JP2005058036A - 人工種子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発芽とともに、初期育成に必要かつ十分な保水量をもたらすことができる人工種子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の人工種子は、表面を膨潤性鉱物粘土２で覆われた保水材３からなる培地３により植物種子４を包囲し、団子状に造形したものである。
【選択図】 図５

Description

本発明は、水利条件の悪い培地でも発芽・育成可能とした人工種子及びその製造方法に関する。

水利条件の悪い培地でも発芽可能とした人工種子として各種の先行例がある。
第１の先行例は、膨潤性の粘土鉱物であるベントナイトを主体とした水溶液を植物種子に吹き付け、乾燥させることで、植物種子の周りをベントナイトでコーティングし、これを土壌中に植生するもの（特許文献１）である。

また、第２の先行例としては、ベントナイトにバィンダとしてセルロース系高分子化合物を添加した混合物により植物種子の周りをコーティングしたものがある（特許文献２）。
特願平８−７０６２７号公報 特願平１０−２２５２０９号公報

第１の先行例では、発芽、育成のための栄養塩、薬品類を含ませることができるが水溶成分の状態では保持できない。また、ベントナイトそれ自体は保水材として機能するほどの大きな保水量をもたらすことができないため、種子の発芽後は定期的な灌水や降雨などが必要である。

また第２の先行例においても、保水材としての機能するほどの保水量をもたらすことができないため、前記と同様に発芽後は定期的な灌水、降雨が必要である。

本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、発芽とともに、初期育成に必要かつ十分な保水量をもたらすことができる人工種子及びその製造方法を提供するものである。

本発明の人工種子は、表面を低強度の膨潤性鉱物粘土で覆われた保水性の低い保水材からなる培地により植物種子を包囲し、団子状に造形したものであることを特徴とする。また、本発明は、請求項１において、前記膨潤性鉱物粘土がベントナイトであることを特徴とする。さらに、本発明は、請求項１において、前記保水材が吸水によりゲル状構造をなして膨潤する吸水性ポリマーであることを特徴とする。

本発明の製造方法は、ベントナイトを水に混合して薄いベントナイトミルクを製造する工程と、ベントナイトミルクに保水材を混合し、攪拌することで、保水材をゲル化するとともに、ゲル状構造体の粒子表面をベントナイト粒子で覆った培地を形成する工程と、培地の内部に植物種子を包み込み、所定の形状、大きさの団子状に造形する工程とを備えたことを特徴とする。また、本発明の製造方法は、請求項４において、造形後、乾燥して水分を除去することを特徴とする。さらに、本発明の製造方法は、請求項５において、団子の表面を生分解性プラスチックで覆うことを特徴とする。またさらに、本発明の製造方法は、請求項４において、前記水に液性調整剤及び各種栄養塩類を添加することができる。

したがって本発明によれば、保水材により十分な保水容量をもたらすとともに、膨潤性鉱物質粘土をバインダーとして団子状に造形されるため、当該人工種子を土壌に植設することにより、発芽に必要な水量を確保することができるとともに、初期育成に必要な水量も確保できる。また、本発明では膨潤性鉱物質粘土としてベントナイトを選択することにより安価に構成できる。さらに、本発明では吸水性ポリマーを保水材として使用することで、吸水により体積を増しつつゲル状構造内部に水を蓄えるため、自然降雨などによりさらに保水性を増すことができる。

本発明の製造方法によれば、ゲル化した保水材表面にベントナイト粒子が付着し、ベントナイト同士がバインダーとして造形可能な培地を形成でき、これの内部に植物種子を包み込んで団子状に造形することにより、人工種子が形成される。これは、そのままの状態で、すなわち湿潤状態のまま植生工事用に用いてもよいし、乾燥することで長期保存も可能であり、緑化工事の時期を選ばず種子をストックできる。

乾燥時において 、保水材ゲルはゲル状態で組織が保たれるため、所定の形状に保持され、後の吸水により再度膨潤しつつゲル状態となり、植物種子に対する必要水量を確保できる。また、乾燥物表面を生分解性プラスチックで覆うことにより、湿潤雰囲気での吸水が防止され、土壌に蒔き出した後これが生物分解されることで、発芽・育成に必要な吸水が行われる。

さらに、液性調整剤、栄養塩類により、該当する植物種子の発芽・育成に適合する環境条件を整えることができる。

本発明の最良の製造方法は次の通りである。まず、ベントナイト：水＝０．５ｋｇ：５ｋｇ（１：１０重量比）で攪拌混合し、比較的濃度が薄い懸濁液状のベントナイトミルクを製造する。このベントナイトミルクに０．２５ｋｇの保水材１を投入し、攪拌混合する保水材１は、その直径を２〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。５ｍｍを越えると後述するように団子形状となりにくく、２ｍｍ未満であるとベントナイトが過大になる。

保水材としては、Ｎ−ビニルアセトアミド（ＮＶＡ）を主モノマーとし、これをラジカル重合により所用の重合度で三次元架橋させたＰＮＶＡ粉体を用いる。このＰＮＶＡは、水に不溶であって、水、または各種水溶液に対し、２０〜５０倍の比較的低い吸水性を示し、吸水により膨潤してゲル状物質となる。

ＰＮＶＡの特徴は次の通りである。（ａ）種々の塩水溶液に対して安定な吸水性を示す。（ｂ）広範囲なｐＨ領域で安定な吸水性を示す。（ｃ）アルコール類を吸液することができる。（ｄ）耐酸性・耐アルカリ性がある。（ｅ）耐紫外線性・耐熱性に優れる。（ｆ）吸液・乾燥を繰り返しても吸液性能の低下がほとんどない。（ｇ）凍結・融解を繰り返しても安定な吸液性を示す。

本発明において注目すべきことの一つは、保水材１が低吸水性を示すことである。保水材１の吸水性が高いと、種子が取り込むべき水をも保水材１が吸水してしまい、発芽に障害となるからである。注目すべきもう一つは、ベントナイト２が低濃度すなわち低強度となっていることである。ベントナイト２が高濃度すなわち高強度であると、種子の発芽に障害となるからである。

そして、このように、保水材１とベントナイト２とを組み合わせることにより、ベントナイト２は自己の表面に水膜を形成する性質があり、表面張力により隣接する粒子同士が接着するという機能を有していることから、保水材１が接着機能を有していなくても、後述するように団子を形成することができる。しかも、ベントナイト２の表面が乾燥すると、保水材１の保水性が低いので、保水材１からベントナイト２側に水分が移行し、その結果、ベントナイトの水幕が破れることなく、団子形状を保持することができるのである。

なお、混合に使用される水はそれ単体だけでなく、液性調整剤、各種栄養塩類を含む水溶液とすることもできる。これは、種子の発芽及び初期育成時において植生に必要な水だけでなく、植生に必要な液性に保ったり、施肥も可能とするもので、窒素、燐酸、カリなどの育成に必要な元素なども含ませることで、その植物に適合しないやせた土壌であっても良好な発芽・育成条件とすることができる。

ベントナイトミルクとの混合により、図１に示すように、保水材１はゲル化するとともに、攪拌によりそのゲル状の組織が径２〜５mm大の粒子に分断され、その表面全体をベントナイト微粒子２で被った形状となり、ベントナイト粒子２をバインダとして保水材１同士を結合した所定の粘性の培地３が形成される。

そして、図２に示すように、この粘土状培地３の内部に植物種子４を入れ、適宜な形状、大きさ（種子の大きさにもよるが、人が両手で抱えられる程度、例えば直径が３ｃｍ〜２０ｃｍ）に造形すれば、人工種子５が完成する。人工種子５の造形後直ちに植生工事に供する場合には、その粘性に応じて乾燥する必要が全くないか、あるいは団子の保形性を確保できる程度に乾燥すればよい。

また、人工種子５の造形後、一定期間保存する必要があればさらに乾燥し、水分をとばすことにより、発芽を抑制することができる。乾燥方法としては、室温による自然通風、種子４を休眠状態とするために行う高温乾燥や冷暗室乾燥、フリーズドライ（急速乾燥）などの各種乾燥形態を選択できる。

乾燥した状態では、図３に示すように、保水材１はその固層の骨組みの内部にごく少量の水分を保持した状態で組織が維持され、ミセルゲルの状態でベントナイト２同士の結合力によってその形状が維持される。

以上の人工種子５は、保水材１とベントナイト２とが放水した状態、すなわち乾燥状態ではこのまま長期間保存することができるし、図４（ａ）に示すように土壌中Ｅ中に植設しても周囲に水がない乾燥状態であれば（例えば乾期）、長期間、土の中で保存することができる。

そして、当初乾燥した土壌であっても、雨期等に降雨した場合、あるいは強制的な散水により、（ｂ）に示すように、土壌Ｅに浸み込んだ水が人工種子５に到達すると、保水材１が僅かな水分でもこれを取り込むことから、ベントナイト２および保水材１に順に水が浸み込み、ベントナイト２および保水材１が保水する。保水材１は土壌Ｅの水分を取り込みつつ膨潤し、またベントナイトも膨潤しつつ間隔をあけ、土壌Ｅ中の他の部分よりも水分保有量を十分に増す。

また、液性調整剤や栄養塩類が含まれている場合には、取り込んだ水分中にこれらが溶出するか希釈され、種子４の発芽に必要な濃度に調整された栄養分を補給する。

なお、発芽に必要なのは、必要水分、液性、必要栄養素だけでなく、日射や温度などの条件が必要であるが、これら全ての条件が発芽条件に一致すれば、内部の種子４は発芽、発根を始め、（ｃ）に示すように、ゲル化した団子を突き破って地表面に芽を伸ばし、その後に十分な散水や降雨がなくとも人工種子５の保水材１およびベントナイト２に蓄えられた水分、栄養塩により根張りなどの初期育成がなされる。

初期育成が完了した段階では根張りの発達などによって植生は土壌Ｅ内に活着し、以後は多少の水分変動に関わりなく順調な生育がなされるものとなる。

なお、図４に示すように、乾燥状態の人工種子５の外周を生分解性プラスチックの皮膜６で被ってもよい。

この生分解性プラスチックは、脂肪族ポリエステル（ポリ乳酸系など）、バイオポリエステルなどからなるもので、人工種子５を初期成形形状に保持するとともに、外部の湿気による膨潤とゲル化を防止し、長期保存性を向上できる。また、植生後は土壌微生物の作用により分解して土壌に同化する。

さらに、以上の人工種子５の形状は、各図に図示するごとく矩形状、扁平団子状、筒形などの各種形状に形成できる。例えば、図６に示すように人工種子５は先細り状をなして造形されるとともに、人工種子５の上部側中心に種子４を内蔵させることで、種子４の根張りが土壌の深層側に向けて発育する植物種に好適となり、根張りが土壌深層に向けて十分育成するまでの期間、人工種子５内の保水量により保護することができる。

このように、人工種子５の形状や大きさは該当する種子４の発芽・初期育成にとって必要十分な形状、大きさ、及び発根などの態様を考慮して設定される。

さらに、一つの人工種子５内には一つの種子４だけでなく、複数個入れることも可能であり、共生関係にある種類の異なる種子同士あるいは共生菌なども混在させることも可能である。

本発明の人工種子は、砂漠の緑化施工、法面緑化施工、ベランダの植裁など定常的な灌水がなされない、あるいは発芽・育成条件の悪い場所などの緑化施工に適用できるほか、一般的菜園などにおける種子活着率を向上させるために用いることができる。

培地の模式的断面図である。 前記培地内に種子を埋設した人工種子の模式的断面図である。 同人工種子の乾燥状態を示す模式的断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は同人工種子の土壌植設初期段階から発芽、発根までの段階を示す模式的説明図である。 同人工種子の外周を生分解性プラスチックで被った状態を示す模式的断面図である。 人工種子の他の形状例を示す模式的断面図である。

符号の説明

１ 保水材
２ ベントナイト（膨潤性鉱物質粘土）
３ 培地
４ 植物種子
５ 人工種子

Claims (7)

1. 表面を低強度の膨潤性鉱物粘土で覆われた保水性の低い保水材からなる培地により植物種子を包囲し、団子状に造形したものであることを特徴とする人工種子。
2. 請求項１において、前記膨潤性鉱物粘土がベントナイトであることを特徴とする人工種子。
3. 請求項１において、前記保水材が吸水によりゲル状構造をなして膨潤する吸水性ポリマーであることを特徴とする人工種子。
4. ベントナイトを水に混合して薄いベントナイトミルクを製造する工程と、
   ベントナイトミルクに、保水性の低い保水材を混合し、攪拌することで、保水材をゲル化するとともに、ゲル状構造体の粒子表面をベントナイト粒子で覆った培地を形成する工程と、
   培地の内部に植物種子を包み込み、所定の形状、大きさの団子状に造形する工程、
   とを備えたことを特徴とする人工種子の製造方法。
5. 請求項４において、造形後、乾燥して水分を除去することを特徴とする人工種子の製造方法。
6. 請求項５において、団子表面を生分解性プラスチックで覆うことを特徴とする人工種子の製造方法。
7. 請求項４において、前記水に予め液性調整剤、栄養塩類を添加することを特徴とする人工種子の製造方法。
   

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