(57)【要約】【課題】緑化に向けた植物繊維質の有効利用を図るため、植物繊維質が従来抱えていた諸問題を改善し、植物の発芽および生育に好適な緑化資材を、簡便かつ実用的な処理で、堆肥化よりも迅速に提供する。【解決手段】気相のアンモニアを用いて、空隙に水が適度にある状態の植物繊維質を処理することで、表面の水分を介して植物繊維質にアンモニアを保持させるとともに、タンニンやフェノール系物質、精油など、植物の生育を阻害する物質を改質することができ、植物の発芽および生育に良好な緑化資材が提供できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相のアンモニアを用いて植物繊維質を処理し、植物繊維質の水分を介して全窒素含有量を０．５〜２％とすることを特徴とする緑化資材とその製造方法。
【請求項２】
水分８〜７０％に調整することにより、空隙を維持した植物繊維質を気相のアンモニアを用いて処理し、植物繊維質の水分を介して全窒素含有量を０．５〜２％とすることを特徴とする緑化資材とその製造方法。
【請求項３】
粒度０．５〜１２ｍｍならびに水分８〜７０％に調整することにより、空隙を維持した植物繊維質を気相のアンモニアを用いて処理し、植物繊維質の水分を介して全窒素含有量を０．５〜２％とすることを特徴とする緑化資材とその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、植物繊維質を用いた緑化資材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  周知のように、道路工事等に伴い発生する切土および盛土法面は裸地のままでは風化、浸食を受けやすく、法面崩壊等の土砂災害の危険性が高い。このため、近年では環境および景観を重視して、植物種子を混ぜた客土や有機質性基盤材を用いた吹付工が実施されている。【０００３】  従来においても、このような吹付工では、伐採した立木の幹や枝葉、間伐材や廃木、抜根等の植物繊維質を破砕して土壌に混ぜることも知られている（例えば、特許文献１、２、３、４、５、６参照）。【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３００８４号公報
【特許文献２】日本国特許３６９７０９７号
【特許文献３】特開２００２−３６３９９４号公報
【特許文献４】特開２００２−２５３０４６号公報
【特許文献５】特開２００４−２７８０２１号公報
【特許文献６】特開２００５−１３９６３３号公報
【０００５】  植物繊維質を破砕して土壌に混ぜた緑化基盤材を吹き付ける吹付工は、従来一般廃棄物と同様に焼却処分や埋め立て処分されていた植物繊維質の有効活用に向けたリサイクル緑化工法として、また運搬費用をかけずに植物繊維質を発生した現場でそのまま緑化資材とする方法として広く行われている。【０００６】  しかし、植物繊維質を主体とした緑化基盤材は、植物の発芽率や生育性が極端に低くなるという問題点が指摘されている。この主な理由は、植物繊維質には、リグニン、セルロース、ヘミセルロース等の有機質炭素が多く含まれており、これらの有機質炭素を分解する微生物が増殖する際、多量の窒素源を消費してしまい、土壌中が窒素飢餓状態となることである。さらに、植物繊維質には、タンニンやフェノール系物質、精油など、植物の発芽や生育を阻害する物質も含まれていることである。【０００７】  そのため、植物繊維質を緑化基盤材として使用する場合には、完全に堆肥化されたものでなければ、良好な発芽や生育は得られないとされてきた。堆肥化の場合、植物繊維質や家畜糞尿等を堆肥化するための場所まで運搬して混合し、半年以上の長い時間をかけて堆肥化する必要があることから、運送費が高くつくばかりでなく、堆肥化するための広い敷地の確保も必要であるうえ、伐採から堆肥化するまでの期間が長く、しかも堆肥化に際して悪臭が発生するという問題点を抱えている。【０００８】  植物繊維質を活用するリサイクル緑化工法において、堆肥化していない植物繊維質を緑化基盤材に用いる従来技術では、生育促進剤として、例えば窒素肥料やアンモニアなど（例えば、特許文献２、４参照）を緑化基盤材に配合することが提案されている。しかし、これらは植物繊維質の性質を変えるものではなく、緑化基盤材として使用する場合の植物の発芽および生育阻害物質を取り除くものでもない。また、化学肥料の多投による土壌の劣化を引き起こすという問題も抱えている。【００９】  植物の発芽および生育阻害物質の除去を目的として、特許文献８ではアンモニア水溶液などのアルカリ水溶液を用いた除去促進方法が提案されている。この場合、アルカリ水溶液に可溶な植物の発芽および生育阻害物質は除去されるものの、植物の生育に不可欠な窒素分が付与されるものでもないため、これを窒素肥料等の形で補う必要がある。しかも、大がかりな装置を必要とするため、発生現場もしくは施工現場での処理が考慮されておらず、また廃液の処理という問題も抱えている。そのため、装置の規模やコスト、廃液処理などに対して、より機動的な処理法が望まれている。【００１０】
【特許文献８】日本国特許第３４８４４０２号
【００１１】  一方、土壌中に存在する有機態窒素は土壌微生物の作用により無機化され、植物に吸収されうるイオン形態となる。しかし、一部タンパク質とリグニンが窒素の無機化の速さを減少させるような方法で反応し合うことが見いだされており（非特許文献１参照）、さらにアンモニアはリグニンとの間で窒素の安定性を助長する相互作用を有する（非特許文献２参照）。これは以下のような［化１］〜［化３］反応などによるものと考えられる（非特許文献３参照）。これらの反応は、従来木材の可塑化（非特許文献３参照）や、木材の着色（非特許文献４参照）、農産廃棄物の粗飼料化（非特許文献５参照）などに利用されてきた。しかし、このようなアンモニアによる改質を緑化資材へ適用した例はなく、植物の発芽および生育におよぼす影響は明らかではない。【００１２】
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【０００１３】
【非特許文献１】Ｗａｋｓｍａｎ，Ｓ．Ａ．，Ｉｙｅｒ，Ｋ．Ｒ．Ｎ．著「Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｔｏ  ｏｕｒ  ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｎａｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｏｒｉｇｉｎ  ｏｆ  ｈｕｍｅｓ  Ｉ：Ｏｎ  ｔｈｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｔｈｅ“ｈｕｍｅｓ  ｎｕｃｌｅｕｓ”．」Ｓｏｉｌ  Ｓｃｉ．，３４．４３−６９（１９３２）．
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【非特許文献３】Ｐａｗｌｅｋ，Ｚ．，Ｐａｗｌｅｋ，Ａ．Ｓ．著「Ａ  Ｒｅｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒａ  ｆｒｏｍ  Ｗｏｏｄ  ａｎｄ  Ｗｏｏｄ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  Ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｗｉｔｈ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ａｍｍｏｎｉａ  ａｎ  Ｓｏｌｖａｔｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ  ｉｎ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ａｍｍｏｎｉａ」Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，３２（４），３４９−３８３（１９９７）
【非特許文献４】中川洋介，大津三郎著「アンモニアガスによる木材の化学着色」山形県工業技術センター報告Ｖｏｌ．１２，２２−２７（１９８０）
【非特許文献５】Ｇｏｔｏ，Ｍ．，Ｔａｋａｂｅ，Ｋ．，Ａｂｅ，Ｉ．著「Ｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  ＵＶ−ｍｉｃｒｏｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ  ｏｆ  ｃｅｌｌ  ｗａｌｌｓ  ｏｆ  ｕｎｔｒｅａｔｅｄ  ａｎｄ  ａｍｍｏｎｉａ−ｔｒｅａｔｅｄ  ｂａｒｌｅｙ  ｓｔｒａｗ」Ｃａｎ．Ｊ．Ｐｌａｎｔ  Ｓｃｉ．，７８，４３７−４４３（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】  本発明は、植物繊維質の緑化に向けた有効利用を図るため、実用的な処理で簡便かつ効率的に、植物の発芽および生育に好適な緑化資材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究の結果、空隙を維持し、水が適度にある状態の植物繊維質を気相のアンモニアを用いて処理し、植物繊維質表面の水分を介し全窒素含有量を０．５〜２％とすることで、植物の発芽および生育に良好な資材となることを見いだしたものである。【００１６】  植物繊維質としては小径木、樹皮、枝葉のほか、たとえば建設現場で大量に発生する自然植生の樹木などの廃木や廃根、台風や大雨、大雪などの気象害で発生し、ダムや河川敷、海岸に漂着した流木、健全な山地を育成するために伐採された間伐材などが利用できるが、これらに限定されるものではない。【００１７】  気相のアンモニアを用いて、上記の植物繊維質を処理し、全窒素含有量を０．５〜２％とする。アンモニアは、気相であれば、通常のアンモニアガスや、アンモニア水溶液から発生させたアンモニアを含む蒸気などで良い。気相のアンモニアを用いることで、適量で植物生育阻害物質を改質させるとともに、植物繊維質にアンモニアを保持させる。【００１８】  植物生育阻害物質を改質させるとともに、植物繊維質にアンモニアを保持させるためには、植物繊維質の水分が重要である。植物繊維質の水分は８〜７０％が適当であり、好ましくは２０〜５０％である。空隙に水が適度に残ることで、通気性に優れ、さらにアンモニアが水に吸着されることで、植物繊維質に取り込まれるとともに、その際に発生する熱で改質が促進される。しかし水分が多いと、通気性が妨げられるとともに、アンモニア濃度が薄くなり、単にアルカリ水溶液として作用し、植物生育阻害物質を改質させるとともに、植物繊維質にアンモニアを保持させにくくなる。【００１９】  さらに、植物生育阻害物質を改質させるとともに、植物繊維質にアンモニアを保持させ、植物繊維質の全窒素含有量を０．５〜２％とするためには、アンモニアの通気性が重要である。そのため、植物繊維質の大きさは、０．５〜１２ｍｍであり、好ましくは０．５〜４ｍｍである。植物繊維質の水分を調整することにより、アンモニアの浸透性が向上し、大きい形状のものであっても速やかに改質される。
【発明の効果】
【００２０】  本発明にかかる緑化資材とその製造方法によれば、植物繊維質中にアンモニアを保持させることができるとともに、タンニンやフェノール系物質、精油など、植物の生育を阻害する物質を改質させることができ、これにより、従来技術が抱えていた窒素飢餓や生育阻害成分による植物の発芽および生育阻害を解決するものである。さらに、粒度ならびに水分を調整することにより、堆肥化に要していた期間よりも非常に迅速に植物の生育に適した緑化資材となすことができる。また、気相のアンモニアを用いることにより、廃液などの処理も必要なく、発生現場や施工現場での製造が可能であることから、従来技術において問題であった装置の規模や経費、廃液処理、敷地の確保、労力などに対して、より機動的な製造が可能である。これにより、植物の生育に適した緑化資材として植物繊維質を有効利用するリサイクル緑化工法に貢献するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  以下、図面にもとづき本発明の実施例について説明する。図１において１は植物繊維質である。本発明の緑化資材において、用いる植物繊維質は小径木、樹皮、枝葉のほか、たとえば建設現場で大量に発生する自然植生の樹木などの廃木や廃根、台風や大雨、大雪などの気象害で発生し、ダムや河川敷、海岸に漂着した流木、健全な山地を育成するために伐採された間伐材などが利用できるが、これらに限定されるものではない。【００２２】  植物繊維質の大きさは、アンモニアの通気性ならびに浸透性から、０．５〜１２ｍｍが適当であり、好ましくは０．５〜４ｍｍ程度である。【００２３】  植物繊維質の水分量は空隙に水が適度にある状態であればよく、８〜７０％が適当であり、好ましくは２０〜５０％である。空隙に水が適度に残ることで、通気性に優れるとともに、アンモニアは水に吸着され、処理時間を短縮することとなり、またその際の溶解熱により改質が進行する。しかし、水分が多いとアンモニア濃度が減少し、植物生育阻害物質の改質を低減させることとなる。一方、水分が少ない場合、通気性は優れるものの、アンモニアが水に吸着されず、改質が進行しにくくなる。この場合は、処理時間を長くすることにより改質可能である。【００２４】  ２は液化アンモニアのボンベである。本発明の緑化資材を製造する際に使用するアンモニアは、気相となるものであれば問題なく、通常の液化アンモニアや、アンモニア水溶液から発生させたアンモニアを含む蒸気で良い。気相であることで、適正量のアンモニアで、水を介した吸着等を均一、短時間に引き起こさせる。濃度が薄い場合、濃度を高めたり、時間を延長したりすることで改質可能である。【００２５】  ３はビニールシートである。これは、アンモニアの気散を押さえるために使用するもので、これに限定されるものではない。たとえば、ビニール製の袋や、密閉できる容器、施設、さらには簡易な装置などを用いることも可能である。【００２６】  水分を調整することにより、堆肥化に要していた期間よりも非常に迅速に植物の生育に適した緑化資材となすことができる。また、気相のアンモニアを用いることにより、廃液などの処理も必要なく、発生現場や施工現場での製造が可能であることから、従来技術において問題であった装置の規模や経費、廃液処理、敷地の確保、労力などに対して、より機動的な製造方法である。以下、本発明を実施例にもとづき、より具体的に説明する。
【実施例１】
【００２７】  様々な樹種の粉砕物それぞれ約１ｋｇを内寸２８５×２７５×４８５ｍｍのデシケーター内に静置し、２８％アンモニア水溶液から生じた蒸気（アンモニアの気中濃度２８％）を用いて処理した。所定日数処理した後、１昼夜ドラフト内で風乾し、微粉砕した。微粉砕した試料を、五酸化二リン上で１昼夜減圧乾燥し、元素分析に供した。図２はアンモニアへの処理日数にともなう様々な樹種の全窒素含有量の変化を示す。アンモニアを用いた処理１日目において、すべての樹種で全窒素含有量が０．５％以上となり、その後トドマツやエゾマツでは０．８％まで、ナラでは１．９％にまで増加した。
【実施例２】
【００２８】  様々な粒度のカラマツ木粉１０ｇ（絶乾重量）を内寸２８５×２７５×４８５ｍｍのデシケーター内に静置し、２８％アンモニア水溶液から生じた蒸気（アンモニアの気中濃度２８％）を用いて４日間処理した。１昼夜ドラフト内で風乾し、微粉砕した。微粉砕した試料を、五酸化二リン上で１昼夜減圧乾燥し、元素分析に供した。結果を表１に示す。粒度が大きくなるに従って、全窒素含有量は低下し、４．０ｍｍ以上の粒度ではほぼ一定となった。【００２９】
【表１】
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【実施例３】
【００３０】  粒度８．０〜１１．２ｍｍのカラマツ木粉１０ｇ（絶乾重量）を密閉できるビニール袋に入れ、所定量の蒸留水を添加し、１０日間冷蔵庫内で放置した。約５００ｍｇを精秤し、１０５℃のオーブン内で１昼夜乾燥し、水分量を求めた。さらに、試料を内寸２８５×２７５×４８５ｍｍのデシケーター内に静置し、２８％アンモニア水溶液から生じた蒸気（アンモニアの気中濃度２８％）を用いて１日間処理した。１昼夜ドラフト内で風乾し、微粉砕した。微粉砕した試料を、五酸化二リン上で１昼夜減圧乾燥し、元素分析に供した。表２はアンモニアを用いて処理したカラマツ材の全窒素含有量におよぼす初期水分量の影響を表す。１日間の処理でも全窒素含有量は増加し、水分約３０％のときに最も高く、それ以上では水分が多くなるに従って減少した。【００３１】
【表２】
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【実施例４】
【００３２】  カラマツ木粉５０ｇ（絶乾重量）を密閉できるビニール袋に入れ、所定量の蒸留水を添加し、４日間冷蔵庫内で放置した。約５００ｍｇを精秤し、１０５℃のオーブン内で１昼夜乾燥し、含水率を求めた。さらに、内寸２８５×２７５×４８５ｍｍのデシケーター内に静置し、２８％アンモニア水溶液から生じた蒸気（アンモニアの気中濃度２８％）を用いて処理した。所定日数処理した後、１昼夜ドラフト内で風乾し、微粉砕した。微粉砕した試料を、五酸化二リン上で１昼夜減圧乾燥し、元素分析に供した。図３はアンモニアを用いて処理したカラマツ材の全窒素含有量におよぼす初期水分量ごとの処理日数の影響を表す。アンモニアを用いて１日間処理した試料では、初期水分量が高いほど、全窒素含有量も高くなり、初期水分量３０％以上では全窒素含有量はほぼ一定となった。また、低い初期水分量の試料であっても、処理日数にともなって、その全窒素含有量は増加し、９日間の処理では高い初期水分量の試料とほぼ同じ全窒素含有量となった。初期水分量２０％以上とすることで、処理日数をさらに低減できる。
【実施例５】
【００３３】  植物繊維質の抽出物は、植物の発芽および生育の阻害作用を持つ。そこで、メタノールおよび冷水を用い、アンモニアを用いて処理したカラマツ材の抽出率を検討した。その結果、アンモニアを用いて処理した日数に従って、メタノール抽出物量は減少し、冷水抽出物量は増加した（図４）。このことは、アンモニアを用いた処理によって、抽出物の性状が変化し、冷水によって抽出されやすくなったことを表す。すなわち、アンモニアを用いた適度な処理は植物生育阻害物質を改質させる効果がある。
【実施例６】
【００３４】  以下、緑化資材としての植物の発芽および生育におよぼす影響について説明する。アンモニアを用いて処理したカラマツ材と黒土を容量比で１：１の割合で混合し、平らになるようにプランターに充填し、そこに，鶏糞堆肥３ｇ、黒土２００ｇと混ぜ合わせた芝生種子０．４ｇをまんべんなく播種した。適宜水を散布して、播種後の発芽および生育状況を観察し、２１日経過後の発芽本数および生育長、生体乾燥重量を測定した。アンモニアを用いて処理したカラマツ材の場合、黒土培土のみや黒土培土に無処理カラマツ木粉を配合した培土よりも、発芽本数や平均生育長、生体乾燥重量が大幅に増加した（図５および表３）。【００３５】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００３６】  本発明は、緑化基盤吹付工を実施している企業が発生または施工現場の植物繊維質を利用した緑化資材の製造および施工を可能とするほかに、緑化資材を製造販売している企業や植物繊維質を取り扱っている企業などにおいて、植物繊維質を利用した緑化資材の製造および販売を可能とし、製造された緑化資材はガーデニングなどの園芸分野や農業分野での利用が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】  本発明を実施するための製造方法の一例
【００３８】
【図２】  アンモニアを用いた処理日数と様々な樹種の全窒素含有量との関係
【００３９】
【図３】  初期水分量ごとの処理日数と全窒素含有量との関係
【００４０】
【図４】  アンモニアを用いて処理したカラマツ材からの冷水およびメタノール抽出率と処理日数との関係
【００４１】
【図５】  アンモニアを用いて処理したカラマツ材を配合した培土における発芽本数と平均生育長
【符号の説明】
【００４２】１      植物繊維質
【００４３】２      液化アンモニアボンベ
【００４４】３      ビニールシート
【００４５】４      スノコ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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