(57)【要約】【課題】  家畜の骨粉に含まれるリンおよびカルシウムの全部あるいは一部を植物に吸収されやすい水溶性に改質し、農作物の生育に合わせて肥効時期を任意に調整・制御することができる骨粉肥料の製造方法およびこれにより製造される時差的溶解性を備えた骨粉肥料を提供する。【解決手段】  加熱・粉砕処理された家畜の骨粉と、所定量の有機酸水溶液とを混合し、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させることにより植物に吸収される時間を任意に調整した骨粉肥料１を製造する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱・粉砕処理された家畜の骨粉と、所定量の有機酸水溶液とを混合し、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させることにより植物に吸収される時間を任意に調整した骨粉肥料を製造することを特徴とする骨粉肥料の製造方法。
【請求項２】
加熱・粉砕処理された家畜の骨粉に所定量の有機酸を混合し、水を添加しながら造粒することにより、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させて植物に吸収される時間を任意に調整しつつ粒状の骨粉肥料を製造することを特徴とする骨粉肥料の製造方法。
【請求項３】
加熱・粉砕処理された家畜の骨粉に所定量の有機酸水溶液を添加しながら造粒することにより、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させて植物に吸収される時間を任意に調整しつつ粒状の骨粉肥料を製造することを特徴とする骨粉肥料の製造方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、造粒処理する場合、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの全部を水溶性に改質した全改質骨粉、リンおよびカルシウムの一部を任意の割合で改質した一部改質骨粉、改質しない未改質骨粉をそれぞれ対象植物の生長に適合するように任意に組み合わせて層状に形成することを特徴とする骨粉肥料の製造方法。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかにおいて、粒状に形成した前記骨粉肥料の外側にケイ酸化合物を被覆する造粒処理を施すことを特徴とする骨粉肥料の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された骨粉肥料の製造方法により製造されることを特徴とする時差的溶解性を備えた骨粉肥料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家畜の骨粉を肥料に適用する技術に関し、特に骨粉中のリンおよびカルシウムを植物に吸収されやすく改質し、植物の生長に合わせて肥効時期を任意に調整・制御する骨粉肥料の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からリン肥料として過リン酸石灰が田畑に施用されているが、日本の土壌は酸性土壌が多く、この酸性土壌中の鉄やアルミニウムとリン酸が結合して難溶解性塩となり、リン肥料として役に立たなくなる。このため、実際に農作物に吸収されるリン酸の量は１０〜２０％に過ぎない。リンは農作物の育成に欠かせない要素であり、しかもリン資源の枯渇が世界的に問題とされている背景もあり、リン酸の吸収効率を向上させるニーズは高くなっている。
【０００３】
また、カルシウムは農作物の細胞を構成する重要な要素であるが、やはり酸性土壌により吸収不良が生じている状況にあり、植物の葉にカルシウム肥料を直接振りかける葉面散布が行われることもあるほどである。
【０００４】
一方、例えば焼成牛骨粉や牛骨炭は、リンやカルシウムを多く含む資源として知られており、リン資源やカルシウム資源の有効活用として期待されている。しかし、骨粉の主成分はリン酸三カルシウムであって水にも炭酸水にもほとんど溶けないため、骨粉をそのまま畑に施肥しても植物に吸収されるまでに極めて長期間を要してしまう。本来、肥料は農作物等の生長に合わせて必要なときに施用するが、骨粉の場合、遅効性であるため肥効時期の調整が難しく、実際には効果的な利用がなされていない状況にある。
【０００５】
ところで過去の先行技術を調べると、特開平１０−２１８６９１号公報には、焼成牛骨粉とクエン酸を混合してイオン化リン酸カルシウムを生成し、これを植物の葉面に散布することによって、リン酸やカルシウムの吸収効率を高める旨が開示されている（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２１８６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載された発明は、以下のような問題が存在する。
１．大量の水に焼成牛骨粉を溶かして液体肥料として利用することを目的としており、しかも葉面散布が前提となっているため、散布コストや作業負担が大きい。
２．単に速効性のあるリン酸を得られるに過ぎず、植物の生長に合わせてその都度散布しなければならない煩わしさがある。
３．酸性土壌に対する対策が図られていないため、施用されたリン酸が酸性土壌と結合して固定されるおそれがある。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の問題点を解決するためになされたものであって、家畜の骨粉に含まれるリンおよびカルシウムの全部あるいは一部を植物に吸収されやすい水溶性に改質し、農作物の生育に合わせて肥効時期を任意に調整・制御することができる骨粉肥料の製造方法およびこれにより製造される時差的溶解性を備えた骨粉肥料を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る骨粉肥料の製造方法の特徴は、加熱・粉砕処理された家畜の骨粉と、所定量の有機酸水溶液とを混合し、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させることにより植物に吸収される時間を任意に調整した骨粉肥料を製造する点にある。
【００１０】
また、本発明に係る他の骨粉肥料の製造方法の特徴は、加熱・粉砕処理された家畜の骨粉に所定量の有機酸を混合し、水を添加しながら造粒することにより、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させて植物に吸収される時間を任意に調整しつつ粒状の骨粉肥料を製造する点にある。
【００１１】
さらに、本発明に係る他の骨粉肥料の製造方法の特徴は、加熱・粉砕処理された家畜の骨粉に所定量の有機酸水溶液を添加しながら造粒することにより、前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させて植物に吸収される時間を任意に調整しつつ粒状の骨粉肥料を製造する点にある。
【００１２】
また、本発明において、造粒処理する場合、骨粉中のリンおよびカルシウムの全部を水溶性に改質した全改質骨粉、前記リンおよびカルシウムの一部を任意の割合で改質した一部改質骨粉、改質しない未改質骨粉をそれぞれ対象植物の生長に適合するように任意に組み合わせて層状に形成してもよい。
【００１３】
さらに、本発明において、粒状に形成した前記骨粉肥料の外側にケイ酸化合物を被覆する造粒処理を施すことが好ましい。
【００１４】
また、これら骨粉肥料の製造方法により製造された骨粉肥料は、一時に肥効を発揮してしまうのではなく、植物の生長時期に合わせて必要な時期に時差的に溶解し肥効を発揮する性質を備えている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、家畜の骨粉に含まれるリンおよびカルシウムの全部あるいは一部を植物に吸収されやすい水溶性に改質し、農作物の生育に合わせて肥効時期を任意に調整・制御することができ、１度の施用によって時間差で複数回の肥効を得ることができる。また、生育期間の異なる様々な農作物や植物の生育状況に合わせて緻密に肥効の時差を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る骨粉肥料の製造方法およびこれにより製造される時差的溶解性を備えた骨粉肥料の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
本発明に係る第１の実施形態は、図１に示すように、牛骨、豚骨、鳥骨などの家畜の骨を高温に加熱する工程（ステップＳ１）と、加熱工程後に粉砕する工程（ステップＳ２）と、ここで得られた骨粉に所定量の有機酸水溶液を混合して前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を水溶性に変化させる改質工程（ステップＳ３）と、改質した骨粉を乾燥させる工程（ステップＳ４）と、乾燥後に土地に施用し易い大きさに粉砕または造粒する工程（ステップＳ５）とを有している。
【００１８】
各工程についてより詳細に説明すると、前記高温加熱工程では、家畜の骨を焼成または蒸し焼きにする。この加熱処理は、骨中のタンパク質や髄液等の不純物を除去するための処理であり、少なくとも６００℃以上、通常、約８００℃〜１５００℃の温度で処理する。髄液等の不純物が存在すると骨粉に砕き難いし、肥料として保存管理が難しくなるからである。また、プリオンを不活性化させられるためＢＳＥ（Ｂｏｖｉｎｅ  Ｓｐｏｎｇｉｆｏｒｍ  Ｅｎｃｅｐｈａｌｏｐａｔｈｙ：牛海綿状脳症）の発生を危惧する必要がなくなる。
【００１９】
また粉砕工程では、後の有機酸水溶液による改質反応の効果を最大限に引き出せるような粒径に粉砕する。
【００２０】
そして、骨粉改質工程では、骨粉にクエン酸、乳酸、酢酸、木酢、竹酢等から構成される有機酸の水溶液を所定の量だけ添加して混合する。骨粉の主成分はリン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）であるから、これに有機酸水溶液を添加することにより、リン酸三カルシウム中のカルシウムをキレート化するとともに、リンをリン酸二水素カルシウムに変化させる。以上の反応式を示すと次のとおりである。なお有機酸としてクエン酸を用いた場合を示す。
【００２１】
【化１】
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化学式１では、リン酸三カルシウムがクエン酸と反応して、カルシウムがクエン酸カルシウムに変化し、リンがリン酸に変化した反応を示している。
【００２２】
【化２】
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化学式２では、リン酸三カルシウムが化学式１で生成されたリン酸と別途、反応し、リン酸二水素カルシウムに変化する反応を示している。
【００２３】
以上の化学式１と化学式２を整理すると、以下の反応式となる。
【化３】
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この化学式３を利用すれば、骨粉中のリンおよびカルシウムをどの程度水溶性に改質するかの割合が決まり、骨粉量に対して必要なクエン酸および水の量が求められる。つまり、骨粉肥料をすべて遅効性から速効性に変化させる場合には、それに応じたクエン酸水溶液の必要量が求められる。また、肥効に時差を設けたければ、速効性と遅効性の割合を決めると、この割合に応じて必要なクエン酸水溶液の量を求めることができる。
【００２４】
ここで、図２に示すように、クエン酸カルシウムの水に対する溶解度は２５．９ｍｇ／１００ｇ水であり、遅効性のリン酸三カルシウムの溶解度２．５ｍｇ／１００ｇ水に比べて約１０倍程度高い。なお、クエン酸カルシウムは、植物の根や葉から吸収されるカルシウムであり、植物のカルシウム欠乏症に有用であり、病気を予防したり、発根作用を盛んにさせる。
【００２５】
農作物は生育段階によってリンやカルシウムの必要量や時期が異なる。したがって、骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部をクエン酸カルシウムおよびリン酸二水素カルシウムという水溶性に変化させることにより、農作物の生育段階に合わせて肥効時期を調整・制御することが可能である。例えば、根が伸び始める頃と茎や葉が成長する頃に肥効時期を合わせたければ、根の伸び始め時期に必要な施用量と茎や葉の成長時期に必要な施用量を求め、これに応じた割合で速効性の改質骨粉肥料と遅効性の通常骨粉肥料とが混合された時差的溶解性骨粉肥料を製造すればよい。これにより、改質された骨粉肥料は、当初の根の成長時期に合わせて速効性を発揮し、残りの改質されない骨粉肥料は、根酸や土壌微生物の働きによって放出される有機酸によって徐々に水溶化し、植物の茎や葉が成長する時期に合わせて遅効性の効果を発揮することができる。
【００２６】
図１に戻り、乾燥工程では、骨粉肥料から余剰の水分を除くために乾燥させ、場合によっては粉砕したり造粒して畑などに施用し易い大きさ、形状にする。
【００２７】
以上のように本第１実施形態によれば、家畜の骨粉中のリンおよびカルシウムを任意の割合で植物に吸収されやすい有機酸カルシウムおよびリン酸二水素カルシウムという水溶性に改質し、農作物の生育に合わせて肥効時期を任意に調整・制御することができ、１度の施用によって時間差をおいて複数回の肥効を得ることができる。
【００２８】
また、家畜の骨粉を原料とするため、牛骨粉などの有効利用が図られるのはもとより、土壌にとっても有機質肥料が供給されることによって土壌微生物の餌が増え、土壌微生物が増殖し、養分の豊富な土作りが可能となる。
【００２９】
つぎに、本発明に係る第２の実施形態について図３を参照しつつ説明する。なお、本第２実施形態の工程のうち、前述した第１実施形態と同一若しくは相当する工程については再度の説明を省略する。
【００３０】
本第２実施形態は、図３に示すように、家畜の骨を高温に加熱する工程（ステップＳ１１）と、加熱工程後に粉砕する工程（ステップＳ１２）と、ここで得られた骨粉に所定量の有機酸を混合する有機酸混合工程（ステップ１３）と、水を添加しながら造粒処理を施して前記骨粉中のリンおよびカルシウムの一部あるいは全部を有機酸カルシウムおよびリン酸二水素カルシウムからなる水溶性に変化させる骨粉改質・造粒工程（ステップＳ１４）と、造粒された骨粉肥料１の外側にケイ酸化合物の被覆層５を造粒する被覆層造粒工程（ステップＳ１５）と、骨粉肥料を乾燥させる工程（ステップＳ１６）とを有している。
【００３１】
つまり、本第２実施形態の特徴は、骨粉中のリンおよびカルシウムの全部または一部を任意に水溶性に改質するのと同時に、土壌に施用し易いように造粒処理を行う点にある。
【００３２】
ステップＳ１２の粉砕工程では、造粒のし易さから骨粉を５０μｍ以下に微粉砕している。そして、造粒処理に際しては、パン型造粒機を使用し、このパン型造粒機に骨粉を投入するとともに、クエン酸等の有機酸を投入し、充分にかき混ぜる。その後水を添加して造粒処理を行う。
【００３３】
なお、図３に示した骨粉肥料の製造方法では、有機酸と水とを別々に混入しているが、図４に示すように、これを有機酸水溶液として一体的に投入してもよい。この場合には、パン型造粒機に骨粉を投入し、有機酸水溶液を噴霧しながら転動造粒するのが満遍なく改質できる点において好ましい。
【００３４】
前記骨粉改質・造粒工程では、骨粉肥料１が、図５に示すように、有機酸カルシウムおよびリン酸二水素カルシウムからなる改質された骨粉２（または３）と未改質の骨粉４とを第１実施形態で述べた任意の割合に従って渾然一体に含有される構成にしてもよい。あるいは、図６に示すように、改質した骨粉２（または３）を核にし、第１層目は未改質の骨粉層４を形成し、第２層目は再び速効性だけの骨粉層２（または３）を形成した構成としてもよい。さらには、図７に示すように、全改質の骨粉２、任意割合で一部を改質した一部改質骨粉３、未改質の骨粉４をそれぞれ所望の農作物の生長に合わせて、適当に組み合わせ、積層順や層厚、量等を設定して層状に造粒形成してもよい。
【００３５】
被覆層造粒工程では、既に造粒処理した骨粉肥料１をパン型造粒機に入れたまま粉末状の珪藻土やゼオライト等から構成されるケイ酸化合物を投入して転動造粒する。ケイ酸化合物による被覆層５の役割は、骨粉肥料１が土壌に接触する時間を遅らせる肥効時期の調整機能と、リンやカルシウムが酸性土壌に固定化されるのを緩衝する機能と、肥料分が雨等で流されてしまう流亡を防止する機能と、搬送時や機械による施用時の衝撃による破損を防止する形状保持機能とを備えている。
【００３６】
これにより、例えばケイ酸化合物によって骨粉肥料１が酸性土壌に接触するのを遅らせ、農作物が生育して根が骨粉肥料１に到達する頃に、前記ケイ酸化合物の被覆層５が崩壊している。したがって、リンは鉄やアルミニウムに極力結合されることなく、効率的に農作物に吸収される。これと同時に有機酸カルシウムも農作物に吸収される。なお、ケイ酸化合物の粉末は、造粒し易さの観点から骨粉の粒径とほぼ同一径にすることが好ましい。
【００３７】
以上のような処理を行った後に、余剰の水分を除くため乾燥処理を施す。さらに必要に応じて骨粉肥料１の外表面に図示しない糊を被覆しペレット状に形成してもよい。
【００３８】
以上のように本第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、さらに骨粉肥料１の造粒処理を骨粉の改質と同時に行えるため、製造速度が向上し、省力化できる。また、骨粉中のリンおよびカルシウムをリン酸二水素カルシウムおよび有機酸カルシウムに改質処理した全改質の骨粉２、任意割合で一部改質した骨粉３、未改質の骨粉４を農作物の生長に合わせて適当に組み合わせ、積層順や層厚を適宜設定することにより、より緻密に肥効の時差を設定することができるし、生育期間の異なる様々な農作物や植物の生育状況に合わせて肥効時期を調整することができる。
【００３９】
なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。例えば、有機酸としてクエン酸に代えて乳酸を使用した場合には、乳酸カルシウムが生成される。この乳酸カルシウムは、図２に示すように、水に対する溶解度が９６００．０ｍｇ／１００ｇ水と極めて高いため、より速効性が必要な農作物等に適用すればよい。
【００４０】
また、上記のような溶解度の相違を利用して、有機酸としてクエン酸および乳酸を使い分け、クエン酸カルシウムが含まれる層と乳酸カルシウムが含まれる層の両方を備えた構成の骨粉肥料１を製造してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る骨粉肥料の製造方法の第１実施形態を示すフローチャート図である。
【図２】各種カルシウム塩の水に対する溶解度および性質を示す表である。
【図３】本発明に係る骨粉肥料の製造方法の第２実施形態を示すフローチャート図である。
【図４】第２実施形態の改良例を示すフローチャート図である。
【図５】第２実施形態の製造方法によって製造される時差的溶解性を備えた骨粉肥料の一例を示す模式図である。
【図６】第２実施形態の製造方法によって製造される時差的溶解性を備えた骨粉肥料の他の一例を示す模式図である。
【図７】第２実施形態の製造方法によって製造される時差的溶解性を備えた骨粉肥料の他の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  骨粉肥料
２  改質骨粉
３  一部改質骨粉
４  未改質骨粉
５  ケイ酸化合物の被覆層
【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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