JP6005238B1 - 種子の発芽促進方法及び法面表層の安定化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凍結融解作用による崩壊が生じにくい法面表層の安定化方法及び混合種子の発芽を促進する種子の発芽促進方法の提供。【解決手段】生竹の稈を二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕して形成した綿状生竹繊維に、植物の種子４を添加し攪拌することにより、種子４が、回転自在な状態で、綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持された、接着剤を含まないクッション材を生成し、該クッション材を地表に敷設することで前記種子を地表に植え付ける。種子は綿状生竹繊維の絡合体内に回転自在・運動自在な状態で担持され、種子の発芽が遅延又は阻害されることが防止される。綿状生竹繊維の柔軟性は長期間維持され、凍結融解作用や紫外線劣化の影響も殆ど生じない。【選択図】図４

Description

本発明は、法面緑化などにおいて播種した種子の発芽を促進させる発芽促進方法、及びそれを利用した法面表層の安定化方法に関する。

従来、法面緑化の技術として、竹を綿状になるまですり潰した資材を法面に吹き付けることにより、法面において窒素固定菌の繁殖を促し、化学肥料を使用することなく緑化植物の生育を長期間にわたり良好とする法面緑化技術が知られている（特許文献１）。この法面緑化技術では、篩分級で目開き１ｍｍの網目を通過する破砕された粒子又は繊維の割合が６０重量％以上となるまで竹材を潰砕してなる綿状竹繊維を含む植生基材を法面に吹き付けて植生基盤層を形成し、植生基盤層を自然放置して植生基盤層に窒素固定菌を繁殖させることにより空気中の窒素固定をさせ、植生基盤層内に固定された窒素成分を窒素肥料として法面植物の生育を行う。

上記のように綿状竹繊維を用いて、実際に緑化を行う際には、法面に吹き付けられた植生基盤層が、降雨や風により流出することを防止するため、綿状竹繊維に接着剤を混合して吹き付けることによって固定する手法を用いることが一般的であった。

特開２０１０−７０９６３号公報

長沢徹明，梅田安治，「土の耐水食性に及ぼす凍結融解作用の影響」，農業土木学会論文集，1981(94)，pp.48-54．

しかしながら、実際に綿状竹繊維に接着剤を混合して吹き付けた植生基盤層を施工したところ、高山や寒冷地においては、接着剤が比較的短期間に劣化し、植生基盤層が比較的短期間に崩壊するという現象がみられた。これは、降雨や降雪により植生基盤層が水分を含んだ状態で地温が氷点下まで低下すると、水の凍結に伴う体積膨張により、固化した接着剤に亀裂が生じ、氷の融解によりその亀裂に水が侵入する、というサイクルを繰り返す事によって崩壊が促進される、所謂、凍結融解作用によるものと考えられる。この凍結融解作用は、高山帯などに於いて岩石の破砕を促進する周氷河作用の一つ（ソリフラクション等）として知られている。また、寒冷地農業に於いても同様の現象による斜面土壌の侵食問題が報告されている（例えば、非特許文献１）。また、接着剤は紫外線により劣化する性質がある。従って、数ヶ月が経過すると、吹き付け斜面の接着剤は紫外線により劣化し粒状に崩壊する。一旦、固結した接着剤が一旦破壊されると、植生基盤層がぼろぼろに砕けた粒状となり、降雨や風により容易に侵食され、植生基盤層が比較的短期間で崩壊する。

図２１は、従来の吹き付け工法（綿状竹繊維に接着剤を混合して吹き付ける工法）による実際の吹き付け現場の写真である。写真から分かるように、凍結・融解サイクルや紫外線劣化によって吹き付けた植生基盤層の表面層が崩壊して剥がれ落ち、内部の金網が剥き出しとなっている（図２１（ａ））。また、図２１（ｂ）（ｃ）のように、斜面下部に崩壊して粒状となった植生基盤が堆積しているのが分かる。

また、綿状竹繊維に接着剤とともに植物の種子を混合して法面に吹き付けて、種子入りの植生基盤層を構成した場合、接着剤の固化により種子が固定されるが、この接着剤による固定によって種子が発芽しにくくなるという問題もある。

そこで、本発明の目的は、綿状竹繊維を植生基材として使用した植生基盤層を斜面に形成する場合に於いて、凍結融解作用による植生基盤層の崩壊が生じにくい法面表層の安定化方法、及び植生基盤層に種子を混合した場合に、混合された種子を発芽し易くする種子の発芽促進方法を提供することにある。

本発明に係る種子の発芽促進方法は、生竹の稈を二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕して形成した綿状生竹繊維に、植物の種子を添加し攪拌することにより、前記種子が、回転自在な状態で、前記綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持された、接着剤及び肥料を含まない前記綿状生竹繊維及び前記種子のみで構成されるクッション材を生成し、該クッション材を地表に敷設することで前記種子を地表に植え付けることを特徴とする。

この構成によれば、接着剤を含まない綿状生竹繊維のクッション材を地表に敷設することで、綿状生竹繊維に混合された種子は綿状生竹繊維の絡合体内に回転や運動が妨げられない状態で担持される。このように種子を回転や運動が妨げられない状態とすることによって、種子の発芽が遅延又は阻害されることが防止される。また、従来工法のように接着剤で固定すると竹繊維の機能が失われ、紫外線により接着剤が劣化するとともに２〜３カ月程度で崩壊も進むが、本発明に於いて地表に敷設されるクッション材は、生竹繊維の絡みのみにより保持された状態となるため、綿状生竹繊維の柔軟性は長期間維持され、紫外線による劣化の影響も殆ど見られない。

また、本発明では、竹繊維の材料として生竹を使用する。生竹とは、伐採後乾燥前の状態の竹をいい、表皮が茶色く乾燥した状態（枯れ竹）となる前の竹である。枯れ竹を使用した場合、組織が硬く、粉砕すると十分な繊維状とならず多くが粉状となる。また、繊維の柔軟性も乏しく、十分な絡み状態とはならない。一方で、生竹を材料として使用した場合、個々の単繊維が柔軟性に富み、長さも枯れ竹に比べ長いため、互いに十分に絡み合った綿状の繊維となる。また、一旦、綿状生竹繊維とした後に時間が経過して乾燥しても、柔軟性が維持される。

本発明に係る法面表層の安定化方法は、生竹の稈を二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕して形成した綿状生竹繊維に、植物の種子を添加し攪拌することにより、前記種子が、回転自在な状態で、前記綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持された、接着剤及び肥料を含まない前記綿状生竹繊維及び前記種子のみで構成されるクッション材を生成し、
前記クッション材を、法面の地山表面に吹き付けることによりクッション層を形成することで、前記地山表面を被覆することを特徴とする。

この構成によれば、接着剤を含まない綿状生竹繊維のクッション材を地表に敷設することで、上述の通り種子の発芽が促進される。また、クッション層は生竹から作られた竹繊維で形成され且つ接着剤を含まないため、水分を含んだ状態で凍結した後に融解しても、繊維の弾性によって復元し、凍結融解作用を極めて受けにくい。また、繊維が絡合した状態にあるため、強風においても飛ばされにくく、地山表面を被覆するクッション層は維持される。これにより、高山や寒冷地においても、植物が生長するまでの期間に亘り侵食を受けにくい状態を維持し、法面表層を安定化させることができる。

また、本発明に係る法面表層の安定化方法において、前記植物の種子は、イネ科又はマメ科植物の種子とすることができる。

マメ科植物は、比較的悪条件の法面でも発芽・生長し、生長後に根粒菌による窒素固定が行われて、他の植物の定着が促進される。

また、本発明に係る法面表層の安定化方法において、前記綿状生竹繊維は嵩比重が０．１〜０．３ｇ／ｃｍ^３のものを使用するものとすることができる。

また、本発明に係る法面表層の安定化方法において、前記クッション層は、法面の地山表面に０．５〜１５０ｍｍの厚みで形成するものとすることができる。

本発明によれば、種子を綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持させ、接着剤で固定せずに種子が自由に動けるような状態を維持することで、接着剤で固定する場合に比べて発芽率が高くなり及び発芽速度も早められる。また、綿状生竹繊維の絡合体は、繊維が絡み合ったものであるため、斜面に吹き付けて植生基盤層として敷設した場合に斜面から崩れ落ちることがなく、安定的に斜面に固着させることができる。また、接着剤で固定するものではないため、接着剤の紫外線劣化による崩壊というような問題は生じない。また、綿状竹繊維の柔軟性により、凍結・融解を繰り返すような場所に於いても、凍結・融解による罅割・崩壊というような現象が生じることがないため、長期間に亘って植生基盤層を斜面に安定して設けることができる。

生竹を材料として生成した綿状生竹繊維（左）及び枯れ竹を材料として生成した綿状枯竹繊維（右）の比較写真である。 本実施例におけるクッション層を形成する綿状生竹繊維を電子顕微鏡写真である。 従来の植生基盤層を生成する接着剤を混合した綿状生竹繊維の電子顕微鏡写真である。 本発明に係る法面表層の安定化方法により形成される法面表層の構造を表す模式図である。 吹付出芽試験の様子を示す図である。 吹付発芽試験における、各観察日に於いて計数された各試験区の出芽・生存数の変化を示す図である。 図６の試験に於いて同時に測定した各試験区の土壌内の水分量の測定結果を示す図である。 接着剤を用いた綿状生竹繊維の植生基盤層と、接着剤を含まない綿状生竹繊維の植生基盤層との吸い上げ吸水試験の結果を表す図である。 試験で得られる圧縮応力と圧縮歪みとの関係を模式的に示した図である。 竹繊維基材の一軸圧縮試験から得られた圧縮応力と圧縮歪みとの関係を示す図である。（吹き付け直後の高い含水比での試験結果） 竹繊維基材の一軸圧縮試験から得られた圧縮応力と圧縮歪みとの関係を示す図である。（吹き付け後５３日が経過し供試体の乾燥が進んだ状態での試験結果） 竹繊維基材の一軸圧縮試験から得られた圧縮応力と圧縮歪みとの関係を示す図である。（中程度の含水比状態で凍結・解凍を施した供試体についての試験結果） 一軸圧縮強さと含水比との関係を図１２に示す図である。 団粒分析装置の外観図である。 乾燥竹繊維について分散前と分散後の供試体の団粒分析試験の結果を示す図である。 凍結・解凍後の乾燥竹繊維について分散前と分散後の供試体の団粒分析試験の結果を示す図である。 種子固定発芽試験における試験方法を説明する図である。 種子固定発芽試験における種子固定試験区及び種子フリー試験区の種子発芽時の変化の様子を示す経過写真である。 各試験区の発芽率の時間変化を示す図である。 発芽時における種子の動きを表す経過写真である。 従来の吹き付け工法（綿状竹繊維に接着剤を混合して吹き付ける工法）による実際の吹き付け現場の写真である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

（１）使用する植生基材
本実施例において植生基材として使用する綿状生竹繊維は、生竹の稈を二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕して形成されたものである。圧縮粉砕は、特許文献１と同様に、噛合し又は近接して回転する二軸スクリュ押出機の二本のスクリュ間に竹材を通すことによって竹材を圧縮し潰砕するとともに、該両スクリュ終端に設けられた固定歯の歯間から圧縮潰砕された竹材を押し出し、該固定歯の歯板面に接して回転する回転刃によって押し出される圧縮潰砕された竹材を切断することによって、綿状に繊維化したものである。このように二軸スクリュ押出機で圧縮し潰砕し、更に固定歯と回転刃により切断することによって、竹材は細かく潰砕されるとともに、繊維細胞の細胞壁が破壊され、細菌や糸状菌の繁殖に適した状態となる。

また、使用する竹材として、枯れ竹ではなく生竹を使用する。「生竹」とは、伐採して間もない竹であって、乾燥・硬化して茶色く変色する前の竹をいう。竹は枯れると稈が硬化し脆くなる。従って、枯れ竹を二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕すると、粉状に崩壊し、十分な柔軟性が得られない。一方、硬化する前の生竹は繊維の柔軟性が高く、これを二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕すると柔軟な綿状繊維となる。一旦綿状繊維にすると、時間が経過して乾燥しても柔軟性が維持され、硬化したり粉状に崩壊したりし難くなる。

図１は、生竹を材料として生成した綿状生竹繊維（左）及び枯れ竹を材料として生成した綿状枯竹繊維（右）の比較写真である。図１の左右の綿状竹繊維は、同一条件で同一の粉砕器を用いて生成した。左側の綿状生竹繊維は、伐採して３０日以内の生竹を材料として使用し、右側の綿状枯竹繊維は、伐採して１８０日以上経過した枯れ竹を材料として使用した。左側の綿状生竹繊維は、１本ごとの繊維が長く、内部に空気を多く含んでふわふわした性状を示し、各繊維が複雑に交絡して散け難い性質を示す。一方、右側の綿状枯竹繊維は、１本ごとの繊維が短く、粉状となるまで粉砕されたものが多くみられる。１本ごとの繊維が短いため、粉体状に近くなり、柔軟性に乏しく、各繊維の交絡の度合いも小さく風に飛ばされやすい。

尚、生竹から生成される竹繊維の嵩比重を実際に測定したところ、０．１〜０．３ｇ／ｃｍ^３であった。

（２）クッション層
本発明においては、クッション層は、接着剤を含まない綿状生竹繊維に、植物の種子を添加し攪拌することにより、種子が回転自在な状態で綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持された状態となるように形成される。図２は、本実施例におけるクッション層を形成する綿状生竹繊維を電子顕微鏡写真、図３は、従来の植生基盤層を生成する接着剤を混合した綿状生竹繊維の電子顕微鏡写真である。図２，図３の各写真は、電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影した。図２において、各写真の倍率は、（ａ）は２００倍、（ｂ）は１０００倍、（ｃ）は９００倍、（ｂ）は２０００倍である。また、図３において、各写真の倍率は、（ａ）は１５０倍、（ｂ）は１０００倍、（ｃ）は１０００倍、（ｂ）は３０００倍である。図２，図３のサンプルは、実際に試験的に吹付機によって吹き付けたものを採取して撮影したものである。接着剤の樹脂には、竹繊維との濡れ性のよい、ローンフィックス（商品名：昭和電工株式会社製）を使用した。

従来の植生基盤層を生成する接着剤を混合した綿状生竹繊維では、各繊維の間に樹脂が膜状に絡まり、繊維間が樹脂で固定されていることが観察される。また、図３（ｄ）のように、各繊維の表面は接着剤により被覆されている。一方、本発明のクッション層を形成する綿状生竹繊維は、竹繊維の１本１本がみてとられる。

図３のように、接着剤で被覆された竹繊維は、バクテリアなどによる分解に対して耐性が高く長寿命化が期待できるが、その一方で透水性は低下すると考えられる。

（３）施工方法
上記クッション層を法面に施工する場合、上述の綿状生竹繊維に植物種子を混合したものを、吹き付け機により法面に吹き付けることによって行う。吹き付け機による吹き付け工法は、一般に広く行われているものと同様である。クッション層の厚さは、現場の状況（斜面の傾斜角や日照条件，降雨条件）に応じて適宜調整されるが、一般には０．５〜１５０ｍｍ程度とするのがよい。植物種子としては、イネ科（洋芝、エノコログサ属、ウシノケグサ属等）又はマメ科（シロツメグサ，ヤハズエンドウ、ミヤコグサ属等）の植物を使用することができる。図４は、本発明に係る法面表層の安定化方法により形成される法面表層の構造を表す模式図である。本発明の法面表層構造１においては、法面を形成する地山２の表面に、綿状生竹繊維に植物の種子４を添加し攪拌することにより、種子４が回転や運動が妨げられない状態で綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持された接着剤を含まないクッション材を吹き付けて、クッション層３を形成している。ここで、「回転や運動が妨げられない状態」とは、種子の発芽時に種子が運動（図２０参照）する際に、その運動が妨げられない状態をいう。

（４）吹付出芽試験
次に、上述の綿状生竹繊維を用いて、本発明の種子の発芽促進方法による吹付出芽試験を行ったので、その結果を説明する。

（４．１）試験方法
吹付出芽試験に於いては、図４と同様に、栽培容器底部に充填した土壌の表面に、吹き付け機によって種子を混合した綿状生竹繊維を吹き付けて試験区を形成し、これを野外に設置して種子の出芽の本数を観察することにより行った。混合する種子の数は、各試験区で同数とし、日照条件等を同一条件とするため、図５に示したように、日当たりのよい野外に並べて設置した。植物の種子としては、イネ科植物として洋芝（ケンタッキーブルーグラス）とマメ科植物としてシロツメクサの種子とを使用した。また、本発明の効果を比較検証するため、試験区に吹き付ける吹付資材として、以下の（ａ）〜（ｆ）の配合を用いた。尚、接着剤としては、ローンフィックス（商品名：昭和電工株式会社製）を使用した。各接着剤添加量及び各種子種類の試験区は、３つずつ用意した。灌水は、人為的な灌水は行わず、自然降雨による灌水のみとした。経過日数ごとに、出芽・生存している本数を計数して記録した。各観察日に於いて計数するにあたり、枯死した個体は除外した。

（ａ）竹繊維９９．５ｗｔ％，接着剤０．５ｗｔ％，洋芝種子混合
（ｂ）竹繊維９９．５ｗｔ％，接着剤０．５ｗｔ％，マメ科植物種子混合
（ｃ）竹繊維９９．０ｗｔ％，接着剤１．０ｗｔ％，洋芝種子混合
（ｄ）竹繊維９９．０ｗｔ％，接着剤１．０ｗｔ％，マメ科植物種子混合
（ｅ）竹繊維１００．０ｗｔ％，接着剤０．０ｗｔ％，洋芝種子混合
（ｆ）竹繊維１００．０ｗｔ％，接着剤０．０ｗｔ％，マメ科植物種子混合

（４．２）試験結果
表１に、各観察日に於いて計数された各試験区の出芽・生存数を示す。また、図６に、各観察日に於いて計数された各試験区の出芽・生存数の変化を示す。なお、表１及び図５において示した出芽・生存数の値は、同種子種・同接着剤添加量の３試験区の平均数である。本発明に係る発芽促進方法により形成された試験区は（ｅ），（ｆ）である。（ａ）〜（ｄ）は従来通りに接着剤を混合した綿状竹繊維の吹き付けによって形成した試験区である。

試験の結果、マメ科植物では、本発明に関わる試験区（ｆ）では７日目で平均９１．７本、１４日目で平均１３２．０本，２８日目で平均１０８．７本，４９日目で平均８１．３本の発芽が観測された。尚、発芽本数が２８日目以降に減少しているのは、容器が限られた大きさであったため、早期に発芽し生長したものが枯死したためである。それに対し、従来法による試験区では、試験区（ｂ）が最も早く発芽し、１４日目に平均２７．７本、２８日目に平均５５．７本、４９日目に平均３４．０本の発芽が観察された。試験区（ｄ）は最も遅く、２８日目で平均０．７本、４９日目で平均３．０本の発芽が観察された。

また、洋芝では、本発明に関わる試験区（ｅ）では１４日目で平均０．３本、２８日目で平均１１２．０本、４９日目で平均８０．０本の発芽が観測された。それに対し、従来法による試験区では、試験区（ａ）では２８日目で平均６．０本、４９日目で平均３３．０本の発芽が観測された。試験区（ｃ）では４９日目で平均１２．７本の発芽が観測された。

以上の結果から、同種の種子で比較すると、本発明に関わる試験区（ｅ），（ｆ）が、従来法による他の試験区に比べて種子の発芽速度が顕著に促進されており、本発明の種子の発芽促進方法による種子の発芽速度の促進効果が確認された。

図７は、図６の試験に於いて同時に測定した各試験区の土壌内の水分量の測定結果を示す図である。図７から、各試験区において土壌内の水分量については、試験区（ｅ），（ｆ）の水分量が試験区（ａ），（ｂ）及び試験区（ｃ），（ｄ）の水分量に比べて若干大きいものの、あまり大きな差は見られなかった。このことから、本発明に関わる試験区における種子の出芽率が高いという上記結果について、土壌水分量の違いの影響は小さいと考えられる。試験区（ａ）〜（ｄ）と試験区（ｅ），（ｆ）の大きな差違は、接着剤の有無である。試験区（ａ）〜（ｄ）では、接着剤により種子が固定されているのに対し、試験区（ｅ），（ｆ）では、種子は綿状生竹繊維内に回転や運動が妨げられない状態で担持されており、この差が種子の発芽促進に大きく関与しているものと推察される。

（５）含水量の比較
次に、従来の接着剤を用いた綿状生竹繊維の植生基盤層と、本発明に係る発芽促進方法で使用する植生基盤層との保水性の比較を定量的に行ったので、その結果について説明する。

図８は、接着剤を用いた綿状生竹繊維の植生基盤層と、接着剤を含まない綿状生竹繊維の植生基盤層との吸い上げ吸水試験の結果を表す図である。実験は、まず、植生基盤層を構成する材料を、内径４０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒形容器に充填して、サンプルを作成した。最初に各サンプルの乾燥重量を測定し、次いで、図８（ａ）に示すように、各サンプルを水で満たされたトレイ内に下端が水面下に浸かるように立てて設置した。吸水中はトレイ内の水位が変化しないように、常にトレイが満水となるように常時水の補給を行った。約２４時間放置して十分に吸水させた後に、各サンプルを取り出して、軸方向の長さ２．５ｃｍごとに輪切りにし、各部分（図８（ａ）の各サンプル区間）の質量を測定した。質量の測定結果から、各サンプル区間における含水比を、次式によって求めた。

測定の結果を図８（ｂ）に示す。各サンプルの乾燥質量は、接着剤を添加した綿状生竹繊維の植生基盤層Ａが１６．６ｇ、接着剤を含まない綿状生竹繊維の植生基盤層Ｂが１５．６ｇであった。実験の結果、植生基盤層Ａはサンプル区間８．７５ｃｍまで揚水され、植生基盤層Ｂはサンプル区間１１．２５ｃｍまで揚水された。各サンプル区間に於いて、植生基盤層Ｂのほうが植生基盤層Ａに比べて、平均で約９０mass％程度含水量が多かった。このことから、接着剤を添加しない植生基盤層Ｂのほうが、接着剤を添加した植生基盤層Ａに比べて保水力が高く、また、毛管現象によって底部の水を吸い上げる揚水力も高いことが分かる。

（６）変形・強度試験
（６．１）一軸圧縮試験とは
通常、一軸圧縮試験は、土の剪断強さを得るために行われる。図９は、試験で得られる圧縮応力と圧縮歪みとの関係を模式的に示したものである。乱さない土の圧縮応力はある圧縮歪みでピーク値を示し、この値が一軸圧縮強さである。一方で、練り返し土のような場合、圧縮応力は単調に増加しピーク値を示さない。従って、斯かる場合には、圧縮歪みが１５％に達したときの圧縮応力を一軸圧縮強さとみなす。

（６．２）試験方法
水と混合した２種類の竹繊維（接着剤添加と無添加）を内径３．５ｃｍ，高さ７ｃｍの円筒容器に吹付け、円筒容器の枠を外して一軸圧縮試験用の試料を準備した。これらの試料を異なる期間（０，１０，５６日）空気中に放置し、乾燥の程度を変化させた。また、凍結・解凍の影響を調べるため、乾燥が進んだ試料（５３日放置）に霧吹きで水分を加え、それを凍結・解凍した。このようにして作成した試料を使って一軸圧縮試験を行った。試験は、一種類の試料について３個の供試体を使って３連で行った。

（６．３）試験結果
図１０から図１２に、竹繊維基材の一軸圧縮試験から得られた圧縮応力と圧縮歪みとの関係を示す。図１０は吹き付け直後の高い含水比での試験結果、図１１は吹き付け後５３日が経過し供試体の乾燥が進んだ状態での試験結果、図１２は中程度の含水比状態で凍結・解凍を施した供試体についての試験結果である。

接着剤添加の有無、含水比の程度、凍結・解凍の有無にかかわらず、圧縮応力はピークを示さず、供試体が破壊に至ることはなかった。これは、竹繊維基材が本来持っている靱性（壊れにくい性質）と展延性（壊れずに変形する性質）が、接着剤の添加、凍結・解凍後も維持されていることを示している。竹繊維の靱性と展延性は、単体の竹繊維の引っ張り強さが大きい（圧縮されても破壊されにくい）こと、それが絡み合うことでさらに引っ張り強さが高まることに起因している。

各供試体の一軸圧縮強さについては、圧縮歪みが１５％に達したときの圧縮応力を、一軸圧縮強さに相当するものと見なした。こうして得られた一軸圧縮強さと含水比との関係を図１３に示す。図中には、吹きつけによる供試体作成後の経過日数も併記している。吹き付け直後（０日）の含水比は、接着剤添加供試体の場合２６５〜２７２ｗｔ％、接着剤無添加供試体の場合３１９〜３３０ｗｔ％であった。接着剤の添加により含水比が低下したのは、接着剤の密度が竹繊維の密度よりも大きいため、及び接着剤の撥水効果のためであると考えられる。吹き付け直後の一軸圧縮強さは、接着剤無添加供試体の場合については１１〜１５ｋＰａ、接着剤添加供試体の場合については８〜９ｋＰａであった。吹き付け後１０日が経過すると、接着剤無添加供試体の場合の含水比は２６９〜２７２ｗｔ％に低下し、それに応じて一軸圧縮強さは１４〜１９ｋＰａに増加した。一方、接着剤添加供試体の含水比は１７９ｗｔ％に低下したにも関わらず、一軸圧縮強さは殆ど変化しなかった。吹き付け後５６日が経過すると、接着剤無添加供試体及び接着剤添加供試体の含水比は、それぞれ１９〜３２ｗｔ％，２１〜２６ｗｔ％まで減少し、両者に殆ど差は見られなかった。それに対し、一軸圧縮強さは、接着剤無添加供試体のほうが接着剤添加供試体よりも大きな値を示した。

以上の結果から、吹き付け後、同じ日数が経過した時点での、接着剤の有無による竹繊維基材の一軸圧縮強さを比較すると、接着剤添加の機材が低い値を示すことが明らかとなった。

次に、凍結・解凍が一軸圧縮強さへ及ぼす影響について述べる。供試体の作成は以下の通りである。まず、吹き付け後５６日が経過した乾燥供試体に、スプレーで水を吹きかけて湿潤状態にし、引き続き供試体を凍結して、その後自然解凍した。供試体の含水比は、接着剤無添加供試体で１４８〜１７６ｗｔ％、接着剤添加供試体で９３〜１０３ｗｔ％であった。また、一軸圧縮強さは、それぞれ、２３〜２９ｋＰａ，１６〜２１ｋＰａであった。これらのデータは、接着剤無添加及び接着剤添加の何れの場合も相関曲線上に位置している。このことは、凍結・解凍が、竹繊維機材の一軸圧縮強さの低下を引き起こさないことを示している。

（７）団粒分析試験による侵食性の評価
（７．１）団粒とは
土壌は、粘土，シルト，砂などの様々な大きさの粒子から構成されている。其々の粒子が単体で存在するとき、それは１次粒子と呼ばれる。通常、砂は一次粒子として存在するが、粘土やシルトの１次粒子は集合して２次粒子（団粒）を形成している。団粒の形成には、１次粒子を結合するための鉄，アルミニウム，ケイ素などの酸化物が重要な役割を果たしている。

（７．２）団粒の大きさの算定
風乾した土壌を水に入れると、弗化（スレーキング）により団粒相互の結応力が失われ、間隙空気の力により団粒は崩壊する。これに外力を作用させると団粒は小さくなるが、最終的にある大きさに落ち着く。このように安定した状態の団粒は耐水性団粒と呼ばれる。外力を作用させるために団粒分析装置が用いられ、団粒分析試験の結果を基に団粒の大きさが算定される。

（７．３）団粒と浸食の関係
団粒は、土壌構造の安定性、間隙の大きさや形に関係し、土壌の保水性、透水性、通気性に影響を及ぼす。団粒が発達した土壌は、透水性や通気性に優れているため、土壌表面を流れる水量は少なくなり、土壌浸食は抑制される。従って、団粒分析の結果は、土壌浸食の指標として用いることができる。

（７．４）竹繊維を土壌とみなす
竹繊維は土壌ではないが、竹繊維の吹付基盤（クッション層）を土壌と見なし、竹繊維の集合体（団粒）の大きさを団粒分析試験により算定した。以下、竹繊維については「集合体」という用語を用いる。

（７．５）団粒分析試験の方法
図１４に団粒分析装置を示す。装置の下部は水槽（直径１９０ｍｍ、深さ３７０ｍｍ）と組篩からなる。組篩の目の大きさは、上から２．０，１．０，０．５，０．２５，０．１ｍｍである。試験法は以下の通りである。
（ｉ）水槽に水を満たし、５個の篩を水槽内の水中で組み立てる。これは空気が篩の間に入るのを防ぐためである。
（ii）竹繊維試料約２０ｇを最上部の篩（２．０ｍｍ）に薄く広げて１日放置する。
（iii）アームを１分間に３２回、３．８ｃｍのストロークで３時間上下運動させて、試料の篩い分けを行う。
（iv）各篩に残った試料を集めて、１１０℃で炉乾燥した後、その質量を測定する。

（７．６）試料の種類と調整
団粒分析のための竹繊維試料は、吹き付けにより作成した一軸圧縮試験用の円柱供試体を使用した。団粒分析の供試体としては、以下の２種類を使用した：
（ａ）吹き付けにより作成した円柱供試体を風乾したもの。
（ｂ）湿潤状体の円柱供試体を凍結・解凍した後に風乾したもの。
上記（ａ）（ｂ）の試料を砕き、各試料についてそのままの状態で使うもの（分散前の供試体）と試料を水中で分散したもの（分散後の供試体）を準備した。分散前の供試体は、大きな竹繊維の集合体からなる。集合体は、竹繊維の絡みにより維持されていると考えられる。一方、分散後の供試体は、水を満たした瓶に試料を入れ、それに３０分間振盪による衝撃を与えて作成したものである。竹繊維の集合体は離散して、小さくなっている。
このようにして準備した分散前及び分散後の供試体を（６．５）の要領で団粒分析を行った。

（７．７）団粒分析試験の結果
図１５に、乾燥竹繊維について分散前と分散後の供試体の団粒分析試験の結果を示す。横軸は集合体の大きさ（粒径）を表す。プロットした点の粒径（０．１，０．２５，０．５，１．０，２．０ｍｍ）は篩の目の大きさである。０．１は、０．１ｍｍ以上０．２５ｍｍ未満の粒径、０．２５は０．２５ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の粒径、１．０は１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満の粒径、２．０は２．０ｍｍ以上の粒径に相当する。縦軸は篩に残った試料の残留率を表しており、各篩に残った試料の質量を全質量で除して求めた。

図１５において、接着剤無添加の場合、分散前には粒径２．０ｍｍ（２．０ｍｍ以上の大きさ）の集合体が９６ｗｔ％を占めており、其れより小さな集合体は殆ど存在しなかった。然し、供試体を振盪して分散処理を施すことにより、粒径２．０ｍｍの集合体の残留率は９６ｗｔ％から４４ｗｔ％にまで大きく減少した。一方、粒径１．０，０．５，０．２５，０．１ｍｍの集合体の残留率は、分散処理前に０ｗｔ％であったものが、分散処理後には１０−１５ｗｔ％にまで増加した。これは、大きな集合体が振盪により崩壊し、小さな集合体に変わったことを意味する。このことを竹繊維の吹き付け基盤の雨水侵食と関連して考えると、雨水が基盤に衝撃を与えると竹繊維の集合体は崩壊して小さな集合体となり、基盤は侵食を受け易くなる。

接着剤添加の場合も、無添加の場合と同様に、粒径２．０ｍｍの集合体の残留率は、分散前の９５ｗｔ％から分散後の３８ｗｔ％に大幅に減少し、１．０ｍｍ以下の粒径の集合体は、分散前の０ｗｔ％から分散後の４−２０ｗｔ％に増加したが、大きな集合体の減少と小さな集合体の増加の割合は、接着剤無添加の場合より顕著であることが分かった。このことは、接着剤を添加することで、竹繊維の集合体は崩壊しやすくなることを示している。従って、現場に於いて接着剤を添加した基盤は、添加していない基盤に比べて侵食を受けやすくなることが予想される。

図１６は、凍結・解凍後に乾燥した竹繊維試料についての団粒分析結果を示している。接着剤無添加の場合、粒径２．０ｍｍ（２．０ｍｍ以上の大きさ）の集合体は９５ｗｔ％を占めているが、分散により６１ｗｔ％に減少した。この減少量は、凍結・解凍を受けていない乾燥竹繊維試料の場合（図１５参照）に比べて少なく、これは凍結・解凍が分散による竹繊維集合体の崩壊を抑制することを示唆している。当初、凍結・解凍は集合体の崩壊を促進すると予想していたが、これとは逆の結果となった。

また、接着剤を添加すると、粒径２．０ｍｍの集合体は３８ｗｔ％に減少し、粒径１．０ｍｍ以下の集合体は増加した。この傾向は図１５の乾燥竹繊維試料の場合と同じである。従って、接着剤の添加により竹繊維基盤の侵食性が高まることが予測される。

（８）種子固定の影響に関する調査
種子が接着剤で固定された場合、種子の発芽にどのような影響が生じるのかを調査した結果を説明する。

（８．１）種子固定発芽試験の方法
試験方法としては、接着剤で種子を固定して種子の回転を抑えた試験区（種子固定試験区）と、種子を固定せずに自由に回転・移動することができるようにした試験区（種子フリー試験区）とを用意し、両者の試験区における種子の発芽の様子をインターバル・レコーダにより定位置から一定間隔で撮影することにより記録した。種子の固定は、図１７（ａ）に示したように、金網に種子の片面を接着剤（木工用ボンド）により接着することにより行った。両試験区の日照条件、温度条件、灌水条件を等しくするため、図１７（ｂ）に示したように、シャーレ内に吸水性の不織布（下層）及び脱脂綿（上層）を敷設し、脱脂綿の上面を２分して半分を種子固定試験区（左側）、半分を種子フリー試験区（右半分）とした。種子固定試験区では、図１７（ａ）のように片面に種子を接着した金網を、種子が接着された側を下面として脱脂綿上に載置した。また、灌水時に種子が移動することを防止するため、シャーレ内への灌水は、図１７（ｂ）に示すように、ビーカーからシャーレ内の不織布の下面まで灌水用の不織布を延設し、ビーカー内の水を浸透圧によりシャーレ内へ給水する浸透圧灌水により行い、脱脂綿が常時湿潤した状態を維持するようにした。試験に使用する種子としては、市販の洋芝（ケンタッキーブルーグラス）の種子を使用した。また、種子数は両試験区で同数とした。

（８．２）種子固定発芽試験の結果
図１８に、種子固定発芽試験における種子固定試験区及び種子フリー試験区の種子発芽時の変化の様子を示す。図１９に、各試験区の発芽率の時間変化を示す。接着剤による種子固定により、種子の発芽が阻害されることは、図１８の写真より一見して明らかである。実験の結果、実験開始から２１６時間経過後に於いて、種子フリー試験区の発芽率は約７０％であったのに対し、種子固定試験区の発芽率は約１０％であった。従って、接着剤による種子固定によって約６０％程度発芽率が低下した。図２０は、発芽時における種子の動きを表す図である。発芽時に於いて、種子内部から芽が出る前に種子が開くように動く。接着剤で固定した場合の発芽率低下の要因として、この種子の開き運動が阻害されることが一要因であると推測される。

なお、マメ科植物についても同様の実験を実施した。マメ科植物の場合、イネ科植物のように発芽時において種子の回転運動は見られない。しかしながら、灌水を行うとマメ科植物の種子は膨張し、発芽時には種子の表皮が裂開して発芽する。この膨張の際に、種子の表皮が接着剤で固定されていると、発芽前に種子の表皮が裂開して胚芽が表皮内から飛び出し、乾燥・枯死するケースが多数見られた。このように、マメ科植物の場合においても、種子を接着剤で固定することによる発芽率の低下が生じる。

Claims (5)

1. 生竹の稈を二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕して形成した綿状生竹繊維に、植物の種子を添加し攪拌することにより、前記種子が、回転自在な状態で、前記綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持された、接着剤及び肥料を含まない前記綿状生竹繊維及び前記種子のみで構成されるクッション材を生成し、該クッション材を地表に敷設することで前記種子を地表に植え付ける、種子の発芽促進方法。
2. 生竹の稈を二軸圧縮粉砕器により圧縮粉砕して形成した綿状生竹繊維に、植物の種子を添加し攪拌することにより、前記種子が、回転自在な状態で、前記綿状生竹繊維の絡合体内に分散して担持された、接着剤及び肥料を含まない前記綿状生竹繊維及び前記種子のみで構成されるクッション材を生成し、
   前記クッション材を、法面の地山表面に吹き付けることによりクッション層を形成することで、前記地山表面を被覆する、法面表層の安定化方法。
3. 前記植物の種子は、イネ科又はマメ科植物の種子であることを特徴とする請求項２記載の法面表層の安定化方法。
4. 前記綿状生竹繊維は、嵩比重が０．１〜０．３ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする請求項２又は３の何れか一記載の法面表層の安定化方法。
5. 前記クッション層は、法面の地山表面に０．５〜１５０ｍｍの厚みで形成することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一記載の法面表層の安定化方法。