JP2006006254A - 土壌改良資材および育苗培養土 - Google Patents

Abstract

【課題】 生育阻害などを起こさず、保水性、保肥性などに優れ、かつ安価に供給することができる土壌改良資材およびこれを用いた育苗培養土を提供する。
【解決手段】 原料木材を蒸煮爆砕処理して得られる木質解繊物からなる土壌改良資材であって、上記木質解繊物の容積重（g/ml）が、上記原料木材の容積重（g/ml）の 0.4 〜 1 倍である。また、上記木質解繊物の最大容水量（ml/100ml）が、上記原料木材の最大容水量（ml/100ml）の 1 〜 1.6 倍である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、農業用・施設園芸用資材、法面資材、土壌基盤資材等として利用される木質を蒸煮爆砕処理した土壌改良資材およびこれを用いた育苗培養土に関し、特に木材の蒸煮爆砕物を含みピートモス代替品として利用できる土壌改良資材およびこれを用いた育苗培養土に関する。

従来、育苗培養土材料、高設培地材料、生ごみ処理機用副資材材料、法面吹き付け材料、屋上緑化材料などの用途において、天然土壌資材に代わる人工的土壌資材が開発されてきた。育苗用の土壌改良資材としては、通気性や保水性に優れるとともに、塩基置換容量が大きく保肥性に優れ、かつ安価であるなどの点からピートモスが好適に用いられてきた。しかし、ピートモスは長い繊維分を多量に含むため、繊維同士がもつれるなどにより、園芸容器などに土壌改良資材を充填する際に資材の流れが悪くなる問題や、多孔質セル状のため保水性に優れるが、含水率が 30 ％以下となると撥水性が強くなるため、使用時には多量の水分と共に使用する必要があるという問題などがある。また、含まれるフミン酸などの影響により、一般的にｐＨがｐＨ 3.7 〜ｐＨ 4.2 と低いため育苗用資材として使用時にはｐＨの調整が必要であるなどの問題もある。現在は、このような問題点を解消すべく、既存のピートモスのｐＨ調整を行なう、またはピートモス代替品を開発するなど、育苗に適した新たな土壌改良資材の技術開発が行なわれている。
例えば、ピートモス のｐＨ を 5.5 〜 7.5 に調整するためにピートモス に石炭灰及び／又は炭を添加したもの（特許文献１参照）、ピートモスに代わる育苗基材として、ヤシガラ粉砕物を利用し、ヤシの実の果皮から外果皮及び内果皮を除去し、取り出された中果皮から更に剛長繊維及び中短繊維を除いたもの（特許文献２参照）などがある。

一方、従来より木質加工の前処理技術として、蒸煮爆砕による木質の解繊技術が活用されている。これは、木材などの資料を耐圧容器中で高温（180〜250℃）、高圧（ 14〜60 kg/cm²）の水蒸気で短時間（数秒〜20分）蒸煮し、その後急速に減圧し大気圧下に放出することで試料を粉砕する方法であり、該方法により得られた木質解繊物は、膨軟で、保水性、微生物分解性に優れるなどの特徴を有している。
しかしながら、上記特許文献１では、ピートモス自体を利用するためｐＨ以外のピートモスの問題を完全には改善できないという問題がある。また、代替品としてヤシガラ粉砕物を利用する場合では、ヤシガラは非常が強靭な植物繊維から構成されているため粉砕には多大な労力が必要であるなどの問題がある。
また、上記木材の木質解繊物は、膨軟で保水性に優れるなど育苗用の土壌改良資材として有効な特徴を有しているが、その一方で、発生する有機酸の影響により、一般的に蒸煮爆砕のみを行なっただけでは植物などの生育には適さないという問題がある。
特開平８−５１８５８号公報（段落［０００８］） 特開平１０−２４８３７６号公報（段落［０００８］）

本発明は、このような問題に対処するためになされたもので、生育阻害などを起こさず、保水性、保肥性などに優れ、かつ安価に供給できる土壌改良資材およびこれを用いた育苗培養土を提供することを目的とする。

本発明の土壌改良資材は、原料木材を蒸煮爆砕処理して得られる木質解繊物からなる土壌改良資材であって、上記木質解繊物の容積重（g/ml）が、上記原料木材の容積重（g/ml）の 0.4 〜 1 倍であることを特徴とする。
また、上記木質解繊物の最大容水量（ml/100ml）が、上記原料木材の最大容水量（ml/100ml）の 1 〜 1.6 倍であることを特徴とする。

木質解繊物および原料木材の容積重（g/ml）とは、木質解繊物または原料木材の単位体積当たりの固層重量であり、土壌標準分析・測定法に準じて測定した値である。
また、木質解繊物および原料木材の最大容水量（ml/100ml）とは、一定容積（100ml）当たりの木質解繊物または原料木材が大気圧条件下で保持できる最大の水量保持量である。最大容水量は、木質解繊物または原料木材を一定の重量を測りとり、そこに水を過飽和の状態に数時間安定させた後、余剰水を抜いて、残った水含有処理物の重量から算出される値である。

本発明の育苗培養土は、母土に、上記の土壌改良資材を 5〜 10 重量％配合してなることを特徴とする。
上記土壌改良資材は、該土壌改良資材を水洗浄後に上記母土に配合されることを特徴とする。また、上記母土が、鹿沼土であることを特徴とする。
鹿沼土は、火山浮石風化物であり、火山の噴火により地表に堆積した浮石が風化作用により変質した物質である。栃木県鹿沼市一帯に産出される「鹿沼土」がその一例である。

木材と蒸煮爆砕処理した木質解繊物については、既になされた研究において、蒸煮爆砕処理に伴い各種有機酸が発生し、これが植物、微生物などの生育を著しく阻害することが知られている。有機酸が発生するのは、木材を蒸煮することにより、木材に含まれるヘミセルロースが加水分解を受けて、オリゴ糖に分解するとともに、部分的にアセチル化されている部分等が酢酸などの有機酸に変化するためである。
一方蒸煮爆砕処理により、木材の微細構造は細胞内物質が爆砕により飛び出すことで細胞壁が残り、ハニカム構造を有する木質解繊物が得られる。該構造により保肥性、保水性などに優れることも知られている。
本発明者らは、このような木材を蒸煮爆砕処理した木質解繊物の利点を活かしつつ、上記の有機酸の影響を最小限に抑えることで、育苗用などの土壌改良資材として、またはピートモスの代替品としての利用可能性を見出すべく研究を行なった。研究の結果、木材を所定条件で蒸煮爆砕処理した木質解繊物が、ピートモスと同等の保水性等を有する土壌改良資材として利用できることを見出した。さらに、母土として鹿沼土などを用い、これに上記土壌改良資材を所定の配合割合内で配合することにより、植物などの生育を阻害しない育苗培養土が得られることが分かった。本発明は以上のような知見に基づくものである。

本発明の土壌改良資材は、原料木材を蒸煮爆砕処理して得られる木質解繊物からなり、該木質解繊物の容積重（g/ml）が、上記原料木材の容積重（g/ml）の 0.4 〜 1 倍であるので、軽く、かつ保肥性、保水性などに優れ、農業用・施設園芸用等に使用する育苗用の資材として、またはその他の法面資材、土壌基盤資材等として有効に利用できる。
また、本発明の育苗培養土は、鹿沼土などの母土に、上記土壌改良資材を 5〜 10 重量％配合してなるので、保肥性、保水性などに優れるとともに、生育阻害を抑制することができる。

本発明の土壌改良資材は、原料木材を蒸煮爆砕処理して得られる木質解繊物からなるものである。蒸煮爆砕処理は、木材に含まれるヘミセルロースが分解し、同リグニンが低分子化することで解繊し、繊維状となる処理条件であればよい。

蒸煮爆砕処理に使用できる原料木材については特に制限なく、例えば街路樹剪定枝、間伐材、廃材等、種々の木材資源を利用できる。なお、その植物種も任意のものを利用できる。例えば、サクラなどの広葉樹を使用できる。
木材は、蒸煮爆砕処理を効率よく行なうために、蒸煮爆砕処理装置に投入する前処理として、チップ状にすることが好ましい。チップ状の形状としては、木材の種類、蒸煮爆砕処理装置の大きさ等によって異なるが、厚さ 5 〜 10 mm、一辺 1 〜 2 ｃｍ程度の角材が好ましい。

蒸煮爆砕処理条件と、得られた木質解繊物の容積重（ g/ml ）および最大容水量（ＭＷＣ、ml/100ml）との関係を図１に示す。蒸煮時間は 10 分間で行ない、保水性の指標となる容積重および最大容水量は木材チップに対する相対値で示した。なお、木材としては、広葉樹サクラ材を用いた。
木質解繊物の製造方法は、木材をチップに切断する工程と、これを蒸煮爆砕処理する工程とに分けられる。
ここで、木材をチップに切断する工程は、蒸煮爆砕処理しやすい形態にチッパー等で原木を裁断する工程であり、周知の方法を用いることができる。蒸煮爆砕処理する工程は、上記チップに炭酸カルシウム資材を混合した混合物を密閉した圧力窯中で水蒸気によって所定条件で蒸煮し、その後速やかに空気中に放出する行程である。

蒸煮爆砕処理における蒸煮圧力は、該蒸煮爆砕処理により得られる木質解繊物が、木材チップより軽くなる、または、木材チップより許容水量が大きくなる範囲とする。すなわち、上記木質解繊物の容積重が、上記木材チップの容積重の 0.4 〜 1 倍となる範囲とする。または、上記木質解繊物の最大容水量が、上記木材チップの最大容水量の 1 〜 1.6 倍となる範囲とする。図１において該条件を満たす蒸煮圧力は、1.2MPa（ 192 ℃）〜 1.8 MPa（ 205 ℃）である。
またより好ましくは、上記木質解繊物の容積重が、上記木材チップの容積重の 0.7 〜 0.8 倍となる範囲とする。または、上記木質解繊物の最大容水量が、上記木材チップの最大容水量の 1.2 〜 1.4 倍となる範囲とする。図１において該条件を満たす蒸煮圧力は、1.3MPa（ 194 ℃）〜 1.4 MPa（ 196 ℃）である。なお、蒸煮爆砕処理時間は 5 〜 10分が好ましい。
蒸煮圧力が高くなりすぎ、または蒸煮時間が長くなりすぎると解繊が進みすぎ、粉状となり保水性等の培養土適性としての物理特性が低下する。上記条件で蒸煮爆砕処理することにより、ピートモスの代替品として、これと同等の保水性、比重を有する適度な解繊物が得られる。

上記木質解繊物を植物、微生物などの育苗用の土壌改良資材としてより有効利用するために、有機酸の問題を解決する手段として、蒸煮爆砕処理時に炭酸カルシウム資材などのアルカリ成分を共存させることによりｐＨ値を調節する方法もある。
アルカリ成分としては、有機酸と反応し得るアルカリ成分であれば使用できる。蒸煮処理に伴って発生する抗菌作用を有する酸と反応して不溶性のカルシウム塩となることで抗菌作用を抑制できるため、アルカリ成分としては炭酸カルシウム資材を含む成分が特に好ましい。

炭酸カルシウム資材を含む成分としては、貝殻、カキ殻等の水産廃棄物が利用できる。カキ殻の場合、未粉砕物でも爆砕処理により粉砕されるため事前の粉砕処理を省くことができるので、特に好ましい炭酸カルシウム資材を含む成分である。
木材チップとカキ殻などのアルカリ成分とは蒸煮爆砕前に予め混合する。アルカリ成分の混合割合は、木質解繊物のｐＨを目的微生物の増殖が可能なｐＨ範囲に調整できる量を配合する。ここで木質解繊物のｐＨとは、木質解繊物 10 gを純水 50 mlに浸漬したときの上澄み液のｐＨ値をいう。
所定のｐＨ値に調節するために混合する炭酸カルシウム資材の量は、予め炭酸カルシウム資材を添加せずに処理された解繊物に含まれる有機酸量を中和滴定などで求め、この求められた有機酸量に基づいて定めることができる。

これらのアルカリ成分共存下において、蒸煮爆砕処理を行なうことにより、ヘミセルロースの分解にともなう有機酸の生成によるｐＨ低下を抑え、植物などの生育に適したｐＨに調節できる。なお、アルカリ成分を配合しないで蒸煮爆砕処理を行なうと、上記処理条件下では木質解繊物のｐＨは、通常 3.0 程度であるが、アルカリ成分の配合量を変えることにより、3.0 程度以上のｐＨに調節できる。例えば、育苗用の土壌改良資材として植物の生育にとって最も適当なｐＨ5.5〜6.5に調節できる。

本発明の育苗培養土は、鹿沼土などの母土に、上記木質解繊物からなる土壌改良資材を 5 〜 10 重量％配合することによって製造される。土壌改良資材の配合割合をこの範囲とすることで、生育の阻害を最小限に抑え得ることができる。土壌改良資材が 5 重量％より少ないと、土壌改質物としての役割を十分に果たすことができず、 10 重量％をこえると有機酸の影響による生育阻害が顕著に表れる。
この範囲内での最適な配合割合は、土壌改良資材のｐＨなどに依存し、土壌改良資材を母土に配合する前に水洗浄することで、土壌改良資材の配合割合を増加させることができる。これは、水洗浄により土壌改良資材を構成する木質解繊物内の有機酸が減少するため、生育阻害能が低下するためである。

母土としては、例えば、鹿沼土、バーミキュライト、黒ぼく土、ベントナイト、泥炭、ゼオライト、バーク堆肥、バーク、やし殻、バーライト、籾殻、籾殻くん炭、赤玉土、オスマンダなどから選択される１種または２種以上を組合せたものを用いることができる。
母土に配合する木質解繊物からなる土壌改良資材は、保水性・保肥性に優れるため、母土としては通気性・排水性などに優れたものが好ましい。例えば、上記列挙したものの中ででは、鹿沼土、バーク堆肥、バーク、やし殻、バーライト、籾殻、籾殻くん炭、赤玉土、オスマンダなどが好ましく、特にホームセンターや園芸店で容易に安価で入手できることから鹿沼土が好ましい。

実施例１〜実施例６、比較例１〜比較例６
本発明の育苗培養土にハクサイ苗（品種：大福）を植え、 14 日間インキュベーター内（昼 12 時間、夜 12 時間、25℃）においてこの生育を観察した。水分の供給は底面給水法により行なった。以下に各実施例で用いた育苗培養土の製造条件を示す。
街路樹としての利用が多い桜材をチッパーで予め厚さ 5〜 10 mm、一辺 1 〜 2 cm 程度のチップに切断した。このチップを 200 ℃、表１に示す圧力で 10 分間、蒸煮爆砕処理し木質解繊物からなる土壌改良資材を得た。得られた土壌改良資材を、表１に示す割合で鹿沼土に配合し育苗培養土を製造した。
観察結果を図２に示す。図２において左縦軸が平均葉長（cm）、右縦軸が生体重（g）である。また、図中数値は、栽培前の育苗培養土のｐＨを示す。なお、ここでのｐＨは、育苗培養土 10 gを純水 50 mlに浸漬したときの上澄み液のｐＨ値である。
また、図３に、実施例１〜実施例６および比較例１〜比較例６で用いた実際のハクサイ苗の生育状態をグレースケール写真で示す。

実施例７〜実施例１９、比較例７〜比較例９
次に肥料の量が生育に与える影響を調べるため、実施例７に用いた肥料の量を標準量１とし、表２に示す割合で肥料を与えた場合における生育を観察した。肥料としては、硫安、硫酸カリウム、硝酸カリウム、溶リンを用いた。なお、実施例１９は土壌改良資材を水洗した後配合したものである。ハクサイ苗を用い、観察条件、および圧力以外の蒸煮爆砕処理は実施例１と同様である。観察結果を図４に示す。図４における縦軸は図２と同様である。
また、図５に、実施例７〜実施例１９および比較例７〜比較例９で用いた実際のハクサイ苗の生育状態をグレースケール写真図で示す。

図２および図３より、土壌改良資材を 5 重量％または 10 重量％配合した各実施例では、土壌改良資材を 15 重量％配合した比較例と比べて良好な生育が見られた。さらに、図４より肥料量をピートモスの２倍量とした実施例１３〜実施例１５では、ピートモスを用いた場合とほぼ同等の生育が見られた。
また、図４より土壌改良資材を水洗した後配合した実施例１９は、水洗以外の条件は同じである実施例１７と比較して優れた生育が見られた。

本発明の土壌改良資材は、農業用・施設園芸用資材、法面資材、土壌基盤資材等として好適に利用できる。特に農業用・施設園芸用等に使用する育苗用の土壌改良資材として有効に利用できる。

蒸煮爆砕処理条件と容積重および最大容水量との関係を示す図である。 本発明の育苗培養土を用いたハクサイ苗の生育結果を示す図である。 生育結果を示すグレースケール写真図である。 本発明の育苗培養土を用いたハクサイ苗の生育結果（肥料影響）を示す図である。 生育結果（肥料影響）を示すグレースケール写真図である。

本発明の土壌改良資材は、原料木材を蒸煮爆砕処理して得られる木質解繊物からなる、育苗培養土用の土壌改良資材であって、上記蒸煮爆砕処理時の蒸煮圧力が1.2〜1.8Mpaであることを特徴とする。特に、上記蒸煮爆砕処理は、5〜10分間行なうことを特徴とする。
また、上記木質解繊物の容積重（g/ml）が、上記原料木材の容積重（g/ml）の 0.4〜1 倍であり、上記木質解繊物の最大容水量（ml/100ml）が、上記原料木材の最大容水量（ml/100ml）の 1〜1.6 倍であることを特徴とする。

本発明の育苗培養土は、母土に、上記の土壌改良資材を 5〜 10 重量％配合してなることを特徴とする。
上記土壌改良資材は、該土壌改良資材を水洗浄後に上記母土に配合されることを特徴とする。
また、上記母土としては鹿沼土が好ましい。鹿沼土は、火山浮石風化物であり、火山の噴火により地表に堆積した浮石が風化作用により変質した物質である。栃木県鹿沼市一帯に産出される「鹿沼土」がその一例である。

本発明の土壌改良資材は、原料木材を蒸煮爆砕処理して得られる木質解繊物からなる、育苗培養土用の土壌改良資材であって、上記蒸煮爆砕処理時の蒸煮圧力が1.2〜1.8MPaであり、蒸煮時間が 5〜10 分間であることを特徴とする。
また、上記木質解繊物の容積重（g/ml）が、上記原料木材の容積重（g/ml）の 0.4〜1 倍であり、上記木質解繊物の最大容水量（ml/100ml）が、上記原料木材の最大容水量（ml/100ml）の 1〜1.6 倍であることを特徴とする。

Claims (5)

1. 原料木材を蒸煮爆砕処理して得られる木質解繊物からなる土壌改良資材であって、
   前記木質解繊物の容積重（g/ml）が、前記原料木材の容積重（g/ml）の 0.4 〜 1 倍であることを特徴とする土壌改良資材。
2. 前記木質解繊物の最大容水量（ml/100ml）が、前記原料木材の最大容水量（ml/100ml）の 1 〜 1.6 倍であることを特徴とする請求項１記載の土壌改良資材。
3. 母土に、土壌改良資材を 5〜 10 重量％配合してなる育苗培養土であって、
   前記土壌改良資材は請求項１または請求項２記載の土壌改良資材であることを特徴とする育苗培養土。
4. 前記土壌改良資材は、該土壌改良資材を水洗浄後に前記母土に配合されることを特徴とする請求項３記載の育苗培養土。
5. 前記母土が、鹿沼土であることを特徴とする請求項３または請求項４記載の育苗培養土。