(57)【要約】      （修正有）【課題】家畜糞尿に代表される有機質資材から堆肥を製造し、この堆肥を有効利用することにより、最終廃棄物を出来るだけ少なくし、低コストで、地力の恒久的な維持増進と農産物の安全性を確保することのできる、環境保全に配慮した持続型農業を可能とする農業システムを提供する。【解決手段】有機質資材、微生物資材、並びに農場から回収された木材廃棄物から製造された炭化物及び／又は木酢液を混合し、一次発酵、二次発酵を行うことによって堆肥を製造する。炭化物及び／又は木酢液を製造する際の熱源としてシステム内で発生した有機資材や別の装置で発生した廃熱を利用し、製造した堆肥は肥料や家畜飼料として使用する。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質資材を回収する手段、回収した有機質資材から堆肥を製造する手段、及び、製造された堆肥を利用する手段を含む農業システム。
【請求項２】
更に、微生物資材を製造する手段を含むことを特徴とする、請求項１記載の農業システム。
【請求項３】
更に、炭化物及び／又は木酢液を製造する手段を含むことを特徴とする、請求項１又は２記載の農業システム。
【請求項４】
有機質資材を回収する手段が前調整手段を含むことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項５】
有機質資材から堆肥を製造する手段が一次発酵を行う手段と二次発酵（養生期）を行う手段を含むことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項６】
有機質資材から堆肥を製造する手段が液肥化手段を含むことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項７】
回収される有機質資材が家畜糞尿であることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項８】
微生物資材、並びに炭化物及び／又は木酢液を有機質資材と混合して堆肥を製造することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項９】
微生物資材が好熱性細菌群からなることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項１０】
堆肥を利用する手段が農場及び／又は家畜飼育場であることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項１１】
堆肥を利用する手段において土壌改良資材が併用されることを特徴とする、請求項１０に記載の農業システム。
【請求項１２】
炭化物及び／又は木酢液が農場から回収された木材廃棄物から製造されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項１３】
木材廃棄物が剪定枝、間伐材、樹皮、及び木材加工廃材から成る群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする、請求項１２に記載の農業システム。
【請求項１４】
炭化物及び／又は木酢液を製造する際の燃料としてシステム内で発生した有機質資材の一部を使用することを特徴とする、請求項１２又は１３記載の農業システム。
【請求項１５】
炭化物及び／又は木酢液を製造する際の熱源として、別の装置で発生した廃熱を利用することを特徴とする、請求項１２又は１３記載の農業システム。
【請求項１６】
炭化物、木酢液、微生物資材及び有機質資材から製造された堆肥から成る群から選択される少なくとも一種を家畜飼料の少なくとも一部として使用することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【請求項１７】
更に、回収した有機質資材を減量する手段を含むことを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農業環境、特に、土壌環境に配慮し、持続可能な社会を目指す農業システムであって、特に、微生物資材を利用して回収された家畜糞尿等の有機質資材（堆肥を製造するための原料となる有機性廃棄物）から堆肥を製造し、この堆肥を有効利用することを特徴とする農業システム、又はこのシステム又はこのシステムに含まれる少なくとも一つの手段を利用して、資源循環型、環境保全型、又は、低投入持続型等の各種農業を実施する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
著名な農学者であるアルバート・ハワードは、「すべての生物は、生まれながらにして健康であり、この法則は、土壌、植物、動物、人間といえども例外ではない。これらの四つの健康は、一つの鎖の環で結ばれている。最初の環（土壌）の欠陥は、最後の環、即ち、人間にまで到達する。近代農業の破壊の原因である植物や動物の害虫や病気は、この鎖の第二の環（植物）及び第三の環（動物）の健康の欠陥による。（中略）我々は、自然の指示に心をとどめ、（１）全ての廃棄物は土地に還元し、（２）動物と植物を同居させる。このように進んで自然の法則に従うならば、農業の繁栄が続くばかりでなく、子孫の健康という、計り知れない報酬を受けることになろう。」（アルバート・ハワード著、横井利直・江川友治・蜷木翠・松崎敏英共訳「ハワードの有機農業」（上・下）農村漁村文化協会、１９８７年）として持続型農業社会の実現を訴えた。
【０００３】
近年、このような持続型農業の重要性が認識され、土地の生産力である地力の恒久的な維持増進と農産物の安全性の確保を目指して、化学肥料や農薬に依存しない「有機農法」、有機性廃棄物（有機質資材）を積極的に利用して化学肥料や農薬の使用を可能な限り少なくする農法（「低投入持続型農業」とも呼ばれている）が盛んに試みられるようになってきた。
【０００４】
農林水産省もこのような目標を追求する農業生産技術体系として、「農業の持つ物質循環機能を生かし、生産性との調和に留意しつつ、土つくりなどを通じて化学肥料、農薬などの使用による環境負荷の軽減に配慮した持続的な農業生産」と定義された「環境保全型農業」を提唱している。
【０００５】
地力の維持増進の為に農地に投入される肥料には様々な種類があり、「肥料取締法」によれば、養分供給をのみを目的とし、その主成分量は化学分析を通じてしか判らないものが多く細かな公定規格が定められた「普通肥料」と、それ以外の法律で厳しく取り締まらなくても経験や五感で種類・品質が認識可能であり、養分量以外の効果（物理性、化学性、及び生物性の改善）をも目的とする「特殊肥料」に分類されている。普通肥料の例として、尿素、菜種油かす、及び、魚かす等を挙げることができる。一方、特殊肥料の代表例は各種有機質資材から得られる堆肥である。
【０００６】
「堆肥」とは、稲わらなどの収穫残渣、樹皮（バーク）などの木質、家畜糞尿などの有機質資材を堆積し、好気的発酵により、土壌施用後農作物に障害をあたえなくなるまで腐熟させたものをいう。（新版、「土壌肥料用語事典」第６刷、社団法人  農村漁村文化協会発行、２０００年）。
【０００７】
有機質資材から堆肥を製造する堆肥化処理は、未熟な有機性資材を微生物こによって安定化し、腐植状の土壌改良材に改良する処理であり、その結果、堆肥はその他の肥料には見られない、例えば、以下に示すような優れた特質を有している。
【０００８】
（１）炭素率（Ｃ／Ｎ比）は微生物による有機物の分解のしやすさの目安となる指標である。有機性資材の炭素率を土の炭素率である１０に近づけ、且つ有害成分を分解することにより、未熟な有機物が安定化する。又、炭素率が高く完熟されていない堆肥を施用すると、豊富な炭素源により土壌微生物が急激に増殖し、堆肥中のアミノ酸レベルでの窒素が微生物によって利用され、その結果、植物が利用できる堆肥中のアンモニア又は硝酸レベルでの窒素が不足し、植物が窒素飢餓状態になる。
【０００９】
（２）堆肥化された有機性資材は、有害ガスの発生が少なくないために、発芽や発根に対する悪影響があまり見られない。特に、家畜糞尿のような分解性有機物を多く含む有機性資材を十分に堆肥化せずに施用すると、土壌中で急激に分解し、多量の炭酸ガスに加えて、酸素不足の状態で発生する還元性の各種ガス及びアンモニアガス等が発生し、植物の呼吸障害や、養分及び水分の吸収阻害を引き起こす。
【００１０】
（３）堆肥化することにより、有機性資材の悪臭や汚物感が除去され、扱いやすくなる。特に、家畜糞尿を資材として利用する場合には、重要な要素である。
【００１１】
（４）堆肥化中に発生する熱によって、有機性資材中の有害な生物、大腸菌等の病原菌及び雑草の種子が死滅する。堆肥化処理は好気性微生物による有機物の酸化分解が基本となっている.従って、堆肥化期間中、特にその前半である一次発酵においては６０〜８０℃の高温になり、その結果、上記の有害な生物、病原菌及び雑草の種子を死滅させることができる。
【００１２】
（５）植物や微生物が必要とする無機栄養分がバランスよく適当な濃度で含まれており、かつ、有機物や菌体中に取り込まれている無機物が徐々に土壌中に放出されるので、長期間にわたり養分の供給をすることができる。
【００１３】
（６）堆肥化された有機性資材は土壌微生物の餌として有効な形態であり、その結果、微生物による土壌の団粒構造が促進され、土壌の通気性や保水性が高まり、優れた土壌改善効果を示す。
【００１４】
尚、従来技術として、特許文献１には「家畜の糞尿処理システム」、特許文献２には「有機廃棄物処理システム」、特許文献３には「有機廃棄物リサイクルシステム」、及び、特許文献４には「有機廃棄物のリサイクルシステム」が記載されている。しかしながら、これらいずれの先行文献にも本発明は記載されていない。
【００１５】
【特許文献１】
特開平７−３２７５３５号公報
【特許文献２】
特開平１０−２１６６８８号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２６１８１号公報
【特許文献４】
特開２００１−２２６１８１号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
家畜糞尿は堆肥化原料となる有機性資材の代表例であり、年間で日本国民一人あたり１トン近い莫大な量が排泄されている。このため、畜産農家とってはこのように大量に排出される家畜糞尿を如何に処理及び処分するかが大問題である。
【００１７】
一方で、家畜糞尿には肥料の三つの主要な栄養素である窒素、リン酸及びカリに加えて、化学肥料中には含まれない莫大な量の有機物が含まれている。更に、分解しにくいリグニンの含有量はおが屑や樹皮に比べてきわめて僅かである。又、分解しやすさの指標となる炭素率は、牛糞は１５〜２５、豚糞は９〜１０、鶏糞は６〜７であり、いずれも大変分解しやすい有機物である。このように家畜糞尿は非常に優れた有機性資材であるが、それを堆肥化処理した場合には悪臭が発生するという問題点がある。特に、水分が多く酸素が不足した状態で発酵したときの悪臭は強烈である。
【００１８】
有機物を堆肥化するときの適切な水分含量は約６０〜６５％であるが、家畜糞尿には約７０〜８０％もの水分が含まれていることが多い。従来、水分を低下させるために火力乾燥や天日乾燥が行われてきたが、天日は季節や天候に左右され、火力乾燥には燃費がかさむという欠点がある。更に、わらや木材廃棄物、又はもみ殻を水分調整として添加することも行われているが、わらや木材廃棄物には分解されにくいセルロース及びリグニンが多く含まれ、又、もみ殻も硬いケイ酸質の層で覆われているために腐りにくい。
【００１９】
本発明は以上の欠点を解決し、家畜糞尿に代表される有機性資材を回収し、それから堆肥を製造し、この堆肥を有効利用することを特徴とし、最終廃棄物を出来るだけ少なくし、低コストで、地力の恒久的な維持増進と農産物の安全性を確保することのできる、環境保全に配慮した持続型農業を可能とする農業システムを提供することを目的とする。従って、本発明の農業システムは資源循環型農業システム、環境保全型農業システム、又は、低投入持続型農業システムとも呼ぶことが出来るものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は以下の態様に係る。
１．有機質資材を回収する手段、回収した有機質資材から堆肥を製造する手段、及び、製造された堆肥を利用する手段を含む農業システム。
２．微生物資材を製造する手段を含むことを特徴とする、態様１記載の農業システム。
３．炭化物及び／又は木酢液を製造する手段を含むことを特徴とする、態様１又は２記載の農業システム。
４．有機質資材を回収する手段が前調整手段を含むことを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
５．有機質資材から堆肥を製造する手段が一次発酵を行う手段と二次発酵（養生期）を行う手段を含むことを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
６．有機質資材から堆肥を製造する手段が液肥化手段を含むことを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
７．回収される有機質資材が家畜糞尿であることを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
８．微生物資材、並びに炭化物及び／又は木酢液を有機質資材と混合して堆肥を製造することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の農業システム。
９．微生物資材が好熱性細菌群からなることを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
１０．堆肥を利用する手段が農場及び／又は家畜飼育場であることを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
１１．堆肥を利用する手段において土壌改良資材が併用されることを特徴とする、態様１０に記載の農業システム。
１２．炭化物及び／又は木酢液が農場から回収された木材廃棄物から製造されることを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
１３．木材廃棄物が剪定枝、間伐材、樹皮、及び木材加工廃材から成る群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする、態様１２に記載の農業システム。
１４．炭化物及び／又は木酢液を製造する際の燃料としてシステム内で発生した有機質資材の一部を使用することを特徴とする、態様１２又は１３記載の農業システム。
１５．炭化物及び／又は木酢液を製造する際の熱源として、別の装置で発生した廃熱を利用することを特徴とする、態様１２又は１３記載の農業システム。
１６．炭化物、木酢液、微生物資材及び有機質資材から製造された堆肥から成る群から選択される少なくとも一種を家畜飼料の少なくとも一部として使用することを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
１７．更に、回収した有機質資材を減量する手段を含むことを特徴とする、前記態様のいずれか一項に記載の農業システム。
【００２１】
本発明は更に、上記のいずれかのシステム又はこのシステムに含まれる少なくとも一つの手段を利用して、資源循環型、環境保全型、又は、低投入持続型等の各種農業を実施する方法に係る。
【００２２】
本発明システムに含まれる各手段、例えば、有機質資材を回収する手段、回収した有機質資材から堆肥を製造する手段、製造された堆肥を利用する手段、微生物資材を製造する手段、及び、炭化物及び／又は木酢液を製造する手段等の相互の設置場所については特に制限はない。但し、これらの各手段が、例えば、農場等の一つの敷地内に設置され、特に、それらがベルトコンベア等の適当な搬送手段又は装置等で有機的に結合されていると、効率的かつ経済的で有利である。しかしながら、これら手段が隔離された敷地に分散して設置されていても良い。このような場合には、適当な輸送手段によって、有機質資材、微生物資材、炭化物、木酢液、及び製造された堆肥等を夫々、使用する手段がある場所に運ぶことによって、本発明のシステムが機能することが出来る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の農業システムにおいて、処理することができる有機質資材（有機性廃棄物）の種類に特に制限はなく、当業者に公知の任意の有機質資材、例えば、牛、豚及び鶏等の家畜糞尿；機械ののこぎりのおが屑、機械かんなのプレーナー屑、製紙原料のチップを生産するときに発生する木材の小片、及びチップダスト等の木材加工廃材、剪定枝、間伐材、並びに、樹皮、松くい虫等で枯れ死した樹木等の木材廃棄物；コーヒーかす、ウーロン茶かす、もみ殻、米ぬか、ふすま、及び豆腐かす（おから）等の食品産業廃棄物；家庭（台所）から出る生ごみ及び野菜屑等の廃棄物；稲わら、雑草、落ち葉、落丁果実等の農作物収穫残渣；都市ごみ；下水汚泥；エビ、カニ、及び海藻類等の海産物残渣、並びに、これら残渣の各種分解物等を挙げることが出来る。尚、これらの有機質資材は、本発明システムの外部から取り込まれたものでもよいが、本発明システム内で発生した有機性廃棄物を可能な限り有機質資材として使用することが資源循環の観点からは好ましい。
【００２４】
有機質資材を回収（貯蔵）する手段は、有機質資材の種類及び量などに応じて、当業界で公知の任意の装置から、当業者が適宜選択することが出来る。例えば、ホッパー又はサイロ状の収納容器等を例示することが出来る。又は、有機質資材を回収し貯蔵するために、屋内外の適当な場所に設置された単なるスペース又は区画なども本発明システムにおける有機質資材を回収（貯蔵）する手段に該当する。
【００２５】
有機質資材の種類に応じて、有機質資材を回収する手段には、堆肥化を行う前に各種の前調整（前処理）を行う前調整手段を設けることができる。例えば、家畜糞尿及び下水汚泥は水分含量が高く、そのままで堆肥化すると酸素不足状態で悪臭を発生するために、それを防ぐ為に予め水分含量を低減・調整する各種分離装置、具体的には、家畜糞尿中の糞と尿とを分離する手段として分離機、金属及びプラスチック等を除去するための磁選機又は選別機等の前調整手段を設けることが好ましい。又、木材廃棄物及びもみ殻等の有機質資材を使用する場合には、予め粉砕する必要があるので、前調整手段としてその為の粉砕機を設けることが好ましい。更に、家庭から出る生ごみ及び都市ごみ等には多量の重金属、ガラス片、プラスチック、及び塩分等の有害物が混入しているので、これらを予め除去するための各種分離機等を設けることが好ましい。更に、海藻等の海産物残渣を使用する場合には、予め適当な方法で各成分に分解して堆肥化処理に際してこれらを発酵し易いようにすることが好ましい。例えば、特開２００２−８５０５５号に記載の寒天分解能を有する微生物（アマリノバクター、アガロリテイカスsp.novo K-5 株）又はその培養液から得られるアガラーゼ酵素（寒天分解酵素）を利用して海藻の寒天質を分解処理することが出来る。
【００２６】
堆肥としての優れた養分のバランスを得るため、又は、水分量及び炭素率等の堆肥化に際して重要な条件を整えるために、上記の前調整の段階で各種有機質資材を予め適宜混合する（添加方式）ことができる。更に、このような目的の為に、製造した堆肥の一部（タネ肥、返送コンポスト）を有機質資材に戻して混合する（無添加方式）ことによって、連続堆肥化処理を行うことも可能である。更に、ｐＨ調節剤、養分等の各種補助剤を有機質資材に適宜添加して堆肥化処理を行うことができる。従って、このような添加混合を行う為に、前調整手段として、各種の混合装置を備えることが出来る。
【００２７】
本発明の農業システムにおいて、有機質資材から堆肥を製造する手段に特に制限はなく、堆肥化処理にかける有機質資材の種及び量等に応じて、既存設備の中から当業者が適宜選択することが出来る。例えば、堆積発酵方式、攪拌方式（開放型及び密閉型）、横型発酵層方式、及び立て型発酵層方式等がある。夫々の方式に応じて、発酵装置、攪拌装置、バケットローダー、シャベルローダー等の各種機械を備える。特に、有機質資材として家畜糞尿を使用する場合には、予め糞を分離した尿から液肥を製造する液肥化手段を含むことが出来る。
【００２８】
一般的に、堆肥化の過程は、まず、中温度で主に活性を発揮する細菌及び糸状菌による発酵作用により、低分子の糖類及び蛋白質、並びにアミノ酸等の易分解性有機物の分解により堆肥温度が４０℃前後になる。ついで、好熱性の細菌、放線菌及び糸状菌により、セルロース及びヘミセルロースなどの植物性有機物の大部分を占める繊維質が分解される高温発酵段階に入り、堆肥温度は８０℃以上の高温に達し発酵が進行する。通常、ここまでの段階を一次発酵という。この後、腐植化がさらに進み、難分解性物質といわれるリグニン等も分解され、堆肥温度は徐々に４０℃前後まで低下し、最終的に常温に近づき堆肥化処理が終了する。この段階は二次発酵（養生期）とよばれる。以上の段階を通じて、適宜、堆肥、切り返し、攪拌等の堆肥化に必要な各種操作を行う。
【００２９】
従って、本発明の有機質資材から堆肥を製造する手段は一次発酵及び二次発酵を夫々行う手段を含むことが出来る。更に、有機質資材として家畜糞尿等を使用する場合には、予め分離された尿等の液状有機質資材を処理するための液肥化手段を含むことが出来る。このような液肥化手段も当業者に公知の任意のものを使用することが出来る。本システムには、更に、こうして製造された堆肥を貯蔵及び保管する手段も必要に応じて備えることが出来る。
【００３０】
堆肥化処理の過程で、用いる有機質資材の種類等に応じて、当業者に公知の適当な方法で堆肥の完熟度（熟度）を判定することができる。
【００３１】
例えば、従来から当業者であれば、堆肥の完熟に伴なう、褐色から黒色への堆肥の色の変化、放線菌特有の臭い、その他の堆肥の形状及び水分等を人間の五感により経験的に判定することもできる。
【００３２】
また現代では、より客観的な手法として各種の理化学的手法による判定が行われている。その代表例として、ネスラー試薬法（有機物が分解する過程で発生するアンモニアを測定する）、ジフェニールアミン法（ジフェニールアミンが硝酸窒素の存在により濃青色に発色することを利用する）、堆肥の温度変化（全ての有機質資材に適用することができる）、堆肥のｐＨ変化、電気伝導度変化、ポリ袋法（現場における簡易に方法であり、分解しやすい有機物が多く残存していると加温されることによって多量のガスが発生することを利用する）、円形クロマトグラフィー法（堆肥中の成分を抽出した液を硝酸銀を含む円形ろ紙に展開させたときのクロマトグラムの形状から堆肥の完熟度を測定する）、陽イオン交換容量法（堆肥化が進むにしたがって陰電荷が増大することを利用する）、炭素率法（堆肥化に伴い、原料中の炭素は炭酸ガスに変化し、徐々に堆肥の炭素率が減少する）、及び、還元糖又はアミノ酸などの低分子化合物の割合（堆肥化に伴い、微生物によい分解されやすい還元糖又はアミノ酸などの割合が徐々に減少する）をゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）等を用いて測定する法等がある。
【００３３】
更に、どのような種類の有機質資材を用いた場合に利用できる、堆肥の完熟度の総合的な判定法として、動植物を利用する方法がある。例えば、ミミズ法（ミミズは、タンパク質及び糖類を好んで食べるが、フェノール類及びアンモニアなどを嫌う性質があることを利用し、堆肥の中にミミズが入り込むか否かを測定する方法）、発芽試験法（堆肥の水抽出液に直接種子を播いて発芽率を観察する方法）、幼植物試験法（手間はかかるが、最も効果的かつ的確な試験方法として知られている）、及び、花粉管伸長法（根毛が植物の花粉管と類似した性質を有していることを利用した生物試験法の一種で、堆肥の抽出液にたいする根毛の発育状況を観察する）等がある。
【００３４】
本発明の農業システムの堆肥を製造する手段において、特に有機質資材として家畜糞尿を使用する場合には、微生物資材を添加して堆肥化処理を行うことが好ましい。更に、木炭等の炭化物及び／又は木酢液を適宜加えて堆肥化処理を行うことが好ましい。これらの添加は、例えば、既に記載したような前調整の任意の段階で行うことが出来る。例えば、糞と尿とを分離する前に、それら全体に微生物資材を添加することも可能である。尚、このような微生物資材を有機質資材に添加する方法の処理施設別の具体例を図１及び図２に示した。更に、図３には、牛糞の回収、微生物資材をの添加、及び堆肥化処理等の一連の操作を自動的に行うシステムの一例を示す。
【００３５】
各成分の添加割合は、有機質資材及び微生物資材の種類等に応じて、当業者が適宜選択することが出来るが、通常、微生物資材を家畜糞に対して約０．１〜数容量％使用し、木炭等の炭化物及び木酢液（原液）は家畜糞に対して約０．１〜１０数容量％使用することができる。有機質資材に添加する際の微生物資材は、固体、粉体（粉末）、液体（培養液）等の任意の形態をとり得る。尚、家畜糞に微生物資材、木炭及び木酢液を予め添加することによって、全体として水分含有量が堆肥化に適した範囲に調整され、特に攪拌式で堆肥化処理を行う場合には、予め原料の水分を調整する必要がなくなる。
【００３６】
このように、微生物資材、更には炭化物及び／又は木酢液を家畜糞尿等の有機質資材に適宜加えて堆肥化処理を行うことによって、有機物の分解が促進されて発酵開始後に約２４時間以内に約７０〜８８℃の温度に達し、約８週間程度の短期間（平均で３〜５割程度削減可能）で堆肥の完熟化が達成できる。更に、堆肥製造に際して悪臭の発生が顕著に抑制される効果がある。
【００３７】
微生物資材とは、一般に、納豆菌、根粒菌、乳酸菌等の細菌類、放線菌、糸状菌、及び酵母等の様々な菌類を含む混合物であり、有機物の分解促進、連作障害防止、土壌の理化学性改善、土壌の微生物改善、作物の生産性向上、作物の品質向上、汚水浄化などの環境保全に効果を示すものである。
【００３８】
本発明システムにおいて使用することができる微生物資材の種類に特に制限はなく、当業者に公知の任意のものを用いることが出来る。例えば、２科１０属８０科以上の有用微生物群を含むとされるＥＭ (Effective Microorganisms) 菌、及び、少なくとも三種類の好熱性細菌群からなる好熱性種菌（特許第３１４６３０５号）を挙げることが出来る。
【００３９】
或いは、特開２００１−２２１８１に微生物発酵促進剤として記載された発酵資材を使用することも出来る。この発酵資材は、コーヒーの絞り滓を成分に含む混合物を微生物で発酵処理して製造される。該文献によれば、微生物には、アセトン−ブタノール発酵を行うClostridium acetobutylicum系、Clostridium obutylicum系の細菌、Clostridium Puctionolyticum系の嫌気性窒素固定細菌、Streptococcus cremoris系、Streptococcus lactis系の乳酸菌などの嫌気性菌が含まれ、Azotobacter chrooccum系、Azotobacter agilis系、Azotobacter indicum系の窒素固定細菌などの好気性菌が含まれ、また、光合成細菌として、Rhodopseudomnas capsulata系の細菌が含まれ、その他、Actinoplanes系の放線菌やAspergillus olyzae系、Aspergillus sojae系、Penicillum roqueforti系、Penicillum Camemberti系の糸状菌群が含まれている、とされる。
【００４０】
かかる微生物資材は市販のものを購入して使用することも出来るが、本発明システムにおいて、微生物資材を製造する手段を設けることもできる。このようにして本発明システムにおいて製造された微生物資材を用いて、本発明システムにおける有機質資材の堆肥化処理を行うことができる。当業者は微生物資材の種類等に応じて、培養リアクター等のこのような製造手段を適宜選択・設計し、又、その製造条件を適宜選択することができる。例えば、前述の各種有機質資材を栄養源として適当な条件下で培養することによって、本システムで使用する微生物資材を製造することが出来る。
【００４１】
例えば、特許第３１４６３０５号に記載されている好熱性種菌は、オレンジ、茶、及びコーヒー滓と、小魚、カニ、及びエビとを９対１の割合で混合したものを担体として培養リアクターに入れ、ミネラル分を若干添加し、１気圧、好気的条件下、５０〜９０℃で１２〜２４時間培養することによって製造することが出来る。こうして得られた培養物を天火乾燥させたものを微生物資材として使用することが出来る。
【００４２】
本発明システムにおいて、更に、炭化物及び／又は木酢液を製造する手段を含むことができる。炭化物及び／又は木酢液は適当な有機質資材、例えば、木材廃棄物を原料として、各種の炭焼き装置、炭化装置、気液攪拌分離式気体洗浄機（消煙装置）等の当業者に公知の各種タイプの任意の装置を使用して適宜製造することができるが、本システム外に廃棄物を一切出さない資源循環型農場「ゼロエミッションファーム」を達成するためには、本発明システム内の農場から回収された有機質資材を利用することが好ましい。尚、炭化物及び／又は木酢液を製造する際の熱源としては、本発明システム内で発生した有機質資材の一部を燃料として使用することが好ましい。更に、例えば、一般家庭から排出される生ゴミ又は産業廃棄物を処理する為の各種焼却施設、工業プラント等の産業施設、及びその他の何等かの燃焼工程を伴う別の装置で発生した廃熱の全て又はその一部を利用することによってエネルギー的無駄のないシステムを構築することも出来る。これら両者を適宜組み合わせて使用することも可能である。例えば、別の装置で発生した廃熱だけでは熱量として不十分であるような場合には、本発明システム内で発生した有機質資材を燃料として使用することによって、充分なエネルギーを得ることが出来る。上記の燃焼工程を伴う別の装置は本発明システムの内部又は外部のいずれに設置されたものでも良いが、熱エネルギーを移動させる際のロス等を考慮すると、本発明システムの内部にある装置で発生した廃熱を利用することが好ましい。更に、熱エネルギーを移動させる形態・方法は任意であり、例えば、このような廃熱を生じる装置と炭化物及び／又は木酢液を製造する装置を直接パイプ等を利用して連結することによって、廃熱（例えば、燃焼ガス）をそのままの形態で直接移動させることが出来る。或いは、廃熱を一度別の形態（例えば、電気エネルギー、燃料電池等）に変換し、これを炭化物及び／又は木酢液を製造する装置におけるエネルギー源として使用することも可能である。
【００４３】
炭化物及び／又は木酢液を製造する為の装置としては、例えば、特開２００２−００３８５６に記載の「木片等の炭化装置」、特開２００２−１３８２８５に記載の「畜糞の炭化装置」、特開２００２−１７３６８４に記載の「廃棄物の炭化装置」、特開２００２−２４１７６０に記載の「廃棄物の炭化装置」、特開２００２−２７５４７５に記載の「有機材料の乾燥・炭化装置」、及び、特開２００２−３７１２８３に記載の「横型連続乾燥炭化装置」等を挙げることが出来る。環境保護対策として、本発明における炭化物及び／又は木酢液を製造する為の装置には、ダイオキシン除去用の排ガス処理装置、排ガス冷却装置等を適宜付加することが好ましい。又、炭化物及び／又は木酢液を製造する際の処理温度は、原料となる有機質資材の種類・状態、及び得られる製品の使用目的等の諸条件に応じて当業者が適宜選択することができる。例えば、1000℃〜1400℃の温度で炭化することが出来る。
【００４４】
本発明システムにおいて堆肥を利用する手段は、本システムで製造された堆肥を有効利用することができる施設であれば、どのような形態でも構わない。具体的には、例えば、各種穀類及び野菜等を栽培する畑、果樹園、並びに、家畜飼育場を挙げることが出来る。尚、このような本発明システムにおける堆肥を利用する手段から発生した各種の有機性廃棄物、例えば、木材廃棄物、稲わら、雑草、落ち葉、落丁果実、及び松くい虫等で枯れ死した樹木等の等の農作物収穫残渣、家畜糞尿を本システムにおける有機質資材として再利用することによって、本システム外に廃棄物を一切出さない資源循環型農場「ゼロエミッションファーム」をより完全な形にすることができる。畑及び果樹園などで堆肥を肥料として施用する場合には、その栽培する農作物、土壌の性質、及び堆肥化の基になった有機質資材の種類・量等に応じて、当業者であれば施用の方法・量等を適宜選択することが出来る。
【００４５】
このような場合に、土壌の物理性、化学性及び生物性を改良して土壌の地力や作物生産性を、更に向上させる目的で、本発明システムで製造される堆肥に加えて、当業者に公知の各種の土壌改質資材、各種有機質肥料等を併用することが出来る。特に、市販の又は本発明システムで製造された微生物資材、炭化物、木酢液、及び液肥を一種又は適宜組み合わせて、土壌改質資材として用いることが好ましい。一方で、環境保全型農業又は持続型農業を実現するためには、化学合成物質の投入は出来るだけ避けることが望ましい。
【００４６】
このような炭化物、木酢液、及び微生物資材を単独又は適宜組み合わせたものには、更に、フザリウム菌、白紋羽菌、灰色カビ等の植物及び農作物の病原菌に対する抗菌作用及び防カビ作用等の農薬作用を有するものがあることが知られている（特願２００１‐９２５７６号）。従って、これらを有機質資材に添加混合して製造された堆肥が土壌に施用されたときには、このような堆肥は一種の生物農薬としても機能することができる。
【００４７】
更に本発明システムにおいて、炭化物、木酢液、微生物資材及び堆肥から成る群から選択される少なくとも一種を家畜飼料として、又は、家畜飼料と適宜混合してその一部として使用することができる。例えば、微生物資材の培養液を飲料水に適当な割合（例えば、数〜数十重量％）で添加し家畜に摂取させることが出来る。その結果、家畜の腸内細菌に好影響を及ぼし、家畜の耐ストレス性を高めてその成長を促進し、家畜から排泄される糞尿の臭気を低減させることが期待される。
【００４８】
尚、有機質資材中の或る種のもの、例えば、食品産業廃棄物、家庭から出る生ごみ及び都市ごみ等には多量の重金属、ガラス片、プラスチック、及び塩分等の有害物が混入しているので、これらを堆肥化し肥料として適当でない場合がある。従って、本発明システムにおいては、このような種類の有機質資材を回収した後に、これらの有機質資材を減量する手段を含むことが出来る。このような手段としては、例えば、「コンポスター」と呼ばれる道具や、その他の当業者に公知に任意の装置を使用することが出来る。尚、このような有機質資材の減量化（分解反応）において、有機物分解能を有する各種菌類を添加することによって、有機質資材の分解反応を促進させることが可能である。これによって、本発明システムからの最終廃棄物を更に少なくすることができる。尚、このように減量化した後に未だ残存する有機質資材から有害物などを除去して、これを更に堆肥化処理に付することも可能である。或いは、有機質資材を焼却処分に付することによってそれらの減量化を図ることも可能である。
【００４９】
以下、有機質資材として家畜糞尿（牛糞尿）を用いて、堆肥化処理する場合を例に、本発明システムを説明する。この実施例はあくまで本発明の一実施例であり、本発明の技術的範囲は本実施例に何等拘束されるものではない。
【００５０】
【実施例】
（株）三六九から市販されているミロク菌（特許第３１４６３０５号に記載された、少なくとも三種類の好熱性細菌群からなる好熱性種菌）を好熱性微生物資材として用いて、図４に示す資材培養リアクターにて、以下の手順で液状の好熱性微生物資材を製造した。
（１）一般の水道水から塩素分などの消毒成分を除去した水８０リットルをリアクターに入れ、好熱性微生物資材（粉体）８００ｃｃを添加し、茶殻及びミネラル等を加え、エアレーション（６リットル／min.）を行いながら、加温した。約２４時間で５９〜６１℃に達した。これを培養液とする。
（２）次に、このリアクターから（１）で得られた培養液４０リットルを抜き出し、一般の水道水から塩素分などの消毒成分を除去した水４０リットル、及び好熱性微生物資材（粉体）４００ｃｃを添加し、再び同様にエアレーションを行いながら、加温した。約２４時間後には、グラム陽性菌数は４．２ｘ１０７ｃｆｕ／ｍｌ程度に達した。
（３）（２）で得られた培養液４０リットルを抜き出し、これを好熱性微生物資材培養液として使用した。尚、堆肥舎に消臭用として散布したり、有機質資材に添加して完熟堆肥の製造に使用する場合には、これを適当な割合（数倍〜１０倍）で希釈して用いる。又、農作物等に直接施用する場合には、約１０〜１００倍程度に希釈し、葉面散布又は潅水した。
【００５１】
こうして製造された液状の好熱性微生物資材を用いて、以下の表１に示すような手順で、牛糞堆肥を製造した。尚、実験は、千葉県柏市柏の葉６−２−１の千葉大学園芸学部附属柏農場、及び千葉県四街道市鹿放ヶ丘３３２の西岡牧場で行われた。
【００５２】
【表１】
2004161599.tif 000002
【００５３】
更に、好熱性微生物資材を用いた牛糞堆肥の別の製造例及び得られた堆肥の化学成分比較を表２に示す。
【００５４】
【表２】
2004161599.tif 000003
【００５５】
【発明の効果】
本発明では、既存の堆肥化施設を用いて、各種産業から廃棄される有機性資材を堆肥原料として有効利用し、こうして製造された堆肥を肥料として農地等に施用することによって、低コストで、最終廃棄物を出来るだけ少なくした農業システムを提供することが可能となる。こうして有機質資材から製造された堆肥はその他の肥料には見られない、優れた特質を有しており、地力の恒久的な維持増進と農産物の安全性を確保することのできる、環境保全に配慮した持続型農業を可能とする。
【００５６】
特に、家畜糞尿を有機質資材として用いた場合に、これに微生物資材を作用させることによって短期間の完熟化が促進され、かつ堆肥製造過程の臭気が大幅に抑制され、優れた生物農薬的機能を有する無臭・完熟堆肥を短期間内に経済的に製造することが出来る。従って、畜産農家とって従来大問題であった家畜糞尿の処理及び処分問題を解決することも出来る。
【００５７】
化学肥料や農薬の使用を避け、２年以上堆肥などによる土づくりをした農地で生産される農作物には、日本農林規格法（ＪＡＳ法）に基づき「有機農作物」が認定され、又、栽培期間中に化学肥料や農薬を地域慣行の約５割以下に減らした農作物は、「特別栽培農作物」として「減農薬」・「減化学肥料」などと表示できる。更に、平成１１年に制定された「持続性の高い農業生産方式の導入の促進に関する法律」に基づき、化学肥料や農薬の使用を減らした農家として認定される数が現在徐々に増えてきている。
【００５８】
これまでの説明から明らかなように、本発明の農業システムにおいて生産される農作物は、このような「有機農作物」又は「特別栽培農作物」としての適格性を充分に有するものであり、又、本発明システムを採用する農家は「エコファーマー」としての基準も満たすことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】微生物資材を有機質資材に添加する方法の具体例を処理施設別に示したものである。
【図２】微生物資材を有機質資材に添加する方法の具体例をイメージで図示したものである。
【図３】牛糞の回収、微生物資材をの添加、及び堆肥化処理等の一連の操作を自動的に行うシステムの一例を示す。。
【図４】資材培養リアクターの一例を図示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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