土壌改良材の施用方法
【課題】エタノール製造過程で得られる糖化残渣又は蒸留残液を土壌改良材として用いるときに、農作物等の植物の生育を阻害することのない施用方法を提供する。
【解決手段】バイオマスからなる基質を糖化酵素により糖化処理し、得られた糖化溶液を発酵処理して発酵溶液を得た後、発酵溶液を蒸留してエタノールを製造するときに、糖化溶液に含まれる糖化残渣を分離すると共に、発酵溶液の蒸留後に残された蒸留残液を回収し、糖化残渣又は蒸留残液を土壌改良材として土壌に施用する。前記土壌改良材を施用した後、２０〜１５００℃日の有効積算温度の間、土壌を酸化状態に維持する。
【解決手段】バイオマスからなる基質を糖化酵素により糖化処理し、得られた糖化溶液を発酵処理して発酵溶液を得た後、発酵溶液を蒸留してエタノールを製造するときに、糖化溶液に含まれる糖化残渣を分離すると共に、発酵溶液の蒸留後に残された蒸留残液を回収し、糖化残渣又は蒸留残液を土壌改良材として土壌に施用する。前記土壌改良材を施用した後、２０〜１５００℃日の有効積算温度の間、土壌を酸化状態に維持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌改良材の施用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオエタノールは、例えばリグノセルロース系バイオマス等のバイオマスからなる基質を糖化酵素により糖化処理し、糖化処理により得られた糖化溶液を発酵させ、発酵により得られた発酵溶液をさらに蒸留することにより製造されている。このとき、前記発酵溶液の蒸留後に残される蒸留残液は有機物を含んでいるので、土壌改良材として用いることが知られている（例えば特許文献１参照）。前記土壌改良材は、土壌に施用することにより前記有機物により該土壌の肥効性等を改良することができる。
【０００３】
また、前記糖化溶液は、前記糖化処理後には未糖化の前記バイオマスや該糖化処理に用いた糖化酵素等の糖化残渣を含んでおり、該糖化残渣はそれ自体有機物である。そこで、前記糖化溶液から前記糖化残渣を分離し、前記蒸留残液と同様に土壌改良材として用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５４６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記糖化残渣又は前記蒸留残液は、そのまま土壌改良材として施用すると、農作物等の植物の生育を阻害することがあるという不都合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を土壌改良材として用いるときに、農作物等の植物の生育を阻害することのない施用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】
【０００７】
本発明者らは、前記糖化残渣又は前記蒸留残液をそのまま土壌改良材として施用したときに、該土壌改良材が農作物等の植物の生育を阻害する理由について検討した。前記検討の結果、本発明者らは、前記糖化残渣又は前記蒸留残液が糖、酵素、菌体等の易分解性有機物を多く含んでいるために、土壌改良材としてそのまま土壌に施用すると、土壌中で腐敗したり、メタンガスの発生源となることを見い出した。前記易分解性有機物が、土壌中で腐敗したり、メタンガスの発生源となると、土壌中において酸素分の欠乏を招き、農作物等の植物の生育が阻害されるものと考えられる。
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明の土壌改良材の施用方法は、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。
【０００９】
本発明によれば、前記糖化残渣又は前記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により、該糖化残渣又は該蒸留残液に含まれる易分解性有機物を十分に分解させることができる。この結果、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を土壌改良材として土壌に施用しても、腐敗したり、メタンガスの発生源となることがないので、農作物等の植物の生育を阻害することなく、土壌の肥効性等を改良することができる。
【００１０】
前記酸化状態において、有効積算温度が２０℃日未満では、前記糖化残渣又は前記蒸留残液に含まれる前記易分解性有機物の分解が不十分になり、植物の生育が阻害される。一方、有効積算温度が１５００℃日を超えると、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を施用した後、前記易分解性有機物を十分に分解するための期間が長くなり、実用的ではない。
【００１１】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記酸化状態は、前記土壌を±０〜＋５００ｍＶの範囲の酸化還元電位に維持することが好ましい。前記酸化還元電位が±０ｍＶ未満では、前記易分解性有機物を酸化的に分解することができなくなる。また、前記酸化還元電位が＋５００ｍＶを超える場合には、前記易分解性有機物を酸化分解する微生物の活性が低下し、十分に分解することができなくなる虞がある。
【００１２】
本発明の土壌改良材の施用方法において、前記土壌を前記酸化状態に維持する期間は、前記易分解性有機物を十分に分解することができればよく、該土壌に植物を播種又は移植する前であってもよく、該土壌に植物を播種又は移植した後であってもよい。本発明の土壌改良材は、前記土壌に植物を播種又は移植する前では元肥として施用され、該土壌に植物を播種又は移植した後では、追肥として施用される。
【００１３】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記糖化残渣は、８〜４０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１５０ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することが好ましい。前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比が８未満かつ生物化学的酸素要求量が３０ｍｇ／ｇ未満であるときには、土壌に施用しても、該土壌を十分に改良することができないことがある。また、前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比が４０を超えかつ生物化学的酸素要求量が１５０ｍｇ／ｇを超えると、土壌を酸化条件に保つ期間の有効積算温度が２０〜１５００℃日を満たしていても超えても該糖化残渣に含まれる前記易分解性有機物が十分に分解されないことがある。
【００１４】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスからなる基質は、前記糖化酵素により８０％以上の糖化率となるように糖化処理されていることが好ましい。
このようにすることにより、前記糖化残渣のＣ／Ｎ比と生物化学的酸素要求量とを前記範囲とすることができる。
【００１５】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記蒸留残液は、２〜２０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１００ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することが好ましい。前記蒸留残液は、Ｃ／Ｎ比が２未満かつ生物化学的酸素要求量が３０ｍｇ／ｇ未満であるときには、土壌に施用しても、該土壌を十分に改良することができないことがある。また、前記蒸留残液は、Ｃ／Ｎ比が２０を超えかつ生物化学的酸素要求量が１００ｍｇ／ｇを超えると、土壌を酸化条件に保つ期間の有効積算温度が２０〜１５００℃日を満たしていても該蒸留残液に含まれる前記易分解性有機物が十分に分解されないことがある。
【００１６】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記発酵溶液は、前記糖化溶液中の糖のアルコールへの変換率が７０％以上となるように発酵されていることが好ましい。このようにすることにより、前記蒸留残液のＣ／Ｎ比と生物化学的酸素要求量とを前記範囲とすることができる。
【００１７】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスとしては、例えば、リグノセルロース系バイオマスを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の土壌改良材の施用方法を示すフローチャート。
【図２】本発明の実施例１及び比較例１におけるイネの栽培方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施例１及び比較例１におけるイネの生育状態（葉齢）を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例１及び比較例１におけるイネの生育状態（草丈）を示すグラフ。
【図５】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるイネの栽培方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるイネの生育状態（葉齢）を示すグラフ。
【図７】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるイネの生育状態（草丈）を示すグラフ。
【図８】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるメタンガス発生量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２０】
本実施形態の土壌改良材は、リグノセルロース系バイオマスを基質とし、該基質を糖化、発酵させてエタノールを製造する過程で得られる糖化残渣又は、蒸留残液からなる。そこで、次に、リグノセルロース系バイオマスを基質とするエタノールの製造方法について説明する。
【００２１】
前記エタノールの製造方法では、まず、リグノセルロース系バイオマスからなる基質としての稲藁と、アンモニア水とを攪拌し、基質混合物を得る。得られた基質混合物は、貯留槽内で所定時間貯留されることにより、加熱することなく前記稲藁からリグニンを解離し、又は該稲藁を膨潤させることにより、糖化前処理物を得る。
【００２２】
尚、本願において、解離とは、リグノセルロース系バイオマスのセルロース又はヘミセルロースに結合しているリグニンの結合部位のうち、少なくとも一部の結合を切断することをいう。また、膨潤とは、液体の浸入により結晶性セルロースを構成するセルロース又はヘミセルロースに空隙が生じ、又は、セルロース繊維の内部に空隙が生じて膨張することをいう。
【００２３】
前記糖化前処理物はアンモニア水を含有しているので、次にアンモニアを分離することにより、アンモニア分離糖化前処理物とされる。前記アンモニア分離糖化前処理物は、糖化酵素と混合され、所定時間保持されることにより、前記基質としての稲藁に含まれるセルロース、ヘミセルロース等が糖化された糖化溶液が得られる。前記基質としての稲藁は、前記糖化酵素により８０％以上の糖化率となるように糖化処理されている。前記糖化溶液は、未糖化の前記稲藁、前記糖化酵素等を糖化残渣として含んでいるので、次に、固液分離により前記糖化残渣が分離される。
【００２４】
次に、前記糖化残渣が分離された前記糖化溶液に、酵母等の発酵菌を混合し、所定時間保持する。この結果、前記糖化溶液に含まれる糖が前記酵母等の発酵菌によりエタノール発酵し、エタノールを含む発酵溶液が得られる。前記発酵溶液は、前記糖化溶液中の糖のアルコールへの変換率が７０％以上となるように発酵されている。アルコールへの変化率は、前記発酵菌の種類によって変化する。
【００２５】
次に、前記発酵溶液を蒸留することにより、前記エタノールを分離すると共に、該発酵溶液の蒸留後に残された蒸留残液を回収する。
【００２６】
そして、前記糖化溶液から分離された糖化残渣又は、前記発酵溶液の蒸留後に回収された蒸留残液を本実施形態の土壌改良材として使用する。
【００２７】
ここで、前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比が８〜４０の範囲にあると共に、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が３０〜１５０ｍｇ／ｇの範囲にある。また、前記蒸留残液は、Ｃ／Ｎ比が２〜２０の範囲にあると共に、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が３０〜１００ｍｇ／ｇの範囲にある。
【００２８】
次に、本実施形態の土壌改良材の施用方法について、図１に基づいて説明する。
【００２９】
図１に示すように、土壌改良材としての前記糖化残渣又は前記蒸留残液は、前季の収穫後、次季の播種又は移植までの間に土壌に施用するか、次季の播種又は移植後に土壌に施用する。または、前期収穫後、次期の播種又は移植間での間に元肥として土壌に施用し、さらに次期の播種又は移植後に追肥として土壌に施用するようにしてもよい。
【００３０】
本実施形態の土壌改良材は、前記いずれの場合にも、施用後、２０〜１５００℃日の範囲の有効積算温度の間、土壌を酸化状態に維持する。尚、本実施形態では有効積算温度の基準温度を５℃に設定している。この場合、５℃より低温では、土壌改良材の腐敗が進行し難くなるので、意味がないと考えられる。
【００３１】
本実施形態の土壌改良材を元肥として施用する場合、前記有効積算温度が１５００℃日となるのは、低温期に前記易分解性有機物を十分に分解する期間に相当する。前記低温期は、例えば、前季の植物の生育が終了した後、農作物であればその収穫後に、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を施用する場合である。
【００３２】
また、本実施形態の土壌改良材を元肥として施用する場合、前記有効積算温度が２０℃日となるのは、高温期に前記易分解性有機物を十分に分解する期間に相当する。前記高温期は、例えば、次季の植物の播種又は移植の直前に、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を施用する場合である。
【００３３】
一方、本実施形態の土壌改良材を追肥として施用する場合には、前記糖化残渣又は前記蒸留残液に含まれる易分解性有機物が腐敗したり、メタンガスの発生源となることなく酸化分解されればよく、有効積算温度は２０〜１５００℃日の範囲であればよい。
【００３４】
前記酸化状態は、具体的には、土壌の酸化還元電位を±０〜＋５００ｍＶの範囲に維持することを意味する。前記土壌を前記酸化状態に維持するためには、例えば、灌水により土壌が水で飽和するようにしてもよく、水田であれば乾田状態にしてもよい。
【００３５】
この結果、本実施形態の土壌改良材の施用方法によれば、前記糖化残渣又は前記蒸留残液に含まれる糖、酵素、菌体等の易分解性有機物を土壌中で酸化分解することができ、腐敗やメタンガスの発生を防止することができる。従って、土壌中で酸素分が欠乏することがなく、農作物等の植物の生育を阻害することなく、土壌の肥効性等を改良することができる。
【００３６】
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例】
【００３７】
〔実施例１〕
本実施例では、図２（ａ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁を基質とするエタノール製造過程で得られた糖化残渣１０．３ｇ及び蒸留残液２２．６ｇからなる土壌改良材３２．９ｇを該ポット内の土壌に施用し、培土を調製した。本実施例の土壌改良材において、前記糖化残渣はＣ／Ｎ比１９．３、ＢＯＤ１４０ｍｇ／ｇであり、前記蒸留残液はＣ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇである。
【００３８】
次に、前記培土調製を基準としてその後１日目に催芽籾を前記ポット内の土壌に播種した。その後、前記培土調製から１９日目まで、前記ポット内の土壌を乾田状態とし、有効積算温度３４２℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１５０〜＋２８０ｍVの範囲であった。
【００３９】
そして、１９日目に、土壌の腐敗臭の有無と、イネの生育状態を観察した。本実施例では、前記ポット内の土壌に腐敗臭はなく、イネの生育は順調であった。イネの生育状態として、葉齢と草丈との観察結果を図３及び図４に示す。
〔比較例１〕
本比較例では、図２（ｂ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した。また別途、育苗培土として苗床を調製し、苗床調製を基準としてその後１日目に催芽籾を前記苗床に播種し、イネの苗を生育させた。
【００４０】
次に、前記ポットに土壌充填後１２日目に該ポットの土壌に湛水して代掻きすると共に、実施例１で用いたものと全く同一の土壌改良材３２．９ｇを該ポット内の土壌に施用した。
【００４１】
前記ポットは、湛水状態のままとし、土壌充填後１３日目に、前記苗床に生育させたイネの苗を移植した。ここで、前記ポットは湛水状態とされているので、前記ポット内の土壌は還元状態となっている。
【００４２】
そして、１９日目に、土壌の腐敗臭の有無と、イネの生育状態を観察した。本比較例では、前記ポット内の土壌に腐敗臭があり、イネの生育は遅延が認められた。イネの生育状態として、葉齢と草丈との観察結果を図３及び図４に示す。
【００４３】
図３，４から、実施例１の施用方法によれば、前記土壌改良材を施用した土壌中で該土壌改良材が腐敗することがなく、イネも順調に生育できることが明らかである。
〔実施例２〕
本実施例では、図５（ａ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁を基質とするエタノール製造過程で得られた糖化残渣１０．３ｇ及び蒸留残液５．６ｇからなる土壌改良材１５．９５ｇを該ポット内の土壌に元肥として施用し、培土を調製した。本実施例の土壌改良材において、前記糖化残渣はＣ／Ｎ比１９．３、ＢＯＤ１４０ｍｇ／ｇであり、前記蒸留残液はＣ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇである。
【００４４】
前記培土は、灌水によりポット内の土壌が水で飽和するようにして、有効積算温度１５７℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１００〜＋３００ｍＶの範囲であった。
【００４５】
次に、前記培土調製から１１日目に催芽籾を前記ポット内の土壌に播種した。尚、図５（ａ）では、前記播種を基準として「１日目」として示し、前記培土調製を「１１日前」としている。
【００４６】
次に、前記播種から４７日目まで、前記ポット内の土壌に間断灌水を行って、有効積算温度９４９℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１０６〜＋３７１ｍVの範囲であった。また、この間に、Ｃ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇの蒸留残液５．６５ｇからなる土壌改良材を前記ポット内の土壌に追肥として施用した。
【００４７】
そして、４７日目に、イネの生育状態として、葉齢と草丈とを観察すると共に、メタンガスの発生量を測定した。本実施例では、イネの生育は見かけ上順調であり、メタンガスの発生は無かった。イネの生育状態の観察結果を図６及び図７に、メタンガス発生量の測定結果を図８に示す。
〔実施例３〕
本実施例では、図５（ｂ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁を基質とするエタノール製造過程で得られた糖化残渣１０．３ｇ及び蒸留残液５．６ｇからなる土壌改良材１５．９５ｇを該ポット内の土壌に元肥として施用し、培土を調製した。本実施例の土壌改良材において、前記糖化残渣はＣ／Ｎ比１９．３、ＢＯＤ１４０ｍｇ／ｇであり、前記蒸留残液はＣ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇである。
【００４８】
前記培土は、灌水によりポット内の土壌が水で飽和するようにして、有効積算温度５０９℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１００〜＋４８０ｍＶの範囲であった。
【００４９】
また別途、育苗培土として苗床を調製し、その後１日目に催芽籾を前記苗床に播種し、イネの苗を生育させた。尚、図５（ｂ）では、前記播種を基準として「１日目」として示し、前記培土調製を「１１日前」としている。
【００５０】
次に、前記播種後１９日目に該ポットの土壌に湛水して代掻きした。そして、前記播種後２０日目に、前記苗床に生育させたイネの苗を、前記ポットの土壌に移植した。
【００５１】
次に、前記播種から４７日目まで、前記ポット内の土壌を湛水状態とした。ここで、前記ポットは湛水状態とされているので、前記ポット内の土壌は還元状態となっている。また、この間に前記蒸留残液５．６５ｇからなる土壌改良材を前記ポット内の土壌に追肥として施用した。
【００５２】
そして、４７日目に、イネの生育状態として、葉齢と草丈とを観察すると共に、メタンガスの発生量を測定した。本実施例では、イネの生育は見かけ上順調であり、メタンガスの発生は少量であった。イネの生育状態の観察結果を図６及び図７に、メタンガス発生量の測定結果を図８に示す。
〔比較例３〕
本比較例では、図５（ｃ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁７．２ｇを該ポット内の土壌に施用し、培土を調製した。
【００５３】
前記培土は、灌水によりポット内の土壌が水で飽和するようにして、有効積算温度５０９℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、実施例３の場合と同一の範囲であった。
【００５４】
また別途、育苗培土として苗床を調製し、その後１日目に催芽籾を前記苗床に播種し、イネの苗を生育させた。尚、図５（ｃ）では、前記培土調製を「１１日前」、前記播種を「１日目」として示している。
【００５５】
次に、前記播種後１９日目に該ポットの土壌に湛水して代掻きし、化成肥料を施肥した。そして、前記播種後２０日目に、前記苗床に生育させたイネの苗を、前記ポットの土壌に移植した。
【００５６】
次に、前記播種後４７日目まで、前記ポット内の土壌を湛水状態とした。ここで、前記ポットは湛水状態とされているので、前記ポット内の土壌は還元状態となっている。
【００５７】
そして、４７日目に、イネの生育状態として、葉齢と草丈とを観察すると共に、メタンガスの発生量を測定した。本実施例では、イネの生育は見かけ上順調であるが、メタンガスの発生は多量であった。イネの生育状態の観察結果を図６及び図７に、メタンガス発生量の測定結果を図８に示す。
【００５８】
図６〜８から、実施例２，３の施用方法によれば、前記土壌改良材を施用した土壌中でメタンガスの発生を抑制することができることが明らかである。
〔実施例４〕
本実施例では、まず、５０ｍｌのチューブに水田の土壌３０ｇを充填し、３０℃のインキュベータ中に保持した。次に、１日後に、糖化残渣０．５ｇ及び水２．５ｍｌを加えよく攪拌した。前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比１０．４、ＢＯＤ１２０ｍｇ／ｇである。
【００５９】
次に、さらに４日後に水２５ｍｌを加えよく攪拌した。この操作は代掻きに相当する。次に、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブをインキュベータに３０℃で９６時間（４日間）保持して培養した。前記培養の間、前記土壌は酸化状態に維持されている。このとき、有効積算温度は１００℃日である。
【００６０】
前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔実施例５〕
本実施例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で１９時間保持して培養した以外は実施例４と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は２０℃日である。
【００６１】
本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔比較例４〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で８時間保持して培養した以外は実施例４と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は８．３℃日である。
【００６２】
本比較例では、泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
〔比較例５〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを全く培養しなかった以外は実施例４と全く同一にして、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は０℃日である。
【００６３】
本比較例では、甚だしい泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
〔実施例６〕
本実施例では、前記糖化残渣に代えて、蒸留残液１．１ｍｌ及び水１．５ｍｌを用いた以外は、実施例４と全く同一にして、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で９６時間（４日間）保持して培養した。前記残留残液は、Ｃ／Ｎ比５６、ＢＯＤ１０．３ｍｇ／ｇである。
【００６４】
次に、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は１００℃日である。
【００６５】
本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔実施例７〕
本実施例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で１９時間保持して培養した以外は実施例６と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は２０℃日である。
【００６６】
本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔比較例６〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で８時間保持して培養した以外は実施例６と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は８．３℃日である。
【００６７】
本比較例では、泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
〔比較例７〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを全く培養しなかった以外は実施例６と全く同一にして、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は０℃日である。
【００６８】
本比較例では、甚だしい泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１から、有効積算温度２０℃日以上の間、土壌を酸化状態に維持することにより、泡立ち、腐敗臭が認められず、糖化残渣又は蒸留残液に含まれる易分解性有機物を十分に分解させることができることが明らかである。一方、土壌を酸化状態に維持する有効積算温度が２０℃日未満では、泡立ち、腐敗臭が認められ、前記易分解性有機物が腐敗することが明らかである。
【符号の説明】
【００７１】
符号なし。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌改良材の施用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオエタノールは、例えばリグノセルロース系バイオマス等のバイオマスからなる基質を糖化酵素により糖化処理し、糖化処理により得られた糖化溶液を発酵させ、発酵により得られた発酵溶液をさらに蒸留することにより製造されている。このとき、前記発酵溶液の蒸留後に残される蒸留残液は有機物を含んでいるので、土壌改良材として用いることが知られている（例えば特許文献１参照）。前記土壌改良材は、土壌に施用することにより前記有機物により該土壌の肥効性等を改良することができる。
【０００３】
また、前記糖化溶液は、前記糖化処理後には未糖化の前記バイオマスや該糖化処理に用いた糖化酵素等の糖化残渣を含んでおり、該糖化残渣はそれ自体有機物である。そこで、前記糖化溶液から前記糖化残渣を分離し、前記蒸留残液と同様に土壌改良材として用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５４６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記糖化残渣又は前記蒸留残液は、そのまま土壌改良材として施用すると、農作物等の植物の生育を阻害することがあるという不都合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を土壌改良材として用いるときに、農作物等の植物の生育を阻害することのない施用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】
【０００７】
本発明者らは、前記糖化残渣又は前記蒸留残液をそのまま土壌改良材として施用したときに、該土壌改良材が農作物等の植物の生育を阻害する理由について検討した。前記検討の結果、本発明者らは、前記糖化残渣又は前記蒸留残液が糖、酵素、菌体等の易分解性有機物を多く含んでいるために、土壌改良材としてそのまま土壌に施用すると、土壌中で腐敗したり、メタンガスの発生源となることを見い出した。前記易分解性有機物が、土壌中で腐敗したり、メタンガスの発生源となると、土壌中において酸素分の欠乏を招き、農作物等の植物の生育が阻害されるものと考えられる。
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明の土壌改良材の施用方法は、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。
【０００９】
本発明によれば、前記糖化残渣又は前記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により、該糖化残渣又は該蒸留残液に含まれる易分解性有機物を十分に分解させることができる。この結果、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を土壌改良材として土壌に施用しても、腐敗したり、メタンガスの発生源となることがないので、農作物等の植物の生育を阻害することなく、土壌の肥効性等を改良することができる。
【００１０】
前記酸化状態において、有効積算温度が２０℃日未満では、前記糖化残渣又は前記蒸留残液に含まれる前記易分解性有機物の分解が不十分になり、植物の生育が阻害される。一方、有効積算温度が１５００℃日を超えると、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を施用した後、前記易分解性有機物を十分に分解するための期間が長くなり、実用的ではない。
【００１１】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記酸化状態は、前記土壌を±０〜＋５００ｍＶの範囲の酸化還元電位に維持することが好ましい。前記酸化還元電位が±０ｍＶ未満では、前記易分解性有機物を酸化的に分解することができなくなる。また、前記酸化還元電位が＋５００ｍＶを超える場合には、前記易分解性有機物を酸化分解する微生物の活性が低下し、十分に分解することができなくなる虞がある。
【００１２】
本発明の土壌改良材の施用方法において、前記土壌を前記酸化状態に維持する期間は、前記易分解性有機物を十分に分解することができればよく、該土壌に植物を播種又は移植する前であってもよく、該土壌に植物を播種又は移植した後であってもよい。本発明の土壌改良材は、前記土壌に植物を播種又は移植する前では元肥として施用され、該土壌に植物を播種又は移植した後では、追肥として施用される。
【００１３】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記糖化残渣は、８〜４０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１５０ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することが好ましい。前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比が８未満かつ生物化学的酸素要求量が３０ｍｇ／ｇ未満であるときには、土壌に施用しても、該土壌を十分に改良することができないことがある。また、前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比が４０を超えかつ生物化学的酸素要求量が１５０ｍｇ／ｇを超えると、土壌を酸化条件に保つ期間の有効積算温度が２０〜１５００℃日を満たしていても超えても該糖化残渣に含まれる前記易分解性有機物が十分に分解されないことがある。
【００１４】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスからなる基質は、前記糖化酵素により８０％以上の糖化率となるように糖化処理されていることが好ましい。
このようにすることにより、前記糖化残渣のＣ／Ｎ比と生物化学的酸素要求量とを前記範囲とすることができる。
【００１５】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記蒸留残液は、２〜２０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１００ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することが好ましい。前記蒸留残液は、Ｃ／Ｎ比が２未満かつ生物化学的酸素要求量が３０ｍｇ／ｇ未満であるときには、土壌に施用しても、該土壌を十分に改良することができないことがある。また、前記蒸留残液は、Ｃ／Ｎ比が２０を超えかつ生物化学的酸素要求量が１００ｍｇ／ｇを超えると、土壌を酸化条件に保つ期間の有効積算温度が２０〜１５００℃日を満たしていても該蒸留残液に含まれる前記易分解性有機物が十分に分解されないことがある。
【００１６】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記発酵溶液は、前記糖化溶液中の糖のアルコールへの変換率が７０％以上となるように発酵されていることが好ましい。このようにすることにより、前記蒸留残液のＣ／Ｎ比と生物化学的酸素要求量とを前記範囲とすることができる。
【００１７】
また、本発明の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスとしては、例えば、リグノセルロース系バイオマスを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の土壌改良材の施用方法を示すフローチャート。
【図２】本発明の実施例１及び比較例１におけるイネの栽培方法を示すフローチャート。
【図３】本発明の実施例１及び比較例１におけるイネの生育状態（葉齢）を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例１及び比較例１におけるイネの生育状態（草丈）を示すグラフ。
【図５】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるイネの栽培方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるイネの生育状態（葉齢）を示すグラフ。
【図７】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるイネの生育状態（草丈）を示すグラフ。
【図８】本発明の実施例２，３及び比較例２におけるメタンガス発生量を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２０】
本実施形態の土壌改良材は、リグノセルロース系バイオマスを基質とし、該基質を糖化、発酵させてエタノールを製造する過程で得られる糖化残渣又は、蒸留残液からなる。そこで、次に、リグノセルロース系バイオマスを基質とするエタノールの製造方法について説明する。
【００２１】
前記エタノールの製造方法では、まず、リグノセルロース系バイオマスからなる基質としての稲藁と、アンモニア水とを攪拌し、基質混合物を得る。得られた基質混合物は、貯留槽内で所定時間貯留されることにより、加熱することなく前記稲藁からリグニンを解離し、又は該稲藁を膨潤させることにより、糖化前処理物を得る。
【００２２】
尚、本願において、解離とは、リグノセルロース系バイオマスのセルロース又はヘミセルロースに結合しているリグニンの結合部位のうち、少なくとも一部の結合を切断することをいう。また、膨潤とは、液体の浸入により結晶性セルロースを構成するセルロース又はヘミセルロースに空隙が生じ、又は、セルロース繊維の内部に空隙が生じて膨張することをいう。
【００２３】
前記糖化前処理物はアンモニア水を含有しているので、次にアンモニアを分離することにより、アンモニア分離糖化前処理物とされる。前記アンモニア分離糖化前処理物は、糖化酵素と混合され、所定時間保持されることにより、前記基質としての稲藁に含まれるセルロース、ヘミセルロース等が糖化された糖化溶液が得られる。前記基質としての稲藁は、前記糖化酵素により８０％以上の糖化率となるように糖化処理されている。前記糖化溶液は、未糖化の前記稲藁、前記糖化酵素等を糖化残渣として含んでいるので、次に、固液分離により前記糖化残渣が分離される。
【００２４】
次に、前記糖化残渣が分離された前記糖化溶液に、酵母等の発酵菌を混合し、所定時間保持する。この結果、前記糖化溶液に含まれる糖が前記酵母等の発酵菌によりエタノール発酵し、エタノールを含む発酵溶液が得られる。前記発酵溶液は、前記糖化溶液中の糖のアルコールへの変換率が７０％以上となるように発酵されている。アルコールへの変化率は、前記発酵菌の種類によって変化する。
【００２５】
次に、前記発酵溶液を蒸留することにより、前記エタノールを分離すると共に、該発酵溶液の蒸留後に残された蒸留残液を回収する。
【００２６】
そして、前記糖化溶液から分離された糖化残渣又は、前記発酵溶液の蒸留後に回収された蒸留残液を本実施形態の土壌改良材として使用する。
【００２７】
ここで、前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比が８〜４０の範囲にあると共に、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が３０〜１５０ｍｇ／ｇの範囲にある。また、前記蒸留残液は、Ｃ／Ｎ比が２〜２０の範囲にあると共に、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が３０〜１００ｍｇ／ｇの範囲にある。
【００２８】
次に、本実施形態の土壌改良材の施用方法について、図１に基づいて説明する。
【００２９】
図１に示すように、土壌改良材としての前記糖化残渣又は前記蒸留残液は、前季の収穫後、次季の播種又は移植までの間に土壌に施用するか、次季の播種又は移植後に土壌に施用する。または、前期収穫後、次期の播種又は移植間での間に元肥として土壌に施用し、さらに次期の播種又は移植後に追肥として土壌に施用するようにしてもよい。
【００３０】
本実施形態の土壌改良材は、前記いずれの場合にも、施用後、２０〜１５００℃日の範囲の有効積算温度の間、土壌を酸化状態に維持する。尚、本実施形態では有効積算温度の基準温度を５℃に設定している。この場合、５℃より低温では、土壌改良材の腐敗が進行し難くなるので、意味がないと考えられる。
【００３１】
本実施形態の土壌改良材を元肥として施用する場合、前記有効積算温度が１５００℃日となるのは、低温期に前記易分解性有機物を十分に分解する期間に相当する。前記低温期は、例えば、前季の植物の生育が終了した後、農作物であればその収穫後に、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を施用する場合である。
【００３２】
また、本実施形態の土壌改良材を元肥として施用する場合、前記有効積算温度が２０℃日となるのは、高温期に前記易分解性有機物を十分に分解する期間に相当する。前記高温期は、例えば、次季の植物の播種又は移植の直前に、前記糖化残渣又は前記蒸留残液を施用する場合である。
【００３３】
一方、本実施形態の土壌改良材を追肥として施用する場合には、前記糖化残渣又は前記蒸留残液に含まれる易分解性有機物が腐敗したり、メタンガスの発生源となることなく酸化分解されればよく、有効積算温度は２０〜１５００℃日の範囲であればよい。
【００３４】
前記酸化状態は、具体的には、土壌の酸化還元電位を±０〜＋５００ｍＶの範囲に維持することを意味する。前記土壌を前記酸化状態に維持するためには、例えば、灌水により土壌が水で飽和するようにしてもよく、水田であれば乾田状態にしてもよい。
【００３５】
この結果、本実施形態の土壌改良材の施用方法によれば、前記糖化残渣又は前記蒸留残液に含まれる糖、酵素、菌体等の易分解性有機物を土壌中で酸化分解することができ、腐敗やメタンガスの発生を防止することができる。従って、土壌中で酸素分が欠乏することがなく、農作物等の植物の生育を阻害することなく、土壌の肥効性等を改良することができる。
【００３６】
次に、本発明の実施例及び比較例を示す。
【実施例】
【００３７】
〔実施例１〕
本実施例では、図２（ａ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁を基質とするエタノール製造過程で得られた糖化残渣１０．３ｇ及び蒸留残液２２．６ｇからなる土壌改良材３２．９ｇを該ポット内の土壌に施用し、培土を調製した。本実施例の土壌改良材において、前記糖化残渣はＣ／Ｎ比１９．３、ＢＯＤ１４０ｍｇ／ｇであり、前記蒸留残液はＣ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇである。
【００３８】
次に、前記培土調製を基準としてその後１日目に催芽籾を前記ポット内の土壌に播種した。その後、前記培土調製から１９日目まで、前記ポット内の土壌を乾田状態とし、有効積算温度３４２℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１５０〜＋２８０ｍVの範囲であった。
【００３９】
そして、１９日目に、土壌の腐敗臭の有無と、イネの生育状態を観察した。本実施例では、前記ポット内の土壌に腐敗臭はなく、イネの生育は順調であった。イネの生育状態として、葉齢と草丈との観察結果を図３及び図４に示す。
〔比較例１〕
本比較例では、図２（ｂ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した。また別途、育苗培土として苗床を調製し、苗床調製を基準としてその後１日目に催芽籾を前記苗床に播種し、イネの苗を生育させた。
【００４０】
次に、前記ポットに土壌充填後１２日目に該ポットの土壌に湛水して代掻きすると共に、実施例１で用いたものと全く同一の土壌改良材３２．９ｇを該ポット内の土壌に施用した。
【００４１】
前記ポットは、湛水状態のままとし、土壌充填後１３日目に、前記苗床に生育させたイネの苗を移植した。ここで、前記ポットは湛水状態とされているので、前記ポット内の土壌は還元状態となっている。
【００４２】
そして、１９日目に、土壌の腐敗臭の有無と、イネの生育状態を観察した。本比較例では、前記ポット内の土壌に腐敗臭があり、イネの生育は遅延が認められた。イネの生育状態として、葉齢と草丈との観察結果を図３及び図４に示す。
【００４３】
図３，４から、実施例１の施用方法によれば、前記土壌改良材を施用した土壌中で該土壌改良材が腐敗することがなく、イネも順調に生育できることが明らかである。
〔実施例２〕
本実施例では、図５（ａ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁を基質とするエタノール製造過程で得られた糖化残渣１０．３ｇ及び蒸留残液５．６ｇからなる土壌改良材１５．９５ｇを該ポット内の土壌に元肥として施用し、培土を調製した。本実施例の土壌改良材において、前記糖化残渣はＣ／Ｎ比１９．３、ＢＯＤ１４０ｍｇ／ｇであり、前記蒸留残液はＣ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇである。
【００４４】
前記培土は、灌水によりポット内の土壌が水で飽和するようにして、有効積算温度１５７℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１００〜＋３００ｍＶの範囲であった。
【００４５】
次に、前記培土調製から１１日目に催芽籾を前記ポット内の土壌に播種した。尚、図５（ａ）では、前記播種を基準として「１日目」として示し、前記培土調製を「１１日前」としている。
【００４６】
次に、前記播種から４７日目まで、前記ポット内の土壌に間断灌水を行って、有効積算温度９４９℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１０６〜＋３７１ｍVの範囲であった。また、この間に、Ｃ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇの蒸留残液５．６５ｇからなる土壌改良材を前記ポット内の土壌に追肥として施用した。
【００４７】
そして、４７日目に、イネの生育状態として、葉齢と草丈とを観察すると共に、メタンガスの発生量を測定した。本実施例では、イネの生育は見かけ上順調であり、メタンガスの発生は無かった。イネの生育状態の観察結果を図６及び図７に、メタンガス発生量の測定結果を図８に示す。
〔実施例３〕
本実施例では、図５（ｂ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁を基質とするエタノール製造過程で得られた糖化残渣１０．３ｇ及び蒸留残液５．６ｇからなる土壌改良材１５．９５ｇを該ポット内の土壌に元肥として施用し、培土を調製した。本実施例の土壌改良材において、前記糖化残渣はＣ／Ｎ比１９．３、ＢＯＤ１４０ｍｇ／ｇであり、前記蒸留残液はＣ／Ｎ比７．１、ＢＯＤ８６．５ｍｇ／ｇである。
【００４８】
前記培土は、灌水によりポット内の土壌が水で飽和するようにして、有効積算温度５０９℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、＋１００〜＋４８０ｍＶの範囲であった。
【００４９】
また別途、育苗培土として苗床を調製し、その後１日目に催芽籾を前記苗床に播種し、イネの苗を生育させた。尚、図５（ｂ）では、前記播種を基準として「１日目」として示し、前記培土調製を「１１日前」としている。
【００５０】
次に、前記播種後１９日目に該ポットの土壌に湛水して代掻きした。そして、前記播種後２０日目に、前記苗床に生育させたイネの苗を、前記ポットの土壌に移植した。
【００５１】
次に、前記播種から４７日目まで、前記ポット内の土壌を湛水状態とした。ここで、前記ポットは湛水状態とされているので、前記ポット内の土壌は還元状態となっている。また、この間に前記蒸留残液５．６５ｇからなる土壌改良材を前記ポット内の土壌に追肥として施用した。
【００５２】
そして、４７日目に、イネの生育状態として、葉齢と草丈とを観察すると共に、メタンガスの発生量を測定した。本実施例では、イネの生育は見かけ上順調であり、メタンガスの発生は少量であった。イネの生育状態の観察結果を図６及び図７に、メタンガス発生量の測定結果を図８に示す。
〔比較例３〕
本比較例では、図５（ｃ）に示すように、まずポットに土壌３．５ｋｇを充填した後、稲藁７．２ｇを該ポット内の土壌に施用し、培土を調製した。
【００５３】
前記培土は、灌水によりポット内の土壌が水で飽和するようにして、有効積算温度５０９℃日の間、酸化状態に維持した。このとき、前記ポット内の土壌の酸化還元電位は、実施例３の場合と同一の範囲であった。
【００５４】
また別途、育苗培土として苗床を調製し、その後１日目に催芽籾を前記苗床に播種し、イネの苗を生育させた。尚、図５（ｃ）では、前記培土調製を「１１日前」、前記播種を「１日目」として示している。
【００５５】
次に、前記播種後１９日目に該ポットの土壌に湛水して代掻きし、化成肥料を施肥した。そして、前記播種後２０日目に、前記苗床に生育させたイネの苗を、前記ポットの土壌に移植した。
【００５６】
次に、前記播種後４７日目まで、前記ポット内の土壌を湛水状態とした。ここで、前記ポットは湛水状態とされているので、前記ポット内の土壌は還元状態となっている。
【００５７】
そして、４７日目に、イネの生育状態として、葉齢と草丈とを観察すると共に、メタンガスの発生量を測定した。本実施例では、イネの生育は見かけ上順調であるが、メタンガスの発生は多量であった。イネの生育状態の観察結果を図６及び図７に、メタンガス発生量の測定結果を図８に示す。
【００５８】
図６〜８から、実施例２，３の施用方法によれば、前記土壌改良材を施用した土壌中でメタンガスの発生を抑制することができることが明らかである。
〔実施例４〕
本実施例では、まず、５０ｍｌのチューブに水田の土壌３０ｇを充填し、３０℃のインキュベータ中に保持した。次に、１日後に、糖化残渣０．５ｇ及び水２．５ｍｌを加えよく攪拌した。前記糖化残渣は、Ｃ／Ｎ比１０．４、ＢＯＤ１２０ｍｇ／ｇである。
【００５９】
次に、さらに４日後に水２５ｍｌを加えよく攪拌した。この操作は代掻きに相当する。次に、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブをインキュベータに３０℃で９６時間（４日間）保持して培養した。前記培養の間、前記土壌は酸化状態に維持されている。このとき、有効積算温度は１００℃日である。
【００６０】
前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔実施例５〕
本実施例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で１９時間保持して培養した以外は実施例４と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は２０℃日である。
【００６１】
本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔比較例４〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で８時間保持して培養した以外は実施例４と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は８．３℃日である。
【００６２】
本比較例では、泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
〔比較例５〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを全く培養しなかった以外は実施例４と全く同一にして、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は０℃日である。
【００６３】
本比較例では、甚だしい泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
〔実施例６〕
本実施例では、前記糖化残渣に代えて、蒸留残液１．１ｍｌ及び水１．５ｍｌを用いた以外は、実施例４と全く同一にして、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で９６時間（４日間）保持して培養した。前記残留残液は、Ｃ／Ｎ比５６、ＢＯＤ１０．３ｍｇ／ｇである。
【００６４】
次に、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は１００℃日である。
【００６５】
本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔実施例７〕
本実施例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で１９時間保持して培養した以外は実施例６と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は２０℃日である。
【００６６】
本実施例では、泡立ちと腐敗臭とは、いずれも認められなかった。結果を表１に示す。
〔比較例６〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを温室中に３０℃で８時間保持して培養した以外は実施例６と全く同一にして、前記培養後、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は８．３℃日である。
【００６７】
本比較例では、泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
〔比較例７〕
本比較例では、前記代掻きに相当する操作を行ったチューブを全く培養しなかった以外は実施例６と全く同一にして、土壌の泡立ち、腐敗臭の有無を評価した。このとき、有効積算温度は０℃日である。
【００６８】
本比較例では、甚だしい泡立ちと腐敗臭とが認められた。結果を表１に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１から、有効積算温度２０℃日以上の間、土壌を酸化状態に維持することにより、泡立ち、腐敗臭が認められず、糖化残渣又は蒸留残液に含まれる易分解性有機物を十分に分解させることができることが明らかである。一方、土壌を酸化状態に維持する有効積算温度が２０℃日未満では、泡立ち、腐敗臭が認められ、前記易分解性有機物が腐敗することが明らかである。
【符号の説明】
【００７１】
符号なし。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
請求項１記載の土壌改良材の施用方法において、前記酸化状態は、前記土壌を±０〜＋５００ｍＶの範囲の酸化還元電位に維持することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の土壌改良材の施用方法において、前記土壌改良材は、土壌に植物を播種又は移植する前又は後に、該土壌に施用することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の土壌改良材の施用方法において、前記糖化残渣は、８〜４０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１５０ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項５】
請求項４記載の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスからなる基質は前記糖化酵素により、８０％以上の糖化率となるように糖化処理されていることを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の土壌改良材の施用方法において、前記蒸留残液は、２〜２０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１００ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項７】
請求項６記載の土壌改良材の施用方法において、前記発酵溶液は、前記糖化溶液中の糖のアルコールへの変換率が７０％以上となるように発酵されていることを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスは、リグノセルロース系バイオマスであることを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項１】
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。
【請求項２】
請求項１記載の土壌改良材の施用方法において、前記酸化状態は、前記土壌を±０〜＋５００ｍＶの範囲の酸化還元電位に維持することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の土壌改良材の施用方法において、前記土壌改良材は、土壌に植物を播種又は移植する前又は後に、該土壌に施用することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の土壌改良材の施用方法において、前記糖化残渣は、８〜４０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１５０ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項５】
請求項４記載の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスからなる基質は前記糖化酵素により、８０％以上の糖化率となるように糖化処理されていることを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の土壌改良材の施用方法において、前記蒸留残液は、２〜２０の範囲のＣ／Ｎ比と、３０〜１００ｍｇ／ｇの範囲の生物化学的酸素要求量とを有することを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項７】
請求項６記載の土壌改良材の施用方法において、前記発酵溶液は、前記糖化溶液中の糖のアルコールへの変換率が７０％以上となるように発酵されていることを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の土壌改良材の施用方法において、前記バイオマスは、リグノセルロース系バイオマスであることを特徴とする土壌改良材の施用方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５７２９９（Ｐ２０１２−１５７２９９Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９８７８（Ｐ２０１１−１９８７８）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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