TWI410394B - Fermented Fertilizers Containing Bamboo Active Ingredients and Their Manufacturing Methods - Google Patents

Description

含竹子有效成分之發酵肥料及其製造方法

本發明係關於含筍皮或幼竹之有效成份之發酵肥料之製造技術。

近年來，有機廢棄物之處理係成為嚴重的社會問題。廚餘或家畜之糞尿等之有機物，雖然量少時，以還原於農地或自然分解之循環，可充份地對應，但大量時將成為公害來源，對於該處理，花費莫大的經費。

於自然環境下成為堆肥原料之植物性纖維(纖維素)，若放置於屋外時，首先酵母菌、細菌繁殖，蛋白質及糖分別開始製作胺基酸及水、CO₂ 。隨著此發酵進行時，成山的纖維素開始發熱，促進放射線菌或絲狀菌的活動，纖維質被分解，成為肥料。至健全的堆肥熟成之過程中，妨礙的存在係腐敗菌，若此壞菌(嫌氣性)繁殖時，產生亞硝酸或硫化性物質，發生不愉快的異臭。

即使於以一般廚餘為對象之堆肥製造方法中，易分解性物質之初期分解時，主要係好氣絲狀菌或細菌活動，半纖維素或纖維素分解期係由極有限之高溫性好氣性之放射線菌分解半纖維素，使露出纖維素。此時因大量吸收氧，所以該周圍產生氧不足之環境，嫌氣性之纖維素分解菌作用，製作分解纖維素之酵素之纖維素酶。若纖維素分解超過尖峰時，發酵溫度緩緩地下降，開始分解木質素。分解木質素係由絲狀菌產生的細胞外酵素或擔子菌或白色木材腐朽菌等所進行。

另外，就菌之特性效果而言，光合成細菌係消化廢棄物中產生之氨、硫化氫、硫醇或各種烴，以消除惡臭來源，同時具有促進脯胺酸、甲硫胺酸等各種有效胺基酸生成的作用，乳酸菌係具有防止廢棄物腐敗的作用，使用放射線菌、酵母時，將形成抑制有害微生物作用之革蘭氏陽性菌群之微生物相等常為人所知。

如此地就有機物之堆肥化係維持自然環境、有效活用資源之觀點，技術開發盛行，計畫各種廢棄物原料、使用於發酵之微生物菌種類、製作方法等。顯示例如專利文獻1係關於菌的擷抗價、pH、密閉狀態等，專利文獻2係關於適合低溫環境下之絲狀菌，專利文獻3係含稻殼、醋酸含有物等作為添加材料之計畫。關於微生物培養液，例如專利文獻4係計畫使用聚合物直接作為堆肥化促進劑等。另外，關於有機物原料，有許多關於蔬菜垃圾、木屑、動物糞便等之揭示。

然而，廚餘係有一般家庭日常上少量發生的廚餘及企業大量發生的廚餘。此等廚餘之部份亦於家庭或企業單位，或於自治體單位，經堆肥(compost)處理成為有機肥料者。

另一方面，在企業大量產生而沒有適當的處理方法所廢棄處分之有機廢棄物例子方面，有竹筍的皮。竹筍是季節性產品，極少部份係以挖出後帶皮的狀態銷售給一般消費者，但大部份係於進行筍水煮加工之企業，以除去皮之水煮狀態，整年銷售。於進行筍水煮加工之企業，因為一次產生大量的筍皮，所以此筍皮的處理成為大問題。

於筍水煮加工工廠，除去水煮前後筍皮、筍尖及根部等之不成為商品之部份(本說明書中此等總稱為筍皮)，此等係作為廢棄物廢棄處分。所廢棄之大量筍皮係有發酵力大，發生腐敗臭之問題。另外，因為係季節性物品，所以亦有不會花費許多的經費於廢棄處理之問題，而將筍水煮加工工廠所產生之大量筍皮作為發酵肥料是以往從未施行的。

另外，近年來隨著挖筍從事者之老化及人手不足，放置食用筍而不採挖，以及不採伐後續成長之幼竹，放置直至成為母竹之管理不足之竹林逐漸引人注目。幼竹林的管理不足，隨著竹子的入侵，保水力降低，並且引起鄰近之杉、檜等之其他樹木受害，喪失美麗的山，就自然環境面，是不能忽視之問題。

為解決如此問題，本申請人係基於發現因為筍皮發熱發酵性大，筍皮或幼竹中係含有以支持竹的驚異成長之吉貝素(Gibberellin)為首，激動素(Kinetin)、酪胺酸等成長促進物質，所以若以筍皮或幼竹為主要原料行堆肥化時，合倂廢棄物對策，可成為對植物生育有效之發酵肥料，而提案以筍皮或幼竹中任一方或兩方為主的堆肥原料，混合至少1種有效的微生物，製造發酵肥料之方法(參考專利文獻5)。

[專利文獻1]特開平5-170579號公報

[專利文獻2]特許第3485345號公報

[專利文獻3]特開2000-16889號公報

[專利文獻4]特開2003-192794號公報

[專利文獻5]特許第4073441號公報

依據前述專利文獻5中所揭示之發酵肥料製造方法，藉由以筍皮或幼竹為主要原料堆肥化時，將成為含筍皮或幼竹所含成長促進物質之發酵肥料，可達到成為促進植物成長極為有效之肥料之效果。

然而，本發明者係之後於繼續研究的過程，發現成長過程之幼竹或筍皮係與已成長之母竹不同，雖含有促進植物生育之成長促進物質，例如糖質、礦物質、胺基酸類，但因發酵過程產生的70～80℃的熱，該成長促進物質某些程度被分解消失。另一方面，因為母竹的組織堅硬，所以不使於所定期間發酵時，纖維質不被分解，不能作為堆肥使用。

因此，本發明解決之課題係使幼竹或筍皮所含之成長促進物質大大地幫助植物成長，並且企圖使堆肥化步驟簡單化，提升作為肥料之機能。

為解決前述課題，本發明係混合添加有效微生物於含或未含粉碎母竹而成之竹片之堆肥原料而使發酵、或使堆肥原料自然發酵之堆肥，與使筍皮及幼竹中任一種或兩種粉碎之幼竹材料乾燥者為特徵之含竹子有效成分之發酵肥料。

另外，本發明係添加有效微生物於含或未含粉碎母竹之竹片之堆肥原料而使發酵、或使堆肥原料自然發酵而製造堆肥，且混合使筍皮及幼竹中任一種或兩種粉碎之幼竹材料乾燥者與前述堆肥為特徵之含竹子有效成分之發酵肥料之製造方法。

認為於成長過程的竹子係1天中成長1m之多。另一方面，成為2年程度之老竹時成長停止，長度及粗度亦不成長，雖幾年後枯萎，但地下莖延伸，每年自地下莖生出筍。成為該成長來源的成長促進物質係除了筍以外，亦內含於筍皮或幼竹。本發明中，係注目於筍皮或幼竹所含之成長促進物質，使其作為肥料而有效利用者。

亦即，因為使廢棄物之筍皮或幼竹發酵時，因70～80℃的發酵熱，使成長促進物質，例如糖質、礦物質、胺基酸之有效成份部份分解，所以不使發酵而粉碎，作為幼竹材料。為將此作為肥料使用，若施肥於地面時，幼竹材料中之如前述之成長促進物質有效地作用於植物，與堆肥中之肥料成分一同促進植物的生育。

然而，在表示堆肥品質之基準方面，係有所謂的「EC(導電度)」項目。因為EC高之堆肥會成為根受損的原因，應多加注意。JA中央會推薦之品質基準係5mS(毫西門子(millisiemens))/cm以下(藤原俊六郎著「堆肥之製作方法‧使用方法　自原理至實際」農山漁村文化協會出版，2003年3月，p40-43)。牛糞堆肥時為4～6mS/cm，但對於未使其發酵之筍皮或幼竹之粉碎物，測定EC時，可得到1.6mS/cm之分析結果，所以證明即使將其混合於堆肥使用，仍可充份滿足作為堆肥之品質基準。

另一方面，整備放置竹林時所採伐的母竹係含有木質素、丹寧等之不適合作為肥料之物質，並且亦含有許多不易分解之纖維質，所以使發酵而堆肥化。混合該堆肥與前述之幼竹材料作為發酵肥料，綑包於肥料袋時，在不使施肥前幼竹材料發酵下，使幼竹材料於生料狀態之含水率為50～80%者乾燥，成為例如40%以下，以30%以下為宜，粉碎成1～2mm程度之長度，混合肥料後裝袋。

依據本發明，藉由混合添加有效微生物於堆肥原料而使發酵、或使自然發酵之堆肥，與使筍皮及幼竹中任一種或兩種粉碎之幼竹材料乾燥者而成之肥料，使幼竹或筍皮所含之成長促進物質大大地幫助植物成長，並且可企圖使堆肥化步驟簡單化，提升作為肥料之機能。

另外，藉由利用不能直接作為肥料使用之母竹作為堆肥原料，產業廢棄物之有效利用、及可有效利用整備放置竹林時產生之母竹作為促進植物成長之肥料之材料，可抑制成為地球溫暖化原因之二氧化碳發生。

用以實施發明之最佳型態

以下係說明本發明之實施型態。

本發明之最大特徵係使筍皮及幼竹中任一種或兩種於不發酵下乾燥，粉碎成1～2mm程度之長度作為幼竹材料使用、及將整備放置竹林時所採伐之母竹作為水分調整材料及堆肥原料之一使用。

在此，所謂幼竹係指成為母竹以前之成長過程的竹，因不作為食用筍挖掘而放置，成長而成為不能食用者，所以為約至竹枝出現前者。提到日本最多的孟宗竹，雖依生育場所而有差異，但通常係指高度為1～4m程度(自地表出現後約1週至1個月)者。所謂母竹係更加成長者，通常是經過1年以上之竹質變硬的竹子。因為約至1年生之竹子係無作為母竹之機能，且竹質柔軟，所以亦可分類成幼竹，與約2年生以上之竹質硬的母竹區別，尤其亦有以新竹之名稱稱呼。如此之分類法並非規定者，多由竹的性狀稱呼。

堆肥原料係母竹以外，可使用蔬菜屑、食品榨渣、食品屑、稻殼、草木及其他的有機物原料。另外，因應需要，亦可添加貝殼、骨粉、水產加工廢棄物等之作為肥料成分之物質。可選定最適合堆肥原料之發酵方法，尤其混合有效微生物群中最適合的微生物。

有效微生物係只要不含有害物質，於前述發酵步驟中顯示活性者即可。作為實際上使用之有效微生物，嫌氣性微生物及好氣性微生物共存之有效微生物，含放射線菌、光合成菌、乳酸菌、絲狀菌、酵母、麴菌中任一種以上者為宜。以使用選自此等微生物中，作為放射線菌之Streptomyces、Streptoverticillium、Nocardia、Micromonospora、Rhodococcus、Actinomyces、Corynebacterium、作為光合成菌之Chlorobium、Chromatium、Chloroflexus、Rhodospirillum、Rhodopseudomonas、Rhodobacter、Acetobacter、Azotobacter、Rhizobium、Methlomonas、作為乳酸菌之Propionibacterium、Lactobacillus、Pediococcus、Streptococcus、Micrococcus、Leunostoc、作為絲狀菌之Aspergillus、Mucor、Trichodema、作為屬於酵母者之Pichia、Saccharomyces、Candida、作為細菌之Bacillus、Cellulomonas、Celluribrio、Cytohaga、Clostridium、Desuifotomaculum為宜。

現在銷售許多市售物之EM、Thomas、ALL-LESS、ACTTG、Saion、Bymfood、UronC、NK-52、Cofuna、Azeron、Bioferty、Reeone等商品名之堆肥化促進劑。然而，此等市售物，關於該主要成份之微生物的內容，有例如有效微生物、革蘭氏陽性、革蘭氏陰性、好氣性、嫌氣性、擷抗性等之各種表現，但多為學術上、定量上表現不充份者。

本發明中堆肥原料之主要原料係特定為母竹，所以可選定於分解發酵堆肥原料之環境中最適合的微生物。接著，考慮上述各微生物顯示活性用之空氣、溫度、溫度等之條件，設定分解發酵堆肥原料之最適合原料處理條件即可。例如一般pH5.0以下，10以上時堆肥化的反應速度小，所以以接近中性之範圍為宜。

另外，於以母竹為主要原料之堆肥原料，亦可與有效微生物一同添加1種以上之發酵促進用助劑及水分調整劑及微生物營養劑。本發明中作為可適合使用之發酵促進用助劑，有家畜糞或木醋液、竹醋液，作為水分調整劑，有竹片、木屑、碳化物、含醋酸或丙酸材料等，作為微生物營養劑，可舉例如米糠等。在此雞糞或米糠係兼補給氮分，幫助微生物之活性化，竹片係具有調整水分及脫臭的作用，木醋液或竹醋液係除了添加肥料成分以外，具有使難分解性有機物之細胞外皮軟化，防止pH降低及促進發酵、分解惡臭物質之作用。

以下係表示有關本發明之發酵肥料製造步驟之一例。

(1)第1次步驟

於粉碎孟宗竹母竹之竹片(粉碎母竹成約3mm正方程度者)中，添加家畜糞、米糠之水分約60%之堆肥原料，混合、攪拌有效微生物。

(2)第2次步驟

堆肥床溫度約上升至75℃時，追加混合與最初堆肥原料約同量之筍皮，上下攪拌。約1天後，再追加混合同量之堆肥原料，上下攪拌。

重複追加混合堆肥原料及上下攪拌，合計4次，堆肥床中之母竹比率約成94%。

(3)第3次步驟

停止添加堆肥原料時，堆肥床溫度降低成約45℃，所以在此以1週1次的比率上下攪拌。重複此約4次。

(4)第4次步驟

於常溫放置上述堆肥床約1個月。

經過上述步驟，以約2個月製作以母竹為主要原料之發酵肥料。然而，此製造步驟係一例，作為原料之母竹種類並非局限於孟宗竹者，另外，藉由調節堆肥原料之配合比率、堆肥床的水分、溫度、pH、混合攪拌、送風等之條件，亦可調節反應速度或所需期間。另外，此製造步驟係使用具備混合手段及進行上下攪拌之手段，另外，因應需要，可使用具備表示控制水分、溫度、送風、脫臭等之發酵狀態之手段、原料調整手段、篩選發酵肥料、秤量、綑包手段等之堆肥製造裝置而實施。

以上述步驟所製造之堆肥原料為A，將不使發酵之竹片、筍皮、幼竹(任一種皆為使乾燥成水分30%以下者)，以B1～B5之比率混合於其中，以莖幹圓周及高度測定彩椒之成長程度。該結果如表1及表2表示。

B1：竹堆肥+竹片(10質量%)

B2：竹堆肥+竹片(30質量%)

B3：竹堆肥+竹片(20質量%)+筍皮(10質量%)

B4：竹堆肥+竹片(20質量%)+筍皮(10質量%)+幼竹(10質量%)

B5：竹堆肥+筍皮(20質量%)+幼竹(20質量%)

此結果如圖1之圖表示。

此結果如圖2之圖表示。

由以上結果可知，加入筍皮、幼竹之肥料係莖幹圓周及高度的成長比僅堆肥原料A良好，另外，亦比雖含竹片但不加入筍皮、幼竹之B1、B2成長佳。

另外，上述例中，雖使用添加有效微生物於堆肥原料而使發酵者作為堆肥，但亦可使用使堆肥原料中存在或附著之微生物自然發酵者。自然發酵時，與添加有效微生物之發酵相比較，雖有發酵速度不安定，不易控制發酵，臭味強，但可作為本發明中使用的堆肥使用而毫無問題。

添加有效微生物而使發酵時，表示發酵進行狀態之氣壓計(Barometer)之溫度變化，與自然發酵時相比較之測定結果如表3表示。

如表3所示，自然發酵時比添加有效微生物時之發酵進行遲緩，但藉由進行上下攪拌原料等之幫助發酵之作業，可足以作為本發明之堆肥使用。

產業上利用性

因為本發明係以未使發酵之筍皮或幼竹及使發酵之母竹作為原料，所以可有效活用地利用於筍水煮加工工廠產生的筍皮或隨著竹林管理產生的幼竹、母竹之廢棄物處理。

[圖1]以莖幹圓周之測定結果表示使用本發明之含竹子有效成分之發酵肥料之彩椒成長圖。

[圖2]以高度之測定結果表示使用本發明之含竹子有效成分之發酵肥料之彩椒成長圖。

Claims (7)

1. 一種含竹子有效成分之發酵肥料，其特徵係將堆肥、與使筍皮及竹枝出現前之幼竹中任一種或兩種經粉碎但未使其發酵之材料予以乾燥至水分30%以下者，以後者之材料為10質量%以上且40質量%以下、殘部為堆肥之比率予以混合所成。
2. 如申請專利範圍第1項之含竹子有效成分之發酵肥料，其中前述堆肥係於堆肥原料中添加嫌氣性微生物及好氣性微生物共存之有效微生物而使發酵者，且該有效微生物係含放射線菌、光合成菌、乳酸菌、絲狀菌、酵母、麴菌之任一種以上。
3. 如申請專利範圍第1項之含竹子有效成分之發酵肥料，其中前述堆肥係使堆肥原料自然發酵者。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之含竹子有效成分之發酵肥料，其中前述堆肥原料中係含粉碎已成長而竹質變硬之母竹而成之竹片。
5. 一種含竹子有效成分之發酵肥料之製造方法，其特徵係添加嫌氣性微生物及好氣性微生物共存之有效微生物於堆肥原料而使其發酵製造堆肥，且將使筍皮及竹枝出現前之幼竹中任一種或兩種經粉碎但未使其發酵之材料予以乾燥至水分30%以下者與前述堆肥以前者之材料為10質量%以上且40質量%以下、殘部為堆肥之比率予以混合所成，且該有效微生物係含放射線菌、光合成菌、乳酸菌、絲狀菌、酵母、麴菌之任一種以上。
6. 一種含竹子有效成分之發酵肥料之製造方法，其特徵係使堆肥原料自然發酵製造堆肥，且將使筍皮及竹枝出現前之幼竹中任一種或兩種經粉碎但未使其發酵之材料予以乾燥至水分30%以下者與前述堆肥以前者之材料為10質量%以上且40質量%以下、殘部為堆肥之比率予以混合所成。
7. 如申請專利範圍第5項或第6項之含竹子有效成分之發酵肥料之製造方法，其中前堆肥原料中係含粉碎已成長而竹質變硬之母竹而成之竹片。