JP4634053B2

JP4634053B2 - 植物成長抑制資材

Info

Publication number: JP4634053B2
Application number: JP2004054425A
Authority: JP
Inventors: 中村　　健太郎; 聡子押田; 千緒須藤
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005239676A

Description

本発明は、植物成長抑制資材およびそれを用いた植物成長抑制方法に関する。更に詳細には、ヒノキ科の葉から抽出される、中性から塩基性であって脂溶性の植物成長抑制物質を主たる構成成分とする植物成長抑制資材、および該植物成長抑制資材を、植物が成育する土壌表面に散布および/または土壌に混合することにより、あるいは植物が成育する水中に浸漬することにより、植物の成長を抑制する植物成長抑制方法に関する。

農業、林業、緑化、空き地、宅地および庭園において雑草の発芽や繁茂を抑制する場合、除草剤および人力による排除が行われている。近年、除草剤の残留問題を解決するため、天然素材による雑草発芽抑制技術の開発が行われており、ヒノキの樹皮や枝葉を利用した雑草発芽抑制技術についても、特許文献１、特許文献２、非特許文献１および非特許文献２によりその効果が報告されている。また、特許文献３には、コウヤマ、ナギ、スギ、ヒノキなどの植物の葉または抽出物を植物に対する生理活性抑制剤として用いることも報告されている。

現在、雑草抑制用として使用されている除草剤の大部分は化学製品であるため、生態系および人体への影響が問題となっており、その使用低減が望まれている。また、工場および住宅予定地（空き地）や法面では雑草管理に多大な費用と労力が必要となり、その改善方法の開発が望まれている。また、木材を採集した後に残る枝葉は廃棄物として処理され、林地に廃棄されるかあるいは焼却処分されており、有効な利用方法は未だ開発されていない状況にある。反面、ヒノキ等の枝葉には抗菌性や耐虫性といった有用な天然物質が多く含まれており、その有効利用が望まれている。これまでに、それらの有用成分を工業的に抽出し、添加物として利用する試みがなされてきたが、抽出という煩雑な行程を経るため製品の高価格化を招き、普及の妨げとなってきた。枝葉と同様に廃棄物として扱われてきた樹皮については様々な研究・開発がなされ、堆肥や雑草・病害虫抑制資材として使用されている。

しかしながら、特許文献１、特許文献２および非特許文献１に記載されているように、ヒノキの樹皮を雑草抑制資材として用いた場合、敷設厚さを５ｃｍ以上取らないと雑草抑制効果が認められず、資材本来の抑制効果なのか、単なる光の遮断による抑制効果なのかが明確ではなく、従ってヒノキ樹皮を含む資材を用いた場合、雑草抑制効果は低いと言える。また、非特許文献１において、ヒノキ枝葉の雑草抑制効果が報告されているが、葉の粉砕材に効果があるという記載に止まっており、具体的な加工方法や使用方法は言及されておらず、更には葉だけでは効果が無かったことが記載されている。また、非特許文献２において、ヒノキ葉からメタノールにより抽出された物質に植物の発芽抑制効果があることが記載されており、メタノール抽出物質であったことから難水溶性物質が主成分であるという推測がなされているが、メタノール抽出物質の中にも水溶性物質が含まれている可能性があることから、発芽抑制効果の主物質を同定するには至っていない。また、特許文献３の植物に対する生理活性抑制剤もその抑制活性が十分に満足がいくものとはいえない。
特開２００１−３１９６９号公報特開平５−１５２５３号公報特開平５−２１３７１１号公報埼玉県林業試験場業務成果報告Ｎｏ．４１及びＮｏ．４２ランドスケープ研究６２（５）

従って、本発明の課題は、生態系に優しい天然材料であり、且つ未利用材であるヒノキ葉を有効利用した植物成長抑制資材であって、その成長抑制効果が強力な新たな資材を提供することにある。

本発明者は上記した課題を解決することを目的として鋭意研究した結果、ヒノキ科の葉から中性の条件下で有機溶媒により抽出される脂溶性の植物成長抑制物質が植物の成長を有効に抑制することを見出し本発明を完成させた。
即ち、本発明は、ヒノキ科の葉から中性の条件下で有機溶媒により抽出される、中性から塩基性であって脂溶性の植物成長抑制物質を主たる構成成分とする植物成長抑制資材に関する。
更に、本発明は、上記植物成長抑制資材を、植物が成育している土壌表面に散布および/または土壌に混合することにより、あるいは植物が成育している水中に浸漬することにより、植物の成長を抑制することを特徴とする植物成長抑制方法に関する。
本発明では、植物成長抑制物質としては、ヒノキ科の葉乾燥粉末を７０から９０％のメタノールで抽出し、得られるメタノール抽出液を濃縮後に水を加えて水溶液として、この水溶液を中性の範囲に調整した後に、ｎ−へキサンで抽出して得られる抽出液から調製される植物成長抑制物質、あるいは、ｎ−ヘキサンで抽出後の水層を更に酢酸エチルで抽出して得られる酢酸エチル抽出液から調製される植物成長抑制物質が好ましい。

本発明によれば、ヒノキ科の葉から抽出される、中性から塩基性であって脂溶性の植物成長抑制物質は、その植物成長抑制効果が非常に高い。特に、本発明の植物成長抑制物質はマメ科植物およびキク科植物に対して有効である。更には、本発明の資材を用いることにより、これまで用いられてきた除草剤の使用量の低減化が図れ、人体および環境への影響が少ない植物の成長を抑制するための資材を提供することができる。

本発明の植物成長抑制資材の主たる構成成分は、ヒノキ科の葉から抽出される、中性から塩基性であって脂溶性の植物成長抑制物質である。ここでヒノキ科に属するものとしては、ヒノキ属、クロベ属、アスナロ属、ビャクシン属、コノテガシワ属などが挙げられる。更にヒノキ属に属するものとしては、ヒノキ、サワラ、チャボヒバ、クジャクヒバ、ローソンヒノキ、アラスカヒノキ、オウゴンチャボヒバ、スイリュウヒバ、ヒヨクヒバ、オウゴンヒヨクヒバ、シノブヒバ、オウゴンシノブヒバ、ムヒロなどが、クロベ属に属するものとしては、ニオイヒバ、クロベ（ネズコ）、アメリカネズコなどが、アスナロ属に属するものとしては、ヒバ（アスナロ）などが、ビャクシン属に属するものとしては、ハイネズ、イブキ、ハイビャクシャン、ミヤマビャクシャン、カイヅカイブキ、タマイブキ、ネズ、オオシマハイネズ、ミヤマネズなどが、コノテガシワ属に属するものとしては、コノテガシワ、シシンデンなどが挙げられる。本発明では、ヒノキ属及びクロベ属が好ましく、特にヒノキ属のヒノキ及びサワラ、クロベ属のニオイヒバが好ましい。

ヒノキ科の葉から抽出される脂溶性の植物成長抑制物質を得るための材料としては、ヒノキ科の苗木又は成木から採取した葉が用いられる。材料として用いる葉は、採取直後の葉でも、あるいは長期間、例えば数十年間保存していたものでよいが、裁断または粉砕したものについては、直ちに使用することが好ましい。また、葉の採取時期は特に限定する必要はなく、春、夏、秋、冬のいずれの時期でもよい。採取する葉齢も特に限定されず、若葉、古葉のいずれでもよい。
脂溶性の植物成長抑制物質を得るための材料としては、ヒノキ科の葉粉末が好ましく、葉粉末を得るには、採取した葉を粉砕機、製粉機または食繊機を用いて摩砕することにより得ることができる。葉粉末は、加熱下に乾燥機で乾燥して絶乾状態にしたものであっても、あるいは多くの水分を含んでいてもよい。またヒノキ属の葉粉末は、高温下に置いても、それから抽出される脂溶性の植物成長抑制物質の抑制作用が失われることがない。

本発明の植物成長抑制資材の主たる構成成分である、ヒノキ科の葉から抽出される脂溶性の植物成長抑制物質は、ヒノキ科の葉、好ましくは葉乾燥粉末から中性の条件下で有機溶媒により抽出することができる。具体的には、例えば、ヒノキ科の葉を加熱下に通風乾燥して絶乾状態にした後で粉末とし、この葉乾燥粉末を、７０から９０％のメタノール中に加えて、超音波処理などによりよく攪拌した後に、濾過してメタノール抽出液を得る。次いで、このメタノール抽出液を濃縮し、溶媒を溜去させ水を加えて水溶液とする。この水溶液を中性の範囲に、具体的には、ｐＨ６から８の範囲、好ましくはｐＨ７に調整した後で、ｎ−ヘキサンで抽出し、次いで残りの水層を酢酸エチルで抽出し、これらのｎ−ヘキサンで抽出した画分および酢酸エチルで抽出した画分に植物成長抑制物質である脂溶性物質を得ることができる。この画分を濾過し濾液を濃縮し、得られる濃縮物をそのまま植物成長抑制資材として用いてもよく、また使用対象、使用方法などに応じて適当な他の材料などと一緒にして用いてもよい。この植物成長抑制物質は、高温下に置いても変質せず且つ揮発しないものであり、また中性の条件下で、ｎ−ヘキサン、酢酸エチルなどの有機溶媒で抽出できることから、水にやや可溶性で中性から塩基性であって脂溶性物質といえる。また、この植物成長抑制物質は、ヒノキ科葉乾燥粉末中に約１０重量％の割合で含まれている。

上記したヒノキ科の葉から抽出される植物成長抑制物質を主たる構成成分とする植物成長抑制資材は、植物が成育する土壌表面に散布および/または土壌に混合することにより、あるいは植物が成育する水中に浸漬することにより、植物の成長を抑制することができる。
ここで主たる構成成分であるヒノキ科の葉から抽出される植物成長抑制物質に、他の同様の作用を有する物質を混合してもよく、またヒノキ科の葉粉末と一緒に用いることもできる。また、植物成長抑制物質を、他の固形剤、例えば、酢酸ビニルなどと一緒にして用いることもできる。更には、植物成長抑制物質をペレット状に加工して用いてもよい。
植物成長抑制資材を、土壌表面に散布する場合には、該植物成長抑制物質が０．１ｇ/ｍ²以上、特に１．０ｇ/ｍ²以上となる量を散布するのが好ましく、また、土壌に混合する場合は、該植物成長抑制物質の濃度が０．０５ｇ/ｌ以上、特に０．５ｇ/ｌ以上となる量を混合するのが好ましい。
本発明の植物成長抑制資材を土壌表面あるいは土壌に混合して用いる場合には、植物成長抑制物質をペレット状に加工して用いることもできる。また、植物成長抑制物質に、上記した固化剤を添加することにより得られる植物成長抑制資材は、風雨による当該資材からの植物成長抑制物質の流亡を抑制することができため、特に法面等の傾斜地で植物成長抑制資材として好適に使用することができる。

本発明の植物成長抑制資材を水に浸漬して用いる場合には、例えば、当該資材を適当な固形剤とともに小穴の開いた袋状容器に入れた後、水の中に浸漬することにより、水田や池等の水中植物の成長を抑制することができる。水に浸漬して用いる場合の当該資材の量は、当該資材に用いる構成成分の種類、対象とする水田や池などの面積等に応じて適当に決定することができる。
本発明の植物抑制資材は、いずれの植物にも適用可能であるが、特に、白クローバー、アカツメクサ、カラスノエンドウ、ゲンゲ、クズなどのマメ科植物、レタス、マゲラタム、ブタクサ、オオアレチノギク、セイタカアワダチソウ、ハルジオン、ヒメジョオン、ヨモギ、ハハコグサ、タンポポなどのキク科植物に適している。また、ヒユ科、スベリヒユ科、アカザ科、スミレ科、ナス科、カヤツリグサ科、キョウチクトウ科、トウダイグサ科、ナデシコ科などの広葉雑草などにも適用可能である。
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

Ｉ．植物成長抑制物質の抽出
愛媛県新居浜市の山林に人工造林したヒノキ枝葉を採集し、材料として用いた。採取したヒノキ葉を、６０℃で通風乾燥させ絶乾状態にした後、ミルを用いて粉末状に加工した。この粉末５０ｇを８０％メタノール２５０ｍｌ中で攪拌し、更に超音波処理を施した。処理後、吸引ろ過を行い、メタノール抽出液を得た。得られたメタノール抽出液を濃縮し、溶媒を溜去させ水溶液とした。この水溶液をｐＨ７に調整した後、ｎ−ヘキサンで抽出し、次いで残りの水層を酢酸エチルで抽出し、次いで残りの水層をｎ−ブタノールで抽出し、ｐＨ７ヘキサン画分、ｐＨ７酢酸エチル画分、ｐＨ７ブタノール画分を得た。更に、ブタノール処理後に得られた水層をｐＨ２に調整した後、上記と同様に、ｎ−ヘキサン、酢酸エチル、ｎ−ブタノールの順で抽出していき、ｐＨ２ヘキサン画分、ｐＨ２酢酸エチル画分、ｐＨ２ブタノール画分、水層画分を得た。これら７画分を乾固した後、それぞれの重量を測定した。重量測定後、各画分を３０ｍｌの１００％メタノールに溶解し、成長抑制試験に用いた。
各画分の収量および葉粉末からの収量を表１に示した。

ＩＩ.成長抑制試験
（１）７画分の成長抑制試験
７画分を 30ｍｌのメタノールに溶解後、各抽出液を植物に対する影響を考えて、EC、pHの調整を行った。EC が 1m/s 以下になるように蒸留水で希釈した。各サンプルの pH を測定し、4.5〜6.5 の間に調整した。調整後、各抽出液 300μｌを 100％メタノール 6ｍｌにそれぞれ溶解し、それをガラスシャーレに入れた脱脂綿(2.5cm×2.5cm) 1 枚あたり 1.5ml 添加した。メタノールの影響がでないようにシャーレに蓋をし、デシケーターに入れ 3 時間の減圧乾固をして完全にメタノールを飛ばした。脱脂綿に蒸留水を 2ml 添加後、脱脂綿上に白クローバーの種を 9 粒播種し、シャーレに蓋をして、25℃ 暗黒下で培養した。168 時間後、発芽率、幼根長、胚軸長、根端褐変率を測定した。
その結果を表２に示した。

表２の結果から分かるように、ｐＨ７のｎ−ヘキサン画分およびｐＨ７の酢酸エチル画分が胚軸長および幼根長の伸長を顕著に抑制し、強力な成長抑制効果が認められた。

（２）ｐＨ７酢酸エチル画分の成長抑制試験
レタスサンタナスの種子（株式会社サカタのタネ）をあらかじめ発芽させ、その根長を測定しておいた。
脱脂綿を２．５ｃｍ角に切り、６穴シャーレに敷いた。ｐＨ７酢酸エチル画分を２５００、１２５０、６２５および３１２．５ｐｐｍに調整し、これらの抽出液を脱脂綿１枚あたり１．５ｍｌ添加した。シャーレのふたをして、真空デシケーターでメタノールを飛ばした。メタノールを飛ばした後、脱脂綿１枚当たり２ｍｌの蒸留水を添加した。脱脂綿上にレタスサンタナスの発芽種子を置き、イチゴパックでふたをして、２５℃暗黒下に置いた。１６８時間後の発芽率、幼稚根長および胚軸長を測定した。得られた結果を表３に示した。

表３の結果から分かるように、ｐＨ７酢酸エチル画分の濃度が増加するに従って、胚軸長および幼根長に対する強力な伸長抑制が見られた。なお、表３で３１２．５ｐｐｍはｐＨ７酢酸エチル画分の抽出液の濃縮物を０．７５ｇ/ｍ^２で散布した量に相当する。

（３）ｐＨ７ｎ−ヘキサン画分の成長抑制試験
脱脂綿を２．５ｃｍ角に切り、６穴シャーレに敷いた。ｐＨ７ｎ−ヘキサン画分を２０００、１０００、５００、１００、５０、２５および１２．５ｐｐｍに調整し、これらの抽出液を脱脂綿１枚あたり１．５ｍｌ添加した。シャーレのふたをして、真空デシケーターでメタノールを飛ばした。メタノールを飛ばした後、脱脂綿１枚当たり２ｍｌの蒸留水を添加した。脱脂綿上に白クローバーの種を９粒播種し、イチゴパックでふたをして、２５℃暗黒下に置いた。１６８時間後の発芽率、幼稚根長および胚軸長を測定した。得られた結果を表４に示した。

表４の結果から分かるように、特に５００ｐｐｍから２０００ｐｐｍの濃度の時に、胚軸長および幼根長に対する強力な伸長抑制が見られた。なお、表４で５００ｐｐｍはｐＨ７ｎ−ヘキサン画分の抽出液の濃縮物を１．２ｇ/ｍ^２で散布した量に相当する。

本発明によれば、未利用材であったヒノキ科の葉を植物成長抑制資材として有効利用することができる。また、本発明資材の植物成長抑制効果は非常に高い。更には、本発明を用いることにより、これまで用いられてきた除草剤の使用量の低減化が図れ、人体および環境への影響が少ない雑草の成長を抑制するための資材を提供することができる。

Claims

ヒノキ科の葉から中性の条件下で有機溶媒により抽出される、中性から塩基性であって脂溶性の植物成長抑制物質を主たる構成成分とし、マメ科植物またはキク科植物の成長抑制に用いる植物成長抑制資材。
植物成長抑制物質が、ヒノキ科の葉乾燥粉末を７０％から９０％のメタノールで抽出し、得られるメタノール抽出液を濃縮後に水を加えて水溶液として、この水溶液を中性の範囲に調整した後に、ｎ−へキサンで抽出して得られる抽出液から調製されるものである、あるいは、ｎ−ヘキサンで抽出後の水層を更に酢酸エチルで抽出して得られる酢酸エチル抽出液から調製されるものである、請求項１の植物成長抑制資材。
ヒノキ科の葉が、ヒノキ属またはクロベ属の葉である請求項１または２の植物成長抑制資材。
請求項１から３のいずれかの植物成長抑制資材を、植物が成育している土壌表面に散布および/または土壌に混合することにより、あるいは植物が成育している水中に浸漬することにより、植物の成長を抑制することを特徴とする植物成長抑制方法。