(57)【要約】【課題】均質かつ高窒素含有量を示す肥料的価値の高い鶏ふん堆肥を安定的に生産する。【解決手段】鶏ふん堆肥の評価方法は鶏ふん堆肥中の尿酸態窒素を測定する工程と、測定された尿酸態窒素量を予め求められた相関関係式を用いて可給態窒素量に換算する工程とを含み、鶏ふん堆肥は新鮮鶏ふんの尿酸態窒素量を略保持する鶏ふん堆肥であって、ウリカーゼ生産菌の活性を抑える温度で堆肥化され、鶏ふん堆肥の製造は新鮮鶏ふんを鶏舎から搬出する工程と、搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程と、堆肥化された鶏ふん堆肥を保管する工程とにおいて尿酸態窒素の分解を抑制する手段を有する。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鶏ふん堆肥中の可給態窒素量を評価する方法であって、前記鶏ふん堆肥中の尿酸態窒素量を測定する工程と、測定された尿酸態窒素量を予め求められた相関関係式を用いて可給態窒素量に換算する工程とを含むことを特徴とする鶏ふん堆肥の評価方法。
【請求項２】
新鮮鶏ふんの尿酸態窒素量を略保持する鶏ふん堆肥であって、該堆肥はウリカーゼ生産菌の活性を抑える温度で堆肥化された堆肥であることを特徴とする鶏ふん堆肥。
【請求項３】
前記ウリカーゼ生産菌の活性を抑える温度が５０℃をこえる温度であることを特徴とする請求項２記載の鶏ふん堆肥。
【請求項４】
新鮮鶏ふんを鶏舎から搬出する工程と、搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程と、堆肥化された鶏ふん堆肥を保管する工程とを含む鶏ふん堆肥の製造方法であって、前記各工程において尿酸態窒素の分解を抑制する手段を有することを特徴とする鶏ふん堆肥の製造方法。
【請求項５】
前記各工程の中で、少なくとも搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程が５０℃をこえる温度で堆肥化する工程であることを特徴とする請求項４記載の鶏ふん堆肥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鶏ふん堆肥の評価方法、鶏ふん堆肥およびその製造方法に関し、特に均質かつ高窒素含有量を示す肥料的価値の高い鶏ふん堆肥を安定的に生産するための評価方法、該鶏ふん堆肥およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我が国の畜産業から発生する畜ふん尿量は年間９１００万ｔに達し、その中に含まれる窒素量は我が国で１年間に消費される化学肥料の窒素消費量に匹敵する約７０万ｔと推定されている。鶏ふんは主要な畜ふんの一つであり、他畜種のふんと同様にこれまで大部分が堆肥化され、農地への還元利用がなされてきている。
【０００３】
従来、畜ふんの堆肥化方法としては、水分含有率が７０〜８５％に調整された堆積発酵し得る有機物と、炭素の表面がセラミックスによってコーティングされている多孔性焼成体とを、１００：４０〜８０の容積比率にて混合し、得られた混合物を堆積して発酵させて得られる方法（特許文献１参照）、畜ふんと醗酵促進剤としての米糠とを混合し発酵させ、熟成した堆肥とする方法（特許文献２参照）等が知られている。
また、鶏ふんはハウス内で天日により撹拌乾燥する処理の他に、密閉縦型方式、開放撹拌方式等の堆肥化処理方法が採用され、何れも特殊肥料あるいは土壌改良資材として農地への還元利用が進んでいる。
従来の鶏ふんの堆肥としての評価は、鶏ふん堆肥等の有機物を土壌に施用した場合の窒素の肥効を推定する手法として、可給態窒素の発現量を瓶培養法に拠り、堆肥を土壌に混和し３０℃、４週間の培養後に発現した可給態窒素量を測定する手法が採られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１８５９９２号公報（段落［０００５］段）
【特許文献２】
特開平９−２８８８号公報（段落［００２２］〜［００２４］段）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特に鶏ふんは堆肥の利用者である耕種農家から他の畜種の堆肥に比べて窒素成分量が高い有機肥料として認識されているが、製品堆肥の窒素成分量および窒素の無機化率は農家間にばらつきが大きく、その分析に４週間程度の時間を要するため、流通利用を妨げる要因となっている。
また、この無機化率のばらつきが鶏ふん堆肥を有機肥料として利用するための障害となっている。
本発明は、このような問題に対処するために、鶏ふんの一連の堆肥化処理における窒素成分の挙動を研究した結果得られたもので、均質かつ高窒素含有量を示す肥料的価値の高い鶏ふん堆肥を安定的に生産するための評価方法、該鶏ふん堆肥およびその製造方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の鶏ふん堆肥の評価方法は、鶏ふん堆肥中の可給態窒素量を評価する方法であって、上記鶏ふん堆肥中の尿酸態窒素量を測定する工程と、測定された尿酸態窒素量を予め求められた相関関係式を用いて可給態窒素量に換算する工程とを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の鶏ふん堆肥は、新鮮鶏ふんの尿酸態窒素量を略保持する鶏ふん堆肥であって、該堆肥はウリカーゼ生産菌の活性を抑える温度で堆肥化された堆肥であることを特徴とする。
また、ウリカーゼ生産菌の活性を抑える温度が５０℃をこえる温度であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の鶏ふん堆肥の製造方法は、新鮮鶏ふんを鶏舎から搬出する工程と、搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程と、堆肥化された鶏ふん堆肥を保管する工程とを含む鶏ふん堆肥の製造方法であって、上記各工程において尿酸態窒素の分解を抑制する手段を有することを特徴とする。
また、上記各工程の中において、少なくとも搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程が５０℃をこえる温度で堆肥化する工程であることを特徴とする。
本発明の鶏ふん堆肥およびその製造方法において、尿酸態窒素量を略保持するとは、尿酸態窒素量を初期値の８０重量％以上保持することをいう。
【０００９】
鶏ふんの一連の堆肥化処理における窒素成分の挙動を研究した。採卵鶏農家では通常、市販の配合飼料で飼育が行われているが、排泄直後の新鮮な鶏ふん中の窒素成分量や尿酸態窒素量には農家間の差が殆ど認められないことが分かった。また、無機化率が農家間で大きくばらつくのは、新鮮鶏ふん中の約５０％を占める尿酸態窒素が他の形態の窒素に比べてウリカーゼ生産菌の働きで急速にアンモニアにまで分解揮散される程度が堆肥化条件により大きく異なることが分かった。以上の知見の結果、堆肥化の各工程で尿酸態窒素分解の変動要因を考慮して、その尿酸態窒素の分解を抑制することが重要であり、尿酸態窒素の微生物分解速度の制御が製品堆肥の窒素残存量および土壌に施用した際の窒素の無機化量を支配する要因となることを見出し本発明に至った。
【００１０】
【発明の実施の形態】
堆肥の窒素肥効を評価する場合、一般的に無機化率を用いることが多いが、鶏ふん堆肥では堆肥中に含まれるアンモニア性窒素等を含む可給態窒素量として評価するのが好ましい。
鶏は尿（尿酸）をふんと同時に排泄するため、新鮮鶏ふん中には全窒素量の４０〜７０％に相当する尿酸態窒素が含まれる。この尿酸は堆肥化過程等において酵素（ウリカーゼ）の働きで急速に分解を受けて無機化され、アンモニアガスとして揮散する。このため、異なった種々の堆肥化条件において、尿酸態窒素量と全窒素量とを測定すると、図１に示すように、尿酸態窒素量と全窒素量との間には正の相関が認められ、一方、堆肥化日数が長く、全窒素量が３０ｍｇ／ｇ以下となった堆肥では、尿酸態窒素はほとんど検出されない。
【００１１】
鶏ふん堆肥中の尿酸態窒素量を測定した試料と同じ試料に含まれる可給態窒素量を畑条件、３０℃、４週間インキュベ−ションした後、従来の瓶培養法により測定した。得られた可給態窒素量と尿酸態窒素量との間には、図２に示すように、相関係数（ｒ＝０．９８６）が１に近い正の相関関係が認められた。
この結果、図２において、可給態窒素量（ｙ）は、得られた尿酸態窒素量（ｘ）をｙ＝１．２７ｘ＋１．２９の式に代入することで容易に換算できる。この方法での可給態窒素量の推定は、鶏ふんのみを堆肥化した試料については、堆肥化期間および堆肥化方法により影響されない。また、試料中の尿酸態窒素量およびその他の含有成分による影響も殆どない。なお、従来の可給態窒素量を測定する方法は約４週間を要していたが、本発明方法は尿酸態窒素を測定すればよいので、分析期間を約１日に短縮できる。
【００１２】
鶏ふん堆肥中の尿酸態窒素を測定する方法について説明する。
最初に鶏ふん堆肥中の尿酸を炭酸リチウム溶液を用いて抽出する。肥料等からの尿酸抽出は、リン酸塩等の緩衝作用による炭酸リチウム溶液ｐＨの低下を防止するため予め水抽出を行なうが、鶏ふん堆肥では直接炭酸リチウム溶液で抽出を行なっても濾液のｐＨの低下はほとんど起こらず抽出量も定法と変わらないことが認められた。このため、回収率を考慮した堆肥中の尿酸の抽出法は、０．４重量％炭酸リチウム水溶液で３回抽出とすることができる。
次に抽出液中の尿酸を酵素法（ウリカーゼ・ペルオキシダーゼ法）を用いて測定する。この方法は市販の臨床検査用試薬を用いることで従来法であるリンタングステン酸法に比べ簡易かつ迅速な定量が可能である。
【００１３】
図１および図２の結果から、新鮮鶏ふんの尿酸態窒素量を堆肥化工程で保持できれば可給態窒素量を保持でき、肥効性に優れた鶏ふん堆肥が得られる。
鶏ふん堆肥化の過程における尿酸態窒素の分解は、尿酸分解活性を有する微生物であるウリカーゼ生産菌によるものであるから、このウリカーゼ生産菌の活性を抑えることができればよい。
【００１４】
鶏ふん堆肥を液体尿酸選択培地を用いて培養して尿酸分解菌を単離し、菌体からゲノムＤＮＡを抽出し、このゲノムＤＮＡを鋳型としてＰＣＲにより１６ＳｒＤＮＡの塩基配列約５００ｂｐを増幅し、塩基配列をシーケンスにより解析した。その結果、分解能が高いウリカーゼ生産菌として、ミュードモナス・エルギノーザ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ　ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ）、クレブシェラ・プニュモニエ（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ　ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ）の桿菌２株、球菌１株であることが分かった。
【００１５】
特に尿酸分解活性の高い桿菌２株について尿酸分解能と培養温度との関係を明らかにするため、１０％（ｗ／ｗ）鶏ふん抽出液体培地に１白金耳づつ接種し、４温度条件下（７０、６０、５０、４０℃）で培養し、尿酸分解速度を測定した。結果を図３に示す。この結果、両株とも中温域（４０℃）では増殖が早く、高い尿酸分解能力を示すが、５０℃をこえる温度、好ましくは６０℃以上の培養温度では分解能が著しく低下し、尿酸濃度が保持されることが明らかになった。
【００１６】
上記の結果、ウリカーゼ生産菌の活性を抑えることができる５０℃をこえる温度、好ましくは６０℃以上の温度で堆肥化することにより、尿酸の分解を起こさせないで、新鮮鶏ふんの尿酸態窒素量を保持できる鶏ふん堆肥が得られる。
具体的には、密閉縦型発酵装置等を用いて堆肥化段階の発酵温度を６０℃以上の高温を保つことにより、尿酸態窒素の分解速度を０．２（ｍｇ／ｇ／ｄａｙ）程度と約４０℃で堆肥化されるハウス撹拌式の堆肥化方式に比べて１／１０程度に抑制できる。このため、密閉縦型発酵装置において発酵温度制御を行なった場合、通常１週間以内の発酵期間内であれば、製品堆肥中の尿酸態窒素量は投入時の生ふん中の尿酸量をほぼ維持できる。
なお、全体を均一に６０℃以上の温度を維持できれば開放撹拌方式でも尿酸分解の少ない鶏ふん堆肥化は実施可能である。
【００１７】
本発明の鶏ふん堆肥の製造方法において、新鮮鶏ふんを鶏舎から搬出する工程は、新鮮鶏ふんに含まれている尿酸態窒素を分解させないで搬出する方法であればよい。具体的には、以下の理由により、鶏舎からの新鮮鶏ふんの搬出を素早く、一定間隔で行なうことができる方法であればよい。
生ふん中の全窒素量および尿酸態窒素量は、鶏舎での貯留期間により大きく影響を受ける。例えばウインドレス鶏舎では貯留期間が数日程度と短く、回収間隔が一定であるため、全窒素および尿酸態窒素量が高く、安定した生ふんが堆肥化段階に供給されることになる。一方、低・高床鶏舎では貯留期間が数ヶ月と長く、尿酸態窒素が分解し、アンモニアガスとして揮散するため、搬出時点で尿酸態窒素で６０〜７０％が減少する。
【００１８】
搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程は、新鮮鶏ふんの尿酸態窒素量を略保持する上で重要な工程である。
堆肥化段階での尿酸態窒素の減少速度は、ハウス撹拌発酵方式と密閉縦型方式の間に大きな差があり、密閉縦型では尿酸態窒素の分解速度はハウス撹拌方式の約１／１０に抑制される。これは、密閉縦型では５０℃をこえる温度で堆肥化されるためである。
【００１９】
堆肥化された鶏ふん堆肥を保管する工程において尿酸態窒素の分解を抑制するためには、水分量が重要である。例えば密閉縦型で処理された堆肥を、堆肥水分３０％と乾燥気味の条件で堆積保管した場合、２週間でおよそ１０ｍｇ／ｇの尿酸態窒素の減少が生じる。一方、密閉縦型から取り出された直後に水分１５％以下に乾燥した製品では尿酸態窒素はほとんど変化しない。
【００２０】
鶏ふん堆肥の製造において、鶏ふん堆肥の品質（窒素肥効）安定、および均質堆肥生産は、表１に示したように、（１）鶏舎からのふん搬出段階、（２）堆肥化段階、（３）後熟保管段階の各段階での尿酸の分解速度を考慮し、変動要因をいかに制御するかにかかっている。なお、各段階での１日乾物１ｇ当たりの分解量は、（１）では０．２〜０．３ｍｇ、（２）では密閉縦型方式の場合０．１〜０．２ｍｇ、ハウス乾燥方式の場合で１．５〜２．０ｍｇ、（３）の後熟堆積では０．５ｍｇ程度である。
【表１】
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【００２１】
【実施例】
実施例１
ウインドレス鶏舎から搬出された新鮮鶏ふんを準備した。この新鮮鶏ふんは２５〜２８（ｍｇ／ｇＤ．Ｍ）の尿酸態窒素量を含んでいた。
尿酸態窒素量の測定は以下の方法で行なった。
５０ｍｌ容ポリプロピレン製遠沈管に上記新鮮鶏ふんの凍結乾燥粉末１ｇと０．４％炭酸リチウム水溶液４０ｍｌとを入れ、恒温浸とう（３０℃、１０ｍｉｎ．）後、遠心分離（３０００ｒｐｍ、５ｍｉｎ．）を行ない、上澄液を採取した。この操作を２回行なった後、蒸留水４０ｍｌを用いて浸とう（１０ｍｉｎ．）後、遠心分離（３０００ｒｐｍ、５ｍｉｎ．）を行ない、各上澄液を合わせて２５０ｍｌに定容した。なお、炭酸リチウム水溶液抽出液のｐＨは１０．１であり、炭酸リチウム水溶液抽出の前に水抽出を行なった場合のｐＨ１０．０と同等であった。
上澄み液中の尿酸態窒素量を酵素法（ウリカーゼ・ペルオキシダーゼ法）にて測定した。試薬としては臨床検査試薬（エスパＵＡ−ＦＳ試薬：ニプロ製）を用いた。試験管に抽出液を０．１ｍｌ採取して第１試薬（４−ＡＡ）２．６ｍｌを添加し、３７℃で５〜１０ｍｉｎ．加温した。その後第２試薬（ウリカーゼ試薬）１．３ｍｌを添加し、３７℃で５〜１０ｍｉｎ．加温した。その後、波長６００ｎｍにて吸光度を測定し、予め求めた検量線より尿酸態窒素量を算出した。
【００２２】
一方、遠心分離残渣中の全窒素をケールダール法にて測定し、不溶性窒素とした。また、上記上澄み液１００ｍｌを分取してケールダール法にて全窒素量を測定し、この全窒素量から尿酸態窒素量およびアンモニア態窒素量を減じた量を溶解性窒素分とした。
【００２３】
上記新鮮鶏ふんのハウス撹拌発酵方式による堆肥化の過程と、該堆肥化の過程で得られた堆肥中の各窒素分を上記方法で測定した。同時に可給態窒素量を畑条件、３０℃、４週間インキュベ−ションした後、従来の瓶培養法により測定した。その結果を表２に示す。
【表２】
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表２より、１４日間の堆肥化期間中に尿酸態窒素量は生ふん時の４％にまで急速に減少したが、溶解性窒素の減少は尿酸に比べ緩やかであり、４５％の減少にとどまった。一方、不溶性窒素は堆肥化に伴い増加する傾向を示した。
堆肥を土壌に混和し、畑条件で４週間培養した場合、尿酸態窒素は全て無機化すると考えられる。このため、尿酸態窒素量とアンモニア態窒素量の合計量で可給態窒素量の９０％程度が説明できることになる。また、この部分がインキュベ−トした際に７日以内に急速に無機化する即効性窒素に相当するものと考えられる。一方、不溶性窒素画分を畑条件で同様に培養したところ何れの時期の画分においても約４ｍｇ／ｇの有機化が認められた。不溶性画分重量に４ｍｇ／ｇを乗じて得られた有機化相当量（ａ）と可給態窒素量から尿酸態窒素及びアンモニア態窒素量を差し引いた差（ｂ）を加えた窒素量（ａ＋ｂ）が可溶性窒素画分から無機化された窒素量であるとすると、この無機化率は約３０％であり、この部分がインキュベ−卜を行なった際に急速な無機化の後、緩効的に発現する無機態窒素に相当するものと考えられた。
以上の結果、可給態窒素量と尿酸態窒素量との間には、図２に示すように、相関係数（ｒ＝０．９８６）が１に近い正の相関関係が認められ、鶏ふん堆肥中の尿酸態窒素を測定することで、可給態窒素量が推定できた。
【００２４】
実施例２
実施例１で用いた新鮮鶏ふんを密閉縦型式で堆肥化した。なお、比較のためにハウス撹拌式でも堆肥化した。堆肥化期間中の発酵温度を測定した。結果を図４に示す。図４に示すように、堆肥温度は堆肥化処理方式で大きく異なり、密閉縦型式では堆肥化初期から７０℃に達するが、ハウス撹拌式では４０〜５０℃であった。
また、堆肥化方式、堆肥化期間の異なる堆肥を２つの温度条件下（７０、４０℃）で培養して、尿酸分解活性を測定した。結果を図５に示す。図５に示すように、４０℃では新鮮鶏ふんとハウス撹拌式の堆肥で高い尿酸分解活性が認められたが、密閉縦型式の堆肥では認められなかった。また、７０℃ではいずれの堆肥においても活性を示さなかった。
以上の結果、ウリカーゼ生産菌の活性を抑える温度、特に６０℃以上の温度で堆肥化された堆肥は尿酸態窒素量が減少しないので、可給態窒素量を多く含み窒素肥効に優れた鶏ふん堆肥が得られた。
【００２５】
実施例３
鶏ふん堆肥を以下の工程で製造した。
新鮮鶏ふんをウインドレス鶏舎を持つ農家から３日以内に搬出した。このとき、鶏ふんの全窒素量は５５．４〜６０（ｍｇ／ｇＤＭ）であり、尿酸態窒素量は２５〜２８（ｍｇ／ｇＤＭ）であった。
この鶏ふんを発酵温度が７０℃になる２種類の密閉縦型発酵装置を用いて堆肥化した。また比較例として発酵温度が４０℃の従来のハウス撹拌装置を用いて堆肥化した。堆肥化期間と尿酸態窒素量との関係を測定した。結果を図６に示す。発酵温度を６０℃以下に維持することにより、尿酸態窒素の分解が抑制できた。
【００２６】
密閉縦型発酵装置を用いて得られた堆肥を保管する場合における後熟・保管期間と尿酸態窒素量との関係を堆肥中の水分量をパラメータにして測定した。結果を図７に示す。
図７より、堆肥水分を３０重量％と乾燥気味の条件で堆積保管した場合でも、２週間で尿酸態窒素は約半減した。一方、取り出された直後に水分を１５％以下にまで温風乾燥させた製品では、１ヶ月常温で保管した場合でもほとんど尿酸量の変化は認められなかった。
【００２７】
上記一連の鶏ふん堆肥生産工程において、尿酸は表１に示した新鮮鶏ふんの搬出、堆肥化、後熟保管といった各段階で固有の分解速度を示すことが明らかになった。このため、各段階における尿酸分解の変動要因を考慮した堆肥生産を行なうことで堆肥中の尿酸量を制御することができ、一定の窒素肥効を有する堆肥の生産が可能になる。例えば、好ましい鶏ふん堆肥生産工程として、ウインドレス鶏舎（回収４日以内）→密閉縦型（堆肥化７日以内）→水分１５％以下に乾燥（ペレット化等）といった一連の堆肥化処理を行なうことにより、窒素含有率５％以上で窒素の肥効率５０％を担保できる鶏分堆肥の安定的な生産が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の鶏ふん堆肥の評価方法は、鶏ふん堆肥中の尿酸態窒素を測定する工程と、測定された尿酸態窒素量を予め求められた相関関係式を用いて可給態窒素量に換算する工程とを含むので、簡易な方法で窒素肥効率に直接関与する可給態窒素量を測定できる。
【００２９】
本発明の鶏ふん堆肥は、ウリカーゼ生産菌の活性を抑える温度で堆肥化された堆肥であるので、新鮮鶏ふんの尿酸態窒素量を略保持することができる。特に５０℃をこえる温度で堆肥化するので、ウリカーゼ生産菌を効果的に失活できる。その結果、均質かつ高窒素含有量を示す鶏ふん堆肥が得られる。
【００３０】
本発明の鶏ふん堆肥の製造方法は、新鮮鶏ふんを鶏舎から搬出する工程と、搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程と、堆肥化された鶏ふん堆肥を保管する工程とを含む鶏ふん堆肥の製造方法であって、上記各工程において尿酸態窒素の分解を抑制する手段を有するので、特に、少なくとも搬出された新鮮鶏ふんを堆肥化する工程が５０℃をこえる温度で堆肥化する工程であるので、均質かつ高窒素含有量を示す肥料的価値の高い鶏ふん堆肥を安定的に生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】尿酸態窒素量と全窒素量との関係を示す図である。
【図２】可給態窒素量と尿酸態窒素量との関係を示す図である。
【図３】培養時間と尿酸濃度との関係を示す図である。
【図４】堆肥化期間中の発酵温度を示す図である。
【図５】堆肥化条件の異なる条件下における尿酸濃度を示す図である。
【図６】堆肥化期間と尿酸態窒素量との関係を示す図である。
【図７】後熟・保管期間と尿酸態窒素量との関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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