(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堆肥原料１００重量部に対し、ステビア植物体の粉末０．０１ないし１．５重量部を添加して醗酵させることを特徴とする堆肥の製造方法。
【請求項２】
堆肥原料１００重量部に対し、ステビアの植物体から水溶性成分を抽出した後の固形分を、乾燥物として０．０１ないし１．５重量部添加することを特徴とする堆肥の製造方法。
【請求項３】
堆肥原料に、ステビアの植物体の粉末と、ステビアの植物体から水溶性成分を抽出した後の固形分との混合物を添加して醗酵させた後、途中で、再度ステビアの植物体から水溶性成分を抽出した後の固形分を添加することを特徴とする堆肥の製造方法。
【請求項４】
ステビアの植物体の粉末と、ステビアの植物体から水溶性成分を抽出した後の固形分との混合物を、堆肥原料１００重量部に対し乾燥物として０．０１ないし１．５重量部添加することを特徴とする請求項３記載の堆肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は豚糞、牛糞、鶏糞等の悪臭を発生する動物性堆肥原料及び植物性堆肥原料から堆肥を製造するにあたり、悪臭を速やかに消滅させ、短期間に良質の堆肥を製造する画期的な堆肥の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、牛、豚、鶏等の飼育は糞尿が発生し、この糞尿は稲わら等の植物性堆肥原料と組合わせて醗酵させると良質の堆肥が製造され、これを植物に施して、窒素、リン、カリを含む肥料として或いは土壌を肥沃にする腐植として利用されていた。
その後、化学肥料の普及により手間を要する堆肥を製造する代わりに大量の化学肥料を施して生産性を上げてきたが、一方で土壌の腐植が減少し土地が痩せてきた。腐植が減少して土地が痩せると、肥料を大量に投入しても生産性が上がらず、各種病原菌に対する植物の抵抗性も減退し、その結果、毒性の強い殺菌剤、殺虫剤等の農薬の使用量が増大し、自然環境を悪化させている。
【０００３】
堆肥の製造は糞尿等の動物性原料と稲わら、もみ、干し草等の植物性原料を配合し、積上げて踏み込み適量の水分を供給し、適宜切返しを行って内部と外部の条件差を解消する。好気菌の作用により糖やアミノ酸が分解され、約１週間後には内部温度が上昇し、一部では嫌気性の菌も作用し、セルローズ、ヘミセルローズ、リグニンの分解も進行する。積上げ後３〜４月で堆肥は次第に赤黒い色に変わり、甘い匂いがするようになり、手で触った感じはしっとりと柔らかく、充分な水分を含みながら離水せず、繊維質は原形を保たずボロボロと崩れてくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時宅地化が進み、従来の方法で堆肥を製造していると臭気の問題で紛争が生じたり、手間を要する切返し等の作業を嫌う傾向がある。そこで、牛、豚、鶏等の産業動物の飼育場が人工密集地から益々離れ、工場で一括して堆肥を製造する方法が採用されるようになった。工場生産となると切返しも機械化されて好ましいが、堆肥化の期間の短縮が要求され、特殊の菌を配合して内部温度を上昇させたり、外部から過熱蒸気を導入して８０℃近い高温に保つ方法等が講じられている。
【０００５】
堆肥化の期間の短縮を図るあまり、未完熟の堆肥を植物に施用すると、土壌中で微生物の盛んな増殖が進行し、土壌中の窒素成分を大量に吸収するため植物は窒素飢餓状態に陥り、健全な植物の生育上に悪影響を与える。更に、未完熟堆肥中には多数の微生物が生存し、これらの中には病原菌も未だ生存しているため、植物が病原菌に感染するなど未完熟堆肥の施用は避けなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は堆肥原料の悪臭を１日間で消滅させ、２〜３日で堆肥原料の内部温度を８０℃前後に上昇させ、これを１〜２週間持続させ、その後ゆっくりと温度低下させ、１〜２月で良質な完熟堆肥を製造することを目的とし、その構成は、堆肥原料にステビアの植物体の粉末、或いはステビアの植物体から水溶性成分を抽出して得られた固形分を、堆肥原料１００重量部に対し、０．０１〜５重量部添加して醗酵させることを特徴とする。
【０００７】
すなわち、ステビアの植物体の粉末、或いはステビアの植物体から水溶性成分を抽出した後の固形分を堆肥原料に配合することにより、翌日には悪臭が消滅し、２〜３日後には内部温度が８０℃前後に上昇し、この高温が１〜２週間継続することである。その結果、堆肥化が無臭の環境下で急速に進行し、しかも得られる堆肥は極めて良質である。ちなみに、ＥＭ菌を添加した場合には内部温度７０℃が限界であり、米糠ぼかしを添加した場合は６５℃が限界である。菌自体の活動により得られる高温が良質の堆肥製造には不可欠である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明におけるステビアとは、南米原産のキク科の多年生植物、ステビア．レバウディアナ．ベルトニ（Stevia rebaudiana bertoni)及びその類縁植物である。実験の結果、有効成分は葉及び茎、特に蕾を持つ前の茎や成熟した植物の茎に多く含有されるが、根にも、花にも、幼弱植物にも有効成分が含有されることを確認した。本発明はステビアの植物組織全体が使用される。
更に、ステビアの植物組織を乾燥し、煮沸抽出、熱水抽出、或いは低級アルコール抽出等を行い、水溶性成分を抽出した後の固形分も堆肥原料に配合することにより顕著な効果を有する。
【０００９】
すなわち、ステビアの原末及びステビアの水溶性成分抽出後の固形分の両者が使用されるが、水溶性成分抽出後の固形分を用いると、より速やかにより高温が得られるが、完成した堆肥の質はステビア粉末がやや優れている。好ましい使用方法は堆肥原料にステビア粉末又はステビア粉末と水溶性成分抽出後の固形分の混合物を添加し、１〜３週間後に水溶性成分抽出後の固形分を添加すると、熟成の最終段階における温度低下が安定し、より優れた堆肥が得られる。
ステビア粉末の使用量は堆肥原料１００重量部に対し１．５重量部以下、好ましくは０．０１〜１重量部、より好ましくは０．１〜０．５重量部である。ステビア粉末はあくまでも堆肥化促進剤として使用されているため、このような少量で充分である。
【００１０】
ステビア植物体の粉末或いはステビアの植物体から水溶性成分を抽出した固形分を堆肥原料に混合すると、糞尿或いは植物の腐敗物特有の悪臭が２４時間で消滅する。２〜３日後には内部温度が８０℃前後に達し、以後高温状態が１〜２週間維持される。その後、５０〜６０℃で推移し、ゆっくりと温度が低下し、１〜２月後には完熟堆肥になっている。本発明者らは堆肥製造の初期には主としてステビア植物体の粉末を使用し、腐熟の途中、特に高温時期が終了した頃にステビアの植物体から水溶性成分を抽出した固形分を添加すると温度の低下が速やかで結果として最も良質の堆肥が得られることを確認した。
【００１１】
更に、堆肥製造開始後未だ内部が高温の時であっても、分析するとその組成はすでに良質の堆肥の条件に達している。すなわち、腐熟開始１０日後では内部が未だ高温であって常識的に未完熟堆肥であるが、この堆肥を分析すると完熟堆肥の要件を備え、土壌に施して良好な結果が得られている。腐熟途中の高温期の堆肥を、窒素含有量の少ない植物性の堆肥原料、例えばバーク、稲わら、もみ殻、野菜屑、農産物収穫後の植物体等に１〜１０％、好ましくは３〜５％配合すると、これら原料の堆肥化が促進され、従来要した時間の半分で従来よりはるかに良質の堆肥が得られる。特に水分含有量が多く、腐敗し易い野菜屑を効率的に堆肥化することができる。これは本発明に係るステビアの植物体が、有用微生物を大量に増殖させ易い環境を提供するものと考えられる。
【００１２】
堆肥原料とは牛糞、豚糞、鶏糞、これら動物を飼育するこめの畜舎の敷きわら（糞尿を含む）野菜屑、収穫後の植物体（稲わら、もみ殻等）、食品加工工場からの排出物（おから、醤油醗酵かす）、畜肉、魚肉解体或いは加工工場からの排出物、干し草等醗酵可能なものは全て使用できる。原料により炭素率や物理的性質が顕著に異なるため、各種材料を混合して適正な炭素率３０〜４０に調整し、ベタベタしない空気が内部まで浸透できる好気的条件の物性にしてから堆肥の製造を行う。
【００１３】
微生物の作用により得られた堆肥は黒褐色で、成分的には窒素の大部分が菌体又はその遺体として、炭素の大部分が菌体又は腐植として存在している。この過程を腐熟過程といい、作物にとって最適の条件となったときを完熟という。すなわち、完熟とは完全に分解しつくした意味ではなく、土壌施用後もゆるやかに分解が続く程度に腐熟させた状態である。
【００１４】
堆肥には次の効果が認められている。
（１）窒素、リン酸、カリの肥料３要素を供給する。
（２）（１）の肥料をゆっくりと植物に供給する。一般に堆肥化して施した全体の窒素分の１／３程度がその年に吸収され、他は腐植中の窒素として貯えられ、翌年以降にゆっくりと吸収される。また、既に過分に肥料が施されている土壌であっても緩衝作用により過分の肥料を翌年以降に保持しておく。
（３）植物は未確認の種々の微量成分を必要とするが、これらの成分を堆肥は供給することができる。
（４）分解過程の有機物の中には植物ホルモンの作用を有する物質が生成され、植物に好影響を与える。
（５）堆肥の腐熟過程において、植物に有用な菌、昆虫の幼虫、原生動物、ミミズその他の地中動物が繁殖し、これらの生物が堆肥を施された土壌中で繁殖し、土壌の熟畑化を促す。これらの微小生物は病原菌の天敵でもある。
（６）堆肥の施用により土が柔らかくなり、団粒構造となり、保水性、保肥性、空気量が増大し、植物を健全に生育させる。
（７）日本の畑土壌には活性アルミニウムが多い。活性アルミニウムは根を傷めたりリン酸を植物が吸収できない形態に変化させる。堆肥は有害な金属類を直接植物に害を与えない形態にする効果を有する。
（８）有機物が未だ残存しているため、土壌中で有機物の分解が進行し、炭酸ガス濃度を高めて光合成を促進させる効果を有する。
【００１５】
堆肥を製造する設備は特に限定しない。従来の地面或いはコンクリートの土台上に積上げる方法から、屋内の機械化された切返し装置を備え、材料の腐熟の進行に従って徐々に移動するベルトコンベア式の大型の自動化設備まですべて使用することができる。
堆肥製造装置の１例を図１に示す。コンクリート製の堆肥槽であり、図１においては、コンクリート製の第１槽１と、第２槽２と、第３槽３の３槽が連結している。底には浸出した排水を除去するための水抜き孔或いは水抜き溝４を設け、排水室５に誘導する。排水室５は相互に廃水通路６を介して連結し、排水口７から排出される。場合によっては排水室５を設けず、そのまま地面に吸収させることもある。堆肥の製造は好気的条件下で行われるため、適量の空気の供給は良い堆肥の製造に役立つ。８は通気パイプであり、堆肥槽の底部に広く敷設されている。通気パイプ８には適宜の間隔を保って通気孔９が開口し、各通気孔から堆肥の腐熟を順調に進行させる量の空気が供給される。
１０は堆肥原料或いは堆肥である。一般に、堆肥は腐熟の進行と共に体積が減少し、完熟堆肥は最初に積上げて押圧した時の体積の約半分である。
【００１６】
各種の堆肥原料を撹拌混合してステビア粉末を配合し、第１槽１に投入し押圧し、水分量を調整する。一定期間経過後第２槽２に機械的に移動させることにより切返しと同等の効果が得られる。第２槽２から第３槽３への移動も切返し効果を有する。又、堆肥槽を移動させずに機械的に撹拌して切返しを行うこともできる。図１では堆肥槽の数を３槽としたが、１槽で行っても、３槽以上であってもよく、更に枡目状に堆肥槽を配置して平行して堆肥化を行うこともできる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
小型トラック１杯の牛の糞尿を含む敷きわらと、小型トラック１杯の鶏糞がそれぞれ堆肥工場に搬入された。両者を混合してもベトベトした状態にあるため、両者の混合物１００重量部に対し、１５重量部のもみ殻とバークを混合し、ベトベトした状態を解消し、通気性を確保できる物性にした。更に０．２５重量部のステビアの植物体の粉末を配合しよく混合した。
【００１８】
図１に示す堆肥槽を用い、上記の混合堆肥原料を第１槽１に充填し、押圧してふわふわした状態を解消し、材料からやや浸み出る程度の水を加え、第１槽１の底部に設けた通気孔９からわずかに曝気して好気的条件に保った。作業当日は動物糞尿特有の臭気が充満していたが、１日後にはアンモニア臭及び腐敗臭が消滅していた。わずかに水を補給した。２日後には内部温度が７９℃に達していた。３日後は内部温度が８０℃であった。６日後には内部温度が７８℃であり、切返しを行った。９日後には内部温度が８０℃であり、１２日後には内部温度が７５℃であり、１４日後には５５℃に低下した。ここで、材料を第１槽１から第２槽２に移したため実質的切返しを行った。３０日後に内部温度は４５℃に低下し、材料を第２槽２から第３槽３に移動して実質的切返しを行った。その後４４日後に切返しを行い、６０日後の完熟堆肥の分析結果を表１に示した。
堆肥製造過程で適宜材料からやや浸み出る程度の水を補給した。アンモニア臭は全くなく水を加えても臭気を感じなかった。
製造された堆肥は、黒色でかすかな甘い香りを有し、手で触った感じはしっとりと柔らかく、充分な水分を含みながら離水せず、繊維質は原形を保たずボロボロと崩れてきた。
【００１９】
実施例２及び３
小型トラック一杯の牛の糞尿を含む敷きわらと、小型トラック一杯の豚の糞尿を含む敷わら１００重量部に対し、８重量部のもみ殻と０．２５重量部のステビアの植物体から水溶性成分を抽出した後の固形分を配合し、よく混合した以外は、実施例１とほぼ同様にして堆肥を製造し、２月後の完熟堆肥の検査結果を表１に併記した。実施例１と同様に、翌日から腐敗臭は消滅し、湿らしても何ら臭気がなく、順調に腐熟が進行した。
実施例２において、腐熟進行中の材料を堆積期間１０日後に一部を採取し、実施例３とし、成分分析を行った。実施例３の堆肥は未だ内部が高温ではあったが、冷却して土壌に施したところ、完熟堆肥と同様の効果が得られた。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
比較例１
実施例１と近似した堆肥原料を用い、ステビア植物体の粉末やステビア植物体から水溶性成分を抽出した固形分に代えて、米糠ぼかしを用いた以外は実施例１と同様にして堆肥を製造した。初日と同様の臭気は１月後も消えず、６日後の内部温度は６５℃であったため過熱水蒸気を用いて８０℃に昇温した。８日目も５５℃であったため、過熱水蒸気を用いて８０℃に昇温すると共に切返しを行った。９日目は６０℃であり、過熱水蒸気を用いて８０℃に昇温した。１５日目は４０℃であったが昇温しなかった。通算７回の切返しを行い、通算１１０日目に完熟堆肥を得た。腐熟の進行と共に悪臭は減少したが最後までアンモニア臭は消滅しなかった。製品完熟堆肥も水を加えるとアンモニア臭を感じた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、悪臭が速やかに消滅し、短期間に良質の完熟堆肥を得ることが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は堆肥製造装置の１例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  第１槽
２  第２槽
３  第３槽
４  水抜き孔
５  排水室
６  排水通路
７  排水口
８  通気パイプ
９  通気孔
１０  堆肥原料或いは堆肥
【図１】
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