乳牛ふん尿のバイオガスプラント消化液の特性と草地・畑地への施用法

バイオガスプラントでは、メタン発酵過程とその後の加熱処理によって、消化液中の大腸菌・腸球菌数、エゾノギシギシの発芽率が十分に低下する。乳牛ふん尿のメタン発酵消化液を草地と畑地に施用するときには、養分含量に肥効率を乗じて肥料に換算する。

乳牛ふん尿、バイオガスプラント、消化液、肥効、衛生指標菌、施用法

再生可能なエネルギーとして、家畜ふん尿を原料とするバイオガスが注目されている。北海道でこれを推進するためには、同時に産出されるメタン発酵処理液（以下、消化液）の適切な農地利用が不可欠である。そこで、乳牛ふん尿を主原料とする消化液の農地還元に係る安全性、肥効特性を明らかにし、草地と畑地に対する施用法を提示する。

1. 消化液は原料のスラリーよりも、メタン発酵によって、pHが高く、乾物が少なく、アンモニウム態窒素が多くなる。消化液の肥料成分含量はpH、EC、乾物含量(%)等によって推定できる（表１）。
2. 乳牛ふん尿を主原料とする消化液中の重金属含量は肥料取締法の基準値(発酵汚泥肥料)を十分に下回る。衛生指標菌の腸球菌,大腸菌はメタン発酵(中温)過程でそれぞれ2、3オーダー減少し、その後の加熱処理(55℃・7.5hrまたは70℃・1hr)で腸球菌は<2log10MPN/g、大腸菌は不検出となる。中温発酵と加熱処理の組み合わせ、または、高温発酵処理により、エゾノギシギシ種子は発芽しなくなる。
3. 消化液は原料スラリーよりも乾物含量が低く、地中に浸透しやすいので、施用後のアンモニア揮散量が少なく、夏期の5t施用時で原料スラリーで揮散率30%に対し、消化液で20%に止まる。消化液施用に伴うアンモニア揮散率は、揮散しやすい高温時でも、3〜5t/10aの施用量で、施用されたアンモニウム態窒素の10〜20%である（図１）。
4. 草地では当該番草に対し、窒素0.4、リン酸0.4、カリウム0.8の肥効率によって、消化液を肥料に換算する。ただし、消化液のアンモニウム態窒素が全窒素の50%以上を占める場合、アンモニウム態窒素を化学肥料と同等と見なす評価法がより適切である（表２）。年間施用量4t/10aでは、秋(10月まで)と春(5月中旬まで)の等量分施が効果的である。
5. 畑地では消化液の窒素肥効を全窒素またはアンモニウム態窒素で評価する。肥効率は作物および施用法別に表２のように設定される。窒素の肥効率を高めるには、秋まき小麦は起生期に施用し、それ以外の作物では基肥とし、施用後速やかに土壌と混和する。えん麦、シロカラシは消化液が付着すると枯死するため、基肥とする。カリウムの施肥標準量から判断した施用適量を作物別に設定した（表２)。

1. 本成果は乳牛ふん尿を主原料とした消化液について適用する。
2. 重金属含量の高い副原料を投入する場合は、消化液の重金属含量を十分に監視する。
3. 中温発酵の場合は、衛生管理や雑草種子対策上、加熱処理も付加することが望ましい。
4. バイオガスプラントの各処理槽でアンモニア揮散、沈殿が生じないよう留意する。
5. 畑地に対する施用法の試験結果は、地表面近くからの全面施用条件で得たものである。

平成16年度北海道農業試験会議（成績会議）における課題名および区分
「乳牛ふん尿を主原料とするバイオガスプラント消化液の特性と草地・畑地への施用法」（普及推進）

研究課題名：乳牛ふん尿を主原料とするバイオガスプラント消化液の特性と草地・畑地への施用法
予算区分：国費（特別研究）
研究期間：2001〜2004年度
研究担当者：横濱充宏、中川靖起、三枝俊哉、今野一男、志賀弘行、古館明洋、中村隆一、安部英則、湊啓子、渡部敢
発表論文等：
1)横濱ら(2002)日本土壌肥料学会公演要旨集48:152
2)横濱ら(2004)日本土壌肥料学会公演要旨集50:164
3)三枝・渡部(2004)日本土壌肥料学会北海道支部会