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ニュースリリース|2012

2012年04月23日

二酸化窒素、ホルムアルデヒド、二酸化炭素に加え、『サンパチェンス』の新たな浄化能力を発見 
『サンパチェンス』の高い水質浄化能力を実証
水中に溶けた窒素やリンの除去速度と体内含有率で高い数値を示す

株式会社サカタのタネ(代表取締役社長:坂田宏、所在地:横浜市都筑区)が開発したインパチェンス属の種間雑種『サンパチェンス』が、水中に溶けた窒素やリンといった栄養塩類の高い浄化能力を発揮することが、岡山大学環境理工学部の沖陽子教授との共同研究の結果、実証されました。水中に栄養塩類が増え富栄養化になると、植物プランクトンが増殖しアオコ※1や赤潮などが発生します。その結果、水中の溶存酸素が減少し、魚介類に影響を与えます。現在、湖沼や内湾では、生活排水などの人為的な要因で、急速に富栄養化が進んでいることが問題になっています。『サンパチェンス』は、二酸化窒素(NO2)やホルムアルデヒド(HCHO)の浄化能力、それに二酸化炭素(CO2)の吸収能力が従来の花き園芸植物よりも高いことがわかっています※2。今回の研究で『サンパチェンス』は、窒素やリンの除去速度において、水質浄化能力が高いことで知られているヨシ※3と同等の数値を示すとともに、窒素やリンの体内含有率はヨシを上回る結果となりました。また『サンパチェンス』はヨシやホテイアオイ※4といった従来の水質浄化植物とは異なり、春から秋まで長期間にわたって美しい花を楽しめるなど景観面にも優れることも大きな特長です。サカタのタネと岡山大学では、『サンパチェンス』を全国各地の水質浄化に利用できるよう引き続き研究を行い、水辺栽培の方法を確立していきます。また、水辺に植栽した『サンパチェンス』に含まれる窒素やリンを、緑肥や堆肥などの有機質肥料として再利用する方法も検討していきます。

 
 

写真は、岡山市南区の排水路で行った『サンパチェンス』の実地試験の様子

 ※1 アオコ:
池や湖沼などに植物プランクトン(主にラン藻)が大量に増殖し、水面に緑色の粉をまいたような状態になること。

※2 :
浦野豊氏(東京大学博士・農学)との共同研究の結果による。なお、実験結果から『サンパチェンス』のCO2吸収能力は、ほかの花き園芸植物よりも高いことが判明しているが、地球温暖化という現象は、CO2のみならず複数の要因が関わる地球レベルの極めて大きい事象である。したがって、『サンパチェンス』のCO2吸収能力だけをもって、それが温暖化対策につながるというものではない。

※3 ヨシ:
日本は古くは「豊葦原(とよあしはら)の国」と言われ、水辺には豊かなヨシ原が広がっていたとされる。ヨシは古くからなじみの深いイネ科の大型植物だが、現在、ヨシ群落がもつ機能として、水を浄化すること、生物の住みかとなること、土壌の流亡を防ぐことなどが再認識されている。

※4 ホテイアオイ:
水質浄化能力が最も高い植物として評価されているが、環境省の要注意外来生物の一つとして指定されているため、行政機関などでは慎重に取り扱われている。

■『サンパチェンス』の水質浄化能力に関する研究結果の概要 

1.研究着手の経緯
『サンパチェンス』のもつ生育の旺盛さと、これまでにわかっている二酸化窒素(NO2)
やホルムアルデヒド(HCHO)の浄化能力、それに二酸化炭素(CO2)の吸収能力の高さに着目し、水中の窒素やリンといった栄養塩類を除去する能力も高いのではないかという仮説を立てました。そこで、岡山大学 環境理工学部 植生管理学研究室の沖陽子教授に水質浄化能力の実証実験を委託し、2008年6月から同大学構内で研究を開始しました。

2.研究内容

研究1 水中に溶けた窒素やリンの除去能力について
=『サンパチェンス』はわずか1週間で、水中に溶けた栄養塩類がほぼ0(ゼロ)に

 


図1 1週間あたりのアンモニア窒素、硝酸態窒素、無機態リンの経時的濃度変化

『サンパチェンス  コロナ』『同 斑入りサーモン』の2品種を使って、2010年6月28日から8月11日までの44日間、エアレーション装置※5を設置した鉢で試験を行いました。
実験では、植え付けから1週間ごとに培養液を交換し、元の栄養塩濃度に戻すという作業を繰り返しました。図1は、植物が設定条件に慣れた4週目のころの値です。実験の結果『サンパチェンス  コロナ』『同 斑入りサーモン』を植栽した鉢は、ともにアンモニア態窒素、硝酸態窒素、無機態リンがわずか1週間でほぼゼロの数値を示しました。測定の方法は、培養液交換の前後に採水を行い、アンモニア態窒素はインドフェノール青法※6、硝酸態窒素はイオンクロマトグラフ法※7、無機態リンはアスコルビン酸変法※8によるものです。
なお、『サンパチェンス』の無植栽区で硝酸態窒素の数値が増加しているのは、硝化作用によりアンモニア態窒素が硝酸態窒素になり、それを除去するものがなかったので初期の濃度より増加したものです。逆に無植栽区でもアンモニア態窒素が減少したのは、硝酸態窒素へ還元されたためです。

※5 エアレーション装置:
魚を飼育する際などに設定する酸素供給装置。今回の実験では、鉢底面にエアーストーンを設置し、8:00~12:00、14:00~18:00にエアレーションを行った。酸素量は、6.3~7.4mgO/Lを維持した。*O/Lは1リットル中の水中の溶存酸素量の単位。

※6 インドフェノール青法:
アンモニア態窒素は主としてタンパク質や有機窒素化合物が分解する過程で生産されるもので、近い時点での人間活動による汚染の指標となる。次亜塩素酸塩の存在でアンモニウムイオンがフェノールと反応すると、青色のインドフェノール化合物を生成する。その吸光度を吸光光度計により求めて定量する分析法である。

※7 イオンクロマトグラフ法:
希薄電解質溶液を移動相として、イオン交換体などを固定相とした分離カラム内で、試料溶液のイオン性成分を分離・溶離させ、電気伝導度検出器などの検出器で検出する、無機イオンの分離・定量手法。亜硝酸態および硝酸態イオンを測定する。

※8 アスコルビン酸変法:
リン酸態リン(PO4-P)の測定法で、リン酸イオンは酸性溶液中でモリブデン酸と反応して黄色の錯体を形成する。これをアスコルビン酸で還元して青色で発色させ吸光光度計により定量するもので、再現性がよく安定した測定法である。

研究2 1日あたりの窒素とリンの除去速度について
=『サンパチェンス』の窒素およびリンの除去速度は、水質浄化能力に優れるヨシと同等

表1 1日あたりの窒素とリンの除去速度
 

 


この実験では『サンパチェンスⓇ コロナ』と『同 斑入りサーモン』を使用しました。そして水質浄化能力が高いことが知られているヨシとホテイアオイの種々の条件下の試験結果と比較しました。除去速度は、初期設定の濃度(窒素・リン負荷量※9)から1週間後の液交換前の窒素およびリンの濃度を差し引いて計算しています。その場合、『サンパチェンス』無植栽区の値を引いて計算することにより、それを植物体の寄与と見なしています。

実験の結果『サンパチェンス』は、ヨシと同等の除去速度となりました。なお、ヨシの数値の幅が広いのは、試験例が多いためです。

※9 窒素・リン負荷量:
水中に投入する窒素・リンの総量をいい、負荷量=水質×水量によって算出。

研究3 窒素とリンの体内含有率について
=『サンパチェンス』の窒素とリンの体内含有率はヨシを上回る



図2 窒素とリンの体内含有率

この実験では、植物体(乾物)を粉末にして濃硫酸で分解し、窒素はガンニング氏変法※10、リンはアスコルビン酸変法で体内含有率を測定しました。その結果『サンパチェンス』の窒素とリンの体内含有率はともにヨシの数値を上回りました。

研究2のとおり『サンパチェンス』の窒素やリンの除去速度はヨシとほぼ同等なのに対し、研究3の窒素やリンの体内含有率ではヨシを上回っているのは、植物種によって体内含有率はある程度決まっているためです。大型抽水植物※11であるヨシは、比較的低い体内含有率を示します。植物における蓄積量(吸収量)は生物量と体内含有率の掛け算で決まります。ヨシはバイオマス※12生産量が多いので、体内含有率が低くても除去速度は速くなります。

なお、研究2と3の結果でいずれも高い数値を示したホテイアオイは、環境省の外来生物法によると要注意外来生物に指定されています。これは、ホテイアオイが水面を覆いつくして、在来の水生植物の生存を脅かす危険性があることなどによるものです。特定外来生物ではないので、栽培、運搬、輸入などが禁止されているものではありませんが、行政機関などはホテイアオイの利用に慎重な姿勢を示しているのが現状です。

※10 ガンニング氏変法:
植物体内の全窒素濃度を測定する方法としてはケルダール法がある。植物体内に硝酸が含まれる全窒素含有量を測定するには、ケルダール法の変法であるサリチル酸-硫酸法を用いて植物試料を分解する。

※11 抽水植物:
湖沼や池の水深0.5~1.2mの浅い場所にはえる水草(すいそう)。根は水底の土壌中にあり,茎や葉の一部または大部分が空中にのびる。

※12 バイオマス:
特定地域に生息する生物の総量。訳語は生物量。

■『サンパチェンス』がもつ水質浄化能力についての考察と課題 

窒素やリンをはじめとした栄養塩類は、植物体を形成し、自身を増殖するために必要な物質です。しかし、水中で窒素やリンが多くなりすぎ、水の富栄養化が進むとアオコなどの植物プランクトンが大発生したり、侵略的な外来水生雑草が異常繁茂したりします。その結果、水中の溶存酸素が減少し、魚介類などに深刻な影響を与えます。つまり、窒素やリンが多く含まれている富栄養化の進んだ水中から、植物がそれらを吸収・除去することは、自然の摂理に即した環境に優しい浄化方法といえます。

『サンパチェンス』は春から秋まで開花期が長く、株が大きくなるためバイオマス量が確保されます。そのため、栄養塩類の除去速度は速くなり、体内含有率は高くなります。また『サンパチェンス』は、気孔が大きくその数が多いため、蒸発散量が多い植物です。そのことが水中の栄養塩類を吸収する力となっていることも確認しました。

これまでにも岡山大学では、岡山市南区藤田にある用排水路において雑草を利用した浄化実験を実施してきました。地域の方からは、浄化能力が高いだけではなく、花が美しい植物を使用することが期待されていました。そこで今回、同大学内での実験のほか、2010年、2011年に用排水路でも『サンパチェンス』を植栽したところ、地域の方からは「水がきれいになるだけではなく、見た目にも楽しめる」「水質がよくなるなら、今後もサンパチェンスを植栽してほしい」などの声があがっています。『サンパチェンス』はヨシやホテイアオイといった従来の水質浄化植物とは異なり、春から秋まで長期間にわたって美しい花を楽しめることも大きな特長です。景観植物としての要素が高い『サンパチェンス』が全国の湖沼で植栽されるようになれば、大変有意義なことです。

一般的に陸生植物を水辺で栽培する場合、土中根を直接水につけないことが絶対条件になります。これは、土中根を水につけると窒息状態になり腐ってしまうためです。土で植物を栽培した場合、根毛の表面から土中の水分や栄養分を吸収し、根毛帯より先端の部分で盛んに呼吸をします。ところが、これを水につけると水分や栄養分は吸収できる反面、呼吸ができなくなり、植物は窒息してしまいます。一方で水中根には根毛による吸収面積の増加の必要はなく、さらに根の内部に通気組織が発達するため、地上部の空気を根に送り植物は生育することができます。『サンパチェンス』にも同様のことがいえるため、岡山大学では、まず水中根を発達させるためにコンテナの下から3分の1に赤玉土を入れ、その部分を水中にひたしてから実験を行いました。この場合、コンテナ上部の土中根に浸水しないようにするため、コンテナを支える資材が必要になります。また赤玉土を入れる分、コンテナ内に入れられる培養土の容量が減ってしまうことから、『サンパチェンスⓇ』の生育に必要な根量を確保するために通常より大きなコンテナを用意する必要があります。

一方で、サカタのタネが行った横浜市都筑区の江川せせらぎ緑道や、同市西区の横浜美術館前のグランモール公園での植栽では、プラスチック製のカゴを水中に沈ませ、その上に載せたコンテナから不織布を水中に垂らして、間接的に土中根へ水を吸わせるという方法を確立しました。この方法では、比較的簡単に『サンパチェンス』の水辺栽培ができます。水中から十分に窒素やリンが吸収できる状態になれば、これらの栄養素を追肥として施すことが不要になります。また、水質浄化に活用した植物体に蓄積された窒素やリンを、緑肥や堆肥などの有機質肥料として再利用することも期待できます。

サカタのタネと岡山大学では、『サンパチェンス』を全国各地の水質浄化に利用できるよう引き続き研究を行い、水辺栽培の方法を確立していきます。

■『サンパチェンス』シリーズの概要 

インパチェンス属(学名:Impatiens L.)は、ツリフネソウ科の植物で、生態的には一年草あるいは多年草に属し、アジアやアフリカの亜熱帯から熱帯を中心に500種類とも800種類ともいわれる種(しゅ)が存在します。インパチェンスの名前は、ラテン語の「impatiens(耐えない)」に由来しており、これは種子が成熟すると果実がはじけて種子を飛散させることによるものです。多くの種のなかで、園芸用に育成された野生種はごくわずかで、よく知られた種としてはホウセンカ(Impatiens balsamina)、インパチェンス(アフリカホウセンカ:Impatiens walleriana)があります。そして、ニューギニア・インパチェンス(Impatiens New Guinea  Hybrids)は、おもにニューギニア産のいくつかの原種を用いて、アメリカのアイオワ大学で園芸用に育成された品種群として知られています。これらの園芸種のうち、花壇用にはインパチェンスやニューギニア・インパチェンスが利用されます。

しかし、いずれも夏花壇用の材料でありながら、夏の暑さに弱く、特に地球温暖化による日本の酷暑下では株が大きくならず、風雨にさらされるとすぐに弱ってしまうという欠点があります。インパチェンス(アフリカホウセンカ)は、消費者の求めるユニークな花色や耐暑性、それに大輪性といった性質については育種的にいきついてしまっており、近年大きな進展がみられず、インパチェンスの花自体が消費者から飽きられマーケットが縮小しているのが現状です。ニューギニア・インパチェンスは、直射日光に弱いわりに日陰に置くと花があまり咲かないなどの課題があり、購入してもよく咲いてくれないなど、花壇用草花としての十分なパフォーマンスを示さないことが不人気の原因になっています。

インパチェンス属の種間雑種として当社が開発した『サンパチェンス』の最大の特長は、生育が画期的に旺盛なことです。従来のニューギニア・インパチェンスが1株約20~30㎝の大きさなのに対し『サンパチェンス』は1株で鉢植えの場合約60㎝、露地植えでは約1mもの大株になります。もちろん、花壇のみならずコンテナでも利用できます。

さらに開花持続性にも優れており、春から夏の高温期、そして秋の低温短日期にいたるまで長く楽しめます。また、花梗(かこう=花の軸の部分)が長く、葉を覆うように咲く「オーバーフラワリング」や、枯れた花を覆い隠すように次々と新しい花が開花する「セルフクリーニング」の性質をもち、花径約6㎝の大きな花はトロピカルなイメージの鮮やかな花色で、遠くからでもよく目立つため、夏の庭や花壇のイメージを一新するインパクトのある品種です。

『サンパチェンス』は、品種名の由来でもある「サン(Sun)=太陽+ペイシェンス(Patience)=忍耐」という特性により、暑さや強い日ざしに耐え夏でもたくさんの花を次々に咲かせます。

また、生命力が強く根張りがとてもよいため、強い風などにより倒れてもすぐに回復するとともに、花弁が厚いため、風雨にあたっても花が長もちするなど厳しい気象環境に強いことも大きな特長です。このような特性から、一般家庭での鉢植えや庭植えでのガーデニングはもちろん、公園の花壇などの植栽にも好適な品種です。『サンパチェンス』は、1㎡あたり5~9株(マリーゴールドやサルビアなどの場合は25~36株/㎡)程度植えれば、2か月ほどで美しい花が株を覆うようにたくさん咲きます。このため、広い面積の花壇などの植栽施工時の手間が省けることも大きなメリットです。栽培時の留意点としては、生育がとても旺盛なので早めに花壇や大鉢に植え替えて肥料をしっかりと施すことと、特に大きく育ってからは水分の蒸散が多いので欠かさずたっぷりと水やりすることです。

『サンパチェンス』シリーズは、国内外で数々の賞を受賞しています。イタリアで5年に一度開催される国際園芸博覧会「Euroflora2006」では金賞を受賞しました。日本では「第1回(2006-2007)ジャパン フラワーセレクション」の花壇苗部門で『サンパチェンス ホワイト』がベスト・フラワー賞を、『同 オレンジ』がベスト・フラワー+ニューバリュー特別賞を受賞し、さらに「第2回(2007-2008)ジャパンフラワーセレクション」では『同 ラベンダー』が花壇苗部門で最優秀賞となるフラワー・オブ・ザ・イヤーを、『同 斑入りサーモン』がベスト・フラワー+ブリーディング特別賞をそれぞれ受賞しました。

2008年には、アメリカ最大のフローリスト組合が主催の“Outstanding Varieties Competition”において“Best in Class : Bedding Plant”を受賞、イギリスの展示会“Four Oaks Trade Show”において“Best Plant Introduction Bedding or Pot Plant”を受賞、2009年にはイギリスの伝統ある園芸組織「Royal Horticultural Society(英国王立園芸協会:RHS)」で“Award of Merit”を受賞、さらに2011年、「Euroflora 2011」で“most prominently FIRST PRIZE in category (Impatiens)”を受賞するなど、世界中で高い評価を得ています。

◆特  長

1. 環境浄化植物として各種有害物質の高い吸収効果を発揮する。
2. 1株で鉢植えの場合は約60cm、露地植えでは約1mもの大株になる。生育も従来のインパチェンスより早く、栽培が容易。
3. 従来のインパチェンスの課題を克服し、暑さや強い日ざしに耐え、真夏でも株が大きくなりたくさんの花を次々に咲かせる。
4. 生命力が強く根張りが抜群によいため、強い風で倒れてもすぐに回復する。また、花弁が厚いため、風雨にあたっても花が長もちする。
5. 春から晩秋まで長期間にわたりトロピカルな美しい花を楽しめる。また、花が株の表に出て覆うように咲く「オーバーフラワリング」や、枯れた花を覆い隠すように次々と新しい花が開花する「セルフクリーニング」の性質がある。
6.ほかの花壇材料に比べ単位面積あたりの栽植株数が少なく済む(マリーゴールドやサルビアは1㎡あたり25~36株、『サンパチェンス』は1㎡あたり5~9株程度)。

◆ラインアップ

品 種  花 色
サンパチェンス オレンジ  まぶしい鮮やかなオレンジの花色
サンパチェンス ホワイト  やわらかな美しいホワイトの花色*
サンパチェンス ラベンダー  赤みの強さが印象的なラベンダーの花色
サンパチェンス コロナ  鮮やかで赤みのあるオレンジの花色
サンパチェンス ローラ  濃い赤紫の花色
サンパチェンス ピンク 発色のよい鮮やかなピンクの花色
サンパチェンス 斑入りサーモン  斑(ふ)が入った葉にサーモンの花色
サンパチェンス 斑入りホワイト  斑が入った葉に輝くようなホワイトの花色*
サンパチェンス ピーチブラッシュ ホワイトのスプレーをかけたような模様が入る明るいピンクの花色。2012年の新品種

『サンパチェンス』のなかで草姿の収まりがよく、比較的コンパクトでコンテナ栽培に適した品種として、以下の『サンパチェンス キッズ』シリーズがあります。

サンパチェンス キッズオレンジ  「エレクトリック・オレンジ」とも称されるような輝きのある鮮やかなオレンジの花色
サンパチェンス  キッズホワイト  やわらかな美しいホワイトの花色*
サンパチェンス キッズライラック  光沢のあるライラックの花色
サンパチェンス キッズピンク  白のグラデーションがかかったピンクの花色

*栽培環境によって薄くピンク色がのることがある。

サカタのタネ 『サンパチェンス』特設サイト
http://www.sakataseed.co.jp/special/SunPatiens/index.html

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