして、3以下、好ましくは2以下、より好ましくは2である。また、成分(A2)において、エステル結合の形態は、モノエステル体、ジエステル体が好ましく、モノエステル体がより好ましい。
成分(B)は下記成分(B1)の化合物である。
成分(B1):下記一般式(b1)で示されるアルコール
R1b-OH (b1)
(式中、R1bは炭素数6以上16以下の炭化水素基を示す。)
一般式(b1)において、R1bの炭素数は、透水性向上及び薬害低減の観点から、6以上、好ましくは8以上、より好ましくは10以上、そして、16以下、好ましくは14以下、より好ましくは12以下であり、更に好ましくは10である。R1bは炭化水素基であり、透水性向上及び薬害低減の観点から、好ましくはアルキル基、アルケニル基、又はアリール基であり、より好ましくは直鎖又は分岐鎖のアルキル基であり、更に好ましくは直鎖のアルキル基である。
本発明の土壌用透水性向上剤組成物において、成分(A)の含有量と成分(B)の含有量との質量比(A)/(B)は、透水性向上の観点から、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上、より更に好ましくは0.3以上、より更に好ましくは0.5以上、そして、好ましくは30以下、より好ましくは20以下、更に好ましくは10以下、より更に好ましくは8以下、より更に好ましくは2以下である。
本発明の土壌用透水性向上剤組成物において、成分(A)として、成分(A1)及び成分(A2)を含有する場合、成分(A1)の含有量と成分(A2)の含有量との質量比(A1)/(A2)は、透水性向上及び薬害低減の観点から、好ましくは0.5以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上、より更に好ましくは1以上であり、そして、好ましくは2以下、より好ましくは1.9以下、更に好ましくは1.8以下、より更に好ましくは1.7以下である。
炭素数5以下のエステル化合物としては、酢酸エチル(SP値8.1)、乳酸エチル(SP値9.7)、酢酸メチル(SP値8.4)、乳酸メチル(SP値10.2)、プロピオン酸エチル(SP値8.3)、プロピオン酸メチル(SP値8.3)等が挙げられる。
ジメチルスルホキシドのSP値は、13.0である。
炭素数1以上3以下のアルコールとしては、エタノール(SP値12.7)、プロピルアルコール(SP値12.0)等が挙げられる。
成分(C)は、他成分の低温析出抑制の観点から、乳酸エチル、ジメチルスルホキシドから選ばれる1種以上の化合物が好ましい。
陽イオン界面活性剤としては、透水性向上及び薬害低減の観点から、アルキルアミン塩型、第4級アンモニウム塩型、及びジアルキルアミン誘導体から選ばれる1種以上が好ましく、ジラウリルモノメチルベンザルコニウムクロライドがより好ましい。
陰イオン界面活性剤としては、透水性向上及び薬害低減の観点から、脂肪酸塩が好ましく、オレイン酸、ヒマシ油脂肪酸等の高級脂肪酸のナトリウム塩、カリウム塩がより好ましく、オレイン酸カリウムがより好ましい。
装置:ガスクロマトグラフィー分析システム(Agilent6850 Series II、アジレント・テクノロジー株式会社製)
カラム:DB-5((5%-Phenyl)-Methylpolysiloxane)(アジレント・テクノロジー株式会社製)
カラムサイズ:長さ:12m、内径:200μm、膜厚:0.33μm
ヘリウムガス流量:1.0mL/分、圧力:85.0kPa
カラム温度条件(初期カラム温度:60℃、2分間保持→昇温10℃/分→300℃、14分間保持)
本発明は、本発明の土壌用透水性向上剤組成物を、成分(A)及び成分(B)の合計濃度が50mg/kg以上50000mg/kg以下となるように処理液を調製し、土壌に散布する、土壌の透水性向上方法である。
本発明の土壌の透水性向上方法は、本発明の土壌用透水性向上剤組成物で記載した事項を適宜適用することができる。
処理液の調製に用いる媒体としては、水等の成分(A)及び成分(B)を均一に溶解あるいは分散できる溶媒であればいずれの溶媒でも用いることができる。処理液の調製に用いる溶媒としては、水、エタノール等の水溶性溶剤及びこれらの混合溶媒を用いることが好ましく、水を含有することがより好ましく、水であることが更に好ましい。水としては、イオン交換水、水道水等の大量に入手可能な水を散布する土壌に応じて適宜使用できる。
散布量が下限値以上であれば十分な透水性を得ることができ良好な透水性向上効果が得られ、また、上限値以下であれば薬害を生じることなく良好な透水性向上効果が得られる。
散布量が前記範囲の下限値以上であれば十分な透水性を得ることができ良好な透水性向上効果が得られ、また、上限値以下であれば薬害を生じることなく良好な透水性向上効果が得られる。
<成分(A)>
[成分(A1)]
A1-1:ポリオキシエチレン(12)モノラウリン酸エステル(花王株式会社製、エマノーン1112)
A1-2:ポリオキシエチレン(10)モノラウリン酸エステル(日光ケミカルズ株式会社製、NIKKOL MYL-10)
A1-3:ポリオキシエチレン(9)モノラウリン酸エステル(日油株式会社製、ノニオンL-4)
A1-4:ポリオキシエチレン(4.5)モノラウリン酸エステル(日油株式会社製、ノニオン L-2)
A1-5:ポリオキシエチレン(20)モノミリスチン酸エステル(日油株式会社製、ノニオン MM-9)
A1-6: ポリオキシエチレン(9)モノミリスチン酸エステル(日油株式会社製、ノニオン MM-4)
A2-1:モノカプリル酸モノグリセリル(東京化成工業株式会社製、モノカプリリン)
A2-2:モノカプリン酸モノグリセリル(東京化成工業株式会社製、モノカプリン)
A2-3:モノラウリン酸モノグリセリル(東京化成工業株式会社製、モノラウリン)
A2-4:モノラウリン酸ジグリセリル(太陽化学株式会社製、サンソフトQ-12D-C)
A’-1:ポリオキシエチレン(9.1)モノオレイン酸エステル(青木油脂工業株式会社製、ブラウノン O-400SA)
A’-2:モノオレイン酸デカグリセリル(日光ケミカルズ株式会社製、NIKKOL DECAGLYN 1-OV)
B-1:オクチルアルコール(花王株式会社製、カルコール0898)
B-2:デシルアルコール(花王株式会社製、カルコール1098)
B-3:ラウリルアルコール(花王株式会社製、カルコール2098)
B-4:ミリスチルアルコール(花王株式会社製、カルコール4098)
B’-1:メタノール(富士フィルム和光純薬株式会社製)
B’-2:1-ブタノール(富士フィルム和光純薬株式会社製)
B’-3:オレイルアルコール(富士フィルム和光純薬株式会社製)
C-1:乳酸エチル(東京化成工業株式会社製)
C-2:ジメチルスルホキシド(富士フィルム和光純薬株式会社製)
<成分D>
D-1:オルガノ株式会社製の純水装置G-10DSTSETで製造した1μS/cm以下の純水
市販品1:レボ(株式会社トモグリーン・ケミカル製、非イオン界面活性剤(ModifiedAlkylated Polyol(H3C-(CH2CH2O)x-(CH2CH(CH3)O)y(CH2CH2O)x-CH3))、特許第5015767号)
市販品2:クアリブラ(登録商標)(シンジェンタジャパン株式会社製、PO-EO共重合体(75~85%)、エトキシル-プロポキシルテルペン(ブロック重合体、15~25%)含有)
表1に示す組成となるように、各成分を混合し、土壌用透水性向上剤組成物を調製した。得られた土壌用透水性向上剤組成物を以下の評価に用いた。
各土壌用透水性向上剤組成物を表2に示す濃度となるように水(D-1)を用いて希釈して、処理液を調製した。なお、比較例1には土壌用透水性向上剤組成物を含まない水のみを用いた。また比較例7、8は、市販品1、2をそれぞれ表2に示す濃度となるように水を用いて希釈して、処理液を調製した。
乾燥機(80℃)で3日間乾燥させた土壌(荒木田土、グリーンメール社製)800gを2Lの容器に入れ、ステンレス製アンカー型攪拌羽根(羽根径90mm×350mm)を取り付けた攪拌機を用いて土壌を25rpmの回転速度で緩やかに攪拌しながら、フミン酸(富士フィルム和光純薬株式会社製)/トルエン(富士フィルム和光純薬株式会社製)混合溶液(質量比1/1)400gを徐々に滴下し混合した。その後ドラフト室内に開放状態で室温にて3日間静置してトルエンを蒸発させ、評価用土壌を作成した。評価用土壌の水の接触角は122°であり、疎水性を示した。
10mLシリンジ(型番:SS-10ESZ(横口)、テルモ株式会社製、透過面積:1.855cm2)の外筒内に、筒先から土壌が流出せず、かつ透水速度に影響のないように、外筒内の筒先端にキムワイプS-200(日本製紙クレシア株式会社製)の小片を1枚敷き、2.0g評価用土壌を入れ、土壌高さ(透過長)が1.5cmになるように押し固め、透過した処理液を微小液滴で落下させるため、筒先にピペットチップ(1~200μL、イエロー、50mm、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製)を取り付けた。筒先を下にして固定し、筒内の土壌に上から水を5mL滴下し、筒内を透過させ、土が毛管水で満たされている状態(毛管飽和状態)とした。その後、各処理液を筒内の土壌に5mL滴下し、水面の高さが一定になるよう(液面から液出口までの高さが5.0cmで一定)上から処理液を適宜添加し、水面の高さを一定に保ちながら、処理液添加開始時から土壌を透過した液の質量が5.0gに到達するまでに要する透過時間を測定した。比重は1.00とし、質量から容量を換算し、下記式(1)にて、透水係数を算出した。結果を表1に示す。
k=(Q×L)÷(h×A×t) (1)
k:透水係数(cm/秒)
Q:透過液量(cm3)
L:透過長(土壌高さ)(cm)
h:液面から液出口までの高さ(cm)
A:透過面積(cm2)
t:透過時間(秒)
評価用土壌0.5gをスライドガラス(松浪硝子工業株式会社製、商品名:S-1112)に乗せ、表面の形状を平らに整えた。各処理液5μLを滴下し、5秒後、光学顕微鏡(デジタルマイクロスコープVHX-2000、株式会社キーエンス製)を用い、横からの液滴を撮影し、画像処理ソフトにより接触角を測定した。同様の操作で5回測定し、その平均値を算出した。結果を表2に示す。
植物への薬害度の測定には、薬剤に対する感受性の高いダイズ(品種:富貴、タキイ種苗株式会社製)を用いた。ダイズを3週間栽培して2葉期のダイズを準備し、1m2あたり3株のダイズを配置し、各処理液を表2に記載の各処理量となるように、ハンドスプレーを用いて葉面散布した。1週間後、第1葉に発生した薬害を、図1及び下記の薬害度の指標で判定した。結果を表2に示す。
-:薬害発生なし、
±:わずかに薬害発生
+:明らかに薬害発生
++:強く薬害発生、
+++:極めて強く薬害発生
Claims (9)
- 成分(A)として下記成分(A1)及び成分(A2)から選ばれる1種以上の化合物、及び成分(B)として下記成分(B1)の化合物を含有する、土壌用透水性向上剤組成物。
成分(A1):脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、エチレンオキシドの平均付加モル数が3以上40以下であるポリオキシエチレン脂肪酸エステル
成分(A2):脂肪酸の炭素数が8以上16以下であり、グリセリンの平均縮合度が1以上3以下である(ポリ)グリセリン脂肪酸エステル
成分(B1):下記一般式(b1)で示されるアルコール
R1b-OH (b1)
(式中、R1bは炭素数6以上16以下の直鎖又は分岐鎖のアルキル基を示す。) - 成分(A)として成分(A1)と成分(A2)を含有する、請求項1に記載の土壌用透水性向上剤組成物。
- 成分(A1)の含有量と成分(A2)の含有量との質量比(A1)/(A2)が、0.5以上2以下である、請求項2に記載の土壌用透水性向上剤組成物。
- 成分(A)の含有量と成分(B)の含有量との質量比(A)/(B)が、0.03以上30以下である、請求項1~3の何れか1項に記載の土壌用透水性向上剤組成物。
- 更に、成分(C)としてSP値が8以上13以下の化合物(但し、成分(A)及び成分(B)を除く)を含有する、請求項1~4の何れか1項に記載の土壌用透水性向上剤組成物。
- 更に、成分(D)として水を含有する、請求項1~5の何れか1項に記載の土壌用透水性向上剤組成物。
- 請求項1~6の何れか1項に記載の土壌用透水性向上剤組成物を、成分(A)及び成分(B)の合計濃度が50mg/kg以上50000mg/kg以下となるように処理液を調製し、土壌に散布する、土壌の透水性向上方法。
- 前記処理液を、土壌10aあたり0.5L以上5000L以下散布する、請求項7に記載の土壌の透水性向上方法。
- 前記処理液を、植物が生育されていない土壌に散布する、請求項7又は8に記載の土壌の透水性向上方法。
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