JP5353171B2

JP5353171B2 - 土壌改良剤

Info

Publication number: JP5353171B2
Application number: JP2008257557A
Authority: JP
Inventors: 成直河合; 時雨木村; 延年菊池
Original assignee: Iwate University
Current assignee: Iwate University
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP2010084097A

Description

本発明は、コマツナ、オオムギ、或いは、ハツカダイコン等の蔬菜を適用対象とした生育に用いるのに好適な土壌改良剤に関する。更に詳しくは、作物のカドミウムの吸収を抑制するとともにその生育促進効果に優れる土壌改良剤に関する。

世界各地には鉱山廃水などに含まれるカドミウムをはじめとする重金属で汚染された農地が多数存在する。それら地域における農業活動により生産される作物のカドミウムは人体に有害である。そのためＷＨＯ／ＦＡＯのコーデックス（Ｃｏｄｅｘ）委員会は作物中のカドミウム含量の基準を２００６年に策定しており、我が国においても、カドミウム含量を下げるために土壌改良資材の改良が急務となっている。更には、カドミウム等に汚染された土壌は植物の生育状況を悪化させるということが従来から知られている。
従来、特許文献１乃至３に開示されるように、土壌改良剤としてカルシウム資材を用いるもの、或いは、非特許文献１及び２に開示されるように、カドミウム吸収抑制効果を有するレルゾライトを用いるものなどが知られている。

特開昭４８−５２５５２号公報特開２００４−６５１９２号公報特開２００７−２２８９７８号公報岡崎正規ほか、「酸化マグネシウム資材による水稲のカドミウム吸収抑制効果 (1)酸化マグネシウム資材のカドミウム吸着特性」平成１８年度農業土木学会大会要旨集(2-66) pp.260-261, 2006 菊地哲郎ほか、「酸化マグネシウム資材による水稲のカドミウム吸収抑制効果 (2)酸化マグネシウム資材の施用による水稲のカドミウム吸収抑制(圃場試験)」、平成１８年度農業土木学会大会要旨集(2-65) pp.258-259, 2006

しかしながら、前記特許文献１等に開示されるようなカルシウム資材を用いる方法では、雨で溶脱しやすく、また、毎年施用する必要があるという不都合を有する。この点、非特許文献１等に開示されるようにレルゾライトを有効成分としたものは、前記カルシウム資材のような不都合を有せず、持続性があり、カドミウムの吸収抑制効果も高く、安価で、しかも、マグネシウムに富む肥料としての効果も高いため、注目されており、生育促進効果の増進が求められている。
そこで、本発明は、カドミウム吸収抑制効果に優れるレルゾライトを有効成分とする土壌改良剤について、その生育促進効果を更に増進させた土壌改良剤を提供することをその目的とする。

本発明者等は、前記目的を達成するために鋭意研究の結果、レルゾライトを特定温度で焼成することにより、焼成処理をしていない従来のレルゾライトに比べてカドミウム吸収抑制効果が顕著に優れているとともに、生育促進効果を顕著に増進させた土壌改良剤が得られることを知見した。
本発明の土壌改良剤は前記知見に基づきなされたもので、請求項１記載の通り、６００〜７２５℃で焼成したレルゾライトを有効成分として含有することを特徴とする。
また、請求項２記載の土壌改良剤は、請求項１記載の土壌改良剤において、前記レルゾライトの粒径が０．０１〜５．０ｍｍであることを特徴とする。
また、請求項３記載の土壌改良剤は、請求項２記載の土壌改良剤において、前記レルゾライトをペレット化したことを特徴とする。
また、請求項４記載の土壌改良剤は、請求項１乃至３の何れかに記載の土壌改良剤において、蔬菜を適用対象とすることを特徴とする。
また、請求項５記載の土壌改良剤は、請求項４記載の土壌改良剤において、前記蔬菜がコマツナ、オオムギ、或いは、ハツカダイコンであることを特徴とする。

かんらん岩はケイ酸マグネシウムを多く含む塩基性岩であり、その粉末であるレルゾライトをカドミウム汚染土壌に土壌改良剤として施用することにより、蔬菜の生育が大きく改善され、土壌中の可動性カドミウムが不動性の形態に変えられるため蔬菜のカドミウム含量が低下することが従来より知られている。そして、本願発明のように、レルゾライトを６００〜７２５℃で焼成することによりその生育促進作用を大きく増進させることができる。

本願発明の土壌改良剤は、６００〜７２５℃で焼成したレルゾライトを有効成分として含有することを特徴とするものであり、焼成温度が、６００℃未満、或いは、７２５℃を越えると顕著な生育促進作用は得られない。そのため、前記レルゾライトの焼成温度を６００〜７２５℃とすることは必須である。
前記焼成は、レルゾライト砕石場からレルゾライト岩石を採取する際に発生するレルゾライト微細粉を集塵機等で採取したものを電気炉内に入れ、１時間程度焼成することが好ましい。この際の焼成時間は、焼成に要する投入エネルギーの費用対効果の観点から定められるものであり、焼成時間は１時間程度に限定されるものではない。また、焼成時の炉内で、レルゾライトを攪拌してもよい。

また、前記レルゾライトは、粒径０．０１〜５．０ｍｍとして用いるのが好ましく、粒径が微細なほど焼成効果は向上することから０．０１〜２．５ｍｍとして用いるが更に好ましい。該レルゾライト粒は、レルゾライト岩石をクラッシャーやミル等で微細化したものでもよい。
また、焼成後のレルゾライトは粒そのものとしての利用のほか、それらをペレット化、或いは、液体抽出して用いることも可能である。

本発明の土壌改良剤は、前記レルゾライトを有効成分として含むことが必須であるが、苦土（マグネシウム）、ケイ酸、石灰（カルシウム）、鉄等をはじめとする一般的な肥料効果のある成分のほか、化学肥料等を含ませても構わない。

本発明の土壌改良剤の適用対象は、蔬菜であれば特に限定されるものではないが、ホウレンソウ、キャベツ、ニンジン、ダイコン等を適用対象に含み、コマツナ、オオムギ、或いは、ハツカダイコンの生育に用いるのが好ましい。
尚、イネや麦をはじめとする穀物類等も、その適用対象から除かれるものではない。

次に、本発明の実施例を比較例を参照して説明する。
（実施例１）
カドミウム汚染土壌として、鉱山の下流で、その排水が流入した川の氾濫によってカドミウム汚染されている土壌を使用した。また、生育対象として、コマツナ（品種「味彩」株式会社トーホク）を用いた。また、レルゾライトとしては、岩手県釜石市宮守村産レルゾライト粉末を用い、本実施例では、粒径２ｍｍ程度の前記レルゾライト粉末を、焼成装置（商品名：電気マッフル、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製、ＦＵＭ３２２ＦＢ、内容積：約１０Ｌ、ヒーター容量：３．２ｋＷ、炉内温度分布精度±５℃）の炉内に装填し、該焼成装置のパネル面にある温度調節器の設定温度を７２５℃に設定し、１時間焼成したものを用いた。
前記レルゾライトの焼成前の主な成分の単位質量当たりの含有量（％）は下記表１に示す通りであった。

表１に示すように、レルゾライトの主成分はケイ酸マグネシウムで、その他は鉄、カルシウム、アルミニウムなどであるが、特徴として少量のニッケルを含んでいる。

次に、プラスチック製１リットルポット（１／１５０，００アール）を用い、前記土壌１リットルに対して前記焼成レルゾライトを１質量％、更に高度化成肥料（窒素：リン：カリウム＝１０：１０：１０）１ｇを混合してから前記ポットに入れた。
次に、前記コマツナの種子を前記土壌に直接播種し、覆土してから水道水を散布して、ガラス温室内の温度条件を２０〜３５℃の範囲となるように制御して栽培した。尚、種子数は６粒で、播種栽培して本葉展開時に３株となるように間引きを行った。

（実施例２）
前記焼成レルゾライトの土壌に対する混合量を２質量％とした以外は前記実施例１と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例１）
焼成温度を８００℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例１と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例２）
焼成温度を８５０℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例１と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例３）
焼成温度を８００℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例２と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例４）
焼成温度を８５０℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例２と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例５）
未焼成のレルゾライトを用いたこと以外は実施例１と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例６）
未焼成のレルゾライトを用いたこと以外は実施例２と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例７）
次に、対照のため、レルゾライトを用いず、高度化成肥料のみを混合した土壌を用いたこと以外は実施例１と同様にしてコマツナの栽培を行った。

前記実施例１及び２並びに比較例１乃至７は同じ汚染土壌と、同じコマツナの種子を用いて同時に栽培を開始し、３ｃｍ程度に成長した苗を移植して、その後３５日間栽培した。

次に、栽培されたそれぞれのコマツナを収穫し、水道水、ＲＯ水、ＭＱ水の順で洗浄した。次に、ナイフにて根部と地上部（葉部）に分離し、地上部をそれぞれ新聞紙製の紙袋に入れて、７０℃の通風乾燥機内で４８時間乾燥させてから乾燥質量を測定した。地上部の乾燥質量を比較した結果は図１に示す通りである。
尚、参考のため、図２に焼成レルゾライトを１質量％添加した場合のコマツナの生育状態を示す写真、図３に焼成レルゾライトを２質量％添加した場合のコマツナの生育状態を示す写真を示した。

図１乃至図３から明らかな通り、本実施例の焼成レルゾライトを用いた場合、未焼成レルゾライト、或いは、８００℃以上の温度で焼成したレルゾライトを用いた場合に比し、生育促進効果に優れることが確認できた。また、焼成温度７２５℃のレルゾライトを用いた場合、少ない量で生育促効果が得られることが確認できた。

また、乾燥したコマツナの地上部を硝酸・過塩素酸分解し、原子吸光法でカドミウムの含有量を定量した。その結果を下記図４に示す。

図４から明らか通り、焼成されたレルゾライトにおいても未焼成のレルゾライトと同様に、優れたカドミウム吸収抑制効果を示すことが明らかである。
このように、本発明によれば、未焼成のレルゾライトのカドミウム吸収抑制効果を維持しつつ、生育促進効果に優れた土壌改良剤が得られることが明らかである。

（実施例３）
焼成温度を６００℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例１と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（実施例４）
焼成温度を６５０℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例１と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（実施例５）
焼成温度を７２５℃としたレルゾライトを用い、実施例１とは別に、実施例と同様にしてコマツナの栽培を行った。

（比較例８）
次に、対照のため、レルゾライトを用いず、高度化成肥料のみを混合した土壌を用い、比較例７とは別に、比較例７と同様にしてコマツナの栽培を行った。

前記実施例３乃至５及び比較例８は同じ汚染土壌と、同じコマツナの種子を用いて同時に栽培を開始し、３ｃｍ程度に成長した苗を移植して、その後３５日間栽培した。

次に、栽培されたそれぞれのコマツナを収穫し、水道水、ＲＯ水、ＭＱ水の順で洗浄した。次に、ナイフにて根部と地上部（葉部）に分離し、地上部をそれぞれ新聞紙製の紙袋に入れて、７０℃の通風乾燥機内で４８時間乾燥させてから乾燥質量を測定した。地上部の乾燥質量を比較した結果は図５に示す通りである。ここで、図１での焼成温度７２５℃の生育状況と図５の同条件の生育条件で生育状態が異なっているが、これは両者の栽培時期が異なることから日照量等の違いが影響しているものであり、あくまで各生育時における相対比較の検討を目的としている。
尚、参考のため、図６に焼成レルゾライトを１質量％添加した場合のコマツナの生育状態を示す写真を示した。

図５及び図６から明らかな通り、本実施例の焼成レルゾライトを用いた場合、生育促進効果に優れることが確認できた。

また、乾燥したコマツナの地上部を硝酸・過塩素酸分解し、原子吸光法でカドミウムの含有量を定量した。その結果を下記図７に示す。

図７から明らか通り、優れたカドミウム吸収抑制効果を示すことが明らかである。

（実施例６）
前記栽培種であるコマツナをハツカダイコン（品種「赤丸ハツカダイコン（チェリーメイト）、株式会社トーホク」）に替えたこと以外は前記実施例１と同様にして栽培を行った。

（実施例７）
前記焼成レルゾライトの土壌に対する混合量を２質量％とした以外は前記実施例６と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

（比較例９）
焼成温度を８００℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例６と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

（比較例１０）
焼成温度を８５０℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例６と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

（比較例１１）
焼成温度を８００℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例７と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

（比較例１２）
焼成温度を８５０℃としたレルゾライトを用いたこと以外は実施例７と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

（比較例１３）
未焼成のレルゾライトを用いたこと以外は実施例６と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

（比較例１４）
未焼成のレルゾライトを用いたこと以外は実施例７と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

（比較例１５）
次に、対照のため、レルゾライトを用いず、高度化成肥料のみを混合した土壌と用いたこと以外は実施例６と同様にしてハツカダイコンの栽培を行った。

前記実施例６及び７並びに比較例９乃至１５は、同じ汚染土壌と、同じハツカダイコンの種子を用いて同時に栽培を開始し、３ｃｍ程度に成長した苗を移植して、その後６０日間栽培した。

次に、栽培されたハツカダイコンを収穫し、生育状況を比較した。図８に焼成レルゾライトを１質量％添加した場合のハツカダイコンの生育状態を示す写真、図９に焼成レルゾライトを２質量％添加した場合のハツカダイコンの生育状態を示す写真を示した。
更に、収穫したハツカダイコンを水道水、ＲＯ水、ＭＱ水の順で洗浄した。次に、ナイフにて根部と葉部に切断し、根部と葉部をそれぞれ新聞紙製の紙袋に入れて、７０℃の通風乾燥機内で４８時間乾燥させてから乾燥質量を測定した。その結果は図１０（地上部）及び図１１（根部）に示す通りであり、ハツカダイコンの地上部及び根部ともに７２５℃で焼成されたレルゾライトで栽培されたものの乾燥質量が重く、生育が促進されていることが示されている。

乾燥したハツカダイコンの地上部及び根部のそれぞれを硝酸・過塩素酸分解し、原子吸光法でカドミウムの含有量を定量した。その結果を図１２（地上部）及び図１３（根部）に示す。ハツカダイコンの地上部及び根部ともに７２５℃で焼成されたレルゾライトで栽培されたものの単位質量当たりのＣｄ含有量が低減されていることが示されている。

（実施例８）
表１に示されるように、焼成前のレルゾライトには植物の葉緑素の構成要素として重要な酸化マグネシウム（ＭｇＯ）が多量に含まれている。更に、クエン酸可溶性酸化マグネシウム（ＣＭｇＯ）は植物に吸収され成長の肥となるものである。そこで、レルゾライトを焼成する温度の違いによる、トータル酸化マグネシウム（ＴＭｇＯ）並びにＣＭｇＯの成分比較を行った結果を表２に示す。それぞれのレルゾライトの焼成温度における焼成時間は１時間とした。焼成温度が高くなるにつれてＴＭｇＯの含有率が高くなる傾向にある。しかし、植物の成長に重要なＣＭｇＯの含有量は、レルゾライトの焼成温度が７２５℃の場合がピークになっていることが分かった。

（実施例９）
実施例６及び７並びに比較例９乃至１５のハツカダイコンの栽培を行う前後の土壌のｐＨ、更には２作後、３作後における土壌ｐＨの推移の測定結果を図１４及び１５に示す。ハツカダイコンの１作前の土壌ｐＨは４．５の酸性土壌であったが、１作後には焼成レルゾライト１％及び２％のいずれにおいても、土壌ｐＨが高くなり中性に近づいており、焼成レルゾライト含有量が多いほど中性化の効果が高くなっており、土壌のｐＨ調整剤としての効果を有しているものと考えられる。土壌中のＣｄは土壌ｐＨが高いほど植物への吸収がされにくいとされており、レルゾライトに含有されるＭｇＯは土壌ｐＨを高める効果があり、その結果植物のＣｄ吸収を抑えているものと考えられる。

本発明実施例１及び２（レルゾライト１質量％及び２質量％添加）並びに比較例のコマツナの生育促進効果を示すグラフ本発明実施例１（レルゾライト１質量％添加）並びに比較例のコマツナの生育促進効果を示す写真本発明実施例２（レルゾライト２質量％添加）並びに比較例のコマツナの生育促進効果を示す写真本発明実施例１及び２（レルゾライト１質量％及び２質量％添加）並びに比較例のコマツナの地上部の単位質量当たりに含まれるＣｄ含有量を示すグラフ本発明実施例３乃至５（レルゾライト１質量％添加）並びに比較例のコマツナの生育促進効果を示すグラフ本発明実施例３乃至５（レルゾライト１質量％添加）並びに比較例のコマツナの生育促進効果を示す写真本発明実施例３乃至５（レルゾライト１質量％％添加）並びに比較例のコマツナの地上部の単位質量当たりに含まれるＣｄ含有量を示すグラフ本発明実施例６（レルゾライト１重量％）並びに比較例のハツカダイコンの生育促進効果を示す写真本発明実施例７（レルゾライト２質量％）並びに比較例のハツカダイコンの生育促進効果を示す写真本発明実施例６及び７（レルゾライト１質量％及び２質量％添加）並びに比較例のコマツナの地上部の乾燥質量の比較を示すグラフ本発明実施例６及び７（レルゾライト１質量％及び２質量％添加）並びに比較例のハツカダイコンの根部の乾燥質量の比較を示すグラフ本発明実施例６及び７（レルゾライト１質量％及び２質量％添加）並びに比較例のハツカダイコンの地上部の単位質量当たりに含まれるＣｄ含有量の比較を示すグラフ本発明実施例６及び７（レルゾライト１質量％及び２質量％添加）並びに比較例のハツカダイコンの根部の単位質量当たりに含まれるＣｄ含有量の比較を示すグラフ本発明の実施例８（レルゾライト１質量％添加）の場合の各焼成温度並びに施用回数と土壌ｐＨの関係を示すグラフ本発明の実施例８（レルゾライト２質量％添加）の場合の各焼成温度並びに施用回数と土壌ｐＨの関係を示すグラフ

Claims

６００〜７２５℃で焼成したレルゾライトを有効成分として含有することを特徴とする土壌改良剤。
前記レルゾライトの粒径が０．０１〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の土壌改良剤。
前記レルゾライトをペレット化したことを特徴とする請求項２記載の土壌改良剤。
蔬菜を適用対象とすることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の土壌改良剤。
前記蔬菜がコマツナ、オオムギ、或いは、ハツカダイコンであることを特徴とする請求項４記載の土壌改良剤。