(57)【要約】【課題】植物育成のために優れた耐踏圧性を有し、かつ、植物育成のために適度な透水性を有し、更に、高い有効水分保持量及び肥料保持量を有する植物育成用土壌、及びこれを用いた植物育成方法を提供する。【解決手段】平均粒径が０．０５〜１０ｍｍである瓦破砕材からなる植物育成用土壌とした。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が０．０５〜１０ｍｍである瓦破砕材からなる植物育成用土壌。
【請求項２】
前記瓦破砕材は、孔隙径が０．１〜２０μｍである多孔質である請求項１記載の植物育成用土壌。
【請求項３】
前記瓦破砕材は、空隙率が５０〜６５％である請求項１又は２記載の植物育成用土壌。
【請求項４】
有効水分保持量が５０〜３００Ｌ／ｍ３であり、かつ透水係数が０．０００１〜１ｃｍ／秒である請求項１、２又は３記載の植物育成用土壌。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４記載の土壌からなる耐踏圧用土壌。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５記載の土壌を用いることを特徴とする植物育成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、瓦破砕材からなる植物育成用土壌を用いた植物育成方法に関する。より詳しくは、本発明は、瓦破砕材からなる植物育成用土壌であって、踏圧による土壌構造の変化が少なく、植物育成に適当な透水性、保水性及び保肥性を有する植物育成用土壌及びそれを用いた植物育成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公園、遊歩道、運動場、競馬場、スポーツグラウンド等の緑化のために、芝等の植物が用いられる。しかし、これらの植物を植え込んだ土壌には、過多な踏圧がかかることがしばしば認められる。
【０００３】
この過多な踏圧により土壌粒子が移動し土壌粒子間の間隙がつぶれ、その結果生じる土壌の圧密、間隙率の低下、透水性低下等の土壌構造の変化により、芝等の植物の生育に悪影響をもたらす。
【０００４】
そこで、様々な方法を用い、植物の根部分に酸素を供給するエアレーションという作業が行われている。エアレーションには、例えば中空の刃を利用して、土中から土を取り除くコアリング、中まで詰まった刃や金属のスパイクを使って、地面に穴をあけるスパイキング、芝生の面を垂直に切り込んで、芝生を細かな茎に分断するバーチカルカット等の方法がある。
【０００５】
しかし、エアレーションは芝に対して大きな損傷を与えるため、芝が痛みやすい時期や芝の切傷から病原菌の侵入しやすい時期は避けた方がよく、また、広範囲の芝のエアレーションを行っていては、経済的にも不都合である。
【０００６】
そこで、土壌粒子間の間隙がつぶれないように、土壌に固結防止剤等を混ぜる方法が採用されている。例えば、ゴムチップに土壌団粒化剤をコーティングした土壌混入材を作成し、土壌と混入攪拌し、土壌透水性改良と固結防止を行う方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
しかし、土壌に土壌混入材を一度混入してしまうと、土壌中から土壌混入材を取り除き、土壌を他の用途のために再利用することは極めて困難となる問題が生じる。
【特許文献１】特開２００１−１３１５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、植物育成のために優れた耐踏圧性を有し、かつ、植物育成のために適度な透水性を有し、更に、高い有効水分保持量及び肥料保持量を有する植物育成用土壌、及びこれを用いた植物育成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記目的を達成するために、平均粒径が０．０５〜１０ｍｍである瓦破砕材からなる植物育成用土壌を提供する。
【００１０】
本発明に用いる瓦破砕材は、孔隙径が０．１〜２０μｍである多孔質であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明に用いる瓦破砕材は、空隙率が５０〜６５％であることが好ましい。
【００１２】
更に、本発明に係る植物育成用土壌は、有効水分保持量が５０〜３００Ｌ／ｍ３であり、かつ透水係数が０．０００１〜１ｃｍ／秒であることが好ましい。
【００１３】
ここで有効水分保持量とは、土壌から重力によって水分が排出された後に、該土壌に残存している水分のうち、植物の根が吸収可能な水分量をいう。また、透水係数とは、土壌中の水の流れやすさの指標である。
【００１４】
本発明に係る植物育成用土壌の用途としては特に限定されないが、その優れた耐踏圧性から、耐踏圧性を必要とする用途に好適な耐踏圧用土壌として使用することができる。
【００１５】
これら本発明に係る土壌を用いる植物育成方法もまた、本発明の１つである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の植物育成用土壌は、優れた耐踏圧性を有し、かつ、植物育成のために適度な透水性を有し、更に、高い有効水分保持量及び肥料保持量を有する。本発明の特定の透水係数及び有効水分保持量を有する植物育成用土壌は、植物育成促進効果に優れ、公園、遊歩道、運動場、競馬場、スポーツグラウンド等の過多な踏圧が加えられる場所の植物育成用土壌として有用である。本発明の植物育成用土壌は、他の土壌成分を加えることなく使用することができ、かつ、土壌構造の変化が少ないため、植物育成に繰り返し使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に用いる瓦破砕材は、空隙を多数保有する多孔性の破砕材であり、孔隙径は約０．１〜２０μｍであることが好ましい。
【００１８】
瓦破砕材に使用する瓦は、粘土を原料として焼成してなる粘土瓦である。更に、使用する瓦は、再利用の観点から廃瓦を用いることが好ましいが、廃瓦に限定されない。また、粘土を原料として焼成してなるものであれば、瓦の形状に成形されているものに限定されず、素焼きレンガ、陶器等であってもよい。
【００１９】
前記材料で形成されている瓦は、植物への水分補給、地下水の涵養、自然の水循環、及び植生・地中生態の改善等という効果の期待される植物育成用土壌に適している。また、産業廃棄物として大量に廃棄される廃瓦の再生利用を可能とするため、環境保全という観点からも有意義である。更に、他の土壌成分を加えることなく使用することができ、かつ、土壌構造の変化が少ないため、植物育成に繰り返し使用することができる。
【００２０】
また、下記表１に示すように、前記瓦破砕材を土壌に加工するに際しては熱処理が不要であるので、ＣＯ２の排出量が少なくてすみ、本発明者の概算によれば、本発明に係る土壌を１ｍ３生産する際に排出されるＣＯ２は１．４９ｋｇ／ｍ３である。これに対して、本発明者の概算によれば、赤玉土等では３５２．３ｋｇ／ｍ３ものＣＯ２が排出されることが判明した。これは本発明に係る土壌生産時のおよそ２４０倍ものＣＯ２排出量である。従って、本発明に係る土壌は地球温暖化抑制の観点からも優れている。
【００２１】
【表１】
2008307050.tif 000002
【００２２】
本発明に用いる瓦破砕材は、所望の透水係数及び有効水分保持量に応じて微粒子化されていればよいが、瓦破砕材の平均粒径は０．０５〜１０ｍｍが好ましく、瓦破砕材の平均粒径が０．０５ｍｍ未満では、瓦破砕材粒子の孔隙が減少し、有効水分保持量が減少する傾向があり、１０ｍｍを超えると透水係数が高くなりすぎ、植物の育成用土壌として好ましくない。更に、当該平均粒径の範囲を、０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ、５ｍｍで区切り、育成する植物ごとに適した粒径の瓦破砕材を適宜配合して用いてもよい。なお、本発明者が調べたところ、粒径が小さい方が保水性に優れ、粒径が大きい方が透水性に優れ、粒径の幅が狭い方が耐踏圧性に優れている、という傾向が見出された。
【００２３】
本発明の植物育成用土壌の有効水分保持量は、５０〜３００Ｌ／ｍ３であることが好ましく、６０〜３００Ｌ／ｍ３がより好ましく、８０〜３００Ｌ／ｍ３が更に好ましく、１００〜３００Ｌ／ｍ３が特に好ましい。更に有効水分保持量は、２００〜３００Ｌ／ｍ３であることが最も好ましい。有効水分保持量が５０Ｌ／ｍ３未満では植物に必要な水分が不足する。有効水分保持量が２００Ｌ／ｍ３以上であれば、水やりの手間が少なくなり、労力を軽減することができる。
【００２４】
本発明の植物育成用土壌の透水係数は、０．０００１〜１ｃｍ／秒であることが好ましく、０．００１〜１ｃｍ／秒がより好ましく、０．０１〜１ｃｍ／秒が特に好ましい。透水係数が０．０００１ｃｍ／秒未満では透水性が低すぎ、水が下部に浸透しにくくなるため、また、透水係数が１ｃｍ／秒を超えると透水性が高くなりすぎ、土壌から速やかに水分が失われるため、いずれも植物の育成にとって悪環境となる傾向にある。
【００２５】
瓦破砕材を含有する本発明の植物育成用土壌は、公園、遊歩道、運動場、競馬場、スポーツグラウンド、多目的広場等の植物育成用土壌として、更に、一般家屋及び公共建築物等の屋上緑化土壌として使用することができる。特に、そこで育成される植物に踏圧が掛かる環境において本発明に係る土壌が好適に用いられる。
【００２６】
本発明の植物育成用土壌は、原地盤上に４〜７０ｃｍの厚さで敷きこみ、該土壌で植物を育成することが好ましい。該土壌の厚さが４ｃｍ未満では、十分に水分を保持することができない。該土壌の厚さが７０ｃｍを超えると、敷きこむために必要な土壌量が過度に多くなり、経済的見地から好ましくない。
【００２７】
本発明の植物育成用土壌は、潅水された水や雨水が、植物の根腐れを生じさせないように透水し、また該土壌の更に下部に水が存在し、かつ該土壌中の水分が少ない場合には、該下部から吸水することができる。
【００２８】
従来、公園、遊歩道、運動場、競馬場、スポーツグラウンド等の植物土壌として使用されている山砂は、透水性に優れているが有効水分保持量が低く、保水性を高めるために保水剤等の添加を行っている。これに対し、本発明の植物育成用土壌は高い有効水分保持量及び適度な透水性を有している。このため、過剰な水分による植物の根腐れを防ぐと同時に、該土壌下の水を吸い上げることにより、植物の育成に適した水環境を長期間にわたって持続することができる。
【００２９】
本発明の植物育成用土壌に見られる良好な有効水分保持量及び透水性は、該土壌に使用される瓦が５０〜６５％という高い空隙率を有することによって達成される。ここで空隙率とは、本発明に用いる瓦破砕材の粒子において、瓦成分で充填されている固相の体積及び瓦成分で充填されていない内部空隙（気相及び液相）の体積の和（全体を１００％）に対する内部空隙の占める割合である。瓦破砕材以外の多孔質材として、軽石、炭、赤玉土等が挙げられるが、いずれも吸水性は高いが有効水分保持量が少なく、根腐れやカビの発生や、含水状態にあると強度が低下し、構造に破壊が生じるため、植物育成土壌としては適さない。
【００３０】
本発明の植物育成用土壌には瓦破砕材以外の成分を加える必要はないが、肥料保持能を高めるために、他の土壌を混合してもよい。この場合、他の土壌の混合割合は、３０重量％以下が好ましい（全体を１００重量％）。
【００３１】
本発明の植物育成用土壌に使用される瓦破砕材は、植物の根の根毛（直径は数μｍ〜十数μｍ）が進入することのできる空隙径、有効水分保持性及び有効肥料保持性を有する。このため、根毛は瓦破砕材の内部空隙に入りこみ、植物自体の水分及び肥料の吸収力を上昇させることができる。
【００３２】
ここで、植物の根毛が瓦破砕材の内部空隙に入りこむ状態を、図１及び２を用いて説明する。図１は６５０倍に拡大した電子顕微鏡写真を示す。符号１は瓦破砕材の表面を、符号２は根毛を示す。図１より、根毛２が瓦破砕材の表面１にある空隙に入りこんでいることが認められる。図２は１６００倍に拡大した電子顕微鏡写真であり、瓦破砕材の表面３に根毛４が入りこむ状態を、明瞭に観察することができる。
【００３３】
本発明の植物育成用土壌は、種々の植物の育成に制限なく使用することができる。適したものとしては、芝、コケ、竜のひげ、セダム、松、菊、ナス、ブドウ、サツキ、ケヤキ、桜、バラ、ヒャクヤク等が挙げられる。特に、踏圧が掛かる環境下で植物が育成される場合に本発明に係る土壌が好適に用いられる。
【００３４】
以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
実施例１及び２、比較例１（耐踏圧性の測定）
試料として、粘土瓦破砕材（平均粒径０．０５〜２ｍｍ）（実施例１）、粘土瓦破砕材（平均粒径１〜２ｍｍ）（実施例２）及びまさ土（比較例１）を筒状のカラム（断面積１７．６８ｃｍ２）にそれぞれ充填し、８０ｋｇの人が前記カラムの上面を覆うように立てた柱に乗って踏圧した。１、５、１０及び５０回の踏圧を加え、カラム内の試料長を測定した。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2008307050.tif 000003
【００３７】
また、各回の踏圧前後のカラム内の試料長の変化率を、下記式により算出した。その結果を表３に示す。
変化率（％）＝（１−踏圧後のカラム内の試料長（ｃｍ）／踏圧前のカラム内の試料長（ｃｍ））×１００
【００３８】
【表３】
2008307050.tif 000004
【００３９】
表２は、各回の踏圧前後における前記カラム内の試料長を示す。表２によると、比較例１に比べ、粘土瓦破砕材を用いた実施例１及び２は、踏圧回数が増えた場合であっても、踏圧による変化長が短く、耐踏圧性を有することがわかる。表３は、各回の踏圧前後のカラム内の試料長の変化率を示す。表３によると、実施例１及び２は比較例１に比べ、試料長の変化率が小さいことがわかる。従って、本発明に係る植物育成用土壌は、土壌の固結対策として有用である。
【００４０】
実施例３及び４（踏圧後の透水係数の測定）
透水係数の測定は、定水頭法に基づいて行った。前記実施例１及び２において、１、５、１０及び５０回の踏圧を加えられたカラムの下の容器に給水し、湛水面を作製した。カラム上端から一定流量で給水し、湛水深が平衡に達した時の流量Ｑ（ｃｍ３／秒）と湛水深ｈ（ｃｍ）を測定した。実施例１におけるカラムを用いた場合が実施例３、及び実施例２におけるカラムを用いた場合が実施例４である。踏圧回数と飽和透水係数の関係を表４に示す。なお、飽和透水係数は下記式により求めた。下記式中、ｌはカラムにおける試料長（ｃｍ）、Ａは試料断面積（ｃｍ２）を示す。
飽和透水係数（ｃｍ／秒）＝Ｑ×ｌ／Ａ×ｈ
【００４１】
【表４】
2008307050.tif 000005
【００４２】
表４によると、踏圧回数を１０回から５０回へ増やしても、透水係数の低下は認められず、土壌の透水係数で不良な値とされる０．０００１ｃｍ／秒未満にはならない。これは、粘土瓦破砕材が耐踏圧性を有することにより、一定の踏圧が加えられた後であっても土壌構造が変化しにくく、空隙が減少しにくいことによるものと考えられる。
【００４３】
実施例５及び６、比較例２〜４（有効水分保持量の測定）
ｐＦ１．８〜ｐＦ３．０における水分保持量を、遠心法に基づいて測定した（土壌物理性測定法、土壌物理性測定法委員会編、養賢堂、１９７２）。試料として、粘土瓦破砕材（平均粒径０．０５〜２ｍｍ）（実施例５）、粘土瓦破砕材（平均粒径１〜２ｍｍ）（実施例６）、まさ土（比較例２）、軽石（比較例３）及び活性炭（比較例４）を用いた。軽石や活性炭は、屋上緑化として芝生を植える際に人工軽量土壌として使用される。これら試料を、電気乾燥炉を用いて１０５℃、２４時間乾燥した。乾燥した試料を濾過筒の中に充填し、乾燥重量を測定した。この後、試料の入った濾過筒を水で飽和させ、飽和湿潤重量を測定した。つぎに、ｐＦ１．８及びｐＦ３．０の条件下の遠心脱水を行い、各試料の湿潤重量を求めた。これから、下記式に基づき有効水分保持量を算出した。
有効水分保持量＝（ｐＦ１．８における湿潤重量）−（ｐＦ３．０における湿潤重量）
この結果を表５に示す。
【００４４】
なお、ｐＦとは、土壌粒子と水との吸着の強さの単位であり、ｃｍ単位の圧力値の対数で表示される。土壌に水が飽和した状態のｐＦは０であり、土壌から２４時間重力排水した状態のｐＦが１．８であり、一般的な植物の根が、土壌粒子から水分を吸収できる限界のｐＦが３．０であり、更に、土壌を１００℃で乾燥させた状態のｐＦが７．０である。植物の根が吸収可能な水分量は、ｐＦ１．８からｐＦ３．０までの水分量であるため、この水分量が有効水分保持量となる。
【００４５】
【表５】
2008307050.tif 000006
【００４６】
表５によると、植物が水分吸収することのできる有効水分保持量は、一般的に保水性があるとされている軽石（比較例３）や活性炭（比較例４）に比較して、平均粒径０．０５〜２ｍｍの粘土瓦破砕材（実施例５）では１．７〜８．７倍である。平均粒径１〜２ｍｍの粘土瓦破砕材（実施例６）においても、植物育成に必要な水分が供給され得る５０Ｌ／ｍ３以上の有効水分保持量を有する。植物育成に対して適切な有効水分保持量は植物の種類によって異なるため、平均粒径の異なる瓦破砕材の配合割合を変えることにより、各植物に適切な有効水分保持量を有する植物育成用土壌を提供することができる。
【００４７】
３相分布割合の測定
飽和体積含水率の値とｐＦ１．８体積含水率から、下記式に基づき気相、液相及び固相の３相分布を求めた。
気相（％）＝飽和体積含水率（％）−液相（％）
液相（％）＝ｐＦ１．８体積含水率（％）
固相（％）＝１００（％）−飽和体積含水率（％）
この結果を表６に示す。飽和体積含水率とは、飽和したときの水の量を、その水を含む土壌の体積で割ったものである。ｐＦ１．８体積含水率とは、ｐＦ１．８のときの水の量を、その水を含む土壌の体積で割ったものである。
【００４８】
【表６】
2008307050.tif 000007
【００４９】
表６によると、平均粒径の異なる粘土瓦破砕材は３相分布が異なることがわかる（実施例５及び６）。従って、平均粒径の異なる瓦破砕材の配合割合を変えることにより、各植物に適切な３相分布を有する植物育成用土壌を提供することができる。
【００５０】
実施例７及び８、比較例５〜７（有効肥料保持量の測定）
試料として、粘土瓦破砕材（平均粒径０．０５〜２ｍｍ）（実施例７）、粘土瓦破砕材（平均粒径１〜２ｍｍ）（実施例８）、まさ土（比較例５）、軽石（比較例６）及び活性炭（比較例７）を用いた。これらの試料を、電気乾燥炉を用いて１０５℃、２４時間乾燥した。乾燥した試料を濾過筒の中に充填し、水で飽和させた。重力排水を行い、ｐＦ１．８の土壌とした。このｐＦ１．８の土壌に、５００倍に希釈した液肥（ハイフラワー  旭化学工業（株）製）を１０ｍＬ入れ、重力排水を行い、排水を採取した。重力排水後、濾過筒中の試料をｐＦ３．０の土壌とした。ｐＦ３．０の土壌とする際に生じた排水を採取し、この排水中の各成分（リン、硝酸態チッソ、アンモニア態チッソ、ホウ素、マグネシウム、マンガン、カリウム）濃度を測定した。リン、硝酸態窒素及びアンモニア態窒素の測定には、富栄養計（セントラル科学（株）製、ＨＣ−１０００）を用いた。ホウ素、マグネシウム、マンガン及びカリウムの測定には、誘導プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ−ＭＳ、ＨＥＷＲＥＴＴ  ＰＡＣＫＡＲＤ社製、ＨＰ４５００）を用いた。その結果を表７に示す。
【００５１】
【表７】
2008307050.tif 000008
＊単位（ｍｇ／ｍ３）
【００５２】
表７によれば、粘土瓦破砕材（平均粒径０．０５〜２ｍｍ）（実施例７）では、リン成分のみ軽石（比較例６）より低値であったが、他の成分はいずれも比較例５〜７より高値を示し、有効肥料成分の保持特性という点で、最も優れているといえる。また、粘土瓦破砕材（平均粒径１〜２ｍｍ）（実施例８）では、活性炭（比較例７）と比較すると、カリウム成分以外は高値を示し、優れた有効肥料保持量を有するといえる。
【００５３】
実施例９及び比較例８（植物育成促進効果）
透水係数０．０１２６ｃｍ／秒、粒径０．５〜２ｍｍ、空隙率５７％及び有効水分保持量２１７Ｌ/ｍ３）である粘土瓦破砕材を用いた植物育成用土壌（実施例９）及び、まさ土（比較例８）を、大阪市内のゴルフ場の原地盤に、いずれも５ｃｍの厚さで敷きこんだ。ここに高麗芝のソットを敷き詰め、約半年間育成した（２００６年２月２８日〜同年９月１３日）。実施例９及び比較例８で、潅水、施肥等の条件は同一とした。なお、実施例９及び比較例８とも、前記育成期間中に通行した来場者は約１２０００人であった。育成期間終了後、直径２００ｍｍの高麗芝サンプルを採取し、クロロフィルａ量（葉緑素：緑色の濃さの指標）、葉の密度、根の長さ、及び根の重量を測定した。この結果を表８に示す。
【００５４】
【表８】
2008307050.tif 000009
【００５５】
表８によれば、実施例９のクロロフィルａ量は比較例８の２倍であり、実施例９では活発な光合成が行なわれていると考えられる。また、実施例９の根の長さは比較例８の約３倍であり、実施例９の根は土壌深部まで伸びやすく、雨の少ない夏場においても水分や養分を吸収しやすい状態にあったといえる。したがって、本発明の植物育成用土壌（実施例９）は、まさ土（比較例８）より高麗芝の育成促進効果が優れているといえる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】植物の根毛が瓦破砕材の内部空隙に入りこむ状態の一例を、６５０倍に拡大した電子顕微鏡写真で示す説明図である。
【図２】植物の根毛が瓦破砕材の内部空隙に入りこむ状態の一例を、１６００倍に拡大した電子顕微鏡写真で示す説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・瓦破砕材の表面
２・・・植物の根毛
３・・・瓦破砕材の表面
４・・・植物の根毛
【図１】
2008307050.tif 000010
【図２】
2008307050.tif 000011