(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミネラル成分含有セラミックス粉末50〜75質量％、カゼインを含み、且つ好気性菌の栄養源となる蛋白質20〜45質量％及びベントナイト5〜15質量％を含む混合原料を、70〜90℃の温度による加熱を含む90℃以下の加熱工程及び加圧工程と、50℃以下の乾燥工程とにより成形して得た、前記混合原料を含み、長径2〜10mmの固形物からなることを特徴とする農業用水用農作物成長促進剤。
【請求項２】
前記加熱工程及び加圧工程を押出成形機により行い、前記加熱工程を少なくとも2段階以上の加熱温度範囲で70〜90℃まで段階的に上昇させて行うことを特徴とする請求項1に記載の農業用水用農作物成長促進剤。
【請求項３】
浄水用濾材を備えた少なくとも１つの浄化槽と、請求項1又は2記載の農作物成長促進剤を備えた栄養源供給槽と、各槽を連結する連結管とを備えたことを特徴とする農業用水改質システム。
【請求項４】
異なる汚染物質を浄化するために、異なる濾材を含む2以上の浄化槽を備えたことを特徴とする請求項3記載のシステム。
【請求項５】
前記浄水用濾材が、交換可能なカートリッジ式容器内に充填されていることを特徴とする請求項3又は4記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農作物の生育促進や土壌活性等が期待しうる栄養源を含み、且つ通水により長期間にわたり該栄養源を水田等に供給することが可能な農業用水用農作物成長促進剤及び該農作物成長促進剤を備えた、農業用水を浄化し、前記栄養源を含む農業用水を水田等の農地に容易に供給することが可能な農業用水改質システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、農作物の栽培においては、農作物の生育を促進したり、農地の土壌改良を行なうために、各種肥料や土壌改良剤等の栄養源材料が直接水田等の農地に蒔かれている。
また、最近、各種肥料等の農作物への吸収を促進させ、更に土壌の改質等を行うために、ミネラル成分含有セラミックス粉末と好気性菌の栄養源となる蛋白質とを含む特殊セラミックス材料が開発され市販されている。該特殊セラミックス材料は、通常、農地に直接蒔いて使用されるか、若しくは農業用水の通水によって農地に供給されるように、農業用水の供給箇所付近にまとめて載置して使用されている。
このような特殊セラミックス材料は、農地に蒔いた後、速やかに分散し、その効果を得るために、ミネラル成分含有セラミックス粉末と好気性菌の栄養源となる蛋白質とを加圧成形した後、45℃以下の温度で乾燥して製造されている。従って、得られる特殊セラミックス材料は、その効果を得るために非常に脆く、また、蛋白質の含有割合も、数％〜十数％と低いものになってしまう。
ところで、該特殊セラミックス材料を、例えば、槽に充填し、該槽に農業用水を通水して長期間その効果を持続させようとした場合、短期の間に特殊セラミックス材料が溶出等によって槽から流出してしまう。そこで、このような使用法を採用するために、特殊セラミックス材料の硬度を高くし、その流出速度を遅くする手段が考えられる。
しかし、特殊セラミックス材料の硬度を高くするために、例えば、焼成等を行うと、含有される蛋白質が破壊・消失し、所望の効果が得られないという問題が生じる。また、含有される蛋白質の破壊や消失が生じないように特殊セラミックス材料の硬度を高くできた場合であっても、蛋白質を含む特殊セラミックス材料が水と接触し、槽内に長期間保持されると、槽内にカビ等が発生するという新たな問題が生じる。
従って、特殊セラミックス材料の使用法としては、前述の槽内に充填して使用する方法は採用できないのが実状である。
【０００３】
一方、農業用水は、従来から汚染されていない水を使用するのが通常であるため、水田等に供給する前に浄化することはほとんど無かった。しかし、最近の環境問題等により、汚染されていない農業用水の確保が困難になりつつあり、農業用水の浄化を行う必要性が高くなっている。
しかし、農業用水から汚染物質のみを排除することは困難であり、ミネラル分も同時に除去される場合が生じる。そこで、農業用水の浄化及び該浄化された農業用水への農作物の成長を促進しうる栄養源等を容易に供給しうるシステムの開発が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、農作物の生育促進及び土壌の活性化が期待でき、例えば、槽内に充填し農業用水と接触させて使用する態様の場合にも、槽内からの流出速度が遅く、長期間その効果を維持できると共に、槽内におけるカビ等の発生が抑制、防止しうる好気性菌の栄養源となる蛋白質を含む農業用水用農作物成長促進剤を提供することにある。
本発明の別の目的は、農業用水を浄化すると共に、該農業用水に、農作物の生育促進及び土壌の活性化が期待できる栄養源を容易に付与することができる農業用水改質システムを提供することにある。
本発明の他の目的は、農業用水の汚染内容に応じて浄化槽を複数容易に連結でき浄水用濾材を容易に交換しうる農業用水改質システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ミネラル成分含有セラミックス粉末50〜75質量％、カゼインを含み、且つ好気性菌の栄養源となる蛋白質20〜45質量％及びベントナイト5〜15質量％を含む混合原料を、70〜90℃の温度による加熱を含む90℃以下の加熱工程及び加圧工程と、50℃以下の乾燥工程とにより成形して得た、前記混合原料を含み、長径2〜10mmの固形物からなることを特徴とする農業用水用農作物成長促進剤が提供される。
また本発明によれば、浄水用濾材を備えた少なくとも１つの浄化槽と、上記農作物成長促進剤を備えた栄養源供給槽と、各槽を連結する連結管とを備えたことを特徴とする農業用水改質システムが提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明を更に詳細に説明する。
本発明の農業用水用農作物成長促進剤(以下、本発明の促進剤という)は、ミネラル成分含有セラミックス粉末と、カゼインを含み、且つ好気性菌の栄養源となる蛋白質と、ベントナイトとを特定割合で含む混合原料を、特定温度における加熱成形により製造した、長径1〜10mm、好ましくは2〜5mmの固形物である。
【０００７】
前記ミネラル成分含有セラミックス粉末は、例えば、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム、鉄等の1種類以上のミネラル成分を含むセラミックス粉末であれば特に限定されず、SiO2、AlO2、Al2O3等を主成分とし、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2等の少なくとも1種を含む公知のセラミック等を用いることができる。本発明の促進剤の製造に使用する場合には、異なる成分の2種以上のセラミックス粉末を混合して用いることもできる。
前記ミネラル成分含有セラミックス粉末の粒径は、通常5μm以上、好ましくは9〜20μmである。
前記混合原料中のセラミックス粉末の含有割合は、50〜75質量％、好ましくは60〜75質量％である。50質量％未満では本発明の促進剤が脆くなり、75質量％を超えるとカゼインを含み、且つ好気性菌の栄養源となる蛋白質の配合割合が低下し、所望の効果が得られ難い。
【０００８】
前記カゼインを含み、且つ好気性菌の栄養源となる蛋白質は、通常、牛乳の蛋白質や脱脂粉乳等を使用することができ、例えば、市販品の商品名「プロテイン」(明治乳業社製)等を用いることができる。蛋白質中のカゼインは、各原料の結着成分としても作用する。蛋白質中のカゼインの含有割合は、50〜90質量％が好ましい。カゼインの含有割合が50質量％未満では、所望の効果が得られ難く、また、本発明の促進剤が脆くなるので好ましくない。
前記混合原料中のカゼインを含み、且つ好気性菌の栄養源となる蛋白質の含有割合は、20〜45質量％、好ましくは25〜45質量％である。20質量％未満では所望の効果が得られず、45質量％を超えると本発明の促進剤が脆くなる。
【０００９】
前記ベントナイトは、本発明の促進剤を、例えば、槽内に充填し農業用水と接触させて使用する態様の場合にも、槽内からの上記蛋白質の流出速度を遅くし、長期間その効果が維持しうるよう作用すると共に、槽内におけるカビ等の発生を抑制、防止するよう作用する材料である。
前記混合原料中のベントナイトの含有割合は、5〜15質量％である。5質量％未満では上記特定作用が得られず、15質量％を超えると本発明の促進剤が脆くなり、所望の効果が得られ難い。
【００１０】
前記混合原料は、本発明の所望の効果を損ねない範囲で、また他の所望の効果を得るために、他の成分を含んでいても良い。
前記混合原料の調製は、原料を充分に撹拌混合することにより得ることができるが、ベントナイトの多孔質内に前記蛋白質が充填されるように充分に撹拌混合することが好ましい。また、ミネラル成分含有セラミックス粉末と、好気性菌の栄養源となる蛋白質と、ベントナイトとを最初に混合した後に、カゼイン水溶液を添加混合する方法が特に好ましい。
【００１１】
本発明の促進剤の調製方法としては、前記混合原料を、70〜90℃、好ましくは75〜85℃の温度による加熱を含む90℃以下、好ましくは85℃以下の加熱工程及び加圧工程を行った後、50℃以下、好ましくは45℃以下の乾燥工程を行って所望大きさに成形加工する方法等が挙げられる。加熱工程は、少なくとも2段階以上の加熱温度範囲で70〜90℃、好ましくは75〜85℃まで段階的に上昇させて行うことが好ましい。例えば、３段階で加熱する場合、第1の加熱を30〜50℃で行い、第2の加熱を60〜70℃、第3の加熱を75〜90℃で行うことができるが、これに限定されない。
加熱時間は、所望の効果を有する促進剤を得るために、混合原料の配合割合や製造装置、最終加熱温度等に応じて適宜選択することができるが、最終的な加熱温度である70〜90℃における加熱時間は10〜60分間程度が適当である。
【００１２】
前記加熱工程及び加圧工程は、押出成形機を用いて行うことが好ましく、例えば、押出成形機における加熱部のヒーター温度を上記加熱温度に設定することにより容易に行うことができる。この際、押出成形機の加熱部を複数にし、出口側の加熱部のヒーター温度を70〜90℃に設定することにより行うことができる。加圧条件は通常の条件から適宜選択することができる。押出しは、所望の大きさに押出すことにより行うことができ、続いて冷却後、乾燥した際の長径が2〜10mmとなるように切断する。切断した押出成形物を上記所望の温度で乾燥することにより本発明の促進剤を得ることができる。
乾燥時間は、乾燥温度等に応じて適宜選択できるが、通常3〜5時間程度が適当である。
【００１３】
本発明の促進剤を使用する方法としては、例えば、水田等に散布する方法、通水可能な袋状物に充填し農業用水の通水口付近に載置する方法、後述する栄養源供給槽に充填し、農業用水と接触させる方法、農業用水用タンク等に浸漬させる方法等が挙げられるが、農業用水と接触させる方法であればこれらに限定されない。
【００１４】
本発明の農業用水改質システムは、浄水用濾材を備えた少なくとも１つの浄化槽と、上記本発明の促進剤を備えた栄養源供給槽と、各槽を連結する連結管とを備える。
前記浄化槽及び栄養源供給槽の数は、設置する農地に応じて適宜選択でき、各槽の大きさも設置場所等に応じて適宜選択できる。各槽は、農業用水の入水口及び出水口を備え、該入水口及び出水口を連結管により接続することにより各槽を連結することができる。連結管は、設置場所を自由に選択できるフレキシブル継手管の採用が好ましいが、これに限定されない。また、接続は、直列、並列いずれでも良いが、農業用水が最終的に農地に供給される側の槽は、栄養源供給槽にする必要がある。浄化槽及び栄養源供給槽の材質は特に限定されず、その設置場所、規模等を考慮して、プラスチック製、コンクリート製、鉄製等のいずれでも良い。
【００１５】
前記浄化槽には、目的とする汚染物質を浄化するための浄水用濾材が備えられる。浄水用濾材の種類や量は、設置する場所の農業用水の汚染状況を予め測定し、水質及び水量に応じて適宜決定できる。例えば、複数の汚染物質を除去する場合、浄化槽の数を複数にしたり、浄化槽内に仕切りを設け、異なる浄水用濾材を設置することもできる。具体的には、浄化槽を２槽設け、異なる汚染物質を浄化するために、第１の浄化槽に設置する浄水用濾材と、第２の浄化槽に設置する浄水用濾材とを異なる種類の濾材とすることができる。また、浄水用濾材は、予め交換可能なカートリッジ式容器内に充填してから浄化槽に設置することにより、交換が容易となる。
【００１６】
前記栄養源供給槽に、本発明の促進剤を設置するには、例えば、本発明の促進剤の大きさよりも小さく且つ通水可能な穴を有する袋状物や、カートリッジ式容器に本発明の促進剤を充填して設置する方法、栄養源供給槽の少なくとも出水口に、本発明の促進剤の大きさよりも小さく且つ通水可能な穴を有するフィルターを設け、該槽内に直接充填する方法等が挙げられる。
【００１７】
本発明のシステムにおいて、前記栄養源供給槽に備えられた本発明の促進剤は、浄化された農業用水の通水により、本発明の促進剤に含まれる栄養分が該農業用水に溶解、分散する。この際、本発明の促進剤は、上述のとおり、ベントナイトを含み、カゼインを含む蛋白質量が多く、特定の加熱工程を行って製造されているので、従来の特殊セラミックス材料に比して硬度が高く、農業用水の通水による崩壊速度が遅い。従って、長期間に渡り農業用水への栄養源供給効果が得られる。例えば、水量や本発明の促進剤の設置量を予め設定し、１シーズン本発明の促進剤を追加せずにシステムに農業用水を通水し続けることもできる。また、追加する場合であっても、その時期決定は、本発明の促進剤の残量により容易に決定することができる。
尚、本発明の促進剤が残存しており、システムへの農業用水の通水を長期間行わない場合には、本発明の促進剤を栄養源供給槽から除去しておくことが好ましい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の促進剤は、特に、カゼインを含み、且つ好気性菌の栄養源となる蛋白質とベントナイトとを特定量含む混合原料を、特定温度の加熱工程及び加圧工程により成形加工した長径2〜10mmの固形物であるので、農作物の生育促進及び土壌の活性化が期待でき、例えば、槽内に充填し農業用水と接触させて使用する態様の場合にも、槽内からの流出速度が遅く、長期間その効果を維持できると共に、槽内におけるカビ等の発生が抑制、防止できる。
また、本発明のシステムは、上記本発明の促進剤を備えた栄養源供給槽と、浄水用濾材を備えた浄化槽と、これらを連結する連結管とを備えるので、農業用水を浄化すると共に、該農業用水に、農作物の生育促進及び土壌の活性化が期待できる栄養源を容易に付与することができ、設置する農地の農業用水の汚染内容に応じて浄化槽及び栄養源供給槽を容易に連結できる。更に、浄化用濾材を予め交換可能なカートリッジ式容器に充填しておくことにより、浄水用濾材を容易に交換できる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
SiO2 66.04質量％、Al2O3 19.05質量％、Fe2O3 0.29質量％、TiO2 0.03質量％、CaO 0.52質量％、MgO 0.10質量％、K2O 6.41質量％及びNa2O 6.46質量％を含む粒径9〜20μmのセラミックス粉末(A)35質量部と、SiO2 72.17質量％、Al2O3 13.41質量％、Fe2O3 1.31質量％、MgO 0.60質量％、K2O 3.13質量％及びNa2O 2.15質量％を含む粒径9〜20μmのセラミックス粉末(B)32質量部と、ベントナイト13質量部と、牛乳蛋白質(商品名「プロテイン」、明治乳業社製)20質量部とを、混合機により充分撹拌混合した後、カゼインを含む脱脂乳3質量％水溶液500質量部(カゼイン量15質量部)を添加混合し、粘土状に混練して混合原料を調製した。次いで、得られた混合原料を、3箇所のヒータを備えた押出成形機(本田鉄工社製)のホッパーに投入し、ヒーター温度を入口側から順に、40℃、65℃、82℃に設定し、また、押出量を1時間あたり135kgに設定し、径8〜10mmのロット状に押出を行った。続いて、押出物を冷却し、3〜5mmに切断した。
次に、押出成形物を乾燥機に入れ、35〜45℃で4時間乾燥を行って本発明の促進剤を調製した。得られた促進剤は、長径2.5〜5mmの固形物であった。
次に、得られた促進剤１kgをネット袋に入れ、入水口及び出水口を各１個有する容量10リットルの水槽に投入し、90日間通水し、出水口から排出される水中の各成分の含有量をJISのミネラル溶出試験方法及び上水試験方法により測定した。結果を表1に示す。尚、試験期間において、水槽にカビの発生は認められなかった。また、90日後にネット袋に残存している促進剤を乾燥し、その重量を測定したところ470gであり、試験開始時の47％が残存していた。
【００２０】
【表１】
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表1より、本発明の促進剤は、水に長期にわたり各栄養源を付与しうることが判った。
【００２１】
実施例２
2.5〜4.0mmのヤシガラ活性炭80質量％及び30〜70mmの木炭20質量％の混合物を充填したカートリッジ式容器を設置した、1.0m×1.0m×1.0mのプラスチック製の第1の浄化槽と、3.0〜10.0mm径の麦飯石60質量％及び3.5〜5.0mmのトルマリン石40質量％の混合浄水用濾材を充填した、1.0m×1.0m×1.0mのプラスチック製の第2の浄化槽とをフレキシブル継手の連結管により連結した。次いで、実施例1で調製した促進剤を充填した、入水口及び出水口を各1個有し、出水口に0.5mm孔のフィルターを備えた、1.0m×1.0m×1.0mのプラスチック製の栄養源供給槽を、フレキシブル継手の連結管により第2の浄化槽に連結し、農業用水改質システムを作製した。
作製したシステムに、トリハロメタン及び重金属を含む汚染用水を第1の浄化槽側から5日間通水し、5日後の栄養源供給槽から出水した用水を実施例1と同様に分析した。その結果、用水からはトリハロメタン及び重金属は検出されず、無水珪酸、アルミニウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウム、鉄及び蛋白質が検出された。また、試験終了後の栄養源供給槽における促進剤の減少はほとんど認められなかった。