JP6967504B2 - Fertilizer and cultivated plant production method - Google Patents
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- Fertilizers (AREA)
Description
本発明は、肥料および栽培植物の生産方法に関する。詳しく述べると、本発明は、植物、特に単子葉植物の成長を促進し、その種子ないし果実、代表的には米、麦、トウモロコシ等の穀物の収量を増大させる肥料およびこれを用いた栽培植物の生産方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing fertilizers and cultivated plants. More specifically, the present invention is a fertilizer that promotes the growth of plants, especially monocotyledonous plants, and increases the yield of seeds or fruits thereof, typically grains such as rice, wheat and corn, and cultivated plants using the same. It is about the production method of.
ケイ素は、植物にとって必須要素ではないものの、単子葉植物、とりわけイネ科植物においては重要な成分である。植物におけるケイ素の主な効能・効果としては、例えば、倒伏防止、マンガンの過剰症の軽減、いもち病やうどんこ病の発生抑制等の病虫害の軽減などが挙げられる。ケイ素が植物にもたらすこれらの病虫害抵抗性は、植物体内に沈積したシリカが病原菌に対して物理的な障壁を築くだけではなく、植物体内のケイ素が感染部位の抵抗性を誘導する作用を持つことが見出され、この病虫害抵抗性には水溶性ケイ素が重要な働きをしていることが報告されている(例えば、非特許文献1、2参照)。
Although silicon is not an essential element for plants, it is an important component in monocotyledonous plants, especially grasses. The main indications and effects of silicon in plants include, for example, prevention of lodging, reduction of excess manganese, and reduction of pests and diseases such as suppression of blast and powdery mildew. The resistance to these pests that silicon brings to plants is that not only the silica deposited in the plant builds a physical barrier against pathogens, but also the silicon in the plant induces resistance to the infected site. It has been reported that water-soluble silicon plays an important role in this pest resistance (see, for example, Non-Patent
元来、土壌中には多量のケイ素が含まれているが、それらは植物にとって吸収し難い難溶性のケイ酸アルミニウム等の形態で存在しており、植物の育成に効率よく利用されているとは言い難い。 Originally, soil contains a large amount of silicon, but they exist in the form of sparingly soluble aluminum silicate, which is difficult for plants to absorb, and are said to be efficiently used for plant growth. Is hard to say.
このような観点から、従来、イネの水田耕作においては、ケイ素含有肥料を施肥することが行われているが、一般的に使用されているケイ素含有肥料のうち大部分の種類は、そのケイ素源として鉄や各種金属を精錬する際に得られるスラグ(鉱滓)を用いたものであり、一般的な土壌のpH5〜7程度の条件下においては、ケイ酸としての溶出量が極端に低下し、ケイ酸分の供給源としては効率が良いものとは言えないものであった。 From this point of view, silicon-containing fertilizers have been applied to rice paddy fields in the past, but most of the commonly used silicon-containing fertilizers are the silicon source. It uses slag (mineral slag) obtained when refining iron and various metals, and under the conditions of general soil pH of about 5 to 7, the amount of silicic acid eluted is extremely reduced. It was not an efficient source of silicic acid.
さらに、特許文献1においては、結晶質であるスラグ、特にダイカルシウムシリケート(2CaO・SiO2)の鉱物相を含むものがpH5〜7程度の条件下においても高いケイ酸溶出性を有することから、施肥効果に改善が見られることが示されているが、同じスラグ系のものを用いたものの中での向上という程度のものであって、未だ十分なものとは言えないものであった。なお、この特許文献1におけるスラグの組成としては、主成分がCaO、SiO2、MgO、Al2O3からなり、CaOを40〜60質量%、SiO2を25〜40質量%、MgOを5〜15質量%、Al2O3を0〜5質量%含み、かつCaO/SiO2質量比が1.4〜2.0であるものが示されている。
Further, in
また、植物へのケイ素の吸収を容易にするべく、ケイ素含有化合物を液体肥料化する試みも従来なされており、例えば、特許文献2においては、作物が最も吸収しやすいとされるオルトケイ酸(正ケイ酸)H4SiO4(Si(OH)4)を得る上で、酸性条件下水溶液中で正ケイ酸アルキル(テトラアルコキシシラン)を加水分解して液体肥料を製造することが提案されている。しかしながら、テトラアルコキシシランのような純化学的原料を用いて合成により得られる肥料は、その添加量がわずかであるとしても価格的に高価なものとなることが予測でき、かつ原料の引火性、刺激性等の問題もある。このため商業化の面では疑問の残るものである。さらに、液体肥料は即効性の面では優れたものであるが、一般にオルトケイ酸は速やかに脱水縮合しシリカになるため安定した単体として保持する困難であることが周知であって、溶液として散布後において有効成分のゲル化が生じないかも疑問の残るところであった。
Further, in order to facilitate the absorption of silicon into plants, attempts have been made to convert a silicon-containing compound into a liquid fertilizer. For example, in
なお、上記した非特許文献2においては、イネの健全の生育と安定な多収には多量のケイ素の集積が必要であること、通常植物は、ケイ素を、pH9以下で電荷を持たない中性分子としてのケイ酸(オルトケイ酸)の形で根から吸収し地上部へ輸送し、地上部においてケイ酸が蒸散によってしだいに濃縮され重合してシリカとして沈積されること、またこのような吸収は、ケイ酸を細胞外から細胞内へ輸送するケイ酸内向きトランスポータLsi1蛋白質と、細胞内から細胞外へ輸送するケイ酸外向きトランスポータLsi2蛋白質の協同作業によってケイ酸を効率よく輸送しているものとの考えが示されている。しかし、十分なケイ酸を与え続けた場合にはLsi1およびLsi2の発現が顕著に抑制されることも報告されている。このため、同文献において示されるケイ素の集積という機構は、これが仮に正しいものであるとしても、イネの生育と多収においてその一因となり得る程度のもので、絶対的なものではないと考えられた。
In
このように従来、植物の成長、特に穀物の収量の増大を期待してのケイ素成分の供与に関し、多くの研究、提案がなされているが十分に満足のいくレベルに達しているところではなく、さらなる検討、改良が望まれるところであった。 In this way, many studies and proposals have been made on the provision of silicon components in anticipation of plant growth, especially increase in grain yield, but they have not reached a sufficiently satisfactory level. Further studies and improvements were desired.
従って、本発明は、上述したような従来技術における問題点を鑑み、植物、特にイネ科等の単子葉植物の成長を促進し、その種子ないし果実の収量を効果的に増大させる安定で経済的にも安価で提供可能なケイ素含有肥料およびこれを用いた栽培植物の生産方法を提供することを課題とする。 Therefore, in view of the above-mentioned problems in the prior art, the present invention promotes the growth of plants, especially monocotyledonous plants such as Gramineae, and effectively increases the yield of seeds or fruits thereof in a stable and economical manner. It is an object of the present invention to provide a silicon-containing fertilizer that can be provided at a low cost and a method for producing a cultivated plant using the fertilizer.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討、研究を重ねた結果、米、コムギ、トウモロコシといったイネ科植物の栽培において、土壌に廃ガラスを原料として焼成発泡化された資材を施肥して育成を行うと、その穀物収量が大幅に増大することを見出した。 As a result of diligent studies and research to solve the above problems, the present inventors applied fertilizer made from waste glass to the soil in the cultivation of gramineous plants such as rice, wheat, and corn. It was found that the grain yield was significantly increased when the rice was cultivated.
さらに、このように育成した植物について調べてみると、比較対照区において育成した植物と比較して、穀物収量のみならず、植物全体の質量(植物体量)も大幅に増加していることは確認されたが、一方で、植物体内ケイ素濃度は、比較対照区において育成した植物と、あまり変わりがなくむしろ減少しており、従来主張されているような穀物収量増加の上では、オルトケイ酸H4SiO4(Si(OH)4)の形でのケイ素の吸収と、植物体内での多量のケイ素の集積が必要であるという理論とは結びつかないものであることが判明した。 Furthermore, when examining the plants cultivated in this way, it is found that not only the grain yield but also the mass of the whole plant (plant mass) is significantly increased as compared with the plants cultivated in the comparative control plot. Although it was confirmed, on the other hand, the silicon concentration in the plant was not so different from that of the plant grown in the comparative control group, but rather decreased, and in terms of the increase in grain yield as previously claimed, H orthosilicate H 4 It has been found that the absorption of silicon in the form of SiO 4 (Si (OH) 4 ) is not linked to the theory that a large amount of silicon must be accumulated in the plant body.
本発明者らは、その収量増加の要因を探るべくさらに鋭意研究を進めたところ、イネの水耕栽培において、水田水中におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度に関して、上記したような資材を与えた実施区においては比較対照区と比較して大きな違いが生じていることが判明した。すなわち、イネの栽培初期においては、水中におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度は、実施区の方が比較対照区に比べてわずかに高い程度でそれ程差異はないものの、栄養生長期となると比較対照区においてはその濃度が大幅に低下しており、イネにおいてLsi遺伝子の発現が促進されていることも観察されたのに対し、実施区においては濃度が若干下がっているものの栽培初期から濃度がそれ程変わっておらず、イネにおいてLsi遺伝子の発現も抑制されていることが観察された。 As a result of further diligent research to investigate the cause of the increase in yield, the present inventors have obtained the above-mentioned materials regarding the concentration of metasilicate ion (SiO 3 2-) in paddy water in hydroponic cultivation of rice. It was found that there was a big difference in the given implementation group compared with the comparative control group. That is, in the early stage of rice cultivation, the concentration of metasilicate ion (SiO 3 2- ) in water is slightly higher in the implementation group than in the comparative control group, and there is not much difference, but in the long-term nutritional period. In the comparative group, the concentration was significantly reduced, and it was also observed that the expression of the Lsi gene was promoted in rice, whereas in the implementation group, the concentration was slightly decreased, but the concentration was increased from the initial stage of cultivation. However, it was observed that the expression of the Lsi gene was also suppressed in rice.
これらのことから、イネ科植物の栽培においてその穀物収量の増大の上では、従来非特許文献2などで言われるように、イネが、ケイ素を中性分子であるオルトケイ酸H4SiO4(Si(OH)4)の形で吸収し、植物体内での多量のケイ素の集積を行うというようなことではなく、イネがケイ素をメタケイ酸イオン(SiO3 2−)の形で取り込み、植物体が大きくなり光合成量が増えることで、穀物収量が増大するといった作用機序が重要であること、また、このような過程において、上記したように廃ガラスを原料として焼成発泡化された資材は、長期に亘って安定してケイ素をメタケイ酸イオン(SiO3 2−)の形で溶出提供でき、イネの成長、穀物の収量増加に顕著な効果を与えるものであるとの結論に達し、本発明を完成するに至ったものである。
From these facts, in terms of increasing the grain yield in the cultivation of gramineous plants, as is conventionally referred to in
すなわち、上記課題を解決する本発明は、ガラス質発泡焼成体を含有してなる肥料である。 That is, the present invention that solves the above problems is a fertilizer containing a vitreous foamed fired body.
本発明に係る肥料としては、前記ガラス質発泡焼成体が嵩密度0.3〜0.6g/cm3、吸水率30〜35%のものである態様が示される。 As the fertilizer according to the present invention, an embodiment in which the vitreous foamed fired body has a bulk density of 0.3 to 0.6 g / cm 3 and a water absorption rate of 30 to 35% is shown.
本発明に係る肥料としては、前記ガラス質発泡体が、前記ガラス質発泡体が、SiO2を65.0質量%以上含み、水に対してメタケイ酸イオン(SiO3 2−)溶出性を示すものである態様が示される。 The fertilizer according to the present invention, the glassy foam, the glassy foam, comprises SiO 2 or 65.0 mass%, indicating a metasilicate ion (SiO 3 2-) eluting in water Aspects of things are shown.
本発明に係る肥料としては、さらに、前記ガラス質発泡体が、廃ガラス粉砕原料に、炭化珪素、炭酸カルシウム、窒化アルミニウム、Al灰からなる群より選択されてなる少なくともいずれか1種の発泡剤を原料全体の0.1〜3重量%配合して焼成したものである態様が示される。 Further, as the fertilizer according to the present invention, at least one foaming agent in which the vitreous foam is selected from the group consisting of silicon carbide, calcium carbonate, aluminum nitride, and Al ash as a waste glass crushing raw material. Is blended in an amount of 0.1 to 3% by weight based on the total amount of the raw material and fired.
本発明に係る肥料としてはまた、前記ガラス質発泡焼成体が、SiO2 65.0〜75.0質量%、CaO 7.0〜15.0質量%、Na2O 10.0〜16.0質量%、K2O 0〜3.5質量%、MgO 0〜4.5質量%、Al2O3 0〜2.5質量%、C 0〜2質量%、その他の成分3質量未満を含むものである態様が示される。
As the fertilizer according to the present invention, the vitreous foam fired body contains SiO 2 65.0 to 75.0% by mass, CaO 7.0 to 15.0% by mass, and Na 2 O 10.0 to 16.0. wt%, K 2
上記課題を解決する本発明はまた、単子葉植物の土耕または水耕栽培において、植物の根の近傍位置に上記に記載した肥料を配置することを特徴とする栽培植物の生産方法である。 The present invention, which solves the above problems, is also a method for producing a cultivated plant, which comprises arranging the fertilizer described above in the vicinity of the root of the plant in soil cultivation or hydroponic cultivation of a monocotyledon.
本発明に係る栽培植物の生産方法において、前記植物が特にイネ科植物である態様が示される。 In the method for producing a cultivated plant according to the present invention, an embodiment in which the plant is a gramineous plant is shown.
上記課題を解決する本発明はまた、植物の根の近傍位置でのメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度を調整することを特徴とする栽培植物の成長の調節方法である。
The present invention solves the above problems are also methods of modulating growth of cultivated plants, which comprises adjusting the metasilicate ion (
本発明に係る栽培植物の成長の調節方法において、前記栽培植物に与える水中のメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度を20〜25mg/Lに維持する態様が示される。 In the method for regulating the growth of a cultivated plant according to the present invention, an embodiment in which the concentration of metasilicate ion (SiO 3 2 ) in water given to the cultivated plant is maintained at 20 to 25 mg / L is shown.
本発明によれば、植物の育成において、ガラス質発泡焼成体からなる肥料を植物の根元に与えるという極めて単純な作業により、植物の収量の大幅な増大を図れるものであり、特に、コメ、小麦、トウモロコシといった主要穀物のいずれに対しても有効であることから、食糧問題の解決に大きく貢献するものである。また収量を高めるための膨大な研究費と時間を要する植物の品種改良が不要であり、結果的に食糧のコスト低減にも大きく貢献する。さらに、本発明に係るガラス質発泡焼成体は、廃ガラスを原料として製造されるため、低コストでかつ省資源であり、さらにこの素材は、廃棄物法上は「土」と見なされ、法的にもまた実質的にも環境負荷がないものである。さらに本発明によれば、植物がその体内に取り込むケイ素の分子形態が明らかとされ、単子葉植物の進化の解明に、理学的に大きく貢献することが期待される。 According to the present invention, in growing a plant, a very simple operation of applying a fertilizer made of a vitreous foamed calcined body to the root of the plant can significantly increase the yield of the plant, particularly rice and wheat. Since it is effective against all major grains such as corn and corn, it greatly contributes to solving food problems. In addition, there is no need to improve plant varieties, which requires enormous research costs and time to increase yields, and as a result, it greatly contributes to food cost reduction. Further, since the vitreous foam fired body according to the present invention is manufactured from waste glass as a raw material, it is low cost and resource-saving, and further, this material is regarded as "soil" under the Waste Law, and the law There is virtually no environmental burden, either physically or substantially. Furthermore, according to the present invention, the molecular morphology of silicon taken up by plants in their bodies is clarified, and it is expected that it will contribute significantly to the elucidation of the evolution of monocotyledonous plants.
以下、本発明を実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments.
(肥料)
本発明の肥料は、ガラス質発泡焼成体を含有してなるものである。
(fertilizer)
The fertilizer of the present invention contains a vitreous foamed fired body.
前記ガラス質発泡焼成体は、代表的には、後述するように、一般に廃ガラスを原料とし、これに少量の発泡剤を加えて、ガラスの軟化点以上、一般的に750℃以上、好ましくは840〜980℃の範囲、代表的には880℃前後にて焼成することにより得られるものである。 As will be described later, the vitreous foamed fired body is typically made from waste glass, and a small amount of foaming agent is added thereto to the glass to have a softening point or higher, generally 750 ° C. or higher, preferably 750 ° C. or higher. It is obtained by firing in the range of 840 to 980 ° C, typically around 880 ° C.
このため、その組成としては、原料となる廃ガラスに入るガラスの種類によって多少変動するものの、ケイ素成分として、SiO2を65.0質量%以上含み、残部のほとんどがアルカリないしアルカリ土類金属の酸化物となることから、その焼成体相中に水可溶性メタケイ酸塩を多く含有するものとなる。従って、前記ガラス質発泡焼成体は、水に対してメタケイ酸イオン(SiO3 2−)溶出性を示すものである。特に限定されるわけではないが、具体的には例えば、水温20℃(±5℃)の純水1リットルにガラス質発泡焼成体100gを入れて3日間、静置保存した場合において、メタケイ酸イオンイオン(SiO3 2−)溶出量が、25〜50mg/L、特に、35〜45mg/L、例えば41mg/Lであり、特に好ましくは、14日間の溶出量が、50mg/L以上、特に、50〜70mg/L、例えば、56mg/Lとなる。 Therefore, although the composition varies slightly depending on the type of glass contained in the waste glass used as a raw material, it contains 65.0% by mass or more of SiO 2 as a silicon component, and most of the balance is alkaline or alkaline earth metal. Since it becomes an oxide, a large amount of water-soluble metasilicate is contained in the calcined body phase. Therefore, the vitreous foamed fired body exhibits metasilicate ion (SiO 3 2- ) elution with respect to water. Although not particularly limited, specifically, for example, when 100 g of a vitreous foamed fired body is placed in 1 liter of pure water at a water temperature of 20 ° C. (± 5 ° C.) and stored statically for 3 days, metasilicic acid is used. Ion Ion (SiO 3 2- ) elution amount is 25 to 50 mg / L, particularly 35 to 45 mg / L, for example 41 mg / L, and particularly preferably, the elution amount for 14 days is 50 mg / L or more, particularly. , 50-70 mg / L, for example, 56 mg / L.
特に、主たる廃ガラスが、ガラスびん、板ガラス、窓ガラス等のソーダ石灰ガラスであることから、これに比較的近い組成を有し、代表的には、SiO2 65.0〜75.0質量%、特に70.0〜74.0質量%、CaO 7.0〜15.0質量%、特に10.0〜13.0質量%、Na2O 10.0〜16.0質量%、特に10.0〜13.0質量%、K2O 0〜3.5質量%、特に1.0〜3.0質量%、MgO 0〜4.5質量%、特に1.0〜3.0質量%、Al2O3 0〜2.5質量%、特に1.0質量%未満、C 0〜2質量%、特に、1.5質量%未満、その他の成分3質量未満、特に2質量%未満を含むものである。その他の成分としては、特に限定されるものではないが、例えば、ホウケイ酸ガラス、結晶化ガラス等のその他のガラス由来のB2O3、Li2O3、TiO2、ZrO2などや、着色ガラス由来のFe2O3、CoOなどが挙げられる。
In particular, since the main waste glass is soda lime glass such as glass bottles, flat glass, and window glass, it has a composition relatively close to this, and typically SiO 2 65.0 to 75.0% by mass. , in particular 70.0 to 74.0 wt%, CaO 7.0-15.0 wt%, in particular 10.0 to 13.0 wt%, Na 2 O 10.0-16.0 wt%, especially 10. 0 to 13.0 wt%, K 2
また本発明の肥料に係るガラス質発泡焼成体の形状としても、特に限定されるものではなく、土耕栽培において植物の根の近傍位置となる土壌中ないし地表部位、あるいは水耕栽培において植物の根の近傍位置あるいは少なくとも植物の根への水の供給経路のいずれかに接する位置に、配することができ、十分に水分と接し得るもので有れば良いが、例えば、前記ガラス質発泡焼成体が嵩密度0.3〜0.6g/cm3、吸水率30〜35%のものであることが望ましい。このような範囲内の嵩密度であると、軽量で植物の根への負担もなく、かつ根に対する保持性も良好であり、また、吸水率がこの範囲内にあることで、より効率よく水と接触して所定のメタケイ酸イオン(SiO3 2−)の溶出を安定して良好な量においてもたらすことが可能である。また、平均粒径としても特に限定されるものではないが、例えば、平均粒径10〜60mm程度のものが好ましく用いられる。 Further, the shape of the vitreous foam fired body according to the fertilizer of the present invention is not particularly limited, and the plant is in the soil or on the surface of the ground near the root of the plant in soil cultivation, or in hydroculture. It suffices if it can be placed in the vicinity of the roots or at least in a position in contact with either of the water supply paths to the roots of the plant and sufficiently in contact with water. It is desirable that the body has a bulk density of 0.3 to 0.6 g / cm 3 and a water absorption rate of 30 to 35%. If the bulk density is within such a range, it is lightweight, does not burden the roots of the plant, has good retention to the roots, and the water absorption rate is within this range, so that water is more efficiently used. It is possible to stably bring about the elution of a predetermined metasilicate ion (SiO 3 2-) in a good amount in contact with. The average particle size is not particularly limited, but for example, an average particle size of about 10 to 60 mm is preferably used.
なお、本明細書において、嵩密度は、アルキメデス法により測定したものである。また、吸水率は、先ず、測定する試料の乾燥状態での重量W0 を測定し、次に水中に試料を沈めた状態で5分保持し、取り出した後、表面を湿った布で拭き、重量W1 を測定し、(W1−W0)/W0×100の式から算出して求めた。さらに、平均粒子径は、JIS M−8511に準じた空気透過法による比表面積の測定結果から計算した値である。 In this specification, the bulk density is measured by the Archimedes method. As for the water absorption rate, first, the weight W 0 of the sample to be measured in a dry state is measured, then the sample is held in a state of being submerged in water for 5 minutes, taken out, and then the surface is wiped with a damp cloth. The weight W 1 was measured and calculated from the formula (W 1 − W 0 ) / W 0 × 100. Further, the average particle size is a value calculated from the measurement result of the specific surface area by the air permeation method according to JIS M-8511.
本発明の肥料として用いられるガラス質発泡体の製造法としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下のようにして製造され得る。 The method for producing the vitreous foam used as the fertilizer of the present invention is not particularly limited, but can be produced, for example, as follows.
ガラス原料は、各種の廃ガラスである。例えば、廃棄されたガラスびん、板ガラス、窓ガラス、テレビやパソコンの前面ガラスパネル、ガラス製品工場からのスクラップなどである。これらの廃材は、ガラス質として見た場合、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、ほうけい酸塩ガラス、結晶ガラスなどが含まれているが、このような廃ガラスのうち、ソーダ石灰ガラスを用いた、ガラスびん、板ガラス、窓ガラスの廃材が、主要なものであり回収も容易であり、大量に利用可能であるため有利である。 The raw materials for glass are various types of waste glass. For example, discarded glass bottles, flat glass, windowpanes, front glass panels for televisions and personal computers, scrap from glassware factories, and so on. When viewed as vitreous, these waste materials include soda lime glass, borosilicate glass, borosilicate glass, crystalline glass, etc. Among such waste glass, soda lime glass was used. , Glass bottles, flat glass, and window glass waste materials are the main ones, are easy to recover, and are advantageous because they can be used in large quantities.
このような廃ガラスを粉砕し、これに発泡剤を加えて、ガラスの融点以上、好ましくは880℃にて焼成することにより得られるものである。発泡剤としては、炭化珪素(SiC)、炭酸カルシウム(CaCO3)、窒化アルミニウム(AlN)、Al灰等が用いられ得るが、このうちSiCが好ましく、その添加量としては、原料全体の0.1〜3重量%程度とすることが適当である。 It is obtained by crushing such waste glass, adding a foaming agent to it, and firing it at a temperature equal to or higher than the melting point of the glass, preferably 880 ° C. As the foaming agent, silicon carbide (SiC), calcium carbonate (CaCO 3 ), aluminum nitride (AlN), Al ash and the like can be used, but among them, SiC is preferable, and the addition amount thereof is 0. It is appropriate to set it to about 1 to 3% by weight.
さらに具体的にその製法を、好ましい一例を挙げて説明すると、まず廃ガラス原料を市販のガラス破砕機、例えばハンマーミルなどの衝撃型破砕機を用いて粉砕し、粉砕物を篩分けし得られる0.21mm以上2.38mm以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉96%以上と0.21mm未満の粒度分布を有する微粉ガラス粉4%以下の配合ガラス粉を原料とする。粗粉砕ガラス粉の粒度分布の内訳は、種々変えることができるが、平均粒径としては、約0.5mm又はそれ以上のものを使用することが好ましい。 More specifically, the production method will be described with a preferred example. First, the waste glass raw material can be crushed using a commercially available glass crusher, for example, an impact type crusher such as a hammer mill, and the crushed product can be sieved. The raw material is a blended glass powder of 96% or more of coarsely pulverized glass powder having a particle size distribution of 0.21 mm or more and 2.38 mm or less and 4% or less of fine crushed glass powder having a particle size distribution of less than 0.21 mm. The breakdown of the particle size distribution of the coarsely pulverized glass powder can be variously changed, but it is preferable to use an average particle size of about 0.5 mm or more.
粗粉砕ガラス粉の粒度が2.38mmを超える粗粒は再び粉砕し、上記の粒度分布の範囲内の粗粉砕ガラス粉と微粉砕ガラス粉とに篩分けして使用する。粗粉砕ガラス粉の粒度分布の上限を2.38mmの粒度とする理由は、2.38mmを超える粒径のものを原料として用いると、製品中にそのまゝの状態として残存し易く、均一な発泡組織が得られないからである。 Coarse grains having a particle size of more than 2.38 mm of the coarsely crushed glass powder are crushed again and used by sieving into coarsely crushed glass powder and finely crushed glass powder within the above particle size distribution range. The reason why the upper limit of the particle size distribution of the coarsely pulverized glass powder is 2.38 mm is that if a particle size exceeding 2.38 mm is used as a raw material, it easily remains in the product as it is and is uniform. This is because a foamed structure cannot be obtained.
このように、0.21mm以上の粗粉砕ガラス粉が配合ガラス粉の大部分を占めるので、ガラス廃材を粗粉砕できる比較的安価な粉砕機を使用して安価に粉砕原料を得ることができ、全てを0.2mm以下に微粉砕するボールミルやレイノルズミルなどのような高価な微粉砕機を使用する必要がない。 As described above, since the coarsely pulverized glass powder having a size of 0.21 mm or more occupies most of the compounded glass powder, it is possible to obtain the pulverized raw material at low cost by using a relatively inexpensive pulverizer capable of coarsely pulverizing the glass waste material. It is not necessary to use an expensive pulverizer such as a ball mill or a Reynolds mill that pulverizes everything to 0.2 mm or less.
なお、廃ガラス原料からは、予め、出来る限りこれらに混在している陶器片、磁器片、金属、土、砂、砂利などの無機系不燃物やプラスチック、紙、木片などの夾触物を除去することが望まれるが、本発明の肥料に係るガラス質発泡体を製造するに差支えない限り、極めて少量であるならば、混ざっていても差支えない。 In addition, from the waste glass raw material, remove as much as possible the ceramic pieces, porcelain pieces, metal, soil, sand, gravel and other inorganic incombustibles and plastics, paper, wood pieces and other debris mixed in these pieces. However, as long as it does not interfere with the production of the vitreous foam according to the fertilizer of the present invention, it does not matter if it is mixed as long as it is in an extremely small amount.
上記したように、該粗粉砕ガラス粉に少量の微粉砕ガラス粉を配合したガラス質配合粉を調製するのは、例えば、粒径0.21mm未満の該微粉砕ガラス粉を全く混ぜないで粒径2mm以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉のみを原料とし加熱焼成すると、加熱前の常温では互いに接触する粗粒子で囲まれ形成される空隙は、粗粉粒の焼結性が悪いため、500〜600℃の焼結温度ではまだ粗粒子相互は焼結が充分に行われないので閉塞孔とならず、この間粗粒子から発生するガスは外部に抜ける。その後、700℃の焼結温度でやっと粗粒子間の焼結が充分に行われて該空隙は閉塞し、独立気孔が生成するが、その大きさは極めて小さい。さらに700℃以上の焼成昇温時では既に独立気孔内のガスが少量のため、その気孔は大きくならず、小さいままであり、大きな独立気孔が得られない。これに対し、2mm程度の粗粒ガラス粉間に0.2mm以下の微粒砕ガラス粉が介在した状態で加熱焼成を行うと、加熱前の常温では、該粗粒子間に微粒子が介在した状態で形成される比較的大きい空隙は、500〜600℃の焼結温度で微粒子は焼結し易いので、その微粒子と接触している各粗粒子とは、この500〜600℃の低い焼結温度でも互いに焼結し、該空隙は閉塞され、包囲壁をつくり、その内部にこれら粒子から発生するガスを閉じ込めた大きな独立気孔を生成する。さらに高温の700℃の焼結でさらに軟化焼結が進行し、粗粒は融合し、該独立気孔の周囲を囲む良好な融合壁となり、これにより独立気孔は被包されると共に大きな口径を維持する。さらに700℃以上に昇温すれば、独立気孔内のガスは膨脹し、従って、独立気孔が膨脹し、極めて軽量でかつ吸水性の小さい泡ガラス体が得られる。 As described above, the vitreous compounding powder in which a small amount of finely pulverized glass powder is mixed with the coarsely pulverized glass powder is prepared, for example, without mixing the finely pulverized glass powder having a particle size of less than 0.21 mm at all. When only coarsely crushed glass powder having a particle size distribution of 2 mm or less is used as a raw material and fired by heating, the voids formed by being surrounded by coarse particles that come into contact with each other at room temperature before heating have poor sintering properties. At a sintering temperature of 500 to 600 ° C., the coarse particles are not sufficiently sintered with each other, so that they do not form closed holes, and the gas generated from the coarse particles escapes to the outside during this period. After that, at a sintering temperature of 700 ° C., the coarse particles are finally sufficiently sintered, the voids are closed, and independent pores are formed, but the size thereof is extremely small. Further, when the temperature is raised by firing at 700 ° C. or higher, since the amount of gas in the independent pores is already small, the pores do not become large and remain small, and large independent pores cannot be obtained. On the other hand, when heating and firing is performed with finely crushed glass powder of 0.2 mm or less interposed between coarse particle glass powders of about 2 mm, at room temperature before heating, fine particles are interposed between the coarse particles. Since the relatively large voids formed are easy to sinter fine particles at a sintering temperature of 500 to 600 ° C., each coarse particle in contact with the fine particles can be used even at this low sintering temperature of 500 to 600 ° C. Sintering with each other, the voids are closed, creating a surrounding wall and creating large independent pores within which the gas generated from these particles is trapped. Further softening sintering proceeds at a higher temperature of 700 ° C., and the coarse particles are fused to form a good fusion wall surrounding the independent pores, whereby the independent pores are encapsulated and the large diameter is maintained. do. When the temperature is further raised to 700 ° C. or higher, the gas in the independent pores expands, and therefore the independent pores expand, resulting in an extremely lightweight foam glass body having low water absorption.
前記のように配合したガラス質混合粉に、これに対し0.1〜3重量%の炭化珪素を添加、混合した混合粉を調製し、これをガラスの軟化点以上に、上記の焼成温度500℃以上に加熱し、上記のように昇温し、少なくとも700℃以上で焼成昇温した後、急冷又は徐冷により冷却することにより、強靭なガラス質壁で覆われた大きな独立気泡を無数に有する嵩比重0.3〜0.6g/cm3、特に0.4〜0.5g/cm3、吸水率30〜35%のガラス質発泡体が得られる。炭化珪素は通常、コークスと酸化珪素が主体である珪砂から製造されるが、本目的に使用される炭化珪素は必ずしも充分に精製されていなくてもよい。例えば、純度が85%程度のものとか、製造中、微粉末としてバッグフィルターなどで回収されるものでもよい。炭化珪素の添加量を配合ガラス粉に対し0.1〜3重量%に限定する理由は、その添加量が0.1重量%未満であると、嵩比重が0.3〜0.6g/cm3と充分な軽量特性をもつ製品をつくることが困難となる。一方、その添加量が3重量%を超えても充分な軽量特性をもつ製品をつくることができるが、製品単価が高価となり好ましくない。また、該配合ガラス粉とそのガラスの軟化点以上に加熱焼成するのであるが、この軟化点は夫々のガラス原料の種類によって異なる。ソーダ石灰ガラスの場合には750℃以上が一般であり、特に好ましい温度域は840〜980℃の範囲である。例えば900℃まで昇温させるに要する時間は、その被処理物層の厚さにもよるが、厚さが10mmであれば10分、20mmであれば20分程度とすることが好ましい。また最高温度に達した後の高温保持時間は、最高温度が低ければ保持時間を長く、逆に最高温度が高ければ保持時間を短くするようにする。例えば、その保持時間は一般に30〜0分の範囲である。ここで0分とは、最高温度に達したら直ちに冷却することを意味する。30分以上の長い保持時間は製造コストの観点から好ましくない。尚、配合ガラス粉に水分が多量に含まれている場合には、200℃付近で完全に水分を蒸発してから、上記の昇温を行うべきである。 To the vitreous mixed powder blended as described above, 0.1 to 3% by weight of silicon carbide was added thereto to prepare a mixed powder, which was above the softening point of the glass and the above firing temperature was 500. By heating to ℃ or higher, raising the temperature as described above, firing and raising the temperature to at least 700 ℃ or higher, and then cooling by quenching or slow cooling, innumerable large closed cells covered with a tough vitreous wall can be created. A vitreous foam having a bulk specific gravity of 0.3 to 0.6 g / cm 3 , particularly 0.4 to 0.5 g / cm 3 , and a water absorption rate of 30 to 35% can be obtained. Silicon carbide is usually produced from silica sand mainly composed of coke and silicon oxide, but the silicon carbide used for this purpose does not necessarily have to be sufficiently refined. For example, it may have a purity of about 85%, or it may be recovered as a fine powder by a bag filter or the like during production. The reason for limiting the addition amount of silicon carbide to 0.1 to 3% by weight based on the compounded glass powder is that when the addition amount is less than 0.1% by weight, the bulk specific gravity is 0.3 to 0.6 g / cm. It becomes difficult to make a product with sufficient lightweight characteristics as 3. On the other hand, even if the addition amount exceeds 3% by weight, a product having sufficient lightweight characteristics can be produced, but the unit price of the product becomes expensive, which is not preferable. Further, the compounded glass powder and the softening point of the glass are heated and fired above the softening point, and the softening point differs depending on the type of each glass raw material. In the case of soda-lime glass, the temperature is generally 750 ° C. or higher, and a particularly preferable temperature range is the range of 840 to 980 ° C. For example, the time required to raise the temperature to 900 ° C. depends on the thickness of the object layer to be treated, but it is preferably about 10 minutes if the thickness is 10 mm and about 20 minutes if the thickness is 20 mm. As for the high temperature holding time after reaching the maximum temperature, if the maximum temperature is low, the holding time is long, and conversely, if the maximum temperature is high, the holding time is short. For example, its retention time is generally in the range of 30-0 minutes. Here, 0 minutes means cooling immediately after reaching the maximum temperature. A long holding time of 30 minutes or more is not preferable from the viewpoint of manufacturing cost. If the compounded glass powder contains a large amount of water, the temperature should be raised after the water is completely evaporated at around 200 ° C.
上記の配合ガラス粉は、所定の成形型枠に入れ加熱焼成した後徐冷すれば、レンガ、壁材などの板状の成形品とすることができるが、急冷すれば、板状成形体に亀裂を生じ不定形の塊状に壊れた無数の粒状物、例えば粒径10〜60mmの不定型塊状のガラス質発泡体として得られる。なお、一定の形状、例えば、レンガ、板状、その他、任意の形状を有する成型品を作る場合は、例えば、上記の高温保持時間後、200℃まで徐々に冷却する。この場合の冷却速度は、できるだけ遅い方が好ましく、2℃/分程度が最も好ましい。
なお製造方法は、バッチ方式、連続方式のいずれの方式でも可能である。
The above-mentioned compounded glass powder can be made into a plate-shaped molded product such as bricks and wall materials by placing it in a predetermined molding mold, heating and firing it, and then slowly cooling it. However, if it is rapidly cooled, it becomes a plate-shaped molded product. It is obtained as innumerable granules having cracks and broken into irregular lumps, for example, an amorphous lumpy vitreous foam having a particle size of 10 to 60 mm. In addition, in the case of making a molded product having a certain shape, for example, a brick, a plate shape, or any other shape, for example, after the above-mentioned high temperature holding time, it is gradually cooled to 200 ° C. In this case, the cooling rate is preferably as slow as possible, and most preferably about 2 ° C./min.
The manufacturing method can be either a batch method or a continuous method.
(栽培植物の生産方法)
本発明の栽培植物の生産方法は、上記したようなガラス質発泡焼成体を含有する肥料を、単子葉植物の土耕または水耕栽培において、植物の根の近傍位置に配置することを特徴とするものである。
(Production method of cultivated plants)
The method for producing a cultivated plant of the present invention is characterized in that a fertilizer containing a vitreous foam fired body as described above is placed in the vicinity of the root of the plant in soil cultivation or hydroponic cultivation of a monocotyledonous plant. It is something to do.
対象となる単子葉植物としては、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、イネ(Oryza sativa)、トウモロコシ(Zea mays)、オオムギ(Hordeum vulgare)、コムギ(Triticum aestivum)、ライムギ(Secale cereale)、ハトムギ(Coix lacryma-jobi var. ma-yuen)、タケ(Phyllostachys)、サトウキビ(Saccharum officinarum)、アワ(Setaria italica)、ヒエ(Echinochloa esculenta)、モロコシ(Sorghum bicolor)、ネピアグラス(Pennisetum pupureum)、エリアンサス(Erianthus ravenae)、ミスキャンタス(ススキ)(Miscanthus virgatum)、ソルガム(Sorghum)、スイッチグラス(Panicum)、エンバク(Avena fatua)などのイネ科;チューリップ(Tulipa)、ユリ(Lilium)などのユリ科;アブラヤシ(Elaeis guineensis、Elaeis oleifera)、ココヤシ(Cocos nucifera)、ナツメヤシ(Phoenix dactylifera)、ロウヤシ(Copernicia)などのヤシ科などが例示できるが、もちろんこれらに限定されるものではない。これらのうち、特にイネ科の植物に対して優れた効果が期待できるため好ましい。 The target monocotyledonous plant is not particularly limited. Specifically, for example, rice (Oryza sativa), corn (Zea mays), millet (Hordeum vulgare), wheat (Triticum aestivum), lime tree (Secale cereale), pearl barley (Coix lacryma-jobi var. Ma-yuen), Bamboo (Phyllostachys), Saccharum officinarum, Awa (Setaria italica), Echinochloa esculenta, Great Millet (Sorghum bicolor), Napiergrass (Pennisetum pupureum), Erianthus Miscanus (Suki) Gramineae such as virgatum, Sorghum, Panicum, Avena fatua; Gramineae such as Tulipa, Lilium; Elaeis guineensis, Elaeis oleifera, Cocos Examples include, but are not limited to, grasses such as nucifera), nuts (Phoenix dactylifera), and copernicia. Of these, it is particularly preferable because it can be expected to have an excellent effect on plants of the Gramineae family.
単子葉植物に対する上記ガラス質発泡焼成体の施肥方法、時期および量としても特に限定されるものではない。対象となる植物の根が吸収する水分中に当該ガラス質発泡焼成体よりの溶出物、特にメタケイ酸イオンが確実に移行できるものであればよく、土耕栽培の場合においては、土壌中あるいは地表部位に配する、また水耕栽培においては、植物の根の近傍位置あるいは少なくとも植物の根への水の供給経路のいずれかに接する位置に、配することが可能である。また、植物の栽培において、上記ガラス質発泡焼成体は、元肥としてあるいは追肥として使用可能である。いずれにおいても、好ましくは、植物の成長期、例えばイネの水田耕作の場合においては、分けつ期を含む期間には、ガラス質発泡焼成体を存在させておくことが望ましい。さらに、その使用量としても、対象とする植物種、栽培方法等によっても左右されるので、特に限定されるものではないが、代表的には例えば、栽培区1m2当り2〜3kg程度の供給によって、良好な収量増大効果を期待できる。
The method, timing and amount of fertilizer application of the vitreous foam fired body to monocotyledonous plants are not particularly limited. It suffices as long as the eluate from the vitreous foam fired body, especially the metasilicate ion, can be reliably transferred to the water absorbed by the roots of the target plant, and in the case of soil cultivation, it is in the soil or on the ground surface. It can be placed at the site, or in hydroponic cultivation, at a position near the root of the plant or at least in contact with the water supply route to the root of the plant. Further, in the cultivation of plants, the vitreous foamed calcined body can be used as a base fertilizer or as a top fertilizer. In any case, it is preferable to allow the vitreous foam fired body to be present during the growth period of the plant, for example, in the case of paddy field cultivation of rice, during the period including the division period. Further, the amount used is not particularly limited because it depends on the target plant species, cultivation method, etc., but typically, for example, about 2 to 3 kg is supplied per 1
なお、例えば、水田耕作において、土壌中に本発明に係る上記肥料の施肥を行った場合、代表的には、約3日程で、水田水中におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度の有意な変化が生じ、土壌栽培の場合にも、同様のことが生じていると思われる。 For example, in paddy field cultivation, when the fertilizer according to the present invention is applied to the soil, the concentration of metasilicate ion (SiO 3 2-) in the paddy field water is typically significant in about 3 days. Changes have occurred, and it seems that the same thing is happening in the case of soil cultivation.
さらに、このように植物、特に、単子葉植物、さらにイネ科植物の育成において、植物の根に与える水におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度を所定量以上に維持するようにコントロールすることで、植物の成長促進、種子ないし果実の収量を増大させることができる。 Furthermore, in the growth of plants, especially monocotyledonous plants and grasses, the concentration of metasilicate ions (SiO 3 2- ) in the water given to the roots of the plants is controlled to be maintained above a predetermined amount. Therefore, it is possible to promote the growth of plants and increase the yield of seeds or fruits.
メタケイ酸イオン(SiO3 2−)の至適濃度に関しては、植物の種類によってもある程度変動すると思われるので一概には規定できないが、対象となる植物に対して、水中メタケイ酸イオン濃度を変えたいくつかの試験区において栽培を行うことによって比較的容易に決定し得るものと思われるが、代表的には、例えば、イネの水田水耕において、水におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度を20〜25mg/Lにする、コムギの土耕栽培において、水におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度を20〜25mg/Lにする、トウモロコシのコムギの土耕栽培において、水におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度を20〜25mg/Lにするといった施策によって、大きな収量増大が期待できる。
For the optimal concentration of metasilicate ions (
また、このようなメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度を所定量以上に維持する期間としても特に限定されるものではなく、各植物の成長期間に併せて適宜選択できるが、少なくとも60日以上の継続的な期間を設けることが望ましい。 Further, the period for maintaining such a metasilicate ion (SiO 3 2- ) concentration at a predetermined amount or more is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the growth period of each plant, but at least 60 days or more. It is desirable to provide a continuous period of.
以下、本発明を具体的な実施例に基づき、より具体的に説明する。なお、以下に示される実施例は、あくまで本発明の内容の理解を容易とする目的のためのみに開示されたものであって、本発明はこれらの実施例の内容に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on specific examples. The examples shown below are disclosed only for the purpose of facilitating the understanding of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to the contents of these examples. No.
合成例
廃棄ビンを主体とする廃ガラス原料を、十分に洗浄、乾燥させた後、ハンマーミルを用いて粉砕し、粉砕物を篩分けし得られる0.21mm以上2.38mm以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉96質量%と、0.21mm未満の粒度分布を有する微粉ガラス粉4質量%以下の配合ガラス粉を原料とした。この配合ガラス粉に、3質量%の炭化珪素を添加、混合した混合粉を調製した。この混合粉を880℃まで昇温し、大気中で室温まで冷却して、粒径10〜60mmの不定型塊状のガラス質発泡焼結体を得た。
このものの嵩比重は0.3g/cm3、吸水率30%であり、組成は、SiO2 73.5質量%、CaO 12.1質量%、Na2O 10.5質量%、K2O 0.98質量%、MgO 0.42質量%、Al2O3 1.57質量%、C 0.4質量%、残部0.53質量%であった。
Synthesis example A waste glass raw material mainly composed of waste bins is thoroughly washed and dried, then crushed using a hammer mill, and the crushed material is sieved to obtain a particle size distribution of 0.21 mm or more and 2.38 mm or less. The raw materials were 96% by mass of the coarsely pulverized glass powder having and 4% by mass or less of the finely pulverized glass powder having a particle size distribution of less than 0.21 mm. A mixed powder was prepared by adding 3% by mass of silicon carbide to this compounded glass powder and mixing them. The mixed powder was heated to 880 ° C. and cooled to room temperature in the air to obtain an amorphous massive vitreous foam sintered body having a particle size of 10 to 60 mm.
The bulk specific gravity of this product is 0.3 g / cm 3 , the water absorption rate is 30%, and the composition is SiO 2 73.5% by mass, CaO 12.1% by mass, Na 2 O 10.5% by mass, K 2 O 0. .98 wt%, MgO 0.42 wt%, Al 2
実施例1
底部に穴のない鉢に、市販の黒土を乾燥重量で約1,620g入れ、これに、上記合成例で得られたガラス質発泡焼結体180gを、鉢の底部において均一に施撒した。そして、灌漑用水として市水を用い、水深が約5cmとなるように水を入れて、水田の実施例区とした。前記ガラス質発泡焼結体を土壌に供給してからコシヒカリの苗を植え、通常の水田耕作法に従い、コメを生育させた。なお、栽培期間中、鉢内の用水は適宜同じ市水を補充して、ほぼ同様の水深を維持した。
Example 1
About 1,620 g of commercially available black clay by dry weight was placed in a pot having no hole in the bottom, and 180 g of the vitreous foam sintered body obtained in the above synthetic example was uniformly sprinkled on the bottom of the pot. Then, city water was used as irrigation water, and water was added so that the water depth was about 5 cm to make an example area for paddy fields. After supplying the vitreous foam sintered body to the soil, Koshihikari seedlings were planted and rice was grown according to a normal paddy field cultivation method. During the cultivation period, the pot water was replenished with the same city water as appropriate to maintain almost the same water depth.
イネを植えてから180日後に稲穂が成熟したところで、栽培を終え、イネの成熟度合いを外観観察し、また、個体の植物体量を測定し、玄米の収量を測定するとともに、植物体内のケイ素濃度を測定した。なお、植物体内のケイ素濃度の測定は、硝酸分解重量法により行った。得られた結果をそれぞれ図1〜4に示す。 When the ear of rice matures 180 days after planting rice, cultivation is finished, the degree of maturity of rice is observed, the amount of individual plant is measured, the yield of brown rice is measured, and silicon in the plant is measured. The concentration was measured. The silicon concentration in the plant was measured by the nitric acid decomposition gravimetric method. The obtained results are shown in FIGS. 1 to 4, respectively.
また、実施例区の水田水中のイオン濃度の測定を、苗を植えない鉢、および、植えた鉢、ともに栽培開始60日後において、測定した。なお、60日後の測定は、実施例区への用水の直前の補充から7日経過した後において行った。また、苗を植えない鉢に関しても、苗を植えた鉢と同様のサイクルにて鉢内の用水は補充した。測定したイオン濃度のうち、SO3 2−イオン濃度を図6に示す。 In addition, the ion concentration in the paddy field water of the example plot was measured 60 days after the start of cultivation in both the pots without seedlings and the pots with seedlings. The measurement after 60 days was performed after 7 days had passed from the replenishment of water immediately before the water supply to the embodiment. For pots without seedlings, the water in the pots was replenished in the same cycle as the pots with seedlings. Of the measured ion concentrations, indicating the SO 3 2-ion concentration is shown in FIG.
さらに、14日間育苗したイネを採取し、当該個体におけるLsi転写産物発現の程度を、イネLsi遺伝子特異的プライマーを用いたRT−PCR法により調べた。プライマー配列は、FW: 5’−GAGAACAAACTCCAGGGCGA−3’、RV:5’−CGAGCGTGACGAACATCATG−3’である。得られた結果を、図7に示す。なお、この測定は、臭化エチジウム染色という手順により行った。 Furthermore, rice seedlings raised for 14 days were collected, and the degree of Lsi transcript expression in the individual was examined by the RT-PCR method using a rice Lsi gene-specific primer. The primer sequence is FW: 5'-GAGAACAAACTCCAGGCGA-3', RV: 5'-CGAGCGTGACGAACATCATG-3'. The obtained results are shown in FIG. This measurement was performed by a procedure called ethidium bromide staining.
比較例1
比較のために、ガラス質発泡焼結体を土壌に混合せず、等量の土壌を補填した以外は実施例1と同様にしてコシヒカリを栽培し、実施例1と同じ期間で栽培を終え、イネの成熟度合いを外観観察し、また、個体の植物体量を測定し、玄米の収量を測定するとともに、植物体内のケイ素濃度を測定し、実施例1との差異を観察した。得られた結果をそれぞれ図1〜4に示す。
Comparative Example 1
For comparison, Koshihikari was cultivated in the same manner as in Example 1 except that the vitreous foam sintered body was not mixed with the soil and an equal amount of soil was supplemented, and the cultivation was completed in the same period as in Example 1. The appearance of the maturity of rice was observed, the amount of individual plants was measured, the yield of brown rice was measured, and the silicon concentration in the plants was measured, and the difference from Example 1 was observed. The obtained results are shown in FIGS. 1 to 4, respectively.
また、実施例区と同様に水田水中のイオン濃度の測定を、苗を植えない鉢、および、植えた鉢、ともに栽培開始60日後において、測定した。なお、60日後の測定は、比較例区への用水の直前の補充から7日経過した後において行った。上記実施例区の場合と同様に、苗を植えない鉢に関しても、苗を植えた鉢と同様のサイクルにて鉢内の用水は補充した。測定したイオン濃度のうち、SO3 2−イオン濃度を図6に示す。 In addition, the ion concentration in the paddy field water was measured 60 days after the start of cultivation in both the pots without seedlings and the pots with seedlings, as in the example plot. The measurement after 60 days was performed 7 days after the replenishment of water to the comparative example group immediately before. As in the case of the above-mentioned embodiment, the water in the pot was replenished in the same cycle as the pot in which the seedling was planted, even in the pot in which the seedling was not planted. Of the measured ion concentrations, indicating the SO 3 2-ion concentration is shown in FIG.
さらに、14日間育苗したイネを採取し、当該個体におけるLsi蛋白質発現の程度を、RT−PCR法により調べた。得られた結果を、図7に示す。 Furthermore, rice seedlings raised for 14 days were collected, and the degree of Lsi protein expression in the individual was examined by the RT-PCR method. The obtained results are shown in FIG.
(実験結果)
その結果、図1に示すように、栽培したイネの成長は、実施例1の方が、葉付き、稲穂付き等が明らかに良好であり、図3に示すように植物体量が大きく増加しており、図4に示すように殊に、玄米の収率は、比較例に対して208%の増大が認められた。
(Experimental result)
As a result, as shown in FIG. 1, the growth of cultivated rice was clearly better in Example 1 with leaves, rice ears, etc., and the plant mass increased significantly as shown in FIG. In particular, as shown in FIG. 4, the yield of brown rice was increased by 208% with respect to the comparative example.
一方で、植物体内ケイ素濃度としては、図2に示すように、実施例1においても、比較例1のものとあまり差異はなく、逆に若干低下している程のものであって、植物体内へのケイ素の蓄積の度合いが、玄米の収量の増加や植物の生育の向上とは、直接結びついていないものであるとの結果が示された。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the silicon concentration in the plant body is not so different from that in Comparative Example 1 even in Example 1, and conversely, it is slightly lower in the plant body. The results showed that the degree of silicon accumulation in the soil was not directly linked to the increase in brown rice yield and the improvement in plant growth.
ここで、図6に示すように、イネの栽培期間での水田水中のSiO3 2−イオン濃度を見ると、水中におけるメタケイ酸イオン(SiO3 2−)濃度は、苗を植えてないものに関しては実施区の方が比較対照区に比べてわずかに高い程度でそれ程差異はないものの、苗を植えたものに関しては栄養生長期では比較対照区においてはその濃度が大幅に低下していることが観察された。さらに、その時期において、図7に示すように、比較例では、イネにおいてLsi遺伝子の発現が促進されていることも観察されたのに対し、苗を植えた実施区においては苗を植えてない実施区より濃度が若干下がっているものの濃度がそれ程変わっておらず、図7に示すようにイネにおいてLsi遺伝子の発現も抑制されていることが観察された。このことから、実施例区においては、ガラス質発泡体より水中に、イネの栽培期間を通じて安定してケイ素分としてSiO3 2−イオンが供給され続けていること、イネは水中のSiO3 2−イオンを体内に取り込み、これによって成長促進され、光合成量が増えて、結果的に種子ないし果実の収量も大きく向上したものであることが考察された。一方、比較例区においては、イネの栽培期間を通じてイネが水中より体内に取り込むSiO3 2−イオンの量に対し、土壌よりの同イオンの供給が追い付かず栽培後期となると欠乏状態に近いものとなって、それ以上の成長の向上性が見られないものであることが考察された。 Here, as shown in FIG. 6, looking at the SiO 3 2- ion concentration in the paddy water during the rice cultivation period, the metasilicate ion (SiO 3 2- ) concentration in the water is related to that in which seedlings are not planted. Although the concentration in the implementation group was slightly higher than that in the comparative control group and there was not much difference, the concentration of the planted seedlings was significantly lower in the comparative control group during the vegetative period. Observed. Furthermore, at that time, as shown in FIG. 7, in the comparative example, it was also observed that the expression of the Lsi gene was promoted in rice, whereas the seedlings were not planted in the implementation group where the seedlings were planted. Although the concentration was slightly lower than that in the implementation group, the concentration did not change so much, and it was observed that the expression of the Lsi gene was also suppressed in rice as shown in FIG. 7. For this reason, in the Example group, SiO 3 2- ions as silicon content continue to be stably supplied to the water from the vitreous foam throughout the cultivation period of rice, and rice is SiO 3 2- in water. It was considered that the ion was taken into the body, which promoted the growth, increased the amount of photosynthesis, and as a result, the yield of seeds or fruits was greatly improved. On the other hand, in the comparative example group, the supply of the same ions from the soil cannot keep up with the amount of SiO 3 2- ions that the rice takes into the body from the water throughout the cultivation period of the rice, and it is close to a deficiency state in the latter stage of cultivation. Therefore, it was considered that there was no further improvement in growth.
実施例2および比較例2
栽培するイネの品種を、コシヒカリからヒトメボレに変えた以外は実施例1および比較例1と同様にして、コメを栽培し、得られた各個体の玄米の収量を測定した。得られた結果を図5に示す。
図5に示すように、コメの品種を変えても、実施例1および比較例1の対比結果と同様に、本発明にかかる実施例2においては、比較例2に対して、高い収量が示された。
Example 2 and Comparative Example 2
Rice was cultivated in the same manner as in Example 1 and Comparative Example 1 except that the cultivar of rice to be cultivated was changed from Koshihikari to Hitomebore, and the yield of brown rice of each obtained individual was measured. The obtained results are shown in FIG.
As shown in FIG. 5, even if the rice varieties are changed, the yield is higher than that of Comparative Example 2 in Example 2 according to the present invention, as in the case of the comparison results of Example 1 and Comparative Example 1. Was done.
実施例3および比較例3
底部に穴の有る鉢に、市販の黒土を乾燥重量で約1,620g入れ、これに、上記合成例で得られたガラス質発泡焼結体180gを、鉢の底において均一に施撒した。前記ガラス質発泡焼結体を土壌に供給してから、7日間隔毎に、約500mlの市水を供給した。なお供給された水のうち土壌に保水されない分の水は鉢の底部より約1分ほどで抜けるものであった。
ガラス質発泡焼結体を配してからコムギの苗を植え、その後、上記のサイクルで水を与えながら、90日間、コムギの栽培を行った(実施例3)。栽培期間終了後、コムギの成長度合いを外観観察した。得られた結果を図8に示す。
一方、比較のために、ガラス質発泡焼結体を土壌に混合せず、等量の土壌を補填した以外は実施例3と同様にしてコムギを栽培し、実施例3と同じ期間で栽培を終えた(比較例3)。栽培期間終了後、コムギの成長度合いを外観観察した。得られた結果を図8に示す。
Example 3 and Comparative Example 3
About 1,620 g of commercially available black clay was put into a pot having a hole in the bottom by a dry weight, and 180 g of the vitreous foam sintered body obtained in the above synthetic example was uniformly sprinkled on the bottom of the pot. After supplying the vitreous foam sintered body to the soil, about 500 ml of city water was supplied every 7 days. Of the water supplied, the amount of water that was not retained in the soil was drained from the bottom of the pot in about 1 minute.
After arranging the vitreous foam sintered body, wheat seedlings were planted, and then wheat was cultivated for 90 days while being watered in the above cycle (Example 3). After the cultivation period was completed, the growth degree of wheat was observed. The obtained results are shown in FIG.
On the other hand, for comparison, wheat was cultivated in the same manner as in Example 3 except that the vitreous foam sintered body was not mixed with the soil and an equal amount of soil was supplemented, and the wheat was cultivated in the same period as in Example 3. Finished (Comparative Example 3). After the cultivation period was completed, the growth degree of wheat was observed. The obtained results are shown in FIG.
図8に示す結果から明らかなように、コムギについても、本発明に係るガラス質発泡焼結体を土壌に配した実施例3においては、比較例3に比べて、その成長度の顕著な促進がみられた。 As is clear from the results shown in FIG. 8, in Example 3 in which the vitreous foam sintered body according to the present invention was placed in the soil, the growth rate of wheat was significantly promoted as compared with Comparative Example 3. Was seen.
実施例4および比較例4
底部に穴の有る鉢に、市販の黒土を乾燥重量で約1,620g入れ、これに、上記合成例で得られたガラス質発泡焼結体180gを、鉢の底において均一に施撒した。前記ガラス質発泡焼結体を土壌に供給してから、7日間隔毎に、約500mlの市水を供給した。なお供給された水のうち土壌に保水されない分の水は鉢の底部より約1分ほどで抜けるものであった。
ガラス質発泡焼結体を配してから、トウモロコシの苗を植え、その後、上記のサイクルで水を与えながら、90日間、トウモロコシの栽培を行った(実施例3)。栽培期間終了後、トウモロコシの成長度合いを外観観察した。得られた結果を図9に示す。
一方、比較のために、ガラス質発泡焼結体を土壌に混合せず、等量の土壌を補填した以外は実施例4と同様にしてトウモロコシを栽培し、実施例4と同じ期間で栽培を終えた(比較例4)。栽培期間終了後、トウモロコシの成長度合いを外観観察した。得られた結果を図9に示す。
Example 4 and Comparative Example 4
About 1,620 g of commercially available black clay was put into a pot having a hole in the bottom by a dry weight, and 180 g of the vitreous foam sintered body obtained in the above synthetic example was uniformly sprinkled on the bottom of the pot. After supplying the vitreous foam sintered body to the soil, about 500 ml of city water was supplied every 7 days. Of the water supplied, the amount of water that was not retained in the soil was drained from the bottom of the pot in about 1 minute.
After arranging the vitreous foam sintered body, corn seedlings were planted, and then corn was cultivated for 90 days while watering in the above cycle (Example 3). After the cultivation period was over, the appearance of the growth of corn was observed. The obtained results are shown in FIG.
On the other hand, for comparison, corn was cultivated in the same manner as in Example 4 except that the vitreous foam sintered body was not mixed with the soil and an equal amount of soil was supplemented, and the corn was cultivated in the same period as in Example 4. Finished (Comparative Example 4). After the cultivation period was over, the appearance of the growth of corn was observed. The obtained results are shown in FIG.
図9に示す結果から明らかなように、トウモロコシについても、本発明に係るガラス質発泡焼結体を土壌に配した実施例4においては、比較例4に比べて、その成長度の顕著な促進がみられた。 As is clear from the results shown in FIG. 9, in Example 4 in which the vitreous foam sintered body according to the present invention was placed in the soil, the degree of growth of corn was significantly promoted as compared with Comparative Example 4. Was seen.
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