| 【発明の名称】 |
生物農薬の製造方法及び生物農薬 |
| 【発明者】 |
【氏名】中村 和憲
【氏名】鎌形 洋一
【氏名】小山 修
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| 【要約】 |
【課題】土壌中の水分で膨潤させることで拮抗菌の生命活動が回復できるように、活性を維持した状態で容易に且つ経済的に拮抗菌を固定することができ、実際に農場土壌中に撒いて使用した場合において、生物農薬として充分に機能し、長期間にわたって効果が持続する製品が得られ、しかも余剰汚泥の有効利用が図れる生物農薬の製造方法の提供、及びこれにより得られる生物農薬の提供。
【解決手段】活性汚泥施設から排出される余剰汚泥に、少なくとも1種類の拮抗微生物を混合し、得られた混合物を40℃以下の温度で固形物のまま乾燥して、水分含有量が最終的に20%以下となるように調整することを特徴とする生物農薬の製造方法、及び該方法で得られた生物農薬。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 活性汚泥施設から排出される余剰汚泥に少なくとも1種類の拮抗微生物を混合し、得られた混合物を40℃以下の温度で固形物のまま乾燥して、水分含有量が最終的に20%以下となるように調整することを特徴とする生物農薬の製造方法。 【請求項2】 混合物を乾燥する際に、乾燥機内の湿度を50%以下に保持する請求項1に記載の生物農薬の製造方法。 【請求項3】 前記拮抗微生物として純粋培養されたものを用い、且つ、これを、重量基準で、含水率80〜85%の余剰汚泥100に対して0.01〜70%の割合で使用する請求項1に記載の生物農薬の製造方法。 【請求項4】 余剰汚泥が、食品工場又は下水処理場から排出されたものである請求項1に記載の生物農薬の製造方法。 【請求項5】 前記拮抗微生物として、有機性植物残渣を使用した固体培養方法によって培養されたものを使用する請求項1に記載の生物農薬の製造方法。 【請求項6】 前記請求項1〜5の何れか1項に記載の生物農薬の製造方法で製造されたことを特徴とする生物農薬。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、生物農薬の製造方法及び該方法で得られた生物農薬に関する。 【0002】 【従来の技術】従来より、植物の病原菌に対して拮抗作用を有する微生物(拮抗微生物、以下、拮抗菌と呼ぶ)を積極的に病害抑制に使用する生物農薬の研究は多くされているが、どれも試験管レベルでの成功例で、実際の農場での成功例は極めて少ない。ここで、拮抗菌とは、特定菌の増殖や活動を抑制する微生物のことであり、病原菌の増殖や活動を抑制することで、結果的に植物に対する病害の軽減を可能とできるもののことである。安全性や環境破壊が懸念される農薬の使用量を軽減する有機農業や、減農薬或いは無農薬農業といった生態系活用型(環境保全型)農業への移行が叫ばれている現状においては、かかる拮抗菌を使用する生物農薬の技術は夢の技術といっても過言ではなく、その開発が望まれている。 【0003】しかしながら、上記したように、実際の農場での成功例は少ないのが現状である。その理由としては、農場土壌には多種多様のおびただしい数の土壌細菌が存在しており、このような農場に、拮抗菌を例え一時期に多量に撒いたとしても、他の微生物(従来よりその土壌中に住み着いているもの)との競合に負けてしまい、その土壌中に根付くことかできないことが多いためであると考えられる。 【0004】従って、なんらかの方法で拮抗菌を固定化できれば、これを散布することで土壌中に拮抗菌が常に棲息している状態を形成することが可能となり、拮抗作用による植物の病害軽減効果の継続が期待できる。従来より知られている拮抗菌の固定化方法としては、例えば、ポリビニルアルコール等に拮抗菌を固定化する方法や、その他に、カプセル化することで拮抗菌の活性を維持させようとする試みも知られている。しかしながら、これらの方法はコストが高く、実用的ではない。更に、生ゴミ、大豆カス、油カス、フスマ、汚泥等の有機性廃棄物を減容化し、しかも肥料としての利用をも目的とする技術に、有機性廃棄物を発酵腐熟させて肥料とするコンポスト化があるが、この技術を利用することも試みられている。即ち、コンポスト化の際に、拮抗菌を種微生物として使用すれば、拮抗菌を培養するための培地にかかるコストを低減でき、しかも、得られた製品を施肥した場合に拮抗菌による植物に対する病害の軽減も期待できる。しかしながら、有機性廃棄物のコンポスト化により得られた製品中には窒素やリン分が豊富に含まれているため肥料としては有用であるが、本発明者らの検討によれば、肝心の拮抗作用については、単に拮抗菌が多いコンポストと言うだけであり、コンポスト製品に、純粋培養した拮抗菌を混合した状態のものと何ら変わりがなかった。 【0005】即ち、上記したコンポスト化を利用した方法によって得られたものは、拮抗菌が何らかの担体に固定化されているわけではないため、拮抗菌を直接撒いた場合となんら変わりがない。また、コンポスト化する際には40℃よりも高い温度を長時間に渡って受けるため、熱に弱い拮抗菌は使用できないという問題もある。更に、有機性廃棄物をコンポスト化するには20〜40日程度と長期間かかるため、製造に時間がかかるという経済上の問題もある。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的は、土壌中の水分で膨潤させることで拮抗菌の生命活動が回復できる状態に、活性を維持した状態で容易に且つ経済的に拮抗菌を固定することができ、実際に農場土壌中に撒いて使用した場合において、生物農薬として充分に機能し、長期間にわたって効果が持続する製品が得られる生物農薬の製造方法、及び該方法で得られた生物農薬を提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、活性汚泥施設から排出される余剰汚泥に少なくとも1種類の拮抗微生物を混合し、得られた混合物を40℃以下の温度で固形物のまま乾燥して、水分含有量が最終的に20%以下となるように調整することを特徴とする生物農薬の製造方法、又、より好ましい実施の形態としては、上記において、混合物を乾燥する際に、乾燥機内の湿度を50%以下に保持すること、或いは、拮抗微生物として純粋培養されたものを用い、且つ、これを、重量基準で、含水率80〜85%の余剰汚泥100に対して0.01〜70%の割合で使用すること、或いは、余剰汚泥として、食品工場又は下水処理場から排出された汚泥を使用すること、或いは、拮抗微生物として、有機性植物残渣を使用した固体培養方法によって培養されたものを使用することが挙げられる。更に、本発明の別の実施形態としては、上記した何れかの生物農薬の製造方法によって得られた生物農薬である。 【0008】 【発明の実施の形態】次に、好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。本発明者らは、上記従来技術の課題を解決すべく鋭意検討の結果、本発明者が開発した乾燥固定化微生物を得る方法を利用すれば、拮抗菌の生命活動が損なわれることなく、容易に且つ経済的に拮抗菌を固定することができ、実際に農場に撒いて使用した場合に、生物農薬として充分に機能し得る製品が得られることを見出して本発明を達成した。更に、その際に、活性汚泥施設から発生する余剰汚泥を利用できるので、本発明によれば、その処理が問題となっていた余剰汚泥の有効活用が図れるという別の効果も得られる。 【0009】乾燥固定化微生物を得る方法については、特公平4−48436号公報及び特公平6−73451号公報に記載されているが、培養若しくは自然界より採取された微生物を70℃以下の温度で脱水し、固定形状のまま乾燥処理して水分含有率を85%以下に調整することによって乾燥固定化微生物を得ている。かかる乾燥固定化微生物は、上記の方法によって細胞間隙の水分が実質的に排除される結果、菌体同士が固着結合した状態のものとなる。そして、このようにして得られた乾燥固定化微生物は、水と接触させると水分を吸収して膨潤するが、この際に膨潤後の固着形態は崩れることなく、しかも微生物の活性が維持されたものとなる。 【0010】本発明者らは、かかる技術を利用して拮抗菌を活性を維持した状態で固定することの可能性について種々検討した結果、微生物として活性汚泥施設、特に好ましくは食品工場から排出される余剰汚泥を使用し、更に、予め培養した拮抗微生物を混ぜて、得られた混合物を40℃以下の温度で脱水して固形状態のまま乾燥し、水分含有量が最終的に20%以下となるように調整すれば、添加した拮抗菌の生命活動を損なうことなく、拮抗菌を容易に且つ経済的に余剰汚泥に固定できることを見いだした。以下、その方法について詳細に説明する。 【0011】活性汚泥施設から排出される余剰汚泥は、有機性廃水を好気性微生物により処理した結果生じる余剰分となる活性汚泥であるが、その内容は、増殖した細菌や各種原生動物等の微生物類と、細菌によって凝集させられたゼラチン質の無生物の有機物等からなっている。かかる余剰汚泥は、通常は、埋め立てられるか、脱水して焼却処分されているが、その処理コストの問題、これに加えて近年では、廃棄処理によって生じる環境破壊の問題が重要なものとなっている。 【0012】本発明は、上記したような余剰汚泥の有効利用の途を開くものでもある。余剰汚泥としては、何れの活性汚泥処理施設からのものも使用可能であるが、農場土壌に撒いた場合に、土壌汚染の問題が発生することのないように、重金属等の物質が含有される恐れのない余剰汚泥を使用することが好ましい。このようなものとしては、例えば、下水処理場から排出される余剰汚泥や、食品加工や食品の調理を行う食品工場からの有機性廃水を処理した結果排出される余剰汚泥を使用することが好ましい。余剰汚泥としては、活性汚泥施設の曝気槽や最終沈澱池から出されるものをそのまま使用してもよいが、フィルタープレス等で脱水処理された、いわゆる脱水ケーキを使用することが好ましい。 【0013】更に、本発明においては、その取扱い性に優れると共に、農薬として使用した場合に高い効果が得られるために、粒状化処理された余剰汚泥を使用することが好ましい。この際、脱水、乾燥及び粒子化は適宜に行なえばよい。例えば、沈澱槽内や曝気槽内から排出される余剰汚泥をフィルタープレス等で脱水した後、固形形状のまま所定の温度で乾燥し、その後、粉砕することにより粒子状の固定化物を得る方法や、脱水物を適度に固形形状のまま半乾燥させた後、カッター等により裁断して粒子化した後、固定化強度を増加させるために更に乾燥する方法等を使用することができる。 【0014】本発明においては、このような余剰汚泥に対して、予め培養した特定の植物の病原菌に対して拮抗作用がある拮抗菌を混合し、その後に40℃以下の温度で脱水し、固定状態のまま乾燥処理する。この際に使用する拮抗菌としては、公知のものを何れも使用できる。具体的には、例えば、細菌では、バチルス属、シュードモナス属、ロードコッカス属、キサントモナス属、カビでは、グリオクラジウム属、トリコデルマ属、ストレプトミセス属、ベルティシリウム属、ペニシリウム属、アスペルギルス属等から選択される拮抗菌であって、予め微生物学的に純粋培養された少なくとも1種の拮抗菌を使用することができる。 【0015】これらの中でも、例えば、りんご、梨、ブドウ及びみかん等といった果実の白紋羽病や紫紋羽病の病原菌に有効なバチルス属のKN−2株、トリコデルマ属のKF−1株等が挙げられる。しかしながら、本発明は、勿論これに限定されない。 【0016】以上に列挙したような拮抗菌は、予め、肉汁等の液体や、フスマやオカラや小豆カスといった有機性植物残渣からなる固体を培地として用いて培養した後、余剰汚泥に混合させることが好ましいが、培養方法としては、従来公知の微生物学的純粋培養方法を使用すればよい。本発明の生物農薬の製造方法においては、余剰汚泥の脱水ケーキに対して、肉汁等で純粋培養された拮抗菌を、例えば、含水率80〜85%の余剰汚泥100に対して0.01〜70%、より好ましくは、1〜50%の割合で混合し、その後、乾燥処理すればよい。そして、最終的に得られる生物農薬1グラム当たりに、拮抗菌が104〜1010cells程度、更には、106〜109cellsの範囲で含まれるように調製することが好ましい。 【0017】更に、上記拮抗菌に加えて余剰汚泥に、マルトースや、ジメチルスルホキシド[(CH3)2SO]や、スキムミルク等を補助剤として添加することも好ましい。又、その使用割合としては、乾燥処理の前の含水率80〜85%の余剰汚泥に対して、重量基準で、1〜20%程度添加することができる。 【0018】本発明において、上記のような拮抗菌を含む微生物を、その活性を維持した状態で余剰汚泥中に固定化処理する方法としては、拮抗菌と余剰汚泥との混合物を40℃以下の温度、より好ましくは30℃以下の温度、即ち、やや高めの常温で脱水処理し、固形形状のまま乾燥処理する。かかる温度は、乾燥を促進させるためのものであって、その具体的な温度は、目的とする微生物の温度耐性に応じて適宜に決定すればよい。更に、本発明においては、菌体の固定化強度を高める目的で、処理された菌体の水分含有量を細胞間隙の水分がなくなるまで十分に乾燥させることが望ましい。具体的には、細胞間隙の水分を減少させ、微生物の細胞同士が、固着固定化するまで乾燥し、最終的に水分含有量が20%以下となるようにする。更には、最終的な水分含有量が10%以下程度となるようにすることが好ましい。上記のような水分含有量のものを容易に得るためには、拮抗菌と余剰汚泥との混合物を乾燥する際に、乾燥機内の湿度を50%以下、好ましくは40%以下に保持して、除湿しながら乾燥することがより望ましい。 【0019】細胞同士の固着固定は、微生物の水分含有量を固形形状のまま20%以下となるように調整することで、微生物が生育中に菌体外に産生した多種多様な物質、特に、多糖、蛋白、糖蛋白等の高分子物質が、脱水、乾燥されると共に変性される結果、細胞間の結合強度が増加することによって生じるものと考えられる。この際、混合させた拮抗菌も余剰汚泥に含まれる細菌と同様に、細胞同士の固着固定が行われる。上記した固定化処理にかかる処理時間は、約1日程度であり、先に述べたコンポストにおいては数十日かかっていたのに対して、格段に製造時間を短くすることができる。従って、コンポスト化する場合と比較して拮抗菌が長時間に渡って高い温度に曝されることがないので、使用できる拮抗菌の種類もコンポスト化の場合と比べて格段に広くなり、上記方法によれば、多様な生物農薬の製造が可能となる。 【0020】本発明にかかる生物農薬は、上記したような方法で、拮抗菌を含む微生物が混合されている余剰汚泥を乾燥することによって菌体の水分含有量を低下させ、その際に微生物の菌体外生成物が一種のバインダーとなって細胞同士が固着固定化されることで形成される。従って、このような方法で得られる本発明の生物農薬は、余剰汚泥と拮抗菌、更に必要に応じて適宜に添加される補助剤のみからなり、いかなるバインダーも存在するものではないにもかかわらず、細胞同士が固着固定化された状態で形成される。上記のようにして乾燥することで一旦固定化された乾燥固定化微生物(例えば、拮抗菌)は、農場に撒かれた場合に、土壌中の水分と接触して膨潤する。そして、膨潤することで、余剰汚泥中に固定されていた拮抗菌等が再び活性を取り戻すので、農場中で、植物に対する病原菌の増殖や活動抑制する拮抗作用を発揮して植物に対する病害の軽減に効果を示す。又、本発明の生物農薬は、先に述べたように十分な強度を有するものであるので、農場に撒く場合の取扱性にも優れる。 【0021】更に、本発明にかかる生物農薬は、拮抗菌が乾燥汚泥の中に固定化された状態となっていて、土壌中の水で膨潤されることで初めて拮抗菌が活性を取り戻す状態となるため、農場土壌中に拮抗菌が常に存在する状態を形成させることができる。このため、拮抗菌の効果を長期間に渡って持続させることができる。又、拮抗菌の固定化資材として、廃棄処分や埋立処分をする必要がある余剰汚泥を使用するものであるため、製造コストを低く抑えることが可能である等の効果もある。更に、先に述べたように、余剰汚泥は、増殖した細菌や各種原生動物等の微生物類と、細菌によって凝集させられたゼラチン質の無生物の有機物等からなるため、拮抗菌の良好な固定材料となると共に、余剰汚泥をコンポスト化した場合と同様に、肥料としても機能する。 【0022】 【実施例】次に、本発明の実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。 <実施例1>リンゴの白紋羽病や紫紋羽病の病原菌である、Rosellina necatrix、Helicobasidium monpaに対して拮抗作用のあるバチラス属の細菌KN−2株を、滅菌した10kgのオカラに103cells/gになるように植菌し、27℃で7日間培養した。その後、培養した培養物と食品工場から排出される余剰汚泥(含水率85%の脱水ケーキ)とを重量比で1:1で混合した。その後、湿度40%、30℃の条件で含水率が15%になるまで乾燥し、生物農薬を得た。 【0023】図1のフローを参照しながらその手順を説明する。本実施例では、先ず、固体であるオカラを使用した上記の固体培養法を用いてバチラス属の細菌KN−2株を培養した。次に、上記で得た菌が培養されているオカラ(培養物)を余剰汚泥と、湿重量比で、培養物:余剰汚泥=1:1で混合した。余剰汚泥は、滅菌せずにそのまま用いた。次に、上記で得られた混合物を、35〜37℃で、湿度20%程度の条件下で乾燥した。このようにして得られた生物農薬の中に拮抗菌は、109cells/gの割合で存在していた。尚、上記においては、拮抗菌の培養に固体培地を用いたが、本発明はこれに限定されず、例えば、大豆の煮汁等の液体を拮抗菌を培養する培地として使用してもよい。 【0024】りんごの白紋羽病におかされている5本の試験木の根元の土壌に、上記で得られた生物農薬を土壌1m3当たり1kgの割合で混合させて、使用した生物農薬による効果を調べた。これと並行して、上記と同様にりんごの白紋羽病におかされている試験木を用いて、下記の2方法による比較試験を行った。比較試験の一つとして、試験木の根元の土壌に生物農薬を混合させない状態とした試験木5本を用意した。又、別の比較試験として、実施例1で使用したと同様の余剰汚泥を用い、拮抗菌を添加することなく実施例1と同様の条件で常温乾燥して得られた乾燥汚泥を、試験木の根元の土壌に実施例1と同様の割合で混合させた試験木5本を用意した。これらの状態で1年が経過した後、それぞれの試験木の状態を観察したところ、根元の土壌に本実施例で得られた生物農薬を入れた系では試験木は5本とも健在であり、更に、被害樹の根についている白紋羽病の菌糸量も低減していた。これに対して、比較系では、何れの場合も、5本の試験木中3本の試験木が枯死していた。以上の結果、本実施例で得られた生物農薬を用いたことによる明確な効果を確認することができた。 【0025】<実施例2>リンゴの白紋羽病や紫紋羽病の病原菌である、Rosellina necatrix、Helicobasidium monpaに対して拮抗作用のあるトリコデルマ属のカビKF−1株を、滅菌した小麦フスマ10kgに103cells/gになるように植菌し、27℃で7日間培養した。その後、培養した培養物と食品工場から排出される余剰汚泥(含水率85%の脱水ケーキ)とを、重量比で1:1で混合した。その後、湿度40%、30℃の条件で含水率が15%になるまで乾燥し、生物農薬を得た。この中に、拮抗菌は109cells/gの割合で存在していた。 【0026】りんごの白紋羽病におかされている5本の試験木の根元の土壌に、上記で得られた生物農薬を土壌1m3当たり1kgの割合で混合させて、使用した生物農薬による効果を調べた。これと並行して、上記と同様にりんごの白紋羽病におかされている試験木を用いて、下記の2方法による比較試験を行った。比較試験の一つとして、試験木の根元の土壌に生物農薬を混合させない状態とした試験木5本を用意した。又、別の比較試験として、実施例2で使用したと同様の余剰汚泥を用い、拮抗菌を添加することなく実施例2と同様の条件で常温乾燥して得られた乾燥汚泥を、試験木の根元の土壌に実施例2と同様の割合で混合させた試験木5本を用意した。これらの状態で1年が経過した後、それぞれの試験木の状態を観察したところ、根元の土壌に本実施例で得られた生物農薬を入れた系では試験木は5本とも健在であり、更に、被害樹の根についている白紋羽病の菌糸量も低減していた。これに対して、比較系では、何れの場合も、5本の試験木中3本の試験木が枯死していた。以上の結果、本実施例で得られた生物農薬を用いたことによる明確な効果を確認することができた。 【0027】<比較例1>リンゴの白紋羽病や紫紋羽病の病原菌であるRosellina necatrix、Helicobasidium monpaに対して拮抗作用のあるバチラス属の細菌KN−2株を、滅菌した10kgのオカラに103cells/gになるように植菌し、27℃で7日間培養した。その後、湿度40%、30℃の条件で含水率が15%になるまで乾燥して、本比較例の生物農薬を得た。この中に、拮抗菌は2×109cells/gの割合で存在していた。りんごの白紋羽病におかされている5本の試験木の根元の土壌に、上記で得られた生物農薬を土壌1m3当たり1kgの割合で混合させて、使用した生物農薬による効果を調べた。この状態で1年が経過した後、それぞれの試験木の状態を観察したところ、本比較例の、余剰汚泥を使用しないで製造した生物農薬を入れた系では、5本中2本の試験木が枯死した。以上の結果、実施例1で得られた本発明にかかる生物農薬を用いたことによる明確な効果を確認することができた。 【0028】<比較例2>リンゴの白紋羽病や紫紋羽病の病原菌である、Rosellina necatrix、Helicobasidium monpaに対して拮抗作用のあるトリコデルマ属のカビKF−1株を、滅菌した小麦フスマ10kgに103cells/gになるように植菌し、27℃で7日間培養した。その後、湿度40%、30℃の条件で含水率が15%になるまで乾燥し、本比較例の生物農薬を得た。この中に、拮抗菌は2×109cells/gの割合で存在していた。りんごの白紋羽病におかされている5本の試験木の根元の土壌に、上記で得られた生物農薬を土壌1m3当たり1kgの割合で混合させて、使用した生物農薬による効果を調べた。この状態で1年が経過した後、それぞれの試験木の状態を観察したところ、本比較例の、余剰汚泥を使用しないで製造した生物農薬を入れた系では、5本中2本の試験木が枯死した。以上の結果、実施例2で得られた本発明にかかる生物農薬を用いたことによる明確な効果を確認することができた。 【0029】(評価)実施例1及び2、比較例1及び2で行った試験木を用いての評価試験で使用した、試験直後と1年経過後の土壌中の拮抗菌数をそれぞれ測定した。その結果、下記表に示したように、1年経過後の土壌中の拮抗菌数は、実施例では殆ど変化がなかった。一方、比較のために、実施例1及び2で用いたと同様の拮抗菌を固体培養後、余剰汚泥を加えないで乾燥して得た生物農薬を散布した比較例1及び2の場合は、表1に示したように、1年経過後の土壌中の拮抗菌数が激減していることがわかった。以上のことから、本発明の、余剰汚泥を使用して拮抗菌を固定する方法によれば、比較例1及び2の、単に、固体培養をして乾燥させて得た生物農薬を使用した場合と比較して、長期間にわたって土壌中に拮抗菌を残存させることができることがわかった。 【0030】
【0031】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、拮抗菌の生命活動を損なうことなく、拮抗菌を容易に且つ経済的に固定することができ、実際に農場土壌中に撒いて使用した場合において、生物農薬として充分に機能し得る製品が得られる生物農薬の製造方法、及び該方法で得られた生物農薬が提供される。更に、本発明によれば、従来は廃棄処分されていた余剰汚泥に有効利用の途を与えることのできる生物農薬の製造方法、及び該方法で得られた生物農薬が提供される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】301021533 【氏名又は名称】独立行政法人産業技術総合研究所 【識別番号】000156581 【氏名又は名称】環境エンジニアリング株式会社 【識別番号】597119116 【氏名又は名称】中村 和憲
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| 【出願日】 |
平成14年1月22日(2002.1.22) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100098707 【弁理士】 【氏名又は名称】近藤 利英子 (外1名)
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| 【公開番号】 |
特開2002−308714(P2002−308714A) |
| 【公開日】 |
平成14年10月23日(2002.10.23) |
| 【出願番号】 |
特願2002−12755(P2002−12755) |
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