堆積バークを原料とした成型培地資材の開発

Ⅱ

古曳博也*・玉造公男*・大野善隆**・石井信義**・水江 宏***・重光和夫***・大西健二****・冨満龍徳*****地域資源担当・**日田産業工芸試験所・***機械金属担当・****大分県農林水産研究センター花き研究所

Development of Compressed Seedbed Products made of Pile of BarkⅡ

Hiroya KOHIKI*・Kimio TAMATSUKURI*・Yoshitaka OONO**・Nobuyoshi ISHII**・
Hiroshi MIZUE***・Kazuo SHIGEMITSU***・Kenji OONISHI****・Tatsunori TOMIMITSU*****Regional Resources Group・**Hita Industrial Art Research Division・***Mechanical & Metallurgical Engineering Group****Oita Prefectural Agriculture,Forestry and Fisheries Research Center Floriculture Research Institute

要旨
バーク，バインダー，酸度矯正剤，被覆肥料および保水剤をそれぞれ配合して，36 とおりの 2.5 号ポット形状成型培地を作製した．バインダーには加熱または常温で使用する天然高分子系のりを用いた．その結果，いずれにおいても形状成形が可能であった．また，本県が積極的に採用している底面給水方式による花卉栽培の適応性については，初期段階に散水による水分補給を併用することで効果があがった．キクの栽培では，バーク 120g〜160g に対して天然高分子系のりを 1g〜3g 配合した試料（施肥済み）において，良好な生長が確認できた．

1．

はじめに
2．

林業廃棄物であるスギバーク（樹皮）は 1〜2 年間屋外実験方法に堆積された後平均繊維長約 20mm に粉砕され，バーク堆

2.1 試料の製作

肥の原料やイチゴ高設栽培等の培地，グラウンド資材等

2.1.1 供試材に利用される．しかし，海外から低価格で輸入されるピ成型培地（以下試料という）の原料としてバーク，バートモス（水ゴケなどが堆積して泥炭化した用土）など

インダー，酸度矯正剤，被覆肥料および保水剤を用いた．の普及により，需用が伸びないのが実情である．

このうち，バークはスギ樹皮を一年以上堆積して発酵を他方では，土を使わずに園芸作物を栽培する養液栽培促進させた繊維状のバークと，密度を若干高くした加工が全国的に普及し、その培地としてロックウール（岩石バークの 2 種を（いずれも日田資源開発事業協同組合製），由来の石綿）が広く用いられるようになった．しかし栽バインダーには加熱して使用する天然高分子系のり 1 種

培終了後の廃棄が困難なために，有機物由来の培地への（以下加熱のりという）と，常温で使用する天然高分子代替要求が高まっている．

系のり 2 種（以下常温のりＡおよび常温のりＢという）

これらの背景から，堆積バークの利用拡大と生分解性培地資材の新規市場への参入，新しい園芸資材の提供をの合計 3 種を，酸度矯正剤には 2 種の消石灰を用いた．
試料の配合例を Table 1 に示す．

目的とし，バークを用いた成型培地資材の開発に取り組

2.1.2 製作方法

んでいる．昨年度は，加熱して使用する天然高分子系の作製する成形培地は 2.5 号ポット形状としその成型型りをバインダーとし，バークのみで成型加工する場合（加枠を Fig.1 に示す．
外寸縦 100×横 100×高さ 200mm の充熱温度約 200℃）に比べて，100℃程度低い温度で成型が

填用凹型部品と苗株挿入用の植穴を設けるために上径可能となることを見出した 1)．また，水を張った容器内25×下径 18×長さ 40 mm の凸型を付属する天板部品を用に成型培地を設置して花卉の生育調査を行い，被覆肥料いた．材質はアルミニウムである．主な加工工程は，原や保水剤等の添加の有効性を確認した．本年度は，①加料の攪拌，充填，圧締，取り出し,乾燥である．加工は常熱しないで常温で成型する方法の検討，②本県が積極的温にて行ったが，バインダーが加熱のりの場合は，原料に採用している底面給水方式 2)による花卉栽培への適応

撹拌後にフィルムで包み 120 秒間マイクロ波を照射してについて調査した．

加熱させた．使用機器はスチームオー

Table 1

試料の配合例●加熱のり（９条件）№1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 №9繊維バーク 120 120 120 ――――――
加工バーク ――― 120 120 120 120 120 120
バインダー 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4
消石灰１ 111111111
被覆肥料 024024後22 後2
保水剤
00000000.2 0.2●常温のりＡ（16条件）№21 №22 №23 №24 №25 №26 №27 №28 №29 №30 №31 №32 №33 №34 №35 №36
繊維バーク 120 120 120 120 120 120 120 ―――――――――
加工バーク ――――――― 120 120 120 120 120 140 160 140 140
バインダー 1520 2525 25 2525 1515151515331.5 1.5
消石灰２ 0.75 1 1.25 1.25 1.25 1.25 1.25 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 1.5
被覆肥料 222 後22後2 02 後22後2 02222
保水剤0000 0.2 0.2 000 0.2 0.2
00.2 0.2 0.2 0.2●常温のりＢ（11条件）№41 №42 №43 №44 №45 №46 №47 №48 №49 №50 №51
繊維バーク ―――――――――――
加工バーク 120 120 120 120 120 120 120 140 160 140 140
バインダー 22222222211
消石灰２ 22222132221
被覆肥料 002 後22222222
保水剤
00.2
0 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
ブンレンジ MRO-A81 型(日立熱器具㈱製)，加熱温度の推移はテフロン被覆熱電対 T（㈱チノー製）で測定した．
また，圧締にはインストロン 5568 型（インストロンジ仮比重）を次式より求めた．
水分（%）＝（湿物重量−乾物重量）(g)／湿物重量(g)×100

ャパン製）を用いた．クロスヘッドスピードを容積重(g/cm3)＝湿物重量(g)／湿物容積(cm3)30mm/min とし，圧締力を測定した．圧締完了後に固定

仮比重(g/cm3)＝乾物重量(g)／湿物容積(cm3)

棒を挿入し，機械的な圧締を解除しても成型形状が保持

ただし，湿物は型枠から取り出した直後の試料を，乾物できるように配慮した．成型形状保持時間は 30 分であは 105℃で 3 日間乾燥した試料を示す．

る．なお，試料№34 および№49 の試料については，成また試料№33，№34，№45，№48 および№49 の試料

型形状保持時間を 5，10，15，20，25，30 分とした．

については，乾燥性を評価するために室内にて 0，1，2，試料の仕上がり目標寸法は上径 77×下径 58×高さ 60mm

3，4，7，10，14，21 日間自然乾燥して，重量減少率おである．

よび高さ寸法変化を求めた．
2.2.2 強度試験
試料の崩れにくさを評価する手段として，横圧縮および縦圧縮試験を行った．全条件の試料について，室内に1 カ月以上自然乾燥した低含水材の横圧縮試験を行った．
また，試料№34 および№49 の試料については，室内にて 24 時間自然乾燥した高含水材および 1 カ月以上自然乾燥した低含水材の横圧縮および縦圧縮試験を行った．
試験時のクロスヘッドスピードは 10mm/min，供試サンプル数は各 1 個である．
2.2.3 吸水性試験
吸水性試験は底面給水による方法と水中浸漬による方Fig.1 2.5 号ポット形状用成型型枠法の 2 者で行った．いずれも 105℃の加熱器で 3 日間乾燥した後に約 3 ヵ月室内で養生した試料を用いた．前者

2.2 試料の評価内容には，60 リットル容量のプランターの設置面にろ紙を置

2.2.1 素性調査

きその上に試料を並べ,底面から高さ 5mm の位置まで水型枠から取り出した直後および 105℃の加熱器で 3 日を張った．後者は，プランターの設置面に試料を並べ，間乾燥した試料について，水分量および比重（容積重と完全に浸漬するまで水を注いだ．前者は吸水 1，7，14

日後の，後者は 2 時間および 7 日後の吸水率を次式より

常温のりＡは，水分の蒸発による乾燥と，添加した消石灰に含まれる炭酸ガスとの反応（炭酸化）により固化求めた．
吸水率(%)＝(ｍ2−ｍ1)／ｍ1×100するといわれている．また常温のりＢは，糊液状態にあ

ただし，ｍ1 は吸水前の重量(g)を，ｍ2 は吸水後の重量

る粘着性物質を急速に脱水乾燥して粉末状にしたもので，(g)を示す．供試サンプル数は各 1 個である．

冷水を加えることで速やかに糊液が得られるのが特徴で

2.2.4 花卉による生育調査ある．

試料に設けた苗株挿入用の植穴に花卉を植え込み，底Table 1 の配合例により，3 種のバインダーとも 2.5

面給水マット上に試料を静置した．調査初期の 7〜10 日

号ポット形状の試料の製作が可能となることが確認でき間は散水による水分補給を加えた．

た．

試料№1〜№9 および試料№21〜№32 については，パ

3.1.2 試料の素性ンジー（サンプル数各４個）とトルコギキョウ（サンプ作製した試料の形状および状態を Table 2 に示す．

ル数各 3 個）をそれぞれ定植した．比較対照として成型成型直後の水分量は 50〜60%前後の値を示した．供試していない堆積バーク（施肥の有無）も供試した．
（定植するバークの水分量が多いほど成型直後の水分量も多く

日 2006 年 10 月 25 日）なる傾向がみられた．マイクロ波照射した後の水分量のさらに, 試料№33〜№36 および試料№41〜№51 については，キク（サンプル数各７個）を定植した．
（定植日減少は 5%程度であった．
試料の高さ寸法は，常温のりＡおよび常温のりＢの場合は，共にほぼ同様の高さ寸法（6.3〜6.4 cm）を示した．

2006 年 12 月 25 日）
パンジーについては，定植 56，125 日後に株張り（株一方，加熱のりの場合は，繊維バーク試料が 6.5 cm 程度

張り直径を 0.5cm 刻みで測定）を，トルコギキョウにつであるのに対し，加工バーク試料は 6.1cm を示した．バいては，定植 56，125 日後に草丈を計測した．キクにつークの密度を高めることにより糊化した成分が絡まりやいては，定植 22，56 日後に草丈を計測した．Fig.2 に生すく，接着接合が高まって復元力が抑制できたものと思

育調査の様子を示す．

われる．
容積重は，バインダーの種類が同一の場合は原料投入量が多いほど大きくなる傾向を示した．圧縮変形量およびプレス圧締力が大きくなるためと考えられる．
100℃の加熱器で３日間乾燥した試料（乾物）の仮比重は，常温のりＡおよび常温のりＢの場合は，湿物の容積重と同様に原料投入量が多いほど仮比重も高くなる傾向を示した．一方，加熱のりの場合は，容積量の低かった
繊維バーク試料が 0.25〜0.26 g/cm3 であるのに対し，容積重の高かった加工バーク試料が 0.23〜0.26 g/cm3 と若干低い値を示した．これは乾物試料の重量変化の差異によるもので，繊維バーク試料の乾燥重量減少が小さかった（重量が大きかった）ことに起因している．

Fig.2 生育調査の様子（キク）

試料の乾燥性を調べるために，試料№33，№34，№45，№48 および№49 の試料について自然乾燥時の重量減少

3．

結果と考察率および寸法変化を求めた．その結果，14 日後以降は 2

3.1 試料の評価者ともに際立った変化が認められず，平衡に達したもの

3.1.1 供試バインダーと判断できた．

試料の作製に 3 種類のバインダーを試みた．

3.1.3 試料の強度性能

加熱のりについては，昨年度は成型加工時にヒーター試料の崩れにくさを評価する一つの手段として，室内加熱したが，今年度は成型前に原料をマイクロ波照射しに 1 カ月以上自然乾燥した低含水材の横圧縮試験を行って成型加工に供した．
マイクロ波照射時の原料の温度は，た．Fig.3 に結果を示す．グラフは，試料を摘んだとき120 秒付近まで 105℃前後で推移した後，急速に 180℃

ポット形状が破壊に至らない変形量 2mm 時点での圧縮強程度まで上昇した．加熱のりの場合，糊液の粘度が最高度値と試料の容積重を表している．
容積重の高い試料は，に達する温度が 93℃付近といわれる．昨年度の実験 1)

圧縮強度値も高くなる傾向を示した．また，繊維バークより 100℃以上の加熱で成型が可能であることが確認でに比べ加工バークにおいて圧縮強度値が高くなる傾向をきたので，今回の加熱は 120 秒間の照射で行うこととし示した．バークの密度を高めることによりバーク全体にた．

のり成分が絡まりやすくなったことに起因していると思Table 2 作製した試料の形状および状態●加熱のり（９条件）№1 №2 №3 №4 №5 №6 №7 №8 №9
加熱前水分(%) 52
52 52 54 54 54 54 54 54
加 加熱後水分(%) 48
48 48 49 50 50 49 50 50
工 圧締力(Mpa) 0.06 0.07 0.08 0.03 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03
圧縮率(%) 45.5 45.1 45.9 33.9 33.2 33.1 34.3 33.4 33.6
重量(g)108 111 112 109 111 113 109 111 110
湿 高さ(cm) 6.5 6.5 6.5 6.1 6.1 6.1 6.1 6.1 6.1
物 水分(%)48 48 48 48 48 48 48 48 49
容積重 (g/cm 3) 0.47 0.48 0.49 0.51 0.52 0.53 0.51 0.52 0.51
乾 重量(g)
57 58 59 52 54 56 49 52 49
物 仮比重 (g/cm 3) 0.25 0.25 0.26 0.24 0.25 0.26 0.23 0.24 0.23
●常温のりＡ（16条件）№21 №22 №23 №24 №25 №26 №27 №28 №29 №30 №31 №32 №33 №34 №35 №36成型前水分(%) 52
52 52 52 52 52 52 54 54 54 54 54 54 54 54 54
加 圧締力(Mpa) 0.18 0.18 0.21 0.18 0.21 0.18 0.2 0.09 0.09 0.08 0.08 0.08 0.14 0.27 0.15 0.14
工 圧縮率(%) 52.4 53.3 54 54.8 55.5 54.9 54.8 39.6 39.3 39.1 39.2 39.4 43.2 47.6 41.7 41.3
重量(g)
136 141 146 145 147 145 144 135 134 136 134 134 145 165 143 144
湿 高さ(cm) 6.4 6.4 6.4 6.4 6.3 6.4 6.4 6.4 6.3 6.4 6.4 6.4 6.4 6.6 6.4 6.3
物 水分(%)
53 52 53 53 52 52 52 53 53 53 53 53 54 54 54 54
容積重 (g/cm 3) 0.61 0.63 0.65 0.64 0.66 0.65 0.64 0.61 0.6 0.6 0.6 0.6 0.64 0.71 0.64 0.65
乾 重量(g)
65 67 69 69 70 69 69 64 61 64 62 62 61 69 62 69
物 仮比重 (g/cm 3) 0.29 0.3 0.31 0.31 0.32 0.31 0.31 0.29 0.28 0.29 0.28 0.28 0.27 0.3 0.28 0.31
●常温のりＢ（11条件）№41 №42 №43 №44 №45 №46 №47 №48 №49 №50 №51
成型前水分(%) 59
59 59 59 59 59 59 59 59 59 59
加 圧締力(Mpa) 0.04 0.05 0.05 0.05 0.06 0.07 0.07 0.15 0.29 0.16 0.15
工 圧縮率(%) 36.5 36.7 36.4 36.9 38.9 38.9 38.6 44.4 50.6 43.5 43.1
重量(g)123 123 125 124 125 124 126 145 165 144 143
湿 高さ(cm) 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.4 6.3 6.4
物 水分(%)
59 58 58 58 58 59 58 58 58 58 58
容積重 (g/cm 3) 0.56 0.56 0.57 0.56 0.57 0.56 0.57 0.66 0.74 0.65 0.64
乾 重量(g)49 50 51 49 53 53 54 61 69 63 62
物 仮比重 (g/cm 3) 0.22 0.22 0.23 0.22 0.24 0.24 0.24 0.28 0.31 0.28 0.28
われる．また，バインダーは添加量の多い試料ほど圧縮示した．強固さの改善が必要である．

強度値が高くなった．このことより，のり成分が満遍な試料№34 および№49 について，室内にて 24 時間自然く全体に行き渡っているものと推測できる．今回供試し乾燥した高含水試料および 1 カ月以上自然乾燥した低含た配合例のうち，試料№33，№35，№41〜№46，№50 お

水試料の横圧縮および縦圧縮試験を行った．その結果，

よび№51 は，圧縮強度値が 10N 以下で崩れやすい傾向をいずれも成型間もない試料は低い圧縮強度値を示した．

120800.60600.40400.2020)
30.80

時間を 20 分とした試料の圧縮強度値が最も高くなる傾● 容 積 重 (g / cm（N）

水時の 2〜10 倍も高い圧縮強度値を示すことがわかった．
なお，低含水試料の縦圧縮試験において，加工時の圧締100

横圧縮強度

しかし，1 カ月以上自然乾燥し低含水状況になれば高含1.00向を示した．今後サンプル数を増やして検証したい．
3.1.4 試料の吸水性
底面給水による吸水量の推移を Fig.4 に，水中浸漬による吸水量の推移を Fig.5 に示す．
底面からの吸水については，常温のりＡのうち配合量が 15ｇ〜30ｇの試料（試料№21〜№33）は，特に高い吸水性能を示した．一方，それ以外の試料（配合量が 1g〜00.00
1 3 5 7 9 21 23 25 27 29 31 33 35

42 44 46 48 50

試料番号Fig.3 低含水試料（水分 12％）の横圧縮強度3 g）については，吸水 1 日後の段階で 2.9%〜10.7%程度の吸水率にとどまった．
水中浸漬では，全ての試料において浸漬 2 時間後には浸漬前重量の 20%以上の水分を，また７日後には 120%

140120
100（％）

めには，底面からの補給のみでは不充分であり，水分過

１４日後
７日後１日後多とならない範囲で浸漬または散水などによる給水の併用が有効であると思われる．
なお，保水剤についてはその含有効果を把握すること80は困難であった．保水剤は元来，保水剤が溜め込んでいた水分を，乾燥状態が続いた環境下において水分を補填吸水率60する役目を担うものである．今回のように，底面給水に40よる水分保持が不完全の状況や，水中浸漬による水分過多の状況では効果を把握しにくい．今後，水中浸漬した20試料を強制的に乾燥環境下に置き，水分の補填状況の如0

何について追跡調査する予定である．
1 3 5 7 9 21 23 25 27 29 31 33 35

42 44 46 48 50

3.1.5 花卉の栽培適応性

試料番号Fig.6 にパンジー，Fig.7 にトルコギキョウ，そしてFig.8 にキクの生育調査の結果を示す．

Fig.4 底面給水による吸水量の推移

パンジーについては，試料№3 および№6 において，対照Ａ区（硬質ポリポットに堆積バークを充填し，被服400

肥料を 2g 局所施肥したもの）と同等またはそれ以上の７日後２時間後350

良好な生長が確認できた．しかし，常温のりＡの試料№21〜№33 のすべてが枯死する状況となった．これらの試

300

（％）

料は常温のりＡの配合量が 15g〜25g と多く，生育調査

250

い供した試料を観察すると，表面が白く粉を葺いたよう200

吸水率になり，さらにカチカチに干からびた状態となっていた（Fig.9）．前述の吸水性の実験から，当試料は底面給水150および水分浸漬ともに吸水性は良好な結果を示している

100が，いったん吸水した水分を保持する性質（保水性）は50劣ることが考えられる．常温のりＡの配合量を減らして追試を実施する．

01 3 5 7 9 21 23 25 27 29 31 33 35

42 44 46 48 50

トルコギキョウについては，試料№3 および№7 にお試料番号いて，対照Ａ区と同様に良好な生長が確認できた．しかし，パンジー同様に常温のりＡの試料については，総じFig.5 水中浸漬による吸水量の推移て生育が芳しくなかった．その他，被覆肥料を施肥していない試料（試料№1 および№4）においても生育が悪か以上の水分を吸収することが確認できた．

った．
施肥は植物の生長に欠かせない要因の一つである．

これらの結果から，試料に適量の水分を吸収させるた40

90

定植125日後80

定植 56日後

70

株張 （ｃｍ）

草丈 （ｃｍ）

100

60
50
403035

定植125日後30

定植 56日後

2520
1510205

1000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 2122 23242526 27 28293031 32 A B C

1 2 3 4 5 6 7 8 9 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 A B C

試料番号

試料番号

Fig.6 パンジーにおける栽培適応性試験結果

Fig.7 トルコギキョウにおける栽培適応性試験結果

100

定植56日後
定植22日後草 丈 (ｃ ｍ )80作製が可能となった．36 とおりの成型培地について素性調査，強度試験，吸水性試験，花卉による生育調査等を行った結果，以下のことがわかった．
1） 常温のりＡおよび常温のりＢをバインダーとした場

60

合，原料投入量が多いほど湿物の容積重および乾物の仮40

比重はともに高くなる傾向を示した．
2） 成型後，自然乾燥 14 日後以降は重量減少率および20寸法変化ともに際立った変化が認められず，平衡に達しているものと判断できた．

033 34 35 36 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51

試料番号Fig.8 キクにおける栽培適応性試験結果

3)

横圧縮および縦圧縮試験を行った結果，いずれも成型間もない高含水材は低い圧縮強度値を示した．
しかし，乾燥が進み低含水材になれば高含水時の 2〜10 倍も高い圧縮強度値を示した．
4） バーク 120g〜160g に対して，バインダーの配合量が 1g〜3 g の試料については，底面給水 1 日後の吸水率が 2.9%〜10.7%程度にとどまった．そのため，底面からの水分補給のみでは不充分であり，浸漬または散水などによる給水の併用が求められる．
5） 底面給水方式（初期段階では散水による水分補給を行う）による栽培適応性試験では，バーク 120g に対して常温のりＡの配合量が 15g〜25 g の試料ではパンジーおよびトルコギキョウが枯死した．
バーク 120g〜160g に対して常温のりＡまたは常温のりＢの配合量が 1g〜3 g の試料では，キクの栽培において良好な生長が確認できた．

Fig.9 枯死の原因となった試料
成型培地の加工においては，生産性の向上が必要不可
キクについては，常温のりＡの配合量を 1g〜3g と少な欠である．現在実験機を開発中で，今後実証試験を行いくした試料を供試した（試料№33〜№36）．その結果，ながら，成型培地製造企業とともに量産化を目指してい定植 56 日後には草丈 60cm 付近まで生長することが確く予定である．

認できた．その他，常温のりＢを用いた試料№43〜№51
についても，同様に 60cm 付近まで生長することが確認

参考文献

できた．一方，被覆肥料を施肥していない試料（試料№1）古曳博也，大野善隆，石井信義，水江 宏，重光和夫，

41 および№42）においては生育が芳しくなかった．

大西健二，諸富保司,松成 茂：平成 17 年度大分県産業

今回の生育調査により，供試した 3 種のバインダーと科学技術センター研究報告書,(2005),

もに，生育に良好な原料配合割合を見出すことができた．

http://www.oita‑ri.go.jp/report/2005.htm

栽培方法では，底面給水方式の栽培を基本とし，初期段

2）大分県温泉熱花き研究指導センター：平成 11 年度試階（７〜10 日間）に散水による水分補給を行うことが有験成績書,（1999）, 35‑95．

効であることがわかった．パンジーおよびトルコギキョ
ウの生育状況調査はひとまず終了するが，キクの生育状
況の調査は引き続き 5 月まで行い，開花の状況も含めて観察する予定である．

4．

まとめ

堆積バークの利用拡大と生分解性培地資材の新規市場への参入，新しい園芸資材の提供を目的とし，バーク（2種），バインダー（3 種），酸度矯正剤（2 種），被覆肥料および保水剤をそれぞれ配合して，2.5 号ポット形状の成型培地を作製した．3 種類のバインダーのうち，特に常温のりＡまたは常温のりＢを用いることで，常温での