§Municipal waste molten slag as fertilizer and application development
Shizuoka University, Faculty of Agriculture
Department of Applied Life Sciences
准教授　一家　崇志
§鉢もの花き栽培における緩効性肥料による省力施肥
Jcam Agri Corporation Kyushu Branch
郡司掛　則昭
§2020 General Table of Contents of Previous Issues of this Journal

　

　

Fertilization of Municipal Solid Waste Molten Slag and Application Development

Shizuoka University, Faculty of Agriculture
Department of Applied Life Sciences
准教授　一家　崇志

Introduction

　In 2006, JIS standard for molten slag was established, and quality control of molten slag is now in progress. In recent years, the majority of molten slag has been utilized as construction and civil engineering materials, mainly as aggregate for secondary concrete products, aggregate for asphalt mixtures, and aggregate for backfilling. On the other hand, molten slag is expected to be applied to other industries where high value-added and stable market scale can be expected, especially in the agricultural field. This is because the main component of molten slag is silicic acid, and its composition ratio is the same as that of "Silical" (lime silicate fertilizer) produced from blast furnace water-breaking slag, which is familiar as an agricultural material.

　我々の研究グループは，2013年から溶融スラグの肥料化に向けて静岡市と新日鉄住金エンジニアリング株式会社（現日鉄エンジニアリング株式会社）と連携し，実証試験を重ねてきた。その結果，2017年３月27日に静岡県静岡市西ケ谷清掃工場産出の溶融スラグが日本で初めて肥料として農林水産省から認可を受けることができ，現在は，JA静岡経済連によりSKケイカルとして市販されている（図１)。今回は，溶融スラグの農業用資材としての特性や適応性について，ケイ酸を有用元素とするイネ科植物の適用実証試験により評価したので以下に紹介したい。

2. effect of silicon on plants

　Silicon (Si) is an essential element for animals, but it is not recognized as an essential element for plants and is not necessarily required by all plants. However, silicon is considered a useful element for plants because the application of siliceous fertilizers improves or has a positive effect on the growth of many plants, especially grasses.

　The beneficial effects of silicon on plants are diverse. For example, the accumulation of large amounts of silicon in rice leaf blades improves mechanical strength and enhances photosynthesis by improving the photosensitive state of the leaves. In addition, the accumulation of silicon in the stem increases stem strength, which in turn improves resistance to overturning. This directly leads to a reduction in damage caused by typhoons during the harvest season.

　In addition, accumulation of silicon in the plant body is effective in improving resistance to various stresses. For example, in addition to reducing abiotic stresses such as rice blast, powdery mildew, and insect damage such as leafhoppers and fungus, silicon also contributes to the reduction of non-biotic stresses such as nutrient deficiencies, low temperature, high temperature, and drought stresses. These facts indicate that silicon has an effect on plants to reduce combined stresses, and as a result, contributes greatly to yield increase of crops.

3. demonstration test in rice paddies

　We conducted paddy rice cultivation tests using molten slag from the Nishigaya Cleaning Plant in Shizuoka City, Shizuoka Prefecture [treatment method: shaft furnace type (coke bed type) gasification and melting method] in accordance with the test areas shown in Table 1.

　なお，水田による水稲栽培試験は栽培履歴の異なる２ヶ所の水田で行なった：2013と2014年は静岡大学農学部内の水田（静岡県静岡市駿河区大谷) ，2017年は静岡大学附属フィールド内の水田（静岡県藤枝市仮宿)。512穴セルトレイで１か月程度育苗したイネ「コシヒカリ」を，１株１本植えにて水田に移植した（株間30cm，条間15cm)。

　基肥および穂肥は静岡県の施肥基準（平坦地，コシヒカリ）に従い，窒素(Ｎ，塩化アンモニウム)，リン酸（Ｐ，過リン酸石灰；P₂O₅)，カリウム（Ｋ，塩化カリウム；K₂O）をそれぞれ２kg，３kg，３kg/10aとし，１回目の穂肥はＮ，Ｐ，Ｋをそれぞれ２kg，０kg，２kg/10a，２回目の穂肥はＮ，Ｐ，Ｋをそれぞれ１kg，０kg，１kg/10aとなるように施肥した。

　静岡大学での栽培試験では常時湛水条件で，藤枝フィールドでの栽培では２週間程度中干しを行った。栽培期間を通じて各農業形質（稈長，穂長，穂数などを各ブロックから10個体をランダムに選抜）を調査し，坪刈りによる収量調査を行った。なお，形質調査は各処理区内を任意に５ブロックに分け，坪刈り収量の平均値から10a当たりの収量を算出した。また，止葉および籾殻中のケイ酸（Si）含量は湿式灰化後の乾燥による重量法により算出した。なお，溶融スラグ（可溶性ケイ酸：32%）の施用量は，ケイカル（可溶性ケイ酸：34%）標準施用量の10a当たり120kgから算出した（いずれも試験前に実測値を分析)。　

　過去３か年の試験結果を表２にまとめた。対照区と比較してスラグまたはケイカル施肥による稈長や穂長にそれほど大差はないものの，特に，2013年の試験では穂数の顕著な増加が観察された。また，対照区と比較して，ケイ酸質肥料施用により各収量形質で大幅な増加がみられた。特に，わら重（バイオマス重量)，籾重，精玄米重などはケイ酸質肥料の施肥量に伴う増加がみられ，スラグ２倍施肥区で最も増加していた。また年次間差で比較すると。その増加効果は施肥２年目の継続的な施肥によりさらに増加していることが伺える。

　本研究に使用した静岡大学農学部内の水田は，試験直前まで長年完全に放置され水田としての機能を維持できていなかった。そこで我々は，栽培試験直前に雑草とともに表層土壌約10cmを全て剥土し，新たに耕起して試験栽培を始めた経緯がある。つまり，水田へのケイ酸供給がなく，かつ，水田からのケイ酸の持ち出し量が多量であったと考えられる。そのため，初年度試験ではケイ酸質肥料の施肥効果が非常に顕著に現れたのだろう。

　一方，2017年の静岡大学附属農場での結果については，継続的な水稲栽培が行なわれていた水田を用いた試験であったため，静岡大学農学部内での栽培と比較するとややその効果は低いようにもみえるが，それでもスラグ添加区で10%程度の収量増加が確認できた。

　Overall, the above results indicate that the application of siliceous fertilizers has a positive effect on rice growth, and the effect is equal to or greater than that of conventional silical fertilizers. Although not mentioned in this report, the content of toxic metals such as cadmium, lead, and mercury in brown rice due to slag application were all below the standard values, indicating that there were no adverse effects of slag and its safety was confirmed.

4. Conclusion

　近代的な人間活動において，我々はゴミ排出の問題にも常に悩まされている。災害復興においても，ゴミの処分は課題の一つでもある。ゴミを燃やすのでなく溶かして処理するシャフト炉式ガス化溶融炉は，あらゆる材質のゴミを安全に処理でき，なおかつゴミ減容化に大きく貢献する。我々が実証化したこの都市ゴミ由来の溶融スラグの肥料化は，究極のリサイクルとも言える。人間，地球及び繁栄のための行動計画として2015年9月に国連総会により17の目標と169のターゲットからなる「持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals：SDGs) 」が採択され，SDGs達成のための取り組みが産学官問わず推進されている。

　食の観点からSDGsを考えた場合，実に多くのことが関連してくることがわかる。また，昨今の地球環境変動やCOVID-19パンデミックによる経済界や産業界への影響は甚大であるが，食糧危機への影響も大きく，我々は改めて食の重要さを認識する必要がある。しかしながら，爆発的な人口増加や劇的な地球環境変動に耐えうる作物増収システムの構築が急務であるものの，その達成には困難を極める。

　つまり，現在の農業生産の現状を打破し，地球上の有限資源を効率的に利用できる持続可能な農業システムを構築することが鍵となる。これを達成するためには，少ない養水分での効率的な栽培法を確立するとともに，生物的・非生物的ストレス耐性を付与し，劣悪な環境下においても健全な生育が維持できなければならない。上記問題の解決のためにも，ケイ素は鍵となる栄養素なのである。

　2013年からの栽培試験より，溶融スラグのケイ酸質肥料としての有効性を実証してきた。さらに我々は現在，更なる溶融スラグの有効性を実証するため，その他のイネ科植物（マコモやサトウキビ等）に加えて，様々な植物の生育に対する効果を検証しており，いずれもポジティブな結果が得られている（図２)。水田への養分は，肥料や生物残渣のほかに，雨水や灌漑用水からも供給される。水田における養分収支がマイナスとなるケイ酸は，水稲栽培において重要な要素であり，水稲の健全性を維持するためにも持続的な供給が必要とされている。

　On the other hand, it has been reported that the silicate content in soil and the supply of silicate from water have been decreasing in Japan in recent years. This is related to various factors, but the main factor is considered to be the yearly decrease in the amount of siliceous fertilizers applied. Silicon is the only nutrient that does not cause plant damage due to excessive application, as is often observed with other nutrients. As mentioned above, the promotion of the use of siliceous fertilizers, including molten slag, will be key to maintaining stable quality and production in response to the poor growth of crops caused by abnormal weather conditions that are occurring on a global scale.

　

　

Labor-saving fertilization with slow-release fertilizers in potted flower cultivation

Jcam Agri Corporation Kyushu Branch
郡司掛　則昭

Introduction

　花き類は花や葉を楽しむ植物であり，切り花，球根類，鉢もの花き（以下，鉢花）および花壇苗もの類の種類がある。このうちキクを始めとする切り花の生産は盛んで，全国の栽培面積17,440haのうち81.3%を占めている。これに対して，鉢花は屋内において美しい花や葉を楽しむ嗜好品として人気は高いが，平成30年度の栽培面積は1,605haと全体の10%以下に留まっている（表１)。

　Potted flower sales were probably flourishing around the height of the bubble economy, but since then, sales of potted flowers have been declining except for orchids such as the orchid. This is due to the decline in consumption due to the economic slowdown, as potted flowers themselves are a luxury item, but it is also thought to be due to the special characteristics of potted flower cultivation, such as the large number of products and varieties, the delay in basic research, and the fact that potted flowers are grown in pots rather than in the soil. In order to ensure healthy growth, it is a priority to provide a proper growing environment in pots, and in particular, sufficient attention must be paid to the physical strength of the pot to support the plant body, the nature of the culture medium that provides moisture and oxygen essential for growth, and fertilizer application that provides almost all the nutrients. The following are some of the most important factors to be considered

　Here, I would like to discuss the characteristics of the culture medium required for potted flower cultivation and labor-saving fertilization techniques using slow-release fertilizers.

2. conditions as culture medium for potted flowers

　Potted flower cultivation is one of the root-zone-restricted cultivation methods in which flowering plants are grown in a limited space inside a pot. In limited root zone cultivation, the amount of soil per potted flower is smaller than in soil cultivation, so the quality and growth of flowers are strongly influenced by the physical and chemical properties of the culture medium in the pot. There are approximately three conditions that must be met by the culture medium. The soil should have the following three conditions: a moderate degree of solids content to provide physical strength, a high porosity to provide sufficient water and air retention, and a high CEC to retain nutrients. In addition, the material must be lightweight, inexpensive, and readily available.

　Usually, inorganic soil materials such as akadama soil and kanuma-soil are mixed with organic materials such as peat moss and humus. The former inorganic materials provide adequate solids content and porosity, while the latter organic materials provide light weight, high porosity, and CEC. Table 2 shows the physical and chemical properties of commonly used soil materials.

　Here, attention should be paid to the pH of peat moss. Peat moss is a very commonly used soil material because of its light weight and excellent physical properties. However, the pH of peat moss is as low as 3.5 to 4.5, which may cause the pH of the culture medium to drop depending on the mixing ratio. The pH should be checked when using peat moss.

Effective fertilizer application for potted flower cultivation

　Even if appropriate soil materials are combined, the culture medium itself does not contain any nutrients, so the nutrients necessary for growth must be supplied by fertilization. The key point is to consider the different growth phases of each potted flower and apply nitrogen fertilizer accordingly.

　鉢花の生育相については細谷¹⁾によって既に取りまとめられている（図１)。これによれば，シクラメンなどの長期開花型，ポンセチアなどの発育相転換型，観葉植物などの栄養生長型，アジサイなどの花芽分化後休眠型，洋ラン類などの蓄積養分利用型に分けられる。このうち長期開花型，発育相転換型や栄養生長型の生育相を示す鉢花においては，種類や生育期間の長短によって施肥量の違いこそあれ生育全般を通して切れ目のない持続的な窒素供給が必要である。これに対して，花芽分化後休眠型や貯蔵養分利用型では，生育初期には窒素要求性は高いが，花芽分化期や開花期以降にはあまり必要としないような窒素供給を考えなければならない。

　Thus, in the cultivation of potted flowers, any fertilizer can be selected as long as the nitrogen supply can be matched to the growth phase, but liquid fertilizers are currently the mainstream. This is because the required amount of fertilizer can be applied to the pot at the required time, whether as a primary or a secondary fertilizer, at the same time as irrigation, allowing precise application while checking the growth phase.

　However, for potted flowers such as cyclamen, which require continuous absorption of nutrients during the growing season, the use of liquid fertilizers for all fertilizer application is recognized as a management problem, as it increases the frequency of fertilizer application and leads to higher costs. For this reason, the use of slow-release fertilizers is being promoted to save labor.

Types and characteristics of slow-release fertilizers

　The slow-release fertilizers mainly used for labor-saving purposes in potted flower cultivation are our brand names: Long, a coated compound fertilizer, and IB Nitrogen, a slow-release nitrogenous fertilizer.

　ロングは燐硝安カリを種化成としてポリオレフィン系樹脂でコーティングした被覆肥料であるが，種化成として窒素，リン酸，カリの成分比が異なる複合肥料を使ったものや微量要素入りなどの銘柄が提供されている。ロングは土壌中に施肥されると被膜内部へ水蒸気が侵入し，徐々に燐硝安カリが水溶液となって外部に溶出し肥効を発現する（図２)。

　For this reason, it is important to mix it with soil to obtain a long and stable nitrogen fertilizing effect, and it is used exclusively as a primary fertilizer at the time of potting up or repotting. Nitrogen-leaching types are roughly classified into linear and sigmoidal types, and various brands are available with nitrogen-leaching periods ranging from 40 to 360 days. Currently, the long type has been converted to the Ecolong series, which has a coated film with enhanced photodisintegration properties.

　一方，IB窒素はイソブチルアルデヒドに尿素が結合した有機化合物で窒素含量は31%である。これは加水分解反応によって尿素が徐々に放出され，アンモニア態窒素を経て硝酸態窒素へ変化しながら窒素肥効を発現する（図３)。通常IB窒素にリン酸やカリが混合され，５〜10mm程度に造粒されたIB化成（商品名：IBS１）として販売されている。IBS1は大粒の緩効性化成肥料であるため生産者からの「一鉢当たり何粒施肥すればよいのか？」といった声に応えられる花や野菜に対する置肥としてよく利用されている。

Cultivation of potted flowers using slow-release fertilizers

　As mentioned above, slow-release fertilizers have been introduced to save labor, and several examples using long and IB chemical fertilizers are presented below.

　ロングの利用が多い鉢花はシクラメンである。たとえば，岐阜県ではひも利用樋底面給水栽培においてリニア型のロング424−140タイプ２g/５号鉢を元肥とし，150ppmNの液肥を適宜追肥するロングと液肥の組み合わせ体系^２)，栃木県ではマット底面給水方式のシクラメン栽培においてシグモイド型ロング424−70タイプを４月に元肥として1g/5号鉢，リニア型ロング424−70タイプを９月に４g/５号鉢を追肥し栄養診断によって必要に応じて液肥を追肥する施肥体系^３)，三重県ではひも利用樋底面給水栽培においてロング424−180タイプを7.5〜10g/５号鉢で全量元肥施用する施肥体系⁴⁾によって規格品生産が可能であると報告されている。

　このようにロングの施肥体系は様々あるが，いずれも生育相に合った養分供給が行える点では一致している。シクラメンの品種や作型，あるいは培養土の種類，経営面などを考慮して最適な施肥体系を選ぶ必要があると思われる。

　ポンセチアは比較的施肥量が多い発育相転換型の鉢花である。栃木県において行われたひも利用樋底面給水栽培では，図４に示すように，８月初めの定植時にスーパーロング424−100タイプ10g/５号鉢を全量元肥施用することにより液肥主体の慣行栽培と同等な品質となり，施肥量も慣行比で最大で約20％削減できることが認められている^５)The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

　一方，IB化成であるIBS１は花だけなく野菜など鉢もの全般にわたって置肥として使われている化成肥料であるが，鉢花栽培における単独施用は少なく液肥やロングとの併用が多い。単独施用の例では，11月下旬開花の福助作りの鉢ギク栽培においてIBS１を８g/４号鉢で置肥すると，有機質肥料主体の慣行施肥と同等の品質が得られることが認められている^６)The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

Summary

　Potted flowers are plants for indoor enjoyment of their flowers and foliage in pots filled with culture medium, and the nature of the culture medium and fertilization strongly affect their growth and quality.

　The desirable conditions of culture soil are adequate hardness, water retention and aeration, and high fertilizer retention. Usually, peat moss and humus are selected as organic soil materials, and red ball soil and kanuma-soil are selected as inorganic soil materials, and culture soils with properties suitable for the growth of each species are prepared and used.

　肥料は鉢花に対する養分供給のほとんど全てを担う存在であるが，利用勝手の良さから液肥が広く普及している。しかし，施肥回数の削減や追肥の軽作業化を望む生産者などから省力がねらえる緩効性肥料が注目され，被覆複合肥料ロングを利用した全量元肥施肥や大粒のIBS１による置肥などの省力施肥技術が開発されてきており，適用される鉢花品目も徐々に増えてきている。

　In order to promote the use of slow-release fertilizers in potted flower cultivation, it is necessary to understand the in-pot environment, which is affected by the nature of the culture medium, to clarify the effect of slow-release fertilizers on nitrogen fertilization, and to expand the fertilization standards that are currently set only for a limited number of crops to other crops.

References

(1) T. Hosoya, Nutritional physiology and fertilization of flowering plants, Noubunkyo, 1995.

(2) M. Sumii, Utilization of long fertilizers in bottom-feeding cultivation of cyclamen, Agriculture and Science, December, 1989.

３）高橋　正，肥効調節型肥料を利用したシクラメンの施肥管理技術，栃木県農業試験場研究成果集24，2005．

４）西田悦造・中野　直・鎌田正行，シクラメンの底面給水栽培における施肥法に関する研究，三重県農業技術センター研究報告22，1994．

５）坂本あすか，ポインセチアの養分吸収量と肥効調節型肥料を用いた省力施肥管理技術，農業と科学３, ４月号，2010．

(6) T. Hosoya, Hachigiku, Compendium of Agricultural Technology, Soil Fertilization Edition, Noubunkyo, 1998.

　

　

General Index of Previous Editions of this Journal in 2020

<January issue
Toward the §2022 era
　ジェイカムアグリ株式会社
　管理本部長　安藤　嘉章
§鹿児島県島しょ地域におけるサトウキビ栽培土壌の理化学性の実態
　鹿児島県農業開発総合センター
　餅田　利之
§アールスメロンの紐栽培肥効調節型肥料の全量基肥と吸肥・吸水パターン
　元 岡山大学農学部
　桝田　正治
　山岡　史和

<February/March combined issue
§日本土壌インベントリー（ｅ−土壌図Ⅱ）が目指す土壌情報の発信
　農研機構農業環境変動研究センター
　環境情報基盤研究領域　土壌資源評価ユニット
　高田　裕介
§沖縄県の主要３土壌における肥効調節型肥料を利用したオクラ春植え栽培の省力施肥について
　沖縄県農林水産部　農業研究センター　名護支所
　主任研究員　田中　洋貴

<April issue
§硬質小麦の高品質安定生産を実現する省力施肥技術の開発
　三重県農業研究所　農産研究課
　研究員　内山　裕介
　（現 四日市農林事務所　四日市鈴鹿地域農業改良普及センター　鈴鹿普及課　主任）
§Seedling boxes and pooled seedlings go hand in hand.
　ジェイカムアグリ株式会社　東北支店
　技術顧問　上野　正夫

<May issue
§山形・宮城の伝統野菜（里芋各種）産地における土壌調査
　宮城大学　食産業学群
　齊藤　秀幸
§ Fertilizers and nutrients:
　被覆燐硝安加里（ロング・ハイコントロール・Nutricote）の特性について（その１）
　柴田技術士事務所
　柴田　勝

<June issue
§ Fertilizers and nutrients:
　被覆燐硝安加里（ロング・ハイコントロール・Nutricote）の特性について（その２）
　柴田技術士事務所
　柴田　勝
§ Soil and fertilizer management to improve soil fertility in tea plantation soils
　ジェイカムアグリ株式会社　九州支店
　郡司掛　則昭

<July issue
§ Fertilizers and nutrients:
　被覆燐硝安加里（ロング・ハイコントロール・Nutricote）の特性について（その３）
　柴田技術士事務所
　柴田　勝
§ Utilization of Soil Data in Aichi Prefecture
　愛知県農業総合試験場　瀧　勝俊

.
§密苗Ⓡにおける播種時緩効性肥料「マイクロロングトータル280−100」の施用効果
　渡島農業改良普及センター
　主査　辻　敏昭
§ Points to keep in mind for soil fertilizer management in Global GAP
　宮城大学　食産業学群
　齊藤　秀幸

<Oct.
§ICT技術を利用した次世代型の主食用米の多収技術構築
　株式会社ファーム・フロンティア
　山形大学農学部　客員教授
　藤井　弘志
§露地野菜の畝連続栽培におけるセル苗全量基肥を用いた省力技術の試み
　鹿児島県農業開発総合センター
　生産環境部　土壌環境研究室
　加治屋　五月

<Nov.
§ Establishment of a one-shot application method for passion fruit basal fertilizer
　岐阜県農業技術センター
　鈴木　哲也
§Labor saving in promotion cultivation of eggplant by total basal application of fertilizer
　福岡県農林業総合試験場
　森田　 茂樹

<Dec.
§Municipal waste molten slag as fertilizer and application development
　静岡大学学術院農学領域
　応用生命科学科
　准教授　一家　崇志
§ In the cultivation of potted flowering plants
　緩効性肥料による省力施肥
　ジェイカムアグリ株式会社　九州支店
　郡司掛　 則昭
§2020 General Table of Contents of Previous Issues of this Journal