【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】海水灌漑を行い、耐塩性植物を植生して砂漠化を防止することに関する。

【０００２】

【従来の技術】乾燥地・半乾燥地では水不足により灌漑農業が行われているが、独特の自然条件により灌漑が原因で農地に塩分集積が生じ、耕作が不能となり砂漠化が促進される原因となっている。 現行の砂漠緑化における灌漑方式は点滴灌漑などの節水型灌漑が主流である。 一方、豊富にある海水を灌漑水に使用する海水灌漑の概念は古く、１９５０年代に報告されている。 しかし、海水を陸地に導入した際の塩類集積の促進が懸念され、サウジアラビア等でのみ一部試行されているのが現状である。

【０００３】深刻な塩害問題を抱えるアメリカも、アリゾナ大学などを中心に塩性植物（Halophyte）を用いた塩水栽培の研究を行っている。 塩性植物を用いた海水灌漑については、Halophyteを直接海水灌漑に利用する（G
lenn et al,1993）、１２０種類のHalophytesを海水灌漑条件で評価した（Aronson、1988）など６報告がある。

【０００４】塩水植物の利用可能性については、Tamali
x、Acasiaなどの樹木から飼料作物、油料作物まで、耐塩性植物が数多く報告されている（バイオテクノロジー協会報告１９９３、ＩＳＳＮ0729-0012）。 木本類では（ＩＳＢＮ 1 86320 07809）が参照される。 しかし、いずれも経験的に塩に強いと言われる植物をリストアップする範疇を超えるものではなく、海水耐性評価試験をもとにした植物分類を体系的に研究している事例はない。

【０００５】一方、耐塩性のメカニズムを明らかにしようとする生理研究、遺伝学的研究報告は多いが、海水レベルの濃度を対象にするには至っていない。 近年のバイオテクノロジーを用いた遺伝的解析、組み換え植物の研究報告も増加しているが、実際に耐塩性が長期的に機能したと言う報告はない。 ベタイングリシンという浸透圧調整物質の合成遺伝子をタバコやイネに導入した報告でも、わずか数日の結果であり、実用化に耐える機能向上は得られていないのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】海水灌漑を行い、塩分濃度を一定以下に抑制し、耐塩性植物を植生して砂漠化防止に資することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題について鋭意研究を行ったところ、灌漑水量の調節及び耐塩性植物の選択について有効な成果を得た。 すなわち、本発明は、（１）海水による灌漑を湛水状態で行うことを特徴とする灌漑方法、（２）海水による灌漑地に耐塩性植物を植生することを特徴とする（１）記載の灌漑方法に関する。

【０００８】ＣＯ ₂増加防止策として、植物の炭酸固定能力を使った二酸化炭素固定が効率的である。 植物の炭酸固定能力は森林で６ｔ／ha（イネ１ｔ／ha）と推定され、緑化面積に比例してＣＯ ₂削減率の向上が期待される。 一方、ＣＯ ₂増加に起因する地球温暖化現象は砂漠化を加速させ、地球規模での砂漠化は、毎年約６００万
haの規模で進行している。 現在地球上の三分の一は砂漠地帯で、植生がほとんどない。 この砂漠を緑化すると、
１〜６ｔ／haの二酸化炭素が固定され、同時に砂漠化防止技術にもなる。

【０００９】本発明は、豊富にある海水（あるいは塩水）を用いて緑化を行うことにより、二酸化炭素を削減するとともに、砂漠化を防止する技術の開発に関するものである。 本発明者等は、海水で土壌が常に湿った状態（近似的な水田、あるいは間断灌漑により土壌を湿った状態に保つ）に保つことにより、海水の塩分濃度が３％
以下の場合、土壌中塩分濃度を４％以下に抑止できることを見出した。

【００１０】土壌中塩分濃度は、主として蒸発散量で決定されるので供給水量を無限大にすれば、土壌中の塩分濃度は供給水濃度と同じになることが期待される。 一方、供給水をカットすれば土壌蒸発により土壌中塩分濃度は高まる。 本発明方法を用いることにより、リーチング（大量の灌漑水により塩分を洗い流すこと）効果が働き、現実的な供給水量で土壌中塩分濃度は４％以下となる。

【００１１】すなわち、湛水状態で海水灌漑を行えば、
供給水の塩分濃度と土壌中塩分濃度はほぼ同程度となる。 本発明において、「湛水状態」とは、水が常時湛えられる場合と、ある間隔で湛水と排水とを繰り返す場合（半湛水）の両方を含む。 降雨を考慮しない場合の長期的な塩分の収支式は、Scofieldの塩分収支式をもとに、
塩類集積防止項目を加えて次のように表される。

【００１２】Viw・Ciw＋Vgw・Cgw＋Sm＋Sf−Vdw・Cdw−
Sp−Sc−A＝ΔSsw ここで ΔSsw：圃場土壌溶液中塩類の増加量 Viw、Vgw、Vdw：灌漑水、地下水、排水の量（Vgwは地下水面から根群域へ上昇移動する水の量） Ciw、Cgw、Cdw：灌漑水、地下水、排水の塩類濃度 Sm：土壌の風化、塩類堆積物の溶解から土壌溶液へ入る塩類の量 Sf：農薬、肥料、改良剤、堆肥等から加わる可溶性塩類の量 Sp：灌漑後に土壌中へ沈積する灌漑中の可溶性塩類の量 Sc：作物の収穫によって土壌溶液中から取り除かれる塩類の量 A：塩類集積防止方法によって取り除かれる塩類の量 海水を用いて持続的に灌漑が可能となるためには、 ΔSsw≦０ となることが必要である。

【００１３】水収支は、次式で表される。 Viw＋Vgw＝Vdw＋ET ET；蒸発散量

【００１４】このScofieldの塩分収支式を用いてΔSsw
すなわち圃場土壌溶液中塩類の増加量を測定したところ、標準的灌漑水量（年平均約３０mm/day）に５０mm/d
ay増加させると約３.７％まで抑制することができることがわかった。 灌漑期間中の塩分濃度を４％以下に抑制するためには、３０mm/dayの灌漑水量の増加が必要で、
これは通常の２倍程度となり、この灌漑水量を２倍程度に増加することは、現実的な灌漑水量で対応できる。
（図１）

【００１５】海水以外の塩分濃度の薄い灌漑水が利用できれば、塩分濃度上昇を抑制するのに好都合である。 雨水と異なり比較的安定して供給の見込める河口付近の汽水域の海水を利用した場合の灌漑について検討してみた。 汽水の塩分濃度は場所により異なるが、実際的な値として２.０％程度である。 普通の海水と異なり水量に限度があるので、灌漑の一時期に利用することができる。 灌漑初期の段階で汽水を使用すると、図２に示す様に、初期の塩分濃度は一時的に減少するが、最終的には影響がなくなる結果となる。 そこで図３に示すように、
間断的に純海水の代わりに汽水を利用することにすると、最大４％程度に灌漑水の濃度を抑制することができる。

【００１６】時期的な汽水の水量、灌漑水量により、その具体的方法は異なってくるが、一時的にせよ海水のみの灌漑の補助手段として汽水を利用することは有効な方法であることがわかった。 また、海水には窒素及びリンが不足しているが、汽水に含まれている生活排水の中の窒素及びリンにより補填されることにより、灌漑地に植生される植物に対して施肥する必要がなくなるという効果も奏することができる。 本発明において、「海水」とは、「汽水」及び「塩水」を含むものとする。

【００１７】次に本発明の灌漑方法を適用するには、４
％以下の濃度で生存可能な緑化資材（植物）が必要である。 緑化資材として、耐塩性を持つ植物の評価試験を行った結果、約２５種の植物が海水で３〜６ヶ月、あるものは２〜３年の期間生存することを見出した。

【００１８】耐塩性植物としては、Phoenix dacylifer
a、Crinum asiaticum、Ophiopogonjaponicus、Juncus s
p.Iran、Festuca arundinacea、Zoysia marcrostachya、
Zoysia tenuifolia、Zoysia matrella、Cynodon dactyl
on、Spartina alterniflora、Spartina patens、Sporob
olus virginus、Paspalum sp.Hawai、 Fimbristyliss
p.、Chenopodium album、Chenopodium stenophyllum、C
henopodium acuminatum、Atriplex patula、Atriplex g
melinii、Atriplex subcordata、Suaeda maritima、Sal
icornia bigelovii、 Lampranthus sp. Sesuvium sp. Se
suvium portulacastrum、Portulaca pilosa、Limonium
wrightii、Tamalix sp.Sedum sp.Acacia amplicepus、A
cacia bivenosa、Rhizophora sp. Conocarpus sp. Cocc
olba unifera、Avicennia germinans、Aviceria marin
a、Cnidium japonicum、Hedyotis biflora、 Eucalyptus
camal、 Bruguiera nucronata、 Kandelia candel、 Mala
lenca leucadendra、 Salvadra persica、 Casuarina cun
ning hamiana、 Casuarina gluaca、 Casuarina equiseti
folia、 Casuarina obesaまたはIxeris stoloniferaのいずれかが有効であることがわかった。

【００１９】これらは、ユリ目、カヤツリグサ目、イネ目、ナデシコ目、イソマツ目、スミレ目、マンサク目、
セリ目、アカネ目及びキク目の１０目に分布している。
この他、乾燥地における農業では、灌漑と同時に土壌水分、地下水位調節のための排水管理も不可欠であり、排水路、暗渠を整備し、地下水位を限界深以下に下げる工夫が必要となる。 地下水位の深さは、土壌の成層状態などによって異なるが、砂質土壌では１.２〜１.５m、粘土質土壌では１.５〜２.０mの深さが一つの目安とされている。 すなわち、特別な手法によらず、塩分濃度を抑制するための制御可能項目としては、蒸発散量、減水深、灌漑水量及び作物の吸収による塩分除去量等が挙げられる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

【００２１】

【実施例１】 ライシメータを使用した海水灌漑実験 １）模擬砂漠圃場 図４に示すようにライシメータ（水収支の測定できる土槽）を造成した。 平面形状１.７m×１.７m、深さ５０cm
の大きさで、貯水できるようにビニールで防水し、下隅部には排水口を設けバルブを設置した。 ２）土壌 砂漠土壌を模擬するために、千葉県市原市産の山砂を充填した。 物性を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】３）方法 （１）湛水 東京湾の海水を灌漑水として用い、常時湛水するようにして排水量を設定し、圃場の塩分濃度の変化を測定した。 排水は、純排水量と減水深を合わせて、一日あたり２０mmとした。

【００２４】（２）半湛水 東京湾の海水により湛水状態まで灌水し、排水口を開けて排水し、水位が土壌表面から下１０cmになるように設定した。 その後３〜４日かけて自然排水した。 これを１
サイクルとして繰り返しおこなった。 上記実験の結果、
ビニール温室内の気温・湿度の変化を図５に示す。 測定時刻は毎日午前１０時とした。 天候の変化により値の変動は見られたが、平均気温はほぼ４０℃前後となり、砂漠の日中の気温に近い状態となった。 図６は湛水灌漑を行った場合の圃場内塩分濃度の変化を示す。

【００２５】灌漑を行うに従って、塩分濃度は海水塩分濃度の３％から次第に上昇し、４ヶ月後には約４％になったが、４％にほぼ収束していく傾向が見られる。 図７
は半湛水条件による灌漑の場合の圃場内塩分濃度の変化を示す。 栽培植物を植えていたため、初期は真水を使用し、塩分濃度は０％であったが、海水使用後は次第に上昇し、４ヶ月後には４％を越えた。 以上の仮定でサウジアラビアの蒸発散量を算定した場合の結果を、図８に示す。 これからわかるように、蒸発散量が全体的に増加しているため、圃場塩分濃度も全体として上昇し、７％を越えることもあるが、灌漑水量を国内の場合より３０mm
/day程度以上増加すれば、灌漑期間の終了時期にはほぼ国内の水準にもどり、持続的に灌漑が可能なことが示唆されている。

【００２６】

【実施例２】数ヶ月以上にわたる中長期的な圃場塩分濃度の管理目標レベルを設定するため、耐塩性植物を用いて、塩分濃度と植物の耐塩性の関係についての海水灌漑実験を行った。 選択された耐塩性のある栽培植物は、図９に示すとおりである。

【００２７】栽培圃場は、ビニール温室内にあるライシメータ（図４）を使用し、砂土壌に植物を生育させた。
栽培植物を植えてから約１ヶ月、活着させるために水道水により、湛水させずに成育させた。 活着後、１.塩分濃度３％の海水により湛水状態まで灌水し、２.排水口を開けて排水し、水位が土壌表面から下１０cmになるように設定した。 ３.その後３〜４日で自然排水させた。
これを１サイクルとして繰り返し行った。

【００２８】試験結果を図10に示す。 樹木は塩分濃度２
％を越えると枯れる傾向にあり、ＴＡＭＡＬＩＸを除くと海水の塩分濃度３％に耐えることは難しい。 単子葉類は、特にギョウギシバ系ではダメージを受けても、４％
程度の塩分濃度に耐えて約半年以上生存することがわかった。 双子葉類では、シロザが強く、４％濃度に耐えることがわかったが、他の種類は樹木と同様２％を越えると枯れる傾向にある。 多肉植物のタイトゴメは、４％でも生存することがわかった。 従って、植物の側から塩分濃度を考慮すると、圃場における目標とすべき管理塩分濃度値としては、４％と設定しても現存する耐塩性植物の現状から見て現実的な値である。

【００２９】

【実施例３】実施例１と同じ条件で、海水灌漑による雑草（栽培目的以外の植物）除去効果を試験してみたところ、図11のような結果を得た。 すなわち、海水灌漑することによって、除草剤を使用せずに多くの雑草が３ヶ月以内に枯死することが分かった。

【００３０】

【発明の効果】海水灌漑技術と海水で生存できる植物とを組み合わせることにより、真水の少ない地域（砂漠）
を緑化することができ、緑化植物の炭酸固定により二酸化炭素の削減が期待でき、地域温暖化現象の緩和に寄与できる。 また、除草剤を使用せずに雑草を除去できる効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】灌漑水量と圃場塩分濃度との関係を示す図。

【図２】初期に汽水を利用した場合の圃場塩分濃度の変化を示す図。

【図３】間断的な汽水の利用による灌漑を示す図。

【図４】ライシメータ断面図と湛水灌漑を示す図。

【図５】温室内の気温と湿度の変化を示す図。

【図６】湛水において圃場塩分濃度の変化を示す図。

【図７】半湛水において圃場塩分濃度の変化を示す図。

【図８】カフジにおける圃場塩分濃度の変化を示す図。

【図９】選択された耐塩性のある栽培植物の一覧を示す図。

【図１０】中・長期海水耐性試験結果を示す図。

【図１１】海水除草効果を示す図。

【図１２】海水除草効果を示す図。 図１１の続き。

【図１３】海水除草効果を示す図。 図１２の続き。

【図１４】海水除草効果を示す図。 図１３の続き。

フロントページの続き (72)発明者 吉田 光毅 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 秋吉 美穂 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 Ｆターム(参考） 2B022 AA01 AB02 AB20 DA19