(57)【要約】【課題】土壌中の硝酸性窒素を高選択性で且つ低コストで低減でき、しかも肥料として使用できる土壌改質性肥料を提供すること。【解決手段】土壌改質性肥料は、生分解性樹脂と含窒肥料を含有し、土壌中の脱窒菌による脱窒反応を起こして、土壌の硝酸性窒素濃度を低減する。脱窒反応は嫌気性条件下で進行する。カルシウム化合物系のｐＨ調整剤を含有する。含窒肥料は無機質肥料及び／又は有機質肥料である。生分解性樹脂は、好気性条件下において６０〜１００％の分解率、嫌気性条件下において６０〜１００％の分解率を示す。生分解性樹脂がポリエチレンサクシネートの場合、ポリエチレンサクシネート中の水素量と含窒肥料中の窒素量とがモル比で１：１〜１０：１である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
生分解性樹脂と含窒肥料を含有し、土壌中の脱窒菌による脱窒反応を起こして、土壌の硝酸性窒素濃度を低減することを特徴とする土壌改質性肥料。
【請求項２】
上記脱窒反応が嫌気性条件下で進行することを特徴とする請求項１に記載の土壌改質性肥料。
【請求項３】
カルシウム化合物系のｐＨ調整剤を更に含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌改質性肥料。
【請求項４】
上記含窒肥料が無機質肥料及び／又は有機質肥料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の土壌改質性肥料。
【請求項５】
上記生分解性樹脂は、好気性条件下において６０〜１００％の分解率、嫌気性条件下において６０〜１００％の分解率を示すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の土壌改質性肥料。
【請求項６】
上記生分解性樹脂がポリエチレンサクシネートであり、このポリエチレンサクシネート中の炭素量と上記含窒肥料中の水素量とがモル比で１：１〜１０：１であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の土壌改質性肥料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌改質作用を有する肥料に係り、更に詳細には、嫌気性条件下で分解する所定の生分解性樹脂を含有する肥料であって、土壌中の硝酸性窒素濃度を低減するのに有用な土壌改質性肥料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機・無機肥料の使用、生活排水や工場排水の浸透、産業廃棄物などの投棄によって、硝酸塩や亜硝酸塩などの硝酸性窒素が土壌中に多く存在するようになっており、土壌の汚染が進行している。
かかる硝酸性窒素は、人体内で還元されて窒息症状のメトヘモグロビン血症を引き起こす原因物質となったり、発癌性の疑いがあるＮ−ニトロソ化合物を生成する物質となることが知られている。
これに対し、従来は、特開２００１−３００５０９号公報や特開平１１−１２８９０２号公報に記載されているように、イオン交換法、逆浸透膜処理法、電気透析法、及び生物学的脱窒法などによって硝酸性窒素を除去していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の硝酸性窒素除去方法においては、以下のような問題点があった。
（１）イオン交換法
イオン交換法は、Ｒ−Ｃｌ型の強塩基性陰イオン交換樹脂を用いる方法であるが、硫酸イオンも樹脂に捕捉してしまうことがあり、イオン交換樹脂の再生に高塩素濃度の再生水による処理を必要とし、処理コストが高い。
【０００４】
（２）逆浸透膜処理方法
逆浸透膜処理方法は、半透膜を用い機械的な圧力をかけて再生水を得る方法であるが、コストが高く、また硝酸イオン以外のイオンも同時に除去されてしまうので、硝酸のみを選択的に除去することが困難である。
【０００５】
（３）電気透析法
電気透析法は、透析膜を用い荷電下で硝酸を分離する方法だが、対象水の塩分濃度が高いと電力消費量が大きく、塩分濃度が低いと電気抵抗が大きくなるため、最適な塩分濃度範囲を設定することが困難であるばかりか、逆浸透膜処理方法と同様に硝酸除去の選択性に劣る。
【０００６】
（４）生物学的脱窒法
生物学脱窒法は、例えばシュードモナスデニトリフィカンス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ）などの従属栄養性脱窒菌を用いる方法であり、脱窒に当たり水素供与体となる有機炭素源が必要とされる。
従来、有機炭素源としてメタノールが使用されており、この場合は次の反応に従って脱窒が進行する。
２ＣＨ３ＯＨ＋２ＮＯ３−→２ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏ＋Ｈ２↑
よって、反応に十分なメタノールが存在すれば、硝酸は高い選択性をもって除去されるが、メタノールは水溶性であるため、脱窒反応に利用されなかった余剰メタノールが流出して二次汚染を生ずる可能性がある。
【０００７】
また、現代農業においては、有機・無機肥料の使用を中止することは極めて困難であり、かかる肥料の使用過多に起因して土壌中の硝酸性窒素濃度が増大しているのが実状である。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、土壌中の硝酸性窒素を高選択性で且つ低コストで低減でき、しかも肥料として使用できる土壌改質性肥料を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、所定の生分解性樹脂と、含窒肥料を併用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の土壌改質性肥料は、生分解性樹脂と含窒肥料を含有し、土壌中の脱窒菌による脱窒反応を起こして、土壌の硝酸性窒素濃度を低減することを特徴とする。
また、本発明の土壌改質性肥料の好適形態は、上記脱窒反応が嫌気性条件下で進行することを特徴とする。
更に、本発明の土壌改質性肥料の他の好適形態は、カルシウム化合物系のｐＨ調整剤を更に含有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の土壌改質性肥料の好適形態は、上記含窒肥料が無機質肥料及び／又は有機質肥料であることを特徴とする。
更に、本発明の土壌改質性肥料の更に他の好適形態は、上記生分解性樹脂は、好気性条件下において６０〜１００％の分解率、嫌気性条件下において６０〜１００％の分解率を示すことを特徴とする。
更にまた、本発明の土壌改質性肥料の他の好適形態は、上記生分解性樹脂がポリエチレンサクシネートであり、このポリエチレンサクシネート中の炭素量と上記含窒肥料中の水素量とがモル比で１：１〜１０：１であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の土壌改質性肥料について詳細に説明する。なお、本明細書において、「％」は特記しない限り質量百分率を表すものとする。また、「含窒肥料」とは、有機質・無機質を問わず、窒素分を含有する肥料をいうものとする。
【００１３】
上述のように、本発明の土壌改質性肥料は、生分解性樹脂と含窒肥料を含有する。
ここで、上述の如き生分解性樹脂は、土中のような嫌気性条件下で水素分を徐放するので、嫌気性条件下で脱窒反応を起こす脱窒菌の水素源として有用であり、かかる脱窒反応により、土壌中に含まれる硝酸イオンや亜硝酸イオンが還元浄化され、土壌中の硝酸性窒素濃度が低減する。
なお、このような生分解性樹脂は、土壌などの環境中に放出されるため、場合によっては河川等に流出することが考えられるので、好気性条件下でも生分解することが好ましい。
【００１４】
また、本発明で使用される生分解性樹脂は生分解性を有していればよく、特に限定されるものではない。具体的には、脂肪族ポリエステルとして、ポリヒドロキシブチレート／バリレート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート／アジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン及びポリ（２−オキセタノン）などが挙げられ、天然高分子として、デンプン、セルロース、キチン、キトサン、グルテン、ゼラチン、カゼイン、大豆タンパク、コラーゲン、ケラチン及び天然ゴムなどが挙げられ、その他の高分子としては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールポリエチレングリコール及びポリリンゴ酸などが挙げられる。
【００１５】
更に、市販されている生分解性樹脂としては、例えば、昭和高分子社製の商品名ビオノーレ、日本合成化学工業社製の商品名マタービー、島津製作所社製の商品名ラクティ、三井東圧化学社製の商品名レイシア、ダイセル化学工業社製の商品名セルグリーン及び商品名プラセル、モンサント社製の商品名バイオポール、ＢＡＳＦ社製の商品名エコフレックス、日本触媒社製の商品名ルナーレ、チッソ社製の商品名ノボンなどが挙げられる。
なお、本発明においては、上述の如き生分解性樹脂を２種類以上ブレンドして用いることができ、この場合、２種類以上の樹脂組成物として使用してもよいし、２種類以上を土壌散布の際に混ぜてもよい。
【００１６】
本発明に係る土壌中での使用において、これら生分解性樹脂が有すべき好適条件としては、▲１▼土壌中での嫌気下で脱窒反応を受け易いこと、▲２▼多量に散布して生分解性樹脂が余剰となって地下水や河川等に流れ出しても分解され易いこと、▲３▼脱窒反応で生成した水により、地下水や河川等に流れ出す前に分解されること、を挙げることができる。従って、上述の如く、嫌気下での生分解性に優れていることが好ましいが、更に好ましくは嫌気下と好気下のいずれの条件下でも生分解性に優れていることが望ましい。
【００１７】
以上の観点から、本発明では、生分解性樹脂として、好気性条件下において６０〜１００％の分解率、嫌気性条件下において６０〜１００％の分解率を示すものを好適に使用することができる。
ここで、本明細書において、「好気性条件下での生分解率」とは、ＩＳＯ１４８５１、ＩＳＯ１４８５２、ＩＳＯ１４８５５及び化審法の生分解性試験（ＭＩＴＩ法）のいずれかの試験法で試験したときの生分解率を表し、「嫌気性条件下での生分解率」とは、ＩＳＯ１４８５３（近日中に成立予定）、ＩＳＯ１５９８５（近日中に成立予定）及びＡＳＴＭ  Ｄ．５５１１−９４のいずれかの試験法で試験したときの生分解率を表すものとする。
なお、好気性条件下では、任意の形状での生分解性樹脂において、いずれかの試験方法により６０〜１００％の分解率を示すものが好ましく、７０〜１００％のものが更に好ましい。また、好気性条件下での上記分解率に達するまでの期間としては、６ヶ月以内が好ましく、更に好ましくは３ヶ月以内、より好ましくは４週間以内である。
【００１８】
一方、生分解性樹脂には、加工性や経済性、大量に入手できることなども要求され、これらの点からは、上述の生分解性樹脂の中でも、脂肪族ポリエステルが好ましく、更に好ましくは、炭素数２〜６の脂肪族ジカルボン酸成分と炭素数２〜４の脂肪族グリコール成分から得られる脂肪族ポリエステルである。
また、生分解性の点からは、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート／アジペート、ポリエチレンサクシネートが更に好ましい。嫌気下、好気下のいずれでも分解され、活性汚泥中でも良好な生分解性を示すポリエチレンサクシネートは特に好適である。
【００１９】
更に、上述の如き生分解性樹脂の分子量は、数平均で１０００〜１００００００であるが、好ましくは５０００〜２０００００、更に好ましくは１００００〜１０００００である。
数平均分子量が１０００より小さい場合は、樹脂成形体を作成した場合に得られる成形体の強度が不十分となり、１００００００より大きい場合は、加工性が不十分となることがある。
更に、微生物による分解を受け易く土壌改質の効果を発揮し易いのは分子量が小さい生分解性樹脂であることから、数平均分子量が１００００〜３００００ものが更に好ましい。
【００２０】
また、この生分解性樹脂の形状は、特に限定されるものではなく、粒状や塊状であってもよく、更には多孔質の粒状体とすることもできる。含窒肥料とブレンドして成形してもよい。なお、下記の含窒肥料との分散性が良好な形状を選定することが望ましい。
【００２１】
次に、含窒肥料としては、窒素分を含有している肥料である限り特に限定されるものではなく、有機質であるか無機質であるかは不問である。
無機質の含窒肥料としては、硫安、石灰窒素、硝酸アンモニウム、硝酸アンモニウム石灰及び塩化アンモニウムなどを挙げることができる。
一方、有機質の含窒肥料としては、尿素、家畜糞尿、鶏糞、麦わら及び食品残渣及び堆肥などを例示できる。
なお、本発明においては、無機質の含窒肥料と、有機質の含窒肥料を混合することも可能である。
【００２２】
本発明の土壌改質性肥料においては、農作物への施肥と土壌中の硝酸性窒素濃度の低減を両立させるべく、生分解性樹脂中の水素分と含窒肥料中の窒素分とが一定の比率で配合されていることが望ましい。
一例として、生分解樹脂がポリエチレンサクシネートの場合には、ポリエチレンサクシネート中の水素量と上記含窒肥料中の窒素量とがモル比で１：１〜１０：１であることが好ましい。
これは、植物の窒素利用率を最大で５０％と仮定すると、次式
４ＮＯ３＋Ｃ６Ｈ８Ｏ４→２Ｎ２＋６ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏより、窒素１モルに対する水素の必要最低量は、１×０．５×２．０＝１モルとなる。この一方、植物の窒素利用率が０％であれば、供給した窒素分を全て分解する必要があり、また、生分解性樹脂の利用率を１０％と仮定すると、窒素１モルに対する水素の必要最大量は１０モルとなるからである。
従って、上述のモル比範囲を逸脱すると、施肥と硝酸性窒素濃度の低減が有効に両立できなくなる可能性がある。
【００２３】
本発明の土壌改質性肥料は、上述のような生分解性樹脂と、含窒肥料を有効成分とするものであるが、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び／又は水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）などのカルシウム化合物系のｐＨ調整剤を添加することが可能である。
かかるカルシウム化合物は、土壌に散布された土壌改質性肥料の近傍に存在する水分のｐＨを６〜９に調整することができ、脱窒反応を促進する機能を果たす。
また、樹脂成形体を作成する際には、成形性向上などの観点から、他の樹脂と混合使用することも可能である。また、含窒肥料及び／又はｐＨ調整剤とブレンドして成形してもよい。
【００２４】
本発明の土壌改質性肥料の使用方法は、嫌気性条件下における生分解性樹脂と土壌成分との接触だけが確保されれば特に限定されるものではなく、代表的には、土壌中にこの土壌改質性肥料を埋置すればよいが、通常の肥料と同様の使用方法であっても特に問題はない。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を若干の実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１及び２）
含水率７０％に調整した土壌（箕面市小野原及び吹田市西御旅町で採取したもの、腐葉土を３：１：３の割合で混合）１０８リットルに肥料として硫安１００ｇ、塩化カリウム適量を加えた。
この土壌に所定量の生分解性樹脂（土壌改質成分）としてポリエチレンサクシネート（φ２〜３ｍｍ、長さ２〜３ｍｍのペレット；実施例１は数平均分子量２０００、実施例２は数平均分子量８０００）を加えて攪拌し、９０ｃｍ×３０ｃｍ×５０ｃｍのプランターに入れ、青首ダイコンの種（サカタ種苗製）５粒を三カ所にまいた。発芽２週間後、３本間引いて２本とし、更に１週間後、１本間引いて、１本とした。
所定時間ごとに土壌を採取し、蒸留水で洗浄し、洗浄液を濾過後、濾液中の硝酸性窒素濃度と亜硝酸性窒素濃度をイオンクロマトグラフィーで測定し、脱窒効果を測定した。得られた結果を表１に示す。
なお、試験期間中、プランターは屋外に放置し、水分を補給して含水率７０％に保った。
【００２７】
（比較例１）
ポリエチレンサクシネートをポリエチレンに変えた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、得られた結果を表１に示した。
【００２８】
（比較例２）
樹脂成分を添加しなかった以外は、実施例１と同様の操作を繰り返し、得られた結果を表１に示した。
【００２９】
【表１】
2004175589.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、生分解性樹脂と含窒肥料を併用することとしたため、土壌中の硝酸性窒素を高選択性で且つ低コストで低減でき、しかも肥料として使用できる土壌改質性肥料を提供することができる。