(57)【要約】【課題】堆肥の原料となる有機資材中に含まれる生育障害の一因となる物質であるフェノール性成分の還元力を迅速に測定する。【解決手段】被測定試料となる堆厩肥を採取し、炭酸水素カリウムで飽和させた水溶液とアセトアルデヒドとを加えた第１の試薬に湿潤させ、さらに、過酸化水素からなる第２の試薬を加えて発光量の測定を行う。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定試料となる堆厩肥を採取し、炭酸水素カリウムで飽和させた水溶液とアセトアルデヒドとを加えた第１の試薬に湿潤させ、さらに、過酸化水素からなる第２の試薬を加えて発光量の測定を行うことを特徴とする堆肥腐熟度の光学的測定方法。
【請求項２】
被測定試料となる堆厩肥を採取し、リン酸水素一カリウム及びリン酸水素二ナトリウムを添加した水溶液に、アセトアルデヒドを加えた第３の試薬に湿潤させて、発光量の測定を行うことを特徴とする堆肥腐熟度の光学的測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、堆肥化処理施設における堆肥腐熟度の光学的測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、堆肥の腐熟度を判定するためには、電気伝導率（ＥＣ）、ｐＨ測定、炭素−窒素比（Ｃ／Ｎ比）及び水溶性フェノール物質を測定する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
今野一男，平井義孝，東田修司：バーク堆肥の腐熟過程における化学成分変化と腐熟度指標，北海道立農試集報，Ｎｏ．５２，ｐ．３１〜４０（１９８５）
【０００４】
このうち、迅速な測定が困難なものは炭素−窒素比（Ｃ／Ｎ比）及び水溶性フェノール物質を測定する方法である。堆肥中のＣ／Ｎ比が高い場合は、窒素飢餓を起しやすく、また、堆肥中に水溶性フェノール物質が過剰に存在する場合は、生育障害を起す。しかし、実際の堆肥の原料となる植物体には、多量のフェノール性成分が含まれており、高い還元力のために土壌中で生育障害を発生する原因物質となり得る。これらの物質を把握する方法は存在するが、この方法は試料を水−エタノール−アセトン（有機溶媒）といったもので抽出する前処理を必要とし、この前処理は長時間を要するとともに、堆肥によっては還元力もさまざまであるため、作物に対する生理生態的機能を示す指標としては不十分であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、堆肥の原料となる有機資材中に含まれる生育障害の一因となる物質であるフェノール性成分の還元力を迅速に測定することを技術的課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明は、被測定試料となる堆厩（きゅう）肥を採取し、炭酸水素カリウムで飽和させた水溶液とアセトアルデヒドとを加えた第１の試薬に湿潤させ、さらに、過酸化水素からなる第２の試薬を加えて発光量の測定を行う、という技術的手段を講じた。
【０００７】
これにより、堆肥の腐熟過程における熟成度の変化が微弱発光分析によって測定することが可能となり、しかも、試薬の添加後、１０分以内という短時間で一次醗酵槽、二次醗酵槽及び後熟槽など各槽の堆肥の腐熟度を識別することが可能となった。
【０００８】
また、被測定試料となる堆厩肥を採取し、リン酸水素一カリウム及びリン酸水素二ナトリウムを添加した水溶液に、アセトアルデヒドを加えた第３の試薬に湿潤させて、発光量の測定を行うので、一次醗酵槽、二次醗酵槽及び後熟槽など各槽の堆肥腐熟過程で一時的に増加する水溶性フェノール類の量を推定することができる。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。堆肥、堆厩肥及びそれらの原材料となる有機質資材中には、生育障害の一因となる物質フェノール性成分が含まれている。フェノール性成分は過酸化水素とアルデヒドの存在下で微弱な化学発光を起すことが知られている（Ｔｒａｕｔｚ  ｕｎｄ  Ｓｃｈｏｒｉｇｉｎ，１９０５）。フェノール性水酸基の水素供与反応や電子供与反応により、活性酸素が消去されるが、アルデヒドが存在することで他の形でのエネルギー放出（熱エネルギー）やフェノール性物質のエネルギー蓄積（ラジカル化）が起こらず、励起状態から正常にもどる過程で速やかに光エネルギーの放出が起こると考えられる。この原理を利用すると、堆肥、堆厩肥及びそれらの原材料となる有機質資材中の活性酸素消去能を測定することになるが、同時に生育障害をもたらす還元力の程度を計測できることになる。そして、関係する物質を抽出などで分離しなくてもよいため、極めて迅速に計測することができる。
【００１０】
【実施例１】
堆厩肥などの測定試料０．２ｇを採取した。試薬は炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）で飽和させた水溶液にアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）を０．４Ｍ／ｌ加えたものである（Ｋ試薬）。試料に６００ｍｌのＫ試薬を加えて湿潤させた。さらに、１９６ｍＭ／ｌの過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を６００ｍｌ加えてすぐに発光量の計測を行なった。測定に用いた機器は、図１に示すシリコンホトダイオードを用いたフォトカウンティング装置を使用することができるが、本実施例では浜松フォトニクス社製のフォトカウンティング装置Ｃ−８８０１を使用し、２０℃室温条件で過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）試薬を混合直後から１０分間、フォトン数を計測した。フォトン数は１秒間当たりの値を求めた。異なるロットの試薬間差異を修正するための標準物質としては、３．３ｍＭのガーリック酸、没食子酸（ｇａｌｌｉｃ  ａｃｉｄ）を用いた。
【００１１】
【実施例２】
Ｋ試薬のｐＨは９以上と高いため、酵素反応はほぼ無関係になり、活性酸素の消去能の測定は適合している。しかし、実際の土壌に添加した場合にはｐＨは中性付近となるため、異なる値をとる可能性がある。そこで、ｐＨ７．４リン酸バッファを用いた試薬も作成した（Ｐ試薬）。リン酸水素一カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）とリン酸水素二ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）をそれぞれ０．１Ｍ／ｌ添加した水溶液にアセトアルデヒド（ＣＨ３ＣＨＯ）を０．４Ｍ／ｌ加えた。この試薬も用いて測定した。
【００１２】
【実施例３】
図１はフォトカウンティング装置１の概略構成図である。該装置１にはシリコンホトダイオードを用いており、このものは光に対して感度がよく、低レベルの光に反応して測定可能な電気信号を出力する半導体素子であり、装置１を安価で、小型、軽量化することが可能になる。装置１の本体２には、試薬及び採取された試料を入れた試験管３、該試験管３を収納する収納室９、発光を集める集光レンズ４、該レンズ４からの光を電気信号に変換するシリコンホトダイオード５、該シリコンフォトダイオード５からの電気信号を処理する演算装置６を備えている。収納室９底面には、テーブル部材８が設けられ、試験管３を常に同じ位置に定位するように構成される。符号７は試験管３の背面に配置した反射鏡で、より多くの発光量を集光レンズ４を介してシリコンホトダイオード５に送ることができる。
【００１３】
次に、測定例を述べる。図２は堆厩肥の腐熟過程における変化をＫ試薬とＨ２Ｏ２試薬を用いた微弱発光分析によって測定したものである。堆積１週間前後の一次醗酵槽の発光量は最も高く、熟成するにつれて減少した。試薬の添加後、１０分以内という短時間で一次醗酵槽、二次醗酵槽及び後熟槽など各槽の堆肥の腐熟度を識別することが可能となり、堆厩肥製造過程の製品の管理に利用することができる。
【００１４】
図３は同じ試料をＰ試薬を用いて測定したものである。１次醗酵槽に堆積後２週間で積み替えして２次醗酵槽に堆積し直し、２次醗酵槽の醗酵途上の試料が最も高く発光し、後熟槽のものが発光が低かった。このことは、堆肥腐熟過程で一時的に増加する水溶性フェノール類もＰ試薬に変更することで測定することができることを示している。
【００１５】
図４は醗酵熱によって乾燥し、醗酵途中で醗酵停止したボカシ肥と、堆厩肥とを比較したものである。ボカシ肥は養分が高いものの、堆厩肥よりもフェノール類が多く含まれるために生育障害を起す危険性のある有機質肥料である。ボカシ肥は堆厩肥よりも明らかに発光量が多く、完成した製品の評価にも使用できることが分かる。
【００１６】
図５は外観が類似してはいるが異なる堆厩肥原料の有機物資材を用いて測定したものである。地域の有用資源であるおからとソバ殻を用いた。おからに納豆菌と約５％の裁断イナワラを添加して乾燥しないように容器に入れて室温で約２０日間醗酵させた試料はその発光量が高かった。単に、納豆菌を添加して醗酵させた場合には、粉砕したソバ殻よりも発光量が少なかった。イナワラに付着していた糸状菌の繁殖によって分解されたことによる化学的変化が簡単に測定された。このように、見た目にはほとんど変わらない堆厩肥原料の有機物資材の品質評価に利用できることが分かる。
【００１７】
図６は微弱発光分析で測定された光の波長分布を示すものである。微弱発光分析で測定された光の波長は、６５０から７５０ｎｍに集中してあり、フェノール類の骨格を持つフェノール性カルボン酸であるガーリック酸の波長とほぼ一致していた。これは、この微弱発光がフェノール類の活性酸素消去時に起こるものであることを示している。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、被測定試料となる堆厩肥を採取し、炭酸水素カリウムで飽和させた水溶液とアセトアルデヒドとを加えた第１の試薬に湿潤させ、さらに、過酸化水素からなる第２の試薬を加えて発光量の測定を行うので、堆肥の腐熟過程における熟成度の変化が微弱発光分析によって測定することが可能となり、しかも、試薬の添加後、１０分以内という短時間で一次醗酵槽、二次醗酵槽及び後熟槽など各槽の堆肥の腐熟度を識別することが可能となった。
【００１９】
また、光化学反応を測定するので、計測のための消耗品はほとんど必要なく、さらに、強酸や強アルカリを用いないので安全である。
【００２０】
そして、被測定試料となる堆厩肥を採取し、リン酸水素一カリウム及びリン酸水素二ナトリウムを添加した水溶液に、アセトアルデヒドを加えた第３の試薬に湿潤させて、発光量の測定を行うので、一次醗酵槽、二次醗酵槽及び後熟槽など各槽の堆肥腐熟過程で一時的に増加する水溶性フェノール類の量を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フォトカウンティング装置の概略構成図である。
【図２】堆厩肥の腐熟過程における変化をＫ試薬とＨ２Ｏ２試薬を用いて測定した図である。
【図３】堆厩肥の腐熟過程における変化をＰ試薬を用いて測定した図である。
【図４】ボカシ肥と堆厩肥とを比較して測定した図である。
【図５】外観が類似してはいるが異なる堆厩肥原料の有機物資材を用いて測定した図である。
【図６】微弱発光分析で測定された光の波長分布を示すものである。
【符号の説明】
１  フォトカウンティング装置
２  本体
３  試験管
４  集光レンズ
５  シリコンホトダイオード
６  演算装置
７  反射鏡
８  テーブル部材
９  収納室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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