(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
土中に挿し込んだ中空管の先端から破砕した氷を土中に圧入することにより、該圧入部分の土壌を局所的に耕うんすることを特徴とする局所耕うん方法。
【請求項２】
中空管の下端部に氷破砕手段を設け、これにより中空管内の氷を破砕しながら土中に圧入することを特徴とする請求項１記載の局所耕うん方法。
【請求項３】
中空管内に充填した水を凍結させ、その氷柱の先端を中空管の下端部に設けた氷破砕手段に押し付けて、氷を破砕しながら土中に圧入することを特徴とする請求項２記載の局所耕うん方法。
【請求項４】
氷破砕手段がワイヤであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の局所耕うん方法。
【請求項５】
中空管内で氷を製造する製氷手段と、耕うんする土中に穴を開ける手段と、氷を内蔵する管の先端から該管内の氷を前記穴内に押し出して土中に圧入する手段とを備え、土中に挿し込んだ中空管の先端から破砕した氷を土中に圧入することにより、該圧入部分の土壌を局所的に耕うんするようにしたことを特徴とする局所耕うん装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は局所耕うん方法に関するものである。さらに詳しくは、地中に挿し込んだ中空管の先端から破砕した氷を地中に圧入することにより、局所的に耕うんする方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  古来より耕うんは作物の生育を助けるための作業として行われてきたが、その基本的な方法は、土より硬い器具を用いて、土壌構造を物理的に破壊し、均一化するというものが主であった。この方法による耕うんでは、土壌中に存在する樹木の根や石などの障害物と敵対するばかりでなく、植物の根や土壌動物が作り出した有効な孔隙をも破壊してしまうという欠点があった。【０００３】  近年、このような問題を解決する手段として局所耕うん法の研究が行われ、いくつかの報告がなされている。この局所耕うん法は、苗などの植え付け部の直下に円筒状の空洞（シャフト）を作ることによって耕うん効果を得ようとする方法であり、この方法を採用することで、地表を植生で被覆した状態でも耕うんして作物の栽培を可能とするという利点があり、農地の生態系を複雑に維持しながら栽培を可能にする（下記非特許文献１〜３参照）。【０００４】  そして、この局所耕うん栽培法は、苗の植え付け部の直下に円筒状の空洞（以下「シャフト」という）を作ることによって耕うん効果を得ようとする方法であり、この方法を採用することで地表を植生で被覆した状態でも栽培を可能とするという利点があり、農地の生態系を複雑に維持しながら栽培を可能にする栽培法である。
【非特許文献１】      田島淳、加藤雅義ほか「カバークロップを用いた被覆栽培のための定植器具の開発のための研究」  農作業研究３５（４）２２３−２２８頁（２０００年）
【非特許文献２】      古畑啓恵、田島淳ほか「局所的な耕うん栽培におけるシャフト径。シャフト深さがチンゲンサイの生育に及ぼす影響について」  農作業研究３７（別１）９７−９８頁（２００２年）
【非特許文献３】      中山夏希、田島淳ほか「局所的な耕うん栽培圃場の経年変化の評価」  農作業研究４１（別１）１５５−１５６頁（２００６年）
【０００５】  本発明者らは、長年にわたり局所耕うん法による移植・栽培システムについて研究開発を行い、耕盤に代わる機能を有する圃場状態を構築できる局所耕うん法を完成させた。ところが、通常の全面耕うんでは、地表面の均一化のみならず、作土層の下部に耕盤を形成することで栽培の均一化を達成しているのに対し、局所耕うん法では、耕盤の効果が期待できず、生育にムラが生じることがわかった。【０００６】  例えば、５年間、試験区ごとにシャフトの直径を変えて１９回の栽培を行った圃場を破壊し、山中式硬度計を用いて断面の硬度を測定した結果、シャフトの直径の差がわずかに１ｍｍであるのに作物の収量に大きく差があること、そして、鉛直断面の土壌硬度を見ると、シャフト底部直下付近の土壌硬度に有意な差が生じていることが判明した。また、シャフト底部直下付近の土壌硬度が高い場合、栽培作物の収率が高いこともわかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、上記の如き局所耕うん法において、シャフト底部直下付近の土壌硬度を高め、周辺部の土壌の不均一な要素による影響を減少させる手段を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明者らは、従来から、耕盤に代わる機能を有する圃場状態を構築できる局部的な耕うん法の開発を行ってきたが、その中で、耕うん器具の先端から粉砕した氷を土壌中に噴出・圧入することに着想し、管状の製氷用容器から地中に氷を押し出し、押し出しと同時に氷を粉砕するメカニズムを用いた耕うん法の検討を行った。それを用いて圃場実験に供試した結果、地中への氷の圧入が可能であること、氷の圧入により地中に孔隙を創造することが可能であることを確認した。また、これを用いた局所耕うん法において、縦穴底部の拡大と硬化とを行った結果、耕盤の機能の一部が再現された可能性があることを確認した。そして、機械的に穿設した縦穴のみの場合に比べ、氷の圧入によってシャフト下層部を硬化した場合には、栽培作物の収量が増大し、収量の均一性が向上することを確認した。【０００９】  本発明はこの知見に基づくもので、耕うんそのものを粉砕した氷の圧入によって行うことを骨子とするものであり、具体的には、以下のような局所耕うん方法及び局所耕うん装置に係るものである。
（１）土中に挿し込んだ中空管の先端から破砕した氷を土中に圧入することにより、該圧入部分の土壌を局所的に耕うんすることを特徴とする局所耕うん方法。
（２）中空管の下端部に氷破砕手段を設け、これにより中空管内の氷を破砕しながら土中に圧入することを特徴とする上記（１）記載の局所耕うん方法。
（３）中空管内に充填した水を凍結させ、その氷柱の先端を中空管の下端部に設けた氷破砕手段に押し付けて、氷を破砕しながら土中に圧入することを特徴とする上記（２）記載の局所耕うん方法。
（４）氷破砕手段がワイヤであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の麺類の局所耕うん方法。
（５）中空管内で氷を製造する製氷手段と、耕うんする土中に穴を開ける手段と、氷を内蔵する管の先端から該管内の氷を前記穴内に押し出して土中に圧入する手段とを備え、土中に挿し込んだ中空管の先端から破砕した氷を土中に圧入することにより、該圧入部分の土壌を局所的に耕うんするようにしたことを特徴とする局所耕うん装置。【００１０】  すなわち、本発明では、適宜の局所耕うん器具によって、栽培地の土中に穴を穿ち、その穴の底部へ中空管の先端から氷を押し出すことで土中に圧入し、その近傍の土壌を膨軟化する。氷を圧入して土壌を膨軟化するための具体的手段としては、中空円筒部を有する製氷管を用い、該製氷管には、下端部で氷を破砕する手段として、下端部の中空部に、その横断面中心部付近を横切るように１本又は複数本のワイヤを張るとともに、製氷管の上端部から該管内にプランジャを挿入し得るように構成する。そして、この製氷管の中空円筒部内に水を充填して凍結させ、氷柱を内蔵する製氷管の下端部を上記穴に挿し込んだ状態で、製氷管の上端からプランジャを押し込み、製氷管中の氷柱を出口で破砕しながら、土中に砕いた氷を圧入する。土中に圧入された氷は土中に存在する岩や大木の根や人工的な構造物などの硬い部分（障害物）を避けて、比較的柔らかい土壌中に選択的に入り込んで行くことになる。これによって上記穴の底部付近の土壌が耕うんされ、空洞が形成されるのと同時にその周辺の土壌の硬度が増大する。耕うん部位の下層部の硬度の増大は、孔隙を長期間保持し、同時に水分の下層への移動を制限する。このことが、収量の安定化へ寄与する。この際、砕いた氷（クラッシュアイス）を圧入するのは、氷を予め砕いておくことにより、土中での流動性を持たせるためである。【００１１】  本発明では、上記製氷管の中空円筒部の内径は、約７〜１０ｍｍ程度が適当であり、長さは約８０〜１００ｍｍが好適であるが、これに限定されるものではない。また、破砕後の氷は、断面が製氷管内径の半分程度の柱状で、平均長さは、約５ｍｍ、あるいは、それ以下が好ましい。【００１２】  上記の説明では、局所耕うん器具によって、予め栽培地の土中に穴（シャフト）を形成した後、氷柱を内蔵する製氷管から氷を圧入しているが、局所耕うん器具にプランジャを備えた製氷管を組み込み、局所耕うんと同時に破砕した氷の圧入を行うようにしてもよく、製氷しながら圧入するようにしてもよい。また、製氷管中の氷を押し出す手段としてプランジャの代わりに加圧流体によって氷を製氷管から押し出すようにしてもよい。さらに、製氷管の先端に取り付ける氷粉砕用ワイヤの代りに刃などの他の破砕手段を設けてもよい。【００１３】  本発明によれば、図１のような圧入装置（コーキング剤用ガン）を改造した装置を使用してもよい。図１において、１は圧入装置（コーキング剤用ガン）本体、２は製氷管（製氷シリンダ）であって、２１は該製氷管（製氷シリンダ）内の氷、２２は該製氷管（製氷シリンダ）先端のゴム栓、３は氷圧入用プランジャ、４はワイヤテンショナ、５はリテーナ、６は氷粉砕用ワイヤ、７は押し出されるクラッシュアイスを示す。
また、図３のように、空気圧システムにより駆動される氷圧入用空気シリンダ、耕うん部昇降装置及び局所器具振動装置を備えた局所耕うん器具本体に、冷凍機、給水装置、製氷シリンダ（製氷管）搬送装置を内蔵した製氷シリンダ（製氷管）供給装置を取り付け、製氷と局所耕うんとを同時並行的に行うようにしてもよい。すなわち、図３の装置では、製氷シリンダ（製氷管）供給装置（１４）において、給水装置によって金属製の管内に水を充填した製氷管が縦方向に配列して、冷凍機に作用により管内の水を凍結させながら、図中の左方向に移動するようになっている。そして、左端の製氷管が、氷圧入の都度、自動的に局所耕うん器具本体（１０）の下部にセットされ、耕うん部昇降装置（１２）及び局所耕うん器具駆動装置（１３）の作用により土中にあけた穴にその先端を挿込んだ状態で、空気圧システム（１５）により作動する氷圧入用空気シリンダ（１１）により製氷管内の氷をカバークロップ等の被覆圃場（１６）の土中に圧入して、局所耕うんを行うようにしている。
【発明の効果】
【００１４】  以上の如き本発明方法によれば、地中に存在する障害物に邪魔されることなく、地中に存在する孔隙を拡幅する形で耕うんを行うことができることから、土壌中に構築されている物理的構造や生態系を損なうことなく、栽培に適した環境を提供することができる。また、耕うんのために土壌中に器具を深く挿入する必要がないため、機械の摩耗や地中の障害物による損傷の心配は皆無である。さらに、圧入された氷は耕うん後地中に残されるが、後に解けて水となるため孔隙のみが残存する。よって、耕うん後、器具を引き抜く必要がないことから、耕うん動作での所要動力は削減される。
また、この氷を圧入する局所耕うん法においては、縦穴底部の拡大と硬化を行った結果、耕盤の機能の一部が再現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  以下、本発明の耕うん方法について、実施例によりさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１６】  本実施例では、まず、局部耕うんにおけるシャフト底部周辺の拡大・硬化の方法について検討し、さらに、シャフト底部周辺の拡大・硬化することにより、収量のばらつきを小さくすることが可能か否かについて検討した。【００１７】  シャフト下部の拡大・硬化の方法については、シャフト下部を拡大・硬化するために、適当な器具によりあけたシャフトへ挿入可能で、シャフト底部へ作用することが必要とされるが、その手段として、以下のような方法を採用し、それぞれについて実験を行った。
（ｉ）流体圧を利用して器具の一部を膨らませることにより、シャフト底部周辺を硬化する方法（機構的方法）
（ｉｉ）土を圧入する方法（物質圧入方法１）
（ｉｉｉ）氷を圧入する方法（物質圧入方法２）
なお、水を圧入する方法についても検討したが、水は流動性が高すぎて、周辺土壌を拡大・硬化しにくいため、水を凍らせて硬い氷として利用した。すなわち、通常耕うんは、土より硬い器具によって行われるが、その場合、土中に打ち込んだ器具を必ず引き抜く必要がある。一方、地中で消滅する器具として空気や水を用いた耕うん法も従来から提案され、一部実用化されているが、この場合、空気も水も流動性が高いことから、土を破壊するには、高圧で噴射したり、大量に噴射したりする必要がある。そこで、上記（ｉｉｉ）では、水を凍らせて適度な硬さを持つ氷として圧入した。【００１８】  先ず、機構的方法として、水圧による風船方式を試みた。これは水圧を利用するため、本発明では、この方式を「ｗツール」と称する。この方式では、ｗツールの先端部の側面にゴム風船をとりつけ、この部分が水圧により膨らむようにした。従来の局所耕うんで使用している直径８ｍｍ、長さ１８０ｍｍの器具によりあけられたシャフトに、ｗツールを挿し込み、約６ｋｇｆ／ｃｍ２の水圧をかけることで、ゴム風船を膨らませ、周辺の土壌を固めた。ｗツールは主にシャフト側面を硬化した。
なお、従来の局所耕うんで使用している上記器具により開けたシャフトのみの場合を、「ｓツール」と称する。【００１９】  物質圧入方法１の土を圧入する方法は、チップ状の土を圧入するので「ｃツール」と称する。土の圧入には、上記の局所耕うんで使用している直径８ｍｍ、長さ１８０ｍｍの器具によりあけられたシャフトに、圧縮したチップ状の土が入ったｃツールを挿し込み、圧縮したチップ状の土壌をシャフト下部に押し出した。圧縮したチップを押し出すことで、主にシャフトの直下の土壌を硬化させた。【００２０】  物質圧入方法２では、水と比べ硬度が高い物質でありながら、土壌硬化後に消滅するという優れた利点を持つ氷を圧入物質として用いた。このツールは、氷を用いるため「ｉツール」と称する。
この方式では、図１のような圧入装置（コーキング剤用ガン）を改造した装置を使用した。図１において、１は圧入装置（コーキング剤用ガン）本体、２は製氷管（製氷シリンダ）であって、２１は該製氷管（製氷シリンダ）内の氷、２２は該製氷管（製氷シリンダ）先端のゴム栓、３は氷圧入用プランジャ、４はワイヤテンショナ、５はリテーナ、６は氷粉砕用ワイヤ、７は押し出されるクラッシュアイスを示す。
この製氷管として、外径８ｍｍで内径６．４ｍｍ、長さ３００ｍｍの金属製パイプに予め水を入れて製氷してパイプ中に氷柱を形成させ、これをコーキング剤用ガンを改造して製作した圧入装置の下部に装着した。この装置は図１に示すように、内部に氷押し出し用のプランジャが取り付けられており、氷はこのプランジャの移動によりを押し出されるようになっている。そして、パイプの下端（氷の吐出部）には、円筒断面を横切るように一文字あるいは、十文字に交叉したワイヤが取り付けられており、これにより吐出時に氷が粉砕されて土中に圧入されるようになっている。【００２１】  以上の各ツールを使用して行った実験におけるシャフト状態の観察を行った。これらのツールによるシャフト下部の土壌の硬化を確かめるため、断面調査を行ったところ、ｗツールでは、シャフト下部に水圧により球形に膨らんだゴムによって作られた空洞が見られた。ｃツールでは、シャフト下部に圧入した土のチップが変形した形で見られた。一方、ｉツールでは、砕けた氷が多方向に圧入された後が見られた。【００２２】（栽培実験の概要）
供試圃場は東京農業大学農学部厚木農場において、２００３年５月にロータリー耕うん機によって耕深３０ｃｍで全面耕うんして設定した圃場を使用した。この圃場を２００４年５月に１／１００勾配で整地し、２００５年より局所耕うん栽培を実施した。
供試苗は２００穴のセル成型トレイで育苗した、青帝チンゲンサイの４週苗を用いた。調査項目は、生育調査と収量調査で、生育調査は、一週間ごとに最大葉長とその葉の葉幅を測定、収量調査は、収穫時に地上部の生体質量、乾物質量を測定した。乾物質量については、７５℃、７２時間で炉乾燥した。
実験圃場は、４試験区とし、反復を３とし、全１２試験区とし、１試験区９株、３０ｃｍごとに苗を定植した。【００２３】（収量調査の結果）
栽培実験は１回で、その結果は図２の通りとなった。図２では、横軸に各ツールの種類、縦軸には収穫したチンゲンサイの乾物質量の平均値を示す。図２に示すとおり、本発明による氷を使用したｉツールの場合には収量が高くなる傾向が見られた。【００２４】（収量の結果の変動係数）
局所耕うん栽培では、以前から収量の標準偏差が大きい傾向があり、その一つの原因と考えられるのが、下層部の硬度である。そこで、変動係数に着目したが、その結果を表１に示す。変動係数は何れの反復においても、ｉツールの試験区が最も低い結果となり、下層部の硬化において効果があるものと考えられる。
なお、ここでいう変動係数とは、標準偏差を平均値で処した値を１００分率で示すもので、平均値が異なる母集団が異なる場合のばらつきを示す指標として用いられる。この実験では、母集団が異なるとは言えないが、均一性のみを評価するために、標準偏差ではなく変動係数を用いた。【００２５】
0004997570.tif 000002
【００２６】
【表１】
0004997570.tif 000003
【００２７】（総合的考察）
以上の実験から、シャフト底部周辺の硬度を高め、周辺部の不均一な要素による影響を減少する上で、破砕した氷を圧入するｉツールが他の手段（ｓツール、  ｃツール、ｗツール）に比べて収量が比較的高く、変動係数が低い傾向となることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  本発明を実施する際に利用し得る氷圧入器具の一例を示す、簡略化した断面図であり、（Ａ）は氷の押出し前、（Ｂ）は押出し後の状態を示す。
【図２】  実施例における各ツールによるチンゲンサイの収量を示すグラフである。
【図３】  クラッシュアイスを用いた耕うんシステムのイメージ図
【符号の説明】
【００２９】１：圧入装置（コーキング剤用ガン）本体
２：製氷管（製氷シリンダ）
２１：製氷管（製氷シリンダ）内の氷
２２：製氷管（製氷シリンダ）先端のゴム栓
３：氷圧入用プランジャ
４：ワイヤテンショナ
５：リテーナ
６：氷粉砕用ワイヤ
７：押し出されるクラッシュアイス
１０：局所耕うん器具本体
１１：氷圧入用空気シリンダ
１２：耕うん部昇降装置
１３：局所耕うん器具駆動装置
１４：冷凍機、給水装置、製氷シリンダ（製氷管）搬送装置を備えた製氷シリンダ（製氷管）供給装置
１５：空気圧システム
１６：カバークロップ等による被覆圃場
１７：地表面
【図１】
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【図２】
0004997570.tif 000005
【図３】
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