JP7488520B2 - 窒素無機化率の高い汚泥肥料 - Google Patents
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Description
[1]汚泥層、有機質肥料資材層、及び木質系バイオマス層を含む積層体を形成した後、外側を汚泥層で覆うことにより、肥料原料体を作製し、それを条件的嫌気発酵させることを含む、汚泥肥料の製造方法。
[2]前記積層体が、有機質肥料資材層及び木質系バイオマス層のいずれか一方又は両方によって上下に挟み込まれた汚泥層を含む、上記[1]に記載の方法。
[3]前記積層体が最下層として汚泥層を含む、上記[1]又は[2]に記載の方法。
[4]前記積層体が、汚泥層、有機質肥料資材層、及び木質系バイオマス層をそれぞれ少なくとも2層含む、上記[1]~[3]のいずれかに記載の方法。
[5]前記積層体が、有機質肥料資材層として、油性有機質肥料資材層及び焼酎粕層の少なくとも一方を含む、上記[1]~[4]のいずれかに記載の方法。
[6]前記積層体が、下層から上層に向かって、汚泥層、油性有機質肥料資材層、木質系バイオマス層、焼酎粕層、汚泥層、焼酎粕層、木質系バイオマス層、及び油性有機質肥料資材層をこの順番で積層した構造を含む、上記[5]に記載の方法。
[7]肥料原料体が、汚泥、油性有機質肥料資材、木質系バイオマス、及び焼酎粕を、乾燥重量でそれぞれ30~50%:10~30%:20~40%:0~20%の配合比率となる量で含む、上記[5]又は[6]に記載の方法。
[8]有機質肥料資材層が、油性有機質肥料資材として米糠を含む、上記[1]~[7]のいずれかに記載の方法。
[9]汚泥層が下水汚泥を含む、上記[1]~[8]のいずれかに記載の方法。
[10]汚泥層が脱水汚泥を含む、上記[1]~[9]のいずれかに記載の方法。
[11]木質系バイオマス層がおが屑を含む、上記[1]~[10]のいずれかに記載の方法。
[12]焼酎粕層が甘藷焼酎粕を含む、上記[5]~[7]のいずれかに記載の方法。
[13]条件的嫌気発酵の期間中に、切り返しを行うことを含む、上記[1]~[12]のいずれかに記載の方法。
[14]外側を汚泥層で覆う前に、前記積層体の少なくとも一部を混合することをさらに含む、上記[1]~[13]のいずれかに記載の方法。
[15]上記[1]~[14]のいずれかに記載の方法により製造される、汚泥肥料。
[16]汚泥肥料がバシラス目細菌を優占種として含む、上記[15]に記載の汚泥肥料。
[17]C/N比が7以上である、上記[15]又は[16]に記載の汚泥肥料。
[18]重金属含量が、汚泥肥料1kg当たり50mg以下である、上記[15]~[17]のいずれかに記載の汚泥肥料。
[19]上記[15]~[18]のいずれかに記載の汚泥肥料を、植物に対して施肥することを含む、植物の栽培方法。
本発明は、汚泥及び他の肥料原料を積層し、好ましくは汚泥を他の肥料原料で上下に挟むようにサンドウィッチ状に積み重ねて積層体を形成(作製)した後、外側を汚泥層で覆って、条件的嫌気発酵させることによる、汚泥肥料の製造方法に関するものである。外側を汚泥層で覆うことにより、外部からの通気を抑制(低減)し、条件的嫌気条件の生成を促進することができる。
下水汚泥(脱水汚泥;水分率75.5%)、米糠、竹おが屑、及び焼酎粕乾燥固形物を肥料原料として用いて、本発明の条件的嫌気発酵下水汚泥肥料SWを調製した。
得られた条件的嫌気発酵下水汚泥肥料SWにおける原料の配合割合を表1に示す。
実施例1の肥料調製(堆肥化)中の、肥料原料体中の菌相の変化を経時的に調べた。それぞれの切り返しの際に採取した肥料原料体の試料(肥料原料体の最上部表面から深さ30~90cmにて採取)から、DNA抽出キット(FastDNA Spin Kit for Soil; MP Biomedicals)を用いてDNA抽出し、PCR増幅を行った。PCR増幅では、細菌/古細菌(Bacteria/Archaea)ユニバーサルプライマーセットUniv515F/Univ909R(Univ515F: 5'-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3'(配列番号1);Univ909R: 5'-CCCCGYCAATTCMTTTRAGT-3'(配列番号2))を使用し、16S rRNA遺伝子を核酸増幅した。増幅産物を、QIAquick PCR Purification Kit(QIAGEN)を用いて精製した後、MiSeq(Illumina)及びMiSeq reagent kit v3(Illumina)を用いたDNAシークエンス解析を行い、オープンソースソフトウェアQIIME 2(Bolyen E., et al., (2019) Nature Biotechnology 37: 852-857., https://doi.org/10.1038/s41587-019-0209-9)を用いたデータ解析を実施した。
各種肥料の窒素無機化率(肥効率)を測定した。肥料としては、実施例1で表1に示す配合割合に従って製造した条件的嫌気発酵下水汚泥肥料SW、また比較例として、菜種油粕、牛糞堆肥、鶏糞堆肥、好気発酵下水汚泥肥料CSK(市販品)、好気発酵下水汚泥肥料KG(堆肥化装置かぐやひめにより調製)、下水汚泥混合堆肥C、下水汚泥混合堆肥Dを試験した。なお堆肥化装置かぐやひめは通気量を調節可能な小型堆肥化装置である(NFN300・農畜試式;富士平工業株式会社)。
窒素無機化率(肥効率)%=[各試料中の無機態窒素含量(N mg/g肥料)]/[培養開始時の肥料中の全窒素含量(N mg/g肥料)]×100
実施例2及び3で試験した各種肥料について、常法により成分分析を行った。無機成分について、P2O5は、バナドモリブデン酸アンモニア法により、K2O、MgO、CaOは原子吸光法により分析した。重金属成分について、As、Cr、Cd、Pb、AlはICP質量分析法により、Hgは還元気化法により、Cu、Zn、Niは原子吸光法により分析した。C/N比は堆肥中の全炭素量と全窒素量から算出した。リグニン、セルロース、ヘミセルロースはP. J.Van Soestらの方法に従って、定量した。具体的には、繊維成分のうちADF(酸性デタージェント繊維:リグニン+セルロース)、NDF(中性デタージェント繊維:リグニン+セルロース+ヘミセルロース)はデタージェント分析法で、リグニン量はVan Soest and McQueenの方法で定量し、NDF量とADF量の差からヘミセルロース量を、ADF量とリグニン量の差からセルロース量を求めた。結果を表3に示す。
茶栽培では一般的に肥料を7回に分けて施肥する。本実施例では、そのうちの3回、すなわち、樹体に栄養成分が貯蔵される時期の3回(秋肥2回目(9月下旬~10月上旬)、春肥1回目(2月中旬)、春肥2回目(3月上旬))について、被験肥料を用いた施肥を行った(6~24kgN/10a施肥)。
施肥後、茶葉の生育状態及び収量を調査した。一番茶(茶葉)についての結果を表4に示す。
なお二番茶及び三番茶(茶葉)についても同様の結果が得られた。
さらに、一番茶(茶葉)(表5)及び三番茶(茶葉)(表6)の成分分析を行った。
Claims (10)
- 汚泥層、有機質肥料資材層、及び木質系バイオマス層を含む積層体を形成した後、外側を汚泥層で覆うことにより、肥料原料体を作製し、それを条件的嫌気発酵させることを含む、汚泥肥料の製造方法。
- 前記積層体が、有機質肥料資材層及び木質系バイオマス層のいずれか一方又は両方によって上下に挟み込まれた汚泥層を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記積層体が、有機質肥料資材層として、油性有機質肥料資材層及び焼酎粕層の少なくとも一方を含む、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記積層体が、下層から上層に向かって、汚泥層、油性有機質肥料資材層、木質系バイオマス層、焼酎粕層、汚泥層、焼酎粕層、木質系バイオマス層、及び油性有機質肥料資材層をこの順番で積層した構造を含む、請求項3に記載の方法。
- 外側を汚泥層で覆う前に、前記積層体の少なくとも一部を混合することをさらに含む、請求項1~4のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の方法により製造される、汚泥肥料。
- 汚泥肥料がバシラス目細菌を優占種として含む、請求項6に記載の汚泥肥料。
- C/N比が7以上である、請求項6又は7に記載の汚泥肥料。
- 重金属含量が、汚泥肥料1kg当たり50mg以下である、請求項6~8のいずれか1項に記載の汚泥肥料。
- 請求項6~9のいずれか1項に記載の汚泥肥料を、植物に対して施肥することを含む、植物の栽培方法。
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