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微生物接種剤を用いて合成したバイオ肥料が2つの農作物の生育成績に及ぼす影響の検討
Investigation of the influence of biofertilizer synthesized using microbial inoculums on the growth performance of two agricultural crops.
PMID: 32670808 PMCID: PMC7347952. DOI: 10.1016/j.btre.2020.e00493.
抄録
本研究では、おがくずと他の窒素含有農業廃棄物を以下のように混合して複合化し、バイオ肥料を合成した。S1（おがくず＋鶏糞＋植物性廃棄物）、S2（おがくず＋製紙スラッジ＋植物性廃棄物）、S3（おがくずのみ）をそれぞれ放線菌を接種菌として使用して、バイオ肥料を合成した。パイロットスケールの研究では、120L容量のポリエチレン(PET)容器をバイオリアクターとした容器内堆肥化法を採用した。微生物は埋立地抽出物から分離した。曝気は、週2回の堆肥の回転により行った。窒素、炭素、有機物、pHは堆肥化運動が終了するまで5日間隔で測定した。原料と最終製品の鉱物組成の決定には、炎原子吸光分光計（FAAS）を使用した。窒素、炭素、有機物の含有量の分析にはAmerican Society for Testing and Materialsを使用した。バイオ肥料の有機肥料としての有効性については、2つの作物（と）を用いた圃場調査でより詳細に分析した。生化学試験の結果、6属の放線菌が分離された。無機塩デンプン寒天培地は放線菌の分離に有効な培地であることがわかった。また、放線菌は堆肥化の際に窒素をミネラル化する能力があることから、バイオ肥料合成に適した薬剤であることがわかった。その結果、放線菌は21日間の培養でセルロースの分解率が最も高く（21.6%）、窒素の鉱化率が最も高い（6.87%）ことが明らかになった。投与量は2:1:1:1 w:w、含水率は50～60％、25日間が窒素の無機化に最適な条件であることがわかった。堆肥S1とS2の有機物含量は時間の経過とともに有意に減少したが、堆肥S3を除き、全ケルダール窒素（TkN）含量は増加し、逆に減少した。基質S2の堆肥化25日後の最高温度は64.6℃であった。葉面積指数（ＬＡＩ）を分析した結果、移植後１０週目が両作物にとって最適な生育期間であることが明らかになった。また、いずれの解析においても、バイオ肥料の生育成績への影響は、化学肥料の生育成績と同等であることが指摘されており、今後、有機肥料が化学肥料に取って代わることが可能であることが確認された。
In this work, biofertilizer was synthesized by mixing sawdust and other nitrogenous agricultural wastes into composites in the following ways: S1 (sawdust + chicken litter + vegetable waste), S2 (sawdust + sewage sludge + vegetable waste) and S3 (sawdust only as the control) respectively using actinomycetes as the microbial inoculums. In-vessel method of composting was employed with 120 L capacity polyethylene (PET) container as the bioreactor for the pilot scale study. Microorganisms were isolated from landfill extracts. Aeration was accomplished through turning of the compost twice weekly. Nitrogen, Carbon, Organic Matter and pH were determined at 5days intervals till the end of composting exercise. Flame Atomic Absorption Spectrometer (FAAS), was used for determination of the mineral composition of the raw materials and end products. American Society for Testing and Materials was used in the Analysis of Nitrogen, Carbon, and Organic Matter contents. Biofertilizer was analyzed more for activeness as organic fertilizer in the field studies using two crops ( and ). Biochemical test revealed that six genera of Actinomycetes were isolated. Inorganic salt starch agar medium was noticed to be effective isolation media for Actinomycetes. Actinomycetes were found to be good agents for biofertilizer synthesis due to their ability to mineralize nitrogen during composting. Preliminary investigation revealed that gave the highest percentage degradation of cellulose (21.6 %) as well as highest percentage mineralization of nitrogen (6.87 %) after 21days of incubation. Dosage ratio of 2:1:1 w: w, moisture content of 50-60 % and 25 days was found to be the optimum condition for nitrogen mineralization. Organic matter content of composts S1 and S2 decreased significantly with time while total kjeldahl nitrogen (TkN) content of the composts increased except compost S3 which on the contrary, reduced. The maximum temperature achieved at the end of 25 days compositing of substrate S2 was 64.6 . Analysis of the leaf area index (LAI) revealed 10th week after transplant to be the period of optimum growth for both crops. In addition to, all the analysis conducted pointed to the fact that influence of biofertilizer on and growth performance is equivalent to the growth performance of chemical fertilizer on the same crops, affirming that organic fertilizer can comfortably replace chemical fertilizer in future.
© 2020 The Authors.