JP2009077665A - 土壌構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、砂漠等における雨季の雨を長期間貯留し、乾季に徐々に土壌中に供給して広い範囲の植物の生育を可能ならしめうる土壌構造を提供する。
【解決手段】 上壁に多数の貫通孔が形成されると共に側壁に排水孔が形成され、排水孔より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔より上方が常に空気層になるようになされた貯水容器の上壁上に吸放湿材料層が積層され、該吸放湿材料層上に直接接触して土壌が積層されていることを特徴とする土壌構造。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気やポンプなど特別な駆動手段がなくても貯留した雨水を土壌内に乾燥状態に応じて適宜供給し、植物を生育させる土壌構造に関するものであり、特に雨量が少なかったり限定された雨季にしか雨が降らない地域で植物を生育させる土壌構造に関する。

近年、アジア大陸、アフリカ大陸、アメリカ大陸、オーストラリア大陸などで砂漠化が進み、緑地の減少・二酸化炭素割合の増加・地球温暖化が問題となっている。しかし、砂漠化が進んでいるのは雨が降らないからではなく、年間２００ｍｍ〜５００ｍｍの雨量がありながら（ちなみに日本の平均雨量は約１７００ｍｍである）夏季の２〜３か月に雨が集中し、地中に保持できずに流出してしまい、他の時期は降らないために砂漠化している地域も多い。

このような雨季と乾季がある地域で、雨季の雨を貯留し、乾季に徐々に土壌中に供給して植物の生育を可能ならしめる方法があれば砂漠化は防げるのであるが、かろうじて電気が供給されている地域でポンプとパイプによる給水が行われているだけで、電気のない地域での砂漠化を防止する直接的な給水方法は行われていない。

植木鉢やプランターの植物に水を与えなくても枯れないように雨水を長時間貯水し、徐々に土壌中に供給する方法は種々提案されている。例えば、「鉢体内中間の適宜高さの位置に，適宜数の通気孔を貫通して設けた落とし底を着脱可能に配設し、その下方の鉢体内部を貯水槽となすとともに、落とし底より適宜距離下方の鉢体内壁面に外部に貫通する適宜数の排水孔を設けたことを特徴とする植木鉢」（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。
特開平０８−２５６６０４号公報

上記植木鉢は、植木鉢の下部を貯水槽として水を貯留し、この水により空間内の湿度を保ち、植物に好適な環境を作ろうとするものであるが、貯留された水が自然に外気温に応じた湿気を供給するだけで植物に必要な水分を供給することはできない。

又、「上面が開口した容器の内部空間に網目状、繊維状物もしくは突起物を設けそれらを容器に固定し、植物が発根したものを絡ませその植物や底床（植物が根を張る部分のことをいう）が容器から簡単に外れることのないような植物育成容器であって、容器は上面が開口し、その側面のみに１つ以上の貫通孔を有しており、容器内部底面に底床が配置されない空間を設けると共に容器内底面に散布された水が溜まるようになされ、且つ容器内部底面に配された空間に溜まった水をその上部に配された底床へ引き上げる多孔質もしくは繊維状、パイプ状の装置を１つ以上配した植物育成容器」（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
特開平１１−２４３７８４号公報

しかし、上記植物育成容器においては多孔質もしくは繊維状、パイプ状の装置によって容器内部底面に溜まった水をその上部に配された底床へ引き上げているが、この方法は毛細管現象を利用しているので、その高さに限界があり、例えば、直径０．１ｍｍのガラス管で引き上げられる高さは２８ｃｍである。直径を小さくすれば、更に高さを高くできるが供給できる水は極めて少なくなり、大型の装置では不可能である。又、土壌が湿潤状態になるまで常に水を供給し続け、供給水分量を制御できない。

更に、「連続した微細な孔路からなる多孔質構造の材料を含有又は積層する植物栽培用の土壌層を載置する有孔蓋体と、側壁に溢流用切欠とこれに連続する鉛直溝を設け底面に排水用の上げ底部を縦横に形成する容器と、前記有孔蓋体の下面又は前記容器の内面から突出して前記容器又は前記蓋体に当接すると共に通水用の開口を開設する内壁を有することを特徴とする貯水器」（例えば、特許文献３参照。）が提案されている。
特開２００４−９７２３５号公報

しかし、上記貯水器はベランダや舗装された地域等で使用するためのものであって、広い地域の緑化、例えば砂漠の緑化には使用することができない。

本発明の目的は、上記欠点に鑑み、砂漠等の限定した雨季にしか降らない雨を長期間貯留し、乾季に徐々に土壌中に供給して広い範囲の植物の生育を可能ならしめうる土壌構造を提供することにある。

請求項１記載の土壌構造は、上壁に多数の貫通孔が形成されると共に側壁に排水孔が形成され、排水孔より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔より上方が常に空気層になるようになされた貯水容器の上壁上に吸放湿材料層が積層され、該吸放湿材料層上に直接接触して土壌が積層されていることを特徴とする。

上記貯水容器は、上壁に多数の貫通孔が形成されると共に側壁に排水孔が形成され、排水孔より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔より上方が常に空気層になるようになされている。

上記貯水容器の材料は特に限定されず、例えば、コンクリート、プラスチック、金属があげられ、その大きさ及び形状も用途によって適宜決定されればよい。貯水容器の上壁に多数の貫通孔が形成されるが、貫通孔は降った雨水を収納する共に、貯留された雨水の水蒸気を上方に放出するためのものであり、その形状は特に限定されず、例えば、円形、四角形、六角形等があげられ、上壁全面に形成されているのが好ましい。又、貯水容器は一体に成形されていてもよいし、容器本体と多数の貫通孔が形成されている蓋体から形成されていてもよい。

又、上記貯水容器は側壁に排水孔が形成され、排水孔より下方に水が貯留可能になされるが、排水孔の形状及び数は必要に応じて適宜決定されればよい。

上記吸放湿材料は、周囲が湿潤状態で水分を吸収し、乾燥状態で水分を放出する性質を有する材料であれば特に限定されないが、例えば薪炭、活性炭、素焼き粘土板、その粉砕粒体等の多孔質の無機材料が好適に用いられる。これらの無機材料は、表面から内部に連通する数ナノメートルから数十マイクロメートル径の微細な孔を多数有しており、周囲の湿度に応じて可逆的にこの内部に水分を吸着したり放出したりすることができる。

粒子状吸放湿材料を使用する場合は、上側面及び下側面に多数の貫通孔が設けられた金属容器やプラスチック容器、不織布や織布の袋状体等に収納して使用するのが好ましい。又、吸放湿材料層の厚さも特に限定されないが、乾燥の激しい地域に設置する場合は保水性が高くなるように厚くするのが好ましく、一般に１０〜３００ｍｍである。

上記吸放湿材料層は貯水容器の上壁上に直接積層され、吸放湿材料層上に直接接触して土壌が積層されている。土壌層の厚さは育成する植物の種類や乾燥の程度により適宜決定すればよいが、薄くなりすぎると吸放湿材料から供給された水分が表面張力により土壌表面に達して蒸発してしまうので３００〜２０００ｍｍが好ましい。又、土壌中に上記吸放湿材料を混入してもよいことはいうまでもない。

従って、雨季には降った雨水が上壁に多数の貫通孔から貯水容器内にはいり、排水孔より下方に貯水される。雨季には周囲が湿潤状態なので、雨水はそのまま貯水容器内に貯留されるが、乾季になると周囲は乾燥状態になり、貯水容器内に貯留された雨水は水蒸気となり吸放湿材料に吸収される。吸放湿材料層上に直接接触している土壌は地上表面に露出しているので、乾季になると吸放湿材料より乾燥され吸放湿材料が吸収した水は土壌中に放出される。その結果、土壌は長期間にわたって水が少しずつ供給され植物が育成される。

請求項２記載の土壌構造は、側壁に排水孔が形成され、排水孔より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔より上方が常に空気層になるようになされた貯水容器の排水孔より上方の側壁又は上壁から側方に少なくとも１本の管状体が設置され、該管状体の上壁に多数の貫通孔が形成されており、該上壁上に吸放湿材料層が積層され、該吸放湿材料層上に直接接触して土壌が積層されていることを特徴とする。

次に、請求項１記載の土壌構造と異なる点のみ説明する。
上記貯水容器においては、貯水容器の排水孔より上方の側壁又は上壁から側方に少なくとも１本の管状体が設置され、該管状体の上壁に多数の貫通孔が形成されており、該上壁上に吸放湿材料層が積層されている。

上記管状体の材料は特に限定されず、貯水容器の材料と同一の材料が使用可能である。管状体の太さや数及び貫通孔の大きさや数は使用する場所や目的により適宜決定すればよいが、砂漠のように乾燥が激しく広い地域で使用する場合は、貯水容器から全方向に管状体を設置するのが好ましい。又、その場合は管状体の間隔を３ｍ以下にするのが好ましく、より好ましくは１〜２ｍである。

又、雨季において降った雨水を効率よく収納でき、乾季においては水分を吸放湿材料層に効率よく供給できるように、請求項１記載の土壌構造における貯水容器と同様に、貯水容器の上壁に多数の貫通孔が形成されるのが好ましい。

上記土壌構造はより広い地域で植物を育成するのに好適である。例えば、砂漠の中に一定間隔に多数の上記土壌構造を形成することにより広範な範囲において植物を育成することができ、砂漠を緑化することができる。

請求項１記載の土壌構造の構成は上述の通りであり、砂漠等の限定した雨季にしか降らない雨を長期間貯留し、乾季に徐々に土壌中に供給して広い範囲の植物の生育することができる。

請求項２記載の土壌構造の構成は上述の通りであり、砂漠等の限定した雨季にしか降らない雨を長期間貯留し、乾季に徐々に土壌中に供給してより広い範囲の植物の生育することができる。

次に、本発明の土壌構造を図面を参照して説明する。図１は本発明の土壌構造の１例を示す断面図である。図中１は貯水容器であり、貯水容器１の上壁１１には多数の貫通孔１２、１２・・が形成されている。又、貯水容器１の側壁１３には排水孔１４が形成され、排水孔１４より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔１４より上方は常に空気層１５になるようになされている。尚、４は雨水であり、排水孔１４の下端部まで雨水４が貯水された状態を示している。

図中２は吸放湿材料層であり、貯水容器１の上壁１１及び多数の貫通孔１２、１２・・に直接積層されており、貯水容器１及び吸放湿材料層２は土中に埋設され、吸放湿材料層２上に直接接触して土壌３が積層されている。

図２は本発明の土壌構造の異なる例を示す断面図である。図中１’は貯水容器であり、貯水容器１’の側壁１３’には排水孔１４’が形成され、排水孔１４’より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔１４’より上方は常に空気層１５’になるようになされている。尚、４’は雨水であり、排水孔１４’の下端部まで雨水４’が貯水された状態を示している。
貯水容器１’の排水孔１４’より上方の側壁１３’側方に管状体５が設置され、管状体５の上壁５１に多数の貫通孔５２、５２・・が形成されている。

図中２’は吸放湿材料層であり、管状体５の上壁５１及び多数の貫通孔５２、５２・・に直接積層されており、貯水容器１’、管状体５及び吸放湿材料層２’は土中に埋設され、吸放湿材料層２’上に直接接触して土壌３’が積層されている。

図３は貯水容器の１例を示す平面図である。図中１”は平面視正方形の貯水容器であり、貯水容器１”の上壁１１”には多数の貫通孔１２”、１２”・・が形成されている。又、貯水容器１”の各側壁１３”、１３”・・には、それぞれ５本の管状体５”、５”・・が側方に設置されている。又、各管状体５”、５”・・の上壁には多数の貫通孔５２”、５２”・・が形成されている。このように四方に管状体５”を形成することにより、１基の貯水容器で広い地域に水を供給することができる。

（実施例１）
貯水容器１として内径５６６ｍｍ、高さ８９０ｍｍの２００リットルドラム缶を使用した。ドラム缶の蓋に直径２０ｍｍの円形の貫通孔１２を一定間隔（中央部とその円周上）に１３箇所設けると共に、側壁の底壁より８００ｍｍの高さに直径１０ｍｍの円形の排水孔１３を設けた。

吸放湿材料として木炭の粗粉砕物を用い、木炭の粗粉砕物５ｋｇを麻袋に入れた。厚さは約５０ｍｍであった。地中に１．５ｍの穴を掘り、図１に示したように、上記ドラム缶（貯水容器１）を収納し、その上に木炭の粗粉砕物入りの麻袋（吸放湿材料層２）を積層し、更に、その上を土壌３で覆った。土壌３の厚さは約６５ｃｍであった。上記ドラム缶の上部には地上３ｍの高さに透明プラスチック製の屋根を設け雨がかからないようにすると共に周囲を排水溝で囲い、周囲から水が流れ込まないようにした。

上記ドラム缶上に３００ｍｍの降水量にあたる水を徐々に散布して土中に浸透させた後、半乾燥地で育成する植物としてナツメの苗を４本植え、７〜９月の３ヶ月間放置したところ４本とも枯れることなく成長していた。

（比較例１）
木炭の粗粉砕物入りの麻袋（吸放湿材料層２）を積層しない以外は実施例１で行なったと同様にしてナツメの苗を育成したところすべての苗が枯れてしまった。

（実施例２）
図２に示したように水平方向内断面が一辺２ｍの正方形で深さ１．５ｍのコンクリート槽（貯水容器１’）を、上面が土壌中１ｍｍの深さになるように形成した。コンクリート槽の側壁１３’には上面から１０ｃｍの位置に３本の塩化ビニル樹脂製パイプ（管状体５）を４０ｃｍ間隔に水平方向に設置した。パイプの内径は１０ｃｍ、外径は１２ｃｍ、長さは３ｍであり、コンクリート槽側から５０ｃｍの位置から５ｃｍ間隔に直径１０ｍｍの貫通孔５２を４個ずつ設けた。又、コンクリート槽の側壁１３’の底壁より１２０ｃｍの高さに直径１０ｍｍの円形の排水孔１４’を設けた。

パイプの間及びパイプの上に木炭の粗粉砕物を積層した。パイプより上の木炭の粗粉砕物層（吸放湿材料層２’）の厚さは３０ｍｍであり、その上を土壌３’で覆った。土壌３’の厚さは約１０７ｃｍであった。上記コンクリート槽及び木炭の粗粉砕物層の上部には地上３ｍの高さに透明プラスチック製の屋根を設け雨がかからないようにすると共に周囲を排水溝で囲い、周囲から水が流れ込まないようにした。

上記木炭の粗粉砕物層上に３００ｍｍの降水量にあたる水を徐々に散布して土中に浸透させた後、半乾燥地で育成する植物としてナツメの苗を４本植え、７〜９月の３ヶ月間放置したところ４本とも枯れることなく成長していた。

（比較例２）
木炭の粗粉砕層を積層しない以外は実施例２で行なったと同様にしてナツメの苗を育成したところすべての苗が枯れてしまった

本発明の土壌構造の１例を示す断面図である。 本発明の土壌構造の異なる例を示す断面図である。 貯水容器の１例を示す平面図である。

符号の説明

１ 貯水容器
１１ 上壁
１２ 貫通孔
１３ 側壁
１４ 排水孔
１５ 空気層
２ 吸放湿材料層
３ 土壌
４ 雨水
５ 管状体

Claims (2)

1. 上壁に多数の貫通孔が形成されると共に側壁に排水孔が形成され、排水孔より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔より上方が常に空気層になるようになされた貯水容器の上壁上に吸放湿材料層が積層され、該吸放湿材料層上に直接接触して土壌が積層されていることを特徴とする土壌構造。
2. 側壁に排水孔が形成され、排水孔より下方に水が貯留可能になされる共に排水孔より上方が常に空気層になるようになされた貯水容器の排水孔より上方の側壁又は上壁から側方に少なくとも１本の管状体が設置され、該管状体の上壁に多数の貫通孔が形成されており、該上壁上に吸放湿材料層が積層され、該吸放湿材料層上に直接接触して土壌が積層されていることを特徴とする土壌構造。

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