(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然及び／又は人工土壌にピートモス、バーク堆肥、又はヤシガラを選択的に加えた又は加えない土壌材70−98容積％と、粒径５mm未満の細粒部及び粒径５mm以上の中粒部が土壌理化学的改良特性に応じた比率で含まれる粒状植物性炭化物２−30容積％とからなる植物性炭化物利用の法面緑化基盤材。
【請求項２】
請求項１の緑化基盤材において、前記植物性炭化物に、ミネラル供給能が高い粒径２mm未満の極細粒部及び粒径２mm以上５mm未満の細粒部と、保水性・保肥力が高い粒径５mm以上10mm未満の中粒部と、粒径が10mm以上で法面緑化基盤材の形成可能限度内の粗粒部とを、所要の土壌理化学的改良特性に応じた比率で含めてなる植物性炭化物利用の法面緑化基盤材。
【請求項３】
請求項１又は２の何れかの緑化基盤材において、前記植物性炭化物を木炭としてなる植物性炭化物利用の法面緑化基盤材。
【請求項４】
請求項１−３の何れかの緑化基盤材において、前記植物性炭化物10容積％と前記土壌材90容積％とからなり、該植物性炭化物に、半量の粒径５mm未満の粒状木炭と残余半量の粒径５mm以上の粒状木炭とを含めてなる植物性炭化物利用の法面緑化基盤材。
【請求項５】
請求項１−４の何れかの緑化基盤材において、養生材、養生剤、粘着剤、接合剤、及び保水材よりなる群から選んだ一以上の添加物を前記土壌材に添加してなる植物性炭化物利用の法面緑化基盤材。
【請求項６】
請求項１−５の何れかの緑化基盤材において、前記粒状の植物性炭化物を、木材、竹材、又は籾殻の炭化物に対し所要の粒状化処理を施したものとしてなる植物性炭化物利用の法面緑化基盤材。
【請求項７】
請求項１−６の何れかの緑化基盤材によって地盤の法面を覆い、その緑化基盤材を利用して該法面上に植物を育成してなる植物性炭化物利用の法面緑化工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、植物性炭化物利用の法面緑化基盤材及び緑化工法に関し、とくに用地造成などの土木工事に伴って発生する法面（「のり面」と書かれることもある。）の緑化に用いる緑化基盤材に関する。ここに、植物性炭化物とは、木材、竹材、又は籾殻などの植物材料を炭化したものであり、典型的には木炭である。
【０００２】
本発明は、間伐材や籾殻などの未利用農林資源を、加熱・炭化して木炭や殻炭とした上でこれを緑化基盤材として使用することにより、それら未利用資源の有効活用の目的に供することもできる。
【０００３】
【従来の技術】
盛土又は地盤切取りによって生じた人工斜面が法面と呼ばれている（小橋澄治等、「のり面緑化の最先端」、株式会社ソフトサイエンス社、1995年、２頁）。裸の法面は、水が流れ易く、危険な斜面基質の崩落も起こり易いので、裸法面に対しては急速な安定化対策を施さなくてはならず、そのために緑化工事、即ち植物被覆を施す工事が必要となる。
【０００４】
法面緑化工事は、別途育てた苗木を法面に植え付ける苗木設置工や法面に植物の種子を播く播種工によって行われる。苗木設置工の一例においては、木本植物の苗木の根鉢を法面に固定した後、天然土壌及び／又は人工土壌からなる緑化基盤材と草本植物の種子・肥料・接合材等とからなる基材を法面の表面全体に貼り付け、法面を木本植物と草本植物との両者で覆う。播種工の一例においては、水溶性のポリビニールアルコール製の袋に、ピートモスの人工土壌からなる緑化基盤材と草本植物の種子とがパック詰めされた資材を、法面全体に設置し、種子から発芽・生育した草本植物によって法面を覆う。
【０００５】
これらの法面緑化工事の例では、苗木設置工及び播種工の何れにおいても、天然土壌及び／又は人工土壌からなる緑化基盤材が使われる。
【０００６】
ところで木炭は、農業の分野においては、地力増進法に基づき、主に透水性の改良を主目的とする土壌改良材として指定されている。木炭がもつ他の効果として、保水性の改良効果やミネラルの補給効果、微生物のすみかとしての効果がこれまでの試験研究により確認されている。
【０００７】
法面緑化においては、バーク堆肥等を主材料とした基盤材に木炭を混合した場合の施用効果について検証した例がいくつかある（木材炭化成分多用途利用技術研究組合、1994年）。その報告によると緑化植物の種類や条件によっては、その施用効果があるなどとしている。しかし、まだ検証した例が少ないのが現状であり、本発明で着目した木炭の粒径の違いによる木炭の特性の違いを踏まえた検証例は見あたらない。
【０００８】
このように従来、木炭が上壌改良材として利用される場合、木炭の粒径や粒径組成の違いによる木炭の性質の違い、及び発揮される土壌改良効果の違いについては留意されることは少なく、製造上や施工上の都合により粒径の大きいものから粉末状のものまで、雑多で不均一な粒径組成の木炭を利用するか、試験的に条件を揃えるためにふるい分けて使用するにとどまっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
バーク堆肥を主体とした法面緑化基盤材は、吹きつけ施工後、数日降雨がないと基盤表面が乾燥するにつれ、撥水性を帯びてくる傾向をもつ問題点がある。このような状態の基盤材は降雨時に雨水の浸透性の低下を引き起こすことが知られている。施工後１〜４週間は基盤材に配合された種子の発芽および初期成長の期間であり、この時期の水分条件はその植生の形成に大きな影響を及ぼす。従来、このような状態の基盤材に対しては何らかの方法で穴をあけ、雨水の入り込むスペースを作るなどの処置を施していたが、このような処置には、面倒で手間がかかる問題点がある。
【００１０】
そこで、雨水の浸透性を向上させる効果を持ち、しかも安価で白然生態系にも調和した資材が求められている。
【００１１】
また、景観上や生態系調和の観点から、岩盤法面やモルタル吹き付け法面など、環境条件の厳しい法面の緑化に対するニーズが高まっている。このような法面での緑化成立には水分条件が大きな要因となっている。緑化基盤材の保水性を高めるため、各種の高分子吸水ポリマーが開発され商品化されているが、これらのものは高価であり、より安価な資材が求められている。
【００１２】
木炭は植物性炭化物の代表的なものである。木炭の原材料には色々なものがあるが、山間地における間伐材を木炭として有効活用することは、資源の有効かつ高度な利用法として、また、中山間地の活性化にも期待されている。
【００１３】
間伐材から得られた木炭を法面緑化の基盤材の一部として有効活用する事は、山間地における木材資源を育成する過程で生じた余剰資源を、緑化による新たな緑の創造の際に有効活用するので、資源の循環利用の点で非常に合理的な利用方法と言うことができる。また、資材としても自然生態系に調和したものと言うことができる。
【００１４】
しかし、木炭など植物性炭化物を法面緑化基盤材に利用する際、単純に基盤材に混合するだけでは木炭の土壌改良効果が十分に活用できないだけでなく、さらなる利用の拡大・普及が期待できない。そこで、木炭など植物性炭化物の施用効果を明らかにすると共に、より高度な利用法を開発し、植物性炭化物の有効利用を促進していく必要がある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため本発明者は、木炭を土壌改良材として利用する場合、粒径の異なる木炭粒が異なる土壌改良材効果を発揮することに注目し、実験研究を重ねた。その結果、木炭などの植物性炭化物の粒径と土壌改良性能との関係に関する知見を得、その知見を利用することにより質の高い法面緑化基盤材を提供することに成功したものである。
【００１６】
粒状の植物性炭化物による保水性の改良効果について、粒径が異なる木炭の保水力を測定したデータを図５に示す。同図によれば、粒径４mm未満の細粒のものに比べ、粒径７mm以上の粗粒のものは保水力が約46％高く（4.7／3.2）、粒径４〜７mmの中粒のものは保水力が約65％高い（5.3／3.2）ことがわかる。これは粉末状の細粒木炭に比べ、中粒以上の大きな木炭片は、木炭特有の微細孔隙が顕著に形成されている事実に関連していると考えられる。
【００１７】
次に、木炭の粒径の違いによる土壌化学的特性の差異を測定・比較したものを表１に示す。同表によれば、粒径２mm以下の極細粒の木炭は、比較的粗い粒径２〜４mmの木炭と較べ、植物の栄養素を多く含んでいることがわかる。即ち、比較的粗い木炭に比し、極細粒の木炭は、交換性のカルシウムを約60％多く、交換性のマグネシウムを約２倍、交換性のカリウムを約40％多く含んでおり、植物の栄養素として重要な陽イオンを多く含んでいる。これは一般に言われるミネラルの補給効果に当たる部分であるが、このミネラル補給能力の点では、極細粒の木炭の方が比較的粗い木炭より効果が大きいことがわかる。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
このように、木炭の粒径により、その保有する土壌改良特性が異なる。つまり、細粒部ほどカルシウムやカリウム、リン酸など栄養素やミネラルの供給能が高く、中粒部は保水性、保肥力が高い傾向にある。この傾向は木炭以外の竹材、草炭、籾殻炭などの植物性炭化物においても同様であることが推測される。
【００２０】
そこで、緑化の対象となる場所の環境条件や目標とする植生などの条件に応じて、炭化物の粒径組成を任意に配合することで、植物性炭化物による各種土壌改良効果がより効果的に発揮されることにつながる。
【００２１】
本発明による植物性炭化物利用の法面緑化基盤材は、天然及び／又は人工土壌にピートモス、バーク堆肥、又はヤシガラを選択的に加えた又は加えない土壌材70−98容積％と、粒径５mm未満の細粒部及び粒径５mm以上の中粒部が土壌理化学的改良特性に応じた比率で含まれる粒状植物性炭化物２−30容積％とからなるものである。
【００２２】
好ましくは、前記植物性炭化物に、ミネラル供給能が高い粒径２mm未満の極細粒部及び粒径２mm以上５mm未満の細粒部と、保水性・保肥力が高い粒径５mm以上10mm未満の中粒部と、粒径が10mm以上で法面緑化基盤材の形成可能限度内の粗粒部とを、用途の土壌理化学的改良特性に応じた比率で含める。
【００２３】
また、法面緑化基盤材には、浸食防止材（剤）として用いられるものの中から、例えば木質繊維などファイバー類である養生材、例えばアスファルト乳剤である養生剤、例えばポリ酢酸ビニル溶液である粘着剤、例えばセメントである接合剤、及び例えばパーライトや高分子吸水材である保水材からなる群の中から選んだ一以上の添加物を加えることができる。
【００２４】
本発明による植物性炭化物利用の法面緑化工法は、前記添加物が含まれない又は含まれる法面緑化基盤材によって地盤の法面を覆い、その緑化基盤材を利用して該法面上に植物を育成してなるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
実際の木炭など植物性炭化物の緑化基盤材全体に対する配合量は、２容積％から多くても30容積％までの間で選択するのがよい。緑化基盤材を実際に設置する場所における様々な自然条件やコスト的な条件に応じて、適切な植物性炭化物の配合量を慎重に選ぶ。
【００２６】
また、植物性炭化物の前記保水力やミネラル補給能力などの土壌理化学的改良特性は、炭化物の粒径の違いに応じて連続的に変化する。前記データは、植物性炭化物の細粒部及び中粒部の典型的な部分について実験的に求めたものである。木発明では便宜上、植物性炭化物の粒度について、粒径が10mm以上で法面緑化基盤材の形成可能限度以下のものを粗粒部、粒径が５〜10mmのものを中粒部、粒径が５〜２mmのものを細粒部、及び粒径が２mm未満のものを極細粒部とそれぞれ呼ぶ。
【００２７】
好ましい実施例では、植物性炭化物の配合量を、法面緑化基盤材全体に対して容積で10％とし、さらに植物性炭化物の種類とその粒度分布を、前記10％のうちの５％を粒径５mm以下の細粒木炭とし残余の５％を粒径５mm以上の中粒程度の木炭とすることにより、ミネラル補給効果と保水性改良効果とのバランスが取れた法面緑化基板材とする。
【００２８】
緑化する場所の水分条件が悪く、保水性を重視した法面緑化基盤を必要とする場合、保水力の高い中粒部主体の炭化物を配合する。他方、化学肥料の使用量軽減を図りたい場合には、ミネラル補給効果が高い細粒部、極細粒部主体の木炭の粒径組成とし、保水性についてはパーライトや高分子吸水材等の混合で補うのがよい。
【００２９】
このように緑化すべき斜面の条件や目的に応じ、木炭など植物性炭化物を効果的に使用することができる。
【００３０】
これまで述べてきた植物性炭化物の保水力向上やミネラルの補給効果の他にも、植物性炭化物を法面緑化基盤材に配合すれば、基盤材乾燥時の水浸透性を向上させ得ることを実験により確認した。以下にその実験の内容を示す。
【００３１】
なお、この実験例では、植物性炭化物の典型例である木炭を利用するが、同様な効果を木炭以外の植物性炭化物によっても得ることができる。
【００３２】
［実験例］
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、供試基盤材１を流し台10上に傾斜させて置き、支持台12上の医療用の点滴装置14を用いて、乾燥した供試基盤材１に水を与え、木炭の混合による水浸透性の変化を測定した。
【００３３】
実験条件
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の３試験区を設定し、各試験区について供試基盤材１を各１枚、計３枚作成し、ガラス温室内で１月程度乾燥した。
▲４▼降水方法：医療用の点滴装置14を用い、供試基盤材１に散水した（図１（Ａ）参照）。降水量は約20mm／hr程度であった。図１における供試基盤材１上の黒い部分３は、点滴装置14からの降水が供試基盤材１の上を流れた形跡即ち流水跡を示す。
▲５▼測定方法：降水開始から５分後、10分後、20分後、30分後の各降水時問経過後に、供試基盤材１の重量を速やかに測定した。
▲６▼その他：供試基盤材１を傾斜角度α＝45度（図１（Ｂ）参照）で設置した。試験は、各試験区とも２回反復実施した。
【００３４】
試験結果
測定結果を図２、３及び４に示す。
図２のカーブ20A、20B及び20Cは、供試基盤材１の試験区1A、1B、及び1Cの保持水量の経時的変化を夫々表す。
図３のカーブ30A、30B及び30Cは、供試基盤材１の試験区1A、1B、及び1Cからの流出水の積算量の経時的変化を夫々表す。
図４のカーブ40A、40B及び40Cは、供試基盤材１の試験区1A、1B、及び1Cの基盤重量の経時的変化を夫々表す。
【００３５】
これらのカーブから次のことが認められる。
（ａ）時間の経過と共に供試基盤材１に水分が浸透していくが、やがて底面から流出水が出るのを確認できた。
（ｂ）図２に供試基盤材１に保持された水分量の変化を示すが、木炭を添加しない場合に比べ、木炭を添加した場合の方が水分増加量が大きくなる傾向が認められた。
（ｃ）図３に流出水の積算量の変化を示すが、木炭の無い場合の方が大きくなる傾向が認められた。つまり、木炭を添加した供試基盤材１の方が、水をより多く浸透させ且つ供試基盤材１内に水をより多く保持させていたことがわかる。
（ｄ）図４のカーブは、図２と同様な傾向を示す。
【００３６】
以上の実験結果に示されるように、木炭を配合することにより法面緑化基盤材の水の浸透性、保水性を向上させ得ることが確認された。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の法面緑化基盤材は、粒度に応じて異なる栄養分補給・保水・水浸透等の能力が備わった植物性炭化物を、天然及び／又は人工土壌に適宜に添加したものであるので、次のような効果を奏する。
【００３８】
（イ）法面緑化基盤材の保水力を高め、法面緑化の確実化を図ることができる。
（ロ）法面緑化基盤材の保肥性又はミネラル補給能力を高め、法面緑化の効率を向上させることができる。
（ハ）法面緑化基盤材の水浸透性を改良し、種子の発芽及び植物の初期成長を確保することができる。
（ニ）緑化すべき法面の条件に応じ植物性炭化物の粒度分布を適当に選択し、環境に適した法面緑化を実施することが可能となる。
（ホ）間伐材の有効活用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、法面緑化基盤材の保水力を測定する装置の一例の説明図である。
【図２】は、図１の基盤材における保持水量の経時変化を示すグラフである。
【図３】は、前記基盤材の流出水の積算量の経時変化を示すグラフである。
【図４】は、前記基盤材の重量の経時変化を示すグラフである。
【図５】は、粒径の異なる木炭の保水力測定値の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…法面緑化基盤材        ３…流水跡
10…流し台                12…支持台
14…点滴装置
【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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