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手段を使用して種子を散布して播種する技術であり、森林再生を目的とする場合は、空中植林と呼ばれます。

空中播種は、播種の散布方法と考えられています。^[1]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、侵食の危険をもたらす可能性があります。^[2]空中播種は、侵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、またはアクセスできない場合に、他の播種方法の代替手段です。 ^[3]直接散布の問題には、発芽、害虫、げっ歯類やその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、より効果的な播種方法です。空中播種は収穫量が少なく、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植え付けにもよく用いられる。この方法でよく播種される植物には、多年生ライ麦（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）などがある。^[4]

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、カタプラの木の畑にヒ素を散布し、スズメガの幼虫を駆除した。^[5]この初期の農薬散布が空中播種につながった。

空中植林は、ある種の災害後に森林地帯を再生させるための空中播種の一種で、1930年代にはすでに使用されていました。森林火災の後、従来の方法ではアクセスできなかったホノルルの山岳地帯に飛行機で種をまきました。^[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。種子は土壌に入るのに十分な運動エネルギーを得ることができず、その結果、大量に捕食されました。これにより、ハワイでネズミの蔓延が発生しました。^{[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モミ、ポートオーフォード杉、および火災で焼失した100エーカーの草地やその他の樹木に播種されました。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しました。^[9]

第二次世界大戦の余剰航空機は当初、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たため、多くの人々が航空用途のビジネスを展開するようになりました。今日、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、精度を高めるためにGPSで操縦しています。^[9]

1987 年、リン・ギャリソンは、特別に改造された航空機から何トンもの種子を散布するハイチ空中植林プロジェクト (HARP) の創設を提案しました。種子は吸収性素材でカプセル化されます。このコーティングには、肥料、殺虫剤/動物忌避剤、そしておそらく野菜の種子もいくつか含まれます。ハイチには2 峰性の 雨期があり、春と秋に雨が降ります。種子は、散布の数日前に湿らせて発芽を開始させることができました。このプロジェクトは実現しませんでした。

2016年にケニアで空中播種にシードボールが実験的に使用された。 ^{[10] [11]}これは、標準的な空中播種の収量を改善するための試みであった。ケニアで空中植林を行うために、単純な種子の代わりにシードボールを使用することで、望ましい結果が得られたようだ。^[12] Seedballs Kenya（Chardust LtdとCookwell Jikosのコラボレーション）は、2021年11月時点で1600万個以上のシードボールを販売し、配布を監督した。^[13]ただし、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。

種子爆弾の最も最近の試みは、2019年に設立された会社DroneSeed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作業の収穫量を最大化できる独自の種子爆弾を考案したと主張している。 [ ^14]この会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に森林を再生する能力がない」ため、苗木ダーツは効果的な解決策ではないと考えている。^[14]

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、発射体として機能し、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と比較して、より良い収穫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・ウォルターズの独自のアイデアに基づいて、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1999年に開発されました。 ^[16]同社は、伝統的に戦場で地雷を敷設するために使用されている軍用輸送機C-130を使用する予定でした。^[15] 2019年現在、同社はもう運営されていないようです。^{[17]他の研究者は、}空気力学を改善して土壌への浸透を改善し、したがって再植林の収穫量を増やすことで、これらの「空中苗木ダーツ」の可能性をまだ調査しています。 ^[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。

空中播種にはいくつかの利点がある。^[18]

• 最短時間で最も効率的に広いエリアをカバーします。
• これにより、航空機以外では到達が困難な土地や、地面の状態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。
• 既存の作物がすでに植えられている場合に使用できます。作物の収穫から生育期の終わりまでの期間が短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、低温や湿気のために苗の定着が悪くなる可能性があるためです。

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 日以内に満たされている必要があります。これらの時期に必要な土壌水分が存在しない場合、種子は昆虫や他の動物の捕食の標的になる可能性があります。土壌水分とともに、表面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]

土壌表面の状態は、湿っていて砕けやすい状態が最適である。また、ひび割れや残渣で覆われた緩く荒れた土壌表面も種子の発芽に非常に適している。これらの条件により、種子は湿った土壌と最もよく接触し、十分に地面に定着することができる。土壌表面の状態に加えて、空中播種のタイミングと播種量も重要な要素である。^[18]

カバー作物を空中播種する場合、少なくともドリルで播種するカバー作物の 7 ～ 10 日前に播種する必要があります。これは、空中播種法がドリルで播種するよりも遅いためです。ほとんどの植物の播種率は、ドリルなどの他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。他の方法と同じ収穫量を確保するには、これらの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]

空中播種には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。すでに植えられている畑に播種する場合は、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、ヘリコプターのブレードからの風が、すでに植えられている作物の天蓋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 1 つの利点は、機動性が高く、不規則な形状の畑でも扱えることです。一方、飛行機はそのような畑では苦労します。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速く終えることができ、空中で費やす費用が少なくなります。^[18]

カバー作物の使用に関しては、USDAは、球状にコーティングせずに種子を直接散布することを推奨しています。^[4]

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、この分野で活動している数少ない企業のひとつ、ケニアのファームランド・アビエーション社が実践している。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る。

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UAVは積載量が少なく、ほとんどの空中播種用途では航続距離が制限されていました。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中である^{[いつ？ ]}が、種子散布速度は大型航空機による散布よりはるかに遅い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。

収穫量が少ないにもかかわらず、植林を実現し地球温暖化と闘うための迅速なシステムを模索する中で、空中播種への関心が最近高まっています。飛行機やヘリコプターを使用する利点は、積極的な植林には使用できない遠隔地でも、広い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、起伏の多い場所、アクセスしにくい場所、または人口がまばらな場所など、苗木の植え付けが難しい場所に最適です。ヘリコプターや飛行機を使えば、急斜面や遠隔地の流域、孤立した乾燥地帯に簡単に種を撒くことができるため、「保護林」に特に適しています。また、熟練した労働者、監督者、森林再生のための資金が不足している地域での使用にも適しているようです。飼料、食料、蜂蜜用の樹木作物、および燃料、柱、製材、木炭、パルプ用の木材の生産量を増やすのに役立つ可能性があります。

シードボールと空中植林は、環境条件に非常に敏感です。場所の準備が必要であったり、季節が適切でなかったりするため、種子の散布が実用的でない場合があります。発芽を成功させるには、種子は、既存の植生や分解されていない有機物ではなく、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所では、通常、その場所を焼却、溝を掘る、またはディスクで耕す必要があります。伐採後に残る土壌の撹乱で十分であることがよくあります。起伏のある地形は散布播種に適していますが、最良の条件でも収穫量は一般的に低くなります。

特定の場所では、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種子の生存という生物学的要件を満たすために、場所の準備と播種作業は十分に調整されていなければなりません。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、特別に畝立てやディスク耕作を行う必要がある場合があります。過度に湿った場所では、畝立てや排水を行う必要がある場合があります。

種子が受容性のある苗床を見つけられる限り、畑の傾斜の程度は重要ではありません。急峻な流域、浸食された山の斜面、裸の丘の斜面、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、滑らかで裸地の急峻な斜面では、雨によって種子が簡単に流されてしまい、播種がうまくいかない場合があります)。

乾燥地帯やサバンナ地帯 (たとえば、年間降雨量が 800 mm 未満の地域) は、再植林が最も必要です。これらの地域では、原則として、空中播種が並外れた可能性を秘めています。これらの地域には、木々がまばらで、私有地に限定されていない、未使用または十分に利用されていない広大な土地が含まれるため、航空機でアクセスするのが一般的です。これらの地域の在来樹木 (アカシア属やその他の属など) は、一般的に厳しい自然条件下での生存によく適応しています。これらの樹木は、木材用というよりは、薪、飼料、果物、ゴム、侵食防止などの用途に使用されます。

再植林のあらゆる方法の前提条件として、選択された樹種は、その地域の気温、生育期間の長さ、降雨量、湿度、日照時間、その他の環境特性に適応している必要があります。理想的には、空中播種を行う前に試験区を設け、選択した場所で発芽してうまく生育する可能性が高い樹種をテストする必要があります。1 つの樹種が適切な特性を持っている場合でも、その場所に最も適した樹種を見つけるために、さまざまな産地の種子をテスト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には、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（オーソドックスな種子）
• 土壌条件に耐える能力
• 耐光性
• 大量に保存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。

非常においしい種子を持つ種は、ペレット化されていない限り、野生生物が発芽する前に種子を食べてしまうため、成功の見込みはほとんどありません。また、小さな種子や軽量で殻の多い種子は風に流されやすいため、落下時に狙いを定めるのが難しくなります。しかし、小さな種子は割れ目に落ちて土に覆われる可能性が高く、それによって生存の可能性が高まります。空中播種は、開けた場所で急速に発芽し、裸地や乱れた場所での成長に適応し、直射日光の下でよく育つ「先駆者」種で最も効果的であることが判明する可能性があります。

• 農業用ドローン

• 米国魚類野生生物局による空中播種に関する調査
• オハイオ州立大学の小麦空中播種に関する論文
• 「砂漠に種子を爆撃する」。ポピュラーメカニクス誌、1947年10月、165～168ページ、第二次世界大戦後の空中散布に関する詳細な記事。