空中播種
空中播種ヘリコプター
ヒューズ500ヘリコプターからの空中播種

空中播種とは、ドローン、飛行機、ヘリコプターなどの空中機械装置を用いて種子を散布し、播種する技術です。植林を目的とする場合は、空中植林と呼ばれます。

空中播種は、播種の散布方法であると考えられています。[ 1 ]これは、火災後に植生被覆が必要な広大な土地にさまざまなイネ科植物やマメ科植物を散布するためによく使用されます。 [ 2 ]大規模な山火事は、広範囲の植物を破壊し、浸食の危険をもたらす可能性があります。[ 2 ]空中播種は、浸食の危険を迅速かつ効果的に軽減し、侵入植物種の成長を抑制する可能性があります。空中播種は、地形が非常に岩だらけであるか、標高が高いか、またはその他の理由でアクセスできない場合に、他の播種方法の代替手段となります。 [ 3 ]直接散布の問題には、発芽、害虫、げっ歯類または他の野生動物による種子の捕食などがあります。苗床から圃場に苗を移植する方が、より効果的な播種技術です。空中播種は収量が少なく、同じ結果を得るにはドリル播種よりも25%～50%多くの種子が必要です。[ 4 ]

空中播種は被覆作物の栽培にもしばしば用いられます。この方法でよく播種される植物には、ペレニアルライ麦（ティモシー、レッドフェスク、レッドトップ、ブルーグラス）、スーダングラス、大豆、ソバ、ヘアリーベッチ、トウモロコシ、シリアルライ麦、冬小麦、オート麦、マンモスクローバーまたはミディアムレッドクローバー、スイートクローバー、バーシームクローバー、クリムゾンクローバー（ティモシー）などがあります。[ 4 ]

歴史

全米農業航空協会によると、アメリカにおける空中播種は1921年のオハイオ州で始まった。アメリカ陸軍パイロットのジョン・A・マクレディ中尉は改造されたカーティスJN-6を使用して、キササゲの幼虫を殺すためにヒ素をキササゲの木に散布した。[ 5 ]この初期の農薬散布が空中播種につながった。

空中植林（空中播種の一種で、特に何らかの災害後の森林再生を目的とした手法）は、1930年代初頭から行われていました。ホノルルでは、森林火災により従来の方法ではアクセスが困難になった山岳地帯に、飛行機を使って播種が行われました。[ 6 ]これらの実験は、種子の散布が不十分だったため、ほとんど成功しませんでした。種子は土壌に浸透するのに十分な運動エネルギーを得ることができず、結果として大量の捕食を受けてしまいました。その結果、ハワイではネズミの大量発生が引き起こされました。[ 7 ] [ 8 ]

1946年までに、オレゴン州では空中播種によって500エーカー以上のダグラスファー、ポートオーフォードシーダー、そして火災で焼失した100エーカーの草地やその他の樹木に播種が行われました。1947年には、クラウン・ゼラーバック社がオレゴン州で1000エーカー以上の土地に播種を行いました。[ 9 ]

第二次世界大戦で余剰となった航空機は、当初は空中播種に使用され、オープンコックピットのステアマン複葉機が頻繁に使用されました。多くの退役軍人がこれらの航空機の操縦訓練を受けていたため、多くの人々が航空関連事業を展開するようになりました。今日では、専門家はターボプロップエンジンを搭載した航空機を使用し、より高い精度を得るためにGPSによる航法を行っています。[ 9 ]

シードボールの使用

シードボールの袋

1987年、リン・ギャリソンはハイチ空中植林プロジェクト（HARP）の創設を提案しました。これは、特別に改造された航空機から数トンもの種子を散布するというものです。種子は吸収材で包まれ、このコーティングには肥料、殺虫剤／動物忌避剤、そしておそらく少量の野菜の種子も含まれていました。ハイチは雨期が二峰性 で、春と秋に降雨があります。種子は散布の数日前に湿らせて発芽を促すことができたかもしれません。しかし、このプロジェクトは実現しませんでした。

2016年にはケニアで空中播種にシードボールが試験的に使用された。[ 10 ] [ 11 ]これは標準的な空中播種の収量を向上させる試みであった。ケニアでは、単純な種子ではなくシードボールを使用して空中植林を行うことで、望ましい結果が得られたようだ。[ 12 ] Seedballs Kenya（Chardust LtdとCookwell Jikosの共同事業）は、2021年11月時点で1600万個以上のシードボールを販売し、配布を監督してきた。[ 13 ]しかし、これらのシードボールの大部分は空中播種ではなく従来の方法で配置されている可能性があり、空中播種によるシードボールの使用の利点を裏付ける公開データはない。

種子爆弾投下の最近の試みは、2019年に設立されたドローンシード社によって行われた。同社は、動物が種子を食べるのを阻止し、同じ爆弾に異なる種子を混ぜることで植林活動の収穫量を最大化できる独自の種子爆弾を開発したと主張している。[14] 同社は災害救援に重点を置いているため、「苗木供給業者は大規模な山火事、特に繰り返し発生する火災の後、森林再生を行う能力が不足している」ため、苗木を投下する手法は効果的ではないと考えている。[ 14 ]

苗木

1990年代後半のプロジェクトでは、種子の代わりに苗木を落とす計画がありました。[ 15 ]苗木は丈夫で生分解性の容器に入れられ、発射体のように高速で地面を突き刺します。これにより、単純な空中播種や種子爆撃に比べて、より高い収穫量が保証される可能性があります。このプロジェクトは、パイロットのジャック・ウォルターズ氏のアイデアに基づき、 1999年にマサチューセッツ州ニュートンのAerial Reforestation Inc.という会社によって開発されました。 [ 16 ]同社は、従来、戦場で地雷を敷設するために使用されてきた軍用輸送機C-130を使用する計画でした。[ 15 ] 2019年現在、同社はもはや操業していないようです。[ 17 ]他の研究者たちは、これらの「空中苗木ダーツ」の可能性を研究し続けており、空気力学を改善することで土壌への浸透性を高め、植林の収穫量を増やすことを目指しています。[ 7 ]他の植林方法と比較した正確なパフォーマンスを評価するには、さらなる研究が必要です。

利点

空中播種にはいくつかの利点がある。[ 18 ]

  • 最短時間で広いエリアを最も効率的にカバーします。
  • これにより、航空機以外では到達が困難な土地や、地盤条件が湿りすぎている土地など、従来の方法では播種が不可能な地域への播種が容易になります。
  • 既存の作物が既に植えられている場合でも使用できます。収穫期と生育期の終わりの間にわずかな期間しかない地域に住んでいる場合、これは重要です。収穫後に被覆作物を播種すると、低温や湿気の影響で苗の生育が悪くなる可能性があるためです。

土壌条件

土壌水分は、空中播種の成功に大きな役割を果たします。種子の発芽と定着に十分な土壌水分を得るには、土壌表面0.5～1インチ（約1.3～2.5cm）が湿っている必要があります。これらの条件は、播種時または播種後10日以内に満たされるべきです。必要な土壌水分がこれらの時期に存在しない場合、種子は昆虫やその他の動物の捕食対象になる可能性があります。土壌水分に加えて、表層の状態も空中播種と種子の定着の成功に重要な役割を果たします。[ 18 ]

土壌表層の状態は、湿潤で砕けやすい状態が理想的です。ひび割れや残渣物で覆われた、緩く粗い表層も種子の発芽に非常に適しており、このような条件では種子が湿った土壌と最もよく接触し、同時に十分に地中に定着します。土壌表層の状態に加えて、空中播種の時期と播種量も重要な要素です。[ 18 ]

タイミングと播種量

カバークロップを空中播種する場合は、播種するカバークロップよりも少なくとも7～10日前に播種する必要があります。これは、空中播種法は播種法よりも成長が遅いためです。ほとんどの植物の播種率は、播種などの従来の方法と比較して、空中播種では25～50%高くなります。他の方法と同等の収量を確保するには、このような高い播種率が必要です。これは主に、空中播種では種子が土壌表面に長く留まることが多く、鳥、昆虫、その他の動物による捕食を受けやすくなるためです。[ 18 ]

ヘリコプター対飛行機

空中播種にどのタイプの航空機が適しているかについては、多くの議論がなされてきました。既に株が立っている圃場に播種する場合は、ヘリコプターが最適であることを示す証拠がいくつかあります。これは、ヘリコプターの羽根から出る風が、既に株が立っている作物の葉を揺らして開くためです。これにより、より多くの種子が下の土壌に到達できます。ヘリコプターのもう一つの利点は、機動性が高く、不規則な形状の圃場にも対応できることです。一方、飛行機はそのような圃場では苦労します。飛行機の本当の利点は、ヘリコプターよりも速く、はるかに重い荷物を運ぶことができることです。これにより、飛行機は作業をはるかに早く終えることができ、空中で費やす費用を削減できます。[ 18 ]

展開方法

被覆作物としての使用に関しては、USDAは種子を球状にコーティングせずに直接散布することを推奨している。[ 4 ]

森林再生

農薬散布機から種子球を投下する方法は最も一般的な方法で、ケニアのファームランド・アビエーション社（この分野で活動する数少ない企業の一つ）が実践しています。同社は、1時間あたり最大6トンの樹木の種子を数万エーカーの土地に散布できると主張しています。

2017年まで、ドローンは空中播種に使用されていませんでした。低価格の無人航空機は積載量が少なく、航続距離も限られていたため、ほとんどの空中播種用途には適していませんでした。しかし、 Parrot SAとBioCarbon Engineeringが開発したドローンがこの問題を解決しました。このドローンは1日あたり10万個のポッドを投下することができます。[ 19 ] [ 20 ]

パラグライダーによる散布はケニアで試験されており、種子散布速度は大型航空機による散布よりはるかに遅くなる可能性があるものの、低コスト、低速、低高度のため、高い森林再生率が期待できる。

実現可能性と弱点

収量が少ないにもかかわらず、空中播種への関心は近年高まっており、植林と地球温暖化対策のための迅速なシステムを模索しています。飛行機やヘリコプターを使用する利点は、大規模な植林では現実的ではない遠隔地など、広範囲に迅速に播種できることです。

したがって、空中播種は、遠隔地、起伏の多い地形、アクセスの困難さ、あるいは人口の少なさなどにより苗木の植栽が困難な場所に最適です。ヘリコプターや航空機は、急斜面や遠隔地の流域、孤立した乾燥地帯に容易に種子を散布できるため、「保安林」に特に適しています。また、熟練労働者、監督者、そして森林再生のための資金が不足している地域にも適しているようです。空中播種は、飼料、食用、蜂蜜用の樹木作物、そして燃料、柱、製材、木炭、パルプ用の木材の生産量増加に貢献する可能性があります。

シードボールと空中植林は、環境条件に非常に敏感です。場所の準備が必要な場合や、季節が合わない場合など、種子散布が現実的でない場合もあります。種子がうまく発芽するには、既存の植生や未分解の有機物ではなく、鉱物質土壌に直接落ちる必要があります。有機物が厚く堆積している場合は、通常、焼却、畝立て、またはディスク耕が必要です。伐採後に残る土壌の撹乱で十分な場合が多いです。起伏の多い地形では散布播種が適していますが、最良の条件であっても収量は通常低くなります。

場所によっては、土壌の準備が必要になる場合があります。種子の迅速な発芽と苗の生存という生物学的要件を満たすため、準備と播種作業は綿密に調整する必要があります。乾燥した場所では、種子に届く降雨量を最適化するために、特別な畝立てやディスク耕が必要となる場合があります。過度に湿った場所では、畝立てや排水が必要となる場合があります。

種子が適切な播種床を見つけられる限り、圃場の傾斜度は重要ではありません。急峻な流域、侵食された山腹、裸地の丘陵斜面、植生がまばらな土手などは、空中播種に適している場合が多いです（ただし、急峻な斜面であっても滑らかで裸地の土壌では、雨によって種子が容易に流されてしまい、播種がうまくいかない場合があります）。

乾燥地帯とサバンナ地帯（例えば、年間降水量が800mm未満の地域）は、森林再生が最も必要とされています。これらの地域では、原則として空中播種が非常に大きな可能性を秘めています。これらの地域には、樹木がまばらで、私有地に限定されていない、航空機でアクセス可能な、未利用または十分に活用されていない広大な土地が含まれます。これらの地域に生息する在来樹木（アカシア属などの樹種）は、一般的に厳しい野外条件下での生存によく適応しています。これらの樹種は木材用というよりは、薪、飼料、果樹、ゴム、土壌浸食防止などの用途に利用されています。

あらゆる再植林方法の前提条件として、選定された樹種は、その地域の気温、生育期間の長さ、降雨量、湿度、日長、その他の環境特性に適応していなければなりません。理想的には、空中播種を行う前に、試験区を設け、選定された場所で発芽・生育する可能性が最も高い樹種を試験することが望ましいでしょう。ある樹種が適切な特性を備えている場合でも、その場所に最も適した樹種を見つけるために、異なる産地の種子を試験することが賢明です。

特定の種が空中播種に適しているかどうかを左右する特性としては、次のようなものがあります。

  • 種子の大きさ
  • 種子の入手可能性
  • 種子が土壌表面で発芽する能力
  • 発芽と苗の成長速度
  • 極端な温度や長期間の乾燥に耐える能力（オーソドックスシード）
  • 土壌条件に耐える能力
  • 光耐性
  • 大量に保管した場合の種子の安定性
  • 機械播種装置による種子の取り扱いの適合性、
  • 発芽後の期間に悪天候に耐えられるように、苗木が深い主根を発達させる速度。

食味の良い種子を持つ種は、ペレット状にしないと発芽する前に野生動物に食べられてしまうため、成功の見込みは低い。また、小さな種子や軽量で殻の多い種子は風に飛ばされやすいため、散布時に狙いを定めるのが難しくなる。しかし、小さな種子は隙間に落ち、土に覆われやすいため、生存率が高まる。空中播種は、開けた場所で急速に発芽し、裸地や撹乱地での生育に適応し、直射日光下でもよく育つ「パイオニア」種で最も効果的である可能性がある。

参照

参考文献

  1. ^ 「Jeffers, DL, & Beuerlein, J. (2001). 小麦の播種における空中散布およびその他の散布方法」(PDF) . osu.edu. 2003年8月3日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2012年3月8日閲覧。
  2. ^ a b「米国内務省、米国魚類野生生物局（nd）。空中播種」 fws.gov。2012年8月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年3月8日閲覧。
  3. ^ 「米国内務省、土地管理局」 blm.gov。2013年11月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月8日閲覧。
  4. ^ a b c米国農務省、カバー作物の空中播種（PDF） 、 2019年8月28日閲覧
  5. ^ 「農業航空の歴史」 . agaviation.org. 2012年3月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月8日閲覧。
  6. ^ Horton, Jennifer (2008年7月22日). 「軍事戦略は地球温暖化との戦いに勝利できるか？」 howstuffworks.com . 2012年3月8日閲覧。
  7. ^ a bスチュワート、ジャック（2016年4月13日）、空中ダーツによる森林再生に関する講義、グラスゴー大学2016年、2021年12月13日時点のオリジナルよりアーカイブ、2019年8月28日閲覧。
  8. ^ Chimera, Charles (2009-11-18), Could poor seed dispersal contribute to predationby introduced rodents in a Hawaiian dry forest? (PDF) , archived from the original (PDF) on 2019-08-28 , retrieved 2019-08-28
  9. ^ a b Westveld, Marinus. 「飛行機による植林：森林再生の新たな試み」 fao.org . 2012年3月8日閲覧。
  10. ^ Cookswell Jikos (2016-08-07), Dryland aerial forest healing using biochar seedballskenya.com (Seedballskenya.com) - Kenya Aug 2106 , 2021-12-13にオリジナルからアーカイブ、 2018-03-25に取得
  11. ^ 「東アフリカにおける景観林の再生のための空中植樹」。実験アフリカ林業部。2016年6月13日。2018年9月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年8月28日閲覧。
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  13. ^ Kinyanjui, Teddy, Throw and Grow Seedballs Kenya、2019年8月28日時点のオリジナルよりアーカイブ、 2019年8月28日閲覧。
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  17. ^ 「空中植林の浮き沈み」 2016年5月19日。 2019年8月28日閲覧。
  18. ^ a b c d e「米国農務省天然資源保全局」 usda.gov ( FTP ) . 2012年3月8日閲覧。（ドキュメントを表示するには、ヘルプ:FTPを参照してください）
  19. ^ストーン、エリン（2017年11月28日）「ドローンが森林破壊と闘うため、空から木の種を散布」ナショナルジオグラフィック。 2019年11月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  20. ^ Caughill, Patrick (2017年6月27日). 「新型ドローンが1日10万本の木を植えるという野心的なミッションを計画」Futurism .
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