JP6498852B1 - 植物生育促進剤 - Google Patents
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Abstract
Description
植物が生長するには種々の栄養要素が必要であるが、そのいくつかの要素が不足すると植物の生育に支障を来すことが知られている。例えば、肥料三大要素として窒素は蛋白質の成分元素であり、リンは核酸やリン脂質の構成元素だけでなくエネルギー代謝や物質の合成・分解反応にも重要な役割を果たしており、また、カリウムは物質代謝や物質移動の生理作用がある。これら主要成分の不足により全般的に植物の生育は貧弱になる。カルシウムは、植物体及び細胞を構成する重要な成分であり、また代謝系のバランスを維持する為にも重要な働きをしているため、カルシウムが欠乏すると生理障害をおこす。その他にもMg、Fe、S、B、Mn、Cu、Zn、Mo、Cl、Si、Na等、植物には種々の栄養素が必要である。
特開2012−52129号公報には、土質安定材を土壌に適用するための方法であって、前記土質安定材を固体担体に加える工程と、前記固体担体を前記土壌に適用する工程と、前記固体担体に水を適用する工程と、前記固体担体から前記土壌に、前記土質安定材を放出する工程と、を含む適用方法が記載されている。
特開2004−236530号公報には、土壌100重量部に対して水溶性セルロース誘導体0.0001〜0.5重量部を混合した培養土に、播種又は植物を栽培し、種子の発芽又は植物の生育を改善する方法が記載されている。この方法では、土壌と水溶性セルロース誘導体とを混合して団粒を生成させ、種子の発芽又は植物の生育を改善することも記載されている。
特開2012−157299号公報には、バイオマスからなる基質を糖化酵素により糖化処理し糖化溶液を得る工程と、該糖化溶液を発酵処理して発酵溶液を得る工程と、該発酵溶液を蒸留してエタノールを得る工程とによりエタノールを製造するときに、該糖化溶液に含まれる糖化残渣を分離すると共に、該発酵溶液の蒸留後に残された蒸留残液を回収し、該糖化残渣又は該蒸留残液を土壌改良材として土壌に施用する土壌改良材の施用方法において、該糖化残渣又は該蒸留残液を土壌改良材として土壌に施用した後、20〜1500℃日の範囲の有効積算温度の間、該土壌を酸化状態に維持することを特徴とする土壌改良材の施用方法が記載されている。
特開2000−229311号公報には、籾殻を主成分とする植物原料の植物原料粉末と、バインダーを含む生分解性物質とを混合した混合材から構成されていることから成る生分解性材料組成物が記載されている。
本発明は、植物に薬害等をもたらさず、農作物等の植物に対して優れた生育促進効果を示す植物生育促進剤を提供する。
<基剤(B)>
(B1)樹脂酸
(B2)式(1)で表される化合物
R1−Z1−Z2 (1)
〔式中、
R1:炭素数9以上の炭化水素基
Z1:単結合、又は(OR2)p
R2:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
p:平均で0超30以下の数
Z2:カルボキシ基、水酸基、硫酸基、及びNR3R4から選ばれる基
R3、R4:各々独立に水素原子、メチル基、エチル基、又は(R5O)qH
R5:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
q:平均で0超15以下の数
を示す。〕
(B3)分子量が3万以下の、多価アルコール又は多価カルボン酸
工程2:工程1で得られた親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)と、下記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である、混合物を得る工程
<基剤(B)>
(B1)樹脂酸
(B2)式(1)で表される化合物
R1−Z1−Z2 (1)
〔式中、
R1:炭素数9以上の炭化水素基
Z1:単結合、又は(OR2)p
R2:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
p:平均で0超30以下の数
Z2:カルボキシ基、水酸基、硫酸基、及びNR3R4から選ばれる基
R3、R4:各々独立に水素原子、メチル基、エチル基、又は(R5O)qH
R5:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
q:平均で0超15以下の数
を示す。〕
(B3)分子量が3万以下の、多価アルコール又は多価カルボン酸
<植物生育促進剤>
本発明の植物生育促進剤は、リグノセルロース系バイオマス(A)と、前記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である。
リグノセルロース系バイオマス(A)は、セルロース、ヘミセルロース、及びリグニンを主成分として含むバイオマスである。リグノセルロース系バイオマス(A)は、植物系バイオマスから選択されることが好ましい。植物系バイオマスとしては、草本系バイオマス、木質系バイオマスが挙げられる。これらの中でも、好ましくは草本系バイオマスである。
イネ科の植物原料としては、例えばサトウキビバガス、ソルガムバガス等のバガス、スイッチグラス、エレファントグラス、コーンストーバー、コーンコブ、イナワラ、ムギワラ、オオムギ、ススキ、芝、ジョンソングラス、エリアンサス、ネピアグラスが挙げられる。アオイ科の植物原料としては、例えばケナフ、ワタが挙げられる。マメ科の植物原料としては、例えばアルファルファが挙げられる。ヤシ科の植物の非木質原料としては、例えばパームヤシ空果房が挙げられる。
これらの中でも、生産性及び取扱い性の観点から、好ましくはイネ科の植物原料であり、より好ましくはサトウキビバガス、コーンコブ、又はイナワラであり、更に好ましくはサトウキビバガスである。
これらの植物系バイオマスは、1種単独でも、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
以下、リグノセルロース系バイオマス(A)という場合、親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)も含む。
リグノセルロース系バイオマス(A)は、平均粒径が、好ましくは1,000μm以下、より好ましくは500μm以下、更に好ましくは300μm以下、より更に好ましくは200μm以下、そして、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは10μm以上である。なお、リグノセルロース系バイオマス(A)の平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA−950」(株式会社堀場製作所製)を用いて測定する。
基剤(B)は、下記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤である。基剤(B)は2種以上を用いることができる。また、基剤(B)は、(B1)〜(B3)から選ばれる異なる群の2種以上の基剤を組み合わせて用いてもよい。これは、例示した以下の各基剤の具体例についても同様である。
(B1)樹脂酸
(B2)式(1)で表される化合物
R1−Z1−Z2 (1)
〔式中、
R1:炭素数9以上の炭化水素基
Z1:単結合、又は(OR2)p
R2:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
p:平均で0超30以下の数
Z2:カルボキシ基、水酸基、硫酸基、及びNR3R4から選ばれる基
R3、R4:各々独立に水素原子、メチル基、エチル基、又は(R5O)qH
R5:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
q:平均で0超15以下の数
を示す。〕
(B3)分子量が3万以下の、多価アルコール又は多価カルボン酸
基剤(B1)は、天然樹脂由来の成分として入手できる。天然樹脂としては、松脂(ロジン)、漆、ダンマル樹脂、コパール樹脂、琥珀、アカシア樹脂、シェラック、ゼラチンが知られている。基剤(B1)は2種以上を用いることができる。
基剤(B1−1)ロジン、ダンマル樹脂、及びトール油脂肪酸から選ばれる、樹脂酸又はその塩
基剤(B2)は、前記一般式(1)で表される化合物である。基剤(B2)は2種以上を用いることができる。基剤(B2)は、なり得る場合、塩であってもよい。塩は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩などが挙げられる。
基剤(B2)としては、例えば、炭素数10以上の脂肪酸又はその塩、炭素数9以上の炭化水素基を有するアルコール、炭素数9以上の炭化水素基を有する硫酸エステル又はその塩、炭素数9以上の炭化水素基を有するアミンが挙げられる。これらの化合物は、(OR2)を含んでいてもよい。
基剤(B2−1)カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ベヘン酸、及びリグノセリン酸から選ばれる、脂肪酸又はその塩
基剤(B2−2)デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、及びステアリルアルコールから選ばれる、アルコール
基剤(B2−3)ラウリル硫酸、テトラデシル硫酸、及びヘキサデシル硫酸から選ばれる、硫酸エステル又はその塩
基剤(B2−4)ドデシルアミン、テトラデシルアミン、及びステアリルアミンから選ばれる、アミン
基剤(B3)は、分子量が3万以下の、多価アルコール又は多価カルボン酸である。水酸基とカルボキシ基の両方をそれぞれ複数ずつ有する化合物も、基剤(B3)として分類してよい。基剤(B2)以外の、複数の水酸基及び/又は複数のカルボキシ基を有する分子量3万以下の化合物は、基剤(B3)として分類してよい。基剤(B3)は2種以上を用いることができる。基剤(B3)の多価アルコールは、3価以上の多価アルコールが好ましい。
基剤(B3−1)グリセリン、ポリグリセリン、及び重量平均分子量が3万以下のポリビニルアルコールから選ばれる、多価アルコール
ポリグリセリンは、平均縮合度が、好ましくは2以上300以下である。
ポリビニルアルコールは、酢酸ビニルモノマーを重合したポリ酢酸ビニルを鹸化(けんか)して得られる高分子である。ポリビニルアルコールは、ケン化度が、好ましくは80モル%以上100モル%以下である。また、ポリビニルアルコールは、重量平均分子量が、好ましくは200以上3万以下である。
基剤(B3−2)重量平均分子量が3万以下のポリアクリル酸、及び重量平均分子量が3万以下のカルボキシメチルセルロースから選ばれる、多価カルボン酸又はその塩
ポリアクリル酸は、酸型、ナトリウム置換型、カリウム置換型がある。ポリアクリル酸の形状としては粉末、球状、顆粒状などがあるが、いずれを用いても良い。ポリアクリル酸又はその塩の重量平均分子量は、好ましくは200以上3万以下である。
カルボキシメチルセルロースは、セルロースの誘導体でありセルロースの骨格を構成するグルコピラノースモノマーのヒドロキシ基の一部にカルボキシメチル基を結合させたものである。カルボキシメチルセルロースは、置換度(エーテル化度)が、好ましくは0.3以上1.0以下である。カルボキシメチルセルロースの重量平均分子量は、好ましくは200以上3万以下である。
基剤(B1−1)ロジン、ダンマル樹脂、及びトール油脂肪酸から選ばれる、樹脂酸又はその塩
基剤(B2−1)カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ベヘン酸、及びリグノセリン酸から選ばれる、脂肪酸又はその塩
基剤(B2−2)デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、及びステアリルアルコールから選ばれる、アルコール
基剤(B2−3)ラウリル硫酸、テトラデシル硫酸、及びヘキサデシル硫酸から選ばれる、硫酸エステル又はその塩
基剤(B2−4)ドデシルアミン、テトラデシルアミン、及びステアリルアミンから選ばれる、アミン
基剤(B3−1)グリセリン、ポリグリセリン、及び重量平均分子量が3万以下のポリビニルアルコールから選ばれる、多価アルコール
基剤(B3−2)重量平均分子量が3万以下のポリアクリル酸、及び重量平均分子量が3万以下のカルボキシメチルセルロースから選ばれる、多価カルボン酸又はその塩
基剤(B)は、同様の観点から、基剤(B1−1)、基剤(B2−1)、及び基剤(B2−2)から選ばれる少なくとも1つの基剤がより好ましい。
基剤(B)は、同様の観点から、ロジン又はその塩、カプリン酸又はその塩、ラウリン酸又はその塩、ミリスチン酸又はその塩、パルミチン酸又はその塩、ステアリン酸又はその塩、オレイン酸又はその塩、リノール酸又はその塩、ベヘン酸又はその塩、リグノセリン酸又はその塩、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、及びステアリルアルコールから選ばれる少なくとも1つの基剤が更に好ましい。
本発明の植物生育促進剤は、水に対する接触角(以下、水接触角という場合もある)が80°以下である。この水接触角は、土壌親和性、耐雨性の観点から、好ましくは80°以下、より好ましくは75°以下、更に好ましくは70°以下、そして、好ましくは0°以上、より好ましくは5°以上、更に好ましくは10°以上である。
〔植物生育促進剤の水接触角の測定方法〕
測定対象の植物生育促進剤が粉体等の固体で得られる場合は、その0.1〜0.3gを採取し、密度が1.3〜1.7g/cm3になるように圧力をかけて、平面を有する圧縮物、例えば、円柱、立方体、直方体のような形状を有する圧縮物としたものをサンプルとする。なお、測定対象の植物生育促進剤の粒子が大きい場合や形状が不揃いの場合などは、粉砕して粒径や形状を調整した粉体とし、これを前記と同様に圧縮物としてサンプルとしてもよい。また、圧縮により植物生育促進剤の粉体が細粒化されてもよい。
サンプル、例えば植物生育促進剤の圧縮物を、その平面が水平となるように設置し、前記平面に、20℃の純水を粒径5μmで滴下し、1秒後の接触角を測定する。接触角は、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度を求め、これを2倍することで求める(θ/2法)。測定は1つのサンプルにつき3回行い、その平均値として得た値を水接触角として採用する。測定対象の植物生育促進剤が、液体、特に水を含む液体組成物で得られる場合は、水などの液体成分を除去して得られた固体を用いて前記の方法で測定した接触角を採用する。
(1)肥料成分、
(2)ゼオライト、バーミキュライト、ベントナイト、ソフトシリカ(珪酸塩白土)、パーライト、ピートモス、バーク堆肥等の鉱物粉末又は粘土成分又は他の土壌改良成分、
(3)ポリエチレンイミン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸等の高分子物質〔基剤(B3)を除く〕、
(4)キトオリゴ糖、キチン性化合物、フラボノイド、例えばイソフラボン、ルチン等のシグナル分子、
(5)アーバスキュラー菌根菌(arbuscular mycorrhizalfungus)等の真菌、
(6)バチルス(Bacillus)属細菌、シュードモナス(Pseudomonas)属細菌、アゾスピリラム(Azospirillum)属細菌、パエニバチルス(Paenibacillus)属細菌、バークホルデリア(Burkholderia)属細菌、セラチア(Seratia)属細菌、エンテロバクター(Enterobacter)属細菌、ブレビバクテリウム(Brevibacterium)属細菌、クルトバクテリウム(Curtobacterium)属細菌、マメ科共生根粒菌等の細菌、
(7)ソヤサポニン
などを含有することができる。
本発明の植物生育促進剤は、(2)の鉱物粉末もしくは粘土成分もしくは他の土壌改良成分、又は(3)の高分子物質を、それぞれ、1質量%以上50質量%以下含有することができる。
本発明の植物生育促進剤は、(4)のシグナル分子を2.5×10−13質量%以上2.5×10−11質量%以下含有することができる。
本発明の植物生育促進剤は、(5)の真菌及び/又は(6)の細菌を、それぞれ、リグノセルロース系バイオマス(A)と基剤(B)の合計1gあたり102cfu(コロニー形成単位)以上107cfu以下含有することができる。ここで真菌の場合には、コロニー形成単位は胞子の個数を意味する。
本発明の植物生育促進剤は、(7)のソヤサポニンを、例えば、国際公開第2018/159393号の[0040]に記載の量で使用されるように含有する事が出来る。
本発明の植物生育促進剤が界面活性剤(基剤(B)に該当するものを除く)を含有する場合、リグノセルロース系バイオマス(A)と基剤(B)の合計100質量部に対し、界面活性剤(基剤(B)に該当するものを除く)を好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、更に好ましくは1質量部以上、そして、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下、更に好ましくは50質量部以下含有する。なお、界面活性剤が基剤(B)に該当する場合は、その量は、基剤(B)に算入するものとする。界面活性剤以外の成分についても同様に、基剤(B)に該当する成分の量は、何れも基剤(B)に算入するものとする。
本発明は、下記工程1及び工程2を有する植物生育促進剤の製造方法を提供する。この方法は、親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)と基剤(B)とを含有する本発明の植物生育促進剤の製造方法である。
工程1:リグノセルロース系バイオマス(A)を親水化処理して親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)を得る工程
工程2:工程1で得られた親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)と、下記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である、混合物を得る工程
<基剤(B)>
(B1)樹脂酸
(B2)式(1)で表される化合物
R1−Z1−Z2 (1)
〔式中、
R1:炭素数9以上の炭化水素基
Z1:単結合、又は(OR2)p
R2:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
p:平均で0超30以下の数
Z2:カルボキシ基、水酸基、硫酸基、及びNR3R4から選ばれる基
R3、R4:各々独立に水素原子、メチル基、エチル基、又は(R5O)qH
R5:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
q:平均で0超15以下の数
を示す。〕
(B3)分子量が3万以下の、多価アルコール又は多価カルボン酸
アルカリ処理は、リグノセルロース系バイオマス(A)に、アルカリ性媒体を、所定温度で、一定時間接触させて行う。アルカリ性媒体は、水を含むものが好ましい。具体的には、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、アンモニア水、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液が挙げられる。アルカリ性媒体のpHは、好ましくは10以上14以下である。アルカリ性媒体の温度は、好ましくは25℃以上50℃以下である。アルカリ性媒体の接触時間は、好ましくは0.1時間以上7日以下である。
アルカリ処理の一例として、次の方法が挙げられる。
リグノセルロース系バイオマス(A)100質量部と、任意の濃度にしたアルカリ性媒体、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、アンモニア水、及び水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液から選ばれるアルカリ性媒体200質量部以上2,000質量部以下とを混合してスラリーとする。該スラリーを、25℃以上50℃以下、例えば室温にて、1時間以上1週間以下、静置もしくは撹拌下に放置してアルカリ処理を行う。
アルカリ処理の後は、中和を行うことが好ましい。中和は、処理後のリグノセルロース系バイオマス(A)を含むスラリーのpHが6〜7になるように、中和剤、例えば任意の濃度にした塩酸又は硫酸を加えて行う。アルカリ処理の後に、好ましくは中和の後、乾燥を行うこともできる。
熱水処理は、リグノセルロース系バイオマス(A)に、熱水を一定時間接触させて行う。熱水の温度は、好ましくは80℃以上200℃以下である。熱水の接触時間は、好ましくは0.1時間以上24時間以下である。
熱水処理の一例として、次の方法が挙げられる。
リグノセルロース系バイオマス(A)100質量部と、熱水、例えば加熱したイオン交換水200質量部以上2,000質量部以下とを混合してスラリーとする。例えば、処理温度は120℃〜200℃から選択でき、また、処理時間は1時間〜24時間から選択できる。このような条件で、前記スラリーを静置もしくは撹拌下に放置して熱水処理を行う。熱水処理の後に、乾燥を行うこともできる。
リグノセルロース系バイオマス(A)に、酸性媒体を、所定温度で、一定時間接触させて行う。酸性媒体は、水を含むものが好ましい。具体的には、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、過酢酸、亜硫酸、亜硝酸、シュウ酸、炭酸、ホウ酸、次亜塩素酸などの水溶液が挙げられる。酸性媒体のpHは好ましくは1以上5以下である。酸性媒体の温度は、好ましくは25度以上200℃以下である。酸性媒体の接触時間は、好ましくは0.1時間以上7日以下である。
酸処理の一例として、次の方法が挙げられる。
リグノセルロース系バイオマス(A)100質量部と、任意の濃度にした酸性媒体、好ましくは塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、過酢酸、亜硫酸、亜硝酸、シュウ酸、炭酸、ホウ酸及び次亜塩素酸から選ばれる酸並びに水を含む酸性媒体200質量部以上2,000質量部以下とを混合してスラリーとする。例えば、処理温度は80℃〜200℃から選択でき、また、処理時間は1時間〜24時間から選択できる。このような条件で、前記スラリーを静置もしくは撹拌下に放置して酸処理を行う。
酸処理の後は、中和を行うことが好ましい。中和は、処理後のリグノセルロース系バイオマス(A)を含むスラリーのpHが6〜7になるように、中和剤、例えば任意の濃度にした水酸化ナトリウム水溶液を加えて行う。酸処理の後に、好ましくは中和の後、乾燥を行うこともできる。
アルカリ熱水処理は、前記アルカリ処理を、水を含む高温のアルカリ性媒体で行うものである。アルカリ性媒体の具体例はアルカリ処理と同じである。アルカリ熱水処理で用いるアルカリ性媒体のpHは、好ましくは9.0以上、より好ましくは10.0以上、そして、好ましくは14.0以下、より好ましくは13.5以下である。アルカリ熱水処理で用いるアルカリ性媒体の温度は、好ましくは25℃以上、より好ましくは50℃以上、そして、好ましくは180℃以下、より好ましくは150℃以下である。アルカリ熱水処理で用いるアルカリ性媒体の接触時間は、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは0.8時間以上、そして、好ましくは24時間以下、より好ましくは12時間以下である。
アルカリ熱水処理の一例として、次の方法が挙げられる。
リグノセルロース系バイオマス(A)100質量部と、任意の濃度にしたアルカリ性媒体、好ましくは水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、炭酸カリウム水溶液、アンモニア水、及び水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液から選ばれるアルカリ性媒体200質量部以上2,000質量部以下とを混合してスラリーとする。例えば、処理温度は25℃〜180℃から選択でき、また、処理時間は0.5時間〜24時間から選択できる。このような条件で、前記スラリーを静置もしくは撹拌下に放置してアルカリ熱水処理を行う。
アルカリ熱水処理の後は、アルカリ処理と同様の中和を行うことが好ましい。アルカリ熱水処理の後に、好ましくは中和の後、乾燥を行うこともできる。
また、この方法では、基剤(B)と水とを含有するアルカリ性媒体、または基剤(B)と溶媒とを含有する中性媒体をスラリーに添加することが好ましい。溶媒としては、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトン、ジクロロメタン、クロロホルム、及びテトラヒドロフラン(THF)から選ばれる1つ以上の溶媒が挙げられる。溶媒は、基剤(B)の溶解性などを考慮して選択される。
また、工程2で、前記スラリーを用いる場合、基剤(B)を添加した後に、好ましくは中和の後、乾燥を行うことが好ましい。乾燥は、例えば、減圧乾燥器にて、所定温度、例えば50℃中で含水率が5質量部以下になるまで行うことができる。
本発明は、本発明の植物生育促進剤を含有する土壌で植物を栽培する、植物の育成方法を提供する。本発明の植物の育成方法に用いる、リグノセルロース系バイオマス(A)と基剤(B)の好ましい態様は、それぞれ、本発明の植物生育促進剤と同じである。本発明の植物の育成方法を適用できる植物は、本発明の植物生育促進剤と同じである。また、本発明の植物の育成方法は、農作物の育成方法又は農作物の栽培方法であることが好ましい。
圃場において本発明の植物生育促進剤を土壌に添加する具体的な方法としては、耕運機などに散布機を併用し、本発明の植物生育促進剤を散布しながら耕す方法が挙げられる。
本発明は、リグノセルロース系バイオマス(A)と、前記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である、土壌団粒化剤に関する。
また、本発明は、リグノセルロース系バイオマス(A)と、前記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である土壌団粒化剤を、土壌と混合する、土壌の団粒化方法に関する。
また、本発明は、リグノセルロース系バイオマス(A)と、前記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である土壌団粒化剤を、土壌と混合する、土壌造粒物の製造方法に関する。
本発明の土壌団粒化剤、土壌の団粒化方法及び土壌造粒物の製造方法において、リグノセルロース系バイオマス(A)と基剤(B)の具体例及び好ましい態様などは、それぞれ、本発明の植物生育促進剤、植物生育促進剤の製造方法及び植物の育成方法と同じである。また、本発明の植物生育促進剤、植物生育促進剤の製造方法及び植物の育成方法で述べた事項は、本発明の土壌団粒化剤、土壌の団粒化方法及び土壌造粒物の製造方法に適用することができる。
また、本発明は、リグノセルロース系バイオマス(A)と、(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である混合物の、植物生育促のための使用に関する。
また、本発明は、リグノセルロース系バイオマス(A)と、(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である混合物の、土壌団粒化剤としての使用に関する。
また、本発明は、リグノセルロース系バイオマス(A)と、(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である混合物の、土壌の団粒化のための使用に関する。
本発明のこれらの使用において、リグノセルロース系バイオマス(A)と基剤(B)の具体例及び好ましい態様などは、それぞれ、本発明の植物生育促進剤、植物生育促進剤の製造方法及び植物の育成方法と同じである。また、本発明の植物生育促進剤、植物生育促進剤の製造方法及び植物の育成方法で述べた事項は、本発明のこれらの使用に適用することができる。
本発明品の植物生育促進剤を以下のように製造した。
<製造例1>
下記工程1、2により、植物生育促進剤の本発明品1、2を製造した。
(工程1)
リグノセルロース系バイオマス(A)として、1mm径の金型篩をパスしたサトウキビバガス(表中、バガスと表記する)を、乾燥質量として30gガラス瓶に入れ、固形分含有量が20質量%になるように、1.6質量%水酸化ナトリウム水溶液を加えた。ガラス瓶をオートクレーブで、100℃、1時間加熱して反応物であるスラリーを得た。本例の工程1では、リグノセルロース系バイオマス(A)であるサトウキビバガス100質量部に対して、1.6質量%水酸化ナトリウム水溶液の添加量が400質量部、NaOHの添加量が6.4質量部であった。
工程1で得られたスラリーに、基剤(B)であるロジンを溶解させた水酸化ナトリウム水溶液(ロジン濃度1.0質量%、pH9)を、ロジンの添加量がリグノセルロース系バイオマス(A)であるサトウキビバガス100質量部に対し、0.1質量部になるように添加し、撹拌を行った。撹拌後、1M硫酸水を用いてpH7になるまで中和を行い、得られたスラリー状物質を80℃で熱乾燥し、植物生育促進剤の本発明品1を得た。ロジンは、和光純薬工業株式会社製の粉末状の部分を使用し、酸価は167mg/gであった。
また、ロジンの添加量を、リグノセルロース系バイオマス(A)であるサトウキビバガス100質量部に対し、1.0質量部として、同様に植物生育促進剤の本発明品2を得た。
上記方法では、リグノセルロース系バイオマス(A)であるサトウキビバガスの表面に、基剤(B)であるロジンが存在する植物生育促進剤が得られる。
製造例1と同様に、ただし、工程1の条件及び基剤(B)であるロジンの添加量を表1記載のように変更し、植物生育促進剤の本発明品3〜6を製造した。
製造例1と同様に、ただし、リグノセルロース系バイオマス(A)をイナワラに変更し、植物生育促進剤の本発明品7を製造した。
製造例1と同様に、ただし、基剤(B)を表1記載のように変更し、植物生育促進剤の本発明品8〜18を製造した。また、必要に応じて工程2で基剤(B)を溶解させる溶媒を水のみとした。
比較品1:リグニンスルホン酸Ca塩、リグノスーパーD、河野新素材開発株式会社製、主成分がリグニンスルホン酸Ca塩
比較品2:ロジン、和光純薬工業株式会社製、酸価167mg/g、粉末状の部分を使用。
<比較製造例1>
製造例1の工程1で得られたスラリーを、1M硫酸水を用いてpH7になるまで中和を行った後、80℃で熱乾燥し、植物生育促進剤の比較品3を得た。比較品3は、本発明品1で基剤(B)を含有しないものに相当する。
1mm径の金型篩をパスしたサトウキビバガスに、基剤(B)であるロジンを溶解させた水酸化ナトリウム水溶液(ロジン濃度1.0質量%、pH9)を、ロジンの添加量がサトウキビバガス100質量部に対して0.1質量部になるように添加し、30℃で120分間撹拌を行った。撹拌後、1M硫酸水を用いてpH7になるまで中和を行い、得られたスラリー状物質を80℃で熱乾燥し、植物生育促進剤の比較品4を得た。
製造例1の工程1で得られたスラリーに対し、ステアリン酸メチルを溶解させたクロロホルム溶液を、ステアリン酸メチルの添加量がサトウキビバガス100質量部に対して1.0質量部になるように添加し、撹拌を行った。撹拌後、得られたスラリー状物質を80℃で熱乾燥し、植物生育促進剤の比較品5を得た。
製造例1と同様に、ただし、基剤(B)を表1記載のように、工程(2)における基剤(B)の溶媒をアセトンに変更し、植物生育促進剤の比較品6、7を製造した。
製造例1と同様に、ただし、基剤(B)を表1記載のように、工程(2)における基剤(B)の溶媒をイオン交換水に変更し、植物生育促進剤の比較品8、9を製造した。
(1)土壌造粒物の耐水性評価
表1の植物生育促進剤と土壌とを混合して出来た、混合造粒物の耐水性について評価した。
土壌として、佐賀県の田土(沖積土)を採取したものを目開き2mmの篩に通し、粗大な粒子や石、礫を除いたものを使用した。
土壌を100mLポリカップに投入し、表1の植物生育促進剤を土壌100質量部に対して表1の添加量となるように投入した。さらに土壌に対して30質量%となるように水を投入し、手動で約3分間撹拌後、得られた土壌造粒物の中から直径1〜3mmのものを土壌造粒物サンプルとした。得られた土壌造粒サンプルを高さ5cmまで水を張ったディスポガラス試験管(13mm×100mm、IWAKI社製)内に投入し、土壌造粒物が崩壊するまでの時間を測定した。測定は各試験、反復数5回とし、その平均値を表1に示した。なお、表中、植物生育促進剤の添加量は、土壌100質量部に対する質量部である(以下同様)。表中、ラウリル硫酸ナトリウムは、ナトリウム塩としての添加量で示している。
表2の植物生育促進剤を土壌に添加してダイズに適用した場合の、ダイズの生長促進効果について評価した。
土壌として、荒木田土(コーナン商株式会社より購入)を目開き2mmの篩に通し、粗大な粒子や石、礫を除いたものを使用した。
土壌を電動ミキサー〔ドラム容量63L、『SS100−63』(株式会社シンセイ)〕に投入し、表2の植物生育促進剤を土壌100質量部に対して0.1質量部となるように投入した。さらに土壌に対して20質量%となるように水を投入し、約5分間撹拌後、得られた混合物を土壌サンプルとした。土壌サンプルを育苗用ポリエチレン製ポット(直径12cm)に投入し、10aあたりN/P/K=6kg/6kg/6kgとなるように施肥を行い、別途、子葉展開期まで揃えて生育させたダイズ(品種フクユタカ、岩倉種苗)を本ポットに植え替えた。植え替え後、約3週間後にダイズ苗を取出して水洗し、地下部の乾燥質量を測定した。反復数は8個とし、その平均値を求めた。各平均値は、それぞれの対照の値を100とする相対値で表2に示した。なお、対照は、植物生育促進剤を用いずに実施したもの(表2では比較例2−1)である。表2の相対値が大きいことは、収穫までの生育性が良好であることを意味し、作物の収量増加が期待される。
土壌として、荒木田土(コーナン商株式会社より購入)を目開き2mmの篩に通し、粗大な粒子や石、礫を除いたものを使用した。
土壌を電動ミキサー〔ドラム容量63L、『SS100−63』(株式会社シンセイ)〕に投入し、表2の植物生育促進剤を土壌100質量部に対して0.1質量部となるように投入した。さらに土壌に対して20質量%となるように水を投入し、約5分間撹拌後、得られた混合物を土壌サンプルとした。
土壌サンプル(900g)を育苗用ポリエチレン製ポット(直径12cm)に投入した。本ポットを屋外に放置し、天水及び2日ごとにガーデンマスター噴霧機(KOSHIN製)を用いて500L/aの水を散布した。3週間後、本土壌サンプルの硬度を測定した。土壌サンプルの硬度測定は、山中式土壌硬度計(株式会社藤原製作所:標準型土壌硬度計No.351)を用いて行った。
前記土壌硬度計の取扱説明書に従い、土壌硬度計の先端コーンを鍔と土壌サンプルの表面が当たるまで差し込み、ゆっくりと引き抜いた。その際の目盛の指数(mm)を読み取り、次式にて支持力強度(kg/cm2)に換算した。支持力強度を土壌硬度として反復5回の平均値を表2に示した。
P=〔100X〕/〔0.7952(40−X)2〕
P:支持力強度(kg/cm2)
X:指数(mm)
ポリビニルアルコール(Mw108,000):重量平均分子量108,000、和光純薬工業株式会社製
ポリアクリル酸(Mw250,000):重量平均分子量250,000、和光純薬工業株式会社製
ポリビニルアルコール(Mw6,000):重量平均分子量6,000、Polysciences Inc.社製
ポリアクリル酸(Mw5,000):重量平均分子量5,000、和光純薬工業株式会社製
Claims (11)
- リグノセルロース系バイオマス(A)と、(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である、植物生育促進剤。<基剤(B)>
(B1)樹脂酸
(B2)式(1)で表される化合物
R1−Z1−Z2 (1)
〔式中、
R1:炭素数9以上の炭化水素基
Z1:単結合、又は(OR2)p
R2:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
p:平均で0超30以下の数
Z2:カルボキシ基、水酸基、硫酸基、及びNR3R4から選ばれる基
R3、R4:各々独立に水素原子、メチル基、エチル基、又は(R5O)qH
R5:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
q:平均で0超15以下の数
を示す。〕
(B3)分子量が3万以下の、多価アルコール又は多価カルボン酸 - 前記リグノセルロース系バイオマス(A)が、親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)である、請求項1記載の植物生育促進剤。
- 前記リグノセルロース系バイオマス(A)と前記基剤(B)の複合物を含有する、請求項1又は2記載の植物生育促進剤。
- 前記リグノセルロース系バイオマス(A)の表面に前記基剤(B)が結合した複合物を含有する、請求項1〜3の何れか1項記載の植物生育促進剤。
- 前記リグノセルロース系バイオマス(A)100質量部に対して、前記基剤(B)を0.001質量部以上100質量部以下含有する、請求項1〜4の何れか1項記載の植物生育促進剤。
- 固体である、請求項1〜5の何れか1項記載の植物生育促進剤。
- 前記基剤(B)が、下記の基剤(B1−1)、基剤(B2−1)〜基剤(B2−4)、基剤(B3−1)、及び基剤(B3−2)から選ばれる少なくとも1つの基剤である、請求項1〜6の何れか1項記載の植物生育促進剤。
基剤(B1−1)ロジン、ダンマル樹脂、及びトール油脂肪酸から選ばれる、樹脂酸又はその塩
基剤(B2−1)カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、ベヘン酸、及びリグノセリン酸から選ばれる、脂肪酸又はその塩
基剤(B2−2)デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアルコール、及びステアリルアルコールから選ばれる、アルコール
基剤(B2−3)ラウリル硫酸、テトラデシル硫酸、及びヘキサデシル硫酸から選ばれる、硫酸エステル又はその塩
基剤(B2−4)ドデシルアミン、テトラデシルアミン、及びステアリルアミンから選ばれる、アミン
基剤(B3−1)グリセリン、ポリグリセリン、及び重量平均分子量が3万以下のポリビニルアルコールから選ばれる、多価アルコール
基剤(B3−2)重量平均分子量が3万以下のポリアクリル酸、及び重量平均分子量が3万以下のカルボキシメチルセルロースから選ばれる、多価カルボン酸又はその塩 - 下記工程1及び工程2を有する植物生育促進剤の製造方法。
工程1:リグノセルロース系バイオマス(A)を親水化処理して親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)を得る工程
工程2:工程1で得られた親水性リグノセルロース系バイオマス(A’)と、下記(B1)〜(B3)から選ばれる少なくとも1つの基剤(B)とを含有し、水に対する接触角が80°以下である、混合物を得る工程
<基剤(B)>
(B1)樹脂酸
(B2)式(1)で表される化合物
R1−Z1−Z2 (1)
〔式中、
R1:炭素数9以上の炭化水素基
Z1:単結合、又は(OR2)p
R2:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
p:平均で0超30以下の数
Z2:カルボキシ基、水酸基、硫酸基、及びNR3R4から選ばれる基
R3、R4:各々独立に水素原子、メチル基、エチル基、又は(R5O)qH
R5:炭素数2以上3以下のアルカンジイル基
q:平均で0超15以下の数
を示す。〕
(B3)分子量が3万以下の、多価アルコール又は多価カルボン酸 - 工程1の親水化処理が、アルカリ処理、熱水処理、酸処理、又はこれらを組み合わせた処理である、請求項8記載の植物生育促進剤の製造方法。
- 工程1の親水化処理を、水を含む媒体中で行う、請求項8又は9記載の植物生育促進剤の製造方法。
- 請求項1〜7の何れか1項記載の植物生育促進剤を含有する土壌で植物を栽培する、植物の育成方法。
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