JP2002058334A

JP2002058334A - スラッジを利用した培土

Info

Publication number: JP2002058334A
Application number: JP2000248274A
Authority: JP
Inventors: Emiko Kasuya; 恵美子粕谷
Original assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Current assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-08-18
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】リン酸系肥料に対し保肥力を有し、植物が利用
できる形態のリン酸を常に適切な量、供給することが可
能な培土を提供する。【解決手段】古紙のリサイクル工程で排出される製紙ス
ラッジ、化学処理工程から排出される沈殿物、残渣、廃
棄物、ボーリング等で排出される岩石の破片、残泥、残
屑等のスラッジを熱処理、物理的処理及び／又は化学的
処理して得られたリン酸吸収係数が500ｍｇ/100ｇ以上
であるアニオン吸着剤を含む培土。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、アニオン吸着剤
を含む培土に関し、特に陰イオン系肥料に対する保肥力
の高い培土に関する。

【０００２】

【従来の技術】培土のもつ重要な性質の一つとして保肥
力があり、カルシウム、カリウム、アンモニア、水素な
どの陽イオンを吸着することができる陽イオン交換容量
（CEC：Cation Exchange Capacity）の大きい土壌は、
陽イオン系の肥料について大きな保肥力を有することが
知られている。CECの大きい土壌或いは配合資材とし
て、一般にゼオライト、ベントナイト、粘質土壌、腐植
質土壌などが知られている。

【０００３】一方、陰イオン系肥料であるリン酸系肥料
については、黒ボク土のようにリン酸吸収係数の大きい
土壌は保肥力が高いと考えられるが、このような土壌で
はリン酸イオンが土壌中のアルミニウムや鉄と反応して
水に不溶性のリン酸塩を形成してしまい、植物体に有効
利用されないため、リン酸系肥料を多量の施行が必要と
なる。従って植物体が有効利用できる形態のリン酸（可
給態リン酸という）を多くするためにはリン酸吸収係数
が比較的小さい土壌が好適とされる。しかしリン酸吸収
係数が小さいということは、陰イオン系肥料の保肥力が
小さいことを意味し、多雨の時期、地域ではリン酸が流
亡し、この場合にも多量のリン酸系肥料を施すことが必
要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、リン酸系肥料
は、土壌に加えすぎても植物に悪影響を及ぼすことが少
ないので、比較的過剰に施肥されてきたが、過剰に施し
ても収量は増えないことが知られている。また陰イオン
系肥料は、過剰に施肥されても雨などによって容易に流
出するため生育障害は問題とされていなかったが、ハウ
ス栽培のように雨に曝されない環境では、過剰な陰イオ
ン系肥料による生育障害を生じる可能性がある。最近の
本発明者らの研究によれば、過剰にリン酸を含む土壌で
は、むしろ植物の生育が阻害されることが確認された。

【０００５】そこで本発明は、リン酸系肥料に対し保肥
力を有し、植物が利用できる形態のリン酸を常に適切な
量、供給することが可能な培土を提供することを目的と
する。また本発明は、陰イオン系肥料のみならず、陽イ
オン系肥料についても高い保肥力を備えた培土を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、リン酸吸収係数の高い資材が土壌と
植物の生育に与える影響について鋭意研究した結果、陰
イオン交換容量（AEC：Anion Exchange Capacity）の高
いスラッジに適当な処理を加えることによって得られる
アニオン吸着剤を土壌に添加した場合、土壌のCECを保
ちつつ、高いリン酸吸収効果が得られること、またこの
ような土壌に吸着されたリン酸が土壌のｐH変化に応じ
て解離し、植物に利用可能な状態になることを見出し本
発明に至ったものである。

【０００７】すなわち本発明の培土は、リン酸吸収係数
が500ｍｇ/100ｇ以上であるアニオン吸着剤を含むもの
である。また本発明の培土は、リン酸吸収係数が500ｍ
ｇ/100ｇ以上であるアニオン吸着剤を含み、ＣＥＣが50
meq/100ｇ以上のものである。

【０００８】前記アニオン吸着剤は、スラッジを熱処
理、物理的処理及び／又は化学的処理して得られたアニ
オン吸着剤および／またはケイ素、アルミニウムおよび
カルシウムを酸化物換算で40重量％以上含有するアニオ
ン吸着剤である。ここでスラッジとは、一般に1）金属
水酸化物を主体とした汚濁物質で、液体中に沈降するも
の、2）汚泥状の不溶解残渣、と定義されるものであり、
本発明において、具体的には化学処理工程から排出され
る沈殿物、残渣、廃棄物またはボーリング等で排出され
る岩石の破片、残泥、残屑等を含むものである。

【０００９】このようなアニオン吸着剤を土壌に添加す
ることによって、土壌にリン酸が過剰に含まれる場合は
下式に示すような反応が右に進み、リン酸とケイ素、ア
ルミニウム、カルシウム等が反応し不溶性の化合物を形
成する。これによりリン酸過剰による生育障害を防止す
る。一方、植物の根や微生物の呼吸や酸化によって土壌
のｐHが酸性サイドになると、下式の反応は左に進み、
リン酸イオンが植物体に供給される。

【００１０】

【化１】

【００１１】またアルカリサイドでは、アニオン吸着剤
に含まれるケイ素が例えばH₄SiO₄、CaSiO₃のようなケイ
酸として一部解離し、植物体が利用できるようになる。
従ってアルミニウムや鉄によりリン酸が固定され、可給
態リン酸が欠乏している土壌の場合には、このアニオン
吸着剤を添加するとともにそのｐHをアルカリサイドに
することで、土壌に固定されたリン酸がアニオン吸着剤
の可給態ケイ素と置換し、植物体に利用可能な状態にな
る。

【００１２】以下、本発明の培土について詳述する。本
発明の培土に含まれるアニオン吸着剤は、所定量のケイ
素、カルシウムおよびアルミニウムを含む化合物（酸化
物や塩）を配合することによって、或いはこのような元
素を含むスラッジを処理することによって得られる、リ
ン酸吸収係数が500ｍｇ/100ｇ以上のものである。リン
酸吸収係数とは、一般には土壌100ｇが吸収固定するリ
ン酸の量をｍｇで表わしたものであり、AECと相関を有
し、材料のアニオン吸着性を示す指標となるものであ
る。具体的にはアニオン吸着剤50ｇに2.5％のリン酸ア
ンモニウム溶液を100ｍｌ加えて攪拌し、24時間放置後
にろ液に残存するリン酸量を測定することにより、求め
た量である。リン酸吸収係数が500ｍｇ/100ｇ以上であ
ることにより、陰イオン系肥料の保肥力を高めることが
できる。

【００１３】このようなアニオン吸着剤をスラッジから
製造する場合、スラッジとしては古紙のリサイクル工程
やその他一般の化学処理工程から排出される半固体廃棄
物及びボーリング等で排出される岩石の破片、残泥、残
屑等を利用することができ、特に古紙のリサイクル工程
で排出される製紙スラッジが好適である。製紙スラッジ
の場合、脱インク、脱パルプ等の処理をしたものが好ま
しい。

【００１４】これらスラッジには、無機物としてカオリ
ン、タルク、炭酸カルシウム、二酸化チタン、シリカ、
アルミナ等が含有されるが、ケイ素、アルミニウムおよ
びカルシウムが酸化物換算で30重量％以上、好適には40
重量％以上含まれるものを用いる。

【００１５】このようなスラッジは、そのままでも陰イ
オン吸着性を有するが、含有される有機物、例えば製紙
スラッジであれば繊維およびポリマー等を除去し、また
土壌に添加しやすくするために、適当な処理を行うこと
が好ましい。処理方法としては、焼成による熱処理、腐
敗防止剤の添加等の化学的処理、圧縮成形等の物理的処
理、醗酵により堆肥化などが挙げられる。これらは適宜
組み合わせてもよい。これら処理のうち、臭いの発生等
がない点およびリン酸吸着性の点から特に焼成による炭
化或いは灰化が好適である。

【００１６】焼成は、有機物が燃焼によって除去される
のに十分な温度、時間であればよい。焼成によって炭化
或いは灰化したスラッジを、粉状、粒状、ペレット状等
の任意の形状にして土壌に添加する。添加量はアニオン
吸着剤の組成やリン酸吸収係数によって異なるが、培土
（乾燥物）のリン酸吸収係数が50〜1500mg/100g程度と
なるように添加することが好ましい。リン酸吸収係数が
50mg/100g未満ではアニオン系肥料流亡を防止する効果
が得られず、また1500mg/100gを超えるとアニオン系肥
料が固定されてしまい、植物が利用することが困難にな
ると考えられる。

【００１７】このようなアニオン吸着剤を添加する土壌
については、特に限定されず、黒ボク土、沖積土、砂質
土など生育すべき植物に応じて適宜配合して用いること
ができる。土壌のCECを高めるために、ゼオライト、ベ
ントナイト等を配合することが好ましい。好適には土壌
のCECを30meq/100g以上、より好適には50meq/100g以上
とする。これにより陽イオン系肥料と陰イオン系肥料い
ずれについても高い保肥力を得ることができる。

【００１８】さらに本発明の培土は、保水性、透水性、
通気性等の性質を調整するためにピートモス、バーミキ
ュライト、パーライト等の配合資材を加えてもよい。キ
ュウリ、トマトについての典型的な配合例を下記に示
す。

【００１９】ゼオライト：1〜99重量％、好ましくは30〜70重量％ピートモス：1〜95重量％、好ましくは15〜30重量％パーライト：1〜95重量％、好ましくは1〜20重量％バーミキュライト：1〜95重量％、好ましくは1〜30重量
％アニオン吸着剤：1〜99重量％、好ましくは1〜30重量％

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお以下
の実施例において％は特に断らない限り重量％を意味す
る。

【００２１】実施例1 製紙工場から排出されたペーパースラッジを脱水後、50
0〜1000℃で燃焼し、灰化させた。この灰化スラッジの
電気伝導度（EC）は5.0ｍS/cm、リン酸吸収係数は1934
ｍｇ/100ｇであった。またこの炭化スラッジは、成分分
析の結果、表1に示すようにシリカ、アルミナ、酸化カ
ルシウム、酸化マグネシウムを主成分とし、さらに少量
のアルカリ金属酸化物や重金属酸化物を含むものであっ
た。

【００２２】

【表１】この灰化スラッジを粉砕し、粉状としたものをアニオン
吸着剤とし、ゼオライト培土（リン酸吸収係数0、CEC:5
0.8meq/100ｇ）に添加した。アニオン吸着剤の添加量を
0％、4.8％、9.1％、16.7％と変化させたときの、土壌
のリン酸吸収係数の変化およびCECの変化を図1に示す。
その結果、図1に示すように、アニオン吸着剤の添加量
に比例してリン酸吸収係数は増加したが、CECには変化
がなかった。

【００２３】この土壌を培土としてキュウリ（品種シャ
ープ301）の育苗試験を実施した。キュウリの育苗試験
は、上記灰化スラッジの添加量の異なる4種類の土壌
に、それぞれ窒素：200ｍｇ/L、P₂O₅：800ｍｇ/L、K
₂O：500mg/L、および生育に必要な塩基と微量要素を施
肥し、10本の苗を25日間生育させた後、茎の太さ（ｍ
ｍ）の平均値を求めた。その結果を図2に示す。

【００２４】図2に示す結果からわかるように、灰化ス
ラッジの添加量の増加に伴い、キュウリの生育が向上す
ることが認められた。

【００２５】実施例2 製紙工場から排出されたペーパースラッジを乾燥した
後、250℃で3時間焼成し、炭化させた。この炭化スラッ
ジの電気伝導度（EC）は3.2ｍS/cm、リン酸吸収係数は7
72ｍｇ/100ｇであった。この炭化スラッジについても、
成分分析の結果を表1に示す。

【００２６】この炭化スラッジをゼオライト培土（リン
酸吸収係数0、CEC：50.8meq/100ｇ）に添加した培土を
用いてキュウリ（品種シャープ301）およびミニトマト
（品種サンチェリーエキストラ）の育苗試験を実施し、
炭化スラッジの添加量を0％、5％、10％と変化させたと
きの生育の違いを調べた。キュウリは、10本の苗を35日
間生育させた後の、茎の太さ（ｍｍ）、地上部の重さ
（ｇ）、根の重さ（ｇ）の平均値を求めた。その結果を
表2に示す。

【００２７】ミニトマトについては、10本の苗を43日間
生育させた後、茎の太さ（ｍｍ）、地上部の重さ
（ｇ）、根の重さ（ｇ）の平均値を求めた。その結果を
表3に示す。なお比較例として、市販の培土(対照A：ら
くさくウリ科用、協和種苗（株）、対照B：JAクレハ園
芸培土、全農)を用いて同じ条件でミニトマトの育苗試
験を行った結果を併せて表３に示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【表３】

【００３０】表２および表３に示す結果からもわかるよ
うに、炭化スラッジ（アニオン吸着剤）を添加すること
により、キュウリ、ミニトマトのいずれについても地上
部および根の生育の向上が認められた。キュウリについ
ては、5％の添加のときに茎の径が最大で、生育スピー
ドの割に茎が太く徒長抑制されていることが認められ
た。ミニトマトについては、添加量の増加に伴い、茎の
太さ、地上部および根の重さの全てで向上が見られ、１
０％添加した場合には、地上部重、根重ともに市販の培
土より大きな値を示し、生育がよいことが示された。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、所定のリン酸吸収係数
のアニオン吸着剤を土壌に添加することにより、植物を
良好に生育できる培土を得ることができる。土壌がリン
酸過剰土壌の場合には、リン酸による生育障害を防止
し、逆にリン酸吸収係数の大きいためにリン酸が固定さ
れている土壌の場合には、リン酸を解離し、植物が利用
できる状態とすることができる。さらに本発明によれ
ば、工場等から排出される廃棄物であるスラッジを有効
利用した培土を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアニオン吸着剤をゼオライト培土に添
加した場合の添加量とリン酸吸収係数およびCECとの関
係を示す図

【図２】本発明のアニオン吸着剤を含むゼオライト培土
を用いたキュウリの育苗試験の結果を示す図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸吸収係数が500ｍｇ/100ｇ以上であ
るアニオン吸着剤を含む培土。
【請求項２】リン酸吸収係数が500ｍｇ/100ｇ以上であ
るアニオン吸着剤を含み、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）
が50meq/100ｇ以上である培土。
【請求項３】前記アニオン吸着剤が、化学処理工程から
排出される沈殿物、残渣、廃棄物またはボーリング等で
排出される岩石の破片、残泥、残屑を含むスラッジを熱
処理、物理的処理及び／又は化学的処理して得られたも
のである請求項１または２記載の培土。
【請求項４】前記アニオン吸着剤が、ケイ素、アルミニ
ウムおよびカルシウムを酸化物換算で４０重量％以上含
有するものである請求項１または２記載の培土。