JP5089507B2 - 環境改善用材料、沿岸域における環境修復材料、人工干潟、人工干潟造成方法、土層改善材料、農作物栽培土壌、農作物栽培土壌造成方法、および、農作物生産方法 - Google Patents

Description

本発明は、環境改善用材料に関し、特に、沿岸域における環境修復材料、人工干潟、および、人工干潟造成方法、ならびに、土層改善材料、農作物栽培土壌、農作物栽培土壌造成方法、および、農作物生産方法に関する。

産業の発達とともに人間によって破壊されてきた自然環境を、近年、人工的にもとの環境に戻すための様々な取り組みが盛んに行われている。そうした取り組みの一環として、現在、海辺の自然再生についての取り組みが活発になってきている。海辺の自然再生としては、さんご礁や藻場などの再生技術のほか、干潟の造成に関する技術が注目されている。

特許文献１には、人工干潟の造成に用いる人工干潟用混合土壌が開示されている。特許文献１に記載の人工干潟用混合土壌は、海底の浚渫により得られた砂質土に、海底の浚渫によって得られたシルト・粘性土を、上記砂質土よりも少量混合したものである。特許文献１に記載の人工干潟用混合土壌によれば、造成地の環境に近い港湾の浚渫土を用いることによって、例えば山地などの外部環境から搬入された土砂を用いた場合に比べ、生物環境生態系を崩すことがない。しかも、砂質土とシルト・粘性土とが混合されているため、透水厚、および、現存細菌量の相乗効果による海水浄化能力に優れている。

また、特許文献２には、有機物混入材と砂質材とを混合した造成材を使用して造成される人工干潟とその造成方法が開示されている。有機物混入材としては、浚渫土のほか、養殖事業や食品製造過程において排出される不要物などが用いられる。また、砂質材としては、砂質土の現地地盤のほか、山砂や海砂などが用いられる。特許文献２に記載の人工干潟は、適度な量の有機物を含有しているため、干潟に生息する底生生物にとって好ましい環境となる。

また、特許文献３には、浚渫土砂と鉄鋼スラグとからなる干潟、浅場用水域環境修復材料が開示されている。特許文献３に記載の干潟、浅場用水域環境修復材料を用いれば、浚渫土砂のみを使用する場合において水質浄化確保のために必要となる粒度調整が不要となる。また、高炉水砕スラグのみを使用する場合に発生する周辺領域のｐＨ上昇を防ぐことができる。
特開２００１−２９５２４０号公報（２００１年１０月２６日公開） 特開２００３−２６８７４５号公報（２００３年 ９月２５日公開） 特開２００５−１３３３０９号公報（２００５年 ５月２６日公開）

上記従来技術においては、人工干潟を造成する材料として、主に海砂が利用されている。海砂は、港湾などの海底をさらって採取される。化石資源である海砂は、石油や石炭と同様、再生産されることも補給されることもないため、一度採取されると永久に失われることになる。また、海砂が採取されることによって、周辺の領域では海岸の浸食が発生するという問題がある。

また、太陽光の届く深さにある海砂は、汚染と結びついた物質である泥とは反対に、水質浄化の機能がある。なお、海砂による水質浄化は、砂自体に水質を浄化する機能がある訳ではなく、そこに住む生物が汚染の原因の有機物を分解することによって行われている。そのため、海のクリーナーとも言える海砂を大量に採取することは、海中の水質環境の悪化につながる。このため、周辺の漁業環境に悪影響を及ぼし、漁業生産にダメージを与えるという問題も発生する。

こうした状況の中、現在、瀬戸内海では、海砂採取行為は、航路維持を目的とするものを除いて、禁止されている。なお、航路維持を目的とした浚渫量は、瀬戸内海が日本の１位である。また、航路維持を目的とする浚渫は東京湾でも行われているが、航路が少ないため、浚渫量も少ない。さらに、伊勢湾の場合には、もともと水深が深く、そもそも浚渫の必要性があまりない。しかも、航路維持を目的とした浚渫は国土交通省の管理の下で行われているが、この航路維持を目的とする浚渫によって得られた土砂は、国（国土交通省の管轄）によって一元管理されており、その利用先は決められている。したがって、航路維持の目的の浚渫土砂が一般に流通することはない。

そのため、現在、人工干潟を造成するための材料として浚渫土砂を入手することは、現実的には困難な状況になりつつあるという問題がある。

なお、浚渫ヘドロは、入手可能ではあるが、有機物が多すぎるため、人工干潟を造成するための材料として単独で利用することはできない。また、浚渫などによって得られる海砂は、コンクリート骨材の粒度とほぼ同じであり、全国の海砂採取量は年間約３０００万ｍ^３であるが、そのうち２３００万ｔが生コンクリート骨材用となっている。なお、海砂の需要者と供給者とは西日本に偏在し、瀬戸内沿岸が最も多い。西日本では海砂に頼る一方、東日本では、山陸砂が主流となっている。このように、大量の海砂がコンクリート骨材として採取されることによって、例えば、コンクリート骨材の標準粒度とほぼ同じ粒度の砂（粒径０．５〜２．０ｍｍの砂）を安息の地とするイカナゴは、その住みかを失っている。

また、特許文献２には、砂質材として、山砂を用いることが記載されているが、陸上の砂は、物理的磨耗度が低く、二枚貝の稚貝などの潜砂行動に悪影響を及ぼすため、稚貝などの生育環境としては不適である。

また、特許文献３には、干潟修復材料として鉄鋼スラグを使用することが記載されているが、鉄鋼スラグ（すなわち、高水炉スラグ）は、金属溶出の懸念があるため、実際の使用例はほとんどない。また、発電所から発生するスラグも鉄鋼スラグと同様である。

また、人工干潟の造成材料として、養殖カキの殻を用いる方法なども提案されている。養殖カキの殻は、多孔質であり、バクテリアの繁殖に適している。しかし、人工干潟の造成材料として用いる場合、粉砕が必要となり、加工や設備などにコストが必要となる。しかも、比重が小さく、洗い流されるため、単品で使用することはできない。

他にも、人工干潟の造成材料として、砕砂を利用することも考えられる。砕砂は、岩石を細かく粉砕してつくる人工砂であり、海砂主体の生コン骨材の粒度調整と塩分濃度調整のための混合剤として流通している。しかしながら、砕砂は人工的に加工された砂であり、コストがかかるため、あくまで粒度調整などの目的での使用に適している。

また、人工干潟の造成材料として、ダム堆積砂を用いることも考えられる。しかしながら、ダム堆積砂は、大量に出てくるものの、陸上植物由来の枯葉、枯れ木などが混在しているため、ヘドロ状であり汚染されているため、二次処理（乾燥、および／または、洗浄）が必要となり、そのための設備や作業や輸送などにコストを要する。

また、人工干潟の造成材料として、川砂を用いることも考えられる。川砂は、特に河口域において採取される砂であり品質が良い。そのため、護岸域で採取される砂には有機物を混合する必要があるのに対し、河口域において採取される川砂は、有機物（ヘドロなど）を混合することなく用いることができる。しかしながら、河口域の川砂は、これまでに採取され過ぎたため、現在ではほとんど採取できない状態にあり、非常に高価であるため、人工干潟の造成材料として利用することは困難である。

ところで、海砂は、人工干潟などの造成、すなわち、環境修復材料として利用される以外に、農作物の栽培などにおいても利用されている。そして、これらの用途によって海砂を用いる場合においても、上述した人工干潟に海砂を用いる場合と同様、海砂を採取し過ぎてしまうことによって、海砂が採取された領域の周辺の水中環境に悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。

そのため、現在、海砂に代わって各種分野において利用可能な新たな材料の登場が待ち望まれている。

ところで、ヨウ素を製造する場合などにおいて、地下水層からかん水が汲み上げられる。かん水には砂が含まれおり、かん水からヨウ素を取り出す場合、この砂は不用物とともに沈殿除去される。そして、現状では、沈殿除去されて残った砂は廃棄処分されているため、砂の輸送、埋め立て作業のほか、廃棄場所の確保や維持管理などに要するコストが増大しているとともに、天然の化石資源を何ら有効活用できていないという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、かん水に含まれるかん水砂を有効利用できる、環境改善用材料、沿岸域における環境修復材料、人工干潟、人工干潟造成方法、土層改善材料、農作物栽培土壌、農作物栽培土壌造成方法、および農作物生産方法を提供することを目的とする。

本発明に係る環境改善用材料は、地下水層から産出されるかん水に含まれるかん水砂を含んでいることを特徴とする。

上記の構成によれば、本発明に係る環境改善用材料は、かん水に含まれるかん水砂を含んでいる。かん水は、塩分を多く含む地下水であり、例えば、天然ガスなどを溶存している古い時代の地層から産出される。そして、かん水砂は、地下水層から揚水されたかん水の中から取り出すことができる。なお、かん水に含まれるかん水砂とは、揚水されたかん水に含まれている状態の砂に限定されない。すなわち、既にかん水から沈殿除去された後、廃棄されているものや放置されているものも含まれ、特に限定はされない。

かん水砂は、海水とほぼ同じ化学組成の水に暴露されているため、塩分を含み海砂に類似した特長を有している。また、長い年月の侵食作用によって砂表面が磨耗されており、底生生物の生活環境に適した粒状となっている。さらに、かん水に含まれるかん水砂には、例えば、ヨウ素や各種ミネラルなどの様々な栄養分が含まれている場合が多い。

そのため、かん水砂を含む環境改善用材料によれば、例えば、畑などの耕地において作物を栽培するための土壌に混合して用いれば、作物の成育を促進することができる。すなわち、畑などの土壌の環境を改善することができる。また、例えば、沿岸域において、干潟や藻場などを人工的に造成するための材料として用いれば、底生生物などの生息に適した底質環境を造成できる。すなわち、沿岸域の環境を改善することができる。したがって、本発明に係る環境改善材料を用いれば、かん水砂を有効利用することが可能となる。

また、本発明に係る沿岸域における環境修復材料は、上記環境改善用材料から成ることを特徴としている。また、本発明に係る人工干潟は、上記沿岸域における環境修復材料を用いて造成されていることを特徴とする。また、本発明に係る人工干潟の造成方法は、上記沿岸域における環境修復材料を用いて人工干潟を造成することを特徴としている。

かん水砂は、底生生物の生息環境に好適であり、底生生物の生息を活性化させることができる。したがって、底生生物によって水質が浄化され、沿岸域の環境を修復できる。

本発明に係る土層改善材料は、上記環境改善用材料から成ることを特徴としている。また、本発明に係る農作物栽培土壌は、上記土層改善材料が含まれていることを特徴としている。また、本発明に係る農作物栽培土壌造成方法は、上記土層改善材料を混合することを特徴としている。また、本発明に係る農作物生産方法では、上記土層改善材料を客土として農作物の栽培に用いることを特徴としている。

かん水砂は、海水とほぼ同じ化学組成の水に暴露されているため、組成が海砂と近く、また、ヨウ素や各種ミネラルを含んでいることが多く、栄養分が豊富であり、農作物の育成を促進することができる。したがって、本発明に係る土層改善材料によれば、連作により土質の悪化した耕地の通気性・排水性を回復し、さらに肥沃な土壌とすることができ、環境を修復することができる。

本発明に係る環境改善用材料は、地下水層から産出されるかん水に含まれるかん水砂を含んでいることを特徴とする。かん水砂は、底生生物の生息環境に好適であり、生物活動が盛んになるため、底生生物によって水質を浄化させることができる。また、かん水砂は、海水とほぼ同じ化学組成の水に暴露されているため、組成が海砂と近く、また、ヨウ素や各種ミネラルを含んでいることが多く、栄養分が豊富であり、農作物の育成を促進することができるため、連作により土質の悪化した耕地の通気性・排水性を回復し、さらに肥沃な土壌とすることができる。それゆえ、本発明に係る環境改善用材料によれば、沿岸域の環境や畑の土壌などの環境を改善でき、かん水砂を有効利用することが可能となる。

〔人工干潟〕
本発明は、沿岸域の生物生息環境を修復することを目的とした人工干潟などの造成に関する技術である。干潟の環境は、有機泥が多く、栄養が豊富である。また潮汐流や波などによって空気を混合吸収している。そのため、干潟は、溶存酸素の豊富な好気性環境となる。このような好気性環境において、バクテリアは、有機泥を分解し、水中環境を浄化しながら増殖する。そして、増殖したバクテリアや微細藻類は底生生物（例えば、カニ、エビ、貝、ナマコ、ゴカイなど）によって食べられ、さらに、これらの底生生物は魚や鳥の餌となり、栄養段階の上位の動物に食物連鎖し、物質は循環する。また、バクテリアの分解した栄養塩は、微細藻類に吸収されて増殖し、稚魚の餌場、保育場として優れた環境を作っている。

また、干潟では、底生生物の働きも重要である。例えば、二枚貝は、懸濁物を濾水摂食することによって水質浄化の働きをする。この二枚貝による濾水量は極めて大きく、水質保全に大いに役立つ。そのため、赤潮および青潮対策として、二枚貝の増殖場を造成することなどが行われている。二枚貝としては、例えば、アサリ、ハマグリ、シジミ、ウバガイ、ホタテなどがある。

このように、干潟は、水がきれいで酸素を多く含んでおり、陸と海とを生態的に連続的につなぐ貴重な場所である。

しかしながら、２０世紀半ば頃から、高度経済成長とともに、生活や物流の機能に優れた立地条件を備えた海岸の開発が促進され、技術的・経済的に開発の容易な干潟が埋め立てられている。これにより、浅場の発達が妨げられ、海底はヘドロ化し、砂を寝床にしている底生生物は泥の中では生きることができなくなる。そのため、これまで干潟に生息していた底生生物は姿を消すこととなり、食物連鎖が断ち切られる。

こうした状況の中、干潟環境の消失が進んだ今日、人工干潟を造成して、上述したような多元的な機能を有する干潟環境を再生しようという関心が高まっている。

また、人工干潟の造成に用いられる砂は、物理的磨耗度が高いことが好ましい。底生生物の稚貝は、例えば、山から採掘した土砂などの物理的磨耗度の低い砂では生育し難く、底生生物の生息には、砂粒子の表面が磨耗されている砂が好適である。

そして、本発明者らは、かん水砂を含む環境改善材料を用いれば、人工干潟を造成する場合においても、海砂への依存を減らすと共に、底生生物の生息に好適な水中環境を再生できることを見出した。そして、底生生物が多く生息するようになれば、それら底生生物によって水質が浄化される。つまり、本発明に係る環境改善材料を用いることにより、沿岸域の環境を修復できるようになる。

なお、本実施の形態においては、本発明に係る環境改善材料を沿岸域の環境修復材料として用いる具体例として人工干潟について説明するが、人工干潟以外にも、例えばアサリの養殖場の造成に用いてもよいし、藻場造成や渚造成や覆砂などにも利用することができ、特に限定はされない。

本発明の一実施形態について図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

図１に、本発明に係る人工干潟２を示す。人工干潟２は、地下水層から産出されるかん水に含まれるかん水砂が混合された人工干潟造成用材料１（環境改善用材料、環境修復材料）を用いて造成されている。本発明では、人工干潟の造成において、地下水層から産出されるかん水に含まれるかん水砂を用いることを特徴としている。

本実施の形態では、人工干潟造成用材料１は、かん水砂以外に、ほたてやカキなどの貝殻の粉砕物などを含んでいる。しかしながら、人工干潟造成用材料１としては、貝殻の粉砕物以外の無機質材料や、あるいはヘドロなどを含んでいる構成であってもよく、特に限定はされない。

また、人工干潟を造成するための施工技術は、従来の埋め立て技術を利用することができる。すなわち、海に盛り土等を行い、適当な地盤高にする。また、海底勾配や潮流等に応じて潜堤等を設けても良く、特に限定はされない。盛り土等を行う場合の土砂投入工程は、人工干潟を造成する周辺の地形に応じて、岸から着工する場合と海から着工する場合とがある。岸から着工する場合、はじめに陸上に土砂を配置し、その後ブルドーザなどによって海へと広げていき、海から着工する場合、土砂をポンプや砂撒き船によって撒布する。また、人工干潟２の造成において、粘性土等を最初に投入した後、人工干潟造成用材料１を撒布する場合、人工干潟造成材料１と下層の粘性土とが混合したり、表層すべり等が発生したりする可能性があるため、あらかじめ実験や近傍の類似工事例などに基づき、撒布する砂の量を調整し、最適な砂層厚とすることが好ましい。このとき、必要に応じて、粘性土の層の上面にネットの敷設するなどしてもよく、特に限定はされない。

以下に、かん水砂についてより詳細に説明する。かん水とは、地下水層から産出される塩分を多く含む地下水のことである。かん水は、日本の様々な場所で産出される。例えば、千葉県の房総半島にある水溶性天然ガス鉱床からは、ヨウ素に富んだかん水が産出される。千葉県に広がる水溶性天然ガス鉱床は、約２００万年前〜１２００万年前にできた地層であり、メタンなどの天然ガスが溶存している。そして、この水溶性天然ガス鉱床には、天然ガスとともに塩分の高いかん水が含まれる。なお、千葉県の天然ガス鉱床から産出されるかん水には多量のヨウ素が含まれており、ヨウ素濃度は約１００ｐｐｍ（海水の約２０００倍）である。そして、全世界のヨウ素の約４０％がこの地域において産出される。他に、新潟県や宮崎県などでもヨウ素濃度の高いかん水が地下から産出されている。かん水が含まれる地下水層は、古代の海底に多量のヨウ素を含む海藻や他の有機物などが堆積してできたものと考えられている。そして、かん水砂は、例えば、かん水からヨウ素を取り出す場合などに、不用物とともに沈殿させることなどによって得ることができる。

また、かん水砂は、川砂と同様、長い年月の侵食作用によって脆い部分が全て落ちているため、物理的な磨耗度の高い砂は、底生生物の生活環境に適した砂となっており、強度も高い。他に、海水とほぼ同じ化学組成の水に暴露されているため、塩分を含んでいるという特徴も有している。

（実施例１）
以下では、本発明に係る人工干潟造成用材料１に含まれるかん水砂を用いたアサリの潜砂実験の結果について説明する。実験方法は、供試砂を網カゴ（縦約２５ｃｍ×横約４０ｃｍ×深さ約８ｃｍ）に敷き詰め、該網カゴを干潟に埋めた後、各供試砂にアサリを１５個体ずつ入れて１日放置し、アサリの潜砂行動の有無と潜砂個体数の計測を行うものである。実験は、２種類のかん水砂と比較用の現地砂との計３種類の砂について行った。２種類のかん水砂は、かん水ピットに沈降したかん水砂Ａと廃かん水ピットに沈降したかん水砂Ｂである。かん水ピットは、汲み上げたかん水からヨウ素の抽出工程に不用なかん水砂を貯めるピットであり、廃かん水ピットは、ヨウ素を取り出した後、廃かん水を排水するときに、上記かん水ピットにおいて除去できなかったかん水砂を溜めるピットである。つまり、廃かん水は、一度かん水ピットに貯留された水が各種の設備を通過して排水された後のかん水である。そして、かん水が廃かん水として排水されるまでに、重い砂は早い段階で沈降してしまうため、廃かん水には軽い砂のみが残っている。そのため、かん水砂Ｂは、かん水砂Ａと比較して粒径が小さい。

本実験の結果を表１に示す。

表１に示すとおり、現地砂では１５個体とも全て潜砂しており潜砂率（総個体数に対する潜砂した個体数の割合）が１００％であるのに対し、かん水砂Ａは潜砂率８７％、かん水砂Ｂは潜砂率９３％である。通常、外部から持ち込んだ砂にアサリが潜砂するようになるまでには時間を要する。しかしながら、本発明に係る人工干潟造成用材料１によれば、表１に示すとおり、１日放置しただけにもかかわらず高い潜砂率を示しており、いずれの砂もアサリの生息環境として好適であることがわかる。

また、本発明に係る人工干潟造成用材料１に含まれるかん水砂の粒度分布の測定データを表２に示す。表２には、かん水砂Ａ、および、かん水砂Ｂの粒度分布の測定データ以外に、比較のため、山砂および上述した現地砂の粒度分布の測定データも示している。

アサリの生育環境に適した砂の粒度は、経験的・一般的に０．１〜０．２ｍｍであると言われている。表２に示すとおり、山砂は、２０００μｍ以上の粒度の砂が９５％以上であり、０．１〜０．２ｍｍの粒度分布率は約１％程度しかないため、底生生物やアサリの生活環境には適さない。また、現地砂も、１０００μｍ以上の粒度の砂が４０％以上であり、０．１〜０．２ｍｍの粒度分布率は約１５％程度しかないため、底生生物やアサリの生活環境に好適であるとは言えない。

これに対して、表２に示すとおり、かん水砂Ａには、６３〜１２５μｍの粒度の砂が２５．９％、１２５〜２５０μｍの粒度の砂が４７．５％含まれている。また、かん水砂Ｂには、６３〜１２５μｍの粒度の砂が４４．１％、１２５〜２５０μｍの粒度の砂が４３．２％含まれている。つまり、かん水砂における０．１〜０．２ｍｍの砂の粒度分布率は約７０％〜８０％あり、底生生物やアサリの生活環境に非常に適していると言える。

以上の実験結果および粒度分布の測定データによって示されるとおり、かん水砂は、底生生物の生息環境に好適であり、生物活動を盛んにさせることができる。したがって、底生生物によって水質が浄化され、沿岸域の環境を修復できる。

〔土層改善材料〕
ところで、本発明者らは、海砂に代わる農作物の育成を促進することができる土層改善材料、農作物栽培土壌、農作物栽培土壌造成方法、および農作物生産方法を提案する。

本発明に係る畑（農作物栽培土壌）は、地下水層から産出されるかん水砂が混合された土層改善材料を用いて造成される。本発明では、畑の造成において、地下水層から産出されるかん水砂を用いることを特徴としている。なお、本発明に係る農作物栽培土壌は、畑としての形態の他、鉢植え等に入れられた状態において用いられてもよく、特に限定はされない。

本実施の形態では、畑の造成に用いられる土層改善材料に、ほたてやカキなどの貝殻の粉砕物が含まれていてもよい。また、これに肥料が混合されていてもよく、特に限定はされない。

ところで、連作障害対策の必要な農作物や通気性・排水性を必要とする農作物を栽培するときに、海砂を客土として用いることによって、農作物の生育が良くなることが知られている。しかしながら、上述したとおり、現在、海砂の入手は困難な状況にある。

そこで、本発明に係る農作物生産方法では、かん水砂を、客土として農作物の栽培に用いる。かん水砂を客土として用いる場合、かん水砂は畑に運搬された後、手作業等によって土入れされる。そして、土入れの後、土の消毒や施肥作業を行い、栽培する農作物に応じて予防撒布や追肥などを行って農作物を栽培する。なお、かん水砂を客土として用いる農作物生産方法は、金時人参、金時芋、いちじく、大根、レタスなどの栽培に好適である。

また、既存の畑の土壌にかん水砂を客土として混合して農作物栽培土壌を造成する以外に、既存の水田の土層を取り除き、本発明に係る土層改善材料を新たに土入れして用いることによって新たな農作物栽培土壌を造成してもよいし、さらに、その下層に他の砂利などを敷き詰めて造成する構成であってもよく、特に限定はされない。

上述したとおり、かん水砂の特徴としては、海水とほぼ同じ化学組成の水に暴露されているため、組成が海砂と近い。したがって、海砂と組成の近いかん水砂を畑の客土として（すなわち、土層改善材料として）用いれば、農作物の育成を促進することができる。さらに、かん水砂は、ヨウ素や各種ミネラルを含んでいることが多く、栄養分が豊富であり、農作物の育成をさらに促進することができる。したがって、本発明に係る土層改善材料によれば、連作などにより悪化した土質を、粗粒質の通気性・排水性の良好な、しかも肥沃な土壌とすることができ、環境を修復することができる。

（実施例２）
以下では、かん水砂を用いた金時人参の生育実験の結果について説明する。金時人参は砂地で栽培され、生産性を維持するために定期的に海砂を補充する必要がある。香川県は、金時人参の代表的な産地であるが、上述したとおり、現在、瀬戸内海での海砂の採取は禁止されている。このため、海砂の代替資材が求められており、香川県では、コンクリート骨材用細砂が推奨されている。しかしながら、コンクリート骨材用細砂では、必ずしも海砂と同等の生産性を維持できていないため、他の海砂の代替資材が求められている。そこで、農作物の栽培において、かん水砂を適用することの有効性を実証すべく、かん水砂を用いた金時人参の生育実験を行った。

ここで、本実験の方法について説明する。本実験では、「本紅金時人参（ホンベニキントキニンジン）」の毛付き種子を供試した。はじめに、除毛処理した種子をベンレート５００倍希釈溶液中に３０分間浸漬して種子の消毒を行った。次に、一昼夜、この種子を水により浸漬処理した後、研究用プラスチックポット（ポットの上面が１／２０００アール＝０．０５平方メートルのワグナーポット）に播種した。

実験は、海砂、コンクリート骨材用細砂、かん水砂、並びに、かん水砂とコンクリート骨材細砂とを２：１の割合で混合した砂（以下では、２：１混合砂と呼ぶ）、および、かん水砂とコンクリート骨材細砂とを１：２の割合で混合した砂（以下では、１：２混合砂と呼ぶ）の合計５種類の砂について行った。これらの砂には、肥料として、１ポットあたり、なたね粕５ｇ、腐植酸苦土肥料５ｇ、苦土石灰５ｇ、熔成微量用素材０．５ｇを施用した。なお、実験は、１種類の砂につき、８ポットを用意して行った。

各ポットにおいて、砂上面にポットの中心を通る深さ２ｍｍ程度の溝をつけ、この溝に７５粒の種子を均等な間隔で播いて砂をかけた後、十分灌水した。本実験では、種子の播種時には、ポットを露地圃場に置いて栽培管理を行っていたが、冬季には、低温の影響を軽減するため、最低夜温を１０℃に設定したガラス温室にポットを搬入して栽培した。また、出芽が安定した後、段階的に間引きを行い、最終的には、各ポットにつき、５株になるように間引きした。また、灌水は、土壌の乾燥程度を観察しながら、２日に１回程度、１回当たり各ポット１リットル程度を灌水した。なお、肥料については、慣行の方法を参考にして、表３のとおり施与した。また、病害虫防除など他の栽培管理についても、慣行の方法で行った。

また、２週間ごとに１回、生育調査を行い、根長や根重などを測定して収穫調査を行った。収穫調査では、極端に大きなものと小さなものとを除外するために、砂の種類ごとに、全個体を肥大根の大きいものから順に並べて、最も大きいものから順に５個体を除き、残りの個体のうち、大きいものから２０個体を調査に用いた。

以下に、図２〜４を用いて、金時人参の生育実験の結果を詳細に説明する。図２は、金時人参の発芽状況を示す図である。図２は、播種１５日後の発芽状況を示している。また、図３は、金時人参の発芽率の推移を示すグラフである。図２および図３に示すとおり、かん水砂を混和した砂では、発芽が遅れており、播種２７日後までの発芽率は、海砂では７８％、コンクリート細砂では７９％、１：２混合砂では７６％、２：１混合砂では６９％、かん水砂では４１％であった。

この実験結果から、金時人参の発芽は、かん水砂を２／３以上混和した砂において、著しく遅くなった。これは、かん水砂に塩分が含まれていることから、かん水砂の混合割合の増加に伴う塩分濃度の増加が金時人参の発芽に塩類障害として発現したものと推察される。このことから、播種時には、かん水砂を、土壌の１／３を超えて混和することを避ける必要があると考えられる。

さらに、その後の金時人参の生育の指標として、草丈と葉数とを調査した。表４は、金時人参の草丈の推移を示す表である。また、表５は、金時人参の葉数の推移を示す表である。

表４に示すとおり、金時人参の草丈は、播種５１日後には、１：２混合砂で有意に大きくなり、次いで、２：１混合砂、海砂、コンクリート細砂の順となり、かん水砂で最も小さくなった。６５日後頃から９２日後頃まで、この傾向が明確になった。その後、９２日後頃から、かん水砂の金時人参の生長が良好となった。また、１３３日後頃から、２：１混合砂の金時人参の生育が良くなり、１：２混合砂とほぼ同レベルになった。一方、かん水砂を混和しなかった海砂、コンクリート細砂の草丈は小さくなった。

また、表５に示すとおり、葉数については、砂の種類による差は小さかったものの、草丈と同様の傾向を示した。すなわち、１：２混合砂で最も葉数が多くなり、次いで、２：１混合砂で多く、かん水砂、海砂、コンクリート細砂では葉数は少なかった。

この生育調査の結果から、海砂の代替資材となるコンクリート細砂での生育は、海砂よりも劣るとする従来の知見とほぼ同様の傾向が見られた。そして、海砂およびコンクリート細砂における生育と比べて、栽培前半では、１：２混合砂における生育が有意に優れており、栽培後半からは、２：１混合砂でも、旺盛な生育がみられた。このことから、かん水砂を混和することによって、金時人参の生育を促進することができ、生育前半では１／３程度、生育後半では２／３程度のかん水砂を混和することが有効であると考えられる。

また、上述したとおり、かん水砂の混和割合が大きい場合に初期生育が劣ったのは、塩類障害のためであると考えられるが、海砂およびコンクリート細砂と比較して、かん水砂を１／３混和した１：２混合砂において初期生育が促進されたこと、さらに、実験の後半では、かん水砂を２／３混和した２：１混合砂において地上部の生育が最も促進されたことから、かん水砂は、金時人参の地上部の生育を促進する有効な成分、あるいは、条件を有していると考えられる。

最後に、金時人参の収穫調査を行った。図４は、収穫時の金時人参の様子を示す図である。図４では、栽培に用いた砂ごとに、平均的な大きさの金時人参を示している。図４に示すとおり、草丈や葉数の調査結果と同様、１：２混合砂および２：１混合砂を用いて栽培された金時人参は、かん水砂、コンクリート細砂および海砂を用いて栽培された金時人参に比べて、良好な生育を示している。

表６は、収穫時の金時人参の新鮮重、肥大根径、肥大根長、並びに、肥大根糖度を示す表である。

表６に示すとおり、金時人参の地上部新鮮重は、草丈の大きかった２：１混合砂で最も重くなり、次いで、１：２混合砂、かん水砂の順となり、コンクリート細砂、海砂では非常に軽くなった。この傾向は、肥大根の新鮮重にも認められた。すなわち、１：２混合砂および２：１混合砂では重く、かん水砂、コンクリート細砂、海砂では有意に軽くなった。

また、１：２混合砂および２：１混合砂において栽培された金時人参は、他の砂において栽培された金時人参に比べ、地上部の新鮮重および肥大根の新鮮重のほか、肥大根径および肥大根長が大きくなる傾向もみられた。

一方で、肥大根の糖度は、２：１混合砂で栽培された金時人参のものが最も高く、次いで、かん水砂で栽培された金時人参でも高い値を示しており、コンクリート細砂および海砂で栽培された金時人参の糖度は、それらよりも、やや低くなり１：２混合砂の糖度が最も低い値を示した。

この収穫調査の結果から、地上部の生長は、収穫時の肥大根の大きさ、並びに、重量にも影響していることがわかる。すなわち、地上部の生育量（葉数や草丈）が大きくなった２：１混合砂および１：２混合砂で栽培された金時人参の肥大根径、肥大根長、並びに、肥大根新鮮重は、他の砂で栽培された金時人参と比較して数値が大きくなったことから、かん水砂を利用することによって、収量が増加することが明らかとなった。

さらに、２：１混合砂では、収穫時の肥大根糖度が最も高くなり、かん水砂のみで栽培した場合にも、糖度が高くなったことから、ある程度の割合でかん水砂を混和した場合、塩分ストレスやかん水砂に含まれる有効成分等の影響によって、金時人参の糖度を上げることができると考えられる。

なお、１：２混合砂の金時人参の肥大根糖度が最も低い値を示したが、１：２混合砂では、地上部の初期発育が著しく良好であったため、開花してしまったことが原因ではないかと考えられる。つまり、花弁の発育に栄養分を奪われてしまい、その分、肥大根の糖度が減少してしまったと考えられる。したがって、花の芽ができた場合には、摘み取ることによって、糖度を上昇させることができると考えられる。

以上のことから、金時人参の栽培において、かん水砂を利用すれば、地上部の生育を促進して収量を増加させることができると共に、肥大根の糖度を上昇させることができる。特に、かん水砂をコンクリート細砂と混和して用いることにより、コンクリート細砂のみを用いて栽培した場合と比較して、また、海砂のみを用いた場合と比較して、極めて優れた栽培結果が得られる。かん水砂は、金時人参以外に、例えば金時芋、あるいは、大根、レタス、ホウレン草、小松菜、白菜、タマネギ、ネギ、冬瓜、ピーマン、シシトウ、春菊、ゴボウ、サツマイモ、しょうが、落花生、イチジクなど、他の農作物の栽培に用いられてもよい。また、栽培時期に応じて、かん水砂の割合を調整してもよい。

これにより、本発明に係る土層改善材料、農作物栽培土壌、農作物栽培土壌造成方法、および農作物生産方法によれば、環境保全のために入手困難となった海砂を用いることなく、金時人参などの農作物の育成を促進させることが可能であると共に、かん水砂を有効利用することができる。

なお、本実施形態では、特定の実施例について説明したが、上述した実施例は、例示的なものであって、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。

本発明に係る環境改善用材料は、沿岸域における環境修復材料として利用することができ、特に、二枚貝などの底生生物などの生育に適した環境の人工干潟の造成に好適である。また、本発明に係る環境改善用材料は、土層改善材料として、農作物を栽培する耕地の環境などの改善にも利用することができる。

本発明に係る人工干潟を示す図である。 かん水砂を用いた金時人参の生育実験における金時人参の発芽状況を示す図である。 かん水砂を用いた金時人参の生育実験における金時人参の発芽率の推移を示すグラフである。 かん水砂を用いた金時人参の生育実験における収穫時の金時人参の様子を示す図である。

符号の説明

１ 人工干潟造成用材料
２ 人工干潟

Claims (8)

1. 地下水層から産出されるかん水に含まれるかん水砂を含んでいることを特徴とする環境改善用材料。
2. 請求項１に記載の環境改善用材料から成る沿岸域における環境修復材料。
3. 請求項２に記載の沿岸域における環境修復材料を用いて造成されていることを特徴とする人工干潟。
4. 請求項２に記載の沿岸域における環境修復材料を用いて人工干潟を造成することを特徴とする人工干潟造成方法。
5. 請求項１に記載の環境改善用材料から成る土層改善材料。
6. 請求項５に記載の土層改善材料が含まれていることを特徴とする農作物栽培土壌。
7. 請求項５に記載の土層改善材料を混合することを特徴とする農作物栽培土壌造成方法。
8. 請求項５に記載の土層改善材料を客土として農作物の栽培に用いることを特徴とする農作物生産方法。