(57)【要約】【課題】希土キレート化合物を添加した機能性環境親和型の農業用床土及びその製造方法を提供する。【解決手段】各種有機酸塩から選択された一つ以上の有機酸塩に希土類から選択された一つ以上の物質をキレート結合させて得た希土キレート化合物を、単独または混合形態で通常の床土に混合することにより、農業用床土が得られる。希土キレート化合物が添加された農業用床土は、作物の生育を促進させ、作物中硝酸態窒素の含量低減と農薬残留量を低減させるだけでなく、希土元素の植物体への吸収移行率を増加させて希土元素の土壌蓄積減少及び植物生育を促進させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機酸塩に希土類から選択された一つ以上の物質をキレート結合させて得た希土キレート化合物を単独または混合形態で通常の床土に混合して得ることを特徴とする、希土キレート化合物が添加された農業用床土。
【請求項２】
前記有機酸塩が、EDTA(ethylene diamine tetra acetate)、クエン酸、酒石酸から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項１に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土。
【請求項３】
前記希土キレート化合物の添加比率が、0.05乃至100mg/kgであることを特徴とする、請求項１に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土。
【請求項４】
前記希土キレート化合物の添加比率が、10乃至100mg/kgであることを特徴とする、請求項３に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土。
【請求項５】
前記希土類元素が、元素周期律表の原子番号５７のランタン(La)から原子番号７１のルテチウム(Lu)までの１５種の元素と、原子番号２１のスカンジウム(Sc)と原子番号３９のイットリウム(Y)の中から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項１に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土。
【請求項６】
前記農業用床土が、隧道用、園芸用または花卉用の一つであることを特徴とする、請求項１に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土。
【請求項７】
有機酸塩から一つを選択してそれを精製水に溶解して水溶液として含む工程と、
前記水溶液に希土類から選択された一物質を一定当量で加えてキレート結合を形成させる工程と、
前記反応液で希土キレート化合物結晶を析出させ、それをろ過して結晶を得る工程と、
前記得られた希土キレート化合物を一定比率で通常の床土に混合する工程とからなることを特徴とする、希土キレート化合物が添加された農業用床土の製造方法。
【請求項８】
前記有機酸塩が、EDTA、クエン酸、酒石酸から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項７に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土の製造方法。
【請求項９】
前記希土キレート化合物の添加比率が、0.05乃至100mg/kgであることを特徴とする、請求項７に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土の製造方法。
【請求項１０】
前記希土キレート化合物の添加比率が、10乃至100mg/kgであることを特徴とする、請求項９に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土の製造方法。
【請求項１１】
前記有機酸塩の水溶液に添加する希土元素は、有機酸塩：希土元素が１：１の当量比になるように添加することを特徴とする、請求項７に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土の製造方法。
【請求項１２】
前記希土類元素が、元素周期律表の原子番号５７のランタン(La)から原子番号７１のルテチウム(Lu)までの１５種の元素と原子番号２１のスカンジウム(Sc)と原子番号３９のイットリウム(Y)の中から選択された一つ以上のものであることを特徴とする、請求項７に記載の希土キレート化合物が添加された農業用床土の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希土キレート化合物を添加した機能性環境親和型の農業用床土及びその製造方法に関するものである。より詳細には、作物の育苗で最も基本になる床土を製造するに当たり、各種有機酸塩から選択された一つ以上の有機酸塩に希土類から選択された一つ以上の物質をキレート結合させて得た希土キレート化合物を、単独または混合形態で通常の床土に混合して得られる農業用床土及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農業技術の発達によって農作物の周年栽培が可能になるに伴って相対的に床土の使用量も増加している。栽培方法及び育苗移植方法が普及し始めた初期には、生産量を高めることに目的をおいていたが、現在の栄農方法は商業農に発達することにより、床土の重要性が再認識されるようになり、育苗方法も改善されてきた。育苗は、大部分人為的な環境下の狭い空間で密植状態で行われるので、作物個体間で必然的に水分・光・養分の競合が起きる。したがって、作物の地下部を構成する床土が優良であるかどうかが育苗の成敗を決定する。このような床土の基本条件は下記のように整理できる。
【０００３】
第一に、病虫害がない土壌でなければならない。
第二に、排水性・通気性・保水性等の物理性が良くなければならない。
第三に、化学性が良いもので、酸度・塩濃度・無機養分等の変化が少ないものでなくてはならない。
第四に、調製が容易で再現性があるものが求められる。
【０００４】
このように、作物の生産性向上のための農業用床土に対して絶え間ない研究開発が行なわれている。例を挙げると、「育苗用床土材料としてモミガラの加工方法及びそれを利用して製造した混合床土」という名称で「膨軟化モミガラの粒子を所定の大きさ以下になるように調節する工程と、粒子を調節した膨軟化モミガラに尿素200mg/Ｌ乃至600mg/Ｌと砕き促進剤のコオラン（商標）、そして所定量の水分を200mL/L乃至400mL/Lを投入して砕く工程とを経て製造される床土材料と、前記の砕いたモミガラに適正副材料を適正比率で混合して製造される混合床土」が開示されている（特許文献１参照）。しかし、該発明は、通常のモミガラを特定な大きさにして農業用床土の一構成要素として使用する方法を提供したにすぎない。
【０００５】
一方、「微細銀粒子またはコロイダルシルバーをゼオライトに吸着させた殺菌及び生育促進植物用床土」という名称で「ナノ(Nano)粒子の銀を精製水に均一に分散させた銀溶液または電気分解で作られたコロイダルシルバー(粒径1-4ナノメータ)をゼオライトに吸着させた作物栽培用床土」を開示している（特許文献２参照）。該発明は、銀が持っている殺菌力とゼオライトが持っている生育促進機能とを利用して、病害と栄養欠乏に露出しやすい作物の若い苗を育てる専用人工土壌を提供するもので、残留毒性や薬害がまったくない状態で、様々な菌株に使用することにより、親環境的に作物を栽培できる作用効果があるだけである。
【０００６】
一方、希土(rare earth, RE)というのは、漢字の示す通り地球上に希少に存在する珍しくて貴重な土壌という意味である。元素周期律表の原子番号５７のランタン(La)からルテチウム(Lu)まで１５種の元素をひとまとめにしてランタノイドと呼び、原子番号２１のスカンジウム(Sc)と３９のイットリウム(Y)を加えた合計１７個の元素をまとめて希土類(rare earth elements, REE)と呼ぶ。
【０００７】
このような特徴を有する希土類は、最近、機能性材料として応用範囲が拡大され、超伝導半導体、高密度記憶素子、レーザー、特殊合金剤、精油触媒剤、特殊ガラス、新セラミック、永久磁石、ＴＶブラウン管、蛍光ランプ等の新素材先端製品の生産に利用されないところがないくらいの物質であり、中国が希土類の世界最大資源国として独歩の位置にある輸出国であり、日本はその世界最大の消費国である。韓国は年間約1,250万ドル(1997年)相当の希土類金属を輸入して利用している。このような希土類金属の工業的利用とは異なり、農業での利用は活発ではない方であったが、最近、中国を中心に農業分野の応用研究が活発になされている。希土類金属は植物の青色光吸収率を高め、光合成作用を促進して、澱粉類分解酵素の活力を高め、種子発芽を促進させる一方、保湿機能が強力で農作物が干ばつに耐える能力が増加されると報告されている。特に、植物体の各種酵素及び生理活性物質、ホルモン等が活性促進され、量的、質的生長促進を通じた生産量増加と品質向上、耐病性及び耐環境性増進、農薬残留量及び硝酸塩の降下効果が顕著なことが明らかにされた。
【０００８】
硝酸塩の場合、ヒトがこれを多量に摂取すると胃で亜硝酸塩に還元された後、血液中のヘモグロビンと結合してメトヘモグロビン(methemoglobin)を形成するため、血液の酸素運搬能力が低下し、特に乳児の場合には、青色症(blue baby syndrome)を起こし、唾液に存在するエス．エピデルミデス(S. epidermides) 等の各種細菌によって、亜硝酸塩に還元された後、食品中に含まれているアミン類と反応してN-ニトロサミン(nitrosamine)が生成され得る。このN-ニトロサミンは、強力な発癌性がある物質として報告されている。合わせて、硝酸塩の過多摂取は甲状腺肥大の原因になる。ヒトの硝酸塩摂取量の85％以上が野菜を通じて、残りは飲み水等を通して摂取されていることが知られていて、各国別の野菜を通じた硝酸塩摂取量は、ドイツの場合72.4％、米国75.0％、日本89.9％であることが報告されている。韓国人は野菜の摂取量が日本より多く、野菜を通じた硝酸塩の摂取量もさらに多いと推定されていて、韓国人の一日の硝酸塩摂取量はFAO/WHOの一日摂取許容量(ADI, Acceptable Daily Intake)219mgを1.8?3.4倍も超過しているという報告がある。
【０００９】
最近になって、環境農業と安全農産物に対する国民的な関心が高まり2000年以後、韓国内でも希土類を利用した環境営農資材の供給が一部なされている。これらは主に、ちしゃのような作物の水耕栽培に微量に利用され、最近では一般露地土壌にも相当量処理されている。この過程で幾つかの深刻な副次的影響(side effect)の発生があり得ると予想される。即ち、現在一部で利用されている希土類営農資材は、不溶性の酸化物形態である希土鉱物を一部水溶性を持った塩化物(chloride form)または窒酸化物(nitrate form)に合成して利用しているが、これらは土壌生態系内に好ましくない影響を与え得る。例えば、Cl-は土壌溶液中で塩類集積と共に植物の養分吸収を阻害し得、NO3-もまたCl-と類似な土壌内での行動を見せるだけではなく、それ自体が硝酸塩の母胎になり得るため、可能なかぎりこれら使用を少なくすることが好ましいと報告されている。
【００１０】
また、従来の農業用床土は、膨脹性粘土鉱物(ゼオライト、パーライト)、ピート、有機窒肥料等を単純に混合して、幼苗期に植物体を機械的に支持する役割に限定した側面が強く、作物生育に対する機能的役割において不備な点があった。
【００１１】
したがって、本発明者らは、前記したような床土の基本的な機能を有しながら、作物生育に優れ、農薬残留量を減少させられる床土を提供するために鋭意研究した結果、希土類を特定形態にして床土に混合することにより、その目的を達成して本発明を完成した。即ち、本発明者らは、前記の問題を解決するためCl-やNO3-による土壌生態系の副作用を減らして、植物体への吸収が有利な特定有機酸塩を利用して希土類元素をキレーションさせて得られる希土キレート化合物を混合した農業用床土を提供することにより、幼苗期植物体の旺盛な養分吸収過程で希土元素が植物体内へ吸収移動され、既存の塩化物及び硝酸塩形態の希土粉末及び液肥より植物体内への吸収移行量が多く、希土元素の土壌蓄積を減少させることにより土壌生態系の安定性問題を解消し、合わせて植物体内で硝酸態窒素の形成に大きく寄与することになる硝酸還元酵素(nitrate reductase enzyme)に影響を与え、体内硝酸態窒素の蓄積を低減させ作物の生育促進及び農薬残留量の減少効果を確認することにより本発明を完成した。
【特許文献１】大韓民国特許出願公開第２００１−１７７４６号
【特許文献２】大韓民国特許出願公開第２００４−５０２５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、前記のような従来の農業用床土及び希土類元素の農家使用過程で発生し得る様々な問題点である、露地土壌内への希土類元素の蓄積、希土類元素の植物体への低い吸収移行率、現在利用されている希土類元素の液肥及び粉末から出るCl-及びNO3-との副作用の解消と合わせて、作物の生育促進、作物の硝酸態窒素吸収抑制及び作物中農薬残留量の減少効果がある、農業用床土及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明は、各種有機酸塩から選択された一つ以上の有機酸塩に希土類から選択された一つ以上の物質をキレート結合させて得た希土キレート化合物を、単独または混合形態で通常の床土に混合して得られる農業用床土を提供する。
【００１４】
また、本発明は、EDTA(ethylene diamine tetra acetate)塩、クエン酸塩、酒石酸塩等のような有機酸塩から一つを選択して、それを水溶液にする工程と、前記水溶液に希土類から選択された一物質を一定当量で加えてキレート結合を形成させる工程と、前記反応液で希土キレート化合物結晶を析出させ、それをろ過して結晶を得る工程と、前記得られた希土キレート化合物を一定比率で床土に混合する工程とからなる農業用床土の製造方法を提供する。
【００１５】
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の農業用床土は、土壌、腐葉土及び有機質肥料が共に混合された通常の床土材料に、各種有機酸塩から選択された一つ以上の有機酸塩に希土類から選択された一つ以上の物質をキレート結合させて得た希土キレート化合物を、単独または混合形態で混合して得ることができる。
【００１６】
前記有機酸塩は、EDTA(ethylene diamine tetra acetate)塩、クエン酸塩、酒石酸塩から選択することが好ましい。
【００１７】
前記通常の床土材料に希土キレート化合物を添加する比率は、0.05乃至100mg/kgとすることが好ましい。
【００１８】
添加比率が、0.05mg/kg以下になると希土元素がほとんど植物体内に吸収移行されず、希土キレート化合物添加による作用効果がほとんど現われず、添加比率を100mg/kg以上にすると希土元素が植物体へ吸収移行されて残った希土元素が土壌に蓄積されるだけでなく、追加添加による付加的な効果を示すものではないため、好ましくない。
【００１９】
前記希土類元素は、元素周期律表の原子番号５７のランタン(La)から原子番号７１のルテチウム(Lu)までの１５種の元素と原子番号２１のスカンジウム(Sc)と原子番号３９のイットリウム(Y)の中から選択された一つ以上のものであることが好ましい。
【００２０】
前記本発明の農業用床土は、土壌、腐葉土及び有機質肥料が混合された通常の床土材料に、前記希土キレート化合物を一定量付加して３乃至４回程度混合して２乃至４週間腐熟させることが好ましい。
【００２１】
前記通常の床土土壌の材料としては、磨砂土、パーライト(Perlite)、バーミキュライト(Vermiculite)、ゼオライト(Zeolite)等を使用でき、これら土壌は床土製造時に使用される植物支持体の役割をする。
【００２２】
また、通常の床土の一構成分である腐葉土材料は、韓国内外で床土製造に使用されるすべての植物副産物を含み、有機質肥料としては市販の副産物肥料を使用できる。
【００２３】
また、本発明による床土は育苗過程を経た作物、即ち、果菜類と葉菜類の生育に好ましく使用でき、このように育苗過程に本発明による床土を利用する場合、収穫した作物の食品の安定性確保と作物数量増大の効果を得られる。
【００２４】
前記本発明による農業用床土は、
各種有機酸塩から選択された有機酸塩を精製水に溶解して水溶液として含む工程と、
前記水溶液に希土類から選択された一物質を一定当量で加えてキレート結合を形成させる工程と、
前記反応液で希土キレート化合物結晶を析出させ、それをろ過して結晶を得る工程と、
前記得られた希土キレート化合物を一定比率で通常の床土に混合する工程とにより製造される。
【００２５】
前記有機酸塩は、EDTA(ethylene diamine tetra acetate)塩、クエン酸塩、酒石酸塩から選択することが好ましい。
【００２６】
前記EDTA、クエン酸または酒石酸の水溶液に添加する希土元素は、EDTA、クエン酸または酒石酸：希土元素が１：１の当量比で添加することが好ましい。
【００２７】
上述したように前記通常の床土材料に希土キレート化合物を添加する比率は、0.05乃至100mg/kgにすることが好ましい。添加比率が0.05mg/kg以下であると希土キレート化合物添加による作用効果がなく、添加比率を100mg/kg以上にしても追加添加による付加的な効果を示すものではないため、好ましくない。
【００２８】
前記希土類元素は、元素周期律表の原子番号５７のランタン(La)から原子番号７１のルテチウム(Lu)までの１５種の元素と原子番号２１のスカンジウム(Sc)と原子番号３９のイットリウム(Y)の中から選択された一つ以上のものであることが好ましい。
【００２９】
前記土壌、腐葉土及び有機質肥料が混合された通常の床土材料に希土キレート化合物の付加工程により得られる希土キレート化合物を含有した床土は、通常２乃至４週間腐熟させた後、使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
前記のように構成された本発明は、希土鉱物の使用において従来と同じ塩化物または窒化物の形態を利用しないで、EDTA塩、クエン酸塩、酒石酸塩のような有機酸塩を利用して希土類元素の化学的な合成を行なって得られる希土キレート化合物を使用することにより、従来の問題点であるCl-やNO3-による土壌生態系の副作用を減らし、植物体への吸収が有利なEDTA塩、クエン酸塩、酒石酸塩のような有機酸塩のキレート化合物を使用するため、希土元素の植物体への転移率を大きく向上させられる。したがって、幼苗期植物体の旺盛な養分吸収過程で希土元素が植物体内に吸収移動される。既存の塩化物及び硝酸塩形態の希土粉末及び液肥よりも、本発明によるEDTA及び有機酸を利用したキレート形態の方が植物体内への吸収移行量が非常に多く、希土元素の土壌蓄積を減少させるので土壌生態系の安定性問題を解消できる。合わせて、植物体内で硝酸態窒素の形成に大きく寄与することになる硝酸還元酵素(nitrate reductase enzyme)に影響を与え、体内硝酸態窒素の蓄積を低減させて作物の生育促進及び農薬残留量を減少させる効果を示す。
【００３１】
このように、本発明による農業用床土は、希土キレート化合物が作物における農薬残留量減少効果、植物体中硝酸態窒素の蓄積減少効果、希土元素の植物体への吸収移行率増加、希土元素の土壌蓄積減少及び植物生育促進効果をもたらす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例によって限定されるものではない。
【実施例】
【００３３】
実施例1：希土キレート化合物の製造
EDTA塩37.2gを精製水に溶解して水溶液にし、そこにランタン43.3gを加えてpH 6.5に調製し、その水溶液を撹拌してキレート結合を形成させる。
【００３４】
前記反応液から希土キレート化合物結晶を析出させ、それをろ過して希土キレート化合物を得た。
【００３５】
本発明の希土キレート化合物は、基本的に希土化合物の濃度を100mmole水準で、キレート化合物の濃度を100mmoleにして１：１当量的に反応させる。
【００３６】
実施例２〜１５：希土キレート化合物の製造
前記実施例1のEDTAの代りに次の表１に示すようにクエン酸または酒石酸を使用して希土元素を表１に示したように使用し、それ以外は実施例1と同様にして各実施例２〜１５による希土キレート化合物を得た。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
実施例１６〜３０：希土キレート化合物含有床土の製造
土壌、腐葉土及び有機質肥料等、床土原料の炭素と窒素の含量及び重金属汚染物質の含量を分析して、床土原料としての適合性可否を判定した後、これら床土原料の配合比率を磨砂土50重量％、腐葉土30重量％、有機質肥料20重量％に調節して均一に粉砕し、3〜4回良く混合して3週間腐熟させた。このように腐熟させた床土に前記実施例１乃至１５により製造した希土キレート化合物を各々10mg/kgの比率で付加して再び3回よく混合して、実施例１６乃至３０の本発明による機能性環境親和型の農業用床土を製造した。
【００３９】
実施例３１〜４５：希土キレート化合物の付加比率を30mg/kgにする以外は前記実施例１６乃至３０と同様にして、本実施例３１乃至４５の農業用床土を各々製造した。
【００４０】
実施例４６〜６０：希土キレート化合物の付加比率を50mg/kgにする以外は前記実施例１６乃至３０と同様にして、本実施例４６乃至６０の農業用床土を各々製造した。
【００４１】
実施例６１〜７５：希土キレート化合物の付加比率を100mg/kgにする以外は前記実施例１６乃至３０と同様にして、本実施例６１乃至７５の農業用床土を各々製造した。
【００４２】
実験例１：作物生育状態測定
前記実施例４６により製造した農業用床土をプラスチック育苗ポットに入れ白菜種子を播種して白菜幼苗を得た。播種後３０日目に白菜幼苗を本圃に移植して、通常の床土で白菜幼苗を得たものと作物生育過程を比較した。本発明の希土キレート化合物で処理した実施例４６による床土と一般床土とを対象に白菜生育過程を調査した結果、本発明による床土で処理した実験区で白菜生育がはるかに良好だった(図２参考;左側が実施例４６による床土で栽培した白菜)。
【００４３】
実験例２：硝酸態窒素の含量測定
前記実施例１６、３１、４６及び６１により製造した農業用床土と通常の床土をプラスチック育苗ポットに入れ、白菜種子を播種して白菜幼苗を得た。播種後３０日目に各白菜幼苗を本圃に移植して生育させた後、白菜中硝酸態窒素の含量を調査し、その結果を図３に示した。図３から分かるように、本発明による床土で処理した白菜が対照群のものに比べて白菜中硝酸態窒素の含量が約４乃至１５％程度低減したことが確認できる。
【００４４】
実験例３：残留農薬含量測定
前記実施例１６、３１、４６及び６１により製造した農業用床土と通常の床土をプラスチック育苗ポットに入れ、白菜種子を播種して白菜幼苗を得た。播種後３０日目に各白菜幼苗を本圃に移植して生育させた。生育過程中にマンコジ（農薬名）水和剤を散布した。収穫後、白菜中残留農薬の含量を調査し、その結果を図４に示した。図４から分かるように、本発明による床土で処理した白菜が対照群のものに比べて白菜中農薬(マンコジ水和剤)の含量が４乃至２０％程度低減されたことが確認できる。
【００４５】
前記のように構成された本発明の希土キレート化合物を添加した農業用床土は、作物の生育を促進させ、作物中硝酸態窒素の含量低減と農薬残留量を低減させるだけでなく、希土元素の植物体への吸収移行率を増加させて希土元素の土壌蓄積減少及び植物生育を促進させる。したがって、育苗過程を経る作物に本発明による希土キレート化合物が添加された床土を利用する場合、食品の安定性確保と作物数量増大の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の方法で製造した希土キレート化合物を添加した機能性環境親和型の農業用床土の写真である。
【図２】本発明の方法で製造した希土キレート化合物を添加した機能性環境親和型の農業用床土と一般床土で栽培した白菜の３０日目の生育段階を比較した写真で、左側が本発明による床土で栽培したものである。
【図３】本発明の方法で製造した希土キレート化合物を各々の濃度別に添加した機能性環境親和型の農業用床土と一般床土で栽培した白菜中の硝酸態窒素の低減率を示したグラフである。
【図４】本発明の方法で製造した希土キレート化合物を各々の濃度別に添加した機能性環境親和型の農業用床土と一般床土で栽培した白菜中農薬(マンコジ水和剤)の低減率を示したグラフである。
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
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