CN103442550B - 植物栽培用培养基 - Google Patents

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Abstract

植物栽培用培养基，其含有乙烯-乙烯醇共聚物碎片。前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片中含有的乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量优选为20～60摩尔%。另外，前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片中的水的含量，相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份优选为20～300质量份。由此，可以提供能够替代土壤、岩棉来使用，能够使作物充分地生长的同时再利用性优异，废弃时的处理也容易，对环境的负荷小的植物栽培用培养基。

Description

植物栽培用培养基
技术领域
本发明涉及在花卉、蔬菜、水果类、谷物等各种作物的栽培时，可以替代以往的土壤、岩棉来使用的植物栽培用的培养基。更具体而言，涉及可以使作物充分生长，同时再利用性优异，废弃时的处理也容易，对环境的负荷小的植物栽培用的培养基。
背景技术
养液栽培由于在栽培作物时不使用土壤，因此没有连作障碍，易控制栽培环境、营养水分管理。另外作为可以自动化、省力化，收获物的洁净性、肥料效率高的栽培方法受到瞩目。
养液栽培用的固体培养基由于浸渍于水，因此需要某种程度的耐水性，同时还要求透水性、保水性、通气性、强度等。以往，作为养液栽培用的固体培养基，已知天然石(主要是玄武岩)形成纤维状、并收束而成的岩棉等。
养液栽培中，由于根布满固体培养基的内部，因而有时需要更换为新的固体培养基，但是将岩棉用于固体培养基时，难以再利用。并且，由于岩棉为无机物，没有使用后岩棉的有效处理方法。现在，作为处理方法，采用以产业废弃物形式废弃，一点一点犁入田中等的方法，但是这也存在限制。因此，寻求保持作为植物栽培用培养基所需的耐水性、透水性、保水性、通气性、强度等物性，物理和化学上稳定，可以使作物充分地生长，并且对环境的负荷小的培养基。
为了克服上述问题，已知将啤酒糟等食品制造中产生的有机性废弃物进行碳化处理得到的碳化物作为植物栽培用培养基来利用的方法(参照专利文献1)。专利文献1中记载了该培养基的通气性、保水性等优异，在生产、废弃时对环境的负荷少。但是，得到碳化物时需要在高温(例如750～850℃)下进行烧成，其操作繁杂，导致碳化所花费的能量(成本)增大，难以实用化。
另一方面，也已知使用聚乙烯醇的植物栽培用培养基。例如专利文献2中记载了作为木炭粉的粘合剂，使用皂化度98摩尔%以上的完全皂化型聚乙烯醇树脂。专利文献2中记载了虽然皂化度98摩尔%以上的完全皂化型聚乙烯醇树脂为亲水性，但是难以溶解于水，用作木炭粉的粘合剂时，形成木炭粉颗粒表面对于水的润湿性提高的同时即使浸渍于水中也不容易倒塌的培养基。但是，即使使用皂化度98摩尔%以上的完全皂化型聚乙烯醇树脂，在为水溶性聚合物方面没有变化，长期使用专利文献2中记载的培养基时，聚乙烯醇树脂缓慢地溶出，因此难以长期使作物生长。
另外，专利文献3中记载了作为培养基，使用颗粒状、碎片状的多孔体的养液栽培方法，记载了作为该多孔体，以聚乙烯醇作为原材料的多孔体在吸水性和吸湿性的保持力方面优选。但是，如上所述，聚乙烯醇由于为水溶性聚合物，湿润下长期稳定性缺乏，长期使作物生长时，难以维持培养基的形状，实用性缺乏。
进而，聚乙烯醇由于与水的亲和性高、水的保持力高，因而在栽培西红柿等作物时，还存在不会对作物施加水分应力，因而糖度不会提高的问题。另外，使用聚乙烯醇碎片作物培养基时，由于长期使用而出现碎片之间的熔接，因而空隙减少，结果阻碍植物的根的生长。另外，在引入植物的根的状态下碎片之间熔接，因此不能取下根，还存在培养基的再利用性欠缺的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-325044号公报
专利文献2：日本特开平8-280281号公报
专利文献3：日本特开平2-109920号公报。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种植物栽培用培养基，该植物栽培用培养基为可以替代土壤、岩棉来使用的植物栽培用培养基，可以使作物充分地生长，同时再利用性优异，废弃时的处理也容易，对环境的负荷小。
为了解决上述问题，本发明人进行了深入研究，结果发现通过使用乙烯-乙烯醇共聚物碎片，可以解决上述问题，基于该发现进而进行了深入研究，从而完成了本发明。
即，本发明涉及：
[1]植物栽培用培养基，含有乙烯-乙烯醇共聚物碎片。
[2]上述[1]的植物栽培用培养基，其中，前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片中含有的乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量为20～60摩尔%。
[3]上述[1]或[2]的植物栽培用培养基，其中，前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片中含有的乙烯-乙烯醇共聚物的熔体流动速率(温度190℃、负荷2.16kg的条件下利用ASTMD1238中记载的方法测定)为0.1～100g/10分钟。
[4]上述[1]～[3]中任一项的植物栽培用培养基，其中，前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片含有乙烯-乙烯醇共聚物和水，水的含量相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份为20～300质量份。
[5]上述[1]～[4]中任一项的植物栽培用培养基，其中，在使前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片浸渍于23℃的水24小时后的碎片的质量为W1、使该浸渍后的碎片干燥后的碎片的质量为W0时，由下式(1)所规定的吸水率为20质量%以上，
吸水率(质量%)=100×(W1-W0)/W0(1)。
[6]上述[1]～[5]中任一项的植物栽培用培养基，其中，前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片的最大长度为1～50mm的范围内。
[7]上述[1]～[6]中任一项的植物栽培用培养基，其中，前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片的形状为大致球状、大致圆盘状、大致圆柱状、或薄片状。
[8]上述[1]～[7]中任一项的植物栽培用培养基，其中，前述乙烯-乙烯醇共聚物碎片的含有率为50质量%以上。
根据本发明，提供可以使作物充分地生长，同时再利用性也优异，可以重复使用，使用后通过焚毁等可以容易地废弃，废弃时的处理也容易，对环境的负荷小的植物栽培用培养基。
具体实施方式
本发明的植物栽培用培养基含有乙烯-乙烯醇共聚物碎片。
乙烯-乙烯醇共聚物碎片中含有的乙烯-乙烯醇共聚物主要是由乙烯单元(-CH2CH2-)和乙烯醇单元(-CH2-CH(OH)-)构成的共聚物。相对于构成该乙烯-乙烯醇共聚物的全部结构单元的摩尔数，乙烯单元和乙烯醇单元的总摩尔数所占的比例优选为80摩尔%以上，更优选为90摩尔%以上，进一步优选为95摩尔%以上，特别优选为99摩尔%以上。
另外，乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量(相对于构成乙烯-乙烯醇共聚物的全部结构单元的摩尔数，乙烯单元的摩尔数所占的比例)优选为20～60摩尔%的范围内，更优选为22～58摩尔%的范围内。乙烯含量小于上述范围时，所得到的植物栽培用培养基的耐久性不足，长期连续使用时乙烯-乙烯醇共聚物有可能溶出。另外，乙烯含量大于上述范围时，所得到的植物栽培用培养基的亲水性、强度有可能降低。
对该乙烯-乙烯醇共聚物的制造方法没有特别限制，可以采用公知的制造方法。例如通常为使乙烯与乙烯基酯系单体共聚得到的乙烯-乙烯酯共聚物在皂化催化剂的存在下、在含有醇的有机溶剂中皂化的方法。
作物上述乙烯基酯系单体，可列举出例如：甲酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、异丁酸乙烯酯、新戊酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯、己酸乙烯酯、辛酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、棕榈酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯、油酸乙烯酯、苯甲酸乙烯酯等，特别优选为乙酸乙烯酯。
作为将乙烯与乙烯基酯系单体共聚的方法，可以采用溶液聚合法、本体聚合法、悬浮聚合法、乳化聚合法等公知方法。作为聚合引发剂，根据聚合方法，适当选择偶氮系引发剂、过氧化物系引发剂、氧化还原系引发剂等。此时，也可以在硫代乙酸、巯基丙酸等硫醇化合物，或其它的链转移剂的存在下进行。
作为皂化反应，可以采用在有机溶剂中使用公知的碱催化剂或酸催化剂作为皂化催化剂的醇解、水解等，其中，以甲醇作为溶剂、使用苛性钠催化剂的皂化反应由于简便而最优选。
上述乙烯-乙烯醇共聚物的熔体流动速率(温度190℃、负荷2.16kg的条件下利用ASTMD1238中记载的方法测定)，从对碎片的成型加工良好的观点考虑，优选为0.1～100g/10分钟的范围内，更优选为0.5～50g/10分钟的范围内，进一步优选为1～20g/10分钟的范围内。熔体流动速率小于上述范围时，对碎片的成型加工通过熔融混炼进行时，扭矩有可能过大。另外，熔体流动速率大于上述范围时，难以实现碎片的连续生产，并且形成碎片时的强度不足，因而作为培养基的性能有可能降低。
本发明的植物栽培用培养基所含有的乙烯-乙烯醇共聚物碎片，优选除了上述乙烯-乙烯醇共聚物之外还含有水。乙烯-乙烯醇共聚物碎片中的水的含量，相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份优选为20质量份以上，更优选为30质量份以上。另外，该水的含量，相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份为300质量份以下。
本发明的植物栽培用培养基所含有的乙烯-乙烯醇共聚物碎片，可以仅由上述乙烯-乙烯醇共聚物、或仅由乙烯-乙烯醇共聚物和水构成，但是根据需要，可以进一步含有碱金属盐、硼化合物、羧酸或其盐、磷系化合物、碱土金属盐、二氧化碳等乙烯-乙烯醇共聚物和水以外的其它成分。上述乙烯-乙烯醇共聚物碎片中的乙烯-乙烯醇共聚物和水的总含有率优选为80质量%以上，更优选为90质量%以上，进一步优选为95质量%以上。
对本发明的植物栽培用培养基所含有的乙烯-乙烯醇共聚物碎片的形状没有特别限制，例如，可以为将含有乙烯-乙烯醇共聚物的熔融物热切割等得到的大致球状或大致圆盘状的形状、将含有乙烯-乙烯醇共聚物的条材切割等得到的大致圆柱状的形状，也可以为薄片状、不定形的形状。另外，对该乙烯-乙烯醇共聚物碎片的尺寸没有特别限制，例如，作为最大长度，优选为1～50mm的范围内，更优选为1～20mm的范围内。需要说明的是，该最大长度可以使用游标卡尺测定。
本发明的植物栽培用培养基所含有的乙烯-乙烯醇共聚物碎片，在使其浸渍于23℃的水24小时后的碎片的质量为W1、使该浸渍后的碎片干燥(105℃下干燥24小时)后的碎片的质量为W0时，由下式(1)所规定的吸水率优选为20质量%以上，更优选为30质量%以上。通过吸水率在上述范围，形成保水性优异的植物栽培用培养基。需要说明的是，对上述吸水率的上限没有特别限制，但是从碎片的强度观点考虑，优选为300质量%以下。
吸水率(质量%)=100×(W1-W0)/W0(1)。
本发明的植物栽培用培养基，可以仅由上述乙烯-乙烯醇共聚物碎片构成，也可以含有该乙烯-乙烯醇共聚物碎片的同时，进一步含有岩棉、砂、土、陶瓷球、椰子外壳、茎皮、泥煤苔、泥炭藓等成分。本发明的植物栽培用培养基中的乙烯-乙烯醇共聚物碎片的含有率优选为50质量%以上，更优选为80质量%以上，进一步优选为95质量%以上。
对本发明的植物栽培用培养基的使用方式没有特别限制，但是优选作为使用培养液的养液栽培用的培养基使用。将本发明的植物栽培用培养基作为养液栽培用培养基使用时，作为其使用方法，可例示例如将本发明的植物栽培用培养基加入到壶等容器中，向其中加入培养液后，播种或移植苗的方法等，另外，也可例示出准备铺满本发明的植物栽培用培养基的栽培用床，向其中移植生长的苗来栽培各种作物的方法等。
对使用本发明的植物栽培用培养基进行栽培的植物的种类没有特别限制，可列举出例如花卉、蔬菜、水果类、谷物等，特别优选用于西红柿、茄子、柿子椒等蔬菜栽培。
实施例
以下通过实施例对本发明进行更具体的说明，但是本发明不受这些实施例任何限定。需要说明的是，以下的实施例和比较例中采用的苗的生长程度、收获物的各评价方法以及再利用性、废弃的容易程度的各判定方法如以下所示。
[苗的生长程度的评价方法]
在5月24日，在设定于30℃的培养箱内，将西红柿(品种“ハウス桃太郎”)的种子催芽，在5月27日将催芽种子播种于填充有育苗用茎皮堆肥的育苗床。在真叶开始展开时的6月10日，移植到以下的实施例或比较例中准备的栽培用器材，对苗进行养液栽培。然后，6月24日测定育成苗的地上部分鲜重(茎叶部分的重量)、地上部分干物质含量、叶重、茎重和根重，由此评价苗的生长程度。
需要说明的是，作为栽培期间中的培养液，使用大塚化学株式会社制养液栽培用肥料“大塚ハウス1号”、“大塚ハウス2号”和“大塚ハウス5号”混合溶解而成的培养液(N：98.7ppm、P：19.4ppm、K：125.7ppm、Ca：63.0ppm、Mg：13.4ppm、Mn：0.709ppm、B：0.487ppm、Fe：2.025ppm、Cu：0.018、Zn：0.048ppm、Mo：0.019ppm)，根据天气和苗的生长状况而适宜利用上述培养液进行浇水。
[收获物的评价方法]
使用通过上述评价得到的苗，进行西红柿栽培并评价收获物。具体而言，准备铺满乙烯醇共聚物碎片的栽培箱和铺满岩棉的栽培箱。然后，向铺满与苗生长时相同的培养基的栽培箱移植通过上述评价得到的苗，栽培西红柿。对于浇水而言，使用点滴管，在栽培初期根据天气每1天1～4次，从第1果穗的果实肥大期以后直至试验结束时为止，从7点直至17点为止1小时1次(3分钟/次)提供前述培养液。
果实收获是在果实整体呈现红色时进行。然后，测定每1株的果穗平均重量。另外，测定果穗平均重量后，对于西红柿的糖度也进行评价。对于评价方法，用纱布挤榨果实，过滤后，对其滤液的糖度使用株式会社アタゴ制的“PR-1”进行评价。
[再利用性的判定方法]
在苗的生长程度的评价时，用手由根取下培养基，判定是否可以再次用作植物栽培用培养液。可以由根简单地取下培养基的情况判定为“A”，不能简单地取下的情况判定为“B”。
[废弃的容易程度的判定方法]
可以对培养基进行焚毁处理的情况判定为“A”，不能进行焚毁处理的情况判定为“B”。
[实施例1]
使用乙烯-乙烯醇共聚物碎片(乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物的皂化物的碎片、乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量：32摩尔%、乙烯-乙烯醇共聚物的皂化度：99摩尔%以上、乙烯-乙烯醇共聚物的熔体流动速率(温度190℃、负荷2.16kg的条件下利用ASTMD1238中记载的方法测定)：1.3g/10分钟、吸水率：相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份含有80质量份水(80质量%)、碎片的形状：大致圆柱状(直径2mm×长度10mm))作为植物栽培用培养基，将其填充于直径9cm的黑色塑料壶中，进而加入培养液制为栽培用器材。使用所得到的栽培用器材，通过上述方法评价苗的生长程度，同时进行再利用性的判定。另外，根据上述方法栽培所得到的苗，测定收获物的果穗平均重量和糖度。进而，通过上述方法，判定植物栽培用培养基的废弃的容易程度。结果如表1所示。
[实施例2]
替代实施例1中使用的乙烯-乙烯醇共聚物碎片，使用乙烯-乙烯醇共聚物碎片(乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物的皂化物的碎片、乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量：27摩尔%、乙烯-乙烯醇共聚物的皂化度：99摩尔%以上、乙烯-乙烯醇共聚物的熔体流动速率(温度190℃、负荷2.16kg的条件下利用ASTMD1238中记载的方法测定)：3.9g/10分钟、吸水率：相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份含有90质量份水(90质量%)、碎片的形状：大致圆柱状(直径2mm×长度10mm))，除此之外与实施例1同样地制作栽培用器材，通过上述方法测定苗的生长程度、收获物的果穗平均重量和收获物的糖度，同时进行再利用性的判定。另外，通过上述方法，判定植物栽培用培养基的废弃的容易程度。结果如表1所示。
[实施例3]
替代实施例1中使用的乙烯-乙烯醇共聚物碎片，使用乙烯-乙烯醇共聚物碎片(乙烯与乙酸乙烯酯的共聚物的皂化物的碎片、乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量：44摩尔%、乙烯-乙烯醇共聚物的皂化度：99摩尔%以上、乙烯-乙烯醇共聚物的熔体流动速率(温度190℃、负荷2.16kg的条件下利用ASTMD1238中记载的方法测定)：5.5g/10分钟、吸水率：相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份含有70质量份水(70质量%)、碎片的形状：大致圆柱状(直径2mm×长度10mm))，除此之外与实施例1同样地制作栽培用器材，通过上述方法测定苗的生长程度、收获物的果穗平均重量和收获物的糖度，同时进行再利用性的判定。另外，通过上述方法，判定植物栽培用培养基的废弃的容易程度。结果如表1所示。
[比较例1]
在实施例1中，替代乙烯-乙烯醇共聚物碎片，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片(アルドリッチ社制、碎片的形状：大致圆柱状(直径2mm×长度10mm))，除此之外与实施例1同样地制作栽培用器材，通过上述方法测定进行苗的生长程度、再利用性的判定。另外，通过上述方法，判定植物栽培用培养基的废弃的容易程度。结果如表1所示。
[比较例2]
在实施例1中，替代乙烯-乙烯醇共聚物碎片，使用现行经常使用的岩棉培养基(ニチアス株式会社制、尺寸：7cm×6.5cm×7.5cm、侧面有乙烯树脂包装)，除此之外与实施例1同样地制作栽培用器材，通过上述方法测定苗的生长程度、收获物的果穗平均重量和收获物的糖度，同时进行再利用性的判定。另外，通过上述方法，判定植物栽培用培养基的废弃的容易程度。结果如表1所示。
[表1]
通过实施例1～3与比较例1的对比，利用含有乙烯-乙烯醇共聚物碎片的本发明的植物栽培用培养基时，苗的生长程度良好，而使用聚对苯二甲酸乙二醇酯碎片作为植物栽培用培养基的比较例1中，苗不生长。另外，通过实施例1～3与比较例2的对比，本发明的植物栽培用培养基中，发现与岩棉培养基同等的苗的生长程度，进而，所收获的西红柿的糖度高于使用岩棉培养基的情况。作为其理由，认为是由于乙烯-乙烯醇共聚物碎片具有适当的水分保持力，因此在本发明的植物栽培用培养基中，对作物施加了水分应力，结果糖度升高。另外，本发明的植物栽培用培养基，可以由根简单地取下培养基，再利用性也优异。另一方面，使用岩棉培养基时，苗的根缠绕于岩棉、难以取下。

Claims (6)

1.植物栽培用培养基，其含有乙烯-乙烯醇共聚物碎片，
所述乙烯-乙烯醇共聚物碎片中含有的乙烯-乙烯醇共聚物在温度190℃、负荷2.16kg的条件下利用ASTMD1238中记载的方法测定的熔体流动速率为0.1～100g/10分钟；或者
在使所述乙烯-乙烯醇共聚物碎片浸渍于23℃的水24小时后的碎片的质量为W1、使该浸渍后的碎片干燥后的碎片的质量为W0时，由下式(1)所规定的吸水率为20质量%以上，
吸水率(质量%)=100×(W1-W0)/W0(1)。
2.根据权利要求1所述的植物栽培用培养基，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物碎片中含有的乙烯-乙烯醇共聚物的乙烯含量为20～60摩尔%。
3.根据权利要求1或2所述的植物栽培用培养基，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物碎片含有乙烯-乙烯醇共聚物和水，水的含量相对于乙烯-乙烯醇共聚物100质量份为20～300质量份。
4.根据权利要求1或2所述的植物栽培用培养基，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物碎片的最大长度为1～50mm的范围内。
5.根据权利要求1或2所述的植物栽培用培养基，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物碎片的形状为大致球状、大致圆盘状、大致圆柱状、或薄片状。
6.根据权利要求1或2所述的植物栽培用培养基，其中，所述乙烯-乙烯醇共聚物碎片的含有率为50质量%以上。
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