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技術 藻類の培養方法とその培養方法により得られた藻類及び培地を用いる土壌改良剤

出願人 株式会社日健総本社
発明者 森伸夫鷲見亮
出願日 2011年7月28日 (8年7ヶ月経過) 出願番号 2011-165111
公開日 2013年2月7日 (7年1ヶ月経過) 公開番号 2013-027344
状態 特許登録済
技術分野 微生物、その培養処理 土壌改良剤および土壌安定剤
主要キーワード 直方体容器 廃棄資源 塩分濃度測定 田んぼ 海岸沿い 休耕田 モール法 クロロコッカム
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年2月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

塩分濃度が高い土壌であっても、塩分濃度を低減し、さらに農作物育成に寄与する土壌中のバクテリアの増殖も可能である土壌改良剤の提供及びその土壌改良剤に使用する藻類の安定的培養のための培養方法を提供することを目的とする。

解決手段

本発明は、植物繊維包含する培地を用いて培養する藻類の培養方法、植物繊維がセルロースである上記の培養方法、植物繊維が紙製造時の残渣である上記の培養方法、そして上記のいずれかの培養方法で用いられた植物繊維及びこの方法で培養された藻類が含有する土壌改良剤により解決した。

概要

背景

従来、海岸沿い土壌、海の干拓により造成された土壌、長年の使用により地表の水分が蒸発により塩分が濃縮された土壌、また、津波により海水が流入した土壌などでは、塩分濃度が高いために農作物育成が妨げられることが広く知られている。

例えば、特許文献1には、塩分吸収能力の高い藻類を用いて、塩害発生土壌を処理すること塩害発生土壌の改良方法について記載されている。

そして、特許文献2には、樹木の皮から得られた堆肥である樹皮堆肥に、木炭竹炭貝殻炭化処理物海藻類炭化処理物から選ばれる一種又は二種以上を追加して得られた土壌改良剤について記載されている。

概要

塩分濃度が高い土壌であっても、塩分濃度を低減し、さらに農作物の育成に寄与する土壌中のバクテリアの増殖も可能である土壌改良剤の提供及びその土壌改良剤に使用する藻類の安定的培養のための培養方法を提供することを目的とする。 本発明は、植物繊維包含する培地を用いて培養する藻類の培養方法、植物繊維がセルロースである上記の培養方法、植物繊維が紙製造時の残渣である上記の培養方法、そして上記のいずれかの培養方法で用いられた植物繊維及びこの方法で培養された藻類が含有する土壌改良剤により解決した。なし

目的

本発明では、塩分濃度が高い土壌であっても、塩分濃度を低減し、さらに農作物の育成に寄与する土壌中のバクテリアの増殖も可能である土壌改良剤の提供及びその土壌改良剤に使用する藻類の安定的培養のための培養方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

植物繊維包含する培地を用いて培養することを特徴とする藻類培養方法

請求項2

植物繊維がセルロースであることを特徴とする請求項1に記載の藻類の培養方法。

請求項3

植物繊維が紙製造時の残渣であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の藻類の培養方法。

請求項4

請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の培養方法で用いられた植物繊維及び前記方法で培養された藻類が含有することを特徴とする土壌改良剤

技術分野

0001

本発明は、塩害が発生している土壌耕作等に適するように改善するために使用される藻類培養方法及びその培地を用いる土壌改良剤に関する。

背景技術

0002

従来、海岸沿いの土壌、海の干拓により造成された土壌、長年の使用により地表の水分が蒸発により塩分が濃縮された土壌、また、津波により海水が流入した土壌などでは、塩分濃度が高いために農作物育成が妨げられることが広く知られている。

0003

例えば、特許文献1には、塩分吸収能力の高い藻類を用いて、塩害発生土壌を処理すること塩害発生土壌の改良方法について記載されている。

0004

そして、特許文献2には、樹木の皮から得られた堆肥である樹皮堆肥に、木炭竹炭貝殻炭化処理物海藻類炭化処理物から選ばれる一種又は二種以上を追加して得られた土壌改良剤について記載されている。

先行技術

0005

特開2002− 30285号公報
特開2007−302803号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、塩分濃度が高い土壌を改良することについて、塩分濃度を下げることは必要であるが、そのような土壌では農作物の成長に寄与し様々な働きをする土壌中のバクテリアも肥沃な土壌に比べると少なく、農作物の育成に必ずしも適した土壌ではなかった。

0007

上述した特許文献1では、確かに塩分吸収能力の高い藻類を用いて、土壌に含有される塩分が除去されることについては言及されてはいるものの、土壌中のバクテリアを増殖させる効果については不十分であった。

0008

また、使用する藻類の培養については、特別な培養装置水田を培養プールとして使用する培養方法について記載されているが、土地の有効利用として水田を使用して培養したとしても使用する土地によって土壌に含有される土中細菌の影響を受けて安定的に藻類を培養することが困難であった。

0009

上述した特許文献2では、木材由来の材料を土壌改良剤として使用することに言及されているが、塩分濃度の高い土壌に使用したときに塩分濃度を低減することについては言及されていない。

0010

そこで、本発明では、塩分濃度が高い土壌であっても、塩分濃度を低減し、さらに農作物の育成に寄与する土壌中のバクテリアの増殖も可能である土壌改良剤の提供及びその土壌改良剤に使用する藻類の安定的培養のための培養方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

すなわち、本発明は、植物繊維包含する培地を用いて培養する藻類の培養方法である。

0012

そして、植物繊維がセルロースである上記の培養方法である。

0013

そして、植物繊維が紙製造時の残渣である上記の培養方法である。

0014

そして、上記のいずれかの培養方法で用いられた植物繊維及びこの培養方法で培養された藻類が含有する土壌改良剤である。

発明の効果

0015

本発明に係る植物繊維を包含する培地を用いて培養する藻類の培養方法により、土壌改良剤を使用する場所であっても培養設備新設することなく、土壌に含有される土中細菌の影響を受けることなく藻類を安定的に培養することができる。

0016

そして、植物繊維がセルロースである上記の培養方法により、より保水性を向上することができるため、藻類をさらに安定的に培養することができ、培養中に蒸発した水分を補給する人的又は設備的な作業負担を軽減することができる。

0017

そして、植物繊維が紙製造時の残渣である上記の培養方法により、廃棄資源リサイクルして有効に活用することができる。

0018

そして、上記のいずれかの培養方法で用いられた植物繊維及びこの培養方法で用いられた植物繊維及びこの方法で培養された藻類が含有する土壌改良剤により、塩分濃度が高い土壌であっても、塩分濃度を低減し、さらに農作物の育成に寄与する土壌中のバクテリアを増殖する相乗効果発現することができる。

0019

本発明に係る培養方法を実施するために使用される植物繊維としては、種々の木材のや枝から伐採された木片又は非木材を粉砕等して得られた繊維である。これらの植物繊維は、使用の際に漂白されたものであっても、漂白されていないものであってもよい。このように、植物繊維を用いることで、藻類の培養における物理的な足場である培地となるとともに、培地に含有される水分の蒸発を抑制することができ、土壌改良剤の一成分として藻類と共に田畑に混ぜられることで、土壌が植物繊維と馴染み適度な空気を包含させ土壌中のバクテリアに酸素を供給することができる。

0020

また、この植物繊維は、種々の天然高分子より構成されるものであるが、少なくともセルロースを含有していることが好ましく、そのセルロースが主成分であることがさらに好ましい。なお、土壌改良剤に混合したときにバクテリア等の微生物に分解され易くするために、これらの天然高分子に対してエーテル化エステル化等の化学的修飾がなされていないことが好ましい。このようにセルロースを用いることにより、上記の水分蒸発抑制効果に加え、ある種のバクテリアによりセルロースが糖質に分解されバクテリアに栄養を供給することができるので、土壌中のバクテリアを増殖させることができる。

0021

さらに、この植物繊維は、種々の用途で不要になった木材、木材チップ、古紙、非木材等より入手して作成されたものである。例えば、山林間引きのため伐採された木材、建築用廃材おがくずなどから得られた繊維、または紙製造時に排出される残渣が挙げられ、その中でも植物からリグニン等が除去された後に分離、叩解されてすでに繊維状となっていることから紙製造時に排出される残渣を用いることが好ましい。なお、紙製造時に排出される残渣は、木材パルプ古紙パルプの製造工程、捗紙・塗工・仕上げ工程のいずれの工程から排出される残渣であっても良い。このように、紙製造時に排出される残渣を用いることで、廃棄資源を有効に活用することができ、また藻類の培養において培地中で保湿効果を有することにより培地の水分蒸発を防ぐことができる。さらに、土壌改良剤の一成分として藻類と共に田畑に混ぜられることで、土壌が紙製造時に排出される残渣と馴染み適度な空気を包含させ土壌中のバクテリアに酸素を供給することができ、ある種のバクテリアにより紙製造時に排出される残渣が糖質に分解されバクテリアに栄養を供給することができるので、土壌中のバクテリアを増殖させることができる。なお、植物由来の材料を用いることにより、有害な廃棄物を生じることなく天然物として環境中で循環させて利用することができる。

0022

これらの植物繊維の長さは、特に限定されないが、木材パルプ等から生産され洋紙に使用される程度の長さやそれら洋紙に使用されるよりも長いとされる和紙に使用される程度の長さなどが挙げられる。

0023

そして、これらの植物繊維は、乾燥重量で藻類の乾燥重量と所定の比となるよう配合されることが好ましい。すなわち、植物繊維の乾燥重量/藻類の乾燥重量が、500/1〜100/1の比となるよう配合されることが好ましく、400/1〜200/1の比となるよう配合されることがさらに好ましい。

0024

この発明において用いられる培地に付与される培養液としては、BBM(硝酸ナトリウム25mg、塩化カルシウム二水和物2.5mg、硫酸マグネシウム七水和物7.5mg、リン酸カリウム17.5mg、リン酸2カリウム10mg、塩化ナトリウム2.5mg、水酸化カリウム3.1mg等、以上溶液100mlあたりの添加量)、AF−6*培地(硝酸ナトリウム14mg、硝酸アンモニウム2.2mg、硫酸マグネシウム七水和物3mg、リン酸1カリウム1mg、リン酸2カリウム0.5mg、塩化カルシウム二水和物1mg、炭酸カルシウム1mg等、以上溶液100mlあたりの添加量)、Allen*培地(硫酸アンモニウム132mg、リン酸1カリウム27.2mg、硫酸マグネシウム七水和物24.6mg、塩化カルシウム二水和物7.4mg等、以上溶液100mlあたりの添加量)、BG−11*培地(硝酸ナトリウム150mg、リン酸2カリウム3水和物4mg、硫酸マグネシウム七水和物7.5mg、塩化カルシウム二水和物3.6mg等、以上溶液100mlあたりの添加量)などの窒素リン、カリウムが含有されている水溶液の培養液が好しい。

0025

この発明において用いられる藻類としては、特に限定されないが、例えば藍藻類緑藻類などが挙げられる。

0026

より具体的には、藍藻類では、アナベナトルロサ(Anabaena torulosa) 、アファノセケ・ハロフィチカ(Aphanothece halophytica) 、オッシラトリアリムネチカ(Oscillatoria limnetica)、スピルリナ・スブサルサ(Spirulina subsalsa)、ミクロレス・クソノプラステス(Microcoleus chthonoplastes)、ベスチェロプシス・プロリフィカ(Westiellopsis prolifica) 、トリポスリックスセイロニカ(Tolypothrix ceylonica) 、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)、ノストックコムネ(Nostoc commune)、アナベナ・スフエリカ(Anabaena sphaerica)、カロスリクス・クルスタセア(Calothrix crustacea) 、スピルリナ・マジョール(Spirulina major) 、オッシラトリア・リモサ(Oscillatoria limosa) 、リングビアコンフェルボイデス(Lyngbya confervoides)、シンプロカ・ラエテ−ビリディス(Symploca laete-viridis)、ヒドロコレウム・メネグヒニアヌム(Hydrocoleum meneghinianum) 、プレクトネマ・ハンスギルギ(Plectonema hansgirgi)、トリポスリックス・フラギリス(Tolypothrix fragilis)、スキトネマ・ジャバリキュム(Scytonema javanicum) 、ディコスリックス・バウエリアナ(Dichothrixbaueriana)、リブリアブラタ(Rivularia bullata) 、ハパロシホンフォンチナリス(Hapaloshiphon fontinalis)、ベスチェロプシス・プロリフィカ(Westiellopsis prolifica)などが挙げられる。そして、緑藻類では、スコチェロプシス・テレストリス(Scotiellopsis terrestris)、クロロコッカム・エキノチゴツム(Chlorococcum echinozygotum)、ミルキア・ビアトレラエ(Myrmecia biatorellae)、ディクチオクロロプシス・レチキュラテ(Dictyochloropsis reticulate) 、クロレラブルガリス(Chlorella vulgaris)、アパトコカスロバツス(Apatococcus lobatus) 、ディラビフィルムアルソピレニアエ(Dilabifilum arthopyreniae) などが挙げられる。

0027

また、この発明における培養方法としては、特に限定されるものでなく、上記の藻類の一種を用いる単藻培養であっても、二種以上組み合わせて培養しても良い。また、藻類の単離や洗浄等の物理的手段、あるいは抗生物質の添加等の化学的手段によって、バクテリアの混入を排除する無菌培養である必要性は必ずしもない。

0028

また、この発明における培養条件についても、特に限定されるものでなく、15〜30℃程度の常温大気圧下で、大気太陽光により培養されることが好ましい。ただし、藻類の種類によって適切な培養条件が必要な場合は、適宜調整することが好ましい。

0029

次に、本発明に係る実施例、比較例及び参考例について、さらに具体的に説明する。なお、以下に説明する実施例は、本発明を実施するに好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

0030

<藻類の培養>
(実施例1)
幅40cm、奥行20cm、高さ15cmの直方体容器に、製紙工場より排出された紙残渣を60重量%含有する懸濁液を4.7kgと、藻類であるフォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)の10重量%含有する懸濁液を0.10kgと、BBM1.0L(1.0kg)を加えて混合し、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)を含有する固体状の培地を作成した。そして、この培地を底が穿孔されている水稲育苗箱稚苗用)におおよそ2cmの厚みで敷き詰め、遮光率51%の寒冷紗の下で、外気温17〜22℃の温度条件下この苗箱静置し培養を行った。

0031

なお、2日ごとに苗箱全体に行き渡るよう地下水を適宜噴霧し、さらに7日後には再度上記のBBMを噴霧して、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)を培養した。

0032

その結果、2週間後にその培地から所定量を取り出し、JIS K0400−80−10に準じてクロロフィルa濃度の分析を行い、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)の培養の程度を推定した。そして、4週間後にも同様の分析を行い、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)の培養の程度を推定した。なお、上記静置直後の培地についても同様にクロロフィルa濃度の分析し、これを初期値とした。これらの結果を表1に示す。

0033

(比較例1)
実施例1における製紙工場より排出された紙残渣を60重量%含有する懸濁液4.7kgに代えて、岐阜県岐阜市で採取したの土を57重量%含有する懸濁液5.0kgとした以外は、実施例1と同様にフォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)の培養を行った。

0034

また、実施例1と同様に2週間後、及び4週間後にクロロフィルa濃度の分析を行い、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)の培養の程度を推定した。これらの結果を表1に示す。

0035

(比較例2)
実施例1における製紙工場より排出された紙残渣を60重量%含有する懸濁液4.7kgに代えて、岐阜県岐阜市で採取した田んぼの土を54重量%含有する懸濁液4.8kgとした以外は、実施例1と同様にフォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)の培養を行った。

0036

また、実施例1と同様に2週間後、及び4週間後にクロロフィルa濃度の分析を行い、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)の培養の程度を推定した。これらの結果を表1に示す。

0037

0038

この表1は、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)は、製紙工場より排出された紙残渣では2週間後で4.5倍、4週間後で4.6倍に増殖し、畑の土では2週間後で1.5倍、4週間後で2.1倍に増殖し、田んぼの土では2週間後で2.0倍、4週間後で2.6倍に増殖したことを示しており、土壌に含有される土中細菌の影響を受けることなく藻類を安定的に培養することができることが分かった。

0039

(参考例1)
土、砂、製紙工場より排出された紙残渣をそれぞれ30cm四方で厚さが2cmの容積とした後に水を500ml添加した。また、同様にポリエチレン及びポリプロピレンを主成分とする不織布を30cm四方で厚さが2mmの容積とした後に水を100ml添加した。それらを、それぞれ底が複数穿孔されている苗箱用容器に敷き詰め、添加した水が全体に浸透するようにし、それらの内容物に保持されない余分の水を、その容器の底から流出させ、静置した。その後、所定時間経過後における土、砂、紙残渣、不織布の含水率を測定した。

0040

その結果、不織布の場合では静置後1時間経過後には完全に乾燥されていた。砂の場合では静置開始時には水分が40重量%であったが、静置後2時間経過すると15重量%以下となっていた。そして、次の場合では静置開始時には水分が75重量%であったが、静置後4時間経過すると20重量%以下となっていた。しかしながら、紙残渣の場合では静置開始時には水分が86重量%であり、静置後6時間経過しても40重量%以上であった。これらの結果より、製紙工場より排出された紙残渣は保水性に優れていることが分かり、その主成分であるセルロースに含まれる水酸基が水と水素結合をし、水の蒸発を抑制しているためと考えられる。

0041

<土壌の改良>
(実施例2)
屋外休耕田を用いて、3m四方の区画に海水を3倍に希釈した約1重量%の塩分濃度の塩水を10L/日の割合で、塩水を噴霧する都度その休耕田を耕耘機によって耕し、3日間撒いた。この土壌に、実施例1の培養方法で用いられた紙残渣及びこの方法で培養されたフォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)をある程度乾燥させて含水率を15重量%以下としたものを1.0kg分散布し、耕耘機によって土壌中に均一分散するよう耕した。その後、用水路から用水を引込み、高さが1〜3cm程度となるように水を張った。その直後の土壌中の塩分濃度を測定すると0.81重量%であった。

0042

この後、この田を静置し、2週間後、4週間後、6週間後の土壌中の塩分濃度を測定したところ、2週間後では0.51重量%であり、4週間後では0.38重量%であり、6週間後では0.27重量%であった。なお、土壌中の塩分濃度測定については、土壌の一部を5g採取し、それに水を25g添加し、よく撹拌したのち静置、濾過し、定容後、モール法にて測定した。この結果を表2に示す。

0043

0044

この表2は、土よりも保水性の高い紙残渣が、保持した水に溶解する形で各種ミネラルだけでなく塩分も保持し、その紙残渣に付着したフォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)がその塩分を効率よく取り込んだことにより、6週間後には当初の塩分濃度の3分の1にまで低減することができており、フォルミジウム・ルリドム(Phormidium luridum)だけではなく紙残渣を添加することの相乗効果が発揮されていることを示している。

0045

また、土壌中のバクテリアについて生菌数分析を行ったところ、用水を引きこんだ直後である初期値が1×103個/gであったのに対し、6週間後に田に張った水を排出し、1週間後に生菌数を測定すると3×108個/gに増殖していた。

実施例

0046

この結果は、土壌に紙残渣が混入していることにより、土壌が紙残渣中の植物繊維と馴染み適度な空気を包含させ土壌中のバクテリアに酸素を供給することができ、放射菌や糸状菌などのバクテリアにより植物繊維が糖質に分解されバクテリアに栄養を供給することができるので、土壌中のバクテリアを増殖させることを示している。

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