JP2016003256A - 砂塵抑制材及び砂塵抑制方法 - Google Patents
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Abstract
Description
砂塵の発生は表土の減少を引き起こすため、長期的な視点からは農業生産環境を劣化させるという問題があり、また近年、砂塵の発生源である農地に近接して住宅地が存在するようになったため、交通障害だけでなく、車や洗濯物への付着等、人々の生活環境に影響を及ぼすという問題がある。
本発明は、砂塵を効果的に抑制し、かつ作物の生育にも利用することができる砂塵抑制材及び砂塵抑制方法を提供することを目的とする。
寒天の製造工程では、テングサを煮熟した後、テングサ固形分の沈殿促進のためにパーライトをテングサ煮汁に添加する。パーライトはテングサ搾りカスに含まれて排出される。テングサ煮汁は加圧されて寒天成分が抽出される。そのため、しぼりたて後のテングサ搾りカスは、厚さが1〜3cm程度で、幅が1〜20cm程度の剥片の塊状を呈する。テングサ搾りカスは無機成分のパーライトとテングサ固形物からなる有機物との混合物であり、ほぼ中性である。
本発明者は、テングサの搾りかすにかえて、トマトの搾りカス、コーヒーの搾りカスの利用を検討したが、これらは、テングサ搾りカスと比べて、相互固着性と形状を保持する能力が劣り、土壌表面を外部環境から遮蔽する十分な効果が得られなかった。
米ヌカは稲の精白工程で得られる種皮や胚芽からなる。本発明においては、米ヌカ以外に、大麦や小麦等の穀物を精白して得られるヌカを、粘状を呈する資材として利用することができる。米ヌカ等のヌカは、ヌカ床や、家畜の配合飼料、きのこ栽培の培地に加える栄養材等として使用されている。
肌ヌカは、無洗米の加工時に排出される。無洗米は白米の表面を被覆している微粉のヌカ層を取り除いたもので、無洗米の加工時に微粉のヌカ層が肌ヌカとして排出される。肌ヌカも栄養分が豊富な有機質材料であり、野菜等の肥料、家畜の飼料として用いられている。
本明細書においては、ヌカと肌ヌカとを区別するため、穀物の精白処理により排出されるものを「ヌカ」、無洗米工程で排出されるものを「肌ヌカ」という。
また、粘状を呈する資材として肌ヌカを使用し、肌ヌカに熱水を供給して糊状とし、テングサ搾りカスと混合した液状の砂塵抑制材を散布する方法によれば、肌ヌカを糊状として使用することにより、散布された農地表面で砂塵抑制材が堅く固まり、粉体状の砂塵抑制材を散布する場合と比較して散布厚を薄くすることができ、使用する資材の減量を図ることが可能になる。
テングサ搾りカスと米ヌカとの混合材からなる砂塵抑制材を畑地表面に散布し、砂塵抑制効果を実験した(試験施工I)。
砂塵抑制材の散布に使用した施工区は4区で、それぞれ2.5m×2.5mの面積に散布した。各区域に散布した散布材は下記のとおりである。第1区はテングサ搾りカスのみ、第4区は米ヌカのみである。資材を現地で混合し、人力で散布し、踏圧で被覆した。
テングサ搾りカスのみ(第1区)については加水せず、第2区については、水20Lを加水、第3区については40L加水、第4区については60L加水して混合したものを使用した。散布厚は5cmである。
第1区:テングサ搾りカス:米ヌカ(体積比=1:0)
第2区:テングサ搾りカス:米ヌカ(体積比=2:1)
第3区:テングサ搾りカス:米ヌカ(体積比=1:2)
第4区:テングサ搾りカス:米ヌカ(体積比=0:1)
砂塵抑制材を散布した後、2か月間(1月から3月)にわたり、施工区に施した散布材の状態を目視により観察した。
第1区、第2区、第3区は、いずれも、強風乾燥の条件下であっても散布材の被膜は安定していた。ただし、第1区に比べて、第2区、第3区の方が、安定性の点で優れていた。第4区の散布材は、強風の影響で散布材が漸減した。強風によって散布材が飛散したと考えられる。
テングサ搾りカスと肌ヌカとを混合した砂塵抑制材を畑地に散布し、砂塵抑制効果を確かめる実験(試験施工II)を行った。
砂塵抑制材は、容量4.6m3、全幅1.99mのマニュアスプレッダを使用して畑地に散布した。図2はマニュアスプレッダを用いて、テングサ搾りカスと肌ヌカの混合材からなる砂塵抑制材を農地に散布している状態を示す。
この実験では、テングサ搾りカスを20m3、肌ヌカを600kg使用した。砂塵抑制材を散布した畑地面積は20aであり、肌ヌカは10aあたりの適切な施用量が300kgとされているからである。試験で使用したテングサ搾りカスと肌ヌカの量は、10aあたり次の通りである。
テングサ搾りカス 100m2×0.03m=3m3
肌ヌカ 30kg/0.81(kg/L)=37.0L=0.04m3
テングサ搾りカスと肌ヌカの体積比は約40:1である。
図4に、肌ヌカを2mmのふるいで篩分けした状態を示す。図5はふるいに残った分とふるいを通過した分(電子天秤の左側のシャーレ)を示している。2mmふるいの残留分は59%で粒状をなし、通過分は41%で粒状〜粉状を呈している。肌ヌカの湿潤密度(自然状態)は0.81g/cm3である。砂塵抑制の実験では、篩分けせず肌ヌカの全量を使用した。
図7は、テングサ搾りカスと肌ヌカとの混合材からなる砂塵抑制材を散布した直後の表面状態を拡大して示す。粒状の肌ヌカが見えている。
テングサ搾りカスと肌ヌカとの混合材の散布厚は、複数箇所で100ml採土管を被覆材に打ち込んで被覆材を採取し、70℃で乾燥させて平均厚さに換算した。
図9(a)、(b)は、3か月経過後のテングサ搾りカスと肌ヌカからなる砂塵抑制材の表面状態を拡大して示す。図9(b)は、表面を覆っていた塊(図9(a))を引き起こした状態を示す。砂塵抑制材の塊によって土壌表面が安定的に覆われていたことを示している。
テングサ搾りカスと肌ヌカとの混合材からなる砂塵抑制材を散布して4か月後の農地のは、砂塵抑制材を散布していない農地からは砂塵が発生するのに対し、砂塵抑制材を散布した農地からは砂塵が発生せず、テングサ搾りカスと肌ヌカからなる砂塵抑制材が砂塵発生を抑制する方法として有効であることが確かめられた。
砂塵抑制材の機能としては、確実に土壌表面を被覆し、乾燥や強風による剥がれ、めくれ、被覆の偏りによって、砂塵の発生部分である地表面が露出しないことが肝要である。砂塵抑制材の砂塵抑制作用を期待する季節は、気温の低い冬期〜春季であるから、この期間に砂塵抑制材が分解してしまう可能性は低い。
前述したテングサ搾りカスと米ヌカとの混合材からなるものを使用した実験例(試験施工I)について、砂塵抑制材を散布してから4か月後に、100ml採土管による土の採取と、目視による剥がれと飛散の確認により、被覆効果を確認した。
採土管による被覆厚Dの計算は次式による。
D=W/A・ρd
Wは被覆材の乾燥重量(g)、Aは採土管の面積(20cm2)、ρdは被覆材の乾燥密度(g/cm3)である。テングサ搾りカスの乾燥密度ρdは0.17g/cm3、米ヌカの乾燥密度ρdは0.2g/cm3であるので、混合材の乾燥密度はこれらの配合割合で算出した値を使用した。
テングサ搾りカスと肌ヌカとの混合材からなるものを使用した実験例(試験施工II)では、施工後、畑地周辺への被覆資材の飛散状況と、被覆箇所での被覆資材の状態観察を行い、定規を用いて被覆資材の厚さを直接測定した。
このことから、いずれの被覆資材によっても被覆効果が発現していること、米ヌカの含有量が小さいほど残存する被覆資材の厚さが大きいことが確認された。
なお、テングサ搾りカスのみの区において、被覆資材の施工厚さが5cmを超える数値が出現していることは、試験施工の際に、踏圧によって締め固めた影響によるものである。
図11に示すように、20mと40mラインの15mの位置と、80mラインの0mの位置で地表面が露出している箇所が確認された。これらの箇所は、地表面が冬季の整地の際に凸状となった箇所であり、風によって被覆資材が飛ばされた箇所である。この他に、厚さが1cm台の箇所が5か所確認されたが、これらの箇所も前述同様に、整地により凸状となった箇所であった。
試験施工IIでは、テングサ搾りカスと肌ヌカの体積比は約40:1と、容積のほとんどをテングサ搾りカスが占めている。この場合も、ほぼ安定して地表面を被覆していることから、テングサ搾りカスが主体となる資材でも砂塵を抑制することが明らかになった。
畑地に使用する砂塵抑制材が作物の生長に及ぼす影響を確かめるためにキャベツとレタスの栽培実験を行った。表1にレタスとキャベツの栽培実験結果を示す。
栽培実験は、試験施工Iの試験区から回収したテングサ搾りカス 2:米ヌカ1の被覆資材5cm換算量と慣行量の有機肥料と化成肥料をすきこんだ処理1、処理1から有機肥料を除いた処理2と、慣行施肥のみで被覆資材材を混入しない対照区を設定し、1/2,000ワグネルポットを用いて、それぞれ8 ポットについて行った。
8月に移植し、10月に収穫した。この間、適宜灌水し、2回の追肥を行った。栽培位置によるレタスの生長への影響がないよう、ポットの位置を適宜変えて生育させた。
表1に示すように、対照区と処理1ならびに処理2の試験区との間に,レタスの生長要素に差は認められなかった。
実験区として、有機肥料と化学肥料の慣行の施肥を行った1.2m×5mの2区を設定し、キャベツを株間50cm、畝間80cm で各24個体栽培した。テングサ搾りカス 2:米ヌカ1の砂塵抑制材を厚さ5cmに被覆した試験区と、裸地の対照区を設定して試験した。
移植は8月に行い、11月に収穫した。灌水は適宜行い、追肥は一株あたり10gの化成肥料を地表面下5cmの株元に2回実施した。
このキャベツについての栽培実験は、砂塵抑制材が営農に積極的に利用できる可能性があることを示すものと考えられる。
テングサ搾りカスと米ヌカとの混合材からなる砂塵抑制材の施用が土壌の構造に影響を及ぼしているかを確認するため、団粒分析試験を実施した。
団粒分析の試料として、前述したレタス栽培に使用した栽培処理1の土と、対照区の土の2つを使用した。試料は風乾処理後に5mm ふるいを通過させたものを、試料分取器を通して約40gの4試料を作製し供試した。供試体は、含水比を50%に調整し、これを直径150mmのガラスシャーレに入れ、温度調整器で温度処理した。設定した温度は、長野県塩尻市岩垂の観測でえられた気温と地表面温度に基づいて、-16℃〜10℃の日周期を設定し、7日間処理した。試料をシャーレに封入して処理することにより、処理中において含水比は維持され、凍結と融解が繰り返される状況を再現した。
また、0.075mmより小さい微細土粒では、0.075〜0.045mmで処理土壌が多いが、最も細かい0.02mmより小さい土粒は、処理土壌の2.7%に対して対照土壌は3.2%含有しており、この差異は有意差が認められた。上記のことは、砂塵抑制材をすき込むことで、土の粒は粗粒化し、砂塵となる微細な土粒が減少することをあらわしている。
上記試験結果から、テン グサ搾りカスと米ヌカからなる砂塵抑制材を土壌に混入すると、施用して約 6か月後の凍結融解処理によって、粗大な 2mm 以上の団粒が対照土壌にくらべて増加し、微細な土粒は減少することがわかった。
砂塵抑制材を用いて砂塵を抑制する際には、広範囲の農地に砂塵抑制材を散布しなければならない。実験では、テングサ搾りカスと米ヌカとの混合材からなる砂塵抑制材の被覆厚を5cmとしたのに対し、テングサ搾りカスと肌ヌカとの混合材からなる抑制材は被覆厚を3cmとしたことで、減量が図られている。しかしながら、テングサ搾りカス、米ヌカ、肌ヌカとも一定量の産出は見込めるものの、散布用として使用量が大量になることを考慮すると、砂塵抑制材の原料の減量方法を検討する必要がある。
まず、糊状の肌ヌカを作製する。肌ヌカ10cm3と50cm3に、それぞれ65℃の水50cm3を加え、よく攪拌してシャーレに入れ、65℃で2日間静置して2種類の糊状の肌ヌカA、Bを作製した。
別に、テングサ搾りカス200cm3に65℃の水200cm3を加え、65℃で2日間静置し、テングサ搾りカスと水との混合材Cを作製した。混合材Cの容量はおよそ300cm3である。
次に、テングサ搾りカスと水の混合材Cを2分し、テングサ搾りカス150cm3と糊状の肌ヌカAとを混合した試料1と、テングサ搾りカス150cm3と糊状の肌ヌカBとを混合した試料2を作製した。次いで、これらの試料1、2を室内で乾燥させた。
肌ヌカを糊状としてテングサ搾りカスと混合した混合材は、乾燥することにより、前述したテングサ搾りカスと肌ヌカとを単に混合した砂塵抑制材と比べて、より堅く固化することから、従来のテングサ搾りカスと肌ヌカとの混合材の散布厚を1/2〜1/3程度に薄くすることが可能である。散布厚を薄くすることにより、テングサ搾りカスの使用量と肌ヌカの使用量を削減することができる。
米ヌカを使用する場合
テングサ搾りカス 10m×10m×0.02m=2m3
米ヌカ 10m×10m×0.01m=1m3
肌ヌカを使用する場合
肌ヌカ 30kg/a×1/0.81=37L=0.037m3
テングサ搾りカス 3m3−0.037m3=2.963m3
一方、テングサ搾りカスと肌ヌカに加水して混合し、液状の混合物として散布する場合は、テングサ搾りカスの量を上記方法の1/2程度に減量することが可能である。この場合の所要量は以下のようになる。
テングサ搾りカス 10m×10m×0.01m=1m3
肌ヌカ 30kg/a×1/0.81=37L=0.037m3
水 30L(25℃)、36L(85℃)
なお、砂塵抑制材を散布する場合に、散布物を液状として散布する方法は、農地表面に混合材を均一に散布する方法として有効である。
テングサ搾りカスと米ヌカとの混合物等の他の砂塵抑制材を使用する場合も、加水することにより米ヌカの粘性が増加することから、テングサ搾りカスとの結着性の向上が見込め、砂塵抑制材を液状として散布することにより、農地表面に均一に混合物を散布することができるという利点がある。
Claims (5)
- テングサ搾りカスと粘状を呈する資材との混合材からなることを特徴とする砂塵抑制材。
- 前記粘状を呈する資材として、ヌカまたは肌ヌカを使用することを特徴とする請求項1記載の砂塵抑制材。
- テングサ搾りカスと粘状を呈する資材との混合材からなる砂塵抑制材を作付け前の農地表面に散布し、農地から発生する砂塵を抑制することを特徴とする砂塵抑制方法。
- テングサ搾りカスと粘状を呈する資材に加水して液状とした砂塵抑制材を農地表面に散布することを特徴とする請求項3記載の砂塵抑制方法。
- 粘状を呈する資材として肌ヌカを使用し、肌ヌカに熱水を供給して糊状とし、テングサ搾りカスと混合した液状の砂塵抑制材を散布することを特徴とする請求項4記載の砂塵抑制方法。
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