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セダムについて、横浜桐蔭大学と共同研究し、効果を上げています

緑化スタイルは、緑化でヒートアイランド現象の緩和に貢献、緑を増やして地球環境の向上を目指します。

文献で解き明かす多肉植物を利用した都市建築緑化のQ&A

筆者:東京都市大学 環境学部 環境創生学科  飯島教授
※飯島教授と緑化スタイル(大日化成株式会社)とは、共同でセダムをはじめとする緑化に関する共同研究を行っています。

Q&A一覧

1.建築物緑化に何故「セダム」が利用されたか

一般的な植栽地に比較して、建築空間は植物の生育にとっては特有の過酷な環境条件になりやすい。とりわけ建築空間においては荷重制限のため、緑化に伴う重量の制約を受ける。

そのため根圏支持基盤となる土壌の容積が限定されること、併せて乾燥しやすくなるなど、導入可能な草種の開拓は今なお課題であり研究が進められている。

そうした厳しい状況は既存建築物においてはとりわけ耐荷重の余裕のないことから緑化を計画する場合は必然的に植栽基盤の超薄層化や軽量無土壌緑化工法等が求められる。

給水設備が設置させるケースも極めて少なく、施工後は雨水のみで生育可能な耐乾性植物の導入が不可欠となる。そうした背景から既にドイツ等の屋上緑化(緑化屋根)に導入されてきた多肉植物のセダム類が注目され、わが国においても積極的に導入が試みられてきた経緯がある。

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2.薄層建築緑化は日本の技術か

日本の薄層建築緑化はドイツの軽量緑化が手本

既存建築物の緑化では軽量が求められたことから、必然的に植栽基盤の超薄層化や軽量無土壌緑化工法等が研究された。

また給水設備が設置させるケースも極めて少なく、施工後は雨水のみで生育可能な耐乾性植物の導入が不可欠となる。

そうした背景軽量・薄層緑化に最適な植物であるセダム植物が注目され既にドイツ等の屋上緑化(緑化屋根)に導入されてきた多肉植物のセダム類を使用した緑化手法がわが国においても積極的に導入が試みられてきた経緯がある。

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3.セダム緑化はどんな建物に使う

耐荷重の低い建築物緑化の一つがセダム緑化。

建築物緑化の各種効用効果が世に認知され、各地方自治体の振興策としても積極的な展開が見られるようになり、今後緑化を想定した建築物も増加していくであろう。当然その一つ一つの緑化の質が問われていくに違いない。

しかし一方で地域全体の環境効用を具体的にもたらすためには、総量としての緑被面積の拡大を図っていく必要があり、既存建築物の緑化をも対象にしていくことが重要である。

こういった背景と今後の方向性を検討する上でもセダムを用いた緑化工法は、耐荷重制限の建築物、散水設備の導入できない場所、高温・低温にさらされる場所などメンテナンス頻度が低くても維持できる過酷な環境緑化に適した建築緑化として建築物緑化の大半を担うものではなく、構造上の制約条件から選ばれた一手法に過ぎない。

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4.建築物緑化に適さない植物は

建築物緑化において当初最も懸念された問題の一つは、基盤の乾燥による植物の枯損とその防止策であった。

ではそもそも植物は乾燥条件に遭遇して何故枯れるのか?

もちろん乾燥に伴う様々な生理的阻害要因によっても衰退を招くわけであるが、最も初期的直接的な影響は細胞の水分減少に伴って起こる原形質分離、すなわち構造的破壊から回復不能な状態を招きやすい植物種は灌水設備を設置しないと適さないと言える。

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5.耐乾性植物はなぜ乾燥に強い

多くの耐乾性植物は、乾燥条件に遭遇して何故枯れるのか? 

もちろん乾燥に伴う様々な生理的阻害要因によっても衰退を招くわけであるが、最も初期的直接的な影響は細胞の水分減少に伴って起こる原形質分離、すなわち構造的破壊から回復不能な状態を招くことが大きな要因である。こうした被害を回避するためのさまざまな機構や形態的特長を有している。例えば、

  1. エフェメール:乾季を種子で過ごす短命植物や干ばつにあう度に葉を落とす植物
  2. 蒸散を抑え、貯水機能を発達させて吸水が絶たれてもしばらく生命を維持できる植物
  3. 組織内の浸透圧が高く、吸水能に優れた植物
  4. 根群の分布を拡げることで広範囲の水分を吸収できる植物
  5. ポイキロ乾生植物:乾燥に伴う水分の減少に対して原形質分離を起こさず完全な萎凋に耐えて過ごすことが可能な植物などが知られている。

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6.エフェメール、ポイキロ乾生植物とは

エフェメール:乾季を種子で過ごす短命植物や干ばつにあう度に葉を落とす植物、ポイキロ乾生植物:乾燥に伴う水分の減少に対して原形質分離を起こさず完全な萎凋に耐えて過ごすことが可能な植物

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7.建築物緑化に適する.耐乾性植物は

まず緑化修景を目的とした場合、

  1. 吸水が制限されている状態であってもある程度の緑被状態を維持したい。よって耐乾性には富んでいても乾燥条件下で見苦しくなるような種類は適さない。
  2. 吸水機構は、浸透圧調整や根圏の拡大によりどんなに吸水能が優れていても、肝心な水分そのものが基盤に確保できなければ無用の機能となる。
  3. 建築物緑化のうち超薄層条件となる場合には、降雨の最中や直後は湿潤だが、特に夏季晴天時は極度の乾燥条件下におかれるため、こうした機能が備わっていても、なかなか吸水には結びつかないであろう。

以上のことから超薄層条件を伴う建築物緑化において最も有効な耐乾性植物は、浸透圧や根圏の拡大による吸水能を武器とせず、吸水停止状態で乾燥適応機構が働いている時においても緑被を保ち、生命を維持することができる貯水植物(多肉植物)ということになる。

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8.セダムが緑化用植物になぜ選ばれたか

数ある耐乾性植物の中から何故環境に厳しい屋上緑化用多肉植物にセダム植物を導入するのだろうか。

まず緑化修景を目的とした場合、吸水が制限されている状態であってもある程度の緑被状態を維持したい。よって耐乾性には富んでいても乾燥条件下で見苦しくなるような種類は適さない。

次に吸水機構を検討すると、浸透圧調整や根圏の拡大によりどんなに吸水能が優れていても、肝心な水分そのものが基盤に確保できなければ無用の機能となる。建築物緑化のうち超薄層条件となる場合には、降雨の最中や直後は湿潤だが、特に夏季晴天時は極度の乾燥条件下におかれるため、こうした機能が備わっていても、なかなか吸水には結びつかないであろう。

よって超薄層条件を伴う建築物緑化において最も有効な耐乾性植物は、浸透圧や根圏の拡大による吸水能を武器とせず、吸水停止状態で乾燥適応機構が働いている時においても緑被を保ち、生命を維持することができる貯水植物(多肉植物)ということになる。

セダム類は、緻密な地被状の緑化形態を有すること、季節的に開花景観を呈することなど修景効果をもたらす点で緑化材料として重要な特質である。

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9.蒸散量が決まる気孔数の差はあるか

蒸散による水分の消耗を抑制するために気孔数は重要な要素となる。
サボテンでは、1〜4/mm2、アサガオでは約100/mm2というデータもある。

セダムの場合には主として葉が肥大化して貯水層となっている。

そうした葉面の気孔数は、アサガオに比較して少なく、例えばメキシコマンネングサ(Sedum mexicanum)では、約15/mm2であった。

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10.貯水機能は

一般に多肉植物は肥大した葉、根、茎が貯水層となって水分を蓄えており、その最も典型がサボテンである。また蒸散による水分の消耗を抑制するために気孔数も少ない。

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11.セダム植物が枯れにくいのは

セダム植物の重要な乾燥適応機構にCAM型光合成(Crassulacean Acid Metabolism:ベンケイソウ型酸代謝)がある。これはサボテン類やベンケイソウ類に見られる典型的な光合成型で夜間に気孔が開く。

植物にとって日中光合成のためにCO2を吸収することは、気孔が開くために同時に葉から大気中に水分が奪われることを意味している。通常、湿潤な条件では根からの吸水と蒸散のバランスを保って生育を営むわけだが、砂漠ではそうはいかない。

セダム植物が日中に気孔を閉じることは、まさしく灼熱地獄の日中に気孔を通じて体内の水分が奪われ枯死を防ぐことになる。

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12.夏の日中散水の禁止はなぜ

セダム(メキシコマンネングサ)のCAM型光合成は実験では2.3)、15℃程度の低温条件下では働きにくく、20℃〜30℃の中・高温条件で働くことが明らかとなっている夏季の高温条件では乾燥適応機構が十分に発揮されるのであり、その季節に情をもって散水を行なうことは無意味なだけでなく、かえって散水による蒸れ現象でセダムの生育を損ねる結果になる。

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13.セダムの成長は遅いか?

もう一つ重要なセダムの乾燥適応機構に関連した性質がある。セダムがCAM型光合成を営むということは、その分、成長速度も遅くなるのが普通である。

しかしセダムの生育は決して遅くなく、ある環境条件下や季節によっては急速な勢いで生育を見せることがある。

なおこうした環境応答を人為的にうまく制御できれば、大量増殖したい生産時点と乾燥適応機構を働かせたい施工時に、いずれも効果的に良質なセダム苗が提供できるのである。

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14.セダムの成長の特徴

実は何種類かのセダム類は環境にうまく応答しながら光合成作用を選択している。言わば条件によって「サボテン(CAM)型光合成」と「アサガオ(C3)型光合成」を切り換えているのである。

土壌が湿潤条件であればC3型光合成によって生育を営み、乾燥条件に遭遇するとCAM型光合成を誘導するのである。こうした反応を誘導型CAM(可変的CAM)といい、少なくともキリンソウ、メキシコマンネングサでは、誘導反応が確認されている。

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15.岩場に生育するセダムの生育の仕方

まず緑化修景を目的とした場合、

  1. 吸水が制限されている状態であってもある程度の緑被状態を維持したい。よって耐乾性には富んでいても乾燥条件下で見苦しくなるような種類は適さない。
  2. 吸水機構は、浸透圧調整や根圏の拡大によりどんなに吸水能が優れていても、肝心な水分そのものが基盤に確保できなければ無用の機能となる。
  3. 建築物緑化のうち超薄層条件となる場合には、降雨の最中や直後は湿潤だが、特に夏季晴天時は極度の乾燥条件下におかれるため、こうした機能が備わっていても、なかなか吸水には結びつかないであろう。

以上のことから超薄層条件を伴う建築物緑化において最も有効な耐乾性植物は、浸透圧や根圏の拡大による吸水能を武器とせず、吸水停止状態で乾燥適応機構が働いている時においても緑被を保ち、生命を維持することができる貯水植物(多肉植物)ということになる。

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16.移動する植物

新天地を求めて移動する植物の話は多い。特に着生形態を持つシダ植物やラン科植物、パイナップル科植物などでは、長い年月をかけて着生した樹上や岩上を茎葉や根を更新させながらゆっくりと移動している。

セダム植物でも生育場所が移動することが観測されている。

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17.セダムは適地はどんな所?

セダムは非常に背の低い形状であり、他の草種と混在すると光を十分に受けることが出来ない。セダムが光を得るためには、耐乾性を獲得することで他の草種の侵入できない乾燥した岩盤の最前部に進出すことが必要であった。

山地の岩場に自生するマルバマンネングサ(S. makinoi)、海岸の岩場に自生するタイトゴメ、都市のコンクリートの縁に群落を形成するメキシコマンネングサ、河川護岸に生育するツルマンネングサのいずれもが根域に制約受ける土壌条件に恵まれない環境に生育している。

切り立った岩盤面は典型的なセダムの自生環境の一つであるが、例えば自生地のタイトゴメ(S. oryzifolium)の観察事例では、海岸岩場の僅かな吹き溜まりに小さな群落を形成しているが、それらは数年経ても群落を僅かに拡大生育しているものの、ほとんど移動無く存在し続けている。

ところが土壌が堆積してきて他の背の高い草種が侵入することで混在した条件におかれると一種の徒長現象を呈し、茎は地を這いずるようになる。

結果、基部は枯れてシュートはより先端方向に移動して根は活着する。結果、常に岩盤の最前面に群落が形成されることになる。半人工的な空間である河川護岸でもそうした様子が観察され、ツルマンネングサ(S. sarmentosum)が他の背の高い草種に被圧され、土壌のないコンクリート面にシュートを広げている。

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18.メキシコマンネングサの冬芽の開花の仕方

地被状の群落を形成するメキシコマンネングサのシュートの一つ一つは、前年の秋頃に元親のシュート基部に発生した越冬芽である。この越冬芽がより多く形成されれば、緻密な地被状態を呈するために緑化景観も良好になる。

しかし屋上の現場では何故かこうならない。多数の越冬芽が形成されて春先にシュートが展開してきて、喜ぶのもつかの間、著しく伸長してしまう。およそ20〜30cmもの高さになる頃には、開花し始め黄色いカーペット状の花景観を呈する。

開花したシュートは枯れるのが一般的で葉芽の伸張までは枯れたシュートが緑化面を覆うこととなる。

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19.セダムの開花と花後の枯れ現象

多数の越冬芽が形成されて春先にシュートが展開してきて、喜ぶのもつかの間、著しく伸長してしまう。およそ20〜30cmもの高さになる頃には、開花し始め黄色いカーペット状の花景観を呈する。

問題はその半月後である。多くの場合に枯れ野原と化すのである。メキシコマンネングサの花は、シュートの側芽としてではなく、その先端部に形成される。そのため冬芽が春の温度上昇とともに展開伸長を始め、そこにさらに伸長を促進する条件が加わると、シュートは花茎に転じてしまう。

それらは開花後不要の器官となるのは明らかである。よってシュートの大半が花茎となれば、じきに全滅に近い状態が訪れる。

仮に僅かなシュートが残存していても、不要の器官となった花茎は、蒸れによって腐敗を起こし、健全なシュートにまで蔓延する。特にそういった現象は、有機質の土壌、春の過剰散水や保水処理、施肥等によって起こりやすい。

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20.セダム緑化の開花枯れ現象を防ぐ方法

メキシコマンネングサの事例では、生育の制約を受ける超薄層基盤条件においては、シュートの丈は10cm程度、その群落の中で15〜20cm程度の高さの花茎がぽつぽつと僅かに見られる程度の状況に転じる。

この程度であっても全体としてみれば十分な花景観であり、開花後も多数のシュートが残ってくれるのである。開花後の器官もほどよく乾燥して離脱するために腐敗の危険もない。

ちなみにこの時の土層厚は10〜15mm程度である。 

植栽地に安定的にセダムを維持するためには、環境を出来る限り厳しくすること、すなわち土壌を極力薄く、根圏に制約を施し、春期の過剰な散水や施肥を避けることが極めて重要である。

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21.セダム緑化の適する環境は

原産地必ずしも適地ならずという考え方がある。栽培の世界では一般に収量・生産量が最も大きくなる環境を良しとする。この環境を生理的最適域という。こうした観点からすれば短期的にはセダムも比較的湿潤な環境を良しとする。

しかしながら自然条件において湿潤な環境は、前述のとおり他の草種の被圧を受けるために永続的に生育を営ことができない。

一方、環境的な制限要因により生育量が小さくとも、その環境で長期的に個体の維持が可能な場合、その環境を生態的最適域という。言うまでもなく緑化にあたっては「生態的最適域」の視点が重要となる。

土壌を可能な限り薄く制限することによって、セダムの生育をコンパクトにすることが、他の草種の侵入を抑制することと共に極めて有効である。

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22.セダムと野草、ガーデニング植物の混植でお花畑を作れるか?

セダムと野草の混植が一部に展開されているが、恐らく期待どおりの景観を維持することは困難である。一般に恵まれた環境にあっては、種間の競争が激化する。

野草が生育できるほどの土層厚が確保され、なおかつわが国のように降雨に恵まれた条件では、野草が成長し日射しを遮ることで日照不足をきたし、また野草はセダム生育地に拡大して被圧しセダムは衰退を招くであろう。

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23.自生地に学ぶセダム緑化の管理の仕方

わが国のように温暖で、降雨に恵まれた気候条件において、セダムを一定の場所で生育を持続させるためには、「生育抑制型」指向での基盤整備、養生・維持管理が不可欠となる。

それが最もセダムの自生地に近い姿だからである。自生地で生育しているように葉一枚々々が肥大したコンパクトな形状になると、耐乾性のみならず耐寒性なども優れることが明らかとなっている。

セダム緑化の場合、芝生地造成の如く植栽後の給水や施肥により、急速にターフを形成させて緑被率を上げるやり方は本来身につけている耐性を発揮できない論外な方法と言える。

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24.セダム緑化でないとできない場所は

セダム自生地環境に学ぶならば他の草種が侵入できないほどに限られた土壌量とそれに伴う乾燥、さらには断続的な水分供給がセダムの個体維持に貢献すると考えられる。

屋上面が正にそうした厳しい条件である時、他の草種では植栽が困難な時こそ、セダムの出番なのである。

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25.セダム緑化への警邏

緑化用途としてのセダムは、決して汎用性のある万能素材ではない。環境に対して幅広い適応性をもって分布を拡げる種と限られた環境域にだけ生息できる種があるが、どちらかと言えばセダムは後者にあたる。セダムの生育に影響を与える主たる要因は土壌水分であり、自生地環境に学ぶならば他の草種が侵入できないほどに限られた土壌量とそれに伴う乾燥、さらには断続的な水分供給がセダムの個体維持に貢献すると考えられる。

 屋上面が正にそうした厳しい条件である時、他の草種では植栽が困難な時こそ、セダムの出番なのである。安全係数を高めるべく従来の緑化手法による常識から土層厚を増加したり、連続的に給水や施肥をしたりすることは、かえってセダムにとってはマイナスの環境を提供することになるのである。

十分土層厚と養生・維持管理が提供できるならば、もっと有効な草種の導入による確実な緑化を推めたい。

都心の屋上面は極めて貴重な水平空間であり、今後、人の直接的な活用も含めた積極的な空間づくりが望まれる。芝生空間をはじめとして、多様な緑地として整備し、人の休養、微気象緩和、環境負荷低減施設として、さらには生物多様性の保続に資する場として、より質の高い空間整備が求められる。

セダム緑化は、このような多彩な建築物緑化メニューの中の一工法に過ぎないのである。

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飯島 健太郎(いいじま けんたろう)准教授のプロフィール

氏名飯島 健太郎(いいじま けんたろう)飯島健太郎准教授
学位農学博士、造園学修士
専門分野
および
研究分野
造園学、都市緑化
研究内容都市緑化による環境効用
高齢者に対する園芸療法の心理的・身体的効用
社会的活動国際多肉植物協会日本支部(ISIJ)総合学術委員
NPO法人日本多肉植物の会顧問
道路緑化保全協会編集委員会幹事
種苗特性分類調査基準(クラッスラ)作成委員会委員
愛知万博における壁緑化実験計画・調査に関する検討委員会委員
薄層緑化技術向上協会 技術顧問
日本造園学会代議員、日本芝草学会総務担当理事
表彰・受賞大日本農会賞(1992)
日本造園学会賞・研究奨励賞(2003.4)
桐蔭横浜大学の
ホームページ
桐蔭横浜大学  http://www.cc.toin.ac.jp/univ/
桐蔭横浜大学
教員紹介ページ
教員紹介 飯島准教授ご紹介のページ

※ 飯島健太郎氏のプロフィールは、共同研究時のものです。
  現在は、東京都市大学 環境学部 環境創生学科で教授をされています。

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